JP6204116B2 - Electronic endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、病変部等の被写体を観察するための電子内視鏡システムに関する。 The present invention relates to an electronic endoscope system for observing a subject such as a lesion.
医療機器分野においては、特性の異なる波長域の光を使用した観察を同時に行うことで病変部の診断を容易にする電子内視鏡システムが知られている。この種の電子内視鏡システムの具体的構成は、例えば特許文献1に記載されている。
In the medical device field, an electronic endoscope system that facilitates diagnosis of a lesion by simultaneously performing observation using light in different wavelength ranges is known. A specific configuration of this type of electronic endoscope system is described in
特許文献1に記載の電子内視鏡システムでは、システムコントロール回路(42)は、奇数番フレームの第1フィールド及びそれに続く偶数番フレームの第2フィールドに白色光をライトガイド(16)に導入するとともに、奇数番フレームの第2フィールドに及びそれに続く偶数番フレームの第1フィールドに励起光をライトガイド(16)に導入する。前段処理回路(431)は、奇数番フレームの各フィールド及び偶数番フレームの各フィールドに得られた映像信号を各メモリ領域(432a〜d)に上書きする。スキャンコンバータ(435)は、各フレームの第1フィールドでは、メモリ領域(432a,c)のそれぞれから通常カラー画像、蛍光画像の映像信号を読み出して結合し、各フレームの第2フィールドでは、メモリ領域(432d,b)のそれぞれから通常カラー画像、蛍光画像の映像信号を読み出して結合する。これにより、垂直方向の解像度の低下が抑えられた状態で通常カラー画像と蛍光画像とが一画面内に同時に表示される。
In the electronic endoscope system described in
特許文献1では、各フィールドの通常カラー画像及び蛍光画像は、新たなフィールド画像によって更新されるまでの間に常に2回連続で(例えば、奇数番フレームの第1フィールドと次の偶数番フレームの第1フィールドに続けて、若しくは奇数番フレームの第2フィールドと次の偶数番フレームの第2フィールドに続けて)表示されるため、フィールド単位における実質的なリフレッシュレートが低い。そのため、例えば被写体の動き量が大きい(速い)場合、残像感や動画ぼやけが目立つという欠点を抱えている。
In
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、垂直方向の解像度の低下を抑えつつ被写体の動き量が大きい(速い)場合の残像感や動画ぼやけを抑えることが可能な電子内視鏡システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress afterimages and moving image blurring when the amount of motion of a subject is large (fast) while suppressing a decrease in vertical resolution. It is to provide an electronic endoscope system capable of performing the above.
本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムは、分光特性及び光量の少なくとも一方が異なる第一の光と第二の光とを所定のフィールドレートに同期したタイミングで循環的に射出する光源部であって、第一の光のみ2フィールド以上続けて射出するものと、第一の光により照射された被写体のフィールド画像を第一のフィールド画像として生成し、第二の光により照射された被写体のフィールド画像を第二のフィールド画像として生成するフィールド画像生成手段と、生成された第一のフィールド画像及び第二のフィールド画像を所定のフィールドレートで一画面内に同時に表示させる表示手段と、被写体の動き量を検出する動き量検出手段と、検出された動き量が大きいか否かを判定する動き量判定手段とを備える。表示手段は、動き量判定手段により被写体の動き量が大きいと判定されたとき、第一のフィールド画像が欠落する欠落フィールドにおいて、直前のフィールドの第一のフィールド画像を画面に表示させ、動き量判定手段により被写体の動き量が小さいと判定されたとき、欠落フィールドにおいて、直前のフィールドの更に1つ前のフィールドの第一のフィールド画像を画面に表示させる。 An electronic endoscope system according to an embodiment of the present invention includes a light source unit that cyclically emits first light and second light having different spectral characteristics and light amounts at a timing synchronized with a predetermined field rate. The first light is emitted continuously for two or more fields, and the field image of the subject irradiated with the first light is generated as the first field image, and the subject irradiated with the second light. Field image generating means for generating the field image of the first field image as a second field image, display means for simultaneously displaying the generated first field image and second field image at a predetermined field rate within one screen, and a subject Motion amount detecting means for detecting the amount of motion, and motion amount determining means for determining whether or not the detected motion amount is large. The display means displays the first field image of the immediately preceding field on the screen in the missing field where the first field image is missing when the movement amount determination means determines that the movement amount of the subject is large, and the movement amount When the determination means determines that the amount of movement of the subject is small, the first field image of the field immediately before the previous field is displayed on the screen in the missing field.
本実施形態では、被写体の動き量が大きい場合、欠落フィールドにおいて直前のフィールド画像を画面に表示させることにより、被写体の動き量が大きい(速い)場合に顕著に現れていた残像感や動画ぼやけが抑えられる。また、被写体の動き量が小さい場合は、欠落フィールドにおいて、直前のフィールドの更に1つ前のフィールド画像を画面に表示させることにより、垂直方向の解像度の低下が避けられる。 In the present embodiment, when the amount of motion of the subject is large, by displaying the previous field image on the screen in the missing field, the afterimage feeling or the moving image blur that appears prominently when the amount of motion of the subject is large (fast). It can be suppressed. In addition, when the amount of movement of the subject is small, in the missing field, the field image immediately before the previous field is displayed on the screen, thereby avoiding a reduction in resolution in the vertical direction.
動き量検出手段は、例えば、直前のフィールドの第一フィールド画像と、直前のフィールドの2つ前のフィールドの第一フィールド画像との差分に基づいて被写体の動き量を検出する。 For example, the motion amount detection means detects the motion amount of the subject based on the difference between the first field image of the immediately preceding field and the first field image of the field immediately before the immediately preceding field.
光源部は、白色光を射出する光源と、白色光を第一の光にフィルタリングする第一のフィルタ及び白色光を第二の光にフィルタリングする第二のフィルタを持つ所定の回転板と、回転板を回転させることにより、第一及び第二の各フィルタを所定のフィールドレートに同期したタイミングで白色光の光路に順次挿入する回転駆動部とを備える構成としてもよい。回転板は、例えば、第一のフィルタと第二のフィルタとが円周方向においてフィールド周期に応じた角度範囲に並べて配置された構成を有しており、第一のフィルタのみ、連続する2フィールド以上の期間に対応する角度範囲に並べられている。 The light source unit emits white light, a predetermined rotating plate having a first filter for filtering white light into the first light, and a second filter for filtering white light into the second light, and rotation. It is good also as a structure provided with the rotation drive part which inserts sequentially in the optical path of white light at the timing which synchronized each 1st and 2nd filter with the predetermined | prescribed field rate by rotating a board. The rotating plate has, for example, a configuration in which a first filter and a second filter are arranged side by side in an angular range corresponding to a field period in the circumferential direction, and only the first filter has two consecutive fields. They are arranged in an angle range corresponding to the above periods.
光源部は、第一の光の射出期間と第二の光の射出期間とを入れ替える入替手段を備えた構成としてもよい。 The light source unit may include a replacement unit that switches the first light emission period and the second light emission period.
光源部は、白色光を射出する光源と、白色光を第一の光にフィルタリングする第一のフィルタ及び白色光を第二の光にフィルタリングする第二のフィルタを持つ所定の回転板と、回転板を白色光の光路と直交する方向に移動させる回転板移動手段と、回転板移動手段により所定の第一又は第二の位置に移動された回転板を回転させることにより、第一及び第二の各フィルタを所定のフィールドレートに同期したタイミングで白色光の光路に順次挿入する回転駆動部とを備える構成としてもよい。回転板は、例えば、第一のフィルタと第二のフィルタとが円周方向に2列であって、それぞれのフィルタがフィールド周期に応じた角度範囲に並べて配置された構成を有しており、一方の列では第一のフィルタのみ、連続する2フィールド以上の期間に対応する角度範囲に並べられ、他方の列では第二のフィルタのみ、連続する2フィールド以上の期間に対応する角度範囲に並べられている。回転駆動部が回転板移動手段により所定の第一の位置に移動された回転板を回転させることにより、一方の列に並ぶ第一及び第二の各フィルタが所定のフィールドレートに同期したタイミングで光路に順次挿入される。回転駆動部が回転板移動手段により所定の第二の位置に移動された回転板を回転させることにより、他方の列に並ぶ第一及び第二の各フィルタが所定のフィールドレートに同期したタイミングで光路に順次挿入される。 The light source unit emits white light, a predetermined rotating plate having a first filter for filtering white light into the first light, and a second filter for filtering white light into the second light, and rotation. Rotating plate moving means for moving the plate in a direction perpendicular to the optical path of the white light, and rotating the rotating plate moved to a predetermined first or second position by the rotating plate moving means, the first and second It is good also as a structure provided with the rotation drive part which inserts each of these filters in the optical path of white light sequentially at the timing synchronized with the predetermined field rate. The rotating plate has, for example, a configuration in which the first filter and the second filter are arranged in two rows in the circumferential direction, and each filter is arranged in an angular range according to the field period, In one column, only the first filter is arranged in an angle range corresponding to a period of two or more consecutive fields, and in the other column, only the second filter is arranged in an angle range corresponding to a period of two or more consecutive fields. It has been. The rotation drive unit rotates the rotating plate moved to the predetermined first position by the rotating plate moving means, so that the first and second filters arranged in one row are synchronized with the predetermined field rate. Sequentially inserted into the optical path. The rotation drive unit rotates the rotating plate moved to the predetermined second position by the rotating plate moving means, so that the first and second filters arranged in the other row are synchronized with the predetermined field rate. Sequentially inserted into the optical path.
本発明の実施形態によれば、垂直方向の解像度の低下を抑えつつ被写体の動き量が大きい(速い)場合の残像感や動画ぼやけを抑えることが可能な電子内視鏡システムが提供される。 According to the embodiment of the present invention, there is provided an electronic endoscope system capable of suppressing afterimage feeling and moving image blurring when the amount of motion of a subject is large (fast) while suppressing a decrease in resolution in the vertical direction.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として電子内視鏡システムを例に取り説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, an electronic endoscope system will be described as an example of an embodiment of the present invention.
[電子内視鏡システム1の全体構成]
図1は、本実施形態の電子内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、電子内視鏡システム1は、電子スコープ100、プロセッサ200及びモニタ300を備えている。
[Overall configuration of electronic endoscope system 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
プロセッサ200は、システムコントローラ202及びタイミングコントローラ204を備えている。システムコントローラ202は、メモリ203に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム1全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ202は、操作パネル218に接続されている。システムコントローラ202は、操作パネル218より入力されるユーザからの指示に応じて、電子内視鏡システム1の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。タイミングコントローラ204は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム1内の各回路に出力する。
The
ランプ208は、ランプ電源イグナイタ206による始動後、白色光束Lを射出する。ランプ208には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ208より射出された白色光束Lは、回転フィルタ部260に入射される。
The
図2は、回転フィルタ部260を集光レンズ210側から見た正面図である。回転フィルタ部260は、回転式ターレット261、DCモータ262、ドライバ263及びフォトインタラプタ264を備えている。図2に示されるように、回転式ターレット261には、特殊光用フィルタFs1、Fs2、Fs3、通常光用フィルタFnの4つの光学フィルタが円周方向に順に並べて配置されている。各光学フィルタは、フィールド周期(本実施形態では1/60秒)に応じた角度範囲(ここでは約90°の角度範囲)に広がる扇形状を有している。
FIG. 2 is a front view of the
ドライバ263は、システムコントローラ202による制御下でDCモータ262を駆動する。回転フィルタ部260は、回転式ターレット261がDCモータ262によって回転動作することにより、ランプ208より入射された白色光束Lから、スペクトルの異なる二種類の照射光(特殊光と、白色光である通常光)の一方を、撮像と同期したタイミングで取り出す。具体的には、回転式ターレット261は、回転動作中、連続する3フィールド期間の各々において特殊光用フィルタFs1、Fs2、Fs3より特殊光を順次取り出し、続く1フィールド期間において通常光用フィルタFnより通常光を取り出す。回転式ターレット261の回転位置や回転の位相は、回転式ターレット261の外周付近に形成された開口(不図示)をフォトインタラプタ264によって検出することにより制御される。
The
特殊光用フィルタFs1〜Fs3は、同一の分光特性を有する光学フィルタであり、例えば表層付近の血管構造(又は深層の血管構造、特定の病変部など)の分光画像を撮影するのに適した分光特性を持つ。通常光用フィルタFnは、白色光束Lを減光する減光フィルタであるが、単なる開口(光学フィルタの無いもの)や絞り機能を兼ねたスリット(光学フィルタの無いもの)に置き換えてもよい。 The special light filters Fs1 to Fs3 are optical filters having the same spectral characteristics, for example, a spectrum suitable for photographing a spectral image of a blood vessel structure in the vicinity of the surface layer (or a deep blood vessel structure, a specific lesion site, etc.). Has characteristics. The normal light filter Fn is a neutral density filter that attenuates the white light beam L, but may be replaced with a simple aperture (no optical filter) or a slit (no optical filter) that also functions as a diaphragm.
回転フィルタ部260より取り出された照射光は、集光レンズ210によって集光されながら羽根絞り(不図示)を介して適正な光量に制限されて、LCB(Light Carrying Bundle)102の入射端に入射される。
Irradiated light extracted from the
入射端よりLCB102内に入射された照射光は、LCB102内を伝播して電子スコープ100の先端に配置されたLCB102の射出端より射出され、配光レンズ104を介して被写体に照射される。被写体は、連続する3フィールド期間中、特殊光にて照射され、続く1フィールド期間中、通常光にて照射される。照射光により照射された被写体からの戻り光は、対物レンズ106を介して固体撮像素子108の受光面上で光学像を結ぶ。
Irradiation light incident on the
固体撮像素子108は、補色市松型画素配置を有するインターレース方式の単板式カラーCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサである。固体撮像素子108は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローYe、シアンCy、グリーンG、マゼンタMgの各補色信号を生成し、生成された垂直方向に隣接する2つの画素の補色信号を加算し混合して出力する。以下、固体撮像素子108より出力される混合後の信号を「撮像信号」と記す。なお、固体撮像素子108は、CCDイメージセンサに限らず、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサやその他の種類の撮像装置を採用してもよい。固体撮像素子108はまた、原色系フィルタ(ベイヤ配列フィルタ)を搭載したものであってもよい。
The solid-
回転フィルタ部260による特殊光と通常光との切り換えのタイミングは、固体撮像素子108における撮像期間(フィールド期間)の切り換えのタイミングと同期している。従って、固体撮像素子108は、連続する3フィールド期間中、特殊光を受光して特殊光観察像の撮像信号を生成して出力し、続く1フィールド期間中、通常光を受光して通常光観察像の撮像信号を生成して出力する。固体撮像素子108は、上記を繰り返すことにより、各観察像の撮像信号を循環的に出力する。
The switching timing between the special light and the normal light by the
電子スコープ100の接続部内には、ドライバ信号処理回路112が備えられている。ドライバ信号処理回路112には、特殊光観察像、通常光観察像の各撮像信号が固体撮像素子108よりフィールド周期で入力される。ドライバ信号処理回路112は、固体撮像素子108より入力される撮像信号に対して色補間、マトリクス演算、Y/C分離等の所定の信号処理を施して画像信号(輝度信号Y、色差信号Cb、Cr)を生成し、生成された画像信号をプロセッサ200の前段信号処理回路220に出力する。
A driver
ドライバ信号処理回路112はまた、メモリ114にアクセスして電子スコープ100の固有情報を読み出す。メモリ114に記録される電子スコープ100の固有情報には、例えば、固体撮像素子108の画素数や感度、動作可能なフィールドレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路112は、メモリ114より読み出された固有情報をシステムコントローラ202に出力する。
The driver
システムコントローラ202は、電子スコープ100の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ202は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ200に接続されている電子スコープに適した処理がなされるようにプロセッサ200内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
The
タイミングコントローラ204は、システムコントローラ202によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路112にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路112は、タイミングコントローラ204から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子108をプロセッサ200側で処理される映像のフィールドレートに同期したタイミングで駆動制御する。
The
前段信号処理回路220は、ドライバ信号処理回路112より1フィールド周期で入力される特殊光観察像、通常光観察像の各画像信号(輝度信号Y並び色差信号Cb及びCr)に対して所定の信号処理を施して画像メモリ230に出力する。
The pre-stage
画像メモリ230は、メモリ領域230A〜230Dを有している。メモリ領域230A〜230Dには、前段信号処理回路220より出力される各画像信号が書き込まれる(上書きされる)。具体的には、メモリ領域230Aに、特殊光観察像の画像信号(奇数フィールドに表示されるもの)が書き込まれる。また、メモリ領域230Bに、特殊光観察像の画像信号(偶数フィールドに表示されるもの)が書き込まれる。また、メモリ領域230Cには、通常光観察像の画像信号(奇数フィールドに表示されるもの)が書き込まれ、メモリ領域230Dには、通常光観察像の画像信号(偶数フィールドに表示されるもの)が書き込まれる。
The
メモリ領域230A〜230Dに書き込まれた各画像信号は、タイミングコントローラ204からのクロックパルスに同期して順次読み出されて、後段信号処理回路240に出力される。後段信号処理回路240は、メモリ領域230A〜230Dより出力された特殊光観察像、通常光観察像の各画像信号を処理してモニタ表示用の画面データを生成し、生成されたモニタ表示用の画面データを所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、モニタ300に出力される。これにより、被写体の特殊観察画像や通常観察画像がモニタ300の表示画面に表示される。
Each image signal written in the
ユーザは、操作パネル218を操作することにより、観察画像の表示形態を設定することができる。観察画像の表示形態としては、例えば、同一サイズの特殊観察画像と通常観察画像とを並べて一画面に表示させる形態、一方の観察画像を親画面表示し、他方の観察画像を子画面表示する形態、ユーザの操作に従って選択された一方の観察画像を全画面表示させる形態がある。また、表示中の観察画像には、操作パネル218によって入力された内視鏡観察に関する情報(例えば、術者名、患者名、観察日時、観察に使用した照射光の種別等)をスーパーインポーズ表示させることができる。 The user can set the display form of the observation image by operating the operation panel 218. As a display form of the observation image, for example, a form in which a special observation image of the same size and a normal observation image are arranged and displayed on one screen, a form in which one observation image is displayed on the main screen, and the other observation image is displayed on the sub-screen There is a form in which one observation image selected according to the user's operation is displayed in full screen. In addition, in the displayed observation image, information related to endoscopic observation (for example, the operator name, patient name, observation date and time, type of irradiation light used for observation, etc.) input through the operation panel 218 is superimposed. Can be displayed.
図3は、特殊観察画像と通常観察画像とを並べて一画面に表示させる際の、特殊光及び通常光に関する各フェーズの処理タイミングを示すシーケンス図である。図3(a)は、特殊光又は通常光により被写体(体腔内)が照射されるタイミングを示す。図3(b)〜図3(e)はそれぞれ、各メモリ領域230A〜230Dへの撮像信号の書込タイミングを示す。図3(f)は、特殊観察画像(フィールド画像)の出力・表示タイミングを示す。図3(g)は、通常観察画像(フィールド画像)の出力・表示タイミングを示す。
FIG. 3 is a sequence diagram showing the processing timing of each phase related to special light and normal light when the special observation image and the normal observation image are displayed side by side on one screen. FIG. 3A shows the timing at which the subject (inside the body cavity) is irradiated with special light or normal light. FIGS. 3B to 3E show the writing timing of the imaging signals to the
本実施形態では、前提として、照射タイミングと書込タイミングとの間に1フィールドのタイムラグが生じ、書込タイミングと出力・表示タイミングとの間に1フィールドのタイムラグが生じる。なお、図3(a)〜図3(e)の各図において、各タイミングは、便宜上、「回転式ターレット261のフィルタの符号(序数)」の表記で示される。
In the present embodiment, as a premise, a time lag of one field occurs between the irradiation timing and the writing timing, and a time lag of one field occurs between the writing timing and the output / display timing. In each of FIGS. 3A to 3E, each timing is indicated by the notation of “the sign (ordinal number) of the filter of the
例えば、図3(a)の「Fs1(1)」は、特殊光用フィルタFs1により取り出された特殊光による初回の照射タイミングを示す。以下、特殊光用フィルタFs1により取り出された特殊光を「特殊光LFs1」と記す。また、特殊光用フィルタFs2、Fs3、通常光用フィルタFnにより取り出された光をそれぞれ、「特殊光LFs2」、「特殊光LFs3」、「通常光LFn」と記す。 For example, “Fs1 (1)” in FIG. 3A indicates the first irradiation timing with the special light extracted by the special light filter Fs1. Hereinafter, the special light extracted by the special light filter Fs1 is referred to as “special light L Fs1 ”. The light extracted by the special light filters Fs2 and Fs3 and the normal light filter Fn are referred to as “special light L Fs2 ”, “special light L Fs3 ”, and “normal light L Fn ”, respectively.
また、例えば、図3(b)の「Fs1(1)」は、特殊光LFs1(初回)により照射された被写体の撮像信号をメモリ領域230Aへ書き込むタイミングを示す。以下、特殊光LFs1により照射された被写体の撮像信号を「撮像信号SFs1」と記す。また、特殊光LFs2、LFs3、通常光LFnにより照射された被写体の撮像信号をそれぞれ、「撮像信号SFs2」、「撮像信号SFs3」、「撮像信号SFn」と記す。
Further, for example, “Fs1 (1)” in FIG. 3B indicates the timing of writing the imaging signal of the subject irradiated with the special light L Fs1 (first time) to the
また、例えば、図3(f)の「Fs1(1)」は、撮像信号SFs1(初回)より生成された特殊観察画像がモニタ300に出力・表示されるタイミングを示す。以下、撮像信号SFs1により生成される特殊観察画像を「特殊観察画像IFs1」と記す。また、撮像信号SFs2、SFs3により生成される特殊観察画像をそれぞれ、「特殊観察画像IFs2」、「特殊観察画像IFs3」と記す。また、撮像信号SFnにより生成される通常観察画像を「通常観察画像IFn」と記す。
Further, for example, “Fs1 (1)” in FIG. 3F indicates the timing at which the special observation image generated from the imaging signal S Fs1 (first time) is output / displayed on the
[通常観察画像の生成]
図3を用いて通常観察画像の生成についてより詳細に説明する。通常光用フィルタFnは、4フィールド毎に白色光束Lの光路に挿入される。そのため、図3(a)に示されるように、被写体は、4フィールド毎に通常光LFnにより照射される。通常光LFnにより照射された被写体の撮像信号SFnは、図3(d)及び図3(e)に示されるように、照射タイミングから1フィールドのタイムラグでメモリ領域230C及び230Dの両方に書き込まれる。メモリ領域230C、230Dに書き込まれた撮像信号SFnはそれぞれ、後段信号処理回路240によりビデオフォーマット信号に変換され、図3(g)に示されるように、奇数フィールド、偶数フィールドの通常観察画像IFnとしてモニタ300に出力・表示される。本実施形態では、同一の通常観察画像IFnが4フィールド続けてモニタ300に表示される。
[Generation of normal observation images]
The generation of the normal observation image will be described in detail with reference to FIG. The normal light filter Fn is inserted into the optical path of the white light beam L every four fields. Therefore, as shown in FIG. 3A, the subject is irradiated with normal light LFn every four fields. The imaging signal S Fn of the subject irradiated with the normal light L Fn is written in both the
[特殊観察画像の生成]
図3を用いて特殊観察画像の生成についてより詳細に説明する。特殊光用フィルタFs1〜Fs3は、連続する3フィールド期間中に白色光束Lの光路に順次挿入される。そのため、図3(a)に示されるように、被写体は、連続する3フィールド期間中、特殊光LFs1、LFs2、LFs3により順次照射される。
[Generation of special observation images]
The generation of the special observation image will be described in detail with reference to FIG. The special light filters Fs1 to Fs3 are sequentially inserted into the optical path of the white light beam L during three consecutive field periods. Therefore, as shown in FIG. 3A, the subject is sequentially irradiated with the special lights L Fs1 , L Fs2 , and L Fs3 during the three consecutive field periods.
特殊光LFs1により照射された被写体の撮像信号SFs1は、図3(b)に示されるように、照射タイミングから1フィールドのタイムラグでメモリ領域230Aに書き込まれる。続くフィールド期間では、図3(c)に示されるように、特殊光LFs2により照射された被写体の撮像信号SFs2がメモリ領域230Bに書き込まれる。更に続くフィールド期間では、図3(b)に示されるように、特殊光LFs3により照射された被写体の撮像信号SFs3がメモリ領域230Aに書き込まれる。更に続くフィールド期間では、直前のフィールドにて被写体が特殊光でなく通常光で照射されていたことから、図3(b)及び図3(c)に示されるように、メモリ領域230A及び230Bの何れにも書き込みがない。
The imaging signal S Fs1 of the subject irradiated with the special light L Fs1 is written in the
図3(f)に示されるように、メモリ領域230A又は230Bに書き込まれた撮像信号SFs1、SFs2、SFs3は順次、後段信号処理回路240によりビデオフォーマット信号に変換され、奇数フィールドの特殊観察画像IFs1、偶数フィールドの特殊観察画像IFs2、奇数フィールドの特殊観察画像IFs3としてモニタ300に出力・表示される。
As shown in FIG. 3F , the imaging signals S Fs1 , S Fs2 , and S Fs3 written in the
本実施形態では、図3(c)に示されるように、撮像信号SFs3の書き込みが行われたフィールドの次フィールドには、メモリ領域230Bへの撮像信号の書き込みがない。そのため、このままでは、特殊観察画像IFs3(奇数フィールド)の次フィールド(同じフレームの偶数フィールド)の画像が欠落する。以下、このフィールドを「欠落フィールド」と記す。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the imaging signal is not written to the
例えば、特殊観察画像IFs3(奇数フィールド)を2フィールド続けて表示(すなわち、欠落フィールドでも表示)させることにより、フィールド画像の欠落を避けることができる。しかし、この場合、奇数フィールドと偶数フィールド(欠落フィールド)とで同じ画像が表示されるため、垂直方向の解像度が低下する。垂直方向の解像度の低下を避けるため、欠落フィールドの2フィールド前の特殊観察画像IFs2(1フレーム前の偶数フィールド)を欠落フィールドで再度表示させることが考えられる。しかし、2フィールド前の画像を利用するため、被写体の動き量が大きい(速い)場合に残像感や動画ぼやけが顕著に現れる虞がある。そこで、本実施形態では、次に説明される欠陥フィールド補完処理を行うことにより、垂直方向の解像度の低下を抑えつつ被写体の動き量が大きい(速い)場合の残像感や動画ぼやけを抑えることを可能としている。 For example, the special observation image IFs3 (odd field) is continuously displayed for two fields (that is, the missing field is displayed), so that the field image can be omitted. However, in this case, since the same image is displayed in the odd field and the even field (missing field), the resolution in the vertical direction is lowered. In order to avoid a decrease in resolution in the vertical direction, it is conceivable that the special observation image IFs2 (an even field one frame before) of the missing field is displayed again in the missing field. However, since an image two fields before is used, there is a possibility that afterimages and moving image blurs will appear remarkably when the amount of movement of the subject is large (fast). Therefore, in the present embodiment, by performing the defect field interpolation processing described below, it is possible to suppress afterimage feeling and moving image blurring when the amount of motion of the subject is large (fast) while suppressing a decrease in resolution in the vertical direction. It is possible.
[欠陥フィールド補完処理]
図4に、欠陥フィールド補完処理をフローチャートにて示す。
[Defect field interpolation processing]
FIG. 4 is a flowchart showing the defect field complementing process.
[図4のS11(被写体の動き量の検出)]
本処理ステップS11では、被写体の動き量が検出される。一例として、被写体画像の差分の平均値が求められる。具体的には、各画素について、特殊観察画像IFs3(欠落フィールドの直前のフィールド(奇数フィールド)画像)と、特殊観察画像IFs1(該直前のフィールドの2つ前のフィールド(1フレーム前の奇数フィールド)画像)との差分が計算され、計算された各画素における差分が積算される。積算された値が画素の総数で除算されることにより、被写体画像の差分の平均値が求まる。
[S11 in FIG. 4 (Detection of subject movement amount)]
In this processing step S11, the amount of movement of the subject is detected. As an example, an average value of differences between subject images is obtained. Specifically, for each pixel, a special observation image I Fs3 (field (odd field) image immediately before the missing field) and a special observation image I Fs1 (field immediately before the previous field (one frame before) The difference between the odd field and the image is calculated, and the calculated differences at each pixel are integrated. By dividing the integrated value by the total number of pixels, an average value of the difference between the subject images is obtained.
[図4のS12(被写体の動き量の大小判定)]
本処理ステップS12では、処理ステップS11(被写体の動き量の検出)にて検出された被写体の動き量(被写体画像の差分の平均値)が所定の閾値より大きいか否かが判定される。ユーザは、操作パネル218を操作することにより、上記閾値を設定変更することができる。
[S12 in FIG. 4 (Determination of the amount of movement of the subject)]
In this processing step S12, it is determined whether or not the amount of movement of the subject detected in processing step S11 (detection of the amount of movement of the subject) is greater than a predetermined threshold. The user can change the setting of the threshold value by operating the operation panel 218.
[図4のS13(欠落フィールドの補完)]
処理ステップS12(被写体の動き量の大小判定)にて被写体の動き量(被写体画像の差分の平均値)が所定の閾値以下であると判定されたとき(図4のS12:NO)、欠落フィールドは、欠落フィールドの2フィールド前の画像(特殊観察画像IFs2であって、1フレーム前の偶数フィールドの画像)により補完される。すなわち、モニタ300には、奇数フィールドにて特殊観察画像IFs3が表示された後、それに続く偶数フィールド(欠落フィールド)にて特殊観察画像IFs2(補完画像)が表示される。本処理ステップS13では、奇数フィールドと偶数フィールド(欠落フィールド)とで異なる画像が表示されるため、当該フレームにおいて垂直方向の解像度が低下しない。
[S13 in FIG. 4 (completion of missing fields)]
When it is determined in the processing step S12 (determination of the amount of movement of the subject) that the amount of movement of the subject (average value of the difference between the subject images) is equal to or less than a predetermined threshold (S12 in FIG. 4: NO), the missing field Is complemented by an image two fields before the missing field (a special observation image IFs2 and an image of an even field one frame before). That is, after the special observation image IFs3 is displayed in the odd field, the special observation image IFs2 (complementary image) is displayed in the subsequent even field (missing field). In this processing step S13, since different images are displayed in the odd field and the even field (missing field), the resolution in the vertical direction does not decrease in the frame.
[図4のS14(欠落フィールドの補完)]
処理ステップS12(被写体の動き量の大小判定)にて被写体の動き量(被写体画像の差分の平均値)が所定の閾値より大きいと判定されたとき(図4のS12:YES)、欠落フィールドは、欠落フィールドの直前の画像(特殊観察画像IFs3)により補完される。すなわち、モニタ300には、奇数フィールドにて特殊観察画像IFs3が表示された後、それに続く偶数フィールド(欠落フィールド)にて同じく特殊観察画像IFs3(補完画像)が表示される。本処理ステップS14では、直前のフィールド画像が欠落フィールドにおいても表示されるため、被写体の動き量が大きい(速い)場合であっても残像感や動画ぼやけが現れ難くなる。
[S14 in FIG. 4 (completion of missing fields)]
When it is determined in the processing step S12 (judgment of the amount of movement of the subject) that the amount of movement of the subject (average value of the difference between the subject images) is greater than a predetermined threshold (S12: YES in FIG. 4), the missing field is , The image immediately before the missing field (special observation image I Fs3 ) is complemented. That is, on the
このように、本実施形態では、垂直方向の解像度の低下を抑えつつ被写体の動き量が大きい(速い)場合の残像感や動画ぼやけを抑えることができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to suppress the afterimage feeling and moving image blur when the amount of movement of the subject is large (fast) while suppressing a decrease in resolution in the vertical direction.
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。例えば、光源装置は、回転フィルタ部を備える構成に限らない。一例として、特許文献1の同様に、分光特性が異なる光を射出する別個独立した2つの光源を備えた構成に置き換えてもよい。
The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present application also includes an embodiment that is exemplarily specified in the specification or a combination of obvious embodiments and the like as appropriate. For example, the light source device is not limited to the configuration including the rotation filter unit. As an example, as in
また、上記の実施形態では、光源装置をプロセッサ200に内蔵しているが、別の実施形態では、プロセッサ200と光源装置とを分離した構成としてもよい。この場合、プロセッサ200と光源装置との間でタイミング信号を送受信するための有線又は無線の通信手段が設けられる。
In the above embodiment, the light source device is built in the
また、上記の実施形態では、所定の閾値により被写体の動き量が大きいか小さいかが判定され、判定結果に応じて特殊観察画像IFs2又はIFs3が欠落フィールド中、表示される。別の実施形態では、特殊観察画像IFs2とIFs3とが被写体の動き量に応じて所定の比率でミックスされ、ミックスされた画像が欠落フィールド中、表示されるようにしてもよい。例えば、処理ステップS11(被写体の動き量の検出)にて求められた被写体画像の差分の平均値が小さい値(例えば1であり、動き量が小さいことを示す。)のとき、特殊観察画像IFs2とIFs3とが2対1の比率でミックスされる。上記平均値が中程度の値(例えば10であり、動き量が標準レベルであることを示す。)のとき、特殊観察画像IFs2とIFs3とが1対1の比率でミックスされる。上記平均値が大きい値(例えば20であり、動き量が大きいことを示す。)のとき、特殊観察画像IFs2とIFs3とが1対2の比率でミックスされる。このように、別の実施形態では、被写体の動き量が小さいほど特殊観察画像IFs2が高い比率でミックスされ、被写体の動き量が大きいほど特殊観察画像IFs3が高い比率でミックスされる。 In the above-described embodiment, it is determined whether the amount of movement of the subject is large or small based on a predetermined threshold, and the special observation image IFs2 or IFs3 is displayed in the missing field according to the determination result. In another embodiment, the special observation images I Fs2 and I Fs3 may be mixed at a predetermined ratio according to the amount of movement of the subject, and the mixed image may be displayed in the missing field. For example, when the average value of the difference between the subject images obtained in the processing step S11 (detection of the amount of movement of the subject) is a small value (for example, 1 and indicates that the amount of movement is small), the special observation image I Fs2 and IFs3 are mixed in a ratio of 2: 1. When the average value is a medium value (for example, 10 indicating that the amount of motion is a standard level), the special observation images IFs2 and IFs3 are mixed at a ratio of 1: 1. When the average value is a large value (for example, 20 and indicates that the amount of motion is large), the special observation images IFs2 and IFs3 are mixed at a ratio of 1: 2. Thus, in another embodiment, the mix ratio is higher special observation image I Fs2 motion amount of the subject is small high, the larger the motion amount of the subject is special observation image I Fs3 are mixed at a high rate.
図5は、上記の実施形態の変形例の電子内視鏡システム1Mの構成を示すブロック図である。図1に示されるように、電子内視鏡システム1Mは、電子スコープ100、プロセッサ200M及びモニタ300を備えている。本変形例において、上記の実施形態の電子内視鏡システム1と同一又は同様の構成については、同一又は同様の符号を付し、その説明を適宜簡略又は省略する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an
本変形例のプロセッサ200Mは、回転フィルタ部260Mを備えている。図6は、回転フィルタ部260Mを集光レンズ210側から見た正面図である。回転フィルタ部260Mは、回転式ターレット261M、DCモータ262、ドライバ263、フォトインタラプタ264及びスライド機構265を備えている。図6に示されるように、回転式ターレット261Mには、特殊光用フィルタFs1、Fs2、Fs3、通常光用フィルタFnの4つの光学フィルタが円周方向に順に並べて配置されている。また、上記4つの光学フィルタの内周側には、通常光用フィルタFn1、Fn2、Fn3、特殊光用フィルタFsの4つの光学フィルタが円周方向に順に並べて配置されている。8つの光学フィルタは、フィールドレート(本実施形態では60フィールド/秒)に応じた角度範囲(ここでは約90°の角度範囲)に広がる扇形状を有している。
The
スライド機構265は、回転式ターレット261Mを白色光束Lの光路と直交する方向(図6の矢印A方向)にスライド可能に保持している。スライド機構265は周知の構成を有するものであるため、その具体的構成については省略する。回転式ターレット261Mは、スライド機構265により、初期位置とスライド位置との間を移動する。ユーザは、操作パネル218を操作することにより、回転式ターレット261Mを初期位置又はスライド位置に移動させることができる。回転式ターレット261Mが初期位置からスライド位置(又はスライド位置から初期位置)に移動されることにより、回転式ターレット261Mに対するランプ208(白色光束L)の位置が図6の符号PLから符号PL’(又は符号PL’から符号PL)にシフトする。これにより、白色光束Lの光路に挿入されるフィルタ群が切り替わる。
The
回転式ターレット261Mが初期位置(ランプ208(白色光束L)の位置が符号PL)にある場合を考える。この場合、回転式ターレット261Mが回転すると、特殊光用フィルタFs1、Fs2、Fs3、通常光用フィルタFnの各光学フィルタが光路に順次挿入される。そのため、被写体は、上記の実施形態と同じく、連続する3フィールド期間中、特殊光にて照射され、続く1フィールド期間中、通常光にて照射される。
Consider the case where the
回転式ターレット261Mがスライド位置(ランプ208(白色光束L)の位置が符号PL’)にある場合を考える。この場合、回転式ターレット261Mが回転すると、通常光用フィルタFn1、Fn2、Fn3、特殊光用フィルタFsの各光学フィルタが光路に順次挿入される。そのため、被写体は、連続する3フィールド期間中、通常光にて照射され、続く1フィールド期間中、特殊光にて照射される。
Consider the case where the
本変形例では、回転式ターレット261Mの位置を切り替えることにより、通常光による被写体の照射期間と特殊光による被写体の照射期間とを入れ替えることができる。回転式ターレット261Mが初期位置にある場合、モニタ300には、上記の実施形態と同じく、同一の通常観察画像IFnが4フィールド続けて表示されると共に特殊観察画像IFs1、IFs2、IFs3、補完画像(特殊観察画像IFs2又はIFs3)が順次表示される。一方、回転式ターレット261Mがスライド位置にある場合、モニタ300には、通常観察画像IFn1、IFn2、IFn3、補完画像(通常観察画像IFn2又はIFn3)が順次表示されると共に同一の特殊観察画像IFsが4フィールド続けて表示される。
In this modification, by switching the position of the
1 電子内視鏡システム
100 電子スコープ
102 LCB
104 配光レンズ
106 対物レンズ
108 固体撮像素子
112 ドライバ信号処理回路
114 メモリ
200 プロセッサ
202 システムコントローラ
203 メモリ
204 タイミングコントローラ
206 ランプ電源イグナイタ
208 ランプ
210 集光レンズ
218 操作パネル
220 前段信号処理回路
230 画像メモリ
230A 通常奇数メモリ領域
230B 通常偶数メモリ領域
230C 特殊光奇数メモリ領域
230D 特殊光偶数メモリ領域
240 後段信号処理回路
260 回転フィルタ部
261 回転式ターレット
Fs1〜Fs3 特殊光用フィルタ
Fn 通常光用フィルタ
262 DCモータ
263 ドライバ
264 フォトインタラプタ
265 スライド機構
1
104
Claims (5)
前記第一の光により照射された被写体のフィールド画像を第一のフィールド画像として生成し、前記第二の光により照射された該被写体のフィールド画像を第二のフィールド画像として生成するフィールド画像生成手段と、
生成された第一のフィールド画像及び第二のフィールド画像を前記所定のフィールドレートで一画面内に同時に表示させる表示手段と、
前記被写体の動き量を検出する動き量検出手段と、
検出された動き量が大きいか否かを判定する動き量判定手段と、
を備え、
前記表示手段は、
前記動き量判定手段により前記被写体の動き量が大きいと判定されたとき、前記第一のフィールド画像が欠落する欠落フィールドにおいて、直前のフィールドの第一のフィールド画像を前記画面に表示させ、
前記動き量判定手段により前記被写体の動き量が小さいと判定されたとき、前記欠落フィールドにおいて、直前のフィールドの更に1つ前のフィールドの第一のフィールド画像を前記画面に表示させる、
電子内視鏡システム。 A light source unit that cyclically emits first light and second light having different spectral characteristics and light amounts at a timing synchronized with a predetermined field rate, and only the first light continues for two or more fields. And what to inject
Field image generation means for generating a field image of the subject irradiated with the first light as a first field image and generating a field image of the subject irradiated with the second light as a second field image When,
Display means for simultaneously displaying the generated first field image and second field image at the predetermined field rate within one screen;
A movement amount detecting means for detecting a movement amount of the subject;
A motion amount determination means for determining whether or not the detected motion amount is large;
With
The display means includes
When the movement amount determination unit determines that the amount of movement of the subject is large, the first field image of the previous field is displayed on the screen in the missing field where the first field image is missing,
When the amount of movement of the subject is determined to be small by the movement amount determination means, the first field image of the field immediately before the previous field is displayed on the screen in the missing field.
Electronic endoscope system.
前記直前のフィールドの第一フィールド画像と、該直前のフィールドの2つ前のフィールドの第一フィールド画像との差分に基づいて前記被写体の動き量を検出する、
請求項1に記載の電子内視鏡システム。 The movement amount detecting means includes
Detecting the amount of movement of the subject based on the difference between the first field image of the previous field and the first field image of the field two fields before the previous field;
The electronic endoscope system according to claim 1.
白色光を射出する光源と、
前記白色光を前記第一の光にフィルタリングする第一のフィルタと、該白色光を前記第二の光にフィルタリングする第二のフィルタとが円周方向においてフィールド周期に応じた角度範囲に並べて配置された回転板であって、該第一のフィルタのみ、連続する2フィールド以上の期間に対応する角度範囲に並べられたものと、
前記回転板を回転させることにより、前記第一及び第二の各フィルタを前記所定のフィールドレートに同期したタイミングで前記白色光の光路に順次挿入する回転駆動部と、
を備える、
請求項1又は請求項2に記載の電子内視鏡システム。 The light source unit is
A light source that emits white light;
A first filter for filtering the white light into the first light and a second filter for filtering the white light into the second light are arranged side by side in an angular range corresponding to the field period in the circumferential direction. A rotating plate, wherein only the first filter is arranged in an angle range corresponding to a period of two or more consecutive fields;
A rotation drive unit that sequentially inserts the first and second filters into the optical path of the white light at a timing synchronized with the predetermined field rate by rotating the rotating plate;
Comprising
The electronic endoscope system according to claim 1 or 2.
前記第一の光の射出期間と前記第二の光の射出期間とを入れ替える入替手段
を備える、
請求項1又は請求項2に記載の電子内視鏡システム。 The light source unit is
A replacement means for switching the first light emission period and the second light emission period;
The electronic endoscope system according to claim 1 or 2.
白色光を射出する光源と、
前記白色光を前記第一の光にフィルタリングする第一のフィルタと、該白色光を前記第二の光にフィルタリングする第二のフィルタとが円周方向に2列であって、それぞれのフィルタがフィールド周期に応じた角度範囲に並べて配置された回転板であって、一方の列では該第一のフィルタのみ、連続する2フィールド以上の期間に対応する角度範囲に並べられ、他方の列では該第二のフィルタのみ、連続する2フィールド以上の期間に対応する角度範囲に並べられたものと、
前記回転板を前記白色光の光路と直交する方向に移動させる回転板移動手段と、
前記回転板が前記回転板移動手段により所定の第一の位置に移動された状態で該回転板を回転させることにより、前記一方の列に並ぶ前記第一及び第二の各フィルタを前記所定のフィールドレートに同期したタイミングで前記光路に順次挿入し、該回転板が該回転板移動手段により所定の第二の位置に移動された状態で該回転板を回転させることにより、前記他方の列に並ぶ該第一及び第二の各フィルタを該所定のフィールドレートに同期したタイミングで該光路に順次挿入する回転駆動部と、
を備える、
請求項1又は請求項2に記載の電子内視鏡システム。 The light source unit is
A light source that emits white light;
The first filter for filtering the white light into the first light and the second filter for filtering the white light into the second light are in two rows in the circumferential direction, and each filter is The rotating plates are arranged in an angle range corresponding to the field period, and only one of the first filters is arranged in one column, and the angle range corresponding to a period of two or more consecutive fields is arranged in the other column. Only the second filter is arranged in an angle range corresponding to a period of two or more consecutive fields,
Rotating plate moving means for moving the rotating plate in a direction orthogonal to the optical path of the white light;
By rotating the rotating plate in a state where the rotating plate is moved to a predetermined first position by the rotating plate moving means, the first and second filters arranged in the one row are moved to the predetermined row. By sequentially inserting into the optical path at a timing synchronized with a field rate, and rotating the rotating plate while the rotating plate is moved to a predetermined second position by the rotating plate moving means, A rotation drive unit that sequentially inserts the first and second filters arranged in the optical path at a timing synchronized with the predetermined field rate;
Comprising
The electronic endoscope system according to claim 1 or 2.
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