JP6970777B2 - Endoscope system - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡で撮影した画像を処理する内視鏡システムに関するものである。 The present invention relates to an endoscope system that processes an image taken by an endoscope.

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

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

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

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

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

特開2005−131130号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-131130 特開2011−041758号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-041758

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

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

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

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

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、ライトガイドの光学特性が異なる複数機種の内視鏡を使用して血管強調観察を行う場合でも、それぞれで撮影した観察画像において、同様の観察画像を得ることにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to capture observation images taken by each of a plurality of types of endoscopes having different optical characteristics of a light guide, even when performing blood vessel-enhanced observation. , To obtain a similar observation image.

本発明の内視鏡システムは、生体内の観察部位を照明する照明光を導光するための第1及び第2ライトガイドであり、血管情報観察用の光に対する光透過率に差がある第1及び第2ライトガイドがそれぞれ内蔵された第1及び第2の内視鏡を交換可能に接続する接続部と、接続部に接続された内視鏡の種類が第1及び第2の内視鏡のどちらであるかを識別する内視鏡識別部と、第1及び第2の内視鏡のそれぞれが出力する画像信号に対して画像処理を施す画像処理部であり、血管情報観察用の光を用いる血管強調観察モードにおいて、接続部に接続された内視鏡の種類が第1の内視鏡か第2の内視鏡かに応じて、光透過率の差に基づき、内容を変更して画像処理を施す画像処理部とを備えている。 The endoscope system of the present invention is the first and second light guides for guiding the illumination light that illuminates the observation site in the living body, and there is a difference in the light transmission rate with respect to the light for observing blood vessel information. The types of the connection part that interchangeably connects the first and second endoscopes with built-in 1st and 2nd light guides and the type of endoscope connected to the connection part are the first and second endoscopy. An endoscope identification unit that identifies which of the mirrors it is, and an image processing unit that performs image processing on the image signals output by each of the first and second endoscopes, and is for observing blood vessel information. In the vessel-enhanced observation mode using light, the content is changed based on the difference in light transmission rate depending on whether the type of endoscope connected to the connection part is the first endoscope or the second endoscope. It is provided with an image processing unit that performs image processing.

画像処理は、コントラスト調整処理であることが好ましい。 The image processing is preferably a contrast adjustment processing.

画像処理は、階調補正処理であることが好ましい。 The image processing is preferably gradation correction processing.

画像処理は、エッジ強調処理であることが好ましい。 The image processing is preferably edge enhancement processing.

画像処理は、血管領域と血管が存在しない領域との濃度差を広げる処理であることが好ましい。 The image processing is preferably a process for widening the density difference between the blood vessel region and the region where no blood vessel exists.

画像処理は、疑似カラー処理を含むことが好ましい。 The image processing preferably includes pseudo color processing.

青色領域の第1光と、第1光を蛍光体に照射して発光する蛍光とを含む白色光を発する第1光源モジュールと、紫外領域に近い波長領域の第2光を発する第2光源モジュールとを備え、血管情報観察用の光は、第1光源モジュールが発する光が含む緑色成分の光、及び、第2光源モジュールが発する光が含む青色成分の光のうち少なくとも一方を含むことが好ましい。 A first light source module that emits white light including a first light in a blue region and a fluorescence emitted by irradiating a phosphor with the first light, and a second light source module that emits a second light in a wavelength region close to the ultraviolet region. It is preferable that the light for observing blood vessel information includes at least one of a green component light contained in the light emitted by the first light source module and a blue component light contained in the light emitted by the second light source module. ..

青色、緑色、及び赤色の3色の半導体光源から構成される白色光源と、紫外領域に近い波長領域の第2光を発する半導体光源から構成される第2光源とを備え、血管情報観察用の光は、白色光源が発する白色光が含む緑色成分の光、及び、第2光源が発する光が含む青色成分の光のうち少なくとも一方を含むことが好ましい。 It is equipped with a white light source composed of semiconductor light sources of three colors of blue, green, and red, and a second light source composed of a semiconductor light source that emits a second light in a wavelength region close to the ultraviolet region, and is used for observing blood vessel information. The light preferably contains at least one of a green component light contained in the white light emitted by the white light source and a blue component light contained in the light emitted by the second light source.

半導体光源は、LEDであることが好ましい。 The semiconductor light source is preferably an LED.

第2光は、波長が430nm以下の青色光であることが好ましい。 The second light is preferably blue light having a wavelength of 430 nm or less.

青色光は、波長が410±10nmであることが好ましい。 The wavelength of blue light is preferably 410 ± 10 nm.

白色光は、波長が530nm〜560nmの波長域の緑色光を含むことが好ましい。 The white light preferably contains green light having a wavelength in the wavelength range of 530 nm to 560 nm.

第1及び第2ライトガイドは、光ファイバをバンドル化したファイババンドルであることが好ましい。 The first and second write guides are preferably fiber bundles in which optical fibers are bundled.

本発明によれば、ライトガイドの光学特性が異なる複数機種の内視鏡を使用して血管強調観察を行う場合でも、それぞれで撮影した観察画像において、同様の観察画像を得ることができる。 According to the present invention, even when blood vessel-enhanced observation is performed using a plurality of types of endoscopes having different optical characteristics of the light guide, the same observation image can be obtained in the observation images taken by each of them.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図13(A)に示すように、狭帯域光N2に対する光透過率が高い内視鏡11Aから出力された画像信号に対しては、上述の画像処理が行われる。これに対して、図13(B)に示すように、狭帯域光N2に対する光透過率が低い内視鏡11Bから出力された画像信号に対しては、画像処理部58は、内視鏡11Aに対する画像処理に加えてコントラスト強調処理を施す。狭帯域光N2に対応する画像信号は、青色の画像信号Bであるため、コントラスト強調処理は、画像信号Bに対して実行される。 As shown in FIG. 13A, the above-mentioned image processing is performed on the image signal output from the endoscope 11A having a high light transmittance for the narrow band light N2. On the other hand, as shown in FIG. 13B, for the image signal output from the endoscope 11B having a low light transmission rate for the narrow band light N2, the image processing unit 58 receives the endoscope 11A. In addition to the image processing for the image, contrast enhancement processing is performed. Since the image signal corresponding to the narrow band light N2 is the blue image signal B, the contrast enhancement process is executed for the image signal B.

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

狭帯域光N2は、ヘモグロビンの吸光係数が高い405nmの波長域を持つため、表層血管61、中深層血管62の領域では、反射光量が小さく、画素値も低い。一方、血管が存在しない領域はヘモグロビンによる吸収が無いため、反射光量が大きく、画素値が高い。そのため、画像PBにおいて、表層血管61、中深層血管62は、その周辺の血管が存在しない領域と比較して、濃度が高い。 Since the narrow band light N2 has a wavelength range of 405 nm, which has a high extinction coefficient of hemoglobin, the amount of reflected light is small and the pixel value is low in the regions of the surface blood vessel 61 and the mesopelagic blood vessel 62. On the other hand, since the region where no blood vessel does not exist is not absorbed by hemoglobin, the amount of reflected light is large and the pixel value is high. Therefore, in the image PB, the concentration of the surface blood vessel 61 and the mesopelagic blood vessel 62 is higher than that of the region in which the surrounding blood vessels do not exist.

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

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

画像処理部58は、ROMなどの内部メモリを有しており、内部メモリには、階調補正テーブル58aが記憶されている。階調補正テーブル58aは、横軸が入力値を、縦軸が出力値を表し、入力値と出力値の対応関係を示す階調補正カーブを有している。コントラストを上げるためには、処理前の原画像において濃度が低い部分は、濃度がより低く、濃度が高い部分はより高くなるようにすればよいので、画像処理部58は、コントラスト強調処理として、図14に示す略S字形状の階調補正カーブに基づいて階調補正を行って、画像PBのダイナミックレンジDRを広げる。これにより、血管領域と血管が存在しない領域の濃度差が広がって、血管のコントラストが向上する。画像PBには、表層血管61の情報が多く含まれているので、特に表層血管61のコントラストが向上する。 The image processing unit 58 has an internal memory such as a ROM, and the gradation correction table 58a is stored in the internal memory. The gradation correction table 58a has a gradation correction curve in which the horizontal axis represents an input value and the vertical axis represents an output value, and the correspondence between the input value and the output value is shown. In order to increase the contrast, the low density portion of the original image before processing may have a lower density, and the high density portion may have a higher density. Therefore, the image processing unit 58 performs the contrast enhancement processing. Gradation correction is performed based on the substantially S-shaped gradation correction curve shown in FIG. 14, and the dynamic range DR of the image PB is widened. As a result, the concentration difference between the blood vessel region and the region where the blood vessel does not exist is widened, and the contrast of the blood vessel is improved. Since the image PB contains a large amount of information on the surface blood vessel 61, the contrast of the surface blood vessel 61 is particularly improved.

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

なお、本例においては、血管強調観察用の表示画像を生成する方式として、三色の画像信号B、G、Rを用いてフルカラー画像を生成しているが、この方式以外でもよく、例えば、画像信号Rを使わずに、画像信号B、Gの二色のみで生成して、画像信号Bをモニタ14のBチャンネル及びGチャンネルに、画像信号Gに対応する信号をモニタ14のRチャンネルに割り当てる方式など、観察部位を疑似カラーで表示する方式を採用してもよい。 In this example, as a method for generating a display image for observing enhanced blood vessels, a full-color image is generated using three-color image signals B, G, and R, but a method other than this method may be used, for example. The image signal B is generated in only two colors of the image signals B and G without using the image signal R, and the image signal B is used for the B channel and the G channel of the monitor 14, and the signal corresponding to the image signal G is used for the R channel of the monitor 14. A method of displaying the observed part in pseudo color, such as a method of allocating, may be adopted.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

上記実施形態では、B、G、Rのマイクロカラーフイルタが設けられたカラー撮像素子を用いて、白色光をマイクロカラーフイルタで色分離して複数色の画像を同時に取得する同時方式を例に説明したが、カラーフイルタが設けられていないモノクロ撮像素子を用いて、各色の画像を順次取得する面順次方式に適用してもよい。 In the above embodiment, a simultaneous method of simultaneously acquiring images of a plurality of colors by color-separating white light with a micro color filter using a color image pickup element provided with B, G, and R micro color filters will be described as an example. However, it may be applied to the surface sequential method in which images of each color are sequentially acquired by using a monochrome image pickup element provided with no color filter.

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

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

Claims (13)

生体内の観察部位を照明する照明光を導光するための第1及び第2ライトガイドであり、血管情報観察用の光に対する光透過率に差がある第1及び第2ライトガイドがそれぞれ内蔵された第1及び第2の内視鏡を交換可能に接続する接続部と、
前記接続部に接続された内視鏡の種類が前記第1及び第2の内視鏡のどちらであるかを識別する内視鏡識別部と、
前記第1及び第2の内視鏡のそれぞれが出力する画像信号に対して画像処理を施す画像処理部であり、前記血管情報観察用の光を用いる血管強調観察モードにおいて、前記接続部に接続された内視鏡の種類が前記第1の内視鏡か前記第2の内視鏡かに応じて、前記光透過率の差に基づき、内容を変更して前記画像処理を施す画像処理部とを備えていることを特徴とする内視鏡システム。
The first and second light guides for guiding the illumination light that illuminates the observation site in the living body, and the first and second light guides with different light transmittances for the light for observing blood vessel information are built-in, respectively. A connection that interchangeably connects the first and second endoscopes
An endoscope identification unit that identifies whether the type of endoscope connected to the connection unit is the first or second endoscope, and an endoscope identification unit.
It is an image processing unit that performs image processing on the image signals output by each of the first and second endoscopes, and is connected to the connection unit in the blood vessel enhancement observation mode using light for observing blood vessel information. An image processing unit that changes the content and performs the image processing based on the difference in the light transmission rate depending on whether the type of the endoscope is the first endoscope or the second endoscope. An endoscopic system characterized by being equipped with.
前記画像処理は、コントラスト調整処理であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 1, wherein the image processing is a contrast adjustment processing. 前記画像処理は、階調補正処理であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 1, wherein the image processing is a gradation correction processing. 前記画像処理は、エッジ強調処理であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 1, wherein the image processing is an edge enhancement processing. 前記画像処理は、血管領域と血管が存在しない領域との濃度差を広げる処理であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 1, wherein the image processing is a processing for widening a density difference between a blood vessel region and a region where no blood vessel exists. 前記画像処理は、疑似カラー処理を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to any one of claims 1 to 5, wherein the image processing includes pseudo color processing. 青色領域の第1光と、前記第1光を蛍光体に照射して発光する蛍光とを含む白色光を発する第1光源モジュールと、
紫外領域に近い波長領域の第2光を発する第2光源モジュールとを備え、
前記血管情報観察用の光は、前記第1光源モジュールが発する光が含む緑色成分の光、及び、前記第2光源モジュールが発する光が含む青色成分の光のうち少なくとも一方を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
A first light source module that emits white light including first light in a blue region and fluorescence emitted by irradiating a phosphor with the first light.
It is equipped with a second light source module that emits second light in a wavelength region close to the ultraviolet region.
The light for observing blood vessel information includes at least one of a green component light contained in the light emitted by the first light source module and a blue component light contained in the light emitted by the second light source module. 6. The endoscope system according to any one of 6.
青色、緑色、及び赤色の3色の半導体光源から構成される白色光源と、
紫外領域に近い波長領域の第2光を発する半導体光源から構成される第2光源とを備え、
前記血管情報観察用の光は、前記白色光源が発する白色光が含む緑色成分の光、及び、前記第2光源が発する光が含む青色成分の光のうち少なくとも一方を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
A white light source composed of three color semiconductor light sources, blue, green, and red,
It is equipped with a second light source composed of a semiconductor light source that emits second light in a wavelength region close to the ultraviolet region.
The light for observing blood vessel information includes at least one of a green component light contained in white light emitted by the white light source and a blue component light contained in light emitted by the second light source, according to claims 1 to 6. The endoscopic system according to any one of the following items.
前記半導体光源は、LEDである請求項8に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to claim 8, wherein the semiconductor light source is an LED. 前記第2光は、波長が430nm以下の青色光であることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to any one of claims 7 to 9, wherein the second light is blue light having a wavelength of 430 nm or less. 前記青色光は、波長が410±10nmであることを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to any one of claims 7 to 10, wherein the blue light has a wavelength of 410 ± 10 nm. 前記白色光は、波長が530nm〜560nmの波長域の緑色光を含むことを特徴とする請求項7ないし11のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to any one of claims 7 to 11, wherein the white light includes green light having a wavelength in the wavelength range of 530 nm to 560 nm. 前記第1及び第2ライトガイドは、光ファイバをバンドル化したファイババンドルであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の内視鏡システム。 The endoscope system according to any one of claims 1 to 12, wherein the first and second light guides are fiber bundles in which optical fibers are bundled.
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