JP5460506B2 - 内視鏡装置の作動方法及び内視鏡装置 - Google Patents
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Description
(1) 白色照明光を出射する第1の光源部と、
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子により被観察領域を撮像する撮像部と、
制御手段と、
を具備する内視鏡装置の作動方法であって、
前記制御手段が、
前記被観察領域からの前記白色照明光による戻り光成分と前記狭帯域光による戻り光成分とを共に含む撮像画像信号を前記撮像部から出力させ、
前記撮像画像信号に基づいて、複数の基準色毎の撮像画像を生成し、
前記生成した複数の撮像画像のうち、前記第2の光源部からの狭帯域光による戻り光成分を最も多く含む第1の撮像画像と、該第1の撮像画像とは異なる基準色の第2の撮像画像とを、それぞれに共通する複数の画像エリアに分割し、
前記第1の撮像画像と前記第2の撮像画像の前記各画像エリアに対して、各画像エリア内における輝度値を積算した輝度積算値をそれぞれ求め、
互いに同じ画像位置の関係にある前記画像エリア同士で、前記第1の撮像画像の輝度積算値と、前記第2の撮像画像の輝度積算値との比率を求め、該比率が予め定めた閾値以上となる画像エリアを特徴画像エリアとして抽出し、
前記抽出した第1の撮像画像の特徴画像エリアの輝度レベルを、他の画像エリアに対して選択的に、且つ他の基準色の撮像画像の輝度レベルとは独立して増減制御する、
各動作を行う内視鏡装置の作動方法。
(2) 白色照明光を出射する第1の光源部と、
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子により被観察領域を撮像する撮像部と、
制御手段と、
を具備する内視鏡装置の作動方法であって、
前記制御手段が、
前記被観察領域からの前記白色照明光による戻り光成分と前記狭帯域光による戻り光成分とを共に含む撮像画像信号を前記撮像部から出力させ、
前記撮像画像信号に基づいて、複数の基準色毎の撮像画像を生成し、
前記複数の撮像画像のうち、前記第2の光源部からの狭帯域光による戻り光成分を最も多く含む第1の撮像画像と、該第1の撮像画像とは異なる基準色の第2の撮像画像とを、それぞれに共通する複数の画像エリアに分割し、
互いに同じ画像位置の関係にある画素同士で、前記第1の撮像画像の輝度値と、前記第2の撮像画像の輝度値との比率を求め、該比率が予め定めた比率以上となる画素を特徴画素として抽出し、
前記抽出した特徴画素の数を前記画像エリア毎にそれぞれ求め、
前記特徴画素の数が予め定めた閾値以上となる画像エリアを特徴画像エリアとして抽出し、
前記抽出した第1の撮像画像の特徴画像エリアの輝度レベルを、他の画像エリアに対して選択的に、且つ他の基準色の撮像画像の輝度レベルとは独立して増減制御する、
各動作を行う内視鏡装置の作動方法。
(3) 白色照明光を出射する第1の光源部と、
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子を有して撮像画像信号を出力する撮像部と、
を具備する内視鏡装置であって、
前記制御手段が、(1)又は(2)記載の内視鏡装置の作動方法における前記制御手段を備えた内視鏡装置。
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、制御装置13に接続され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とを有する。内視鏡11は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部19の先端から照明光を出射する照明光学系と、複数色の検出画素を有して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。
マトリクス演算部71は、信号分離部69から供給されたR信号,G信号,B信号からなる各撮像画像の信号に対し、制御部73からの指令に基づいて、R信号,G信号,B信号の各輝度レベルを個別に増減制御する。マトリクス演算部71は各撮像画像の輝度値を各色それぞれ個別に補正する補正マトリクスを記憶している。この補正マトリクスを用いて各撮像画像の輝度値に対してマトリクス演算することで、各撮像画像の輝度レベルを色毎にきめ細かに補正できる。補正マトリクス(Cr,Cg、Cb)は、入力信号の輝度レベルをR,G,B、補正後の撮像画像の輝度レベルをr,g,bとすれば、(1)式で表すことができる。
即ち、上記の特徴画像エリアMC(k)は、撮像画像(B,G)の分割した画像エリア単位でB,Gの輝度値を比較して抽出していたが、各撮像画像の画素単位でB,Gの輝度値を比較すると、より高精度に狭帯域光による強調対象を抽出できる。
具体的には、図7のS6とS7の代替え手順を図11のフローチャートに示すように、中心波長405nmの狭帯域光による反射光の情報を多く含む撮像画像(B)と、撮像画像(G)に対し、同一画素位置における輝度値同士の比率を求めて、該比率が所定比率以上となる特徴画素を抽出する(S6A)。
図12は白色光源を変更した他の内視鏡装置の概略的な構成図である。同図に示す構成例においては、白色光源81としてハロゲンランプ、キセノンランプ、或いは白色発光ダイオード等のブロードな波長帯の光を出射する光源を用い、光ファイバ束であるライトガイド83を通じて内視鏡11の先端部から白色照明光を照射する。特殊光光源47からの出射光は、前述同様に、コネクタ部25Aを介して、光ファイバ55Bにより内視鏡11の先端部まで伝送される。そして、光ファイバ55Bの光出射端に配置された光偏向・拡散部材85から狭帯域光として供される。なお、光偏向・拡散部材85は、内視鏡11の先端部に配置される光照射窓で代用してもよい。
図14はCMOSイメージセンサの構成図である。上述の内視鏡装置で用いる撮像素子をCMOSイメージセンサ91とすることで、CMOSイメージセンサ91が有する各画素のアンプ93により撮像画像信号の増減制御が可能となる。CMOSイメージセンサ91においては、アンプ93のスイッチ95は行回路97を介して垂直走査回路99に接続される。アンプ93は列回路101を介してCDS103に接続され、CDS103はスイッチ105を介して水平走査回路107に接続されている。
(1) 白色照明光を出射する第1の光源部と、
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子により被観察領域を撮像する撮像部と、
を具備する内視鏡装置の制御方法であって、
前記被観察領域からの前記白色照明光による戻り光成分と前記狭帯域光による戻り光成分とを共に含む撮像画像信号を前記撮像部から出力させ、
前記撮像画像信号に基づいて、複数の基準色毎の撮像画像を生成し、
前記複数の撮像画像のうち、前記第2の光源部からの狭帯域光による戻り光成分を最も多く含む第1の撮像画像に対して、該第1の撮像画像の輝度レベルを他の基準色の撮像画像の輝度レベルとは独立して増減制御する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、第1の光源部による白色照明光と、第2の光源部による狭帯域光とを照明光として観察する際に、観察対象や観察位置等の観察条件を変化させても、常に適正な輝度レベルの狭帯域光による観察画像を生成でき、狭帯域光により得られる情報を、白色照明光によって隠されることなく明瞭に観察することができる。
前記第2の光源部から出射される狭帯域光の中心波長が、360〜470nmの範囲に含まれる内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、第2の光源の中心波長が360〜470nmの範囲であることで、特に生体組織表層の血管や微細構造の状態を表す画像情報が明瞭に検出できる。
前記生成した複数の撮像画像のうち、前記第2の光源部からの狭帯域光による戻り光成分を最も多く含む第1の撮像画像と、該第1の撮像画像とは異なる基準色の第2の撮像画像とを、それぞれに共通する複数の画像エリアに分割し、
前記第1の撮像画像と前記第2の撮像画像の前記各画像エリアに対して、各画像エリア内における輝度値を積算した輝度積算値をそれぞれ求め、
互いに同じ画像位置の関係にある前記画像エリア同士で、前記第1の撮像画像の輝度積算値と、前記第2の撮像画像の輝度積算値との比率を求め、該比率が予め定めた閾値以上となる画像エリアを特徴画像エリアとして抽出し、
前記抽出した第1撮像画像の特徴画像エリアに対する輝度レベルを選択的に増減制御する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、撮像画像を分割した複数の画像エリアのうち、互いに異なる基準色同士の輝度積算値の比率が予め定めた閾値以上となる特徴画像エリアに対して、狭帯域光の戻り光成分が所望の輝度レベルになるよう、撮像画像信号の輝度レベルを選択的に変更できる。これにより、狭帯域光により得られる生体情報が多く含まれる画像エリアに対し、この生体情報を特に強調して観察することができる。
前記第1の撮像画像と該第1の撮像画像とは異なる基準色の第2の撮像画像とを、それぞれに共通する複数の画像エリアに分割し、
互いに同じ画像位置の関係にある画素同士で、前記第1の撮像画像の輝度積算値と、前記第2の撮像画像の輝度積算値との比率を求め、該比率が予め定めた比率以上となる画素を特徴画素として抽出し、
前記抽出した特徴画素の数を前記画像エリア毎にそれぞれ求め、
前記特徴画素の数が予め定めた閾値以上となる画像エリアを特徴画像エリアとして抽出し、
前記抽出した第1撮像画像の特徴画像エリアに対する輝度レベルを選択的に増減制御する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、同じ画素位置において互いに異なる基準色の輝度値同士の比率が予め定めた比率以上となる特徴画素を抽出し、撮像画像を分割した複数の画像エリアのうち、特徴画素の数が予め定めた閾値以上となる特徴画像エリアに対して、狭帯域光の戻り光成分が所望の輝度レベルになるよう、撮像画像信号の輝度レベルを選択的に変更できる。これにより、狭帯域光により得られる生体情報が多く含まれる画像エリアに対し、この生体情報を特に強調して観察することができる。
前記輝度レベルの増減制御は、前記撮像画像信号をマトリクス演算により各画素の輝度値を補正する補正マトリクスを変更するものであり、
前記変更した補正マトリクスを用いて前記撮像部から新たに得られる撮像画像信号を補正する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、補正マトリクスを用いて撮像画像信号を補正することで、輝度レベルの増減制御をきめ細かに行うことができる。
前記新たに得られる撮像画像信号を前記補正マトリクスを用いて補正した画像の輝度レベルが、予め定めた輝度目標値を超える場合に、前記補正した画像の輝度レベルを減少させるように前記補正マトリクスを再設定する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、白色照明光及び狭帯域光により得られる生体情報が適正な輝度レベルで、明瞭な観察画像として得られる。
前記撮像素子が検出する各検出色の光成分は、青色、緑色、赤色を含む原色系の光成分であり、
前記第1の撮像画像の基準色を青色、前記第2の撮像画像の基準色を緑色とする内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、原色系の基準色光の検出結果から、青色波長の狭帯域光を照射して得られる生体情報をより明瞭に観察することができる。
前記撮像素子が検出する各検出色の光成分は、マゼンタ、シアン、イエロを含む補色系の光成分であり、
前記各検出色の光成分を前記青色、緑色、赤色の原色系の光成分に変換し、
前記第1の撮像画像の基準色を前記変換された青色、前記第2の撮像画像の基準色を前記変換された緑色とする内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、補色系の基準色光の検出結果から、青色波長の狭帯域光を照射して得られる生体情報をより明瞭に観察することができる。
前記撮像素子としてCCD型イメージセンサを用いる内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、CCD型イメージセンサによる画像歪みの少ない低ノイズの撮像画像が得られる。
前記撮像素子としてCMOS型イメージセンサを用い、前記撮像素子の各画素のアンプの増幅率を変更して前記第1撮像画像の輝度レベルを増減制御する内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、撮像画像信号の輝度レベルの増減制御を各画素のアンプで行うことで、信号の後処理で行う必要がなくなり、制御時間を短縮できる。
前記複数の撮像画像に対して、それぞれ同じ比率で輝度レベルを増減制御する通常観察モードと、
を切り替え自在にされた内視鏡装置の制御方法。
この内視鏡装置の制御方法によれば、特殊光観察モードと、通常観察モードとが選択的に切り替え自在になることで、内視鏡の使い勝手を向上できる。
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子により被観察領域を撮像する撮像部と、
を具備する内視鏡装置であって、
(1)〜(11)のいずれか1項記載の内視鏡装置の制御方法に基づいて、前記第1の撮像画像の輝度レベルを他の基準色の撮像画像の輝度レベルとは独立して増減制御する制御手段を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、狭帯域光に白色光を加えた照明光を用いて観察する際に、観察対象や観察位置等の観察条件を変化させても、常に適正な輝度レベルの狭帯域光による観察画像が得られ、狭帯域光により得られる生体情報を明瞭に観察することができる。
前記第1の光源部が、蛍光体と、該蛍光体の励起光を出射する半導体発光素子と、を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、白色照明光を半導体発光素子からの発光と、該発光による蛍光体からの励起発光光により形成することで、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、しかも白色光の強度を容易に調整できる。また、半導体発光素子を用いることで、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。
前記第1の光源部が、キセノン光源又はハロゲン光源からの光を出射するものである内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、キセノン光源やハロゲン光源からブロードなスペクトルの白色光が得られ、演色性を向上できる。
前記第2の光源部が、半導体発光素子からなる内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、半導体発光素子を用いることで、高効率、高強度の狭帯域光を出射させることができる。
前記第2の光源部が、キセノン光源又はハロゲン光源からの光を、所定の狭帯域波長成分のみ透過させる狭帯域透過フィルタを通して前記狭帯域光を生成し、該生成された狭帯域光を出射する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、狭帯域透過フィルタにより任意の狭帯域光を簡単に生成することができる。
13 制御装置
19 内視鏡挿入部
21 撮像素子
35 先端部
41 光源装置
43 プロセッサ
45 白色照明用光源(第1の光源部)
47 特殊光光源(第2の光源部)
49 光源制御部
57 蛍光体
65 A/D変換器
67 前段信号処理部(制御手段)
73 制御部(制御手段)
75 記憶部(制御手段)
77 モード変更ボタン
81 白色光源
91 CMOS型イメージセンサ
93 アンプ
100 内視鏡装置
111,117,119 光学フィルタ(狭帯域透過フィルタ)
Claims (15)
- 白色照明光を出射する第1の光源部と、
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子により被観察領域を撮像する撮像部と、
制御手段と、
を具備する内視鏡装置の作動方法であって、
前記制御手段が、
前記被観察領域からの前記白色照明光による戻り光成分と前記狭帯域光による戻り光成分とを共に含む撮像画像信号を前記撮像部から出力させ、
前記撮像画像信号に基づいて、複数の基準色毎の撮像画像を生成し、
前記生成した複数の撮像画像のうち、前記第2の光源部からの狭帯域光による戻り光成分を最も多く含む第1の撮像画像と、該第1の撮像画像とは異なる基準色の第2の撮像画像とを、それぞれに共通する複数の画像エリアに分割し、
前記第1の撮像画像と前記第2の撮像画像の前記各画像エリアに対して、各画像エリア内における輝度値を積算した輝度積算値をそれぞれ求め、
互いに同じ画像位置の関係にある前記画像エリア同士で、前記第1の撮像画像の輝度積算値と、前記第2の撮像画像の輝度積算値との比率を求め、該比率が予め定めた閾値以上となる画像エリアを特徴画像エリアとして抽出し、
前記抽出した第1の撮像画像の特徴画像エリアの輝度レベルを、他の画像エリアに対して選択的に、且つ他の基準色の撮像画像の輝度レベルとは独立して増減制御する、
各動作を行う内視鏡装置の作動方法。 - 白色照明光を出射する第1の光源部と、
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子により被観察領域を撮像する撮像部と、
制御手段と、
を具備する内視鏡装置の作動方法であって、
前記制御手段が、
前記被観察領域からの前記白色照明光による戻り光成分と前記狭帯域光による戻り光成分とを共に含む撮像画像信号を前記撮像部から出力させ、
前記撮像画像信号に基づいて、複数の基準色毎の撮像画像を生成し、
前記複数の撮像画像のうち、前記第2の光源部からの狭帯域光による戻り光成分を最も多く含む第1の撮像画像と、該第1の撮像画像とは異なる基準色の第2の撮像画像とを、それぞれに共通する複数の画像エリアに分割し、
互いに同じ画像位置の関係にある画素同士で、前記第1の撮像画像の輝度値と、前記第2の撮像画像の輝度値との比率を求め、該比率が予め定めた比率以上となる画素を特徴画素として抽出し、
前記抽出した特徴画素の数を前記画像エリア毎にそれぞれ求め、
前記特徴画素の数が予め定めた閾値以上となる画像エリアを特徴画像エリアとして抽出し、
前記抽出した第1の撮像画像の特徴画像エリアの輝度レベルを、他の画像エリアに対して選択的に、且つ他の基準色の撮像画像の輝度レベルとは独立して増減制御する、
各動作を行う内視鏡装置の作動方法。 - 請求項1又は請求項2記載の内視鏡装置の作動方法であって、
前記第2の光源部から出射される狭帯域光の中心波長が、360〜470nmの範囲に含まれる内視鏡装置の作動方法。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の内視鏡装置の作動方法であって、
前記輝度レベルの増減制御は、前記撮像画像信号をマトリクス演算により各画素の輝度値を補正する補正マトリクスを変更するものであり、
前記制御手段が、前記変更した補正マトリクスを用いて前記撮像部から新たに得られる撮像画像信号を補正する内視鏡装置の作動方法。 - 請求項4記載の内視鏡装置の作動方法であって、
前記新たに得られる撮像画像信号を前記補正マトリクスを用いて補正した画像の輝度レベルが、予め定めた輝度目標値を超える場合に、前記制御手段が、前記補正した画像の輝度レベルを減少させるように前記補正マトリクスを再設定する内視鏡装置の作動方法。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の内視鏡装置の作動方法であって、
前記撮像素子が検出する各検出色の光成分は、青色、緑色、赤色を含む原色系の光成分であり、
前記第1の撮像画像の基準色が青色、前記第2の撮像画像の基準色が緑色である内視鏡装置の作動方法。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の内視鏡装置の作動方法であって、
前記撮像素子が検出する各検出色の光成分は、マゼンタ、シアン、イエロを含む補色系の光成分であり、
前記制御手段が、前記各検出色の光成分を青色、緑色、赤色の原色系の光成分に変換し、
前記第1の撮像画像の基準色が前記変換された青色、前記第2の撮像画像の基準色が前記変換された緑色である内視鏡装置の作動方法。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の内視鏡装置の作動方法であって、
前記撮像素子がCCD型イメージセンサである内視鏡装置の作動方法。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の内視鏡装置の作動方法であって、
前記撮像素子がCMOS型イメージセンサであり、
前記制御手段が、前記撮像素子の各画素のアンプの増幅率を変更して前記第1の撮像画像の特徴画像エリアの輝度レベルを増減制御する内視鏡装置の作動方法。 - 前記制御手段が、請求項1〜請求項9のいずれか1項記載の内視鏡装置の作動方法における前記制御手段による前記各動作を行う特殊光観察モードと、
前記制御手段が、前記複数の撮像画像に対して、それぞれ同じ比率で前記輝度レベルを増減制御する通常観察モードと、
を、観察モードを切り替えるモード切り替え部からの切り替え信号に応じて前記制御手段が切り替える内視鏡装置の作動方法。 - 白色照明光を出射する第1の光源部と、
前記白色照明光より狭い波長帯域の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
複数色の検出画素を有する撮像素子により被観察領域を撮像する撮像部と、
を具備する内視鏡装置であって、
請求項1〜請求項10のいずれか1項記載の内視鏡装置の作動方法における前記制御手段を備えた内視鏡装置。 - 請求項11記載の内視鏡装置であって、
前記第1の光源部が、蛍光体と、該蛍光体の励起光を出射する半導体発光素子と、を備えた内視鏡装置。 - 請求項11記載の内視鏡装置であって、
前記第1の光源部が、キセノン光源又はハロゲン光源からの光を出射するものである内視鏡装置。 - 請求項11〜請求項13のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記第2の光源部が、半導体発光素子からなる内視鏡装置。 - 請求項11〜請求項13のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記第2の光源部が、白色光源からの光を、所定の狭帯域波長成分のみ透過させる狭帯域透過フィルタを通して前記狭帯域光を生成し、該生成された狭帯域光を出射する内視鏡装置。
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