JP4794928B2

JP4794928B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP4794928B2
Application number: JP2005204754A
Authority: JP
Inventors: 克一今泉; 啓高杉
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: JP2007020728A

Description

本発明は、複数種類の観察光で観察することを可能とする画像処理装置に関する。

現在、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理のできる電子内視鏡が広く利用されている。
特に、光源装置から光学フィルタを通す等して赤、緑、青等の光を順次被写体に照射してモノクロの撮像素子で受光し、プロセッサ内で信号処理を行ってカラー画像として表示装置に出力する面順次式の内視鏡装置は国内で広く普及している。

プロセッサ内の信号処理としては、病変の発見を容易にするために行われる色強調がある。色強調では、生体粘膜に含まれるヘモグロビンの量を基準にして色を強調する等して、正常粘膜と病変粘膜を色の差により明確に区別しやすくする。

また、内視鏡による診断では、肉眼で見えるのと同様のカラー画像をモニタに表示する通常観察の他に、生体組織の自家蛍光を利用した自家蛍光観察も行われ始めている。自家蛍光観察では、紫外〜青色の励起光を生体組織に当てた時に生体組織から出てくる自家蛍光のスペクトルが正常粘膜と腫瘍で異なることを利用して診断を行う。

この自家蛍光の画像は、生体組織により反射されて戻ってくる反射光画像と共に、それぞれ異なる色を割り当ててモニタに表示されることにより、病変部を正常部との色の違いとして明確に認識できるようになる。蛍光は微弱なため、蛍光画像にはノイズが多く含まれ、蛍光観察用のプロセッサにはノイズ除去回路が搭載されることが多い。

また、例えば特開２００２−９５６３５号公報に開示されているように、通常の観察光よりも狭い帯域の光を照射して観察を行う、狭帯域光観察（ＮＢＩ：ＮａｒｒｏｗＢａｎｄＩｍａｇｉｎｇ）というものも行われている。狭帯域光観察では、粘膜表層の血管をよりコントラスト良く観察することが可能になる。

この狭帯域光観察は狭帯域の光で観察を行うため、通常の内視鏡画像とは異なった色調の画像が表示される。そこで、プロセッサ内に色変換回路を設けることにより色の調整を行い、より病変の判別に適した色調に変換してからモニタに出力して表示している。

これらの、通常観察、蛍光観察、狭帯域光観察は、照明光の切替が可能な照明装置を用いることにより、１つのシステムにまとめることが可能である。
特開２００２−９５６３５号公報

本来、観察状態に応じて、通常観察、蛍光観察、狭帯域光観察等が適切に選択される必要がある。

蛍光観察は、主に病変部を発見するための観察法であるので、広い範囲を見渡すために遠景から観察することが有効である。逆に、狭帯域光観察は、細かい構造の観察が可能なので、見つかった病変をより詳しく観察するために用いられ、被写体に近づいて拡大して見たときに力を発揮する。

つまり、遠景からの観察には通常観察及び蛍光観察が適しているが、狭帯域光観察は不向きな観察である。逆に近接拡大観察時においては、通常観察及び狭帯域光観察が適しているが、蛍光観察は不向きな観察である。

しかしながら、複数の観察を可能とした従来の電子内視鏡装置やプロセッサでは、観察状態に応じて通常観察、蛍光観察、狭帯域光観察を適切に切り替えることができないといった問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、観察用光学系(例えばズームレンズ)を調整した観察状態に応じて複数種類の観察光に基づく複数の観察モードを適切に切り替えることができる画像処理装置を提供することを目的としている。

本発明の画像処理装置は、
複数種類の観察光に基づく複数の観察モードでの被検体の観察画像を生成する複数の観察モード画像処理手段と、
前記複数の観察モードにおいて観察用光学系を調整した観察状態を設定する観察状態設定手段と、
前記観察状態を検知し、検知した観察状態に基づいて前記複数の観察モード画像処理手段を制御するもので、前記観察画像として表示される動画像から静止画像へのフリーズ動作に関する制御、または前記複数の観察モードに関する切り替えを制御する処理制御手段と
を備えて構成される。

本発明によれば、観察用光学系を調整した観察状態に応じて複数種類の観察光に基づく複数の観察モードを適切に切り替えることができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１ないし図８は本発明の実施例１に係わり、図１は内視鏡装置の構成を示す構成図、図２は図１の回転フィルタの構成を示す図、図３は図１のフリーズメモリ部の構成を示すブロック図、図４は図１の内視鏡装置の作用を説明する第１の図、図５は図１の内視鏡装置の作用を説明する第２の図、図６は図１の内視鏡装置の作用を説明する第３の図、図７は図１の内視鏡装置の作用を説明する第４の図、図８は図１の電子内視鏡の変形例の構成を示す図である。

図１に示すように、本実施例の内視鏡装置１は、複数の観察光で体腔内の被検体が観察可能な電子内視鏡２と、前記電子内視鏡２に複数の観察光を供給する光源装置３と、前記電子内視鏡２により複数の観察光で撮像された被検体の画像を信号処理しモニタ４に表示させるビデオプロセッサ５とを備えて構成される。

前記光源装置３は、白色光を発光する例えばキセノン光源であるランプ３１と、前記白色光を複数の観察光に変換して前記電子内視鏡２の可撓性を有する挿入部２０内を挿通するライトガイドファイバ２１に供給する回転フィルタ３２とを備えている。

図２に示すように、回転フィルタ３２は、白色光を通常観察光であるＲＧＢ光に変換するＲ（赤）フィルタ３２ａ、Ｇ（緑）フィルタ３２ｂ及びＢ（青）フィルタ３２ｃと、白色光を紫外〜青色の励起光に変換する励起光フィルタ３２ｄと、白色光を狭帯域光である前記Ｇ（緑）フィルタの透過帯域より狭いＧ光に変換する狭帯域Ｇフィルタ３２ｅ及び前記Ｂ（青）フィルタの透過帯域より狭いＢ光に変換する狭帯域Ｂフィルタ３２ｆとより構成され、この回転フィルタ３２を回転させることで、白色光を複数の面順次観察光に変更するようになっている。

図１に戻り、電子内視鏡２は、ライトガイドファイバ２１を伝送した複数の観察光により照明された被検体の光学像を入射するズームレンズ２２と、このズームレンズ２２より入射した被検体の光学像を２方向に分離するビームスプリッタ２３と、ビームスプリッタ２３により分離された一方の通常観察光あるいは狭帯域光の被検体の光学像を撮像する通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４と、ビームスプリッタ２３により分離された他方の励起光により励起された自家蛍光の被検体の光学像を励起光カットフィルタ２５を介して撮像する蛍光用ＣＣＤ２６と、前記ズームレンズ２２の焦点位置を調整する挿入部２０の基端側の操作部に設けられた観察状態設定手段としてのズームスイッチ２７とを備えている。観察状態とは、観察用光学系の調整状態を表し、具体的にはズームレンズ２２又はズームスイッチ２７の拡大率の調整状態をいう。

ビデオプロセッサ５は、通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４が撮像したうちの通常観察光による撮像信号を信号処理し通常観察光画像を生成する通常画像用ビデオ回路５１と、通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４が撮像したうちの狭帯域光による撮像信号を信号処理し狭帯域光画像を生成する狭帯域画像用ビデオ回路５２と、蛍光用ＣＣＤ２６が撮像した自家蛍光による撮像信号を信号処理し蛍光画像を生成する蛍光画像用ビデオ回路５３と、通常画像用ビデオ回路５１、狭帯域画像用ビデオ回路５２及び蛍光画像用ビデオ回路５３が生成した画像をフリーズメモリ部５４、５５、５６を介して合成しモニタ４に出力する画像合成回路５７と、電子内視鏡２のズームスイッチ２７の調整状態に応じてフリーズメモリ部５４、５５、５６及び画像合成回路５７を制御する処理制御手段としてのＣＰＵ５８と、ＣＰＵ５８への制御状態を指示する指示操作部５９とを備えている。

ここで、通常画像用ビデオ回路５１、狭帯域画像用ビデオ回路５２及び蛍光画像用ビデオ回路５３が複数の観察モード画像処理手段として構成されている。

フリーズメモリ部５４、５５、５６は同じ構成であって、例えばフリーズメモリ部５４は、図３に示すように、通常画像用ビデオ回路５１が生成した画像を１画面分フリーズして格納するフリーズメモリ６１と、通常画像用ビデオ回路５１が生成した画像とフリーズメモリ６１に格納した静止画とを選択的に画像合成回路５７に出力するセレクタ６２とを備えて構成され、フリーズメモリ６１及びセレクタ６２はＣＰＵ５８により制御されるようになっている。

このように構成された本実施例の作用について説明する。電子内視鏡２の挿入部２０を体内に挿入し、光源装置３より複数の観察光（通常観察光、狭帯域光、励起光）を順次供給し、被検体に照射する。

電子内視鏡２では、通常観察光及び狭帯域光による被検体の光学像を通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４により撮像し、また、励起光による自家蛍光の被検体の光学像を蛍光用ＣＣＤ２６にて撮像する。

そして、ビデオプロセッサ５において、通常画像用ビデオ回路５１が通常観察光による通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４の撮像信号を信号処理し通常光画像を生成し、狭帯域画像用ビデオ回路５２が狭帯域光による通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４の撮像信号を信号処理し狭帯域光画像を生成し、さらに蛍光画像用ビデオ回路５３が自家蛍光による蛍光用ＣＣＤ２６の撮像信号を信号処理し蛍光画像を生成する。

ＣＰＵ５８は、指示操作部５９により制御状態が指示され、この指示に基づきフリーズメモリ部５４、５５、５６及び画像合成回路５７を制御する。

例えば指示操作部５９により第１の制御状態にＣＰＵ５８がある場合、ズームスイッチ２７の調整状態がデフォルトの拡大率が小の状態の場合をＣＰＵ５８が検出している際には、図４に示すように、フリーズメモリ部５４、５５、５６を介した画像合成回路５７によりモニタ４には、通常光画像及び蛍光画像が動画として表示される。そして、ズームスイッチ２７が操作され、調整状態が所定の拡大率となり、ＣＰＵ５８がその状態（例えば拡大率：大）を検出すると、通常光画像及び狭帯域光画像が動画としてモニタ４に表示される。

また、例えば指示操作部５９により第２の制御状態にＣＰＵ５８がある場合、ズームスイッチ２７の調整状態がデフォルトの拡大率が小の状態の場合をＣＰＵ５８が検出している際には、図５に示すように、フリーズメモリ部５４、５５、５６を介した画像合成回路５７によりモニタ４には、蛍光画像及び狭帯域光画像が動画として表示される。そして、ズームスイッチ２７が操作され、調整状態が所定の拡大率となり、ＣＰＵ５８がその状態（例えば拡大率：大）を検出すると、フリーズメモリ部５６に格納されている蛍光画像が静止画として、また狭帯域光画像が動画としてモニタ４に表示される。

また、例えば指示操作部５９により第３の制御状態にＣＰＵ５８がある場合、ズームスイッチ２７の調整状態がデフォルトの拡大率が小の状態の場合をＣＰＵ５８が検出している際には、図６に示すように、フリーズメモリ部５４、５５、５６を介した画像合成回路５７によりモニタ４には、蛍光画像及び狭帯域光画像が動画として表示される。そして、ズームスイッチ２７が操作され、調整状態が所定の拡大率となり、ＣＰＵ５８がその状態（例えば拡大率：大）を検出すると、狭帯域光画像のみが動画としてモニタ４に表示される。

さらに、例えば指示操作部５９により第４の制御状態にＣＰＵ５８がある場合、ズームスイッチ２７の調整状態がデフォルトの拡大率が小の状態の場合をＣＰＵ５８が検出している際には、図７に示すように、フリーズメモリ部５４、５５、５６を介した画像合成回路５７によりモニタ４には、通常光画像が動画として表示される。そして、ズームスイッチ２７が操作され、調整状態が所定の拡大率となり、ＣＰＵ５８がその状態（例えば拡大率：大）を検出すると、狭帯域光画像が動画としてモニタ４に表示される。

このように本実施例では、ズームスイッチ２７による調整状態に応じて、ＣＰＵ５８の制御により複数の観察モードを適切に切り替えることができる。

なお、指示操作部５９による制御状態によりＣＰＵ５８がフリーズメモリ部５４、５５、５６及び画像合成回路５７を制御し、モニタに表示する表示形態は上記形態（図４、図５、図６及び図７）に限らないことはいうまでもない。

また、本実施例では、ビームスプリッタ２３により光路を分離し、通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４及び蛍光用ＣＣＤ２６により撮像するとしたが、これに限らず、図８に示すように、通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ２４及び蛍光用ＣＣＤ２６の対物光学系を２系統設けるようにしてもよい。

図９及び図１０は本発明の実施例２に係わり、図９は内視鏡装置の構成を示す構成図、図１０は図９の内視鏡装置の作用を説明する図である。

実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例では、図９に示すように、電子内視鏡２に接触用対物レンズ８１及び接触観察用ＣＣＤ８２による接触観察用光学系を設けている。該接触観察用光学系は、例えば特開２００４−１６６９１３号公報（同公報図４）等に開示され、公知であるので説明は省略する。

また、ビデオプロセッサ５には、接触観察用ＣＣＤ８２からの撮像信号を信号処理し接触観察画像を生成しフリーズメモリ部８４を介して画像合成回路５７に出力する接触観察用ビデオ回路８３を備えている。

なお、フリーズメモリ部８４は、フリーズメモリ部５４、５５、５６と同じ構成である（図３参照）。その他の構成は実施例１と同じである。

本実施例では、例えば指示操作部５９により所定の制御状態にＣＰＵ５８がある場合、ズームスイッチ２７の調整状態がデフォルトの拡大率が小の状態の場合をＣＰＵ５８が検出している際には、図１０に示すように、フリーズメモリ部５４、５５、５６を介した画像合成回路５７によりモニタ４には、通常光画像及び蛍光画像が動画として表示される。そして、ズームスイッチ２７が操作され、調整状態が所定の第１の拡大率となり、ＣＰＵ５８がその状態（例えば拡大率：中）を検出すると、通常光画像及び狭帯域光画像が動画としてモニタ４に表示される。さらに、ズームスイッチ２７が操作され、調整状態が所定の第２の拡大率となり、ＣＰＵ５８がその状態（例えば拡大率：大）を検出すると、通常光画像及び接触観察画像が動画としてモニタ４に表示される。

なお、上記各実施例において、ズームは手動のものに限らず、電子内視鏡先端にアクチュエータを備えた電動ズームでもよい。

また、観察モードは、上記のモード（例えば、通常光観察、狭帯域光観察、蛍光観察等）に限らず、赤外光観察モード、紫外光観察モードであってもよい。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る内視鏡装置の構成を示す構成図図１の回転フィルタの構成を示す図図１のフリーズメモリ部の構成を示すブロック図図１の内視鏡装置の作用を説明する第１の図図１の内視鏡装置の作用を説明する第２の図図１の内視鏡装置の作用を説明する第３の図図１の内視鏡装置の作用を説明する第４の図図１の電子内視鏡の変形例の構成を示す図本発明の実施例２に係る内視鏡装置の構成を示す構成図図９の内視鏡装置の作用を説明する図

符号の説明

１…内視鏡装置
２…電子内視鏡
３…光源装置
４…モニタ
５…ビデオプロセッサ
２０…挿入部
２１…ライトガイドファイバ
２２…ズームレンズ
２３…ビームスプリッタ
２４…通常観察光／狭帯域光用ＣＣＤ
２５…励起光カットフィルタ
２６…蛍光用ＣＣＤ
２７…ズームスイッチ
３１…ランプ
３２…回転フィルタ
５１…通常画像用ビデオ回路
５２…狭帯域画像用ビデオ回路
５３…蛍光画像用ビデオ回路
５４、５５、５６…フリーズメモリ部
５７…画像合成回路
５８…ＣＰＵ
５９…指示操作部

Claims

複数種類の観察光に基づく複数の観察モードでの被検体の観察画像を生成する複数の観察モード画像処理手段と、
前記複数の観察モードにおいて観察用光学系を調整した観察状態を設定する観察状態設定手段と、
前記観察状態を検知し、検知した観察状態に基づいて前記複数の観察モード画像処理手段を制御するもので、前記観察画像として表示される動画像から静止画像へのフリーズ動作に関する制御、または前記複数の観察モードに関する切り替えを制御する処理制御手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
前記観察状態は、前記観察モードにおける前記観察用光学系の拡大倍率であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記複数の観察モードは、通常可視光帯域の観察光による通常観察モード、前記通常可視光帯域内の狭帯域の観察光による狭帯域観察モード及び蛍光の観察光による蛍光観察モードを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。