JP4741264B2 - 内視鏡分光画像システム装置 - Google Patents

Description

本発明は内視鏡分光画像システム装置、特に医療分野で用いられ、任意に選択された波長域の画像情報からなる分光画像（映像）を形成し表示するための内視鏡システムの構成に関する。

近年、固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置では、消化器官（胃粘膜等）における分光反射率に基づき、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージング、即ち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ−ＮＢＩ）が注目されている。この装置は、面順次式のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の回転フィルタの代わりに、３つの狭（波長）帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた３つの信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲ，Ｇ，Ｂ（ＲＧＢ）信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。

一方、上記の狭帯域バンドパスフィルタを用いる面順次式のものではなく、特開２００３−９３３３６号公報に示されるように、固体撮像素子に微小モザイクの色フィルタを配置する同時式において、白色光で得られた画像信号を基に、演算処理にて分光画像を形成することが提案されている。これは、ＲＧＢのそれぞれのカラー感度特性を数値データ化したものと、特定の狭帯域バンドパスの分光特性を数値データ化したものとの関係をマトリクスデータ（係数セット）として求め、このマトリクスデータとＲＧＢ信号との演算により狭帯域バンドパスフィルタを介して得られる分光画像信号を疑似的に得るものである。このような演算によって分光画像を形成する場合は、所望の波長域に対応した複数のフィルタを用意する必要がなく、またこれらの交換配置が不要となるので、装置の大型化が避けられ、低コスト化を図ることができる。
特開２００３−９３３３６号公報 財団法人 東京大学出版会発行、著者 三宅洋一のディジタルカラー画像の解析・評価（Ｐ１４８〜Ｐ１５３）

ところで、このような被観察体の特定の微細構造等を抽出する分光画像は、好ましい波長域を選択したり、この選択波長域を調整したりすることを要し、限られた時間の内視鏡検査中に必要かつ十分な分光画像を得ることができない場合がある。また、この分光画像を通常のカラー画像と比較して詳細に観察・診断することも必要であり、内視鏡検査の後に、任意の波長域の分光画像を形成し、表示することができれば、使い勝手のよい装置が得られる。

更に、内視鏡装置での分光画像の演算処理では、基礎になる例えばＲＧＢのカラー画像信号が撮像素子（固体撮像素子等）の色フィルタの種類を含む分光感度特性、光源の種類、ライトガイド等の内視鏡の光学系部材の分光感度特性によって異なっており、このような内視鏡及び光源の分光特性の相違が同一波長域での再現性に影響を与えるという問題がある。即ち、固体撮像素子であるＣＣＤには、Ｍｇ，Ｙｅ，Ｃｙ，Ｇの色フィルタを有する補色型のものと、ＲＧＢの色フィルタを有する原色型のものがあるし、また同種のＣＣＤの中でも個体差によって分光感度特性が相違する。図９には、原色型ＣＣＤの色フィルタの分光感度特性の一例が示されており、このＲ，Ｇ，Ｂ色フィルタのそれぞれの分光感度はＣＣＤの個体差によって異なっており、単一のマトリクスデータを用いた演算処理では、分光特性の相違が演算結果に反映されてしまい、再現性のある分光画像が得られないことになる。

また、レンズの色収差が原因となって光源装置では絞り羽根の開口量によって照明光の分光特性が異なり、光量が絞られる程、赤色成分が長波長側から徐々にカットされる特性となり、この照明光の分光特性によっても分光画像の再現性が低下するという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内視鏡検査の後に任意の波長域の分光画像を形成・表示できると共に、撮像素子或いは内視鏡の分光特性や光源或いは照明光の分光特性が異なる場合でも同一波長域での再現性の良好な分光画像を形成することが可能となり、使い勝手のよい内視鏡分光画像システム装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る内視鏡分光画像システム装置は、内視鏡に搭載された撮像素子からの出力に基づいて被観察体のカラー画像を形成する信号プロセッサと、この信号プロセッサとは別体に構成され、この信号プロセッサから出力されたカラー画像を記録する画像記録表示装置（ファイリング装置等）と、を有し、上記信号プロセッサには、上記カラー画像のデータに基づいて分光画像を形成するための各波長域のマトリクスデータを記憶する記憶部と、この記憶部の中の該当する波長域のマトリクスデータを用いて上記カラー画像データに基づくマトリクス演算を行い、任意に選択された複数の波長域からなる分光画像を形成する分光画像形成回路と、少なくとも上記撮像素子の分光（感度）特性が含まれる分光画像形成に関する各種の分光特性情報を上記カラー画像データと共に出力する情報出力回路とを設け、上記画像記録表示装置には、上記カラー画像データに基づいて分光画像を形成するためのマトリクスデータ（係数データ）であって、上記情報出力回路から出力される各種の分光特性情報に対応した複数のマトリクスデータテーブルを記憶する記憶部と、この記憶部のマトリクスデータテーブルの各波長域マトリスクデータを用いて上記カラー画像データに基づくマトリクス演算を行い、任意に選択された複数の波長域からなる分光画像を形成する分光画像形成（生成）回路と、を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明は、内視鏡から照明光を照射するための光源装置を備え、この光源装置の光源の種類（キセノンランプ、ハロゲンランプ）による分光特性を分光特性情報として上記画像記録表示装置に供給し、光源の種類に応じたマトリクスデータを選択して分光画像を形成することを特徴とする。

請求項３の発明は、上記光源装置に、上記カラー画像が形成されているときの照明光量の絞りの位置を検出する絞り位置検出センサを設け、この絞り位置検出センサから出力された絞り位置を分光特性情報として上記画像記録表示装置へ供給し、この絞り位置に応じたマトリクスデータテーブルを選択して分光画像を形成することを特徴とする。
請求項４の発明は、上記画像記録表示装置には、表示器を着脱自在に接続し、この表示器にカラー画像と分光画像を表示できるようにしたことを特徴とする。

上記の構成によれば、信号プロセッサから通常のカラー画像データと共に分光特性情報が画像記録表示装置に供給されることになり、この画像記録表示装置では、記憶部に格納された複数のマトリクスデータの中から上記分光特性情報に対応したマトリクスデータ（係数セット）が読み出され、このデータに基づいたマトリクス演算によって分光画像が形成される。即ち、このマトリクスデータは、例えばＲＧＢ信号（他の信号でもよい）からマトリクス演算により波長狭帯域（成分）のλ１，λ２，λ３信号を求めるための係数で、４００ｎｍから７００ｎｍの波長域を５ｎｍ間隔で分けた６１の波長域パラメータ（係数セットｐ１〜ｐ６１）からなり、この６１の係数セットからなるテーブルデータが分光特性に応じて複数用意される。そして、操作者が３つの波長域λ１，λ２，λ３（１つの波長域でもよい）を選択すると、この３つの波長域に該当するマトリクスデータ（係数セット）とＤＶＰ，ＤＳＰ等から出力されたＲＧＢ信号からλ１，λ２，λ３信号が形成され、これらのλ１，λ２，λ３信号によって再現性の良好な分光画像が形成され、モニタ等に表示される。即ち、画像記録表示装置では記録された通常の画像（静止画及び動画）を再生表示するだけでなく、この通常画像に基づいて、内視鏡（ＣＣＤ）の分光特性を考慮した分光画像（静止画及び動画）を生成し表示することができる。

上記請求項２の構成によれば、キセノンランプ又はハロゲンランプの分光特性の相違に応じたマトリクスデータが読み出され、請求項３の構成によれば、絞り位置（状態）によって例えば６段階に分け、この６段階の分光特性に応じたマトリクスデータが読み出され、これらの分光特性に応じた分光画像が形成されるので、再現性が更に良好となる。

本発明の内視鏡分光画像システム装置によれば、通常のカラー画像と共に分光特性情報を保存しておくことにより、内視鏡検査の後に、画像記録表示装置でも任意の波長域の分光画像を形成し表示することができ、診断等に有益な被観察体画像情報を提供することが可能となる。また、通常のカラー画像を撮像した撮像素子或いは内視鏡の分光特性、光源或いは照明光の分光特性が異なる場合でも、これらの分光特性の相違に影響されない再現性の良好な分光画像が形成でき、使い勝手のよい装置が得られる。

図１乃至図４には、実施例に係る内視鏡（電子内視鏡）分光画像システム装置の構成が示されており、この装置は、図１に示されるように、スコープ（電子内視鏡）１０をプロセッサ装置１２及び光源装置１４に対し着脱自在に接続する構成とされ、このプロセッサ装置１２にモニタ１５と画像記録表示装置（或いはファイリング装置）１６が接続され、このモニタ１５は画像記録表示（記録再生）装置１６にも接続されている。この画像記録表示装置１６は、キーボード、マウスを有するパーソナルコンピュータ等で構成することができる。なお、上記光源装置１４はプロセッサ装置１２と一体に構成される場合もあり、またプロセッサ装置１２内の主要な信号処理回路がスコープ１０に配置されている場合もある。

上記スコープ１０には、その先端部に固体撮像素子であるＣＣＤ１８が設けられ、このＣＣＤ１８としては、例えば撮像面にＭｇ（マジェンタ），Ｙｅ（イエロー），Ｃｙ（シアン），Ｇ（グリーン）の色フィルタを有する補色型或いはＲＧＢの色フィルタを有する原色型が用いられる。このＣＣＤ１８には、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２０から出力される同期信号に基づいて駆動パルスを形成するＣＣＤ駆動回路１９が設けられると共に、このＣＣＤ１８から入力された画像（映像）信号をサンプリングしかつ増幅するＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路２１、Ａ／Ｄ変換器２２が設けられる。また、スコープ１０内の各種回路を制御しかつプロセッサ装置１２内の第２マイコン（４２）との間で通信を行うマイコン２４、ＣＣＤ１８の分光特性（原色型、補色型における分光特性）、対物光学系、ライトガイドを含む光学系部材の分光特性等を含むスコープ１０の分光特性情報やその他の識別情報を記憶するメモリ（ＲＯＭ等）２５が配置される。更に、このスコープ１０には、その先端に照明窓２６が設けられ、この照明窓２６はライトガイド２７によって上記光源装置１４へ接続される。

一方、プロセッサ装置１２には、デジタル変換された画像信号に対し各種の画像処理を施すＤＶＰ（デジタルビデオプロセッサ）３０が設けられており、このＤＶＰ３０では、上記ＣＣＤ１８の出力信号から輝度（Ｙ）信号と色差［Ｃ（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）］信号で構成されるＹ／Ｃ信号が形成・出力される。実施例では、通常の画像（動画及び静止画）と分光画像（動画及び静止画）を選択的に形成・表示することができ、上記ＤＶＰ３０には、通常の画像を形成するか、分光画像を形成するかの切換えを行う切換え器３１を介して（一方の端子に）、通常の画像を形成する信号処理回路３２が接続され、この信号処理回路３２は撮影条件、患者情報等を画像信号データに付加するためのキャラクタミックス等の信号処理を施す。上記切換え器３１の他方の端子には、このプロセッサ装置１２内で分光画像を形成するための分光画像形成回路３４Ａ、この回路３４Ａと上記信号処理回路３２の両出力を入力するＤ／Ａ変換器３５が配置され、このＤ／Ａ変換器３５の出力がモニタ１５へ供給される。

また、上記信号処理回路３２には、静止画を画像記録表示装置１６へ出力するための構成として、静止画を一旦保存する画像メモリ３８、静止画と分光特性情報とを関連付けるパケット生成回路３９、ネットワークＩ／Ｆ（インターフェース）４０が配置される。更に、プロセッサ装置１２には、この内部回路を制御すると共に上記第１マイコン２４との間で通信を行う第２マイコン４２、同様の処理をする第３マイコン４３、プロセッサ装置１２内の動作情報や、ＲＧＢ信号に基づいて分光画像を形成するためのマトリクスデータ（テーブル）を記憶するメモリ４４（ＲＯＭ等）、動画を出力するためのシリアルＩ／Ｆ（インターフェース）４５が設けられ、このシリアルＩ／Ｆ４５からは動画及び分光特性情報が、上記ネットワークＩ／Ｆ４０からは静止画用パケットが出力される。即ち、スコープ１０のメモリ２５に記憶されているスコープ側分光特性情報（データ）は、第１マイコン２４から第２マイコン４２を介して第３マイコン４３へ伝送され、静止画についてはパケット生成回路３９にて画像データに付加され、動画についてはシリアルＩ／Ｆ４５にて転送される。従って、上記第１マイコン２４から第３マイコン４３（及び第４マイコン５４）、パケット生成回路３９及びインターフェース４０，４５は、情報出力回路を構成する。また、メモリ４４に格納されたマトリクスデータは、第２マイコン４２によって読み出され、上記分光画像形成回路３４Ａへ与えられる。

更に、光源装置１４には、上記ライトガイド２７に照明光を出力するために、集光レンズ４８、絞り（羽根）４９、光源ランプ（キセノンランプ又はハロゲンランプ）５０、ランプ駆動回路５１及び上記絞り４９の駆動絞り位置を検出する絞り位置センサ５２が設けられると共に、第４マイコン５４、光源ランプ５０の種類等に関する情報を記憶するメモリ（ＲＯＭ等）５５が配置される。そして、上記第４マイコン５４は、この絞り位置センサ５２の出力に基づき、絞り位置情報（又は絞り位置に対応した分光特性情報）や光源ランプ５０がキセノンランプ又はハロゲンランプの何れであるかの情報（又はランプの種類に対応した分光特性情報）を第２マイコン４２へ供給しており、これらの情報は第３マイコン４３に供給されることによって他の分光特性情報と共に画像記録表示装置１６へ送られる。

図２には、上記画像記録表示（再生）装置１６の内部構成が示されており、この装置１６内には、プロセッサ装置１２に接続され、静止画用パケットを入力するためのネットワークＩ／Ｆ５７、動画記録時に分光特性情報を入力するためのシリアルＩ／Ｆ５８、動画の通常カラー画像データをキャプチャするためのビデオグラバー５９、キーボードＩ／Ｆ（インターフェース）６０ａ、マウスＩ／Ｆ６０ｂ等のインターフェースが設けられ、これらのインターフェースはデータバスを介して後述の各回路に接続される。即ち、この画像記録表示装置１６では、記録された通常の画像（静止画と動画の双方）を再生表示するだけでなく、この通常画像に基づいて分光画像（静止画と動画の双方）を形成して表示しており、このための操作をキーボード或いはマウスによって行うようになっている。

また、この画像記録表示装置１６には、画像を記憶するためのハードディスク６１、ハードディスクコントローラ６２、各回路を統括制御するＣＰＵ（又はマイコン）６３、ＲＧＢ信号から分光画像を形成するためのマトリクスデータであって上記プロセッサ装置１２から出力される分光特性情報に対応した複数のマトリクスデータ（テーブルデータ）を記憶するＲＯＭ（読出し専用メモリ）６４、データ入力処理等のためのＲＡＭ（読み書き自在メモリ）６５、読み出されたマトリクスデータを用いて分光画像を形成する分光画像形成回路３４Ｂ、モニタ表示処理のためのフレームメモリ６７及びＤ／Ａ変換器６８が設けられ、このＤ／Ａ変換器６８の出力がモニタ１５へ供給される。

図３には、上記プロセッサ１２と上記画像記録表示装置１６に配置された分光画像形成回路３４Ａ，３４Ｂの内部構成が示されており、この分光画像形成回路３４Ａ，３４Ｂには、輝度（Ｙ）／色差（Ｃ）信号をＲＧＢ信号に変換する第１色変換回路７０、ＲＧＢ信号に対し分光画像のためのマトリクス演算を行う色空間変換処理回路７１が設けられ、この色空間変換処理回路７１は、選択された波長域λ１，λ２，λ３の分光画像信号を出力する。

この色空間変換処理回路７１のマトリクス演算に用いられ、上記メモリ４４、ＲＯＭ６４に格納されているマトリクスデータ（１つのテーブル）は次の表１のようなものとなる。

上記表１のマトリクスデータは、例えば４００ｎｍから７００ｎｍの波長域を５ｎｍ間隔で分けた６１の波長域パラメータ（係数セット）ｐ１〜ｐ６１からなり、このパラメータｐ１〜ｐ６１は、マトリクス演算のための係数ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂ（ｐはｐ１〜ｐ６１に該当する）から構成される。

そして、上記色空間変換処理回路７１では、上記係数ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂと第１色変換回路７０から出力されたＲＧＢ信号とにより次の数式１のマトリクス演算が行われる。

即ち、λ１，λ２，λ３として、例えば表１のパラメータｐ２１（中心波長５００ｎｍ），ｐ４５（中心波長６２０ｎｍ），ｐ５１（中心波長６５０ｎｍ）を選択した場合は、係数（ｋ_ｐｒ，ｋ_ｐｇ，ｋ_ｐｂ）として、ｐ２１の（-0.00119，0.002346，0.0016）、ｐ４５の（0.004022，0.000068，‐0.00097）、ｐ５１の（0.005152，-0.00192，0.000088）を代入すればよいことになる。

そして、上記色空間変換処理回路７１には、１つの波長域（狭帯域）の分光画像（単色モード）と３つの波長域からなる分光画像（３色モード）とのいずれかを選択するモードセレクタ７２が設けられ、このモードセレクタ７２の後段に、増幅回路７３が接続される。この増幅回路７３は、分光画像を形成するためのλ１，λ２，λ３信号をそれぞれのゲイン値ｅ_１，ｅ_２，ｅ_３にて増幅し、ｅ_１×λ１、ｅ_２×λ２、ｅ_３×λ３の増幅信号を出力する。この増幅回路７３に、増幅後のλ１，λ２，λ３の信号を従来のＲＧＢ信号に対応させた処理をするためにＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓ信号として入力し、このＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓ信号をＹ／Ｃ信号へ変換する第２色変換回路７４が設けられる。

実施例は以上の構成からなり、まず図１の光源装置１４ではランプ駆動回路５１の駆動により光源ランプ５０から照明光がライトガイド２７、照明窓２６を介して出力されるが、この照明光は絞り４９によって光量制御されることになり、このとき、絞り位置センサ５２で検出した絞り位置は第４マイコン５４へ供給される。この照明光で照明された被観察体は、スコープ１０のＣＣＤ１８で撮像されることになり、このスコープ１０では、ＣＣＤ駆動回路１９の駆動により、ＣＣＤ１８から被観察体の撮像信号が出力され、この信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路２１で相関二重サンプリングと自動利得制御による増幅が行われた後、Ａ／Ｄ変換器２２を介し、デジタル信号としてプロセッサ装置１２のＤＶＰ３０へ供給される。

このＤＶＰ３０では、各種の処理が施され、輝度（Ｙ）信号と色差（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）信号からなるＹ／Ｃ信号が形成される。このＤＶＰ３０の出力は、通常、切換え器３１を介して信号処理回路３２へ供給され、ここで所定の処理が行われた後、Ｄ／Ａ変換器３５を介してモニタ１５へ供給され、このモニタには通常の被観察体のカラー画像が表示される。また、この実施例では、切換え器３１によって分光画像形成回路３４Ａを動作させ、分光画像信号を形成することができ、この場合の分光画像信号もＤ／Ａ変換器３５を介してモニタ１５へ表示される。

次に、スコープ１０の記録操作によって静止画及び動画を画像記録表示装置１６へ記録する場合の動作を図５乃至図７にて説明する。図５には、プロセッサ装置１２側（マイコン）での処理が示されており、電源が投入されると、入出力（Ｉ／Ｏ）のイニシャライズを行った（ステップ101）後、スコープ１０及び光源装置１４とプロセッサ装置１２との間のマイコン同士の通信によって分光特性情報のチェックが行われたか否かを判定し（ステップ102）、Ｎ（Ｎｏ）のときは所定時間のタイマーをスタートさせ（103）、所定時間が経過（タイムアップ）したときはエラー表示を行う（ステップ104,105）。上記ステップ102にて、Ｙ（Ｙｅｓ）の時は、分光特性情報（データ）を読み込んだ後（ステップ106）、この分光特性情報の転送が行われる（ステップ107）。次のステップ108では、記録される画像が動画であるか否かを判定し、Ｎ（静止画）のときは、静止画データに分光特性情報を付加した静止画用パケットを生成しこのパケットをネットワークＩ／Ｆ４０を通して出力し、（ステップ109−静止画転送処理）、Ｙ（動画）のときはシリアルＩ／Ｆ４５を通して分光特性情報を出力する（ステップ110−動画時処理）。

図６（Ａ）には、上記ステップ109で行われる静止画転送処理が示されており、パケット生成回路３９では、分光特性情報をＴＡＧ変換（所定コードへ変換）し（ステップ131）、このＴＡＧ変換された分光特性情報を静止画データと結合する（ステップ132）。次に、ファイル構造の生成（ステップ133）、静止画用パケットの生成（ステップ134）を行い、この静止画用パケットがネットワークＩ／Ｆ４０を介して画像記録表示装置１６へ供給される通信を行う（ステップ135）。即ち、スコープ１０のメモリ２５に格納されているＣＣＤ１８等に関するスコープ側分光特性情報が第１マイコン２４から第２マイコン４２を介して第３マイコン４３へ供給され、また光源装置１４のメモリ５５に格納されている光源ランプ５０の種類の情報（分光特性情報）と絞り位置センサ５２から出力された絞り位置情報（分光特性情報）が第４マイコン５４から第２マイコン４２を経由して第３マイコン４３へ供給されており、これらの分光特性情報が静止画データに付加されて通信される。

図６（Ｂ）には、上記ステップ110で行われる動画時処理が示されており、第３マイコン４３は、受信した分光特性情報をシリアルＩ／Ｆ４５を介して送信する（ステップ140）。

図７（Ａ）には、画像記録表示装置１６側での静止画処理が示されており、上記プロセッサ装置１２から送信された静止画用パケットは、ネットワークＩ／Ｆ５７を介して入力され、このパケット転送が完了すると、分光特性情報と結合した画像データをＲＡＭ６５を介してハードディスク６１に書き込み保存する（ステップ201）。そして、この画像記録表示装置１６のキーボード等において、波長域選択と共に分光画像の表示操作が行われたとき（ステップ202）、ハードディスク６１に保存した上記分光特性情報を参照し、スコープ１０、光源１４等の分光特性情報に対応したマトリクスデータ（係数セット）をＲＯＭ６４の複数のマトリクスデータの中から選択して読み出す（ステップ203）。この後、分光画像形成回路３４Ｂではマトリクスデータに基づいた分光画像が形成され、この分光画像（静止画）がＤ／Ａ変換器６８を介してモニタ１５へ出力され表示される（ステップ204）。

図７（Ｂ）には、画像記録表示装置１６側での動画処理が示されており、シリアルＩ／Ｆ５８を通して分光特性情報を受信すると、この分光特性情報をＲＡＭ６５へ転送し、一次的に記憶保持する（ステップ211）。そして、この画像記録表示装置１６で、波長域選択と共に分光画像の表示操作が行われたとき（ステップ212）、上記ＲＡＭ６５に記憶されている分光特性情報を基に、上記ＲＯＭ６４の複数のマトリクスデータの中から対応するマトリスクデータ（係数セット）を選択して読み出し（ステップ213）、静止画の場合と同様に、分光画像形成回路３４Ｂではマトリクスデータに基づいた分光画像が形成され（ステップ214）、この分光画像（動画）がＤ／Ａ変換器６８を介してモニタ１５へ出力され表示される（ステップ215）。

次に、図３に示した分光画像形成回路３４Ｂでの分光画像の形成について説明する（プロセッサ装置１２内の３４Ａでも同様となる）。この分光画像の形成（生成）は、画像記録表示装置１６のキーボード等を操作し、λ１，λ２，λ３信号の波長域を選択することにより行われるが、まずハードディスク６１に記憶された画像信号（動画の場合はビデオグラバー５９から出力されたもの）であるＹ／Ｃ（色差）信号は、第１色変換回路７０にてＲＧＢ信号への変換が行われた後、色空間変換処理回路７１へ供給され、この色空間変換処理回路７１にて、ＲＧＢ信号データとマトリクスデータとにより、分光画像形成のための上記数式１のマトリクス演算が行われる。例えば、３つの波長域（λ１，λ２，λ３）としてｐ２１（中心波長５００ｎｍ），ｐ４５（中心波長６２０ｎｍ），ｐ５１（中心波長６５０ｎｍ）が選択された場合は、ＲＧＢ信号データから次の数式２のマトリクス演算にてλ１，λ２，λ３の信号が求められる。

そうして、モードセレクタ７２にて３色モードが選択されている場合は、上記λ１，λ２，λ３の信号、また単色モードが選択されている場合は、上記λ１，λ２，λ３のいずれかの信号が増幅回路７３へ供給され、それぞれのゲインｅ_１，ｅ_２，ｅ_３によって増幅され、ｅ_１×λ１，ｅ_２×λ２，ｅ_３×λ３の信号が得られる。この増幅回路７３から出力された増幅信号は、Ｒｓ（＝ｅ_１・λ１），Ｇｓ（＝ｅ_２・λ２），Ｂｓ（＝ｅ_３・λ３）の信号として第２色変換回路７４へ供給され、また単色モードが選択されている場合は、上記λ１，λ２，λ３のいずれかの信号（例えばλ２が選択されているときｅ_２・λ２）がＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓの信号として第２色変換回路７４へ供給される。この第２色変換回路７４では、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓ信号としてのλ１，λ２，λ３の信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）へ変換され、このＹ／Ｃ信号がＤ／Ａ変換器３２を介してモニタ１５へ供給されることにより、分光画像がモニタ１５に表示される。

このようにして、モニタ１５に表示される分光画像は、図８及び図９で示すような波長域の色成分で構成されるものとなる。即ち、図８は、生体の反射スペクトルに分光画像を形成する３つの波長域を重ねた概念図であり、また図９は、原色型のＣＣＤ１８の分光感度特性に３つの波長域を重ねた概念図であり（色フィルタとλ１λ２λ３信号波長域の感度の目盛は一致していない）、実施例でλ１，λ２，λ３信号とし選択された波長ｐ２１，ｐ４５，ｐ５１は、図示されるように、順に５００ｎｍ、６２０ｎｍ、６５０ｎｍを中心波長とし、±１０ｎｍ程度の範囲の波長域の色信号であり、この３つの波長域の色の組合せから構成される分光画像（動画及び静止画）が表示されることになる。

そして、画像記録表示装置１６で得られる分光画像は、種類が異なるスコープ１０や光源１４で得られたカラー画像を保存する場合でも、同一波長域での再現性を維持することができ、特定の微細構造を良好に描出した分光画像が得られる。即ち、スコープ１０では、ＣＣＤ１８の分光特性、対物光学系やライトガイド等を考慮した分光特性が異なる場合、光源装置１４では、光源ランプ５０がキセノンランプであるかハロゲンランプであるかの相違、或いは後述するように絞り４９の絞り位置の相違によって分光特性が異なる場合でも、再現性にバラツキのない良好な分光画像が得られる。

図４には、上記光源１４の構成及び照明光量の絞り位置によって変化する分光特性が示されており、実施例では、図４（Ａ）に示されるように、例えば全開の絞り位置ａから全閉に近い絞り位置ｆまでの６段階の位置が絞り位置検出センサ５２で検出され、この絞り位置ａ〜ｆのデータが第４マイコン５４によって第３マイコン４３を介して画像記録表示装置１６へ供給される。そして、この画像記録表示装置１６では、この絞り位置ａ〜ｆに対応したマトリクスデータが選択され、これによって分光画像形成のためのマトリクス演算が行われる。

図４（Ｂ）には、上記絞り（羽根）４９の絞り位置における分光特性が示されており、実施例の絞り４９によれば、全開の絞り位置ａからｆへ絞られる程、長波長側から徐々に赤領域成分がカットされる分光特性（ａ→ｆ）となる。そこで、実施例では、この絞り位置ａ〜ｆに対応したマトリクスデータが上記画像記録表示装置１６のＲＯＭ６４に記憶されており、例えば現在の絞り位置がｃであった場合は、絞り位置ｃに対応したマトリクスデータ（係数セット）がＲＯＭ６４から読み出され、このマトリクスデータによる演算が行われる。この結果、絞り位置によって照明光の分光特性が変化する場合でも、再現性の良好な分光画像が得られることになる。

当該例では、プロセッサ装置１２においても分光画像形成回路３４Ａを備えており、プロセッサ装置１２の操作パネル等を操作して、λ１，λ２，λ３信号の波長域を選択することにより、スコープ１０による観察、処置の実施中に、分光画像を生成してモニタ１５へ表示することもできる。

本発明の実施例に係る内視鏡分光画像システム装置の全体構成を示すブロック図である。 実施例の画像記録表示装置の構成を示すブロック図である。 実施例の分光画像形成回路の構成を示すブロック図である。 実施例の光源装置内の構成及び絞り位置［図（Ａ）］とこの絞り位置における分光特性［図（Ｂ）］を示す図である。 実施例のプロセッサ装置側での分光特性情報の処理を示すフローチャートである。 実施例のプロセッサ装置側での分光特性情報の処理で、図５の中の静止画転送処理［図（Ａ）］と動画時処理［図（Ｂ）］の詳細な内容を示すフローチャートである。 実施例の画像記録表示装置側での静止画処理［図（Ａ）］と動画処理［図（Ｂ）］を示すフローチャートである。 実施例で形成される分光画像の波長域の一例を生体の反射スペクトルと共に示したグラフ図である。 実施例で形成される分光画像の波長域の一例を原色型ＣＣＤの分光感度特性と共に示したグラフ図である。

符号の説明

１０…スコープ（電子内視鏡）、 １２…プロセッサ装置、
１４…光源装置、 １５…モニタ、
１６…画像記録（再生）表示装置、 １８…ＣＣＤ、
２４…第１マイコン、 ２５，４４，５５…メモリ、
２７…ライトガイド、 ３０…ＤＶＰ、
３４Ａ，３４Ｂ……分光画像形成回路、
４０，５７…ネットワークＩ／Ｆ、 ４２…第２マイコン、
４３…第３マイコン、 ４５，５８…シリアルＩ／Ｆ、
４９…絞り（羽根）、 ５０…光源ランプ、
５２…絞り位置検出センサ、 ５４…第４マイコン、
６１…ハードディスク、 ６４…ＲＯＭ、
７１…色空間変換処理回路、 ７２…モードセレクタ。

Claims (4)

1. 内視鏡に搭載された撮像素子からの出力に基づいて被観察体のカラー画像を形成する信号プロセッサと、
   この信号プロセッサとは別体に構成され、この信号プロセッサから出力されたカラー画像を記録する画像記録表示装置と、を有し、
   上記信号プロセッサには、上記カラー画像のデータに基づいて分光画像を形成するための各波長域のマトリクスデータを記憶する記憶部と、この記憶部の中の該当する波長域のマトリクスデータを用いて上記カラー画像データに基づくマトリクス演算を行い、任意に選択された複数の波長域からなる分光画像を形成する分光画像形成回路と、少なくとも上記撮像素子の分光特性が含まれる分光画像形成に関する各種の分光特性情報を上記カラー画像データと共に出力する情報出力回路とを設け、
   上記画像記録表示装置には、上記カラー画像データに基づいて分光画像を形成するためのマトリクスデータであって、上記情報出力回路から出力される各種の分光特性情報に対応した複数のマトリクスデータテーブルを記憶する記憶部と、この記憶部のマトリクスデータテーブルの各波長域マトリスクデータを用いて上記カラー画像データに基づくマトリクス演算を行い、任意に選択された複数の波長域からなる分光画像を形成する分光画像形成回路と、を設けた内視鏡分光画像システム装置。
2. 内視鏡から照明光を照射するための光源装置を備え、この光源装置の光源の種類による分光特性を分光特性情報として上記画像記録表示装置に供給し、光源の種類に応じたマトリクスデータテーブルを選択して分光画像を形成することを特徴とする請求項１記載の内視鏡分光画像システム装置。
3. 上記光源装置に、上記カラー画像が形成されているときの照明光量の絞りの位置を検出する絞り位置検出センサを設け、
   この絞り位置検出センサから出力された絞り位置を分光特性情報として上記画像記録表示装置へ供給し、この絞り位置に応じたマトリクスデータテーブルを選択して分光画像を形成することを特徴とする請求項２記載の内視鏡分光画像システム装置。
4. 上記画像記録表示装置には、表示器を着脱自在に接続し、この表示器にカラー画像と分光画像を表示できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内視鏡分光画像システム装置。

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