JP5677555B2 - Endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an endoscope apparatus .
近年、特定の狭い波長帯の狭帯域光を生体の粘膜組織に照射し、生体組織の所望の深さの組織情報を得る、所謂、特殊光観察を行える内視鏡装置が活用されている(特許文献1参照)。この種の内視鏡装置は、例えば粘膜層或いは粘膜下層に発生する新生血管の微細構造、病変部の強調等、通常の観察像では得られない生体情報を簡単に可視化できる。例えば、観察対象が癌病変部である場合、青色の狭帯域光を粘膜組織に照射すると組織表層の微細血管や微細構造の状態がより詳細に観察できるため、病変部をより正確に診断することができる。 In recent years, endoscope apparatuses capable of performing so-called special light observation in which narrow-band light of a specific narrow wavelength band is irradiated on a mucosal tissue of a living body to obtain tissue information at a desired depth of the living tissue have been utilized ( Patent Document 1). This type of endoscope apparatus can easily visualize biological information that cannot be obtained by a normal observation image, such as a fine structure of a new blood vessel that occurs in a mucosa layer or a submucosa layer, enhancement of a lesioned part, and the like. For example, if the observation target is a cancerous lesion, irradiating the mucosal tissue with blue narrow-band light allows more detailed observation of the state of microvessels and microstructures on the surface of the tissue. Can do.
しかし、特殊光観察では、狭帯域光を生体組織に照射したときの撮像画像により観察するため、近景での観察時に狭帯域光の照度を適正に調整しても、画角の広い遠景の観察時には表層血管を観察するに十分な照度が得られない。そのため、観察対象や観察位置等の観察条件を変更する度、撮像部や表示部のゲイン調整を行って適正な輝度レベルにして観察するようにしている。また、上記特許文献1の内視鏡装置においては、白色光源からの光をカラーフィルタによって時分割で切り替え、異なる波長帯の光(R光,G光,B光)を面順次に発光させて撮像している。このため、フルカラーの観察画像をリアルタイムで得るためには、複数フレーム(Rフレーム,Gフレーム,Bフレーム)の撮像画像を合成する必要があり、観察画像のフレームレートを上げにくい構成になっている。
However, in special light observation, observation is performed with a captured image when narrow-band light is irradiated onto a living tissue, so even if the illuminance of the narrow-band light is adjusted appropriately during close-up observation, observation of a distant view with a wide angle of view is possible. Sometimes illuminance sufficient to observe the superficial blood vessels cannot be obtained. For this reason, every time the observation conditions such as the observation target and the observation position are changed, the gain of the image pickup unit and the display unit is adjusted to perform observation with an appropriate luminance level. In the endoscope apparatus disclosed in
本発明は、内視鏡により特殊光観察を行う際に、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し、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内視鏡装置を提供することを目的とする。 In the present invention, when performing special light observation with an endoscope, even if the observation conditions such as the observation target and the observation position are changed, an observation image is always generated with narrowband light having an appropriate luminance level, and narrowband light is generated. An object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can clearly observe biological information obtained by the above.
本発明は下記構成からなる。
(1)可視光の全ての波長成分を含むものに限らない白色光を出射する第1の光源部と、
紫色の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
撮像素子により被観察領域を撮像して撮像画像信号を出力する撮像部と、
前記第2の光源部から出射される前記狭帯域光の出射光量を増減制御して、前記撮像画像信号の前記被観察領域からの前記狭帯域光の戻り光成分による輝度レベルを変更する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記撮像部から出力される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に対する前記第2の撮像画像の輝度積算値の比率を求め、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、
前記第1の撮像画像について前記抽出した特徴画像エリアにおける各画素を強調し、強調した画素を含む前記第1の撮像画像の輝度積算値を求め、該輝度積算値に基づいて前記第2の光源部の出射光量を増減制御する内視鏡装置。
(2)可視光の全ての波長成分を含むものに限らない白色光を出射する第1の光源部と、
紫色の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
撮像素子により被観察領域を撮像して撮像画像信号を出力する撮像部と、
前記第2の光源部から出射される前記狭帯域光の出射光量を増減制御して、前記撮像画像信号の前記被観察領域からの前記狭帯域光の戻り光成分による輝度レベルを変更する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記撮像部から出力される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、
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に対する前記第2の撮像画像の輝度値の比率を求め、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、
前記第1の撮像画像について前記抽出した特徴画像エリアにおける各画素を強調し、強調した画素を含む前記第1の撮像画像の輝度積算値を求め、該輝度積算値に基づいて前記第2の光源部の出射光量を増減制御する内視鏡装置。
The present invention has the following configuration.
(1) a first light source unit that emits white light that is not limited to one including all wavelength components of visible light;
A second light source that emits purple narrowband light;
An imaging unit that images an observed region with an imaging element and outputs a captured image signal;
Control means for increasing / decreasing the amount of light emitted from the narrowband light emitted from the second light source unit to change the luminance level of the picked-up image signal due to the return light component of the narrowband light from the observed region When,
Equipped with a,
The control means includes
Based on the captured image signal output from the imaging unit, generate captured images for each of a plurality of reference colors,
Of the plurality of generated captured images, a first captured image including the largest amount of return light component due to narrowband light from the second light source unit, and a second reference color different from the first captured image. Are divided into a plurality of common image areas,
For each image area of the first captured image and the second captured image, a luminance integrated value obtained by integrating the luminance value in each image area is obtained,
A ratio of the luminance integrated value of the second captured image to the luminance integrated value of the first captured image is obtained between the image areas having the same image position relationship, and the ratio is equal to or greater than a predetermined threshold value. Extract the image area as a feature image area,
Each pixel in the extracted feature image area of the first captured image is enhanced, a luminance integrated value of the first captured image including the emphasized pixel is obtained, and the second light source is obtained based on the luminance integrated value. Endoscope device for increasing / decreasing the amount of light emitted from the unit.
(2) a first light source unit that emits white light that is not limited to one including all wavelength components of visible light;
A second light source that emits purple narrowband light;
An imaging unit that images an observed region with an imaging element and outputs a captured image signal;
Control means for increasing / decreasing the amount of light emitted from the narrowband light emitted from the second light source unit to change the luminance level of the picked-up image signal due to the return light component of the narrowband light from the observed region When,
With
The control means includes
Based on the captured image signal output from the imaging unit, generate captured images for each of a plurality of reference colors,
Of the plurality of generated captured images, the first captured image including the most return light component due to the narrowband light from the second light source unit and the second captured image having a reference color different from the first captured image. The captured image is divided into a plurality of common image areas,
The ratio of the luminance value of the second captured image to the luminance value of the first captured image is obtained between pixels having the same image position relationship with each other, and a pixel whose ratio is equal to or higher than a predetermined ratio is a characteristic pixel. Extract as
Obtaining the number of extracted feature pixels for each image area;
An image area in which the number of feature pixels is equal to or greater than a predetermined threshold is extracted as a feature image area,
Each pixel in the extracted feature image area of the first captured image is enhanced, a luminance integrated value of the first captured image including the emphasized pixel is obtained, and the second light source is obtained based on the luminance integrated value. Endoscope device for increasing / decreasing the amount of light emitted from the unit.
本発明に係る内視鏡装置によれば、内視鏡により特殊光観察を行う際に、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し、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。 According to the endoscope apparatus according to the present invention, when special light observation is performed with an endoscope, observation with narrow band light having an appropriate luminance level is always performed even if observation conditions such as an observation target and an observation position are changed. An image can be generated and the biological information obtained by the narrow band light can be clearly observed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a conceptual block diagram of an endoscope apparatus. FIG. 2 is an external view as an example of the endoscope apparatus shown in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
内視鏡11は、内視鏡挿入部19と、内視鏡挿入部19の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部23(図2参照)と、内視鏡11を制御装置13に着脱自在に接続するコネクタ部25A,25Bを備える。なお、図示はしないが、操作部23及び内視鏡挿入部19の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。
The
内視鏡挿入部19は、可撓性を持つ軟性部31と、湾曲部33と、先端部(以降、内視鏡先端部とも呼称する)35から構成される。内視鏡先端部35には、図1に示すように、被観察領域へ光を照射する照射口37A,37Bと、被観察領域の画像情報を取得するCCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の撮像素子21が配置されている。また、撮像素子21の受光面には対物レンズユニット39が配置される。CCD型イメージセンサを用いる場合には、グローバルシャッタ方式であるために、画像歪みの少ない低ノイズの撮像画像が得られる。
The
湾曲部33は、軟性部31と先端部35との間に設けられ、図2に示す操作部23に配置されたアングルノブ22の回動操作により湾曲自在にされている。この湾曲部33は、内視鏡11が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部35の照射口37A,37B及び撮像素子21の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。また、図示は省略するが、内視鏡挿入部19の照射口37A,37Bには、カバーガラスやレンズが配置される。
The bending
制御装置13は、内視鏡先端部35の照射口37A,37Bに供給する照明光を発生する光源装置41と、撮像素子21からの撮像画像信号を画像処理するプロセッサ43とを備え、コネクタ部25A,25Bを介して内視鏡11に接続される。また、プロセッサ43には、前述の表示部15と入力部17が接続されている。プロセッサ43は、内視鏡11の操作部23や入力部17からの指示に基づいて、内視鏡11から伝送されてくる撮像画像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示部15へ供給する。
The
光源装置41は、中心波長445nmの青色レーザ光源(白色照明用光源)45と、中心波長405nmの紫色レーザ光源(特殊光光源)47とを発光源として備えている。これら各光源45,47の半導体発光素子からの発光は、光源制御部49により個別に制御されており、青色レーザ光源45の出射光と、紫色レーザ光源47の出射光の光量比は変更自在になっている。
The
青色レーザ光源45及び紫色レーザ光源47は、ブロードエリア型のInGaN系レーザダイオードが利用でき、また、InGaNAs系レーザダイオードやGaNAs系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。
As the blue
これら各光源45,47から出射されるレーザ光は、集光レンズ(図示略)によりそれぞれ光ファイバに入力され、合波器であるコンバイナ51と、分波器であるカプラ53を介してコネクタ部25Aに伝送される。なお、これに限らず、コンバイナ51とカプラ53を用いずに各光源45,47からのレーザ光を直接コネクタ部25Aに送出する構成であってもよい。
Laser light emitted from each of the
中心波長445nmの青色レーザ光、及び中心波長405nmの紫色レーザ光が合波され、コネクタ部25Aまで伝送されたレーザ光は、光ファイバ55A,55Bによって、それぞれ内視鏡11の内視鏡先端部35まで伝搬される。そして、青色レーザ光は、内視鏡先端部35の光ファイバ55A,55Bの光出射端に配置された波長変換部材である蛍光体57を励起して蛍光を発光させる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体57を透過する。紫色レーザ光は、蛍光体57を励起させることなく透過して、狭帯域波長の照明光となる。
The laser beam combined with the blue laser beam having the center wavelength of 445 nm and the violet laser beam having the center wavelength of 405 nm and transmitted to the
光ファイバ55A,55Bは、マルチモードファイバであり、一例として、コア径105μm、クラッド径125μm、外皮となる保護層を含めた径がφ0.3〜0.5mmの細径なファイバケーブルを使用できる。
The
蛍光体57は、青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体(例えばYAG系蛍光体、或いはBAM(BaMgAl10O17)等の蛍光体)を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起光と、蛍光体57により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色(疑似白色)の照明光となる。本構成例のように、半導体発光素子を励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、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。
The
上記の蛍光体57は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生を防止できる。また、蛍光体57は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、光学的損失が小さくなる。
The
図3は、紫色レーザ光源47からの紫色レーザ光と、青色レーザ光源45からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体57により波長変換された発光スペクトルとを示すグラフである。紫色レーザ光は、中心波長405nmの輝線(プロファイルA)で表される。また、青色レーザ光は、中心波長445nmの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体57からの励起発光光は、概ね450nm〜700nmの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルBによって、前述した白色光が形成される。
FIG. 3 is a graph showing the violet laser light from the violet
ここで、本明細書でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えば、基準色であるR(赤),G(緑),B(青)等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。 Here, the white light referred to in the present specification is not limited to the one that strictly includes all wavelength components of visible light, and examples thereof include R (red), G (green), and B (blue) that are reference colors. As long as it includes light in a specific wavelength band, for example, light including a wavelength component from green to red, light including a wavelength component from blue to green, and the like are broadly included.
この内視鏡装置100では、プロファイルAとプロファイルBとの発光強度を光源制御部49により相対的に増減制御して、任意の輝度バランスの照明光を生成することもできる。
In the
再び図1に戻り説明する。上記のように青色レーザ光と蛍光体57からの励起発光光による白色光、及び紫色レーザ光による狭帯域光からなる照明光は、内視鏡11の先端部35から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子を対物レンズユニット39により撮像素子21の受光面上に結像させて撮像する。
Returning again to FIG. As described above, the illumination light composed of the blue laser light and the white light generated by the excitation light emitted from the
撮像後に撮像素子21から出力される撮像画像信号は、スコープケーブル63を通じてA/D変換器65に伝送されてデジタル信号に変換され、コネクタ部25bを介してプロセッサ43の画像処理部67に入力される。画像処理部67は、詳細は後述するが、入力されたデジタル画像信号を画像データに変換して、画像解析部69、光量制御信号生成部71と協働して所望の出力用画像情報と光源制御部49への制御信号を制御部73に出力する。
The captured image signal output from the
制御部73に入力された出力用画像情報は、内視鏡観察画像として表示部15に表示され、必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記憶部75に記憶される。また、内視鏡11には詳細を後述するモード変更ボタン77が配置され、モード変更ボタン77からの切り替え信号が制御部73に入力されるようになっている。
The output image information input to the
図4に生体組織の粘膜表層の血管を模式的に表した説明図を示した。生体組織の粘膜表層は、粘膜深層の血管B1から樹脂状血管網等の毛細血管B2が粘膜表層までの間に形成され、生体組織の病変はその毛細血管B2等の微細構造に現れることが報告されている。そこで、内視鏡診察においては、青色乃至紫色の可視短波長の狭帯域光を用いて、粘膜表層の毛細血管を画像強調して観察し、微小病変の早期発見や、病変範囲の診断が試みられている。 FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing blood vessels on the surface of the mucous membrane of a living tissue. It has been reported that the surface layer of the mucosa of the living tissue is formed between the blood vessel B1 of the deep mucosa and the capillary blood vessel B2 such as a resinous vascular network to the surface of the mucosa, and the lesion of the living tissue appears in the fine structure such as the capillary blood vessel B2. Has been. Therefore, in endoscopic examinations, images of capillary blood vessels on the surface of the mucosa are image-enhanced and observed using narrow-band light of blue to purple visible short wavelength, and early detection of micro-lesions and diagnosis of lesion areas are attempted. It has been.
生体組織に照明光が入射されると、入射光は生体組織内を拡散的に伝播するが、生体組織の吸収・散乱特性は波長依存性を有しており、短波長ほど散乱特性が強くなる傾向がある。つまり、照明光の波長によって光の深達度が変化して、照明光が400nm付近の波長域λaでは粘膜表層の毛細血管からの血管情報が得られ、波長500nm付近の波長域λbでは、更に深層の血管を含む血管情報が得られるようになる。そのため、生体組織の血管観察には、中心波長360〜800nm、好ましくは365〜515nmの光源が用いられ、特に表層血管の観察には、中心波長360〜470nm、好ましくは360〜450nmの光源が用いられる。 When illumination light enters a living tissue, the incident light propagates diffusively through the living tissue, but the absorption and scattering characteristics of the living tissue have wavelength dependence, and the shorter the wavelength, the stronger the scattering characteristics. Tend. That is, the depth of light changes depending on the wavelength of illumination light, and blood vessel information from capillary blood vessels on the surface of the mucosa is obtained in the wavelength range λa near the illumination light, and further in the wavelength range λb near the wavelength of 500 nm. Blood vessel information including deep blood vessels can be obtained. Therefore, a light source with a central wavelength of 360 to 800 nm, preferably 365 to 515 nm, is used for blood vessel observation of living tissue, and a light source with a central wavelength of 360 to 470 nm, preferably 360 to 450 nm, is used for observation of surface blood vessels. It is done.
図5に内視鏡装置による観察画像の概略的な表示例を示した。照明光を白色光とした場合の白色光観察画像では、比較的粘膜深層の血管像が得られるとともに画像全体の輝度を高めやすい。一方、可視短波長成分を多く含む狭帯域光を照明光とした場合の狭帯域光観察画像では、粘膜表層の微細な毛細血管が鮮明に見えるようになる。 FIG. 5 shows a schematic display example of the observation image by the endoscope apparatus. In the white light observation image when the illumination light is white light, a blood vessel image of a relatively deep mucosa can be obtained and the luminance of the entire image can be easily increased. On the other hand, in a narrow-band light observation image when narrow-band light containing a lot of visible short wavelength components is used as illumination light, fine capillaries on the mucosal surface layer can be seen clearly.
これらの白色光による観察画像と狭帯域光による観察画像とを画像合成すると、画像全体で十分な輝度を確保でき、しかも、生体組織の粘膜表層の微細血管が強調された患部の診断がしやすい観察画像が得られる。そこで、本構成の内視鏡装置100においては、内視鏡先端部35から、図3に示すプロファイルAの狭帯域光とプロファイルBの白色光とを、それぞれ独立して出射光量を連続的に制御可能な構成とし、撮像素子21による撮像フレームの1フレームに双方の照明光による光成分が共に含まれるように光量制御している。つまり、白色光と狭帯域光とを任意の出射光量比で共に照射した被観察領域を撮像した撮像画像が観察画像となる。
By synthesizing these observation images with white light and observation images with narrow-band light, it is possible to ensure sufficient brightness over the entire image and to easily diagnose the affected area where the microvessels on the mucosal surface layer of biological tissue are emphasized. An observation image is obtained. Therefore, in the
白色光と狭帯域光とを独立して光量制御することで、狭帯域光による撮像情報のみを観察画像中で強調、又はぼかすことができ、狭帯域光による観察画像が白色光による観察画像によって隠されることなく、双方の観察画像が適切に合成された観察画像を生成できる。これにより、白色照明で観察部位の周囲全体を明るく照明しつつ、狭帯域光により表層血管を強調して、微細血管構造の観察を容易に行える、内視鏡診断に適した観察画像を取得できる。 By controlling the amount of light of white light and narrow band light independently, only imaging information by narrow band light can be emphasized or blurred in the observation image, and the observation image by narrow band light is changed by the observation image by white light. An observation image in which both observation images are appropriately combined can be generated without being hidden. As a result, an observation image suitable for endoscopic diagnosis can be obtained, in which the surface blood vessels are emphasized by narrow-band light while illuminating the entire periphery of the observation site with white illumination, and the fine blood vessel structure can be easily observed. .
次に、上記のように狭帯域光に白色光を加えた照明光で撮像する場合に、撮像画像全体の平均輝度、及び狭帯域光による像と白色光による像との混合バランスを適正に保つため、白色照明用光源である青色レーザ光源45と特殊光光源である紫色レーザ光源47の出射光量比を制御する手順を図6のフローチャートに基づいて説明する。
Next, when imaging with illumination light in which white light is added to narrow band light as described above, the average brightness of the entire captured image and the mixing balance between the image by narrow band light and the image by white light are appropriately maintained. Therefore, a procedure for controlling the emission light quantity ratio of the blue
まず、図1に示す青色レーザ光源45と紫色レーザ光源47を共に点灯させ、被観察領域に狭帯域光と白色光を照射した状態で、撮像素子21により被観察領域を撮像する。これにより得られる撮像画像信号を画像処理部67に入力して、図7(A)に示すような所定の階調表現幅の各撮像画像(R,G,B)を取得する(S1)。これらの各撮像画像(R,G,B)は、同じ撮像タイミングで得た画像情報となる。
First, both the blue
撮像素子21が原色系の撮像素子である場合には、検出色であるR,G,Bの検出レベルを基準色(R,G,B)の輝度値として扱うが、補色系の撮像素子である場合には、検出色となるC:シアン、M:マゼンタ、Y:イエロの3色、又はC,M,Y,Gの4色の検出レベルを演算処理して、R,G,Bの基準色の輝度値に変換する。
When the
なお、CMY又はCMYGからRGBへの変換は、画像処理部67により、所定の演算式、或いはテーブルに基づいて行われる。即ち、A/D変換後の撮像画像(C,M,Y)又は(C,M,Y,G)を、各基準色の撮像画像(R,G,B)の信号に変換する。これら各基準色の撮像画像(R,G,B)のうち、最短波長の青色成分には、中心波長405nmの狭帯域光により得られる表層血管B2の情報(図4参照)が含まれる。
The conversion from CMY or CMYG to RGB is performed by the
画像処理部67は、各基準色の撮像画像(R,G,B)を、図7(B)に示すように、任意の数の画像エリアMijに分割する(S2)。図示例では各撮像画像(R,G,B)に共通する4×4の合計16の画像エリア(Mij:i=0〜3、j=0〜3)としている。なお、このときの画像エリアの分割数は任意であってよい。
The
次に、画像解析部69は、これら分割された各撮像画像(R,G,B)に対して、画像エリアMij毎に重み付け処理して補正画像データ(Rc,Gc,Bc)を求める(S3)。重み付け処理とは、図7(C)に示すように撮像画像(R,G,B)の各画面中央の画像エリアPAを各画面周囲の画像エリアPBより強調する処理で、特に注視される画面中央に映出された観察対象を強調する処理である。各撮像画像の輝度値は、補正マトリクスによるマトリクス演算によって補正される。撮像画像(R,G,B)の画面中央を重み付け処理した補正画像データ(Rc,Gc,Bc)は、図7(D)に示すように、主要な観察対象とした組織表層の毛細血管B2の情報が強調される。
Next, the
次に、画像解析部69は、補正画像データ(Rc,Gc,Bc)の画像全体に対する明るさを表す輝度基準値Aを算出する(S4)。輝度基準値Aは、例えば(1)式のように、補正画像データ(Rc,Gc,Bc)の各画素の輝度値を全画素(N画素)に対して平均することで得られる指標である。
Next, the
そして、制御部73は、補正画像データ(Rc,Gc,Bc)から求めた輝度基準値Aが予め定めた輝度目標値TL1に近づくように、白色照明光の光量を変更する(S5)。即ち、画像処理部67は、画像解析部69が求めた輝度基準値Aと、予め記憶部75に記憶されている輝度目標値TLとを比較して、輝度基準値Aが輝度目標値TLに近づくように、光量制御信号生成部71に青色レーザ光源47の出射光量を増減制御する制御信号を生成させる。
And the
生成した制御信号は、制御部73を通じて光源制御部49に送られて、光源制御部49は入力された制御信号により青色レーザ光源47の出射光量を制御する。これにより、白色照明光の光量は、輝度基準値Aが輝度目標値Iより小さい場合に増加制御され、輝度基準値Aが輝度目標値Iを超える場合には減少制御される。
The generated control signal is sent to the light
次に、画像処理部67は、前述のS1で取得した撮像画像(G,B)に対して、分割した各画像エリアMij内の各画素の輝度積算値GSij,BSijを求める(S6)。つまり、撮像画像(G,B)に対する合計16個の画像エリアMijのそれぞれに対して、輝度積算値GSij,BSijを求める。
Next, the
そして、互いに同じ画像位置の関係にある画像エリアMij同士で、輝度積算値GSij,BSijの比である輝度比αを(2)式により求め、輝度比αが予め定めた閾値である基準輝度比αcより大きい画像エリアを特徴画像エリアMC(k)として抽出する(S7)。 Then, the luminance ratio α, which is the ratio between the luminance integrated values GS ij and BS ij , is obtained by the equation (2) between the image areas M ij having the same image position relationship, and the luminance ratio α is a predetermined threshold value. An image area larger than the reference luminance ratio αc is extracted as a feature image area MC (k) (S7).
図8(A)に撮像画像(B,G)から抽出した特徴画像エリアMC(k)を示した(例示的に3つのエリア:k=1,2,3)。 FIG. 8A shows a feature image area MC (k) extracted from the captured image (B, G) (exemplarily three areas: k = 1, 2, 3).
次に、特に中心波長405nmの狭帯域光により強調された組織表層の毛細血管B2の情報を多く含む撮像画像(B)に対して、抽出した特徴画像エリアMC(k)の各画素を重み付け処理により強調して、図8(B)に示すように青色の強調画像データ(Be)を求める(S8)。強調画像データ(Be)は、特徴画像エリアMC(k)のみ強調された画像であり、図示例では、特に毛細血管B2が映出された部分の画像が他の画像エリアよりも輝度が高くなるように強調される。 Next, weighting processing is performed on each pixel of the extracted feature image area MC (k) for the captured image (B) that includes a large amount of information on the capillary blood vessel B2 in the tissue surface layer that is particularly emphasized by narrowband light having a center wavelength of 405 nm. As shown in FIG. 8B, blue enhanced image data (Be) is obtained (S8). The enhanced image data (Be) is an image in which only the feature image area MC (k) is enhanced. In the illustrated example, the image of the portion where the capillary vessel B2 is projected is particularly brighter than the other image areas. To be emphasized.
そして、強調画像データ(Be)の画面全体に対する輝度積算値BeSを(3)式により求める(S9)。 Then, the luminance integrated value BeS for the entire screen of the emphasized image data (Be) is obtained by the equation (3) (S9).
ここで、制御部73は、得られた輝度積算値BeSが、予め定めた特徴画像輝度目標値TLcに近づくように、紫色レーザ光源47の出射光量を増減制御する制御信号を光量制御信号生成部71で生成し、この制御信号を制御部73を通じて光源制御部49に入力する。すると、光源制御部49は、輝度積算値BeSが特徴画像輝度目標値TLcより低い場合に、紫色レーザ光源47の出射光量を増加制御し、輝度積算値BeSが特徴画像輝度目標値TLcを超える場合に、紫色レーザ光源47の出射光量を減少制御する(S10)。
Here, the
上記の紫色レーザ光源47の出射光量を調整した後、再度、撮像素子21により撮像画像信号を取得して各撮像画像(Ra,Ga,Ba)を生成する(S11)。そして、撮像画像(Ra,Ga,Ba)の輝度基準値Aを前述の画像エリア毎の重み付け処理と(1)式により求める。このときの撮像画像(Ra,Ga,Ba)の例を図8(C)に示した。
出射光量の調整の結果、撮像画像の輝度レベルが最大階調表現幅を超える等、輝度基準値Aが輝度目標値TLを超える場合には、これを補正する必要がある。そこで、基準輝度値Aが輝度目標値TLを超えた場合、青色レーザ光源45と紫色レーザ光源47の出射光量を同じ比率で下げ、輝度目標値TLになるように調整する(S12)。
After adjusting the amount of light emitted from the violet
When the luminance reference value A exceeds the luminance target value TL, for example, when the luminance level of the captured image exceeds the maximum gradation expression width as a result of the adjustment of the amount of emitted light, it is necessary to correct this. Therefore, when the reference luminance value A exceeds the luminance target value TL, the emitted light amounts of the blue
これにより、図8(D)に示すように、画面全体にわたり、白色光による画像情報と、
所望の輝度レベルに制御された狭帯域光による画像情報とを、共に適正な輝度レベルとした観察画像が得られる。
As a result, as shown in FIG. 8D, the image information by white light over the entire screen,
An observation image can be obtained in which the image information by the narrow band light controlled to a desired luminance level is set to an appropriate luminance level.
以上のように、狭帯域光と白色光とを同時に出射させて撮像することで、白色光により観察画像の輝度を確保しながら、狭帯域光による表層血管等の強調表示が可能となる。つまり、通常観察用の白色照明用光源と、特殊光観察用の特殊光光源とを共に光出射させて撮像し、得られる観察画像を、狭帯域光で観察したい対象(表層血管・腺管等)を最適な輝度レベルとしながら、観察画像の全体にわたって輝度値が飽和しない、即ち、最大階調表現幅を超えない画像にできる。これにより、観察対象を常に適正な輝度レベルで映出でき、特に狭帯域光により強調される観察部位も白色光によって隠れることなく、明瞭に映出させることができる。よって、病巣部の早期発見に寄与できる内視鏡観察画像を、術者の調整操作を伴うことなく、簡単に得ることができる。 As described above, the narrow band light and the white light are emitted and imaged at the same time, so that it is possible to highlight the surface blood vessels and the like with the narrow band light while securing the brightness of the observation image with the white light. That is, both the white illumination light source for normal observation and the special light source for special light observation are both emitted and imaged, and the obtained observation image is to be observed with narrowband light (surface blood vessels, gland ducts, etc.) ) At an optimum luminance level, the luminance value is not saturated over the entire observed image, that is, the image does not exceed the maximum gradation expression width. As a result, the observation target can always be projected at an appropriate luminance level, and the observation site that is particularly emphasized by the narrow band light can be clearly projected without being hidden by the white light. Therefore, it is possible to easily obtain an endoscopic observation image that can contribute to early detection of a lesion without an operator's adjustment operation.
そして、この観察画像によれば、白色照明光で観察部位全体の構造を見ながら、狭帯域光により強調される組織表層の詳細な構造をリアルタイムで同時に観察できる。そのため、高フレームレートで観察対象の動きに対する追従性を高め、例えば、微細血管の密度が正常部と比較して増えている癌病変部に対して、表層の微細血管や微細構造の状態を、病変部位周囲と対比しながら迅速、かつ的確に診断できる。 According to this observation image, the detailed structure of the tissue surface layer emphasized by the narrow band light can be simultaneously observed in real time while viewing the structure of the entire observation region with the white illumination light. Therefore, the followability to the movement of the observation target is increased at a high frame rate, for example, the state of the fine blood vessels and fine structures on the surface layer for cancer lesions where the density of the fine blood vessels is increased compared to the normal part, Diagnosis can be made quickly and accurately while comparing with the surrounding area of the lesion.
なお、青色レーザ光源45と紫色レーザ光源47は、それぞれ同時点灯させて撮像する以外にも、撮像素子の1フレーム内の受光期間内で交互に点灯させることであってもよい。その場合、省電力化や発熱の抑制に寄与できる。
Note that the blue
また、上記の撮像画像信号の輝度レベル制御は、モード変更ボタン77(図1参照)の押下によりON/OFFでき、ONの場合は特殊光観察モードとなって、前述の白色光照明と狭帯域光との良好な同時観察が可能となり、OFFの場合は通常観察モードとなり、紫色レーザ光源47の出射光量を、青色レーザ光源45の出射光量と同じ比率で変更する制御モードにできる。このように、特殊光観察モードと、通常観察モードとを選択的に切り替え自在にすることで、内視鏡の使い勝手を向上できる。
Further, the brightness level control of the captured image signal can be turned on / off by pressing a mode change button 77 (see FIG. 1). Good simultaneous observation with the light is possible, and when it is OFF, the normal observation mode is set, and the control unit can change the emission light amount of the violet
更に、狭帯域光による観察対象は、生体組織表層の毛細血管や粘膜微細模様の他、生体組織からの自家蛍光、薬剤蛍光であってもよく、被観察領域からの戻り光の強度を診断に適した状態に適宜変更することができる。 Furthermore, the observation target by narrow band light may be autofluorescence or drug fluorescence from living tissue in addition to capillaries and mucous membrane fine patterns on the surface of living tissue. It can be appropriately changed to a suitable state.
図9に白色照明用光源と特殊光光源及び蛍光体とによる照明光の発光スペクトルの他の例を示した。同図に示すように、蛍光体の種類によっては、波長445nmの青色レーザ光によって蛍光体が励起されることに加えて、波長405nmの紫色レーザ光によっても蛍光体が励起される。この場合、波長405nmの紫色レーザ光の光量を増加させたとき、観察画像全体が青みがかることを、紫色レーザ光による蛍光体の励起光によって緩和でき、白色照明の色バランスの変化を抑制することができる。なお、紫色レーザ光による蛍光体の励起発光量は、青色レーザ光による励起発光量に比較して、数分の一(少なくとも1/3、望ましくは1/5、更に望ましくは1/10以下)に設定する。この程度に紫色レーザ光による蛍光体の励起発光を抑えることで、白色照明の色温度を適正に維持しつつ、特殊光観察が行える。 FIG. 9 shows another example of the emission spectrum of the illumination light by the white illumination light source, the special light source, and the phosphor. As shown in the figure, depending on the type of phosphor, in addition to the phosphor being excited by blue laser light having a wavelength of 445 nm, the phosphor is also excited by purple laser light having a wavelength of 405 nm. In this case, when the amount of violet laser light having a wavelength of 405 nm is increased, the entire observation image can be blued by the excitation light of the phosphor by the violet laser light, and the change in the color balance of white illumination can be suppressed. Can do. Note that the amount of excitation light emitted from the phosphor by the violet laser light is a fraction (at least 1/3, preferably 1/5, more preferably 1/10 or less) compared to the amount of excitation light emitted by the blue laser light. Set to. By suppressing the excitation light emission of the phosphor by the violet laser beam to this extent, special light observation can be performed while maintaining the color temperature of the white illumination appropriately.
なお、前述の特徴画像エリアMC(k)の抽出方法は、次のようにして行うこともできる。
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6のS6とS7の代替え手順を図10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)。
Note that the above-described method of extracting the feature image area MC (k) can also be performed as follows.
That is, the characteristic image area MC (k) is extracted by comparing the luminance values of B and G in units of image areas obtained by dividing the captured image (B, G), but in units of pixels of each captured image. When the luminance values of B and G are compared, it is possible to extract an enhancement target with narrowband light with higher accuracy.
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 10 as an alternative procedure of S6 and S7 in FIG. 6, a captured image (B) containing a large amount of reflected light information by narrowband light having a center wavelength of 405 nm, and a captured image (G ), The ratio of the luminance values at the same pixel position is obtained, and the feature pixel having the ratio equal to or higher than the predetermined ratio is extracted (S6A).
前述の図7(B)に示すように、撮像画像(B)と撮像画像(G)とを、それぞれに共通する複数の画像エリアMijに分割し、抽出された特徴画素の数を画像エリアMij毎にそれぞれ求める。そして、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MC(k)として抽出する(S7A)。 As shown in FIG. 7B, the captured image (B) and the captured image (G) are divided into a plurality of common image areas M ij, and the number of extracted feature pixels is determined as the image area. Each M ij is obtained. Then, an image area in which the number of feature pixels is equal to or greater than a predetermined threshold is extracted as a feature image area MC (k) (S7A).
このように、同一画素位置の画素単位でB,Gの輝度値を比較することで、狭帯域光により得られる生体情報をより確実に抽出することができる。 In this way, by comparing the luminance values of B and G in units of pixels at the same pixel position, it is possible to more reliably extract biological information obtained by narrowband light.
次に、内視鏡装置の他の構成例について説明する。
図11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。
Next, another configuration example of the endoscope apparatus will be described.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of another endoscope apparatus in which a white light source is changed. In the configuration example shown in the figure, a light source that emits light in a broad wavelength band, such as a halogen lamp, a xenon lamp, or a white light-emitting diode, is used as the
上記構成によれば、ブロードな分光特性を有する演色性の高い白色照明光を簡単な構成で導入でき、しかも、内視鏡先端部の発熱を抑えた構成にできる。また、白色照明光と狭帯域光とを完全に切り分けて照射できるため、狭帯域光を蛍光体を介さずに被観察領域に出射できる。従って、蛍光体からの不要な発光をなくすことができ、光量制御を容易に行える。 According to the above configuration, it is possible to introduce white illumination light having broad spectral characteristics and high color rendering properties with a simple configuration, and further, it is possible to achieve a configuration in which heat generation at the endoscope distal end portion is suppressed. Further, since the white illumination light and the narrow band light can be completely separated and irradiated, the narrow band light can be emitted to the observation region without going through the phosphor. Therefore, unnecessary light emission from the phosphor can be eliminated, and light quantity control can be easily performed.
図12は特殊光光源の構成を変更した他の内視鏡装置の概略的な構成図である。同図においては、白色照明光の光学系を省略して示しており、図1、又は図11に示すいずれの構成を用いることができる。本構成例の特殊光光源は、狭帯域光を出射する紫色レーザ光源47の代わりに、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白色光源47Aと、光学フィルタ111とから狭帯域光を生成する。そして、光学フィルタ111からの透過光は、ライトガイド112の光入射端に集光部材113により導入され、ライトガイド112によって内視鏡11の先端部まで導光される。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of another endoscope apparatus in which the configuration of the special light source is changed. In the figure, the optical system for white illumination light is omitted, and any configuration shown in FIG. 1 or FIG. 11 can be used. The special light source of this configuration example is a
光学フィルタ111は、入射された白色光から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であり、回転フィルタ板115の一部に形成されている。回転フィルタ板115は、モータMによる回転駆動により、白色光の光路途中に配置される光学フィルタ111を変更できる。つまり、複数種の光学フィルタ111,117,119(図示例の3種に限らず任意数であってよい)を切り替えて光路途中に配置することで、異なる種類の狭帯域光を出射させることができる。
The
上記構成によれば、白色光源から任意の狭帯域光を簡単に生成することができる。 According to the said structure, arbitrary narrow-band light can be easily produced | generated from a white light source.
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can change or apply the present invention based on the description of the specification and well-known techniques. included.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(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照明光量制御方法であって、
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、
前記撮像画像信号から、前記狭帯域光による戻り光成分を選択的に抽出し、該抽出した狭帯域光による戻り光成分の輝度レベルを前記第2の光源部の出射光量を増減制御して変更する内視鏡装置の照明光量制御方法。
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情報が得られる。これにより、狭帯域光により得られる情報が、白色照明光によって隠れることなく明瞭に観察されるようになる。
As described above, the following items are disclosed in this specification.
(1) a first light source unit that emits white illumination light;
A second light source that emits narrowband light having a narrower wavelength band than the white illumination light;
An imaging unit that images an observed region with an imaging element having detection pixels of a plurality of colors;
An illumination light amount control method for an endoscope apparatus comprising:
A captured image signal including both a return light component due to the white illumination light from the observation region and a return light component due to the narrowband light is output from the imaging unit,
The return light component due to the narrowband light is selectively extracted from the captured image signal, and the brightness level of the return light component due to the extracted narrowband light is changed by increasing / decreasing the amount of light emitted from the second light source unit. An illumination light amount control method for an endoscope apparatus.
According to the control method of the endoscope apparatus, when observing white illumination light from the first light source unit and narrowband light from the second light source unit as illumination light, the observation target, the observation position, and the like are observed. Even if the conditions are changed, observation information with narrow band light having an appropriate luminance level can always be obtained. Thereby, the information obtained by the narrow band light is clearly observed without being hidden by the white illumination light.
(2) (1)の内視鏡装置の照明光量制御方法であって、
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。
(2) An illumination light amount control method for an endoscope apparatus according to (1),
A control method for an endoscope apparatus, wherein a center wavelength of narrowband light emitted from the second light source unit is included in a range of 360 to 470 nm.
According to the control method of the endoscope apparatus, when the center wavelength of the second light source is in the range of 360 to 470 nm, particularly image information representing the state of blood vessels and fine structures on the surface of the biological tissue can be clearly detected. .
(3) (1)又は(2)記載の内視鏡装置の照明光量制御方法であって、
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に対する輝度レベルを前記戻り光成分の輝度レベルとして、前記第2の光源部の出射光量を増減制御する内視鏡装置の照明光量制御方法。
この内視鏡装置の照明光量制御方法によれば、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、狭帯域光による戻り光成分が所望の輝度レベルになるよう、第2の光源部の出射光量を増減制御する。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。
(3) An illumination light amount control method for an endoscope apparatus according to (1) or (2),
Based on the captured image signal, generate captured images for a plurality of reference colors,
Of the plurality of generated captured images, a first captured image including the largest amount of return light component due to narrowband light from the second light source unit, and a second reference color different from the first captured image. Are divided into a plurality of common image areas,
For each image area of the first captured image and the second captured image, a luminance integrated value obtained by integrating the luminance value in each image area is obtained,
A ratio between the luminance integrated value of the first captured image and the luminance integrated value of the second captured image is obtained between the image areas having the same image position, and the ratio is equal to or greater than a predetermined threshold value. Is extracted as a feature image area,
An illumination light amount control method for an endoscope apparatus, wherein a luminance level with respect to a feature image area of the extracted first captured image is set as a luminance level of the return light component, and an emission light amount of the second light source unit is controlled to increase or decrease.
According to this illumination light amount control method for an endoscope apparatus, among a plurality of image areas obtained by dividing a captured image, with respect to a feature image area in which the ratio of luminance integrated values of different reference colors is equal to or greater than a predetermined threshold value Thus, the amount of light emitted from the second light source unit is controlled to increase or decrease so that the return light component due to the narrow band light has a desired luminance level. Thereby, this biological information can be observed with particular emphasis on an image area containing a lot of biological information obtained by narrowband light.
(4) (1)又は(2)の内視鏡装置の照明光量制御方法であって、
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前記戻り光成分の輝度レベルとして、前記第2の光源部の出射光量を増減制御する内視鏡装置の照明光量制御方法。
この内視鏡装置の照明光量制御方法によれば、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、狭帯域光の受光成分が所望の輝度レベルになるよう、第2の光源部の出射光量を増減制御する。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。
(4) An illumination light amount control method for an endoscope apparatus according to (1) or (2),
Based on the captured image signal, generate captured images for a plurality of reference colors,
Dividing the first captured image and the second captured image of a reference color different from the first captured image into a plurality of common image areas,
A ratio between the luminance integrated value of the first captured image and the luminance integrated value of the second captured image is obtained between pixels having the same image position, and the ratio is equal to or greater than a predetermined ratio. Extract pixels as feature pixels,
Obtaining the number of extracted feature pixels for each image area;
An image area in which the number of feature pixels is equal to or greater than a predetermined threshold is extracted as a feature image area,
An illumination light amount control method for an endoscope apparatus, wherein a luminance level with respect to a feature image area of the extracted first captured image is set as a luminance level of the return light component, and an emitted light amount of the second light source unit is controlled to increase or decrease.
According to the illumination light amount control method of the endoscope apparatus, a plurality of images obtained by extracting feature pixels in which the ratio of luminance values of different reference colors is equal to or greater than a predetermined ratio at the same pixel position and dividing the captured image In the area, the amount of emitted light from the second light source unit is controlled to increase or decrease so that the light receiving component of the narrowband light has a desired luminance level with respect to the feature image area where the number of feature pixels is equal to or greater than a predetermined threshold. . Thereby, this biological information can be observed with particular emphasis on an image area containing a lot of biological information obtained by narrowband light.
(5) (3)又は(4)の内視鏡装置の照明光量制御方法であって、
前記第2の光源部の出射光量を増減制御した後に、前記白色照明光と前記狭帯域光による前記被観察領域からの戻り光成分が、予め定めた輝度目標値を超える場合に、前記第1の光源部と前記第2の光源部の出射光量を共に下げる内視鏡装置の照明光量制御方法。
この内視鏡装置の照明光量制御方法によれば、第2の光源部の出射光量を増減制御した後に、戻り光成分の輝度レベルが輝度目標値を超える場合でも、第1の光源部と第2の光源部による出射光のバランスを変更することなく適正な輝度レベルに補正できる。
(5) An illumination light amount control method for an endoscope apparatus according to (3) or (4),
After the increase / decrease control of the amount of light emitted from the second light source unit, when the return light component from the observed region by the white illumination light and the narrowband light exceeds a predetermined luminance target value, the first The illumination light quantity control method of the endoscope apparatus which lowers | releases both the emitted light quantity of a light source part of this, and said 2nd light source part.
According to the illumination light amount control method of the endoscope apparatus, even when the luminance level of the return light component exceeds the luminance target value after increasing / decreasing the emitted light amount of the second light source unit, the first light source unit and the first light source unit It is possible to correct the luminance level to an appropriate level without changing the balance of the emitted light from the two light source units.
(6) (3)〜(5)のいずれか1つの内視鏡装置の照明光量制御方法であって、
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照明光量制御方法。
この内視鏡装置の照明光量制御方法によれば、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。
(6) An illumination light amount control method for an endoscope apparatus according to any one of (3) to (5),
The light component of each detection color detected by the image sensor is a primary color light component including blue, green, and red,
An illumination light amount control method for an endoscope apparatus in which the reference color of the first captured image is blue and the reference color of the second captured image is green.
According to the illumination light quantity control method of the endoscope apparatus, it is possible to more clearly observe the biological information obtained by irradiating the narrow band light of the blue wavelength from the detection result of the reference color light of the primary color system.
(7) (3)〜(5)のいずれか1つの内視鏡装置の照明光量制御方法であって、
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照明光量制御方法。
この内視鏡装置の照明光量制御方法によれば、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。
(7) An illumination light amount control method for an endoscope apparatus according to any one of (3) to (5),
The light components of the respective detection colors detected by the image sensor are complementary color light components including magenta, cyan, and yellow,
Converting the light components of the detected colors into light components of the primary colors of blue, green, and red,
An illumination light amount control method for an endoscope apparatus, wherein the reference color of the first captured image is the converted blue color, and the reference color of the second captured image is the converted green color.
According to the illumination light quantity control method of the endoscope apparatus, it is possible to more clearly observe the biological information obtained by irradiating the narrow band light of the blue wavelength from the detection result of the reference color light of the complementary color system.
(8) (1)〜(7)のいずれか1つの内視鏡装置の照明光量制御方法を実施する特殊光観察モードと、
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照明光量制御方法。
この内視鏡装置の照明光量制御方法によれば、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。
(8) Special light observation mode for implementing the illumination light amount control method of any one of the endoscope apparatuses according to (1) to (7);
A normal observation mode in which the brightness level is increased or decreased at the same ratio for each of the plurality of captured images;
A method for controlling the amount of illumination light of an endoscope apparatus that can be switched freely.
According to the illumination light quantity control method of the endoscope apparatus, the usability of the endoscope can be improved by selectively switching between the special light observation mode and the normal observation mode.
(9) 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、
(1)から(8)のいずれか1つに記載の内視鏡装置の照明光量制御方法に基づいて、前記第2の光源部の出射光量を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情報が得られる。これにより、狭帯域光により得られる情報が、白色照明光によって隠れることなく明瞭に観察されるようになる。
(9) a first light source unit that emits white illumination light;
A second light source that emits narrowband light having a narrower wavelength band than the white illumination light;
An imaging unit having an imaging element having detection pixels of a plurality of colors and outputting a captured image signal;
An endoscope apparatus comprising:
An endoscope apparatus comprising control means for increasing / decreasing the amount of light emitted from the second light source unit based on the illumination light quantity control method for an endoscope apparatus according to any one of (1) to (8). .
According to this endoscope apparatus, when observing using illumination light obtained by adding white light to narrow-band light, an appropriate brightness level is always narrowed even if observation conditions such as an observation target and an observation position are changed. Observation information by band light can be obtained. Thereby, the information obtained by the narrow band light is clearly observed without being hidden by the white illumination light.
(10) (9)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。
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。
(10) The endoscope apparatus according to (9),
An endoscope apparatus in which the first light source unit includes a phosphor and a semiconductor light emitting element that emits excitation light of the phosphor.
According to this endoscope apparatus, white illumination light is formed by light emission from a semiconductor light emitting element and excitation light emission from a phosphor due to the light emission, thereby obtaining white light with high luminous efficiency and high intensity. Moreover, the intensity of white light can be easily adjusted. Further, by using a semiconductor light emitting element, changes in the color temperature and chromaticity of white light can be suppressed to a small level.
(11) (9)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。
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。
(11) The endoscope device according to (9),
An endoscope apparatus in which the first light source unit emits light from a xenon light source or a halogen light source.
According to this endoscope apparatus, white light having a broad spectrum can be obtained from a xenon light source or a halogen light source, and color rendering can be improved.
(12) (9)〜(14)のいずれか1つ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。
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。
(12) The endoscope apparatus according to any one of ( 9 ) to (14),
An endoscope apparatus in which the second light source unit includes a semiconductor light emitting element.
According to this endoscope apparatus, it is possible to emit high-efficiency, high-intensity narrow-band light by using a semiconductor light emitting element.
(13) (9)〜(11)のいずれか1つの内視鏡装置であって、
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) The endoscope apparatus according to any one of (9) to (11),
The second light source unit generates the narrowband light through a narrowband transmission filter that transmits only a predetermined narrowband wavelength component of light from a xenon light source or a halogen light source, and emits the generated narrowband light. Endoscopic device.
According to this endoscope apparatus, any narrow band light can be easily generated by the narrow band transmission filter.
11 内視鏡
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(制御手段)
57 蛍光体
65 A/D変換器
67 画像処理部(制御手段)
69 画像解析部(制御手段)
71 光量制御信号生成部(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)
DESCRIPTION OF
47 Special light source (second light source)
49 Light source controller (control means)
57 phosphor 65 A /
69 Image analysis unit (control means)
71 Light quantity control signal generator (control means)
73 Control unit (control means)
75 Storage unit (control means)
77
Claims (6)
紫色の狭帯域光を出射する第2の光源部と、
撮像素子により被観察領域を撮像して撮像画像信号を出力する撮像部と、
前記第2の光源部から出射される前記狭帯域光の出射光量を増減制御して、前記撮像画像信号の前記被観察領域からの前記狭帯域光の戻り光成分による輝度レベルを変更する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記撮像部から出力される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に対する前記第2の撮像画像の輝度積算値の比率を求め、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、
前記第1の撮像画像について前記抽出した特徴画像エリアにおける各画素を強調し、強調した画素を含む前記第1の撮像画像の輝度積算値を求め、該輝度積算値に基づいて前記第2の光源部の出射光量を増減制御する内視鏡装置。 A first light source unit that emits white light that is not limited to one containing all wavelength components of visible light;
A second light source that emits purple narrowband light;
An imaging unit that images an observed region with an imaging element and outputs a captured image signal;
Control means for increasing / decreasing the amount of light emitted from the narrowband light emitted from the second light source unit to change the luminance level of the picked-up image signal due to the return light component of the narrowband light from the observed region When,
Equipped with a,
The control means includes
Based on the captured image signal output from the imaging unit, generate captured images for each of a plurality of reference colors,
Of the plurality of generated captured images, a first captured image including the largest amount of return light component due to narrowband light from the second light source unit, and a second reference color different from the first captured image. Are divided into a plurality of common image areas,
For each image area of the first captured image and the second captured image, a luminance integrated value obtained by integrating the luminance value in each image area is obtained,
A ratio of the luminance integrated value of the second captured image to the luminance integrated value of the first captured image is obtained between the image areas having the same image position relationship, and the ratio is equal to or greater than a predetermined threshold value. Extract the image area as a feature image area,
Each pixel in the extracted feature image area of the first captured image is enhanced, a luminance integrated value of the first captured image including the emphasized pixel is obtained, and the second light source is obtained based on the luminance integrated value. Endoscope device for increasing / decreasing the amount of light emitted from the unit.
紫色の狭帯域光を出射する第2の光源部と、 A second light source that emits purple narrowband light;
撮像素子により被観察領域を撮像して撮像画像信号を出力する撮像部と、 An imaging unit that images an observed region with an imaging element and outputs a captured image signal;
前記第2の光源部から出射される前記狭帯域光の出射光量を増減制御して、前記撮像画像信号の前記被観察領域からの前記狭帯域光の戻り光成分による輝度レベルを変更する制御手段と、 Control means for increasing / decreasing the amount of light emitted from the narrowband light emitted from the second light source unit to change the luminance level of the picked-up image signal due to the return light component of the narrowband light from the observed region When,
を備え、With
前記制御手段は、 The control means includes
前記撮像部から出力される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、 Based on the captured image signal output from the imaging unit, generate captured images for each of a plurality of reference colors,
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、 Of the plurality of generated captured images, the first captured image including the most return light component due to the narrowband light from the second light source unit and the second captured image having a reference color different from the first captured image. The captured image is divided into a plurality of common image areas,
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に対する前記第2の撮像画像の輝度値の比率を求め、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、 The ratio of the luminance value of the second captured image to the luminance value of the first captured image is obtained between pixels having the same image position relationship with each other, and a pixel whose ratio is equal to or higher than a predetermined ratio is a characteristic pixel. Extract as
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、 Obtaining the number of extracted feature pixels for each image area;
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、 An image area in which the number of feature pixels is equal to or greater than a predetermined threshold is extracted as a feature image area,
前記第1の撮像画像について前記抽出した特徴画像エリアにおける各画素を強調し、強調した画素を含む前記第1の撮像画像の輝度積算値を求め、該輝度積算値に基づいて前記第2の光源部の出射光量を増減制御する内視鏡装置。 Each pixel in the extracted feature image area of the first captured image is enhanced, a luminance integrated value of the first captured image including the emphasized pixel is obtained, and the second light source is obtained based on the luminance integrated value. Endoscope device for increasing / decreasing the amount of light emitted from the unit.
前記白色光は、緑色から赤色にかけての波長を含む光、又は青色から緑色にかけての波長を含む光である内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to claim 1 or 2,
The endoscope apparatus is an endoscope apparatus in which the white light is light including a wavelength from green to red, or light including a wavelength from blue to green.
前記撮像素子は、複数色の検出画素を有し、
前記第1の光源部からの前記白色光と、前記第2の光源部からの前記狭帯域光とが同時に出射される内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The image sensor has detection pixels of a plurality of colors,
An endoscope apparatus in which the white light from the first light source unit and the narrow band light from the second light source unit are emitted simultaneously.
前記第1の光源部は、前記白色光を出射する半導体発光素子を備え、
前記第2の光源部は、前記狭帯域光を出射する半導体発光素子を備える内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
The first light source unit includes a semiconductor light emitting element that emits the white light,
The second light source unit is an endoscope apparatus including a semiconductor light emitting element that emits the narrowband light.
前記第1の光源部の半導体発光素子は、白色発光ダイオードである内視鏡装置。 The endoscope apparatus according to claim 5,
An endoscope apparatus in which the semiconductor light emitting element of the first light source unit is a white light emitting diode.
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