JP5762344B2 - Image processing apparatus and endoscope system - Google Patents

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本発明は、内視鏡で撮影した画像を処理する画像処理装置、及び画像処理装置を有する内視鏡システムに関するものである。   The present invention relates to an image processing apparatus that processes an image captured by an endoscope, and an endoscope system including the image processing apparatus.

医療分野において、内視鏡システムを用いた内視鏡診断が普及している。内視鏡システムは、生体内に挿入され先端に撮像素子や照明窓を配した挿入部を有する内視鏡と、内視鏡に光を供給する光源装置と、撮像素子が出力する画像信号を処理するプロセッサ装置(画像処理装置)とを備えている。内視鏡には、複数本の光ファイバからなるライトガイドが内蔵されており、光源装置から供給された光はライトガイドによって照明窓に導光されて観察部位に照射される。   In the medical field, endoscopic diagnosis using an endoscopic system is widespread. An endoscope system includes an endoscope having an insertion portion that is inserted into a living body and has an imaging element and an illumination window disposed at a distal end thereof, a light source device that supplies light to the endoscope, and an image signal output by the imaging element. And a processor device (image processing device) for processing. The endoscope has a built-in light guide composed of a plurality of optical fibers, and light supplied from the light source device is guided to the illumination window by the light guide and irradiated to the observation site.

近年の内視鏡診断においては、白色光である通常光のもとで生体組織の表面の全体的な性状を観察する通常観察に加えて、特定の波長に制限された特殊光を用いた特殊光観察も行われるようになっている。特殊光観察には各種のものがあるが、例えば、波長によって粘膜表層からの深達度が異なるという生体組織の光学特性を利用して、粘膜表層近くに存在する表層血管と、表層血管よりも深層にある中深層血管をそれぞれ強調して表示する血管強調観察が知られている(例えば特許文献1及び特許文献2参照)。生体組織に発生する癌などの異常組織においては血管の状態が正常組織と異なるため、血管強調観察は、早期癌の発見などに有用性が認められている。   In recent endoscopic diagnosis, special observation using special light limited to a specific wavelength is used in addition to normal observation of observing the overall properties of the surface of living tissue under normal light, which is white light. Light observation is also performed. There are various types of special light observations. For example, by utilizing the optical characteristics of living tissue that the depth of penetration from the surface of the mucosa varies depending on the wavelength, the superficial blood vessels that exist near the mucosal surface and the surface blood vessels There is known blood vessel enhancement observation in which middle and deep blood vessels in the deep layer are highlighted and displayed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). In abnormal tissues such as cancer that occurs in living tissue, the state of blood vessels is different from that in normal tissues, so that blood vessel enhancement observation has been found useful for early cancer detection.

血中ヘモグロビンの吸光係数は、波長依存性を有しており、波長が約450nm以下の領域において急激に上昇し、青色領域の405nm付近においてピークを有している。また、波長が450nm以下と比較すると低い値ではあるが、緑色領域の波長が約530nm〜560nmにおいてもピークを有している。吸光係数が大きな波長の光を観察部位に照射すると、血管では吸収が大きいので、血管とそれ以外の部分とのコントラストが高い像が得られる。そのため、特許文献1の内視鏡システムでは、波長が約390〜445nmの波長領域の青色光を表層血管強調用に、波長が約530〜550nmの波長領域の緑色光を中深層血管強調用に利用して、表層血管と中深層血管のそれぞれの血管を強調する血管強調画像を取得している。   The extinction coefficient of blood hemoglobin has a wavelength dependence, and increases rapidly in the region where the wavelength is about 450 nm or less, and has a peak in the blue region near 405 nm. Moreover, although it is a low value compared with the wavelength of 450 nm or less, it has a peak even when the wavelength in the green region is about 530 nm to 560 nm. When the observation site is irradiated with light having a wavelength with a large extinction coefficient, the blood vessel has a large absorption, so that an image with high contrast between the blood vessel and the other portion can be obtained. Therefore, in the endoscope system of Patent Document 1, blue light in the wavelength region having a wavelength of about 390 to 445 nm is used for surface blood vessel enhancement, and green light in the wavelength region of about 530 to 550 nm is used for medium and deep blood vessel enhancement. Utilizing this, a blood vessel emphasizing image for emphasizing each of the superficial blood vessel and the middle-deep blood vessel is acquired.

特許文献1に記載の内視鏡システムでは、キセノンランプなどの白色光源と、青色と緑色の波長域に対して光透過性を有する回転フイルタとを組み合わせて青色光と緑色光を生成している。また、特許文献1には、内視鏡で色基準物体を撮影して、得られた色毎に画像信号のゲインを調節することにより色調のキャリブレーションを行う技術が開示されている(段落0035、0036)。これによれば、内視鏡の機種に応じて光学系の透過特性に差がある場合においても、機種に関わらず適正な色調の画像を得ることができる。   In the endoscope system described in Patent Document 1, a blue light and a green light are generated by combining a white light source such as a xenon lamp and a rotating filter having light transmittance in the blue and green wavelength regions. . Patent Document 1 discloses a technique for performing color tone calibration by photographing a color reference object with an endoscope and adjusting the gain of an image signal for each obtained color (paragraph 0035). , 0036). According to this, even when there is a difference in the transmission characteristics of the optical system depending on the endoscope model, an image with an appropriate color tone can be obtained regardless of the model.

特許文献2に記載の内視鏡システムでは、青色光や緑色光を発する光源として、レーザダイオード(LD)やLEDなどの半導体光源を用いている。青色光や緑色光の光量が大きいほど血管のコントラストを高めることができる。半導体光源を利用すれば、特許文献1のキセノンランプと比較して高い出力が得られるため、高コントラストの画像を得やすい。   In the endoscope system described in Patent Document 2, a semiconductor light source such as a laser diode (LD) or an LED is used as a light source that emits blue light or green light. The greater the amount of blue light or green light, the higher the blood vessel contrast. If a semiconductor light source is used, a high output can be obtained as compared with the xenon lamp disclosed in Patent Document 1, so that a high-contrast image can be easily obtained.

特開2005−131130号公報JP-A-2005-131130 特開2011−041758号公報JP 2011-041758 A

ところが、既存の内視鏡のライトガイドの光透過特性を調べたところ、図17に示すように、長波長領域と比較して短波長領域の光透過率が低く、特に、波長が約430nm以下の青色領域において光透過率の落ち込みが激しいことが分かった。ライトガイドの光透過率が低いと、ライトガイドで導光されて観察部位に出射される出射光量も落ちるため、半導体光源の性能を活かしにくい。そのため、青色領域の光透過率を改善したライトガイドを有する改良型の内視鏡の開発が検討されている。   However, when the light transmission characteristics of the light guide of the existing endoscope were examined, as shown in FIG. 17, the light transmittance in the short wavelength region is lower than that in the long wavelength region, and in particular, the wavelength is about 430 nm or less. It was found that the light transmittance dropped drastically in the blue region. If the light guide has a low light transmittance, the amount of emitted light that is guided by the light guide and emitted to the observation site also decreases, making it difficult to utilize the performance of the semiconductor light source. Therefore, development of an improved endoscope having a light guide with improved light transmittance in the blue region is being studied.

改良型の内視鏡を開発する場合でも、既存の内視鏡を保有するユーザ(内視鏡検査を行う術者)の便宜を考えれば、改良型の内視鏡と既存の内視鏡のどちらも使用できるように、光源装置においては両者の互換性を確保することが望ましい。   Even when developing an improved endoscope, considering the convenience of users who have existing endoscopes (operators performing endoscopy), the improved endoscope and existing endoscopes It is desirable to ensure the compatibility of both in the light source device so that both can be used.

しかし、ライトガイドの光透過特性が異なると、内視鏡の機種によって出射光量が異なってしまう。通常観察であれば、青色〜赤色に至る広い波長域の一部の明るさが低下するだけなので影響は少ないが、血管強調観察の場合は、青色光や緑色光といった単色光を利用するため、青色光の光透過率の低下は、主要な観察対象である表層血管のコントラストの低下を招くため影響が大きい。   However, if the light transmission characteristics of the light guide are different, the amount of emitted light varies depending on the type of endoscope. In normal observation, there is little effect because the brightness of a part of the wide wavelength range from blue to red is reduced, but in the case of blood vessel enhancement observation, since monochromatic light such as blue light and green light is used, The decrease in the light transmittance of blue light has a great effect because it causes a decrease in the contrast of the superficial blood vessel that is the main observation target.

特許文献1、2には、こうした課題やその解決策について明示も示唆もない。特許文献1には、内視鏡から画像信号を取得した画像処理装置において、色毎に画像信号のゲインを調節することにより色調のキャリブレーションを行う技術が開示されているが、ゲイン調節は、例えば青色の画像信号に対して1画面の中の明るい部分も暗い部分も含めて画面全体の明るさを上げる処理であるため、上記問題を解決することはできない。   Patent Documents 1 and 2 do not clearly indicate or suggest such problems or solutions. Patent Document 1 discloses a technique for performing color tone calibration by adjusting the gain of an image signal for each color in an image processing apparatus that acquires an image signal from an endoscope. For example, the above problem cannot be solved because it is a process of increasing the brightness of the entire screen including a bright portion and a dark portion in one screen with respect to a blue image signal.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、ライトガイドの光学特性が異なる複数機種の内視鏡を使用して血管強調観察を行う場合でも、それぞれで撮影した観察画像において、同様の血管のコントラストが得られるようにすることにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide an observation image captured by each of the endoscopes even when blood vessel enhancement observation is performed using a plurality of types of endoscopes having different optical characteristics of the light guide. The purpose is to obtain similar blood vessel contrast.

本発明の画像処理装置は、生体内の観察部位を照明する照明光を導光するための第1及び第2ライトガイドであり、血管情報観察用の光に対する光透過率に差がある第1及び第2ライトガイドがそれぞれ内蔵された第1及び第2の内視鏡を交換可能に接続する接続部と、接続部に接続された内視鏡の種類が前記第1及び第2の内視鏡のどちらであるかを識別する内視鏡識別部と、第1及び第2の内視鏡のそれぞれが出力する画像信号に対して画像処理を施す画像処理部であり、第1及び第2の内視鏡のうち光透過率が相対的に低い方の内視鏡から出力された画像信号に対しては、光透過率が高い方の内視鏡から出力された画像信号に対する画像処理に加えて、コントラスト強調処理を施す画像処理部とを備えていることを特徴とする。   The image processing apparatus of the present invention is a first and second light guide for guiding illumination light that illuminates an observation site in a living body, and has a first difference in light transmittance with respect to light for blood vessel information observation. The first and second endoscopes each incorporating the first and second light guides in a replaceable manner, and the types of endoscopes connected to the connection parts are the first and second endoscopes. An endoscope identifying unit that identifies which one is a mirror, and an image processing unit that performs image processing on an image signal output from each of the first and second endoscopes. For image signals output from an endoscope having a relatively low light transmittance among the endoscopes of the above, the image processing for the image signal output from the endoscope having a higher light transmittance is performed. In addition, an image processing unit that performs contrast enhancement processing is provided.

コントラスト強調処理は、例えば階調補正処理である。   The contrast enhancement process is, for example, a gradation correction process.

血管情報観察用の光は、例えば第1光及び第2光の少なくとも2種類あり、2種類のうち、光透過率に差があるのは少なくとも一方である。   There are at least two types of light for observing blood vessel information, for example, first light and second light, and at least one of the two types has a difference in light transmittance.

画像処理部は、例えば第1及び第2光のうち光透過率に相対的に大きな差がある光に対応する画像信号に対してのみコントラスト強調処理を施す。   For example, the image processing unit performs contrast enhancement processing only on an image signal corresponding to light having a relatively large difference in light transmittance among the first and second lights.

第1及び第2光のうち光透過率に相対的に大きな差があるのは、例えば第2光であり、第2光は、波長が約430nm以下の青色光である。青色光は、例えば波長が約410±10nmである。第1光は、例えば波長が約530nm〜560nmの波長域の緑色光を含む。血管情報観察用の光は、例えば半導体光源によって出力される。   For example, the second light has a relatively large difference in light transmittance between the first light and the second light, and the second light is blue light having a wavelength of about 430 nm or less. Blue light has a wavelength of about 410 ± 10 nm, for example. The first light includes, for example, green light having a wavelength range of about 530 nm to 560 nm. The light for observing blood vessel information is output by, for example, a semiconductor light source.

ライトガイドは、例えば光ファイバをバンドル化したファイババンドルである。コントラスト強調処理は、例えば階調補正処理である。   The light guide is, for example, a fiber bundle in which optical fibers are bundled. The contrast enhancement process is, for example, a gradation correction process.

本発明の内視鏡システムは、第1及び第2内視鏡と、第1及び第2内視鏡が交換可能に接続される画像処理装置とを備えた内視鏡システムにおいて、第1及び第2の内視鏡は、生体内の観察部位を照明するための照明光を導光するための第1及び第2ライトガイドであり、血管情報観察用の光に対する光透過率に差がある第1及び第2ライトガイドがそれぞれ内蔵されており、画像処理装置は、第1及び第2の内視鏡を交換可能に接続する接続部と、接続部に接続された内視鏡の種類が第1及び第2の内視鏡のどちらであるかを識別する内視鏡識別部と、第1及び第2の内視鏡のそれぞれが出力する第1及び第2光の2種類の光に対応する画像信号に対して画像処理を施す画像処理部であり、第1及び第2の内視鏡のうち光透過率が相対的に低い方の内視鏡から出力された画像信号に対しては、光透過率が高い方の内視鏡から出力された画像信号に対する画像処理に加えて、コントラスト強調処理を施す画像処理部とを備えていることを特徴とする。   An endoscope system according to the present invention is an endoscope system including first and second endoscopes, and an image processing device to which the first and second endoscopes are interchangeably connected. The second endoscope is a first and second light guide for guiding illumination light for illuminating an observation site in a living body, and there is a difference in light transmittance with respect to light for blood vessel information observation. Each of the first and second light guides is built in, and the image processing apparatus includes a connection unit that connects the first and second endoscopes in a replaceable manner, and a type of endoscope that is connected to the connection unit. An endoscope identification unit that identifies which is the first or second endoscope, and first and second lights output from the first and second endoscopes, respectively. An image processing unit that performs image processing on a corresponding image signal, and the light transmittance of the first and second endoscopes is relatively An image processing unit that performs contrast enhancement processing on the image signal output from the endoscope having the higher light transmittance in addition to the image processing for the image signal output from the endoscope having the higher light transmittance. It is characterized by having.

本発明によれば、複数の内視鏡が出力する血管情報観察用のそれぞれの画像信号に対して画像処理を行う場合において、ライトガイドの光透過率が相対的に低い内視鏡が出力する画像信号に対しては、光透過率が高い内視鏡が出力する画像信号に対する画像処理に加えて、コントラスト強調処理を実行するから、それぞれの内視鏡で撮影した観察画像において、同様の血管のコントラストを得ることができる。   According to the present invention, when performing image processing on each image signal for observing blood vessel information output from a plurality of endoscopes, an endoscope with a relatively low light transmittance of the light guide outputs. For image signals, in addition to image processing for image signals output by endoscopes with high light transmittance, contrast enhancement processing is executed. Therefore, in the observation images taken with each endoscope, similar blood vessels are used. Contrast can be obtained.

本発明の内視鏡システムの外観図である。It is an external view of the endoscope system of the present invention. 内視鏡の先端部の正面図である。It is a front view of the front-end | tip part of an endoscope. 内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of an endoscope system. 照明光の分光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the spectrum of illumination light. ヘモグロビンの吸収スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the absorption spectrum of hemoglobin. 生体組織の散乱係数を示すグラフである。It is a graph which shows the scattering coefficient of a biological tissue. 撮像素子のカラーマイクロフイルタの分光特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral characteristic of the color microfilter of an image pick-up element. 照明光の照射タイミング及び撮像タイミングを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the irradiation timing and imaging timing of illumination light. 内視鏡の機種を識別する構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure which identifies the model of an endoscope. ライトガイドの光透過特性を示すグラフである。It is a graph which shows the light transmission characteristic of a light guide. 駆動電流値と出射光量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a drive current value and emitted light quantity. 通常観察モードにおける画像処理手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image processing procedure in normal observation mode. 血管強調観察モードにおける画像処理手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image processing procedure in blood-vessel emphasis observation mode. コントラスト調整処理の説明図である。It is explanatory drawing of a contrast adjustment process. 血管強調観察モードにおける画像処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image processing procedure in blood-vessel emphasis observation mode. 血管強調用の光の別態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another aspect of the light for blood vessel emphasis. 従来のライトガイドの光透過特性を示すグラフである。It is a graph which shows the light transmission characteristic of the conventional light guide.

図1に示すように、本発明の第1実施形態の内視鏡システム10は、生体内の観察部位を撮像する内視鏡11と、撮像により得られた信号に基づいて観察部位の観察画像を生成するプロセッサ装置12と、観察部位を照射する光を内視鏡11に供給する光源装置13と、観察画像を表示するモニタ14とを備えている。プロセッサ装置12には、キーボードやマウスなどの操作入力部であるコンソール15が設けられている。   As shown in FIG. 1, an endoscope system 10 according to a first embodiment of the present invention includes an endoscope 11 that images an observation site in a living body, and an observation image of the observation site based on a signal obtained by the imaging. , A light source device 13 that supplies light to irradiate the observation site to the endoscope 11, and a monitor 14 that displays an observation image. The processor device 12 is provided with a console 15 that is an operation input unit such as a keyboard and a mouse.

内視鏡システム10は、白色光のもとで観察部位を観察するための通常観察モードと、特殊光を利用して観察部位に存在する血管を強調表示する血管強調観察モードを備えている。血管強調観察モードは、血管のパターンなどの性状を把握して、腫瘍の良悪鑑別などの診断を行うための特殊光観察モードであり、特殊光として、血中ヘモグロビンに対する吸光度が高い波長域の狭帯域光が利用される。   The endoscope system 10 includes a normal observation mode for observing an observation site under white light, and a blood vessel enhancement observation mode for highlighting blood vessels existing in the observation site using special light. The blood vessel enhancement observation mode is a special light observation mode for diagnosing the quality of blood vessels, etc., and making a diagnosis such as tumor quality. Special light has a wavelength range with high absorbance to hemoglobin in the blood. Narrow band light is used.

内視鏡11は、被検者の消化管内に挿入される挿入部16と、挿入部16の基端部分に設けられた操作部17と、操作部17とプロセッサ装置12及び光源装置13との間を連結するユニバーサルコード18とを備えている。   The endoscope 11 includes an insertion portion 16 to be inserted into a subject's digestive tract, an operation portion 17 provided at a proximal end portion of the insertion portion 16, an operation portion 17, a processor device 12, and a light source device 13. And a universal cord 18 for connecting the two.

挿入部16は、先端から順に連設された、先端部19、湾曲部20、可撓管部21からなる。図2に示すように、先端部19の先端面には、観察部位に照明光を照射する照明窓22、観察部位で反射した像光が入射する観察窓23、観察窓23を洗浄するために送気・送水を行うための送気・送水ノズル24、鉗子や電気メスといった処置具を突出させる鉗子出口25などが設けられている。観察窓23の奥には、撮像素子44(図3参照)や結像用の光学系が内蔵されている。   The insertion portion 16 includes a distal end portion 19, a bending portion 20, and a flexible tube portion 21 that are continuously provided from the distal end. As shown in FIG. 2, on the distal end surface of the distal end portion 19, the illumination window 22 that irradiates the observation site with illumination light, the observation window 23 that receives the image light reflected by the observation site, and the observation window 23 are washed. An air supply / water supply nozzle 24 for performing air supply / water supply, a forceps outlet 25 for projecting a treatment instrument such as forceps and an electric knife, and the like are provided. An imaging element 44 (see FIG. 3) and an imaging optical system are built in the back of the observation window 23.

湾曲部20は、連結された複数の湾曲駒からなり、操作部17のアングルノブ26を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部20が湾曲することにより、先端部19の向きが所望の方向に向けられる。可撓管部21は、食道や腸など曲がりくねった管道に挿入できるように可撓性を有している。挿入部16には、撮像素子44を駆動する駆動信号や撮像素子44が出力する画像信号を通信する通信ケーブルや、光源装置13から供給される照明光を照明窓22に導光するライトガイド43(図3参照)が挿通されている。   The bending portion 20 includes a plurality of connected bending pieces, and is bent in the vertical and horizontal directions by operating the angle knob 26 of the operation portion 17. By bending the bending portion 20, the direction of the distal end portion 19 is directed in a desired direction. The flexible tube portion 21 is flexible so that it can be inserted into a tortuous duct such as the esophagus or the intestine. The insertion unit 16 includes a communication cable that communicates a drive signal for driving the image sensor 44 and an image signal output from the image sensor 44, and a light guide 43 that guides illumination light supplied from the light source device 13 to the illumination window 22. (See FIG. 3) is inserted.

操作部17には、アングルノブ26の他、処置具を挿入するための鉗子口27、送気・送水操作を行う送気・送水ボタン、静止画像を撮影するためのレリーズボタンなどが設けられている。   In addition to the angle knob 26, the operation unit 17 is provided with a forceps port 27 for inserting a treatment instrument, an air / water supply button for performing air / water supply operation, a release button for photographing a still image, and the like. Yes.

ユニバーサルコード18には、挿入部16から延設される通信ケーブルやライトガイド43が挿通されており、一端には、プロセッサ装置12および光源装置13側にコネクタ28が取り付けられている。コネクタ28は、通信用コネクタ28aと光源用コネクタ28bからなる複合タイプのコネクタである。通信用コネクタ28aには通信ケーブルの一端が配設されており、通信用コネクタ28aはプロセッサ装置12のレセプタクルコネクタ42a(図3参照)に着脱自在に接続される。光源用コネクタ28bにはライトガイド43の入射端が配設されており、光源用コネクタ28bは光源装置13のレセプタクルコネクタ42b(図3参照)に着脱自在に接続される。   A communication cable and a light guide 43 extending from the insertion portion 16 are inserted into the universal cord 18, and a connector 28 is attached to one end of the processor unit 12 and the light source device 13. The connector 28 is a composite type connector composed of a communication connector 28a and a light source connector 28b. One end of a communication cable is disposed on the communication connector 28a, and the communication connector 28a is detachably connected to a receptacle connector 42a (see FIG. 3) of the processor device 12. The light source connector 28b is provided with an incident end of the light guide 43, and the light source connector 28b is detachably connected to the receptacle connector 42b (see FIG. 3) of the light source device 13.

図3に示すように、光源装置13は、それぞれ発光波長が異なる2種類の第1及び第2の光源モジュール31、32と、これらを駆動制御する光源制御部34とを備えている。光源制御部34は、光源装置13の各部の駆動タイミングや同期タイミングなどの制御を行う。   As shown in FIG. 3, the light source device 13 includes two types of first and second light source modules 31 and 32 having different emission wavelengths, and a light source control unit 34 that drives and controls them. The light source control unit 34 controls drive timing and synchronization timing of each unit of the light source device 13.

第1及び第2光源モジュール31、32は、特定の波長域の狭帯域光をそれぞれ発光するレーザダイオードLD1、LD2を有している。図4に示すように、レーザダイオードLD1は、青色領域において、例えば波長域が440±10nmに制限され、中心波長が445nmの狭帯域光N1を発光する。レーザダイオードLD2は、青色領域において、例えば波長域が410±10nmに制限され、中心波長が405nmの狭帯域光である狭帯域光N2を発光する。レーザダイオードLD1、LD2としては、InGaN系、InGaNAs系、GaNAs系のものを用いることができる。また、レーザダイオードLD1、LD2としては、高出力化が可能なストライプ幅(導波路の幅)が広いブロードエリア型のレーザダイオードが好ましい。   The first and second light source modules 31 and 32 have laser diodes LD1 and LD2 that emit narrowband light in a specific wavelength range, respectively. As shown in FIG. 4, the laser diode LD1 emits narrowband light N1 having a wavelength region limited to 440 ± 10 nm and a center wavelength of 445 nm in the blue region. In the blue region, the laser diode LD2 emits narrowband light N2, which is a narrowband light whose wavelength range is limited to 410 ± 10 nm and whose center wavelength is 405 nm, for example. As the laser diodes LD1 and LD2, those of InGaN, InGaNAs, and GaNAs can be used. Further, as the laser diodes LD1 and LD2, a broad area type laser diode having a wide stripe width (waveguide width) capable of increasing output is preferable.

第1光源モジュール31は、通常観察用の白色光を発する光源である。第1光源モジュール31は、レーザダイオードLD1に加えて、蛍光体36を有している。図4に示すように、蛍光体36は、レーザダイオードLD1が発する445nmの青色領域の狭帯域光N1によって励起されて、緑色領域から赤色領域に渡る波長域の蛍光FLを発光する。蛍光体36は、狭帯域光N1の一部を吸収して蛍光FLを発光するとともに、残りの狭帯域光N1を透過させる。蛍光体36を透過する狭帯域光N1は、蛍光体36によって拡散される。透過する狭帯域光N1と励起される蛍光FLによって白色光が生成される。蛍光体36としては、例えば、YAG系、BAM(BgMgAl1017)系等の蛍光体が使用される。第1光源モジュール31は、白色光の光量が多くなるように2個設けられている。 The first light source module 31 is a light source that emits white light for normal observation. The first light source module 31 includes a phosphor 36 in addition to the laser diode LD1. As shown in FIG. 4, the phosphor 36 is excited by the 445 nm blue-band narrow-band light N1 emitted from the laser diode LD1, and emits fluorescence FL in a wavelength region extending from the green region to the red region. The phosphor 36 absorbs a part of the narrowband light N1 to emit fluorescence FL and transmits the remaining narrowband light N1. The narrowband light N1 that passes through the phosphor 36 is diffused by the phosphor 36. White light is generated by the transmitted narrow-band light N1 and the excited fluorescence FL. As the phosphor 36, for example, a YAG-based or BAM (BgMgAl 10 O 17 ) -based phosphor is used. Two first light source modules 31 are provided so that the amount of white light increases.

第2光源モジュール32は、表層血管強調用の光源である。血中ヘモグロビンの吸光スペクトルを表す図5において、血液のヘモグロビンの吸光係数μaは、波長依存性を有しており、波長が450nm以下の領域において急激に上昇し、405nm付近においてピークを有している。また、波長が450nm以下と比較すると低い値ではあるが、波長が530nm〜560nmにおいてもピークを有している。吸光係数μaが大きな波長の光を観察部位に照射すると、血管においては吸収が大きいので、血管とそれ以外の部分とのコントラストが大きな像が得られる。図5において、吸光スペクトルHbは酸素と結合していない還元ヘモグロビンの吸光スペクトルを示し、吸光スペクトルHbO2は、酸素と結合した酸化ヘモグロビンの吸光スペクトルを示す。   The second light source module 32 is a light source for surface blood vessel enhancement. In FIG. 5 showing the absorption spectrum of blood hemoglobin, the absorption coefficient μa of blood hemoglobin has a wavelength dependence, increases rapidly in the region where the wavelength is 450 nm or less, and has a peak in the vicinity of 405 nm. Yes. Moreover, although it is a low value compared with the wavelength of 450 nm or less, it also has a peak at wavelengths of 530 nm to 560 nm. When the observation site is irradiated with light having a wavelength having a large extinction coefficient μa, the blood vessel has a large absorption, so that an image having a large contrast between the blood vessel and the other portion is obtained. In FIG. 5, an absorption spectrum Hb indicates an absorption spectrum of reduced hemoglobin not bonded to oxygen, and an absorption spectrum HbO2 indicates an absorption spectrum of oxidized hemoglobin bonded to oxygen.

また、図6に示すように、生体組織の光の散乱特性にも波長依存性があり、短波長になるほど散乱係数μSは大きくなる。散乱は生体組織内への光の深達度に影響する。すなわち、散乱が大きいほど、生体組織の粘膜表層付近で反射される光が多く、中深層に到達する光が少ない。そのため、短波長であるほど深達度は低く、長波長になるほど深達度は高い。こうしたヘモグロビンの吸光特性と生体組織の光の散乱特性を鑑みて、血管強調用の光の波長が選択される。   Further, as shown in FIG. 6, the light scattering characteristics of the living tissue also have wavelength dependence, and the scattering coefficient μS increases as the wavelength becomes shorter. Scattering affects the depth of light penetration into living tissue. That is, the greater the scattering, the more light that is reflected near the mucosal surface layer of the biological tissue and the less light that reaches the mid-depth layer. Therefore, the shorter the wavelength, the lower the depth of penetration, and the longer the wavelength, the higher the depth of penetration. In view of such light absorption characteristics of hemoglobin and light scattering characteristics of living tissue, the wavelength of light for blood vessel enhancement is selected.

第2光源モジュール32が発する405nmの狭帯域光N2は、深達度が低いので、表層血管による吸収が大きいため、表層血管強調用の光として用いられる。狭帯域光N2を用いることにより、観察画像において表層血管を高コントラストで描出することができる。また、中深層血管強調用の光としては、第1光源モジュール31が発する白色光の緑色成分が用いられる。図5に示す吸光スペクトルにおいて、450nm以下の青色領域と比較して、530nm〜560nmの緑色領域においては、吸光係数は緩やかに変化するため、中深層血管強調用の光は、青色領域ほど狭帯域であることは要求されない。そのため、後述するように、撮像素子44のG色のマイクロカラーフイルタによって白色光から色分離した緑色成分が用いられる。   The 405 nm narrow-band light N2 emitted from the second light source module 32 has a low depth of penetration, and is therefore absorbed by the surface blood vessels, and is therefore used as light for emphasizing the surface blood vessels. By using the narrowband light N2, the superficial blood vessel can be depicted with high contrast in the observation image. Further, the green component of white light emitted from the first light source module 31 is used as the light for emphasizing the middle deep blood vessel. In the absorption spectrum shown in FIG. 5, the absorption coefficient gradually changes in the green region of 530 nm to 560 nm as compared with the blue region of 450 nm or less. It is not required to be. Therefore, as described later, a green component color-separated from white light by the G-color micro color filter of the image sensor 44 is used.

光源制御部34は、ドライバ37を介してレーザダイオードLD1、LD2の点灯、消灯、光量の制御を行う。具体的には、光源制御部34は、レーザダイオードLD1、LD2に対して駆動パルスを与えることにより、点灯させる。そして、駆動パルスのデューティ比を制御するPWM制御を行うことにより、駆動電流値を変化させて出力(発光量)を制御する。駆動電流値の制御は、駆動パルスの振幅を変えるPAM制御などでもよい。   The light source control unit 34 controls turning on / off of the laser diodes LD <b> 1 and LD <b> 2 and the amount of light through the driver 37. Specifically, the light source control unit 34 turns on the laser diodes LD1 and LD2 by applying a drive pulse. Then, by performing PWM control for controlling the duty ratio of the drive pulse, the output (light emission amount) is controlled by changing the drive current value. The control of the drive current value may be PAM control for changing the amplitude of the drive pulse.

第1及び第2光源モジュール31、32の光路の下流側には、分岐型ライトガイド41が設けられている。分岐型ライトガイド41は、第1及び第2光源モジュール31、32の光路を1つの光路に統合する光路統合部である。内視鏡11のライトガイド43の入射端は1つであるため、分岐型ライトガイド41によって、第1及び第2光源モジュール31、32の光を内視鏡11に供給する前段において、各モジュール31、32の光の光路が統合される。分岐型ライトガイド41は、入射端が複数に分岐した分岐部41a〜41cを有し、各分岐部41a〜41cから入射した光を、1つの出射端41eから出射する。   A branched light guide 41 is provided on the downstream side of the optical path of the first and second light source modules 31 and 32. The branched light guide 41 is an optical path integration unit that integrates the optical paths of the first and second light source modules 31 and 32 into one optical path. Since the light guide 43 of the endoscope 11 has one incident end, each module is provided in a stage before the light from the first and second light source modules 31 and 32 is supplied to the endoscope 11 by the branched light guide 41. The optical paths 31 and 32 are integrated. The branched light guide 41 has branch portions 41a to 41c whose incident ends are branched into a plurality of portions, and emits light incident from the respective branch portions 41a to 41c from one output end 41e.

2つの第1光源モジュール31はそれぞれ、分岐型ライトガイド41の分岐部41a、41bの入射面と対向するように配置され、第2光源モジュール32は、分岐部41cの入射面と対向するように配置される。   The two first light source modules 31 are disposed so as to face the incident surfaces of the branch portions 41a and 41b of the branch light guide 41, respectively, and the second light source module 32 faces the incident surface of the branch portion 41c. Be placed.

分岐型ライトガイド41の出射端41eは、内視鏡11のコネクタ28bが接続されるレセプタクルコネクタ42bの近くに配置されている。出射端41eには、光束の断面内の光量分布を均一化するホモジナイザ50が設けられており、分岐型ライトガイド41に入射した第1及び第2の光源モジュール31、32の光は、ホモジナイザ50を経由して、コネクタ28bに配された内視鏡11のライトガイド43に供給される。   The exit end 41e of the branched light guide 41 is disposed near the receptacle connector 42b to which the connector 28b of the endoscope 11 is connected. The exit end 41e is provided with a homogenizer 50 for making the light quantity distribution in the cross section of the light beam uniform, and the light from the first and second light source modules 31 and 32 incident on the branched light guide 41 is the homogenizer 50. Is supplied to the light guide 43 of the endoscope 11 disposed in the connector 28b.

内視鏡11は、ライトガイド43、撮像素子44、アナログ処理回路45(AFE:Analog Front End)、撮像制御部46を備えている。ライトガイド43は複数本の光ファイバをバンドル化したファイババンドルであり、コネクタ28が光源装置13に接続されたときに、ライトガイド43の入射端が光源装置13のホモジナイザ50の出射端と対向する。ライトガイド43の出射端は、2つの照明窓22に光が導光されるように、照明窓22の前段で2本に分岐している。   The endoscope 11 includes a light guide 43, an imaging element 44, an analog processing circuit 45 (AFE: Analog Front End), and an imaging control unit 46. The light guide 43 is a fiber bundle in which a plurality of optical fibers are bundled. When the connector 28 is connected to the light source device 13, the incident end of the light guide 43 faces the emission end of the homogenizer 50 of the light source device 13. . The exit end of the light guide 43 branches into two at the front stage of the illumination window 22 so that light is guided to the two illumination windows 22.

照明窓22の奥には、照射レンズ48が配置されている。光源装置13から供給された光はライトガイド43により照射レンズ48に導光されて照明窓22から観察部位に向けて照射される。照射レンズ48は凹レンズからなり、ライトガイド43から出射する光の発散角を広げる。これにより、観察部位の広い範囲に照明光が照射される。   An irradiation lens 48 is disposed behind the illumination window 22. The light supplied from the light source device 13 is guided to the irradiation lens 48 by the light guide 43 and irradiated from the illumination window 22 toward the observation site. The irradiation lens 48 is a concave lens, and widens the divergence angle of the light emitted from the light guide 43. Thereby, illumination light is irradiated to the wide range of an observation site | part.

観察窓23の奥には、対物光学系51と撮像素子44が配置されている。観察部位で反射した像光は、観察窓23を通して対物光学系51に入射し、対物光学系51によって撮像素子44の撮像面44aに結像される。   In the back of the observation window 23, an objective optical system 51 and an image sensor 44 are arranged. The image light reflected by the observation site enters the objective optical system 51 through the observation window 23 and is imaged on the imaging surface 44 a of the imaging element 44 by the objective optical system 51.

撮像素子44は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどからなり、フォトダイオードなどの画素を構成する複数の光電変換素子がマトリックスに配列された撮像面44aを有している。撮像素子44は、撮像面44aで受光した光を光電変換して、各画素においてそれぞれの受光量に応じた信号電荷を蓄積する。信号電荷はアンプによって電圧信号に変換されて読み出される。電圧信号は画像信号として撮像素子44から出力されて、画像信号はAFE45に送られる。   The imaging element 44 is composed of a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like, and has an imaging surface 44a in which a plurality of photoelectric conversion elements constituting pixels such as photodiodes are arranged in a matrix. The image sensor 44 photoelectrically converts the light received by the imaging surface 44a and accumulates signal charges corresponding to the amount of received light in each pixel. The signal charge is converted into a voltage signal by an amplifier and read out. The voltage signal is output from the image sensor 44 as an image signal, and the image signal is sent to the AFE 45.

撮像素子44は、カラー撮像素子であり、撮像面44aには、図7に示すような分光特性を有するB、G、Rの3色のマイクロカラーフイルタが各画素に割り当てられている。マイクロカラーフイルタによって、第1光源モジュール31が発光する白色光がB、G、Rの3色に分光される。マイクロカラーフイルタの配列は例えばベイヤー配列である。   The image pickup device 44 is a color image pickup device, and micro-color filters of three colors B, G, and R having spectral characteristics as shown in FIG. 7 are assigned to each pixel on the image pickup surface 44a. The white light emitted from the first light source module 31 is split into three colors B, G, and R by the micro color filter. The arrangement of the micro color filter is, for example, a Bayer arrangement.

図8に示すように、通常観察モードにおいては、撮像素子44は、1フレームの取得期間内で、信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読み出し動作が行なわれる。図8(A)に示すように、通常観察モードにおいては、蓄積タイミングに合わせてレーザダイオードLD1が点灯し、照明光として狭帯域光N1と蛍光FLとからなる白色光が観察部位に照射され、その反射光が撮像素子44に入射する。撮像素子44において、白色光はマイクロカラーフイルタで色分離されて、狭帯域光N1に対応する反射光をB画素が受光し、蛍光FLの中のG成分をG画素が、蛍光FLの中のR成分に対応する反射光をR画素が受光する。撮像素子44は、読み出しタイミングに合わせて、B、G、Rの各画素の画素値が混在した1フレーム分の画像信号B、G、Rをフレームレートに従って順次出力する。こうした撮像動作は、通常観察モードに設定されている間、繰り返される。   As shown in FIG. 8, in the normal observation mode, the image sensor 44 performs an accumulation operation for accumulating signal charges and a read operation for reading the accumulated signal charges within an acquisition period of one frame. As shown in FIG. 8A, in the normal observation mode, the laser diode LD1 is turned on in accordance with the accumulation timing, and the observation site is irradiated with white light composed of the narrowband light N1 and the fluorescence FL as illumination light. The reflected light enters the image sensor 44. In the image sensor 44, the white light is color-separated by a micro color filter, the B pixel receives reflected light corresponding to the narrowband light N1, the G pixel in the fluorescent FL, the G pixel in the fluorescent FL, The R pixel receives reflected light corresponding to the R component. The image sensor 44 sequentially outputs the image signals B, G, and R for one frame in which the pixel values of the B, G, and R pixels are mixed according to the frame rate in accordance with the readout timing. Such an imaging operation is repeated while the normal observation mode is set.

血管強調観察モードにおいては、図8(B)に示すように、蓄積タイミングに合わせて第1光源モジュール31に加えて、第2光源モジュール32が点灯する。第1光源モジュール31が点灯すると、通常観察モードと同様に、照明光として狭帯域光N1と蛍光FLとからなる白色光(N1+FL)が観察部位に照射される。第2光源モジュール32が点灯すると、白色光(N1+FL)に、狭帯域光N2が追加されて、これらが照明光として観察部位に照射される。   In the blood vessel enhancement observation mode, as shown in FIG. 8B, the second light source module 32 is turned on in addition to the first light source module 31 in accordance with the accumulation timing. When the first light source module 31 is turned on, similarly to the normal observation mode, the observation site is irradiated with white light (N1 + FL) composed of the narrowband light N1 and the fluorescence FL as illumination light. When the second light source module 32 is turned on, the narrowband light N2 is added to the white light (N1 + FL), and these are irradiated to the observation site as illumination light.

通常観察モードと同様に、白色光に狭帯域光N2が追加された照明光は、撮像素子44のB,G,Rのマイクロカラーフイルタで分光される。撮像素子44において、B画素は、狭帯域光N1に加えて、狭帯域光N2を受光する。G画素は、蛍光FLのG成分を受光する。R画素は、蛍光FLのR成分を受光する。血管強調観察モードにおいても、撮像素子44は、読み出しタイミングに合わせて、画像信号B、G、Rをフレームレートに従って順次出力する。こうした撮像動作は、血管強調観察モードに設定されている間、繰り返される。   As in the normal observation mode, the illumination light in which the narrow-band light N2 is added to the white light is split by the B, G, and R micro color filters of the image sensor 44. In the image sensor 44, the B pixel receives the narrowband light N2 in addition to the narrowband light N1. The G pixel receives the G component of the fluorescence FL. The R pixel receives the R component of the fluorescence FL. Even in the blood vessel enhancement observation mode, the image sensor 44 sequentially outputs the image signals B, G, and R according to the frame rate in accordance with the readout timing. Such an imaging operation is repeated while the blood vessel enhancement observation mode is set.

図3において、AFE45は、相関二重サンプリング回路(CDS)、自動ゲイン制御回路(AGC)、及びアナログ/デジタル変換器(A/D)(いずれも図示省略)から構成されている。CDSは、撮像素子44からのアナログの画像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、信号電荷のリセットに起因するノイズを除去する。AGCは、CDSによりノイズが除去された画像信号を増幅する。A/Dは、AGCで増幅された画像信号を、所定のビット数に応じた階調値を持つデジタルな画像信号に変換してプロセッサ装置12に入力する。   In FIG. 3, the AFE 45 includes a correlated double sampling circuit (CDS), an automatic gain control circuit (AGC), and an analog / digital converter (A / D) (all not shown). The CDS performs a correlated double sampling process on the analog image signal from the image sensor 44, and removes noise caused by resetting the signal charge. AGC amplifies an image signal from which noise has been removed by CDS. The A / D converts the image signal amplified by AGC into a digital image signal having a gradation value corresponding to a predetermined number of bits and inputs the digital image signal to the processor device 12.

撮像制御部46は、プロセッサ装置12内のコントローラ56に接続されており、コントローラ56から入力されるベースクロック信号に同期して、撮像素子44に対して駆動信号を入力する。撮像素子44は、撮像制御部46からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで画像信号をAFE45に出力する。   The imaging control unit 46 is connected to a controller 56 in the processor device 12 and inputs a drive signal to the imaging element 44 in synchronization with a base clock signal input from the controller 56. The imaging element 44 outputs an image signal to the AFE 45 at a predetermined frame rate based on the drive signal from the imaging control unit 46.

IDメモリ47は、内視鏡11の機種及び個体を識別するための識別情報である内視鏡IDが記憶された記憶部であり、例えばEEPROMやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリからなる。内視鏡IDは、コネクタ28aを通じてプロセッサ装置12に出力される。もちろん、IDメモリ47としては、無線で情報送信が可能なRFIDタグなどを利用してもよい。   The ID memory 47 is a storage unit that stores an endoscope ID that is identification information for identifying the model and the individual of the endoscope 11, and includes, for example, a nonvolatile memory such as an EEPROM or a flash memory. The endoscope ID is output to the processor device 12 through the connector 28a. Of course, as the ID memory 47, an RFID tag capable of wirelessly transmitting information may be used.

図9に示すように、内視鏡システム10は、複数種類の内視鏡11A、11Bを使用することが可能である。内視鏡11Bは、ライトガイド43Bを有する既存の内視鏡であり、内視鏡11Aは、ライトガイド43Bに対して光透過特性が改善されたライトガイド43Aを有する改良型の内視鏡である。   As shown in FIG. 9, the endoscope system 10 can use a plurality of types of endoscopes 11A and 11B. The endoscope 11B is an existing endoscope having a light guide 43B, and the endoscope 11A is an improved endoscope having a light guide 43A with improved light transmission characteristics with respect to the light guide 43B. is there.

図10に示すように、ライトガイド43Bの光透過特性Bは、波長が430nm以下の青色領域、特に約410nm付近において光透過率が落ち込んでいる。これに対して、ライトガイド43Aの光透過特性Aは、ライトガイド43Bと比較して、主として青色領域における光透過率が向上している。   As shown in FIG. 10, in the light transmission characteristic B of the light guide 43B, the light transmittance drops in the blue region having a wavelength of 430 nm or less, particularly in the vicinity of about 410 nm. On the other hand, the light transmission characteristic A of the light guide 43A has an improved light transmittance mainly in the blue region as compared with the light guide 43B.

光透過特性A、Bを比較すると、青色領域におけるそれぞれの光透過率TA2、TB2の差d2は大きく、青色領域に対して波長が長い緑色領域の光透過率TA1、TB1の差d1は小さい。そのため、内視鏡11A、11Bに対して光源装置13から供給する光の出力と、各内視鏡11A、11Bのライトガイド43A、43Bで導光されてそれぞれの照明窓22から観察部位に出射される出射光量との関係は、図11に示すようになる。   Comparing the light transmission characteristics A and B, the difference d2 between the light transmittances TA2 and TB2 in the blue region is large, and the difference d1 between the light transmittances TA1 and TB1 in the green region having a longer wavelength than the blue region is small. Therefore, the output of light supplied from the light source device 13 to the endoscopes 11A and 11B and the light guides 43A and 43B of the endoscopes 11A and 11B are guided and emitted from the respective illumination windows 22 to the observation site. The relationship with the emitted light quantity is as shown in FIG.

図11において、駆動電流値は、レーザダイオードLD1、LD2を駆動するための電流値であり、第1光源モジュール31、32のそれぞれの光の出力と対応する。グラフGA、GBは、内視鏡11A、11Bを使用する場合における、第1光源モジュール31が発する白色光のG成分の出力と、出射光量との関係であり、グラフN2A、N2Bは、第2光源モジュール32の出力と、出射光量との関係である。   In FIG. 11, the drive current value is a current value for driving the laser diodes LD1 and LD2, and corresponds to the light output of each of the first light source modules 31 and 32. Graphs GA and GB are the relationship between the output of the G component of the white light emitted by the first light source module 31 and the amount of emitted light when the endoscopes 11A and 11B are used. The graphs N2A and N2B are the second This is the relationship between the output of the light source module 32 and the amount of emitted light.

グラフGA、GBに示すように、第1光源モジュール31が発する白色光のG成分については、それに対応する、ライトガイド43A、43Bの光透過率TA1、TB1の差Δ1が小さいため、第1光源モジュール31の出力が同じ場合には、出射光量の差も小さい。これに対して、グラフN2A、N2Bに示すように、第2光源モジュール32が発する狭帯域光N2については、ライトガイド43A、43Bの光透過率TA2、TB2の差Δ1が大きいため、第2光源モジュール32の出力が同じ場合には、出射光量の差も大きい。ライトガイド43Bの光透過率TB2は、ライトガイド43Aの光透過率TA2の約半分程度であるため、出射光量も半分程度に落ち込む。   As shown in the graphs GA and GB, for the G component of the white light emitted from the first light source module 31, the difference Δ1 between the light transmittances TA1 and TB1 of the light guides 43A and 43B corresponding thereto is small, so the first light source When the output of the module 31 is the same, the difference in the amount of emitted light is also small. On the other hand, as shown in the graphs N2A and N2B, for the narrowband light N2 emitted from the second light source module 32, the difference Δ1 between the light transmittances TA2 and TB2 of the light guides 43A and 43B is large. When the output of the module 32 is the same, the difference in emitted light quantity is also large. Since the light transmittance TB2 of the light guide 43B is about half of the light transmittance TA2 of the light guide 43A, the amount of emitted light also falls to about half.

図3及び図9において、プロセッサ装置12は、コントローラ56の他、DSP(Digital Signal Processor)57、画像処理部58と、フレームメモリ59と、表示制御回路60を備えている。コントローラ56は、CPU、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するROM、プログラムをロードして作業メモリとして機能するRAMなどからなり、CPUが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置12の各部を制御する。   3 and 9, the processor device 12 includes a DSP (Digital Signal Processor) 57, an image processing unit 58, a frame memory 59, and a display control circuit 60 in addition to the controller 56. The controller 56 includes a CPU, a ROM that stores a control program and setting data necessary for control, a RAM that loads the program and functions as a work memory, and the like. To control.

コントローラ56内のROMには、内視鏡IDと内視鏡11A、11Bのいずれかを表す機種情報との対応関係を記憶した機種テーブル(TBL)56aが格納されている。コントローラ56は、機種テーブル56aを参照して識別した機種情報を画像処理部58に送信する。内視鏡11A、11Bは、それぞれのライトガイド43A、43Bの光透過特性が異なるため、後述するように画像処理部58は、機種情報に応じて画像処理の内容を変更する。   The ROM in the controller 56 stores a model table (TBL) 56a that stores a correspondence relationship between the endoscope ID and model information representing one of the endoscopes 11A and 11B. The controller 56 transmits the model information identified with reference to the model table 56 a to the image processing unit 58. Since the endoscopes 11A and 11B have different light transmission characteristics of the light guides 43A and 43B, the image processing unit 58 changes the contents of the image processing according to the model information as will be described later.

DSP57は、撮像素子44が出力する画像信号を取得する。DSP57は、B、G、Rの各画素に対応する信号が混在した画像信号を、B、G、Rの画像信号に分離し、各色の画像信号に対して画素補間処理を行う。この他、DSP57は、ガンマ補正や、B、G、Rの各画像信号に対してホワイトバランス補正などの信号処理を施す。   The DSP 57 acquires an image signal output from the image sensor 44. The DSP 57 separates an image signal in which signals corresponding to B, G, and R pixels are mixed into B, G, and R image signals, and performs pixel interpolation processing on the image signals of the respective colors. In addition, the DSP 57 performs signal processing such as gamma correction and white balance correction on each of the B, G, and R image signals.

また、DSP57は、画像信号B、G、Rに基づいて露出値を算出して、画像全体の光量が不足している場合(露出アンダー)には照明光の光量を上げるように、光量が高すぎる場合(露出オーバー)には照明光の光量を下げるように、コントローラ56を介して光源装置13に対して露出制御信号を送信する。   Further, the DSP 57 calculates the exposure value based on the image signals B, G, and R, and the light amount is increased so that the light amount of the illumination light is increased when the light amount of the entire image is insufficient (underexposure). If it is too high (overexposure), an exposure control signal is transmitted to the light source device 13 via the controller 56 so as to reduce the amount of illumination light.

フレームメモリ59は、DSP57が出力する画像データや、画像処理部58が処理した処理済みのデータを記憶する。表示制御回路60は、フレームメモリ59から画像処理済みの画像データを読み出して、コンポジット信号やコンポーネント信号などのビデオ信号に変換してモニタ14に出力する。   The frame memory 59 stores image data output by the DSP 57 and processed data processed by the image processing unit 58. The display control circuit 60 reads the image processed image data from the frame memory 59, converts it into a video signal such as a composite signal or a component signal, and outputs it to the monitor 14.

図12に示すように、通常観察モードにおいては、画像処理部58は、DSP57によってB、G、Rの各色に色分離された画像信号B、G、Rに基づいて、通常観察用の表示画像(観察画像P)を生成する。生成された観察画像Pはモニタ14に出力される。画像処理部58は、フレームメモリ59内の画像信号B、G、Rが更新される毎に、表示画像を更新する。観察画像Pでは、粘膜、表層血管61及び中深層血管62などの観察部位の全体的な性状がフルカラーで表示される。   As shown in FIG. 12, in the normal observation mode, the image processing unit 58 displays the display image for normal observation based on the image signals B, G, and R separated into B, G, and R colors by the DSP 57. (Observation image P) is generated. The generated observation image P is output to the monitor 14. The image processing unit 58 updates the display image every time the image signals B, G, and R in the frame memory 59 are updated. In the observation image P, the entire properties of the observation site such as the mucous membrane, the superficial blood vessel 61, and the intermediate deep blood vessel 62 are displayed in full color.

通常観察モードにおいては、第1光源モジュール31が出力する白色光(N1+FL)が観察部位に照射されて撮影が行われる。白色光に関してはライトガイド43A、43Bの光透過特性に大きな違いはないため、画像処理部58は、内視鏡11A、11Bから出力される画像信号のどちらに対しても同じ内容の画像処理を行う。   In the normal observation mode, white light (N1 + FL) output from the first light source module 31 is irradiated to the observation site and imaging is performed. Since there is no significant difference in the light transmission characteristics of the light guides 43A and 43B with respect to white light, the image processing unit 58 performs the same image processing on both of the image signals output from the endoscopes 11A and 11B. Do.

図13に示すように、血管強調観察モードにおいては、画像処理部58は、画像信号B、G、Rに基づいて、血管強調観察用の表示画像を生成する。血管強調観察モードにおける画像信号Bには、白色光のB成分(狭帯域光N1と蛍光FLの一部を含む)に加えて、狭帯域光N2の情報が含まれているため、表層血管が高コントラストで描出される。癌などの病変においては、正常組織と比較して、表層血管の密集度が高くなる傾向があるなど血管のパターンに特徴があるため、腫瘍の良悪鑑別を目的とする血管強調観察においては、表層血管が鮮明に描出されることが好ましい。また、画像信号Gには、中深層血管の情報が多く含まれているため、画像信号Gに対しては輪郭強調処理などが施されて中深層血管が強調される。   As shown in FIG. 13, in the blood vessel enhancement observation mode, the image processing unit 58 generates a display image for blood vessel enhancement observation based on the image signals B, G, and R. The image signal B in the blood vessel enhancement observation mode includes information on the narrow band light N2 in addition to the B component of white light (including a part of the narrow band light N1 and the fluorescence FL). It is drawn with high contrast. In lesions such as cancer, there is a tendency to increase the density of superficial blood vessels compared to normal tissues, so there is a feature in the blood vessel pattern, so in blood vessel enhancement observation for the purpose of tumor discrimination, It is preferable that the superficial blood vessel is clearly depicted. Further, since the image signal G contains a lot of information on the middle-deep blood vessels, the image signal G is subjected to contour enhancement processing and the like to emphasize the middle-deep blood vessels.

血管強調観察用の表示画像は、通常観察用と同様に、三色の画像信号B、G、Rに基づいて生成されるため観察部位をフルカラーで表示することが可能となるが、血管強調観察モードにおける画像信号Bは、通常観察モードにおける画像信号Bと比較すると、青色の濃度が高い。そのため、血管強調観察用の表示画像を生成する場合には、通常観察用の表示画像と同様の色味になるように色補正が行われる。画像処理部58は、フレームメモリ59内の画像信号B、G、Rが更新される毎に、血管強調観察用の表示画像(観察画像PE)を生成する。観察画像PEでは、観察画像Pと同様に観察部位がフルカラーで表示されるが、観察画像Pと比較して、表層血管61と中深層血管62が高コントラストで描出されて強調表示される。   The display image for blood vessel enhancement observation is generated based on the three color image signals B, G, and R in the same way as for normal observation, so that the observation site can be displayed in full color. The image signal B in the mode has a higher blue density than the image signal B in the normal observation mode. For this reason, when a display image for blood vessel enhancement observation is generated, color correction is performed so that the same color as that of the display image for normal observation is obtained. The image processing unit 58 generates a display image (observation image PE) for blood vessel enhancement observation every time the image signals B, G, and R in the frame memory 59 are updated. In the observation image PE, the observation site is displayed in full color as in the observation image P. However, as compared with the observation image P, the superficial blood vessel 61 and the middle-deep blood vessel 62 are drawn with high contrast and highlighted.

血管強調観察モードにおいては、白色光に加えて、第2光源モジュール32が出力する狭帯域光N2が観察部位に照射されて撮影が行われる。狭帯域光N2に関してはライトガイド43A、43Bの光透過特性に大きな違いがあるため(図12参照)、画像処理部58は、画像信号の出力元が、内視鏡11Aであるか内視鏡11Bであるかに応じて画像処理の内容を変更する。   In the blood vessel enhancement observation mode, imaging is performed by irradiating the observation site with narrow-band light N2 output from the second light source module 32 in addition to white light. Since there is a large difference in the light transmission characteristics of the light guides 43A and 43B with respect to the narrowband light N2, the image processing unit 58 determines whether the output source of the image signal is the endoscope 11A or the endoscope. The content of the image processing is changed according to whether it is 11B.

図12(A)に示すように、狭帯域光N2に対する光透過率が高い内視鏡11Aから出力された画像信号に対しては、上述の画像処理が行われる。これに対して、図12(B)に示すように、狭帯域光N2に対する光透過率が低い内視鏡11Bから出力された画像信号に対しては、画像処理部58は、内視鏡11Aに対する画像処理に加えてコントラスト強調処理を施す。狭帯域光N2に対応する画像信号は、青色の画像信号Bであるため、コントラスト強調処理は、画像信号Bに対して実行される。   As shown in FIG. 12A, the above-described image processing is performed on the image signal output from the endoscope 11A having a high light transmittance with respect to the narrowband light N2. On the other hand, as shown in FIG. 12B, for the image signal output from the endoscope 11B having a low light transmittance with respect to the narrowband light N2, the image processing unit 58 uses the endoscope 11A. In addition to image processing, contrast enhancement processing is performed. Since the image signal corresponding to the narrow band light N2 is the blue image signal B, the contrast enhancement process is performed on the image signal B.

図14に示すように、画像処理部58は、コントラスト調整処理を行う際に、画像信号Bについて、濃度ヒストグラムを求める。周知のように、濃度ヒストグラムは、横軸に画素値(輝度値)を、縦軸に頻度を取ったグラフである。画像信号Bに対応する画像PBには、表層血管61と中深層血管62が描出されている。   As illustrated in FIG. 14, the image processing unit 58 obtains a density histogram for the image signal B when performing contrast adjustment processing. As is well known, the density histogram is a graph with pixel values (luminance values) on the horizontal axis and frequency on the vertical axis. In the image PB corresponding to the image signal B, the superficial blood vessel 61 and the intermediate deep blood vessel 62 are depicted.

狭帯域光N2は、ヘモグロビンの吸光係数が高い405nmの波長域を持つため、表層血管61、中深層血管62の領域では、反射光量が小さく、画素値も低い。一方、血管が存在しない領域はヘモグロビンによる吸収が無いため、反射光量が大きく、画素値が高い。そのため、画像PBにおいて、表層血管61、中深層血管62は、その周辺の血管が存在しない領域と比較して、濃度が高い。   Since the narrowband light N2 has a wavelength region of 405 nm where the absorption coefficient of hemoglobin is high, the amount of reflected light is small and the pixel value is low in the region of the superficial blood vessel 61 and the mid-deep blood vessel 62. On the other hand, the region where the blood vessel does not exist is not absorbed by hemoglobin, and therefore the amount of reflected light is large and the pixel value is high. Therefore, in the image PB, the density of the superficial blood vessel 61 and the intermediate deep blood vessel 62 is higher than that of the region where the surrounding blood vessels do not exist.

また、狭帯域光N2は青色領域の波長域を持つため、散乱が強く深達度が低いため、中深層血管62まで到達する光量は少なく、表層血管61における吸収が多い。画像PBにおいては、中深層血管62と比べて、表層血管61の濃度が高く描出される。画像PBの濃度ヒストグラムは、濃度が高い順(画素値が低い順)に、表層血管61のピークa、中深層血管62のピークb、血管が存在しない粘膜のピークcの3つのピークを持つ。   Further, since the narrowband light N2 has a blue wavelength region, it is highly scattered and has a low depth of penetration. Therefore, the amount of light reaching the middle-deep blood vessel 62 is small, and the surface blood vessel 61 absorbs a lot. In the image PB, the density of the superficial blood vessel 61 is rendered higher than that of the mid-deep blood vessel 62. The density histogram of the image PB has three peaks in descending order of density (lowest pixel value): a peak a of the superficial blood vessel 61, a peak b of the mid-deep blood vessel 62, and a peak c of the mucosa where no blood vessel exists.

内視鏡11Bが出力する画像信号Bは、内視鏡11Aと比較すると、狭帯域光N2の光量が少ない。これは、濃度ヒストグラムにおいては、画素値の最大値(max)と最小値(min)の幅であるダイナミックレンジDRの違いとして現れる。内視鏡11Bで得られた画像PBのダイナミックレンジDRは、内視鏡11Aで得られた画像PBのダイナミックレンジDRよりも狭い。   The image signal B output from the endoscope 11B has a smaller amount of narrowband light N2 than the endoscope 11A. This appears as a difference in the dynamic range DR which is the width of the maximum value (max) and the minimum value (min) of the pixel value in the density histogram. The dynamic range DR of the image PB obtained with the endoscope 11B is narrower than the dynamic range DR of the image PB obtained with the endoscope 11A.

画像処理部58は、ROMなどの内部メモリを有しており、内部メモリには、階調補正テーブル58aが記憶されている。階調補正テーブル58aは、横軸が入力値を、縦軸が出力値を表し、入力値と出力値の対応関係を示す階調補正カーブを有している。コントラストを上げるためには、処理前の原画像において濃度が低い部分は、濃度がより低く、濃度が高い部分はより高くなるようにすればよいので、画像処理部58は、コントラスト強調処理として、図14に示す略S字形状の階調補正カーブに基づいて階調補正を行って、画像PBのダイナミックレンジDRを広げる。これにより、血管領域と血管が存在しない領域の濃度差が広がって、血管のコントラストが向上する。画像PBには、表層血管61の情報が多く含まれているので、特に表層血管61のコントラストが向上する。   The image processing unit 58 has an internal memory such as a ROM, and a gradation correction table 58a is stored in the internal memory. The gradation correction table 58a has an input value on the horizontal axis and an output value on the vertical axis, and has a gradation correction curve indicating the correspondence between the input value and the output value. In order to increase the contrast, the low density portion of the original image before processing may be lower in density, and the higher density portion may be higher. Therefore, the image processing unit 58 performs the contrast enhancement processing as follows. Tone correction is performed based on the substantially S-shaped tone correction curve shown in FIG. 14 to widen the dynamic range DR of the image PB. As a result, the density difference between the blood vessel region and the region where no blood vessel exists increases, and the contrast of the blood vessel is improved. Since the image PB contains a lot of information on the superficial blood vessel 61, the contrast of the superficial blood vessel 61 is particularly improved.

こうしたコントラスト強調処理を施すことで、内視鏡11Bが出力する画像信号Bにおいて、表層血管のコントラストが向上する。これにより、内視鏡11Bにおける狭帯域光N2の不足分が補償される。   By performing such contrast enhancement processing, the contrast of the superficial blood vessel is improved in the image signal B output from the endoscope 11B. Thereby, the shortage of the narrow band light N2 in the endoscope 11B is compensated.

なお、本例においては、血管強調観察用の表示画像を生成する方式として、三色の画像信号B、G、Rを用いてフルカラー画像を生成しているが、この方式以外でもよく、例えば、画像信号Rを使わずに、画像信号B、Gの二色のみで生成して、画像信号Bをモニタ14のBチャンネル及びGチャンネルに、画像信号Gに対応する信号をモニタ14のRチャンネルに割り当てる方式など、観察部位を疑似カラーで表示する方式を採用してもよい。   In this example, as a method for generating a display image for blood vessel enhancement observation, a full-color image is generated using three color image signals B, G, and R. However, other methods may be used, for example, Instead of using the image signal R, the image signals B and G are generated in only two colors, the image signal B is set to the B channel and the G channel of the monitor 14, and the signal corresponding to the image signal G is set to the R channel of the monitor 14. A method of displaying the observation site in a pseudo color, such as an allocation method, may be employed.

以下、上記構成による作用について、図15のフローチャートを参照しながら説明する。内視鏡診断を行う場合には、内視鏡11をプロセッサ装置12と光源装置13にコネクタ28を接続し、プロセッサ装置12と光源装置13の電源を入れて、電子内視鏡システム10を起動する。   Hereinafter, the operation of the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. When performing endoscopic diagnosis, the endoscope 11 is connected to the processor device 12 and the light source device 13 with the connector 28, the processor device 12 and the light source device 13 are turned on, and the electronic endoscope system 10 is activated. To do.

内視鏡11の挿入部16を被検者の消化管内に挿入して、消化管内の観察が開始される。通常観察モードでは、図8(A)に示すように、第1光源モジュール31が点灯する。レーザダイオードLD1が発する狭帯域光N1と、蛍光体36が発する蛍光FLとが混合された白色光が内視鏡11に供給される。供給された光はライトガイド43を通じて照明窓22に導光されて観察部位に照射される。   The insertion part 16 of the endoscope 11 is inserted into the subject's digestive tract, and observation in the digestive tract is started. In the normal observation mode, the first light source module 31 is turned on as shown in FIG. White light in which narrowband light N1 emitted from the laser diode LD1 and fluorescence FL emitted from the phosphor 36 are mixed is supplied to the endoscope 11. The supplied light is guided to the illumination window 22 through the light guide 43 and irradiated to the observation site.

図8(A)及び図12に示すように、白色光(N1+FL)を照射中に撮像素子44によって観察部位が撮像されて、DSP57によってB、G、Rの画像信号が生成される。通常観察モードにおいては、画像処理部58は、B、G、Rの画像信号に基づいて、通常観察用の表示画像を生成する。表示制御回路60は、生成された表示画像をビデオ信号に変換して観察画像Pをモニタ14に表示する。通常観察モードにおいては、こうした処理が繰り返される。   As shown in FIGS. 8A and 12, the observation site is imaged by the imaging element 44 during the irradiation with white light (N1 + FL), and B, G, and R image signals are generated by the DSP 57. In the normal observation mode, the image processing unit 58 generates a display image for normal observation based on the B, G, and R image signals. The display control circuit 60 converts the generated display image into a video signal and displays the observation image P on the monitor 14. Such processing is repeated in the normal observation mode.

通常観察モードでは、第1光源モジュール31が発光する白色光のみが照明光として使用される。白色光の光透過率については、内視鏡11Aのライトガイド43Aと内視鏡11Bのライトガイド43Bのどちらにおいても差が小さいので、画像処理部58は、画像信号の出力元を区別せずに、どちらに対しても同じ画像処理を施す。内視鏡11A又は内視鏡11Bのどちらが使用されている場合でも、同じような観察画像が得られるので、術者は、内視鏡11A、内視鏡11Bのどちらでも問題なく利用することができる。   In the normal observation mode, only white light emitted from the first light source module 31 is used as illumination light. Regarding the light transmittance of white light, the difference between the light guide 43A of the endoscope 11A and the light guide 43B of the endoscope 11B is small, so the image processing unit 58 does not distinguish the output source of the image signal. The same image processing is applied to both. A similar observation image can be obtained regardless of whether the endoscope 11A or the endoscope 11B is used. Therefore, the operator can use either the endoscope 11A or the endoscope 11B without any problem. it can.

血管強調観察を行う場合には、コンソール15によってモード切り換え操作が行われて、プロセッサ装置12が血管強調観察モードに設定される。図15に示すように、血管強調観察モードでは、まず、光源制御部34は、プロセッサ装置12を経由して、内視鏡11のIDメモリ47から内視鏡IDを取得する(S101)。コントローラ56は、取得した内視鏡IDに基づいて、接続された内視鏡11が内視鏡11Aか内視鏡11Bのいずれかであるかを識別して(S102)、機種情報を画像処理部58に送信する。   When performing blood vessel enhancement observation, a mode switching operation is performed by the console 15, and the processor device 12 is set to the blood vessel enhancement observation mode. As shown in FIG. 15, in the blood vessel enhancement observation mode, first, the light source control unit 34 acquires an endoscope ID from the ID memory 47 of the endoscope 11 via the processor device 12 (S101). Based on the acquired endoscope ID, the controller 56 identifies whether the connected endoscope 11 is the endoscope 11A or the endoscope 11B (S102), and performs image processing on the model information. It transmits to the part 58.

画像処理部58は、機種情報に応じて画像処理の内容を変更する(S103)。機種情報が内視鏡11Aの場合には、図13(A)に示すように、画像信号B、G、Rに基づいて画像処理を施して表示画像を生成する。機種情報が内視鏡11Bの場合には、図13(B)に示すように、画像信号Bに対してコントラスト調整処理を施す(S104)。そして、処理済みの画像信号Bと、画像信号G、Rに基づいて表示画像を生成する。これにより、内視鏡11A、11Bのどちらを使用した場合でも、同様の観察画像PEが得られる。こうした処理が、血管強調観察モードが終了するまでの間繰り返される(S105)。
The image processing unit 58 changes the content of the image processing according to the model information (S103). When the model information is the endoscope 11A, a display image is generated by performing image processing based on the image signals B, G, and R, as shown in FIG. When the model information is the endoscope 11B, as shown in FIG. 13B, a contrast adjustment process is performed on the image signal B (S104). Then, a display image is generated based on the processed image signal B and the image signals G and R. Thereby, the same observation image PE is obtained regardless of which of the endoscopes 11A and 11B is used. Such a process is repeated until the blood vessel enhancement observation mode ends (S105).

上記実施形態では、血管強調観察モードの光源として、波長が405nmの狭帯域光N2を発する光源(第2光源モジュール32)と、白色光原(第1光源モジュール31)を用い、表層血管強調用に狭帯域光N2を、中深層血管強調用に白色光のG成分を利用する例で説明したが、図16に示すように、白色光源の代わりに又はそれに加えて、中深層血管強調用の狭帯域光N3(波長が約530〜560nmの緑色狭帯域光)を発する光源を用いてもよい。   In the above embodiment, as a light source in the blood vessel enhancement observation mode, a light source (second light source module 32) that emits narrow-band light N2 having a wavelength of 405 nm and a white light source (first light source module 31) are used. However, as shown in FIG. 16, instead of or in addition to the white light source, the narrow-band light N2 is used for medium-deep layer blood vessel enhancement. A light source that emits narrowband light N3 (green narrowband light having a wavelength of about 530 to 560 nm) may be used.

また、白色光源として、青色の励起光を発する発光素子と黄色の蛍光を発する蛍光体とからなる光源を例に説明したが、白色光源としては、青色の励起光を発する発光素子と赤色の発光素子の2つの発光素子と、緑色の蛍光を発する蛍光体とから構成してもよいし、蛍光体を使用せずに、青色、緑色、赤色の3色の発光素子から構成してもよい。   In addition, as a white light source, a light source composed of a light emitting element that emits blue excitation light and a phosphor that emits yellow fluorescence has been described as an example, but as a white light source, a light emitting element that emits blue excitation light and a red light emission The light emitting element may be composed of two light emitting elements and a phosphor emitting green fluorescence, or may be composed of light emitting elements of three colors of blue, green, and red without using the phosphor.

上記実施形態では、血管情報観察として血管強調観察を例に説明したが、血管情報観察には、血管強調観察の他にも、血液の酸素飽和度を算出してこれを画像化して観察する酸素飽和度観察などがある。本発明は、酸素飽和度観察に適用することもできる。   In the above-described embodiment, blood vessel enhancement observation has been described as an example of blood vessel information observation. However, blood vessel information observation includes, in addition to blood vessel enhancement observation, oxygen saturation of blood, which is imaged and observed. There is saturation observation. The present invention can also be applied to oxygen saturation observation.

酸素飽和度観察における照明光としては、例えば、波長が445nmや473nmの光のように、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数に差がある光と、波長が405nmの光のように酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が同じ等吸収点の光が利用される。そして、各波長で取得された複数の画像間で演算を行って酸素飽和度が算出される。画像間演算においては、各波長の光の出射光量の比率が所定の比率に保たれることを前提として、演算に使用する係数などが設定される。そのため、内視鏡の機種によって出射光量の比率が変化することは好ましくない。そこで、内視鏡11Bにおける狭帯域光N2(405nm)の光量低下分を補償するコントラスト強調処理を施すことにより、画像間演算の精度を向上させることができる。   Illumination light in oxygen saturation observation is, for example, light having a difference in extinction coefficient between oxyhemoglobin and reduced hemoglobin, such as light having a wavelength of 445 nm or 473 nm, and reduction from oxyhemoglobin, such as light having a wavelength of 405 nm. The light of the isosbestic point having the same extinction coefficient of hemoglobin is used. Then, an oxygen saturation is calculated by performing an operation between a plurality of images acquired at each wavelength. In the inter-image calculation, coefficients used for the calculation are set on the premise that the ratio of the emitted light amount of the light of each wavelength is maintained at a predetermined ratio. Therefore, it is not preferable that the ratio of the amount of emitted light changes depending on the endoscope model. Therefore, the accuracy of the inter-image calculation can be improved by performing contrast enhancement processing that compensates for the light amount reduction of the narrow-band light N2 (405 nm) in the endoscope 11B.

また、酸素飽和度観察では、1例として波長が異なる3種類以上の光を利用するが、血管強調観察においても、青色光と緑色光に加えて、より深層の血管を強調するためにより波長が長い赤色光を使用するというように3種類以上の光を利用する場合もある。3種類以上の光を利用する場合に本発明を適用してもよい。   In addition, in oxygen saturation observation, three or more types of light having different wavelengths are used as an example, but in blood vessel enhancement observation, in addition to blue light and green light, the wavelength is increased to emphasize deeper blood vessels. In some cases, three or more types of light are used, such as using long red light. The present invention may be applied when three or more types of light are used.

上記実施形態では、複数機種の内視鏡として、既存の内視鏡と青色領域のライトガイドの光透過特性が改善された改良型内視鏡を例に説明したが、既存の内視鏡と改良型内視鏡は1例である。これに限らず、本発明において、複数機種の内視鏡は、血管情報観察用の2種類の光のうち少なくとも一方に対する光透過率が異なるライトガイドが内蔵された複数の内視鏡であればよい。   In the above embodiment, as an example of a plurality of types of endoscopes, an existing endoscope and an improved endoscope with improved light transmission characteristics of the light guide in the blue region have been described as an example. The improved endoscope is an example. However, the present invention is not limited to this, and the endoscopes of a plurality of models are a plurality of endoscopes in which light guides having different light transmittances for at least one of two types of light for blood vessel information observation are incorporated. Good.

上記実施形態では、半導体光源としてレーザダイオードを例に説明したが、LEDなど他の半導体光源でもよい。また、本発明は、キセノンランプやハロゲンランプなど、青色〜赤色までの広い波長域を有する白色光を発する白色光源と、狭帯域光N2など特定の波長域に透過性を有する回転フイルタとを組み合わせて、血管情報観察用の光を生成する内視鏡システムに適用することもできる。   In the above embodiment, the laser diode is described as an example of the semiconductor light source, but another semiconductor light source such as an LED may be used. In addition, the present invention combines a white light source that emits white light having a wide wavelength range from blue to red, such as a xenon lamp and a halogen lamp, and a rotating filter having transparency in a specific wavelength range such as narrow-band light N2. Thus, the present invention can also be applied to an endoscope system that generates light for blood vessel information observation.

ただし、キセノンランプやハロゲンランプなどが発する白色光の分光スペクトルにおいては、狭帯域光N2(波長が約405nm)のように紫外領域に近い波長域の光強度は相対的に低い場合が多い。そのため、狭帯域光N2を使用した血管情報観察を行う場合には、半導体光源を使用することが好ましく、本発明は、このような半導体光源を用いた場合に特に有効である。   However, in the spectrum of white light emitted from a xenon lamp, a halogen lamp, or the like, the light intensity in the wavelength region close to the ultraviolet region, such as narrow-band light N2 (wavelength is about 405 nm), is often relatively low. Therefore, it is preferable to use a semiconductor light source when blood vessel information observation using the narrowband light N2 is performed, and the present invention is particularly effective when such a semiconductor light source is used.

また、上記実施形態では、青色領域の狭帯域光N2に対応する画像信号Bに対してコントラスト強調処理を行う例で説明したが、緑色領域など、ライトガイドの光透過率が青色領域以外の波長域で低下する場合には、その波長域に対する画像信号に対してコントラスト強調処理を実行してもよい。また、ライトガイドの光透過率に関して、青色領域及び緑色領域などの複数の波長域で光透過率に大きな差がある場合には、それぞれの波長域に対応する画像信号に対してコントラスト強調処理を実行してもよい。   In the above-described embodiment, the contrast enhancement process is performed on the image signal B corresponding to the narrow-band light N2 in the blue region. However, the light guide has a light transmittance other than that in the blue region, such as the green region. In the case of a decrease in the region, contrast enhancement processing may be performed on the image signal for the wavelength region. In addition, regarding the light transmittance of the light guide, when there is a large difference in light transmittance in a plurality of wavelength regions such as a blue region and a green region, a contrast enhancement process is performed on the image signal corresponding to each wavelength region. May be executed.

ただし、本発明は、上記実施形態で示したように、血管情報観察用の光として、青色領域の狭帯域光を使用する場合において特に必要性が高い。理由は以下のとおりである。図5に示したとおり、ヘモグロビンの吸収スペクトルにおいては、緑色領域と比較して青色領域においては吸光係数の変化が急峻である。そのため、表層血管強調用の青色領域の光については、中深層血管強調用の緑色領域の光と比較して波長域が狭い狭帯域光であることが好ましい。波長域が狭いとそれだけ光量が低下する。加えて、ライトガイドの青色領域において光透過率が低いと光量はさらに低下することになる。光量の不足分が多いほど、本発明のようなコントラスト強調処理でコントラストの低下を補償する必要性が高い。したがって、本発明は、青色領域の光透過率が低いライトガイドを有する内視鏡で、青色領域の狭帯域光を利用して血管情報観察を行う場合に特に有効である。   However, the present invention is particularly necessary when the narrow band light of the blue region is used as the blood vessel information observation light as shown in the above embodiment. The reason is as follows. As shown in FIG. 5, in the absorption spectrum of hemoglobin, the change in the extinction coefficient is sharper in the blue region than in the green region. Therefore, it is preferable that the light in the blue region for emphasizing the superficial blood vessels is narrowband light having a narrower wavelength range than the light in the green region for emphasizing the mid-deep blood vessels. If the wavelength range is narrow, the amount of light decreases accordingly. In addition, when the light transmittance is low in the blue region of the light guide, the amount of light further decreases. The greater the shortage of light quantity, the higher the need to compensate for the decrease in contrast by contrast enhancement processing as in the present invention. Therefore, the present invention is particularly effective when an endoscope having a light guide with a low light transmittance in the blue region is used to observe blood vessel information using narrow band light in the blue region.

また、コントラスト強調処理としては、階調補正処理に代えて又はそれに加えて、画像内の血管のエッジを検出して強調するエッジ強調処理でもよい。   As contrast enhancement processing, instead of or in addition to gradation correction processing, edge enhancement processing for detecting and enhancing the edge of a blood vessel in an image may be used.

また、上記実施形態では、内視鏡の機種情報のみに基づいて画像処理の内容を変更しているが、機種情報に加えて以下の条件を満たした場合に画像処理の内容を変更するようにしてもよい。内視鏡11Bが接続された場合でも、内視鏡11Aが接続された場合よりも狭帯域光N2を発する第2光源モジュール32の出力を上げることができれば、ライトガイド43Bによる狭帯域光N2の出射光量の低下分を補償することができる。そのため、内視鏡11Bが接続された場合には、まず、光源装置13において、内視鏡11Aが接続された場合の出射光量と同じになるように、第2光源モジュール32の出力を上げる。そして、第2光源モジュール32の出力が上限値に達してそれ以上出力を上げることができない場合に、画像処理の内容を変更する。   In the above embodiment, the content of the image processing is changed based only on the model information of the endoscope. However, the content of the image processing is changed when the following conditions are satisfied in addition to the model information. May be. Even when the endoscope 11B is connected, if the output of the second light source module 32 that emits the narrowband light N2 can be increased as compared with the case where the endoscope 11A is connected, the narrowband light N2 by the light guide 43B can be increased. A decrease in the amount of emitted light can be compensated. Therefore, when the endoscope 11B is connected, first, in the light source device 13, the output of the second light source module 32 is increased so as to be the same as the amount of emitted light when the endoscope 11A is connected. Then, when the output of the second light source module 32 reaches the upper limit value and the output cannot be increased any more, the content of the image processing is changed.

上記実施形態では、B、G、Rのマイクロカラーフイルタが設けられたカラー撮像素子を用いて、白色光をマイクロカラーフイルタで色分離して複数色の画像を同時に取得する同時方式を例に説明したが、カラーフイルタが設けられていないモノクロ撮像素子を用いて、各色の画像を順次取得する面順次方式に適用してもよい。   In the above-described embodiment, an example of a simultaneous method in which white light is color-separated by a micro color filter and a plurality of color images are simultaneously acquired using a color image sensor provided with B, G, and R micro color filters is described. However, the present invention may be applied to a frame sequential method in which images of respective colors are sequentially acquired using a monochrome imaging element not provided with a color filter.

上記実施形態では、光源装置と画像処理を行うプロセッサ装置が別体で構成される例で説明したが、2つの装置を一体で構成してもよい。また、本発明は、撮像素子と超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡と画像処理を行うプロセッサ装置からなるシステム等、他の形態の内視鏡システムにも適用することができる。   In the above-described embodiment, the example in which the light source device and the processor device that performs image processing are configured separately is described, but the two devices may be configured integrally. In addition, the present invention can be applied to other types of endoscope systems such as a system including an ultrasonic endoscope in which an imaging element and an ultrasonic transducer are built in a distal end portion and a processor device that performs image processing. it can.

10 内視鏡システム
11、11A、11B 内視鏡
12 プロセッサ装置(画像処理装置)
13 光源装置
28 コネクタ
31 第1光源モジュール
32 第2光源モジュール
34 光源制御部
42a、42b レセプタクルコネクタ(接続部)
43、43A、43B ライトガイド
47、47A、47B IDメモリ
56 コントローラ(内視鏡識別部)
58 画像処理部
58a 階調補正テーブル
LD1、LD2 レーザダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Endoscope system 11, 11A, 11B Endoscope 12 Processor apparatus (image processing apparatus)
13 Light source device 28 Connector 31 1st light source module 32 2nd light source module 34 Light source control part 42a, 42b Receptacle connector (connection part)
43, 43A, 43B Light guides 47, 47A, 47B ID memory 56 Controller (endoscope identification unit)
58 Image processor 58a Gradation correction table LD1, LD2 Laser diode

Claims (10)

生体内の観察部位を照明する照明光を導光するための第1及び第2ライトガイドであり、血管情報観察用の光に対する光透過率に差がある第1及び第2ライトガイドがそれぞれ内蔵された第1及び第2の内視鏡を交換可能に接続する接続部と、
前記接続部に接続された内視鏡の種類が前記第1及び第2の内視鏡のどちらであるかを識別する内視鏡識別部と、
前記第1及び第2の内視鏡のそれぞれが出力する画像信号に対して画像処理を施す画像処理部であり、前記第1及び第2の内視鏡のうち前記光透過率が相対的に低い方の内視鏡から出力された前記画像信号に対しては、前記光透過率が高い方の内視鏡から出力された画像信号に対する画像処理に加えて、コントラスト強調処理を施す画像処理部とを備えていることを特徴とする画像処理装置。
First and second light guides for guiding illumination light for illuminating an observation site in a living body, and first and second light guides having a difference in light transmittance with respect to light for observing blood vessel information are built in, respectively. A connecting portion for connecting the first and second endoscopes exchangeably,
An endoscope identification unit for identifying whether the type of endoscope connected to the connection unit is the first or second endoscope;
An image processing unit that performs image processing on an image signal output from each of the first and second endoscopes, and the light transmittance of the first and second endoscopes is relatively high. An image processing unit that performs contrast enhancement processing on the image signal output from the lower endoscope in addition to image processing on the image signal output from the endoscope having the higher light transmittance. An image processing apparatus comprising:
前記コントラスト強調処理は、階調補正処理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。 The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the contrast enhancement process is a gradation correction process. 前記血管情報観察用の光は、第1光及び第2光の少なくとも2種類あり、2種類のうち、前記光透過率に差があるのは少なくとも一方であることを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理装置。   The light for observing blood vessel information is at least two types of first light and second light, and at least one of the two types has a difference in the light transmittance. 2. The image processing apparatus according to 2. 前記画像処理部は、前記第1及び第2光のうち前記光透過率に相対的に大きな差がある光に対応する画像信号に対してのみ前記コントラスト強調処理を施すことを特徴とする請求項3記載の画像処理装置。   The image processing unit performs the contrast enhancement process only on an image signal corresponding to light having a relatively large difference in the light transmittance among the first and second lights. 3. The image processing apparatus according to 3. 前記第1及び第2光のうち前記光透過率に相対的に大きな差があるのは前記第2光であり、
前記第2光は、波長が約430nm以下の青色光であることを特徴とする請求項3又は4記載の画像処理装置。
It is the second light that has a relatively large difference in the light transmittance among the first and second lights,
5. The image processing apparatus according to claim 3, wherein the second light is blue light having a wavelength of about 430 nm or less.
前記青色光は、波長が約410±10nmであることを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 5, wherein the blue light has a wavelength of about 410 ± 10 nm. 前記第1光は、波長が約530nm〜560nmの波長域の緑色光を含むことを特徴とする請求項5又は6記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 5, wherein the first light includes green light having a wavelength range of about 530 nm to 560 nm. 前記血管情報観察用の光は、半導体光源によって出力される光であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the blood vessel information observation light is light output from a semiconductor light source. 前記ライトガイドは、光ファイバをバンドル化したファイババンドルであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the light guide is a fiber bundle in which optical fibers are bundled. 第1及び第2内視鏡と、前記第1及び第2内視鏡が交換可能に接続される画像処理装置とを備えた内視鏡システムにおいて、
前記第1及び第2の内視鏡は、
生体内の観察部位を照明する照明光を導光するための第1及び第2ライトガイドであり、血管情報観察用の光に対する光透過率に差がある第1及び第2ライトガイドがそれぞれ内蔵されており、
前記画像処理装置は、
前記第1及び第2の内視鏡を交換可能に接続する接続部と、
前記接続部に接続された内視鏡の種類が前記第1及び第2の内視鏡のどちらであるかを識別する内視鏡識別部と、
前記第1及び第2の内視鏡のそれぞれが出力する前記第1及び第2光の2種類の光に対応する画像信号に対して画像処理を施す画像処理部であり、
前記第1及び第2の内視鏡のうち前記光透過率が相対的に低い方の内視鏡から出力された前記画像信号に対しては、前記光透過率が高い方の内視鏡から出力された画像信号に対する画像処理に加えて、コントラスト強調処理を施す画像処理部とを備えていることを特徴とする内視鏡システム。
In an endoscope system including first and second endoscopes and an image processing device to which the first and second endoscopes are exchangeably connected,
The first and second endoscopes are:
First and second light guides for guiding illumination light for illuminating an observation site in a living body, and first and second light guides having a difference in light transmittance with respect to light for observing blood vessel information are built in, respectively. Has been
The image processing apparatus includes:
A connecting portion for connecting the first and second endoscopes in a replaceable manner;
An endoscope identification unit for identifying whether the type of endoscope connected to the connection unit is the first or second endoscope;
An image processing unit that performs image processing on image signals corresponding to the two types of light of the first and second lights output from the first and second endoscopes;
Of the first and second endoscopes, the image signal output from the endoscope having the relatively low light transmittance is received from the endoscope having the higher light transmittance. An endoscope system comprising: an image processing unit that performs contrast enhancement processing in addition to image processing on an output image signal.
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