JP5325725B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
内視鏡装置による診断、手術は、観察モニタに表示された観察像に基づいて実施されるため、正確な診断、手術を実施するためには観察像の色再現性を忠実に観察モニタに再現する必要がある。そこで、この種の内視鏡装置においては、使用する光源装置、固体撮像素子の感度差、等の個体差に起因する色味変化を補正するため、内視鏡やプロセッサ側に個体特性情報を記憶しておき、適宜なタイミングでこの個体特性情報を読み出して色調整を行うことがなされている(特許文献1)。
しかし、装置固有のパラメータを予め計測して記憶しておくが、経時変化によりパラメータの値と、装置の実特性とが一致しない場合があり、必ずしも適正な色調整が行われるものではない。
(1) 体腔内に挿入される内視鏡挿入部の先端に、撮像素子を有する撮像光学系及び照明窓を有する照明光学系を備えた内視鏡と、
前記内視鏡に接続され、前記照明光学系に蛍光体を発光させる励起光を少なくとも供給する光源部、及び予め定めたカラー補正テーブルにより前記撮像素子から出力される画像信号を補正して出力する画像処理部を備えた制御手段と、
を具備する内視鏡装置であって、
前記内視鏡を懸架した状態で支持する内視鏡支持部を備え、
前記内視鏡支持部に支持されて垂下した前記内視鏡挿入部の先端に対面して、色度値が既知である複数のカラーパッチを含むカラーチャートが配置され、
前記制御手段が、前記カラーチャートを前記撮像素子により撮像し、前記カラーチャートの撮像信号から、前記複数のカラーパッチに対する色度をそれぞれ求めて測定色度値とし、前記各カラーパッチの測定色度値が前記既知の色度値となるように前記カラー補正テーブルの内容を変更するキャリブレーション処理を実施する内視鏡装置。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置の概念的なブロック構成図、図2は図1に示す内視鏡装置の一例としての外観図である。
図1、図2に示すように、内視鏡装置100は、内視鏡11と、この内視鏡11が接続される制御装置13とを有する。制御装置13には、画像情報等を表示する表示部15と、入力操作を受け付ける入力部17が接続されている。内視鏡11は、内視鏡挿入部19の先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像素子21(図1参照)を含む撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。
光源装置41、プロセッサ43、表示部15、入力部17は、下部にキャスタ75を備えたカート部77に収容される。このように内視鏡11の周辺機器を搭載するカート部77には内視鏡の操作部23を懸架する内視鏡支持部79が設けられている。内視鏡支持部79に支持された内視鏡11は、内視鏡挿入部19が常に同じ位置で垂下する。垂下した内視鏡挿入部19の先端部35の下方には、カート部77の基台部81が延設され、この基台部81に有底筒体83が固定されている。内視鏡支持部79に支持された内視鏡挿入部19は、その先端部35が有底筒体83に挿入されるようになる。また、有底筒体83の底部には、詳細を後述する複数のカラーパッチを含むカラーチャート85が設けてある。
図6に撮像素子における波長と分光感度特性の相関を表したグラフを示した。
撮像素子21は、被写体からの反射光に対し、それぞれB,G,Rの分光感度特性を有する。波長445nmの青色レーザ光源45からのレーザ光は、蛍光体を励起するとともに、その一部が蛍光体を透過して白色照明光の青色成分として供される。この青色光による反射光が撮像素子21で受光される際に、撮像素子21のB光に対する分光感度特性は、波長445nm付近では急峻にプロファイルが変化する領域となり、撮像素子21の分光感度特性が僅かに変化した場合、撮像素子21のB光に対する受光量が変化する。また、青色レーザ光源45の発光波長が個体差等により変化しても同様の理由でB光に対する受光量が変化する。このため、撮像素子21の個体差によっても、撮像画像の色調が変化することになる。
内視鏡装置100は、内視鏡支持部79に支持された内視鏡11が、色度値が既知である複数のカラーパッチを含むカラーチャート85を撮像素子21により撮像する。制御部93は、カラーチャート85の撮像信号から、複数のカラーパッチに対する色度をそれぞれ求めて測定色度値とする。制御部93は、各カラーパッチの測定色度値が既知の色度値となるようにカラー補正テーブル99の内容を変更するキャリブレーション処理を実施する。
図8(A)は複数のカラーパッチからなる格子状のカラーチャートの平面図、(B)は複数のカラーパッチを放射状に設けた円形状のカラーチャートの平面図である。
カラーチャートは、図8(A)に示すように、複数のカラーパッチ(色票)85aを格子状に配列したカラーチャート85A、或いは同心円上に区画された複数のカラーパッチ85bを放射状に配列したカラーチャート85B等を使用できる。格子状のカラーチャート85Aを撮影すると、例えば角部のカラーパッチ85aが撮像画面から欠けることがあっても、同心円状に区画されたカラーチャート85Bは、内視鏡先端部35の撮像の向きによらず、常に安定して色検出が行える。
図9に色補正手順のフローチャートを示した。
まず、内視鏡11の電源スイッチ97がオンされる(S1)。制御部93は、電源スイッチ97がオンにされたことを検出したタイミングをトリガとして、カラーチャート85の撮像を開始する(S2)。電源スイッチ97のオンと同時にキャリブレーション処理が実施され、簡便かつ有効なキャリブレーション処理が可能となっている。
そして、キャリブレーション処理後は、撮像素子21から入力されるRGB信号に対して、上記の色変換マトリクスを用いて演算処理することで、撮像素子21からのRGB信号が目標色の刺激値に近づくように補正される。その結果、忠実な色再現が行われるようになる。
図10に識別情報の付与されたカラーチャートの平面図を示した。このカラーチャート85では、チャート内のいずれかの位置に識別情報101を設けてある。識別情報としては、一元のバーコード、二次元のQRコード等、公知の識別手段が利用可能である。更に、バーコードの他にも、各種の記号や記号の配列、数字列などの文字列等、内視鏡用の処置具の種類や特徴等であってもよく、画像処理による抽出及び認識(解析)が可能なものであれば、各種のものが利用可能である。
図11(A)は挿通孔を有した蓋体にて上部の塞がれた有底筒体の斜視図、(B)はその断面図である。
有底筒体83は、上側を覆い遮光性を有する蓋体103を備える。蓋体103には、内視鏡先端部35が挿通可能な挿通孔105が穿設されている。このような構成とすることで、内視鏡支持部79に支持されて垂下した内視鏡先端部35が、有底筒体83に設けられた蓋体103の挿通孔105に挿通され、有底筒体83の直径の中央部位に位置決め支持される。また、蓋体103により内視鏡先端部35が遮光空間内に収められるので、外光による外乱により影響されにくいキャリブレーション処理が可能となる。
(1) 体腔内に挿入される内視鏡挿入部の先端に、撮像素子を有する撮像光学系及び照明窓を有する照明光学系を備えた内視鏡と、
前記内視鏡に接続され、前記照明光学系に前記蛍光体を発光させる励起光を少なくとも供給する光源部、及び予め定めたカラー補正テーブルにより前記撮像素子から出力される画像信号を補正して出力する画像処理部を備えた制御手段と、を具備する内視鏡装置であって、
前記制御手段が、色度値が既知である複数のカラーパッチを含むカラーチャートを前記撮像素子により撮像し、前記カラーチャートの撮像信号から、前記複数のカラーパッチに対する色度をそれぞれ求めて測定色度値とし、前記各カラーパッチの測定色度値が前記既知の色度値となるように前記カラー補正テーブルの内容を変更するキャリブレーション処理を実施する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、撮像素子で得られたカラーパッチに対する測定色度値が、既知の色度値となるようにカラー補正テーブルの内容がキャリブレーション処理され、撮像画像の撮像信号値が本来の色の撮像信号値に近づけられる。
前記制御手段が、電源スイッチがオンにされたことを検出したタイミングをトリガとして前記キャリブレーション処理を実施する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、例えば内視鏡装置の使用直前において、電源スイッチのオンと同時にキャリブレーション処理が実施され、簡便かつ有効なキャリブレーション処理が行える。
前記制御手段が、前記蛍光体の交換を検出したタイミングをトリガとして前記キャリブレーション処理を実施する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、新規交換される蛍光体の製品毎の励起・発光スペクトルに対応したキャリブレーション処理が行える。
前記照明光学系が、内視鏡挿入部の先端の異なる位置に配置された複数の蛍光体と、該蛍光体に前記光源部からの励起光を導光する導光部材とを有する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、照明光の照射される被写体に影を生じにくくすることができる。
前記光源部からの励起光が青色レーザ光であり、前記蛍光体が前記青色レーザ光を励起光として発光し、前記青色レーザ光と前記蛍光体の発光によって白色光を生成する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、青色レーザ光と蛍光体とにより白色光を生成することで、高効率で高強度の白色光が得られる。レーザ光の波長のずれや蛍光体の経時変化によって照明光の分光特性が変化した場合であっても補正が容易となる。
前記光源部が、前記蛍光体を透過する性質を有し前記青色レーザ光より短波長のレーザ光を前記照明光学系に供給する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、組織表層の血管像を観察するため、白色光生成用の青色レーザ光より短波長のレーザ光を供給する場合(撮像画像が青みがかる場合)であっても、各レーザ光に対してカラー補正テーブルを作成して、常に適正な色度の撮像画像を得ることができる。
前記内視鏡を懸架した状態で支持する内視鏡支持部を備え、
前記カラーチャートが前記内視鏡支持部に支持されて垂下した内視鏡挿入部の先端に対面して配置された内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡を内視鏡支持部に支持することで、内視鏡挿入部の先端が常に定まった下向きに姿勢する。この先端にカラーチャートが対面して配置されることで、特別な試験環境によらず、内視鏡の支持状態を利用した簡便かつ精度の高いキャリブレーション処理が可能となる。
前記内視鏡支持部が、前記内視鏡の周辺機器を搭載するカート部に設けられた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡による撮像のために必要なプロセッサ、光源装置、表示部、及び入力部などの周辺機器が一括してカート部に収納される。そのカート部に内視鏡支持部が設けられることで、内視鏡支持状態でのキャリブレーション処理に伴う撮像が可能となる。
前記カラーチャートが、前記内視鏡支持部に支持された内視鏡挿入部の先端を内周面の内側に収容する有底筒体の底面に配置された内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡支持部に支持されて垂下した先端が、有底筒体の中央部に包囲された状態に挿入され、外光による外乱に影響されにくいキャリブレーション処理が可能となる。
前記有底筒体の上側を覆い遮光性を有する蓋体を有し、該蓋体には、前記内視鏡挿入部の先端が挿通可能な挿通孔が穿設された内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、内視鏡支持部に支持されて垂下した先端が、有底筒体に設けられた蓋体の挿通孔に挿通され、中央部に位置決め支持される。また、蓋体により塞がれることで、外光による外乱により影響されにくいキャリブレーション処理が可能となる。
前記カラーチャートが、該カラーチャートを識別する識別手段を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、カラーチャートの種別を識別手段により判断して、種別毎に異なるキャリブレーション処理を実施することができる。
19 内視鏡挿入部
21 撮像素子
43 プロセッサ(制御手段)
45,47光源部
55A,55B 光ファイバ(導光部材)
57 蛍光体
77 カート部
79 内視鏡支持部
83 有底筒体
83a 底面
85 カラーチャート
85a カラーパッチ
99 カラー補正テーブル
91 画像処理部
97 電源スイッチ
100 内視鏡装置
103 蓋体
105 挿通孔
Claims (10)
- 体腔内に挿入される内視鏡挿入部の先端に、撮像素子を有する撮像光学系及び照明窓を有する照明光学系を備えた内視鏡と、
前記内視鏡に接続され、前記照明光学系に蛍光体を発光させる励起光を少なくとも供給する光源部、及び予め定めたカラー補正テーブルにより前記撮像素子から出力される画像信号を補正して出力する画像処理部を備えた制御手段と、
を具備する内視鏡装置であって、
前記内視鏡を懸架した状態で支持する内視鏡支持部を備え、
前記内視鏡支持部に支持されて垂下した前記内視鏡挿入部の先端に対面して、色度値が既知である複数のカラーパッチを含むカラーチャートが配置され、
前記制御手段が、前記カラーチャートを前記撮像素子により撮像し、前記カラーチャートの撮像信号から、前記複数のカラーパッチに対する色度をそれぞれ求めて測定色度値とし、前記各カラーパッチの測定色度値が前記既知の色度値となるように前記カラー補正テーブルの内容を変更するキャリブレーション処理を実施する内視鏡装置。 - 請求項1記載の内視鏡装置であって、
前記制御手段が、電源スイッチがオンにされたことを検出したタイミングをトリガとして前記キャリブレーション処理を実施する内視鏡装置。 - 請求項1記載の内視鏡装置であって、
前記制御手段が、前記蛍光体の交換を検出したタイミングをトリガとして前記キャリブレーション処理を実施する内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記照明光学系が、前記内視鏡挿入部の先端の異なる位置に配置された複数の蛍光体と、該蛍光体に前記光源部からの励起光を導光する導光部材とを有する内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記光源部からの励起光が青色レーザ光であり、前記蛍光体が前記青色レーザ光を励起光として発光し、前記青色レーザ光と前記蛍光体の発光によって白色光を生成する内視鏡装置。 - 請求項5記載の内視鏡装置であって、
前記光源部が、前記蛍光体を透過する性質を有し前記青色レーザ光より短波長のレーザ光を前記照明光学系に供給する内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記内視鏡支持部が、前記内視鏡の周辺機器を搭載するカート部に設けられた内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記カラーチャートが、前記内視鏡支持部に支持された内視鏡挿入部の先端を内周面の内側に収容する有底筒体の底面に配置された内視鏡装置。 - 請求項8記載の内視鏡装置であって、
前記有底筒体の上側を覆い遮光性を有する蓋体を有し、該蓋体には、前記内視鏡挿入部の先端が挿通可能な挿通孔が穿設された内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記カラーチャートが、該カラーチャートを識別する識別手段を備えた内視鏡装置。
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