JP6874087B2 - Endoscope system and how to operate the endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、観察対象に照射する照明光を複数の光源を用いて形成する内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system that forms an illumination light to irradiate an observation object using a plurality of light sources, and a method of operating the endoscope system.
医療分野においては、内視鏡光源装置、内視鏡、及びプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。内視鏡光源装置は、体腔の粘膜等の観察対象に照射する光(以下、照明光という)を発生する装置である。内視鏡光源装置には、従来、キセノンランプ等の広帯域な連続スペクトルを有する光(以下、連続スペクトル光という)を発する光源が用いられてきたが、近年では、キセノンランプ等の広帯域光源の代わりに、LED(Light Emitting Diode)等の半導体光源が用いられつつある。光源に半導体光源を用いる場合には、例えば、青色LED、緑色LED、及び赤色LEDなどの互いに異なる色の光を発光する複数の半導体光源を組み合わせて用いることにより、これらの光を重ね合わせた分光スペクトルを有する光(以下、多色スペクトル光という)が照明光になる。 In the medical field, diagnosis using an endoscopic system including an endoscopic light source device, an endoscope, and a processor device is widely performed. The endoscopic light source device is a device that generates light (hereinafter referred to as illumination light) that irradiates an observation target such as a mucous membrane of a body cavity. Conventionally, a light source that emits light having a wide band continuous spectrum such as a xenon lamp (hereinafter referred to as continuous spectrum light) has been used as an endoscope light source device, but in recent years, it has replaced a wide band light source such as a xenon lamp. In addition, semiconductor light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) are being used. When a semiconductor light source is used as the light source, for example, by using a combination of a plurality of semiconductor light sources that emit light of different colors such as a blue LED, a green LED, and a red LED, the spectrum obtained by superimposing these lights is used. Light having a spectrum (hereinafter referred to as multicolor spectrum light) becomes illumination light.
例えば、特許文献1の内視鏡システムは、内視鏡光源装置に4個の独立制御可能な半導体光源を搭載し、各々の発光量を制御することで照明光の分光スペクトル(波長毎の光量分布)を調整することで、取得したい画像特性に応じた最適な特性を有する照明光を観察対象に照射できるようにしている。具体的には、明るさに対するダイナミックレンジの大きな画像、色温度が低い画像、色温度が高い画像、及び特殊な狭帯域波長を狭いエリアに照射した場合の画像を得るために、それぞれ照明光の分光スペクトル等を調節している。
For example, in the endoscope system of
また、特許文献2の内視鏡システムは、複数の独立制御可能な半導体光源を搭載しており、内視鏡の機種を識別し、内視鏡の機種に応じて各半導体光源の駆動条件を設定している。具体的には、機種によって照明光を伝搬するためのライトガイドの光透過特性が異なるので、内視鏡の機種を識別して、ライトガイドの光透過特性に応じた各半導体光源の光量比を設定している。 Further, the endoscope system of Patent Document 2 is equipped with a plurality of independently controllable semiconductor light sources, identifies the model of the endoscope, and sets the driving conditions of each semiconductor light source according to the model of the endoscope. It is set. Specifically, since the light transmission characteristics of the light guide for propagating the illumination light differ depending on the model, the model of the endoscope is identified and the light amount ratio of each semiconductor light source according to the light transmission characteristics of the light guide is determined. It is set.
上記のように、内視鏡システムで用いる照明光は、従来のキセノンランプ等による連続スペクトル光から、複数の半導体光源による多色スペクトル光になりつつあるが、連続スペクトル光と多色スペクトル光とでは、それぞれ分光スペクトルが異なっているので、連続スペクトル光を照射して撮像した観察対象の画像と、多色スペクトル光を照射して撮像した観察対象の画像とでは、同じ観察対象であっても見え方が異なる場合がある。連続スペクトル光を照明光に用いる場合と、多色スペクトル光を照明光に用いる場合とでの観察対象の見え方の違いは一概にどちらが優れているとは言えないが、複数の半導体光源が独立制御可能であり、観察対象等に応じて分光スペクトルを調節できる分、多色スペクトル光を照明光に用いる場合の方が柔軟に観察できる利点がある。 As described above, the illumination light used in the endoscopic system is changing from the conventional continuous spectrum light by a xenon lamp or the like to the multicolor spectrum light by a plurality of semiconductor light sources. Then, since the spectral spectra are different from each other, even if the image of the observation target imaged by irradiating the continuous spectrum light and the image of the observation target imaged by irradiating the multicolor spectrum light are the same observation target. It may look different. The difference in the appearance of the observation target between the case where continuous spectrum light is used as illumination light and the case where multicolor spectrum light is used as illumination light cannot be said to be superior, but multiple semiconductor light sources are independent. Since it is controllable and the spectral spectrum can be adjusted according to the observation target or the like, there is an advantage that the observation can be performed more flexibly when the multicolor spectrum light is used as the illumination light.
一方、内視鏡システムでは、キセノンランプ等による連続スペクトル光を照明光として用いてきた期間が長いので、多くの医師はキセノンランプ等による連続スペクトル光を照射した場合の観察対象の見え方に慣れている。このため、複数の半導体光源による多色スペクトル光を照明光に用いる場合でも従前のキセノンランプ等による連続スペクトル光を照明光に用いた場合と同様に観察できるようにしておくことが望まれている。また、過去の症例として蓄積されている内視鏡画像の多くも、キセノンランプ等による連続スペクトル光によって撮影されているので、複数の半導体光源による多色スペクトル光を照明光に用いる場合でも、過去の症例と単純に比較しやすくするために、連続スペクトル光を照明光に用いた場合と同様の内視鏡画像を得られるようにしておくことが望まれている。 On the other hand, in endoscopic systems, continuous spectrum light from a xenon lamp or the like has been used as illumination light for a long period of time, so many doctors are accustomed to how the observation target looks when irradiated with continuous spectrum light from a xenon lamp or the like. ing. For this reason, it is desired that even when multicolor spectrum light from a plurality of semiconductor light sources is used as illumination light, it can be observed in the same manner as when continuous spectrum light from a conventional xenon lamp or the like is used as illumination light. .. In addition, since many of the endoscopic images accumulated as past cases are also taken by continuous spectrum light by a xenon lamp or the like, even when multicolor spectrum light by a plurality of semiconductor light sources is used as illumination light, the past In order to make it easier to simply compare with this case, it is desired to be able to obtain an endoscopic image similar to the case where continuous spectrum light is used as illumination light.
上記の要望に応えるためには、複数の半導体光源で連続スペクトル光の分光スペクトルを再現できれば良いが、実際には、複数の半導体光源で連続スペクトル光の分光スペクトルを完全に再現することはできない。例えば、中心波長から離れた波長ほど光量が小さくなる青色LED及び緑色LEDを光源として用いる場合、これらの中間色(青色と緑色の中間付近の波長)の光量は、青色LEDと緑色LEDの光量を調節しただけでは変化し難く、青色LED及び緑色LEDの各中心波長を連続スペクトル光の光量に近づけると、青色と緑色の中間色の光量は連続スペクトル光の光量を大幅に下回る。逆に、青色と緑色の中間色の光量を連続スペクトル光に近づけるために青色LEDと緑色LEDの光量を増大させると、青色LEDの中心波長付近の色や緑色LEDの中心波長の色では連続スペクトル光の光量を大幅に超過してしまう。 In order to meet the above demand, it is sufficient that the spectral spectrum of the continuous spectrum light can be reproduced by a plurality of semiconductor light sources, but in reality, the spectral spectrum of the continuous spectrum light cannot be completely reproduced by the plurality of semiconductor light sources. For example, when a blue LED or a green LED whose light amount becomes smaller as the wavelength is farther from the center wavelength is used as a light source, the light amount of these intermediate colors (wavelength near the middle of blue and green) adjusts the light amount of the blue LED and the green LED. It is difficult to change by just doing this, and when the center wavelengths of the blue LED and the green LED are brought close to the light intensity of the continuous spectrum light, the light intensity of the intermediate colors of blue and green is significantly lower than the light intensity of the continuous spectrum light. On the contrary, if the amount of light of the blue LED and the green LED is increased in order to bring the amount of light of the intermediate colors of blue and green closer to the continuous spectrum light, the color near the center wavelength of the blue LED and the color of the center wavelength of the green LED are the continuous spectrum light. The amount of light is greatly exceeded.
本発明は、互いに異なる色の光を独立して発光する複数の光源を用いて、これらの光を重ね合わせた多色スペクトル光を照明光として用いる場合でも、連続スペクトル光を照明光に用いた場合とほぼ同様に観察対象を観察可能にする内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。 In the present invention, continuous spectrum light is used as illumination light even when a plurality of light sources that independently emit light of different colors are used and multicolor spectrum light obtained by superimposing these lights is used as illumination light. It is an object of the present invention to provide an endoscopic system and a method of operating the endoscopic system so that an observation target can be observed in almost the same manner as in the case.
本発明の内視鏡システムは、第1波長帯域の紫色光であるV光を発する紫色光源、第2波長帯域の青色光であるB光を発する青色光源、第3波長帯域の緑色光であるG光を発する緑色光源、及び、第4波長帯域の赤色光であるR光を発する赤色光源を有する複数の光源を有し、複数の光源が発光する光を重ね合わせた第1多色スペクトルを有する第1多色スペクトル光を発する光源部と、異なる色に感度を有する複数色の画素を有する撮像センサであって、シアンに感度を有するCy画素と、マゼンタに感度を有するMg画素と、イエローに感度を有するYe画素と、グリーンに感度を有するG画素とを有する撮像センサと、複数の光源を制御し、第1多色スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率を、キセノンランプ、ハロゲンランプ、または白色LEDが発光する白色光である連続スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致させる光源制御部とを備え、光源制御部は、撮像センサについて、Cy画素、Mg画素、Ye画素、及びG画素の感度を波長毎に合算した総合感度Sumのカラーフィルタを有するS画素とみなした場合において、V光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をVS1、VS2、VS3、VS4とし、B光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をBS1、BS2、BS3、BS4とし、G光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をGS1、GS2、GS3、GS4とし、R光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をRS1、RS2、RS3、RS4とし、連続スペクトル光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をXS1、XS2、XS3、XS4とした場合において、下記式(5)を満たすように、V光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出する。 The endoscopic system of the present invention is a purple light source that emits V light, which is purple light in the first wavelength band, a blue light source that emits B light, which is blue light in the second wavelength band, and green light in the third wavelength band. A first multicolor spectrum having a plurality of light sources having a green light source that emits G light and a red light source that emits R light that is red light in the fourth wavelength band, and superimposing the light emitted by the plurality of light sources. An imaging sensor having a light source unit that emits first multicolor spectrum light and pixels of a plurality of colors having sensitivity to different colors, a Cy pixel having sensitivity to cyan, an Mg pixel having sensitivity to magenta, and yellow. The amount of light for each color obtained by controlling a plurality of light sources, an imaging sensor having a Ye pixel having a sensitivity to the same wavelength and a G pixel having a sensitivity to green, and receiving the first multicolor spectrum light with the pixels of the plurality of colors. A light source control unit that matches the ratio of integrated values with the ratio of integrated light quantities for each color obtained by receiving continuous spectrum light, which is white light emitted by a xenon lamp, halogen lamp, or white LED, with pixels of multiple colors. When the image pickup sensor is regarded as an S pixel having a color filter having a total sensitivity of Sum, which is the sum of the sensitivities of Cy pixel, Mg pixel, Ye pixel, and G pixel for each wavelength, the light source control unit V. Light quantity integrated value obtained by integrating the spectral spectrum of light for each wavelength of the total sensitivity Sum of S pixels in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively. Is VS1, VS2, VS3, VS4, and the spectral spectrum of B light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band. The integrated values of the amount of light obtained by integrating in are BS1, BS2, BS3, and BS4, and the spectral spectrum of G light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength in the first wavelength band, the second wavelength band, and the above. The light amount integrated values obtained by integrating in the third wavelength band and the fourth wavelength band are defined as GS1, GS2, GS3, and GS4, and the spectral spectrum of R light is set for each wavelength of the total sensitivity Sum of S pixels. The light quantity integrated values obtained by integrating the products in the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band are RS1, RS2, RS3, and RS4, and the spectroscopy of continuous spectrum light is defined. By integrating the spectrum for each wavelength of the total sensitivity Sum of the S pixels in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively. When the obtained integrated light intensity values are XS1, XS2, XS3, and XS4, the light intensity ratios of V light, B light, G light, and R light Cv: Cb: Cg: Cr so as to satisfy the following formula (5). Is calculated .
観察対象の種類毎に光量比Cv:Cb:Cg:Crを記憶する光量比記憶部を備え、光源制御部は、観察対象の種類毎の光量比Cv:Cb:Cg:Crのなかから光量比Cv:Cb:Cg:Crを選択することが好ましい。複数の光源が発する光量をそれぞれ検出する光量検出部を備え、光源制御部は、光量検出部による検出結果を用いて、複数の光源のうち、第1多色スペクトル光を形成する光量の指定値に対して、光量の不足が最も大きい最劣化光源の光量に合わせて、残りの光源の光量を設定することが好ましい。光量検出部は、複数の光源が発光している間、複数の光源が発光する光の検出を繰り返し行うことが好ましい。 Observation target type light amount ratio for each Cv: Cb: Cg: equipped with a light amount ratio storage unit for storing the Cr, the light source control section, the light quantity ratio Cv of each type to be observed: Cb: Cg: light quantity ratio among the Cr It is preferable to select Cv: Cb: Cg: Cr. A light amount detection unit that detects the amount of light emitted by a plurality of light sources is provided, and the light source control unit uses the detection result of the light amount detection unit to specify a specified value of the amount of light that forms the first multicolor spectrum light among the plurality of light sources. On the other hand, it is preferable to set the light amount of the remaining light source according to the light amount of the most deteriorated light source having the largest shortage of light amount. It is preferable that the light amount detection unit repeatedly detects the light emitted by the plurality of light sources while the plurality of light sources are emitting light.
第1多色スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率が、連続スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致しているか否かを検証する検証部を備えることが好ましい。複数の光源が発する光量をそれぞれ検出する光量検出部を備え、検証部は、光量検出部による検出結果を用いて、第1多色スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率が、連続スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致しているか否かを検証することが好ましい。検証部は、撮像センサの出力を用いて、第1多色スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率が、連続スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致しているか否かを検証することが好ましい。光源制御部は、検証部による検証結果を用いて複数の光源を制御することが好ましい。 The ratio of the integrated light intensity for each color obtained by receiving the first multicolor spectral light with the pixels of multiple colors is the ratio of the integrated light intensity for each color obtained by receiving the continuous spectral light with the pixels of multiple colors. It is preferable to have a verification unit for verifying whether or not they match. It is equipped with a light amount detection unit that detects the amount of light emitted by a plurality of light sources, and the verification unit uses the detection result of the light amount detection unit to receive the first multicolor spectral light with the pixels of a plurality of colors for each color. It is preferable to verify whether or not the ratio of the integrated light amount matches the ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving the continuous spectrum light by the pixels of a plurality of colors. The verification unit uses the output of the imaging sensor to receive the first multicolor spectrum light with the pixels of multiple colors, and the ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving the light of the first multicolor spectrum with the pixels of the multiple colors. It is preferable to verify whether or not it matches the ratio of the integrated light amount for each color obtained. It is preferable that the light source control unit controls a plurality of light sources by using the verification result by the verification unit.
本発明は、第1波長帯域の紫色光であるV光を発する紫色光源、第2波長帯域の青色光であるB光を発する青色光源、第3波長帯域の緑色光であるG光を発する緑色光源、及び、第4波長帯域の赤色光であるR光を発する赤色光源を有する複数の光源を有し、複数の光源が発光する光を重ね合わせた第1多色スペクトルを有する第1多色スペクトル光を発する光源部と、異なる色に感度を有する複数色の画素を有する撮像センサであって、シアンに感度を有するCy画素と、マゼンタに感度を有するMg画素と、イエローに感度を有するYe画素と、グリーンに感度を有するG画素とを有する撮像センサと、を備える内視鏡システムの作動方法において、光源制御部が、複数の光源を制御し、第1多色スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率を、キセノンランプ、ハロゲンランプ、または白色LEDが発光する白色光である連続スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致させるステップであって、光源制御部は、撮像センサについて、Cy画素、Mg画素、Ye画素、及びG画素の感度を波長毎に合算した総合感度Sumのカラーフィルタを有するS画素とみなした場合において、V光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をVS1、VS2、VS3、VS4とし、B光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をBS1、BS2、BS3、BS4とし、G光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をGS1、GS2、GS3、GS4とし、R光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をRS1、RS2、RS3、RS4とし、連続スペクトル光の分光スペクトルをS画素の総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域、第2波長帯域、第3波長帯域、及び第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をXS1、XS2、XS3、XS4とした場合において、下記式(5)を満たすように、V光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出するステップを有する。 According to the present invention, a purple light source that emits V light, which is purple light in the first wavelength band, a blue light source that emits B light, which is blue light in the second wavelength band, and green that emits G light, which is green light in the third wavelength band. A first multicolor having a light source and a plurality of light sources having a red light source that emits R light which is red light in the fourth wavelength band, and having a first multicolor spectrum obtained by superimposing the light emitted by the plurality of light sources. An image sensor that has a light source unit that emits spectral light and pixels of multiple colors that are sensitive to different colors, such as Cy pixels that are sensitive to cyan, Mg pixels that are sensitive to magenta, and Ye that is sensitive to yellow. In the method of operating an endoscopic system including an image sensor having pixels and G pixels having sensitivity to green, a light source control unit controls a plurality of light sources and emits a first multicolor spectrum light of a plurality of colors. The ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving light from each pixel is calculated for each color obtained by receiving continuous spectrum light, which is white light emitted by a xenon lamp, a halogen lamp, or a white LED, with multiple color pixels. In the step of matching the ratio of the integrated light amount, the light source control unit has a color filter having a total sensitivity Sum of the imaging sensor, which is the sum of the sensitivities of Cy pixel, Mg pixel, Ye pixel, and G pixel for each wavelength. When regarded as S pixels, the spectral spectrum of V light is the product of the total sensitivity Sum of S pixels for each wavelength in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively. The integrated light amount obtained by integration is VS1, VS2, VS3, VS4, and the spectral spectrum of B light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength, which is the first wavelength band, the second wavelength band, and the third wavelength. The integrated value of the amount of light obtained by integrating in the band and the range of the fourth wavelength band is BS1, BS2, BS3, and BS4, and the spectral spectrum of G light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength. The integrated light amount obtained by integrating in the wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band is defined as GS1, GS2, GS3, and GS4, and the spectral spectrum of R light is defined as that of the S pixel. The integrated light amount obtained by integrating the product of the total sensitivity Sum for each wavelength in the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively, is RS1, RS2, RS3, RS4. Let the spectral spectrum of continuous spectrum light be the product of each wavelength of the total sensitivity Sum of S pixels in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band. When the light intensity integrated values obtained by integrating in the circle are XS1, XS2, XS3, and XS4, the light intensity ratios of V light, B light, G light, and R light so as to satisfy the following equation (5). It has a step of calculating Cv: Cb: Cg: Cr.
本発明の内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法は、複数の光源が発光する光を重ね合わせた多色スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率を、白色光源が発光する光の少なくとも一部の波長帯域を有する連続スペクトル光を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致させることにより、多色スペクトル光を照明光として用いる場合でも、連続スペクトル光を照明光に用いた場合とほぼ同様に観察対象を観察可能にすることができる。 The method of operating the endoscopic system and the endoscopic system of the present invention is to obtain a multicolor spectrum light obtained by superimposing light emitted by a plurality of light sources with a plurality of color pixels, and to obtain an integrated value of the amount of light for each color. Multicolor spectral light by matching the ratio with the ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving continuous spectral light having at least a part of the wavelength band of the light emitted by the white light source by the pixels of a plurality of colors. Is used as the illumination light, the observation target can be observed in almost the same manner as when the continuous spectrum light is used as the illumination light.
[第1実施形態]
図1に示すように、内視鏡システム10は、内視鏡12と、内視鏡光源装置14と、プロセッサ装置16と、モニタ18と、コンソール19とを有する。内視鏡12は内視鏡光源装置14と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置16と電気的に接続される。内視鏡12は、被検体内に挿入される挿入部12aと、挿入部12aの基端部分に設けられた操作部12bと、挿入部12aの先端側に設けられた湾曲部12c及び先端部12dを有している。操作部12bのアングルノブ12eを操作することにより、湾曲部12cは湾曲動作する。この湾曲動作によって、先端部12dが所望の方向に向けられる。また、操作部12bには、アングルノブ12eの他、ズーム操作部13等が設けられている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the
プロセッサ装置16は、モニタ18及びコンソール19と電気的に接続される。モニタ18は、各観察モードの画像や画像に付帯する画像情報等を出力表示する。コンソール19は、機能設定等の入力操作を受け付けるユーザインタフェースとして機能する。なお、プロセッサ装置16には、画像や画像情報等を記録する外付けの記録部(図示省略)を接続してもよい。
The
図2に示すように、内視鏡光源装置14は、観察対象に照射する照明光を発生する装置であり、複数の光源を有する光源部20と、光源部20の各光源を制御する光源制御部22と、光源部20が発する光の光路を結合する光路結合部23とを備えている。
As shown in FIG. 2, the endoscope
光源部20は、紫色LED(以下、V−LED(Violet Light Emitting Diode)という)20a、青色LED(以下、B−LED(Blue Light Emitting Diode)という)20b、緑色LED(以下、G−LED(Green Light Emitting Diode)という)20c、及び、赤色LED(以下、R−LED(Red Light Emitting Diode)という)20dの4色のLEDを有する。
The
図3に示すように、V−LED20aは、中心波長405nm、波長帯域380〜420nmの紫色光(以下、V光という)を発光する紫色光源である。B−LED20bは、中心波長450nm、波長帯域420〜490nmの青色光(以下、B光という)を発する青色光源である。G−LED20cは、中心波長が524nm〜525nm、波長帯域が480nm〜590nmの緑色光(以下、G光という)を発する緑色光源である。R−LED20dは、中心波長が628〜629nmであり、波長帯域が580〜700nmの赤色光(以下、R光という)を発光する赤色光源である。なお、これらの各LED20a〜20dの中心波長は±5nmから±10nm程度の幅を有する。
As shown in FIG. 3, the V-
光源部20は、これらの互いに異なる色の光を独立して発光する複数の光源によって、V光、B光、G光、及びR光を重ね合わせた多色スペクトルを有する多色スペクトル光を発する。V−LED20aの波長帯域とB−LED20bの波長帯域には重複があり、B−LED20bの波長帯域とG−LED20cの波長帯域にも重複があり、かつ、G−LED20cの波長帯域とR−LED20dの波長帯域にも重複がある。また、各LED20a〜20dの発光量(以下、単に光量という)はそれぞれ独立に制御可能であるため、多色スペクトル光の分光スペクトルは、各LED20a〜20dの光量を変えることによって変化させることができる。本実施形態では、光源部20は、図4に示す従来の内視鏡システムが用いてきたキセノンランプが発する白色光の広帯域な連続スペクトル光26を照明光として用いて観察する場合を模倣する特定のバランスで、V光、B光、G光、及びR光を発光する。このキセノンエミュレートモードで光源部20が発する多色スペクトル光を、以下では第1多色スペクトル光という。図3に示す分光スペクトルを有する多色スペクトル光が、本実施形態の第1多色スペクトル光25であり、第1多色スペクトル光25の分光スペクトルが第1多色スペクトルである。
The
光源制御部22は、光源部20が有する各LED20a〜20dの駆動電流や駆動電圧、駆動電流または駆動電圧を各LED20a〜20dにパルス入力する際のパルス幅やパルス長等を個別に制御することによって、各LED20a〜20dが発する各光の発光タイミングや光量を制御する。本実施形態では、光源部20から第1多色スペクトル光25を発光する場合、光源制御部22は、各LED20a〜20dを同時に点灯し、かつ、各LED20a〜20dの発光量の比(以下、光量比という)を制御する。そして、光源制御部22は、各LED20a〜20dの光量比を制御することで、第1多色スペクトル光25を撮像センサ48の複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率を、連続スペクトル光26を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致させる。
The light
光量積分値とは、撮像センサ48が複数色の各画素で光電変換して得る信号電荷の量である。このため、撮像センサ48の機種や設定等によっては、複数色の各画素で異なるゲインをかけて信号電荷の読み出しを行って画像信号を出力するが、光量積分値は撮像センサ48が信号電荷の読み出し時にかけるゲインの値には依存しない。また、光量積分値は、プロセッサ装置16が画像信号に対して行う信号処理の内容にも依存しない。本実施形態では、光量積分値は、光源部20が発する第1多色スペクトル光(あるいはキセノンランプの連続スペクトル光26)の分光スペクトルと、撮像センサ48のカラーフィルタの分光スペクトルの波長毎の積を、カラーフィルタの波長帯域毎に積分して算出する。
The light quantity integrated value is the amount of signal charge obtained by photoelectric conversion of each pixel of a plurality of colors by the image sensor 48. Therefore, depending on the model and settings of the image sensor 48, the signal charge is read out by applying different gains to each pixel of a plurality of colors and the image signal is output. It does not depend on the value of the gain applied at the time of reading. Further, the light intensity integrated value does not depend on the content of signal processing performed on the image signal by the
連続スペクトルとは白色光源が発光する光の少なくとも一部の波長帯域を有する光の分光スペクトルであり、連続スペクトル光とは連続スペクトルを有する光である。白色光源とは、1つの光源から可視光域(例えば400nmから700nm)にわたってなだらかな分布の光を出す光源である。より具体的には、白色光源とは、キセノンランプや、ハロゲンランプ、または白色LED等である。また、白色光源が発光する光の少なくとも一部の波長帯域を有する光とは、白色光源が発光する光からカラーフィルタ等によって抽出した光をいう。 The continuous spectrum is a spectral spectrum of light having at least a part of the wavelength band of the light emitted by the white light source, and the continuous spectrum light is light having a continuous spectrum. The white light source is a light source that emits light having a gentle distribution over a visible light region (for example, 400 nm to 700 nm) from one light source. More specifically, the white light source is a xenon lamp, a halogen lamp, a white LED, or the like. Further, the light having at least a part of the wavelength band of the light emitted by the white light source means the light extracted from the light emitted by the white light source by a color filter or the like.
多色スペクトルとは、複数の光源がそれぞれ発光する光の分光スペクトルを重ね合わせて得る1つの分光スペクトルであり、複数の光源が発光する光を重ね合わせた光が多色スペクトル光である。広帯域とは、光源部20で用いる複数の光源(LED20a〜20d)のうち少なくとも1個の光源が発光する光の波長帯域よりも波長帯域が広いことを表す。キセノンランプの白色光は、LED20aが発光するV光の波長帯域(紫色波長帯域)、LED20bが発光するB光の波長帯域(青色波長帯域)、LED20cが発光するG光の波長帯域(緑色波長帯域)、及び、LED20dが発光するR光の波長帯域(赤色波長帯域)の各波長帯域よりも波長帯域が広く、これら全ての波長帯域(波長350nm以上700nm未満)の各波長の成分を含み、かつ、可視光域にわたってなだらかな分布を有する光である。したがって、キセノンランプが発光する白色光は、広帯域な連続スペクトル光26である。
The multicolor spectrum is one spectral spectrum obtained by superimposing the spectral spectra of the light emitted by the plurality of light sources, and the light obtained by superimposing the light emitted by the plurality of light sources is the multicolor spectrum light. The wide band means that the wavelength band is wider than the wavelength band of the light emitted by at least one of the plurality of light sources (
光源部20が発光する多色スペクトル光(第1多色スペクトル光25)は、光路結合部23を介して挿入部12a内に挿通されたライトガイド41に入射される。ライトガイド41は、内視鏡12及びユニバーサルコード(内視鏡12と内視鏡光源装置14及びプロセッサ装置16とを接続するコード)内に内蔵されており、光路結合部23から導光される照明光を内視鏡12の先端部12dまで伝搬する。なお、ライトガイド41としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径105μm、クラッド径125μm、外皮となる保護層を含めた経がφ0.3〜0.5mmの細径なファイバケーブルを使用することができる。
The multicolor spectrum light (first multicolor spectrum light 25) emitted by the
内視鏡12の先端部12dには、照明光学系30aと撮像光学系30bが設けられている。照明光学系30aは照明レンズ45を有しており、この照明レンズ45を介して、ライトガイド41によって伝搬された照明光は観察対象に照射される。撮像光学系30bは、対物レンズ46、ズームレンズ47、撮像センサ48を有している。観察対象からの戻り光(反射光の他、観察対象等から発生する蛍光を含む光)は、対物レンズ46及びズームレンズ47を介して撮像センサ48に入射する。これにより、撮像センサ48に観察対象が結像される。なお、ズームレンズ47は、ズーム操作部13を操作することで、テレ端とワイド端の間で自在に移動され、撮像センサ48に結像する観察対象を拡大または縮小する。
An illumination
撮像センサ48は、異なる色に感度を有する複数色の画素を有する。すなわち、撮像センサ48には、互いに色(カラーフィルタの分光スペクトル)が異なる画素がある。より具体的には、撮像センサ48は、青、緑、及び赤を含む原色系カラーフィルタを有する原色系カラー撮像センサであり、観察対象からの戻り光を複数色の画素でそれぞれ撮像して各色の画像信号を出力する。撮像センサ48としては、CCD(Charge Coupled Device)撮像センサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)撮像センサを利用可能である。本実施形態では、撮像センサ48は、図5に示す分光スペクトルを有する青色カラーフィルタ(以下、Bフィルタという)、緑色カラーフィルタ(以下、Gフィルタという)、及び赤色カラーフィルタ(以下、Rフィルタという)の3色のカラーフィルタのいずれかが各画素に設けられている。 The image sensor 48 has pixels of a plurality of colors having sensitivity to different colors. That is, the image sensor 48 has pixels having different colors (spectral spectra of color filters) from each other. More specifically, the image pickup sensor 48 is a primary color system color image sensor having a primary color system color filter including blue, green, and red, and images the return light from the observation target with pixels of a plurality of colors, respectively, for each color. Outputs the image signal of. As the image sensor 48, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor can be used. In the present embodiment, the image sensor 48 includes a blue color filter (hereinafter referred to as B filter), a green color filter (hereinafter referred to as G filter), and a red color filter (hereinafter referred to as R filter) having the spectral spectrum shown in FIG. ) Is provided for each pixel with any of the three color filters.
Bフィルタが設けられたB画素(青色画素)は、観察対象からの戻り光のうちBフィルタを透過する青色光成分を受光し、Gフィルタが設けられたG画素(緑色画素)は、観察対象からの戻り光のうちGフィルタを透過する緑色光成分を受光する。同様に、Rフィルタが設けられたR画素(赤色画素)は、観察対象からの戻り光のうちRカラーフィルタを透過する赤色光成分を受光する。したがって、光源部20が第1多色スペクトル光25を発光する場合、B画素は第1多色スペクトル光25のうち、V光とB光の各戻り光を受光し、B画像信号(青色画像信号)を出力する。同様に、光源部20が第1多色スペクトル光25を発光する場合、G画素はG光の戻り光を受光してG画像信号(緑色画像信号)を出力し、かつ、R画素はR光の戻り光を受光してR画像信号(赤色画像信号)を出力する。
The B pixel (blue pixel) provided with the B filter receives the blue light component transmitted through the B filter in the return light from the observation target, and the G pixel (green pixel) provided with the G filter is the observation target. Of the return light from the light source, the green light component transmitted through the G filter is received. Similarly, the R pixel (red pixel) provided with the R filter receives the red light component transmitted through the R color filter among the return light from the observation target. Therefore, when the
撮像センサ48が出力する各色の画像信号は、CDS/AGC回路50に送信される。CDS/AGC回路50は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング(CDS;Correlated Double Sampling)や自動利得制御(AGC;Automatic Gain Control)を行う。CDS/AGC回路50を経た画像信号は、A/Dコンバータ51により、デジタル画像信号に変換される。A/D変換後のデジタル画像信号がプロセッサ装置16に入力される。
The image signals of each color output by the image sensor 48 are transmitted to the CDS /
プロセッサ装置16は、受信部53と、DSP(Digital Signal Processor)56と、ノイズ除去部58と、画像生成部62と、映像信号生成部66とを備えている。
The
受信部53は、内視鏡12からデジタルのRGB画像信号を受信する。DSP56は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、及びデモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ48の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施されたRGB画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後のRGB画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。ゲイン補正処理後のRGB画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のRGB画像信号には、デモザイク処理(等方化処理、同時化処理とも言う)が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がRGB各色の信号を有するようになる。
The receiving unit 53 receives a digital RGB image signal from the
ノイズ除去部58は、DSP56でデモザイク処理等が施されたRGB画像信号に対してノイズ除去処理(例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等による)を施すことによって、RGB画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたRGB画像信号は、画像生成部62に送信される。
The
画像生成部62は、RGB画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を行い、画像(以下、内視鏡画像という)を生成する。色変換処理では、RGB画像信号に対して3×3のマトリックス処理、階調変換処理、及び3次元LUT(ルックアップテーブル)処理などにより色変換処理を行う。色彩強調処理は、色変換処理済みのRGB画像信号に対して行われる。構造強調処理は、例えば表層血管やピットパターン等の観察対象の構造を強調する処理であり、色彩強調処理後のRGB画像信号に対して行われる。上記のように、構造強調処理まで各種画像処理等を施したRGB画像信号を用いたカラー画像が内視鏡画像である。映像信号生成部66は、画像生成部62が生成した内視鏡画像をモニタ18で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号を用いて、モニタ18は内視鏡画像を表示する。
The
以下、本実施形態の内視鏡システム10がキセノンエミュレートモードの照明光として使用する第1多色スペクトル光25の特性と、第1多色スペクトル光25を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比の求め方を説明する。
Hereinafter, the characteristics of the first multicolor spectral light 25 used by the
まず、光源制御部22は、V光、B光、G光、及びR光の光量比を任意に変更することができるが、これらの各色光の光量比を調節するだけでは、図6に示すようにキセノンランプの連続スペクトル光26の分光スペクトルを再現することはできない。例えば、V光及びB光の光量を連続スペクトル光26に一致させても、これらの中間の波長帯域(約420nm〜430nmの波長帯域)の光量は連続スペクトル光26の光量には及ばない。逆に、V光とB光の中間の波長帯域の光量を連続スペクトル光26の光量に一致させると、V光及びB光の中心波長の光量は連続スペクトル光26の光量を大幅に超過する。
First, the light
したがって、光源制御部22は、各色のLED20a〜20dでキセノンランプの連続スペクトル光26を再現する代わりに、第1多色スペクトル光25をB画素で受光して得る光量積分値、G画素で受光して得る光量積分値、及びR画素で受光して得る光量積分値の比率が、キセノンランプの連続スペクトル光26をB画素で受光して得る光量積分値、G画素で受光して得る光量積分値、及びR画素で受光して得る光量積分値の比率にほぼ一致するように、V光、B光、G光、及びR光の光量比を調節する。こうすると、第1多色スペクトル光25とキセノンランプの連続スペクトル光26の分光スペクトルが異なっていたとしても、結果として、撮像センサ48で観察対象を撮像して得る画像信号が等しくなるので、モニタ18に表示する内視鏡画像も実質的に同じものである。すなわち、分光スペクトルを一致させなくても、観察対象の見え方がキセノンランプを用いた場合と同じ内視鏡画像が得られる。
Therefore, instead of reproducing the
第1多色スペクトル光25を形成するV光をB画素、G画素、及びR画素で受光して得る光量積分値をそれぞれVb、Vg、及びVrとする。同様に、第1多色スペクトル光25を形成するB光をB画素、G画素、及びR画素で受光して得る光量積分値をそれぞれBb、Bg、及びBrとし、第1多色スペクトル光25を形成するG光をB画素、G画素、及びR画素で受光して得る光量積分値をそれぞれGb、Gg、及びGrとし、第1多色スペクトル光25を形成するR光をB画素、G画素、及びR画素で受光して得る光量積分値をそれぞれRb、Rg、及びRrとする。
Let Vb, Vg, and Vr be the integrated values of the amount of light obtained by receiving the V light forming the first
V光をB画素で受光して得る光量積分値Vbは、例えば最大値(中心波長の光量)を「1」に規格化したV光の分光スペクトル(図6参照)とBカラーフィルタの分光スペクトル(図5参照)の波長毎の積を積分することにより求められる。V光の分光スペクトル及びBカラーフィルタの分光スペクトルは既知なので、V光をB画素で受光して得る光量積分値Vbは既知量である。他の光量積分値Vg、Vr、Bb、Bg、Br、Rb、Rg、及びRrも同様である。 The light intensity integrated value Vb obtained by receiving V light with B pixels is, for example, the spectral spectrum of V light (see FIG. 6) in which the maximum value (light intensity of the center wavelength) is standardized to "1" and the spectral spectrum of the B color filter. It is obtained by integrating the product of each wavelength (see FIG. 5). Since the spectral spectrum of V light and the spectral spectrum of the B color filter are known, the light amount integrated value Vb obtained by receiving V light with the B pixel is a known quantity. The same applies to the other light intensity integrated values Vg, Vr, Bb, Bg, Br, Rb, Rg, and Rr.
また、キセノンランプの連続スペクトル光26をB画素で受光して得る光量積分値をXbとし、キセノンランプの連続スペクトル光26をG画素で受光して得る光量積分値をXgとし、かつ、キセノンランプの連続スペクトル光26をR画素で受光して得る光量積分値をXrとする。連続スペクトル光26をB画素で受光して得る光量積分値Xbは、例えば最大値を「1」に規格化したキセノンランプの連続スペクトル光26(図4または図6参照)とBカラーフィルタの分光スペクトル(図5参照)の波長毎の積を積分することにより求められる。連続スペクトル光26の分光スペクトル及びBカラーフィルタの分光スペクトルは既知なので、連続スペクトル光26をB画素で受光して得る光量積分値Xbは既知量である。他の光量積分値Xg及びXrも同様である。
Further, the integrated light quantity obtained by receiving the
そして、第1多色スペクトル光25を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比をV光:B光:G光:R光=Cv:Cb:Cg:Crとする。これらCv、Cb、Cg、Crの値は変数であり、第1多色スペクトル光25をB画素で受光して得る光量積分値、G画素で受光して得る光量積分値、及びR画素で受光して得る光量積分値の比率が、キセノンランプの連続スペクトル光26をB画素で受光して得る光量積分値、G画素で受光して得る光量積分値、及びR画素で受光して得る光量積分値の比率に一致するように決定する。
Then, the light amount ratio of V light, B light, G light, and R light forming the first
すなわち、第1多色スペクトル光25を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crは、式(1)を満たすように決定すればよいが、方程式の数よりも変数の数の方が多いので、このままではV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを一意に定めることができない。
That is, the light amount ratios Cv: Cb: Cg: Cr of V light, B light, G light, and R light forming the first
そこで、本実施形態ではまずB画素で受光するV光とB光の光量比(V光:B光=Kv:Kb)を決定する。具体的には、B画素で受光する波長帯域を、V光の第1波長帯域(波長380nm以上430nm未満)とB光の第2波長帯域(波長430nm以上480nm未満)の2つの波長帯域に区切る。そして、第1多色スペクトル光25の第1波長帯域の光量積分値と、キセノンランプの連続スペクトル光26の第1波長帯域の光量積分値が一致し、かつ、第1多色スペクトル光25の第2波長帯域の光量積分値と、キセノンランプの連続スペクトル光26の第2波長帯域の光量積分値を一致するように、V光とB光の光量比Kv:Kbを決定する。
Therefore, in the present embodiment, first, the light amount ratio of the V light and the B light received by the B pixel (V light: B light = Kv: Kb) is determined. Specifically, the wavelength band received by the B pixel is divided into two wavelength bands, the first wavelength band of V light (
V光の第1及び第2波長帯域の各光量積分値をVb1及びVb2とし、B光の第1及び第2波長帯域の各光量積分値をBb1及びBb2とする。また、連続スペクトル光26の第1及び第2波長帯域の各光量積分値をXb1、Xb2とする。V光の第1波長帯域の光量積分値Vb1は、V光の分光スペクトルとBカラーフィルタの分光スペクトルの積を第1波長帯域で積分することで算出する。V光の分光スペクトルとBカラーフィルタの分光スペクトルは既知なので、V光の第1波長帯域の光量積分値Vb1は既知量である。他の光量積分値Vb2、Bb1、Bb2、Xb1、Xb2も同様である。
Let Vb1 and Vb2 be the integrated values of the first and second wavelength bands of the V light, and Bb1 and Bb2 be the integrated values of the first and second wavelength bands of the B light. Further, the integrated values of the amount of light in the first and second wavelength bands of the
したがって、V光とB光の光量比Kv:Kbは、式(2)によって算出できる。本実施形態では、図7に示すように、Kv:Kb≒0.53:1(≒0.35:0.65)である。 Therefore, the light intensity ratio Kv: Kb of V light and B light can be calculated by the equation (2). In this embodiment, as shown in FIG. 7, Kv: Kb≈0.53: 1 (≈0.35: 0.65).
第1多色スペクトル光25を形成するV光とB光の光量比Kv:Kbが定まれば、この光量比で合成したV光とB光の合成光を擬似的に青色光(以下、B2光という)として扱うことができる(図7参照)。
Once the light amount ratio Kv: Kb of the V light and the B light forming the first
このため、B2光をB画素で受光して得る光量積分値をB2b、B2光をG画素で受光して得る光量積分値をB2g、B2光をR画素で受光して得る光量積分値をB2rとし、第1多色スペクトル光25を形成するB2光、G光、及びR光の光量比をPb2:Pg:Prとすると、式(3)によってB2光、G光、及びR光の光量比Pb2:Pg:Prを算出することができる。本実施形態では、Pb2:Pg:Pr=1:1.64:1.65(≒0.24:0.36:0.40)である。
Therefore, the light intensity integrated value obtained by receiving B2 light with B pixel is B2b, the light intensity integrated value obtained by receiving B2 light with G pixel is B2g, and the light intensity integrated value obtained by receiving B2 light with R pixel is B2r. Assuming that the light intensity ratio of the B2 light, the G light, and the R light forming the first
こうして第1多色スペクトル光25を形成するV光とB光の光量比Kv:Kbと、B2光、G光、及びR光の光量比Pb2:Pg:Prが定まれば、これらを用いて第1多色スペクトル光25を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出することができる。本実施形態では、Cv:Cb:Cg:Cr=Kv/Kb:1:Pg/Pb2:Pr/Pb2=0.53:1:1.64:1.65(≒0.11:0.22:0.32:0.36)である。
If the light amount ratio Kv: Kb of the V light and the B light forming the first
上記光量比Cv:Cb:Cg:CrでV光、B光、G光、及びR光を合成した多色スペクトル光が第1多色スペクトル光25である(図3参照)。内視鏡システム10は、V光、B光、G光、及びR光の光量比を上記光量比Cv:Cb:Cg:Crにした第1多色スペクトル光25を用いることで、第1多色スペクトル光25を撮像センサ48の複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率が、キセノンランプの連続スペクトル光26を撮像センサ48の複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致する。
The first multicolor
具体的には、式(1)からも分かるように、例えば、第1多色スペクトル光25を用いた場合のG画素での光量積分値(CvVg+CbBg+CgGg+CrRg)に対するB画素での光量積分値(CvVb+CbBb+CgGb+CrRb)の比率(CvVb+CbBb+CgGb+CrRb)/(CvVg+CbBg+CgGg+CrRg)が、キセノンランプの連続スペクトル光26を用いる場合のG画素での光量積分値Xgに対するB画素での光量積分値Xbの比率Xb/Xgに一致する。かつ、第1多色スペクトル光25を用いた場合のG画素での光量積分値(CvVg+CbBg+CgGg+CrRg)に対するR画素での光量積分値(CvVr+CbBr+CgGr+CrRr)の比率(CvVr+CbBr+CgGr+CrRr)/(CvVg+CbBg+CgGg+CrRg)は、キセノンランプの連続スペクトル光26を用いる場合のG画素での光量積分値Xgに対するR画素での光量積分値Xrの比率Xr/Xgに一致する。
Specifically, as can be seen from the equation (1) , for example, the light intensity integrated value (CvVb + CbBb + CgGb + CrRb) in the B pixel with respect to the light intensity integrated value (CvVg + CbBg + CgGg + CrRg) in the G pixel when the first multicolor
すなわち、第1多色スペクトル光25を用いれば、撮像センサ48から得られる画像信号の色毎のバランスがキセノンランプの連続スペクトル光26を用いた場合とほぼ同じになる。このため、内視鏡システム10は、観察対象の見え方をキセノンランプの連続スペクトル光26を用いた場合とほぼ同じになる。また、DSP56で行う各種信号処理や、ノイズ除去部58で行うノイズ除去処理、画像生成部62で行う各種画像処理等で用いるゲインやマトリクスを再計算する必要もなく、従来と同じゲインやマトリクスを使用できるので、ノイズもキセノンランプの連続スペクトル光26を用いる場合とほぼ同じになる。
That is, when the first multicolor
したがって、本実施形態のように撮像センサ48が、青色(第1色)に感度を有するB画素(第1色画素)と、緑色(第2色)に感度を有するG画素(第2色画素)と、赤色(第3色)に感度を有するR画素(第3色画素)と、を有する場合、光源制御部22は、V光、B光、G光、及びR光を上記光量比Cv:Cb:Cg:Crで発光させることにより、B画素で得る青色の光量積分値とG画素で得る第2色の光量積分値との比率を、第1多色スペクトル光25を用いる場合と連続スペクトル光26を用いる場合とで一致させ、かつ、R画素で得る赤色の光量積分値と緑色の光量積分値との比率を、第1多色スペクトル光25を用いる場合と連続スペクトル光26を用いる場合とで一致させる。
Therefore, as in the present embodiment, the image sensor 48 has a B pixel (first color pixel) having sensitivity to blue (first color) and a G pixel (second color pixel) having sensitivity to green (second color). ) And R pixels (third color pixels) having sensitivity to red (third color), the light
第1多色スペクトル光25は、キセノンランプの連続スペクトル光26と比較すると、一部の波長帯域(V光とB光の中間の波長帯域等)の波長成分が少ないが、いわゆる表層血管やピットパターン等の粘膜の表層付近の構造の情報や、中深層血管等の粘膜下の中深層の構造に関する情報は、第1多色スペクトル光25を形成する各色光が十分に担持している。したがって、内視鏡システム10では、第1多色スペクトル光25を用いることで、こうした表層血管等の見え方も含めて観察対象の見え方をキセノンランプの連続スペクトル光26を用いた場合とほぼ一致する。逆に言えば、キセノンランプの連続スペクトル光26のうち、V光とB光の中間の波長帯域等の光は、内視鏡画像を明るくするが、第1多色スペクトル光25を形成する各色光と比較すると、表層血管や中深層血管等の観察対象の構造の見え方への寄与が少ない。このため、内視鏡観察には、第1多色スペクトル光25で不足はない。
Compared with the
なお、第1多色スペクトル光25を撮像センサ48の複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率は、連続スペクトル光26を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に対して少なくとも5%〜10%程度の誤差を許容できる。視覚が色差の違いに比較的鈍感であることもあり、誤差が上記程度であれば、観察対象の見え方はキセノンランプの連続スペクトル光26を用いた場合とほぼ同じになるので、各比率はほぼ一致していると見做せる。したがって、本明細書等で言う、第1多色スペクトル光25を撮像センサ48の複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率と、連続スペクトル光26を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率の「一致」には、上記のような誤差を含んだ「ほぼ一致」も含む。
The ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving the first
[第2実施形態]
内視鏡システム10の観察対象は例えば食道であり、食道の反射率は、図8に示すように波長毎に異なる。このため、図9に示すように、V光、B光、G光、及びR光の各最大値を「1」に規格化した多色スペクトル光201を用いる場合でも、食道からの戻り光202は食道の反射率を反映して変化する。同様に、図10に示すように、キセノンランプの連続スペクトル光26を用いる場合でも、食道からの戻り光203は食道の反射率を反映して元の連続スペクトル光26から変化する。なお、食道の反射率には、食道からの反射光の光量の他に、食道の粘膜等を形成する組織から発生する蛍光の光量も含まれている。このため、戻り光202は多色スペクトル光201の反射光の他、多色スペクトル光201を照射したことによって食道から発生する蛍光も含む。戻り光203も同様である。
[Second Embodiment]
The observation target of the
上記のように、食道からの戻り光202及び戻り光203は、食道の反射率を反映して変化するので、第2実施形態では、光源制御部22は、食道に照射した多色スペクトル光201の戻り光202を撮像センサ48の複数色の画素で受光して得る色毎の光量積分値の比率が、食道に照射したキセノンランプの連続スペクトル光26を撮像センサ48の複数の画素で受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致するように、V光、B光、G光、及びR光の光量比を制御する。
As described above, the
このように、食道からの戻り光を撮像センサ48の複数色の画素で受光して得る色毎の光量積分値を、キセノンランプの連続スペクトル光26を撮像センサ48の複数の画素で受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致させた多色スペクトル光が、図11に示す第1多色スペクトル光225である。グラフ226は、第1多色スペクトル光225の食道からの戻り光である。
In this way, the integrated value of the amount of light for each color obtained by receiving the return light from the esophagus with the pixels of the plurality of colors of the image sensor 48 is received by the plurality of pixels of the image sensor 48 with the
式(1)〜式(3)で用いる各光量積分値の算出する際に、V光、B光、G光、R光、及び連続スペクトル光26の代わりに戻り光202及び戻り光203のデータを用いれば、第1実施形態と同様にして、第1多色スペクトル光225を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出することができる。具体的には、第1多色スペクトル光225の場合、Cv:Cb:Cg:Cr=0.53:1:1.36:1.33(≒0.13:0.24:0.32:0.32)である。なお、第1多色スペクトル光225の場合、Kv:Kb=1.05:1.98(≒0.35:0.65)であり、Pb2:Pg:Pr=2.02:2.75:2.69(=0.27:0.37:0.36)である。
Data of
第2実施形態のように、特定の観察対象の性状を加味してV光、B光、G光、及びR光の光量比を設定した第1多色スペクトル光225を用いれば、特定の観察対象の見え方が、キセノンの連続スペクトル光26を用いる場合と特に正確に一致する。
As in the second embodiment, if the first
なお、観察対象の反射率は、観察対象の種類(部位)によって異なる。例えば、食道の他、胃や大腸等も内視鏡システム10の観察対象であるが、図12に示すように、食道と胃と大腸とでは各波長の反射率は異なる。したがって、食道の反射率を考慮した第1多色スペクトル光225を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比と、胃の反射率を考慮した第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比とは異なる。同様に、大腸の反射率を考慮した第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比も、食道や胃の場合とは異なる。このため、食道や胃や大腸等の観察対象の種類に合わせて第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比を適切に制御することが好ましい。
The reflectance of the observation target differs depending on the type (site) of the observation target. For example, in addition to the esophagus, the stomach, large intestine, and the like are also observation targets of the
この場合、図13に示す内視鏡システム240のように、観察対象の種類毎に、複数のV光、B光、G光、及びR光の光量比を記憶する光量比記憶部241を設ける。光量比記憶部241には、例えば、食道用光量比251と胃用光量比252と大腸用光量比253を予め記憶しておく。そして、キセノンランプを模倣する第1多色スペクトル光を用いる場合、光源制御部22は、光量比記憶部241が記憶する複数の光量比のなかから、観察対象の種類に応じた光量比を選択し、V光、B光、G光、及びR光の光量比を選択した光量比に制御する。観察対象が胃の場合、光源制御部22は光量比記憶部241から胃用光量比252を選択し、V光、B光、G光、及びR光の光量比を選択した胃用光量比252に制御する。こうすれば、観察対象の種類に合わせた第1多色スペクトル光を発光することができる。
In this case, as in the
なお、内視鏡システム240では、光量比記憶部241を内視鏡光源装置14に設けているが、光量比記憶部241は、プロセッサ装置16に設けてもよく、内視鏡12に設けても良い。すなわち、光源制御部22が観察対象の種類に合わせて適切な光量比を選択することができれば、光量比記憶部241を設けておく場所は任意である。
In the
[第3実施形態]
上記第1実施形態及び第2実施形態では、原色系カラーフィルタを有する撮像センサ48を用いているが、内視鏡システム10及び240は、原色系の撮像センサ48の代わりに、補色系カラーフィルタを有する補色系カラー撮像センサを用いることもできる。補色系カラーフィルタは、シアンカラーフィルタ(Cy)、マゼンタカラーフィルタ(Mg)、及びイエローカラーフィルタ(Ye)を含む。本実施形態では、図14に示すように、補色系カラーフィルタは、例えば、Cy、Mg、及びYeに加え、グリーンカラーフィルタ(G)を備える。すなわち、本実施形態では、撮像センサ48は、シアン画素(以下、Cy画素という)、マゼンタ画素(以下、Mg画素という)、イエロー画素(以下、Ye画素という)、及びグリーン画素(以下、G画素という)を有する。
[Third Embodiment]
In the first embodiment and the second embodiment, the image sensor 48 having the primary color filter is used, but the
撮像センサ48に補色系カラー撮像センサを用いる場合、観察対象の見え方をキセノンランプの連続スペクトル光26を用いる場合とほぼ等しくする第1多色スペクトル光は、第1及び第2実施形態の第1多色スペクトル光25及び225とはV光、B光、G光、及びR光の光量比が異なる。このため、これらの代わりに補色系カラー撮像センサ用のV光、B光、G光、及びR光の光量比を用いる必要がある。
When a complementary color imaging sensor is used for the imaging sensor 48, the first multicolor spectral light that makes the appearance of the observation target substantially the same as when the continuous
補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するV光をCy画素、Mg画素、Ye画素、及びG画素で受光して得る光量積分値をそれぞれVcy、Vmg、Vye、及びVgとする。同様に、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するB光をCy画素、Mg画素、Ye画素、及びG画素で受光して得る光量積分値をそれぞれBcy、Bmg、Bye、及びBgとし、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するG光をCy画素、Mg画素、Ye画素、及びG画素で受光して得る光量積分値をそれぞれGcy、Gmg、Gye、及びGgとし、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するR光をCy画素、Mg画素、Ye画素、及びG画素で受光して得る光量積分値をそれぞれRcy、Rmg、Rye、及びRgとする。これらが既知量であることは第1及び第2実施形態と同様である。 The light amount integrated values obtained by receiving the V light forming the first multicolor spectrum light for the complementary color imaging sensor with the Cy pixel, Mg pixel, Ye pixel, and G pixel are Vcy, Vmg, Vye, and Vg, respectively. To do. Similarly, the integrated light amount obtained by receiving the B light forming the first multicolor spectrum light for the complementary color imaging sensor with the Cy pixel, Mg pixel, Ye pixel, and G pixel is Bcy, Bmg, Bye, respectively. And Bg, and the integrated values of the amount of light obtained by receiving the G light forming the first multicolor spectrum light for the complementary color imaging sensor with the Cy pixel, Mg pixel, Ye pixel, and G pixel are Gcy, Gmg, and Gye, respectively. , And Gg, and the integrated values of the amount of light obtained by receiving the R light forming the first multicolor spectrum light for the complementary color imaging sensor with the Cy pixel, Mg pixel, Ye pixel, and G pixel are Rcy, Rmg, respectively. Let it be Rye and Rg. The fact that these are known amounts is the same as in the first and second embodiments.
また、キセノンランプの連続スペクトル光26をCy画素で受光して得る光量積分値をXcyとし、キセノンランプの連続スペクトル光26をMg画素で受光して得る光量積分値をXmgとし、キセノンランプの連続スペクトル光26をYe画素で受光して得る光量積分値をXyeとし、かつ、キセノンランプの連続スペクトル光26をG画素で受光して得る光量積分値をXgとする。これらが既知量であることは第1及び第2実施形態と同様である。
Further, the integrated light intensity value obtained by receiving the
そして、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比は、第1及び第2実施形態と同様に、V光:B光:G光:R光=Cv:Cb:Cg:Crとする。これらCv、Cb、Cg、Crの値は変数であり、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を補色系の各画素で受光して得る光量積分値の比率が、キセノンランプの連続スペクトル光26を補色系の各画素で受光して得る光量積分値の比率に一致するように決定する。すなわち、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crは、式(4)を満たすように決定すればよい。式(4)は、方程式の数と変数の数が等しいので、これを解いてV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを求めることができる。
Then, the light amount ratios of the V light, the B light, the G light, and the R light forming the first multicolor spectrum light for the complementary color imaging sensor are V light: B as in the first and second embodiments. Light: G light: R light = Cv: Cb: Cg: Cr. These Cv, Cb, Cg, and Cr values are variables, and the ratio of the integrated light amount obtained by receiving the first multicolor spectral light for the complementary color imaging sensor with each complementary color pixel is the continuous xenon lamp. It is determined so as to match the ratio of the integrated light amount obtained by receiving the
あるいは、以下に説明する算出方法によっても、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出することができる。
Alternatively, the light amount ratios Cv: Cb: Cg: Cr of V light, B light, G light, and R light forming the first multicolor spectral light for the complementary color imaging sensor can also be obtained by the calculation method described below. Can be calculated.
この場合、図15に示すように、Cy、Mg、Ye、及びGの各カラーフィルタの感度を波長毎に合算し、補色系カラー撮像センサの総合感度Sumを求め、補色系カラー撮像センサが総合感度Sumのカラーフィルタを有する1つの画素(以下、S画素という)とみなす。 In this case, as shown in FIG. 15, the sensitivities of the Cy, Mg, Ye, and G color filters are added up for each wavelength to obtain the total sensitivity Sum of the complementary color image sensor, and the complementary color image sensor is integrated. It is regarded as one pixel having a color filter having a sensitivity of Sum (hereinafter referred to as S pixel).
次いで、波長帯域を、V光の第1波長帯域(波長380nm以上430nm未満)と、B光の第2波長帯域(波長430nm以上480nm未満)と、G光の第3波長帯域(波長480nm以上580nm未満)と、R光の第4波長帯域(波長580nm以上700nm未満)と、に区切り、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するV光をS画素で受光して得る光量積分値のうち、第1〜第4波長帯域の光量積分値をそれぞれVS1、VS2、VS3、及びVS4とする。
Next, the wavelength bands are the first wavelength band of V light (
同様に、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するB光をS画素で受光して得る光量積分値のうち、第1〜第4波長帯域の光量積分値をそれぞれBS1、BS2、BS3、及びBS4とし、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するG光をS画素で受光して得る光量積分値のうち、第1〜第4波長帯域の光量積分値をそれぞれGS1、GS2、GS3、及びGS4とし、かつ、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するR光をS画素で受光して得る光量積分値のうち、第1〜第4波長帯域の光量積分値をそれぞれRS1、RS2、RS3、及びRS4とする。また、キセノンランプの連続スペクトル光26をS画素で受光して得る光量積分値のうち、第1〜第4波長帯域の光量積分値をそれぞれXS1、XS2、XS3、及びXS4とする。
Similarly, among the light quantity integrated values obtained by receiving the B light forming the first multicolor spectral light for the complementary color imaging sensor with the S pixel, the light quantity integrated values in the first to fourth wavelength bands are BS1 and BS1, respectively. BS2, BS3, and BS4, among the light amount integration values obtained by receiving the G light forming the first multicolor spectrum light for the complementary color imaging sensor with the S pixel, the light amount integration in the first to fourth wavelength bands. The values are GS1, GS2, GS3, and GS4, respectively, and among the light quantity integrated values obtained by receiving the R light forming the first multicolor spectral light for the complementary color imaging sensor with the S pixel, the first 1st Let RS1, RS2, RS3, and RS4 be the integrated values of the amount of light in the fourth wavelength band, respectively. Further, among the integrated light intensity values obtained by receiving the
光量積分値VS1は、V光の分光スペクトルと総合感度Sumの波長毎の積を第1波長帯域の範囲で積分することで算出する。他の光量積分値VS2、VS3、VS4、BS1、BS2、BS3、BS4、GS1、GS2、GS3、GS4、RS1、RS2、RS3、RS4、XS1、XS2、XS3、及びXS4も同様である。 The light intensity integrated value VS1 is calculated by integrating the product of the spectral spectrum of V light and the total sensitivity Sum for each wavelength in the range of the first wavelength band. The same applies to the other light intensity integrated values VS2, VS3, VS4, BS1, BS2, BS3, BS4, GS1, GS2, GS3, GS4, RS1, RS2, RS3, RS4, XS1, XS2, XS3, and XS4.
そして、式(4)の代わりに、式(5)によって、補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出する。本実施形態で用いる図14の補色系カラーフィルタを有する補色系カラー撮像センサの場合、式(5)によって求めた光量比はCv:Cb:Cg:Cr≒0.12:0.23:0.27:0.39である。図16に示す多色スペクトル光は、式(5)によって求めた光量比のV光、B光、G光、及びR光で形成する補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光325である。
Then, instead of the formula (4) , the light amount ratio Cv: Cb of the V light, the B light, the G light, and the R light forming the first multicolor spectral light for the complementary color imaging sensor is performed by the formula (5). : Cg: Cr is calculated. In the case of the complementary color image sensor having the complementary color filter of FIG. 14 used in this embodiment, the light amount ratio obtained by the equation (5) is Cv: Cb: Cg: Cr ≈ 0.12: 0.23: 0. 27: 0.39. The multicolor spectral light shown in FIG. 16 is the first multicolor
補色系カラー撮像センサ用の第1多色スペクトル光325を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crの式(5)による算出方法は、複数の波長帯域(第1〜第4波長帯)で、第1多色スペクトル光を補色系カラー撮像センサの複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の合計値を、キセノンランプの連続スペクトル光26を補色系カラー撮像センサの複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の合計値と一致させる算出方法である。式(5)の算出方法は、式(4)の算出方法に比べて、色毎の光量積分値の比率に誤差が発生するが、その代わりに、確実にCv>0、Cb>0、Cg>0、かつCr>0を満たす範囲内でCv、Cb、Cg、及びCrを決定できる利点がある。第1多色スペクトル光325を補色系カラー撮像センサの複数の画素で受光して得る色毎の光量積分値の比率は、キセノンランプの連続スペクトル光26を補色系カラー撮像センサの複数の画素で受光して得る色毎の光量積分値の比率と実質的に一致し、これらの誤差は例えば数%程度である。
There are a plurality of calculation methods according to the formula (5) of the light amount ratios Cv: Cb: Cg: Cr of V light, B light, G light, and R light forming the first
したがって、本実施形態のように、撮像センサ48が、シアン(第1色)に感度を有するCy画素(第1色画素)と、マゼンタ(第3色)に感度を有するMg画素(第3色画素)と、イエロー(第4色)に感度を有するYe画素(第4色画素)と、グリーン(第2色)に感度を有するG画素(第2色画素)を有する場合、光源制御部22は、V光、B光、G光、及びR光を上記光量比Cv:Cb:Cg:Crで発光させることにより、Cy画素で得るシアンの光量積分値とG画素で得るグリーンの光量積分値との比率を、第1多色スペクトル光25を用いる場合と連続スペクトル光26を用いる場合とで一致させ、Mg画素で得るマゼンタの光量積分値とグリーンの光量積分値との比率を、第1多色スペクトル光25を用いる場合と連続スペクトル光26を用いる場合とで一致させ、かつ、Ye画素で得るイエローの光量積分値とグリーンの光量積分値との比率を、第1多色スペクトル光25を用いる場合と連続スペクトル光26を用いる場合とで一致させる。
Therefore, as in the present embodiment, the image sensor 48 has a Cy pixel (first color pixel) that is sensitive to cyan (first color) and an Mg pixel (third color) that is sensitive to magenta (third color). When having a Ye pixel (fourth color pixel) having sensitivity to yellow (fourth color) and a G pixel (second color pixel) having sensitivity to green (second color), the light
上記第3実施形態の式(5)による光量比の算出方法は、撮像センサ48に原色系カラー撮像センサを用いる場合にも応用可能である。原色系カラー撮像センサのなかには、B画素、G画素、及びR画素に加え、エメラルド色カラーフィルタを有するE画素を有するセンサや、カラーフィルタが設けられていない白画素(W画素)を有するセンサもある。これらの原色系カラー撮像センサを用いる場合には、式(4)の光量比の算出方法よりも式(5)の光量比の算出方法の方が好適な場合がある。 The method of calculating the light amount ratio according to the formula (5) of the third embodiment can also be applied to the case where the primary color system color image sensor is used for the image sensor 48. Among the primary color imaging sensors, in addition to B pixels, G pixels, and R pixels, there are also sensors having E pixels having an emerald color filter and sensors having white pixels (W pixels) not provided with a color filter. is there. When these primary color system color imaging sensors are used, the method of calculating the light intensity ratio of the formula (5) may be more preferable than the method of calculating the light intensity ratio of the formula (4).
なお、上記第3実施形態のように撮像センサ48に補色系カラー撮像センサを用いる場合も、第2実施形態と同様に観察対象を加味して第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを制御することが好ましい。 Even when a complementary color image sensor is used for the image sensor 48 as in the third embodiment, V light, B, which forms the first multicolor spectrum light in consideration of the observation target as in the second embodiment. It is preferable to control the light amount ratio Cv: Cb: Cg: Cr of light, G light, and R light.
第1実施形態の式(2)や、第3実施形態の式(5)に示す通り、第1多色スペクトル光のうち複数色の光源が発光する波長帯域の光を1つの画素で受光する場合、1つの画素が受光する光の波長帯域毎(すなわち各光源が発光する光の波長帯域毎)に、光量積分値を、キセノンランプの連続スペクトル光26を受光して得る光量積分値に一致させると、第1多色スペクトル光を形成するV光、B光、G光、及びR光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを適切に決定することができる。この方法は、光源の色数が画素の色数よりも多い場合に特に効果的である(第1実施形態の式(2)参照)。
As shown in the formula (2) of the first embodiment and the formula (5) of the third embodiment, one pixel receives the light in the wavelength band emitted by the light sources of a plurality of colors in the first multicolor spectrum light. In this case, for each wavelength band of light received by one pixel (that is, for each wavelength band of light emitted by each light source), the integrated light amount value matches the integrated light amount obtained by receiving the
[第4実施形態]
上記第1〜第3実施形態では、光源制御部22は、光源部20の各LED20a〜20dによって、キセノンランプの連続スペクトル光26を用いる場合を模倣する第1多色スペクトル光25、225、及び325を発生させているが、光源制御部22は、光源部20の各LED20a〜20dによって、第1多色スペクトル光25、225、及び325と切り替えて、第1多色スペクトル光25及びキセノンランプの連続スペクトル光26とは異なる第2多色スペクトルを有する第2多色スペクトル光を発生させるようにしても良い。
[Fourth Embodiment]
In the first to third embodiments, the light
第2多色スペクトル光は、従来のキセノンランプを用いた内視鏡システムにはない固有の分光スペクトルを有する照明光である。例えば、光源制御部22は、図17に示すように、V光またはB光の少なくともいずれか一方(本実施形態ではV光)の光量を第1多色スペクトル光25よりも大きくする。すなわち、第2多色スペクトル光401をB画素で受光して得る光量積分値を、第1多色スペクトル光25をB画素で受光して得る光量積分値よりも大きくする。また、本実施形態では、第1多色スペクトル光25に対して、第2多色スペクトル光401を形成するV光の光量だけを変化させているが、さらに、第2多色スペクトル光401は、G画素で受光して得る光量積分値を、第1多色スペクトル光25をG画素で受光して得る光量積分値よりも小さくすることが好ましい。
The second multicolor spectral light is illumination light having a unique spectral spectrum that is not found in conventional endoscopic systems using xenon lamps. For example, as shown in FIG. 17, the light
上記第2多色スペクトル光401を用いて観察対象を観察すれば、粘膜表層にある血管やピットパターン等を、キセノンランプの連続スペクトル光26を用いる場合よりも明瞭に観察することができる。このため、第1多色スペクトル光25と第2多色スペクトル光401と切り替え可能にしておけば、上記のような多色スペクトル光を用いる場合の特有の利点をも享受できる。
When the observation target is observed using the second multicolor
第1多色スペクトル光25と第2多色スペクトル光401との切り替えは、内視鏡12の操作部12bに設けた観察モード切り替えスイッチ(図示しない)等を用いて、任意に切り替えられるようにすることができるが、特に、内視鏡システム10で用いる内視鏡12の機種に応じて自動的に第1多色スペクトル光25と第2多色スペクトル光401とを切り替えることが好ましい。
The switching between the first
このように、内視鏡12の機種によって第1多色スペクトル光25と第2多色スペクトル光401を自動的に切り替える場合、図18に示す内視鏡システム410のように、内視鏡12には機種を示すID(Identification Data)を記憶するID記憶部411を設け、内視鏡光源装置14には、内視鏡機種検出部412を設ける。内視鏡機種検出部412は、内視鏡12が内視鏡光源装置14に接続された場合に、ID記憶部411から内視鏡12のIDを読み出すことによって、接続された内視鏡12の機種を検出し、検出結果を光源制御部22に入力する。そして、光源制御部22は、内視鏡機種検出部412によって検出された内視鏡12の機種によって、光源部20で発生させる照明光を第1多色スペクトル光25と第2多色スペクトル光401とで切り替える。より具体的には、光源制御部22は、内視鏡12の機種が、キセノンランプの連続スペクトル光を用いる従来の内視鏡システムで使用する機種である場合は、光源部20で発生させる照明光を第1多色スペクトル光25に自動設定し、かつ、内視鏡12の機種が上記以外の機種である場合(多色スペクトル光を用いる内視鏡システムでだけ用いられる機種の場合等)には、光源部20で発生させる照明光を第2多色スペクトル光401に自動設定することが好ましい。
In this way, when the first
キセノンランプを用いる従来の内視鏡システムで使用する内視鏡を接続する場合、医師は使い慣れた従来の内視鏡システムと同様に観察対象を観察できることを望むことが多く、多色スペクトル光を照明光として使用する内視鏡システムでだけ用いる内視鏡を接続する場合は、医師は多色スペクトル光の利点を活かした観察を望むことが多い。このため、上記のように、内視鏡12の機種によって照明光を第1多色スペクトル光25と第2多色スペクトル光401とで自動的に切り替えると、操作や設定等をせずに、ニーズに合った内視鏡画像を自動的に提供することができる。もちろん、初期設定を上記のように内視鏡12の機種に応じて自動設定し、その後は、医師の判断で手動切り替えられるようにすることがさらに好ましい。
When connecting an endoscope used in a conventional endoscope system using a xenon lamp, doctors often want to be able to observe the observation target in the same way as a familiar conventional endoscope system, and multicolor spectral light is used. When connecting an endoscope used only in an endoscope system used as illumination light, doctors often desire observations that take advantage of multicolor spectral light. Therefore, as described above, if the illumination light is automatically switched between the first
図18の内視鏡システム410では、内視鏡光源装置14が内視鏡機種検出部412によって内視鏡12の接続を検知し、かつ、内視鏡12からIDを読み出して内視鏡12の機種を検出しているが、図19に示す内視鏡システム420のように、プロセッサ装置16にID読取部413を設け、ID読取部413によって内視鏡12の接続を検知し、かつ、内視鏡12からIDを読み出しても良い。この場合、内視鏡機種検出部412は、プロセッサ装置16のID読取部413から内視鏡12のIDを取得し、その機種を検出すれば良い。
In the
[第5実施形態]
LED等の半導体光源は、キセノンランプ等の従来の光源と比較すると長寿命であるが、LED等の半導体光源であっても、図20に示すように経時的に劣化して、既定の駆動電流や既定の駆動電圧で駆動しても、光量が低下する。また、半導体光源の種類(発光する光の波長等)によっても経時劣化の程度は異なる。経時劣化を無視すると、光源制御部22が例えば第1多色スペクトル光25を発光させるための既定の制御をしても、第1多色スペクトル光25の条件を満たさない多色スペクトル光が発せられてしまうことがある。このため、光源制御部22は、光源部20の各LED20a〜20dの経時劣化を考慮して、第1多色スペクトル光25や第2多色スペクトル光401を発光させることが好ましい。
[Fifth Embodiment]
A semiconductor light source such as an LED has a longer life than a conventional light source such as a xenon lamp, but even a semiconductor light source such as an LED deteriorates over time as shown in FIG. Even if it is driven with the specified drive voltage, the amount of light decreases. In addition, the degree of deterioration over time varies depending on the type of semiconductor light source (wavelength of emitted light, etc.). If the deterioration with time is ignored, even if the light
上記のように光源部20の各LED20a〜20dに経時劣化があっても第1実施形態等の条件を満たす第1多色スペクトル光25や第2多色スペクトル光401を発光させるためには、例えば、図21に示す内視鏡システム500のように、内視鏡光源装置14に光量検出部501を設け、光源制御部22には経時劣化検出部504を設ける。
In order to emit the first
光量検出部501は、V光の光量を検出するためのV光量検出部502aと、B光の光量を検出するためのB光量検出部502bと、G光の光量を検出するためのG光量検出部502cと、R光の光量を検出するためのR光量検出部502dとを備える。V光量検出部302aは、ミラー503aを介してV光の一部を取得することで、V−LED20aが発光したV光の光量を検出する。ミラー503aは、V−LED20aの光路中に配置され、V−LED20aが発光したV光の一部を反射してV光量検出部502aに入射させ、かつ、残りのV光を光路結合部23に向けて透過する。同様に、B−LED20b、G−LED20c、及びR−LED20dの光路中には、これらが発光した各色光の一部を反射してB光量検出部502b、G光量検出部502c、及びR光量検出部502dにそれぞれ入射させ、残りの各色光を光路結合部23に向けて透過するミラー503b、ミラー503c、及びミラー503dが配置される。B光量検出部502bは、ミラー503bを介してB光の一部を取得してB−LED20bが発光したB光の光量を検出する。G光量検出部502cは、ミラー503cを介してG光の一部を取得してG−LED20cが発光したG光の光量を検出する。R光量検出部502dは、ミラー503dを介してR光の一部を取得してR−LED20dが発光したR光の光量を検出する。
The light
光量検出部501は、各色用の光量検出部502a〜502dが検出したV光、B光、G光、及びR光の光量を光源制御部22に入力する。光源制御部22では、経時劣化検出部504が、第1多色スペクトル光25を発光する各LED20a〜20dの駆動電流等の駆動条件と、光量検出部501で実際に検出された各色光の光量とを用いて、各LED20a〜20dの経時劣化を検出する。具体的には、経時劣化検出部504は、各LED20a〜20dのうち、既定の光量に対して最も光量が低下した最劣化光源を検出する。光源制御部22は、経時劣化検出部504で検出した最劣化光源の光量に合わせて、残りの光源の光量を設定する。例えば、図22に示すように、光源制御部22が第1多色スペクトル光25を発光する駆動条件で各LED20a〜20dを駆動することで各LED20a〜20dの光量を指定したにも関わらず、R−LED20dの経時劣化のためにR光の光量が第1多色スペクトル光25を形成する指定の光量に満たず、かつ、V光、B光、及びG光は第1多色スペクトル光25を形成する指定の光量が発光した多色スペクトル光524になっていたとする。この場合、光源制御部22では、経時劣化検出部504がR−LED20dを最劣化光源として検出する。このため、図23に示すように、光源制御部22は、R−LED20dが発光するR光の光量に合わせて、V光、B光、及びG光の光量を低減させることにより、経時劣化したR−LED20dが発するR光の光量と、V光、B光、及びG光の光量のバランスを保たれた新たな第1多色スペクトル光525を発光させる。すなわち、各LED20a〜20dの少なくともいずれか1つに光量の不足が検出された場合、光源制御部22は、第1多色スペクトル光25を形成する各LED20a〜20dの光量の指定値に対して、光量の不足量が最も大きい最劣化光源の光量に合わせて、残りの光源の光量を設定する。これにより、各色光のバランスが保たれた第1多色スペクトル光525を発光させる。
The light
上記のように、各LED20a〜20dが発光する各色光の光量を検出し、これら各LED20a〜20dの中で最も経時劣化した光源の光量に合わせて残りの光源の光量を設定することで、光源制御部22は、光源部20によって常に各色光のバランスが保たれた第1多色スペクトル光25や第2多色スペクトル光401を安定して発光させることができる。また、上記のようにすれば、常に各色光のバランスが保たれた第1多色スペクトル光25及び325や第2多色スペクトル光401が安定して発光されるので、マトリックス処理で用いるマトリックス等、内視鏡画像を生成するために用いる信号処理パラメータや画像処理パラメータを再計算したり、複数用意したりしておく必要がない。また、撮像センサ48のカラーフィルタに混色がある場合には、内視鏡画像を生成するために用いる信号処理パラメータや画像処理パラメータを再計算したり、複数用意したりしておいても補正しきれないが、上記のようにすれば、常に安定して観察対象を観察することができる。
As described above, by detecting the amount of light of each color light emitted by each of the
上記第5実施形態で光量検出部501が行う各色光の光量検出は、少なくともキャリブレーション時に行うことが好ましい。特に、光量検出部501は、観察対象を観察するために各LED20a〜20dが発光している間、各色光の光量検出を繰り返し行なって、光源制御部22にフィードバックして、リアルタイムに第1多色スペクトル光25等のバランスを整えることが好ましい。
It is preferable that the light amount detection of each color light performed by the light
[第6実施形態]
上記第5実施形態の内視鏡システム500では、LED20a〜20dの経時劣化を検出しているが、LED20a〜20dの経時劣化以外の要因によって、光源制御部22が正確な第1多色スペクトル光25が発光できない場合もある。この場合、図24に示す内視鏡システム600のように、第5実施形態の内視鏡システム500と同様の光量検出部501等を設け、光源制御部22には経時劣化検出部504の代わりに、検証部604を設ける。
[Sixth Embodiment]
In the
検証部604は、模倣対象であるキセノンランプの連続スペクトル光26を撮像センサ48の各色の画素で受光して得る色毎の光量積分値の比率を模倣比率テーブル606に予め記憶している。検証部604は、この模倣比率テーブル606と光量検出部501の検出結果を用いて、実際に発光した第1多色スペクトル光25を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率が、キセノンランプの連続スペクトル光26を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致しているか否かを検証する。
The
検証部604は、光量検出部501の検出結果である各LED20a〜20dの実際の光量と撮像センサ48のカラーフィルタの分光特性から各色画素の光量積分値を算出し、これらの比率を求める。例えば、撮像センサ48がB画素、G画素、及びR画素を有する原色系カラー撮像センサである場合、G画素で得る光量積分値に対するB画素で得る光量積分値の比率(以下、本実施形態においてBp/Gpという)と、G画素で得る光量積分値に対するR画素で得る光量積分値の比率(以下、本実施形態においてRp/Gpという)を算出する。
The
また、模倣するキセノンランプの連続スペクトル光26と、撮像センサ48のカラーフィルタの分光特性から各色画素の光量積分値は予め算出し、模倣比率テーブル606は、模倣する連続スペクトル光26を用いた場合のG画素で得る光量積分値に対するB画素で得る光量積分値の比率(以下、本実施形態においてBx/Gxという)と、模倣する連続スペクトル光26を用いた場合のG画素で得る光量積分値に対するR画素で得る光量積分値(以下、本実施形態においてRx/Gxという)とを記憶する。
Further, the light intensity integrated value of each color pixel is calculated in advance from the
このため、検証部604は、算出した比率Bp/Gpと模倣比率テーブル606に記憶している比率Bx/Gxを比較し、かつ、算出した比率Rp/Gpと模倣比率テーブル606に記憶している比率Rx/Gxを比較する。これら2つの比較の結果、比率Bx/Gxに対して比率Bp/Gpの誤差が許容範囲内(例えば比率Bp/Gpの10%程度以下)であり、かつ、比率Rx/Gxに対して比率Rp/Gpの誤差が許容範囲内(例えば比率Bx/Gxの10%程度以下)であれば、第1多色スペクトル光25が適切に発光していると判断する。この場合、光源制御部22は、第1多色スペクトル光25の発光を継続する。
Therefore, the
一方、比率Bx/Gxに対して比率Bp/Gpの誤差が許容範囲外である場合、または、比率Rx/Gxに対して比率Rp/Gpの誤差が許容範囲外である場合、検証部604は適切な第1多色スペクトル光25が発光されていないと判断する。この場合、光源制御部22は、検証部604の検証結果を用いてLED20a〜20dをフィードバック制御する。すなわち、光源制御部22は、検証部604で算出した比率Bx/Gxに対して比率Bp/Gpの誤差、または、比率Rx/Gxに対して比率Rp/Gpの誤差に基づいて、各LED20a〜20dの光量を調整して制御する。これにより、照明光は常に適切な第1多色スペクトル光25に補正される。
On the other hand, when the error of the ratio Bp / Gp with respect to the ratio Bx / Gx is out of the permissible range, or when the error of the ratio Rp / Gp with respect to the ratio Rx / Gx is out of the permissible range, the
上記第6実施形態の内視鏡システム600では、検証部604が各色の光量積分値の算出する際等に観察対象の種類を考慮していないが、第2実施形態と同様に観察対象の種類を考慮して検証部604で算出する各色の光量積分値や光量積分値の比率を算出することができる。また、上記第6実施形態の内視鏡システム600の検証部604は、第5実施形態の経時劣化検出部504として機能することもできる。なお、上記第6実施形態では、内視鏡光源装置14に検証部604を設けているが、検証部604はプロセッサ装置16に設けても良い。
In the
上記第6実施形態の内視鏡システム600は、光量検出部501の検出結果を用いて照明光が第1多色スペクトル光25になっているかを検証しているが、光量検出部501の検出結果を用いる代わりに、撮像センサ48の出力を用いて照明光が第1多色スペクトル光25になっているかを検証することもできる。この場合、図25に示す内視鏡システム700のように、プロセッサ装置16に検証部704を設ける。
The
検証部704は、光量検出部501の検出結果の代わりに、受信部53から取得する撮像センサ48の出力を用いる以外は、上記第6実施形態の検証部604と同様である。すなわち、検証部704は、模倣比率テーブル706に模倣対象であるキセノンランプの連続スペクトル光26を撮像センサ48の各色の画素で受光して得る色毎の光量積分値の比率を記憶しており、この模倣比率テーブル706と撮像センサ48の出力を用いて、実際に発光した第1多色スペクトル光25を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率が、キセノンランプの連続スペクトル光26を複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致しているか否かを検証する。
The
検証部704は、撮像センサ48の出力である画像信号を受信部53から取得し、これらの比率を求める。撮像センサ48がB画素、G画素、及びR画素を有する原色系カラー撮像センサである場合、例えば検証部704はB画像信号、G画像信号、及びR画像信号の各々の平均値等(平均値や中央値等の統計量)を求めることにより各色の画素の光量積分値を算出し、それらの比率Bp/Gpと比率Rp/Gpを算出する。なお、検証部704が算出する各色の画像信号の平均値等は、撮像センサ48からの信号電荷の読み出し時にかかるゲインや受信部53で行う各種処理の具体的内容に影響されるので本明細書でいう光量積分値そのものではないが、第1多色スペクトル光25を発光するキセノンエミュレートモードでは常に同じ処理をするので、各色の画像信号の平均値等は実質的に光量積分値を表す。
The
模倣比率テーブル706は、模倣する連続スペクトル光26を用いる場合のB画像信号、G画像信号、及びR画像信号の各々の平均値等を用いて算出した比率Bx/Gx及び比率Rx/Gxを記憶する。検証部704は、算出した比率Bp/Gpと模倣比率テーブル706に記憶している比率Bx/Gxを比較し、かつ、算出した比率Rp/Gpと模倣比率テーブル606に記憶している比率Rx/Gxを比較し、光源制御部22がこれらの比較結果(検証部704の検証結果)に基づいてLED20a〜20dの制御するのは上記第6実施形態の内視鏡システム600と同様である。
The imitation ratio table 706 stores the ratio Bx / Gx and the ratio Rx / Gx calculated by using the average values of the B image signal, the G image signal, and the R image signal when the continuous spectrum light 26 to be imitated is used. To do. The
なお、実際の観察対象を撮影しながら検証部704による検証を行うことができるが、観察対象の個体差等の影響を除くためには、例えば生体粘膜の反射率を模した模擬体(ファントム)や照明光をほぼ直接に撮像センサ48に入射させる白板を撮影して検証をすることが好ましい。
It should be noted that verification can be performed by the
上記変形例の内視鏡システム700は、検証部704が各色の光量積分値の算出する際等に観察対象の種類を考慮していないが、第2実施形態と同様に観察対象の種類を考慮して検証部704で算出する各色の光量積分値や光量積分値の比率を算出することができる。このように、検証部704が行う検証に観察対象の種類を考慮する場合、食道、胃、及び大腸等の反射率を模した模擬体を用いる。
The
上記変形例の内視鏡システム700では、検証部704は、撮像センサ48の出力として受信部53から画像信号を取得しているが、受信部53から画像信号を取得する代わりに、DPS56、ノイズ除去部58、または画像生成部62から画像信号を取得することができる。検証部704は、これらプロセッサ装置16の各部から画像信号を取得する代わりに、内視鏡12のA/Dコンバータ51、CDS/AGC回路50、または撮像センサ48から画像信号を取得してもよい。
In the
上記第1〜第5実施形態では、B−LED20bが発するB光をそのまま第1多色スペクトル光25、225、325、及び525に利用しているが、約450nmから約500nmの波長の光は表層血管やピットパターン等の構造のコントラストを低下させてしまう。このため、図26に示す内視鏡システム800のように、B−LED20bの光路中に、約450nmから約500nmの波長の光を低減する帯域制限部801を配置することによって、B−LED20bが発するB光から、約450nmから約500nmの波長成分を低減したBs光を生成し、Bs光を第1多色スペクトル光25、225、325、及び525に用いることが好ましい。この場合、光量比は、帯域制限部801を通過後のBs光の分光スペクトルを用いて算出する。
In the first to fifth embodiments, the B light emitted by the B-
上記第1〜第6実施形態では、撮像センサ48が設けられた内視鏡12を被検体内に挿入して観察を行う内視鏡システムによって本発明を実施しているが、カプセル内視鏡システムでも本発明は好適である。例えば、図27に示すように、カプセル内視鏡システムでは、カプセル内視鏡900と、プロセッサ装置(図示しない)とを少なくとも有する。
In the first to sixth embodiments, the present invention is carried out by an endoscope system in which an
カプセル内視鏡900は、光源部902と光源制御部903と、撮像センサ904と、画像生成部906と、送受信アンテナ908とを備えている。光源部902は、上記第1〜第6実施形態の光源部20と同様に、V光を発するV−LEDと、B光を発するB−LEDと、G光を発するG−LEDと、R光を発するR−LEDと、を有している。
The
光源制御部903は、上記各実施形態及び変形例の光源制御部22と同様にして光源部902の駆動を制御する。また、光源制御部903は、送受信アンテナ908によって、カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置と無線で通信可能である。カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置は、上記第1〜第6実施形態のプロセッサ装置16とほぼ同様であるが、画像生成部906はカプセル内視鏡900に設けられ、生成された内視鏡画像は、送受信アンテナ908を介してプロセッサ装置に送信される。撮像センサ904は上記第1〜第6実施形態の撮像センサ48と同様に構成される。
The light
なお、上記第1〜第6実施形態では、光源制御部22は、キセノンランプの白色光を模倣するための第1多色スペクトル光25、225、325、及び525を発生させているが、キセノンランプの白色光の代わりに、他の広帯域な連続スペクトル光を模倣するための第1多色スペクトル光を発生さても良い。例えば、従来の内視鏡システムでは、キセノンランプ以外のハロゲンランプを用いる場合がある。キセノンランプ以外のハロゲンランプを模倣するための第1多色スペクトル光を発生させても良く、模倣するランプの種類を医師等が選択できるようにしても良い。同様に、励起光を発する励起光光源と、励起光の照射によって蛍光を発する蛍光体を組み合わせた広帯域光源や、半導体光源からなる広帯域光源が発する連続スペクトル光を模倣することもできる。蛍光体に励起光を照射して広帯域光源は、例えば、紫外光、紫色光、または青色光等を発光する励起光光源と、紫外光、紫色光、または青色光等の照射によって緑色から黄色(あるいは赤色)の蛍光を発光する蛍光体を組み合わせて構成される。半導体光源からなる広帯域光源は、例えば、白色光を発生する半導体光源である。上記のように、キセノンランプ以外の広帯域な連続スペクトル光(実質的に白色に見える擬似白色光やその他白色以外の光を含む)を模倣する場合も、上記実施形態のキセノンランプの白色光を模倣する場合と同様にして第1多色スペクトル光を発生させることができる。
In the first to sixth embodiments, the light
上記第1〜第6実施形態では、V−LED20a、B−LED20b、G−LED20c、R−LED20dの4色のLEDを用いているが、内視鏡光源装置14に用いる複数の光源が発光する光の色(波長)や組み合わせ、LEDの個数等は、これ以外の色及び組み合わせでも良い。また、LEDの代わりに、LD(Laser Diode)等の他の半導体光源を用いても良い。LEDやLDと蛍光体を組み合わせた光源を用いても良い。
In the first to sixth embodiments, four color LEDs of V-LED20a, B-LED20b, G-LED20c, and R-LED20d are used, but a plurality of light sources used in the endoscope
なお、上記第1〜第6実施形態では、光源部20の各LED20a〜20dを全て同時に点灯しているが、撮像センサ48が観察対象を撮像している間(光電変換をする間の時間)にこれら各LED20a〜20dを順次点灯させても良い。また、撮像センサ48が観察対象を撮像している間に、色毎に点灯時間を調節して、光量を制御してもよい。これらの場合も上記第1〜第5実施形態のように光源部20の各LED20a〜20dを同時に点灯するのと同じ結果が得られる。
In the first to sixth embodiments, the
10,240,410,420,500,600,700,800 内視鏡システム
20 光源部
22 光源制御部
25,225,325,525 第1多色スペクトル光
26 連続スペクトル光
412 内視鏡機種検出部
501 光量検出部
504 経時劣化検出部
604,704 検証部
900 カプセル内視鏡
Claims (9)
異なる色に感度を有する複数色の画素を有する撮像センサであって、シアンに感度を有するCy画素と、マゼンタに感度を有するMg画素と、イエローに感度を有するYe画素と、グリーンに感度を有するG画素とを有する撮像センサと、
前記複数の光源を制御し、前記第1多色スペクトル光を前記複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率を、キセノンランプ、ハロゲンランプ、または白色LEDが発光する白色光である連続スペクトル光を前記複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致させる光源制御部とを備え、
前記光源制御部は、
前記撮像センサについて、前記Cy画素、前記Mg画素、前記Ye画素、及び前記G画素の感度を波長毎に合算した総合感度Sumのカラーフィルタを有するS画素とみなした場合において、前記V光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をVS1、VS2、VS3、VS4とし、前記B光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をBS1、BS2、BS3、BS4とし、前記G光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をGS1、GS2、GS3、GS4とし、前記R光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をRS1、RS2、RS3、RS4とし、前記連続スペクトル光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をXS1、XS2、XS3、XS4とした場合において、下記式(5)を満たすように、前記V光、前記B光、前記G光、及び前記R光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出する内視鏡システム。
A purple light source that emits V light, which is purple light in the first wavelength band, a blue light source that emits B light, which is blue light in the second wavelength band, a green light source that emits G light, which is green light in the third wavelength band, and A first multicolor spectrum light having a plurality of light sources having a red light source that emits R light, which is red light in the fourth wavelength band, and having a first multicolor spectrum obtained by superimposing the light emitted by the plurality of light sources. The light source that emits light
An imaging sensor having multiple color pixels that are sensitive to different colors, including Cy pixels that are sensitive to cyan, Mg pixels that are sensitive to magenta, Ye pixels that are sensitive to yellow, and Ye pixels that are sensitive to green. An image sensor with G pixels and
The ratio of the integrated light amount for each color obtained by controlling the plurality of light sources and receiving the first multicolor spectrum light by the pixels of the plurality of colors is the white color emitted by the xenon lamp, the halogen lamp, or the white LED. It is provided with a light source control unit that matches the ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving continuous spectrum light, which is light, with the pixels of the plurality of colors.
The light source control unit
For the image sensor, wherein Cy pixel, the Mg pixel, the Ye pixel, and In no event where deemed S pixels having an overall sensitivity Sum color filter of the the sum of sensitivity of G pixels for each wavelength, the V light Is obtained by integrating the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively. The integrated light amount to be obtained is VS1, VS2, VS3, VS4, and the spectral spectrum of the B light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength, which is the first wavelength band, the second wavelength band, and the third wavelength. The integrated light amount obtained by integrating in the band and the range of the fourth wavelength band is BS1, BS2, BS3, and BS4, and the spectral spectrum of the G light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength. The light quantity integrated values obtained by integrating in the ranges of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band are defined as GS1, GS2, GS3, and GS4, and the R By integrating the spectral spectrum of light for each wavelength of the total sensitivity Sum of the S pixels in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively. The obtained light intensity integrated values are RS1, RS2, RS3, and RS4, and the product of the spectral spectra of the continuous spectrum light for each wavelength of the total sensitivity Sum of the S pixels is the first wavelength band, the second wavelength band, and the first. When the light quantity integrated values obtained by integrating in the three wavelength bands and the fourth wavelength band are set to XS1, XS2, XS3, and XS4, the V light, the V light, so as to satisfy the following equation (5). An endoscopic system that calculates the light amount ratio Cv: Cb: Cg: Cr of the B light, the G light, and the R light.
前記光源制御部は、前記観察対象の種類毎の光量比Cv:Cb:Cg:Crのなかから光量比Cv:Cb:Cg:Crを選択する請求項1に記載の内視鏡システム。 A light amount ratio storage unit for storing the light amount ratio Cv: Cb: Cg: Cr is provided for each type of observation target.
The endoscope system according to claim 1 , wherein the light source control unit selects a light amount ratio Cv: Cb: Cg: Cr from among the light amount ratios Cv: Cb: Cg: Cr for each type of observation target.
前記光源制御部は、前記光量検出部による検出結果を用いて、前記複数の光源のうち、前記第1多色スペクトル光を形成する光量の指定値に対して、光量の不足が最も大きい最劣化光源の光量に合わせて、残りの光源の光量を設定する請求項1または2に記載の内視鏡システム。 A light amount detecting unit for detecting the amount of light emitted by the plurality of light sources is provided.
Using the detection result of the light amount detection unit, the light source control unit uses the detection result of the light amount detection unit to maximize the deterioration of the light amount with respect to the specified value of the light amount forming the first multicolor spectrum light among the plurality of light sources. The endoscopic system according to claim 1 or 2 , wherein the amount of light of the remaining light source is set according to the amount of light of the light source.
前記検証部は、前記光量検出部による検出結果を用いて、前記第1多色スペクトル光を前記複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率が、前記連続スペクトル光を前記複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致しているか否かを検証する請求項5に記載の内視鏡システム。 A light amount detecting unit for detecting the amount of light emitted by the plurality of light sources is provided.
The verification unit uses the detection result of the light amount detection unit to obtain the continuous spectrum light by the ratio of the light amount integrated value for each color obtained by receiving the first multicolor spectral light by the pixels of the plurality of colors. The endoscope system according to claim 5 , wherein it is verified whether or not the ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving light from the pixels of the plurality of colors matches.
光源制御部が、前記複数の光源を制御し、前記第1多色スペクトル光を前記複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率を、キセノンランプ、ハロゲンランプ、または白色LEDが発光する白色光である連続スペクトル光を前記複数色の画素でそれぞれ受光して得る色毎の光量積分値の比率に一致させるステップであって、
前記光源制御部は、
前記撮像センサについて、前記Cy画素、前記Mg画素、前記Ye画素、及び前記G画素の感度を波長毎に合算した総合感度Sumのカラーフィルタを有するS画素とみなした場合において、前記V光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をVS1、VS2、VS3、VS4とし、前記B光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をBS1、BS2、BS3、BS4とし、前記G光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をGS1、GS2、GS3、GS4とし、前記R光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をRS1、RS2、RS3、RS4とし、前記連続スペクトル光の分光スペクトルを前記S画素の総合感度Sumの波長毎の積を前記第1波長帯域、前記第2波長帯域、前記第3波長帯域、及び前記第4波長帯域の範囲でそれぞれ積分することにより得られる光量積分値をXS1、XS2、XS3、XS4とした場合において、下記式(5)を満たすように、前記V光、前記B光、前記G光、及び前記R光の光量比Cv:Cb:Cg:Crを算出するステップを有する内視鏡システムの作動方法。
A purple light source that emits V light, which is purple light in the first wavelength band, a blue light source that emits B light, which is blue light in the second wavelength band, a green light source that emits G light, which is green light in the third wavelength band, and A first multicolor spectrum light having a plurality of light sources having a red light source that emits R light, which is red light in the fourth wavelength band, and having a first multicolor spectrum obtained by superimposing the light emitted by the plurality of light sources. An imaging sensor having a light source unit that emits light and pixels of a plurality of colors having sensitivity to different colors, a Cy pixel having sensitivity to cyan, an Mg pixel having sensitivity to magenta, and a Ye pixel having sensitivity to yellow. In the method of operating an endoscopic system including an imaging sensor having G pixels having sensitivity to green.
The light source control unit controls the plurality of light sources, and sets the ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving the first multicolor spectrum light by the pixels of the plurality of colors with a xenon lamp, a halogen lamp, or white. This is a step of matching the ratio of the integrated light amount for each color obtained by receiving the continuous spectrum light, which is the white light emitted by the LED, with the pixels of the plurality of colors.
The light source control unit
For the image sensor, wherein Cy pixel, the Mg pixel, the Ye pixel, and In no event where deemed S pixels having an overall sensitivity Sum color filter of the the sum of sensitivity of G pixels for each wavelength, the V light Is obtained by integrating the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively. The integrated light amount to be obtained is VS1, VS2, VS3, VS4, and the spectral spectrum of the B light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength, which is the first wavelength band, the second wavelength band, and the third wavelength. The integrated light amount obtained by integrating in the band and the range of the fourth wavelength band is BS1, BS2, BS3, and BS4, and the spectral spectrum of the G light is the product of the total sensitivity Sum of the S pixels for each wavelength. The light quantity integrated values obtained by integrating in the ranges of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band are defined as GS1, GS2, GS3, and GS4, and the R By integrating the spectral spectrum of light for each wavelength of the total sensitivity Sum of the S pixels in the range of the first wavelength band, the second wavelength band, the third wavelength band, and the fourth wavelength band, respectively. The obtained light intensity integrated values are RS1, RS2, RS3, and RS4, and the product of the spectral spectra of the continuous spectrum light for each wavelength of the total sensitivity Sum of the S pixels is the first wavelength band, the second wavelength band, and the first. When the light quantity integrated values obtained by integrating in the three wavelength bands and the fourth wavelength band are set to XS1, XS2, XS3, and XS4, the V light, the V light, so as to satisfy the following equation (5). A method for operating an endoscopic system, which comprises a step of calculating a light amount ratio Cv: Cb: Cg: Cr of the B light, the G light, and the R light.
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