JP7069290B2 - Endoscope system and how to operate it - Google Patents
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Description
本発明は、複数種類の照明光を切り替えて発光する内視鏡システム及びその作動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system that switches and emits a plurality of types of illumination light and a method of operating the same.
近年の医療分野では、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムが広く用いられている。内視鏡システムでは、内視鏡から観察対象に照明光を照射し、その照明光で照明中の観察対象を内視鏡の撮像センサで撮像して得られるRGB画像信号に基づいて、観察対象の画像をモニタ上に表示する。 In the medical field in recent years, an endoscope system including a light source device, an endoscope, and a processor device is widely used. In the endoscope system, the observation target is irradiated with illumination light from the endoscope, and the observation target being illuminated by the illumination light is imaged by the image sensor of the endoscope, and the observation target is based on the RGB image signal obtained. The image of is displayed on the monitor.
また、内視鏡システムにおいては、診断目的に合わせて、観察対象に照射する照明光を切り替え、また、観察対象の画像に対する画像処理を切り替えることができるように、複数の観察モードが設けられている。また、特許文献1や特許文献2に示すように、複数の照明光を自動で切り替えて発光することによって、各照明光から得られる複数の観察画像を交互に観察できるようにすることも行われている。
Further, in the endoscope system, a plurality of observation modes are provided so that the illumination light to be applied to the observation target can be switched and the image processing for the image to be observed can be switched according to the purpose of diagnosis. There is. Further, as shown in
しかしながら、複数の照明光を切り替えて発光する場合には、照明光の切替時に、切替後の照明光に対応しない観察画像が表示されるおそれがあるため、特許文献1では、照明光の切替時には、切替後の照明光の光量が最小になるようにしている。
However, when a plurality of illumination lights are switched to emit light, an observation image corresponding to the switched illumination light may be displayed when the illumination light is switched. Therefore, in
上記のように、複数の照明光を切り替えて発光する場合においても、観察対象の明るさ状態に応じて、各照明光の発光量の制御を行う必要がある。例えば、特許文献2では、切替前の照明光の発光により得られた画像から観察対象の明るさを算出し、その算出した観察対象の明るさに基づいて、切替後の照明光の発光量の制御を行っている。この場合には、算出した観察対象の明るさは切替後の照明光に基づいていないため、正確に発光量の制御を行うことができない場合がある。また、撮像素子として、ローリングシャッタ方式の撮像センサを用いた場合には、照明光の切替時において、切替前の照明光と切替後の照明光とが混色して露光される場合がある。この場合に得られた画像からは、正確に発光量の制御を行うことができない場合がある。
As described above, even when a plurality of illumination lights are switched to emit light, it is necessary to control the amount of emission of each illumination light according to the brightness state of the observation target. For example, in
本発明は、複数の照明光を切り替えて発光する場合において、照明光の切替期間においても正確に照明光の発光量の制御を行うことができる内視鏡システム及びその作動方法を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides an endoscope system capable of accurately controlling the amount of emitted illumination light even during the switching period of the illuminated light when the plurality of illuminated lights are switched and emitted, and an operation method thereof. The purpose.
本発明の内視鏡システムは、光源部と、光源制御部と、ローリングシャッタ方式の撮像センサと、明るさ情報算出部とを備える。光源部は、第1照明光と、第1照明光とは発光スペクトルが異なる第2照明光とを発する。光源制御部は、第1照明光と第2照明光とを切り替えて発光制御する。撮像センサは、第1照明光又は第2照明光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有する。撮像センサは、ライン毎に異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングで電荷を読み出して画像信号を出力する。画像信号には、第1照明光の照明期間に出力する第1画像信号と、第2照明光の照明期間に出力する第2画像信号と、第1照明光と第2照明光との切替を行う切替期間に出力する切替期間の画像信号が含まれる。明るさ情報算出部は、第1画像信号と第1明るさ算出係数とを用いて、第1照明光の照明期間における観察対象の明るさを表す第1明るさ情報を算出し、第2画像信号と第1明るさ算出係数とは異なる第2明るさ算出係数とを用いて、第2照明光の照明期間における観察対象の明るさを表す第2明るさ情報を算出し、切替期間の画像信号と第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数とを用いて、切替期間における観察対象の明るさを表す切替期間の明るさ情報を算出する。光源制御部は、第1明るさ情報、第2明るさ情報、又は切替期間の明るさ情報に基づいて、第1照明光又は第2照明光の発光量を制御し、明るさ情報算出部は、第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数に基づいて算出される切替期間用の明るさ算出係数を、切替期間用の画像信号に掛け合わせることによって、切替期間用の明るさ情報を算出する。 The endoscope system of the present invention includes a light source unit, a light source control unit, a rolling shutter type image pickup sensor, and a brightness information calculation unit. The light source unit emits the first illumination light and the second illumination light whose emission spectrum is different from that of the first illumination light. The light source control unit switches between the first illumination light and the second illumination light to control the light emission. The image pickup sensor has a plurality of lines for capturing an observation object illuminated by the first illumination light or the second illumination light. The image pickup sensor performs exposure at different exposure timings for each line, reads out charges at different read timings for each line, and outputs an image signal. The image signal is switched between the first image signal output during the illumination period of the first illumination light, the second image signal output during the illumination period of the second illumination light, and the first illumination light and the second illumination light. The image signal of the switching period to be output is included in the switching period to be performed. The brightness information calculation unit calculates the first brightness information representing the brightness of the observation target in the illumination period of the first illumination light by using the first image signal and the first brightness calculation coefficient, and calculates the second image. Using the signal and the second brightness calculation coefficient different from the first brightness calculation coefficient, the second brightness information indicating the brightness of the observation target in the illumination period of the second illumination light is calculated, and the image of the switching period is calculated. Using the signal, the first brightness calculation coefficient, and the second brightness calculation coefficient, the brightness information of the switching period representing the brightness of the observation target in the switching period is calculated. The light source control unit controls the amount of light emitted from the first illumination light or the second illumination light based on the first brightness information, the second brightness information, or the brightness information during the switching period, and the brightness information calculation unit , By multiplying the image signal for the switching period by the brightness calculation coefficient for the switching period calculated based on the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient, the brightness information for the switching period can be obtained. calculate.
明るさ情報算出部は、第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数とを特定の重み付け係数にて重み付けして加算した切替期間用の明るさ算出係数を用いて、切替期間の明るさ情報を算出することが好ましい。明るさ情報算出部は、第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数の平均値である切替期間用の明るさ算出係数を用いて、切替期間の明るさ情報を算出することが好ましい。明るさ情報算出部は、撮像センサにおける特定のラインに対応するライン用重み付け係数を、第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数に対して重み付けして加算した切替期間用の明るさ算出係数を用いて、切替期間の明るさ情報を算出することが好ましい。明るさ情報算出部は、切替期間の画像信号における特定のエリアに対応するエリア用重み付け係数を、第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数に対して重み付けして加算した切替期間用の明るさ算出係数を用いて、切替期間の明るさ情報を算出することが好ましい。 The brightness information calculation unit uses the brightness calculation coefficient for the switching period, which is obtained by weighting and adding the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient with a specific weighting coefficient, and the brightness of the switching period. It is preferable to calculate the information. It is preferable that the brightness information calculation unit calculates the brightness information of the switching period by using the brightness calculation coefficient for the switching period, which is the average value of the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient. The brightness information calculation unit calculates the brightness for the switching period by weighting and adding the weighting coefficient for the line corresponding to a specific line in the image pickup sensor to the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient. It is preferable to calculate the brightness information of the switching period using the coefficient . The brightness information calculation unit is for the switching period in which the weighting coefficient for the area corresponding to a specific area in the image signal of the switching period is weighted and added to the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient. It is preferable to calculate the brightness information of the switching period by using the brightness calculation coefficient .
光源制御部は、第1照明光と第2照明光とを少なくとも2フレーム以上の間隔にて照明することが好ましい。切替期間においては、撮像センサに対して、第1照明光と第2照明光が露光されることが好ましい。光源部は、複数波長帯域の光を発光することが可能、且つ、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能であり、第1照明光は第1発光比率を有し、第2照明光は前記第1発光比率と異なる第2発光比率を有することが好ましい。第1照明光は紫色光であり、第2照明光は緑色光であり、光源制御部は、紫色光と緑色光とを切り替えて発光することが好ましい。第1照明光と第2照明光は、それぞれ紫色光、青色光、緑色光、又は赤色光を含み、第1照明光における紫色光、青色光、緑色光、又は赤色光の光強度比Vs1:Bs1:Gs1:Rs1を示す第1発光比率は、第2照明光における紫色光、青色光、緑色光、又は赤色光の光強度比Vs2:Bs2:Gs2:Rs2を示す第2発光比率と異なっており、光源制御部は、第1発光比率と第2発光比率を切り替えることによって、第1照明光と第2照明光を切り替えて発光することが好ましい。 The light source control unit preferably illuminates the first illumination light and the second illumination light at intervals of at least two frames or more. During the switching period, it is preferable that the first illumination light and the second illumination light are exposed to the image pickup sensor. The light source unit can emit light in a plurality of wavelength bands, and the emission ratio of the light in each wavelength band can be changed. The first illumination light has the first emission ratio and the second illumination light. Preferably has a second light emission ratio different from the first light emission ratio. The first illumination light is purple light, the second illumination light is green light, and the light source control unit preferably switches between purple light and green light to emit light. The first illumination light and the second illumination light include purple light, blue light, green light, or red light, respectively, and the light intensity ratio Vs1: of purple light, blue light, green light, or red light in the first illumination light. The first emission ratio indicating Bs1: Gs1: Rs1 is different from the second emission ratio indicating the light intensity ratio Vs2: Bs2: Gs2: Rs2 of purple light, blue light, green light, or red light in the second illumination light. Therefore, it is preferable that the light source control unit switches between the first illumination light and the second illumination light by switching between the first emission ratio and the second emission ratio.
本発明の内視鏡システムの作動方法は、発光制御ステップと、撮像ステップと、明るさ情報算出ステップとを有する。発光制御ステップでは、光源制御部が、第1照明光と、第1照明光とは発光スペクトルが異なる第2照明光とを切り替えて発光制御する。撮像ステップでは、第1照明光又は第2照明光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ライン毎に異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングで電荷を読み出して画像信号を出力するローリングシャッタ方式の撮像センサが、画像信号として、第1照明光の照明期間に第1画像信号を出力し、第2照明光の照明期間に第2画像信号を出力し、第1照明光と第2照明光との切替を行う切替期間に切替期間の画像信号を出力する。明るさ情報算出ステップでは、明るさ情報算出部が、第1画像信号と第1明るさ算出係数とを用いて、第1照明光の照明期間における観察対象の明るさを表す第1明るさ情報を算出し、第2画像信号と第1明るさ算出係数とは異なる第2明るさ算出係数とを用いて、第2照明光の照明期間における観察対象の明るさを表す第2明るさ情報を算出し、切替期間の画像信号と第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数とを用いて、切替期間における観察対象の明るさを表す切替期間の明るさ情報を算出する。発光制御ステップでは、光源制御部が、第1明るさ情報、第2明るさ情報、又は切替期間の明るさ情報に基づいて、第1照明光又は第2照明光の発光量を制御する。明るさ情報算出部は、第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数に基づいて算出される切替期間用の明るさ算出係数を、切替期間用の画像信号に掛け合わせることによって、切替期間用の明るさ情報を算出する。
The method of operating the endoscope system of the present invention includes a light emission control step, an imaging step, and a brightness information calculation step. In the light emission control step, the light source control unit switches between the first illumination light and the second illumination light whose emission spectrum is different from that of the first illumination light to control the emission. In the imaging step, a plurality of lines for imaging an observation target illuminated by the first illumination light or the second illumination light are provided, exposure is performed at different exposure timings for each line, and different readout timings are used for each line. A rolling shutter type image sensor that reads out the charge and outputs an image signal outputs the first image signal as an image signal during the illumination period of the first illumination light, and outputs the second image signal during the illumination period of the second illumination light. It is output, and the image signal of the switching period is output during the switching period in which the first illumination light and the second illumination light are switched. In the brightness information calculation step, the brightness information calculation unit uses the first image signal and the first brightness calculation coefficient to represent the brightness of the observation target in the illumination period of the first illumination light. And using the second image signal and the second brightness calculation coefficient different from the first brightness calculation coefficient, the second brightness information representing the brightness of the observation target during the illumination period of the second illumination light is obtained. The brightness information of the switching period representing the brightness of the observation target in the switching period is calculated by using the image signal of the switching period, the first brightness calculation coefficient, and the second brightness calculation coefficient. In the light emission control step, the light source control unit controls the light emission amount of the first illumination light or the second illumination light based on the first brightness information, the second brightness information, or the brightness information of the switching period. The brightness information calculation unit multiplies the brightness calculation coefficient for the switching period, which is calculated based on the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient, to the image signal for the switching period, thereby performing the switching period. Calculate the brightness information for.
本発明によれば、複数の照明光を切り替えて発光する場合において、照明光の切替期間においても正確に照明光の発光量の制御を行うことができる。 According to the present invention, when a plurality of illumination lights are switched and emitted, the amount of emitted illumination light can be accurately controlled even during the switching period of the illumination lights.
[第1実施形態]
図1に示すように、第1実施形態の内視鏡システム10は、内視鏡12と、光源装置14と、プロセッサ装置16と、モニタ18と、ユーザーインターフェース19とを有する。内視鏡12は光源装置14と光学的に接続され、且つ、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る湾曲部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。この湾曲動作に伴って、先端部12dが所望の方向に向けられる。なお、ユーザーインターフェース19は図示したキーボードの他、マウスなどが含まれる。[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the
また、操作部12bには、アングルノブ12eの他、モード切替SW13aが設けられている。モード切替SW13aは、通常観察モードと、第1特殊観察モードと、第2特殊観察モードと、マルチ観察モードとの切替操作に用いられる。通常観察モードは、通常画像をモニタ18上に表示するモードである。第1特殊観察モードは、紫色光V(第1照明光)を観察対象に照明することにより、表層血管などを強調した第1特殊画像をモニタ18上に表示するモードである。第2特殊観察モードは、緑色光G(第1照明光とは発光スペクトルが異なる第2照明光)を観察対象に照明することにより、深層血管を強調した第2特殊画像をモニタ18上に表示するモードである。マルチ観察モードは、紫色光Vと緑色光Gを特定の発光フレーム数の間隔で交互に切り替えて観察対象に照明し、それら光の照明により得られた第1特殊画像と第2特殊画像を特定の表示フレーム数の間隔で交互に切り替えてモニタ18に表示する。なお、本実施形態において、フレームとは、観察対象を撮像する撮像センサ48(図2参照)を制御するための単位である。照明光の照明期間についてはフレーム数(発光フレーム数(図6~図9参照(単に「フレーム」と表記)))で表し、画像の表示期間についてもフレーム数(表示フレーム数)で表す。
Further, the
なお、モードを切り替えるためのモード切替部としては、モード切替SW13aの他に、フットスイッチを用いてもよい。また、操作部12bには、静止画を取得するためのフリーズボタン(図示しない)が設けられている。ユーザーが診断に有効と思われる部位を検出した場合には、モード切替SW13aとフリーズボタンが交互に操作されることがある。
As the mode switching unit for switching the mode, a foot switch may be used in addition to the mode switching SW13a. Further, the
プロセッサ装置16は、モニタ18及びユーザーインターフェース19と電気的に接続される。モニタ18は、画像情報等を出力表示する。ユーザーインターフェース19は、機能設定等の入力操作を受け付ける。なお、プロセッサ装置16には、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、光源装置14は、光源部20と、光源制御部21と、光路結合部23とを有している。光源部20は、複数波長帯域の光を発光可能で、且つ、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能となっている。光源部20は、複数波長帯域の光を発するために、V-LED(Violet Light Emitting Diode)20a、B-LED(Blue Light Emitting Diode)20b、G-LED(Green Light Emitting Diode)20c、R-LED(Red Light Emitting Diode)20dを有している。なお、LEDの代わりに、LD(Laser Diode)を用いてもよい。
As shown in FIG. 2, the
光源制御部21は、LED20a~20dの駆動を制御する。光路結合部23は、4色のLED20a~20dから発せられる4色の光の光路を結合する。光路結合部23で結合された光は、挿入部12a内に挿通されたライトガイド41及び照明レンズ45を介して、被検体内に照射される。
The light
図3に示すように、V-LED20aは、中心波長405±10nm、波長範囲380~420nmの紫色光Vを発生する。B-LED20bは、中心波長460±10nm、波長範囲420~500nmの青色光Bを発生する。G-LED20cは、波長範囲が480~600nmに及ぶ緑色光Gを発生する。R-LED20dは、中心波長620~630nmで、波長範囲が600~650nmに及ぶ赤色光Rを発生する。
As shown in FIG. 3, the V-
光源制御部21は、いずれの観察モードにおいても、V-LED20a、B-LED20b、G-LED20c、及びR-LED20dを点灯する制御を行う。また、光源制御部21は、通常観察モード時には、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光R間の発光比率がVc:Bc:Gc:Rcとなる通常光を発光するように、各LED20a~20dを制御する。なお、本明細書において、発光比率とは、各半導体光源の光強度比をいい、光強度比は0(ゼロ)の場合を含む。したがって、各半導体光源のいずれか1つまたは2つ以上が点灯しない場合を含む。例えば、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光R間の光強度比が1:0:0:0の場合のように、半導体光源の1つのみを点灯し、他の3つは点灯しない場合も、発光比率を有するものとする。
The light
また、光源制御部21は、第1特殊観察モード時には、図4に示すように、紫色光Vのみを発光するように、各LED20a~20dを制御する。また、光源制御部21は、第2特殊観察モード時には、図5に示すように、緑色光Gのみを発光するように、各LED20a~20dを制御する。また、光源制御部21は、マルチ観察モード時には、紫色光Vと緑色光Gを特定の発光フレーム数の間隔で交互に発光するように、各LED20a~20dを制御する。なお、特定の発光フレーム数は少なくとも2フレーム以上であることが好ましい。発光フレーム数が1フレームの場合には、紫色光Vと緑色光Gが混色した混色画像しか得られないためである。また、光源装置14とプロセッサ装置16とで同期をとるためには、光源装置14での照明光に切替に合わせて、プロセッサ装置16で使用するパラメータの切替も行う必要があり、このパラメータの切替に要する時間に少なくとも2フレーム以上必要だからである。加えて、照明光が切り替わることによって点滅が生ずる場合があるため、2フレーム以上の期間にすることによって、点滅による術者への負担を軽減する。
Further, the light
また、光源制御部21は、プロセッサ装置16の明るさ情報算出部54から送られる明るさ情報に基づいて、各LED20a~20dから発せられる照明光の発光量を制御する。具体的には、通常観察モード時には、通常観察モードの明るさ情報Ycに基づいて、通常光の発光量を制御する。第1特殊観察モード時には、第1明るさ情報Y1に基づいて、紫色光Vの発光量を制御する。第2特殊観察モード時には、第2明るさ情報Y2に基づいて、緑色光Gの発光量を制御する。マルチ観察モード時には、紫色光Vの照明時に、第1明るさ情報Y1に基づいて、紫色光Vの発光量を制御し、緑色光Gの照明時に、第2明るさ情報Y2に基づいて、緑色光Gの発光量を制御する。紫色光Vと緑色光Gの切替を行う切替期間においては、切替期間の明るさ情報Yxに基づいて、切替後の照明光(例えば、紫色光Vから緑色光Gに切り替える場合には緑色光Gの発光量)の発光量を制御する。
Further, the light
図2に示すように、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で結合された光を内視鏡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径が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。
As shown in FIG. 2, the light guide 41 is built in 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からの光が観察対象に照射される。撮像光学系30bは、対物レンズ46及び撮像センサ48を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ46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に観察対象の反射像が結像される。
An illumination
撮像センサ48はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像センサ48は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)撮像センサ等であることが好ましい。したがって、撮像センサ48は、図6に示すように、複数のラインLine 0~Line nを有し、ラインごとに異なる露光タイミングで露光を行い、ラインごとに異なる読出タイミングで電荷を読み出して画像信号を出力する。例えば、紫色光Vを1フレーム間隔で発光を行う場合には、Line 0では、紫色光V1の発光開始タイミングにて露光タイミングを開始して露光を行い、紫色光V1の発光終了タイミングにて露光タイミングを終了する。この露光タイミングの終了に合わせて、読出タイミングを開始して、Line 0において電荷を読み出して画像信号を出力する。 The image pickup sensor 48 is a color image pickup sensor, which captures a reflected image of a subject and outputs an image signal. The image pickup sensor 48 is preferably a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image pickup sensor or the like. Therefore, as shown in FIG. 6, the image pickup sensor 48 has a plurality of lines Line 0 to Line n, exposes each line at different exposure timings, and reads out charges at different read timings for each line to obtain an image signal. Is output. For example, when the purple light V is emitted at intervals of one frame, in Line 0, the exposure timing is started at the emission start timing of the purple light V1 to perform the exposure, and the exposure is performed at the emission end timing of the purple light V1. End the timing. At the end of this exposure timing, the read timing is started, the charge is read out on Line 0, and the image signal is output.
次のLine 1では、紫色光V1の発光開始からLine1用時間後に露光タイミングを開始して露光を行い、紫色光V2の発光開始からLine1用時間後に露光タイミングを終了する。この露光タイミングの終了に合わせて、読出タイミングを開始して、Line 1において電荷を読み出して画像信号を出力する。Line 2~Line nについても、ライン毎に異なる露光タイミング及び読出タイミングとなるように、露光及び読出しを行う。Line nの画像信号の出力の完了により、Line 0~Line nの画像信号を有する第1特殊画像が得られる。
In the
また、撮像センサ48は、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3色のRGB画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Rフィルタが設けられたR画素、Gフィルタが設けられたG画素、Bフィルタが設けられたB画素を備えた、いわゆるRGB撮像センサである。したがって、通常観察モード時には、通常光で照明された観察対象を撮像センサ48により撮像することにより、B画素からBc画像信号を、G画素からGc画像信号を、R画素からRc画像信号を出力する。 Further, the image pickup sensor 48 is a color image pickup sensor for obtaining RGB image signals of three colors of R (red), G (green) and B (blue), that is, an R pixel and a G filter provided with an R filter. It is a so-called RGB image pickup sensor provided with a G pixel provided with and a B pixel provided with a B filter. Therefore, in the normal observation mode, the Bc image signal is output from the B pixel, the Gc image signal is output from the G pixel, and the Rc image signal is output from the R pixel by imaging the observation target illuminated by the normal light with the image sensor 48. ..
また、第1特殊観察モード時には、紫色光Vで照明された観察対象を撮像センサ48により撮像することにより、B画素からBs1画像信号を、G画素からGs1画像信号を、R画素からRs1画像信号を出力する。また、第2特殊観察モード時には、緑色光Gで照明された観察対象を撮像センサ48により撮像することにより、B画素からBs2画像信号を、G画素からGs2画像信号を、R画素からRs2画像信号を出力する。また、マルチ観察モード時には、紫色光Vの照明時に、B画素、G画素、R画素からBs1画像信号、Gs1画像信号、Rs1画像信号を出力し、緑色光Gの照明時に、B画素、G画素、R画素からBs2画像信号、Gs2画像信号、Rs2画像信号を出力する。また、紫色光Vと緑色光Gの切替を行う切替期間においては、B画素、G画素、R画素からBsx画像信号、Gsx画像信号、Rsx画像信号を出力する。 Further, in the first special observation mode, the observation target illuminated by the purple light V is imaged by the image pickup sensor 48, so that the B pixel to the Bs1 image signal, the G pixel to the Gs1 image signal, and the R pixel to the Rs1 image signal. Is output. Further, in the second special observation mode, the observation target illuminated by the green light G is imaged by the image pickup sensor 48, so that the B pixel to the Bs2 image signal, the G pixel to the Gs2 image signal, and the R pixel to the Rs2 image signal. Is output. Further, in the multi-observation mode, the Bs1 image signal, the Gs1 image signal, and the Rs1 image signal are output from the B pixel, the G pixel, and the R pixel when the purple light V is illuminated, and the B pixel and the G pixel are output when the green light G is illuminated. , Bs2 image signal, Gs2 image signal, and Rs2 image signal are output from the R pixel. Further, in the switching period in which the purple light V and the green light G are switched, the Bsx image signal, the Gsx image signal, and the Rsx image signal are output from the B pixel, the G pixel, and the R pixel.
なお、撮像センサ48としては、RGBのカラーの撮像センサの代わりに、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)及びG(緑)の補色フィルタを備えた、いわゆる補色撮像センサであっても良い。補色撮像センサを用いる場合には、CMYGの4色の画像信号が出力されるため、補色-原色色変換によって、CMYGの4色の画像信号をRGBの3色の画像信号に変換する必要がある。また、撮像センサ48はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部21は青色光B、緑色光G、及び赤色光Rを時分割で点灯させて、撮像信号の処理では同時化処理を加える必要がある。
The image sensor 48 is a so-called complementary color image sensor equipped with C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and G (green) complementary color filters instead of the RGB color image sensor. May be. When using a complementary color image pickup sensor, the image signal of four colors of CMYG is output, so it is necessary to convert the image signal of four colors of CMYG into the image signal of three colors of RGB by the complementary color-primary color conversion. .. Further, the image pickup sensor 48 may be a monochrome image pickup sensor without a color filter. In this case, the light
撮像センサ48から出力される画像信号は、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(Auto Gain Control))を行う。CDS・AGC回路50を経た画像信号は、A/D変換器(A/D(Analog /Digital)コンバータ)52により、デジタル画像信号に変換される。A/D変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置16に入力される。
The image signal output from the image pickup sensor 48 is transmitted to the CDS /
プロセッサ装置16は、画像取得部53と、明るさ情報算出部54と、DSP(Digital Signal Processor)56と、ノイズ除去部58と、画像処理部60と、パラメータ切替部62と、映像信号生成部66とを備えている。画像取得部53には、内視鏡12からのデジタルのカラー画像信号が入力される。カラー画像信号は、撮像センサ48のR画素から出力されるR画像信号と、撮像センサ48のG画素から出力されるG画像信号と、撮像センサ48のB画素から出力されるB画像信号とから構成されるRGB画像信号である。
The
明るさ情報算出部54は、画像取得部53から入力されるRGB画像信号に基づいて、観察対象の明るさを示す明るさ情報を算出する。算出した明るさ情報は光源制御部21に送られ、照明光の発光量の制御に用いられる。通常観察モードでは、Bc画像信号、Gc画像信号、Rc画像信号に基づき、通常用算出係数αc、βc、γcを用いて、下記(式1)により、通常光の発光期間における観察対象の明るさを示す通常観察モードの明るさ情報Ycを算出する。
(式1)Yc=αc×Bc画像信号+βc×Gc画像信号+γc×Rc画像信号The brightness
(Equation 1) Yc = αc × Bc image signal + βc × Gc image signal + γc × Rc image signal
また、第1特殊観察モードでは、Bs1画像信号、Gs1画像信号、Rs1画像信号(第1画像信号)に基づき、第1明るさ算出係数α1、β1、γ1を用いて、下記式2)により、紫色光Vの照明期間における観察対象の明るさを示す第1明るさ情報を算出する。
(式2)Y1=α1×Bc1画像信号+β1×Gc1画像信号+γ1×Rc1画像信号Further, in the first special observation mode, based on the Bs1 image signal, the Gs1 image signal, and the Rs1 image signal (first image signal), the first brightness calculation coefficients α1, β1, and γ1 are used according to the following equation 2). The first brightness information indicating the brightness of the observation target during the illumination period of the purple light V is calculated.
(Equation 2) Y1 = α1 × Bc1 image signal + β1 × Gc1 image signal + γ1 × Rc1 image signal
また、第2特殊観察モードでは、Bs2画像信号、Gs2画像信号、Rs2画像信号(第2画像信号)に基づき、第2明るさ算出係数α2、β2、γ2を用いて、下記式3)により、緑色光Gの照明期間における観察対象の明るさを示す第2明るさ情報を算出する。
(式3)Y2=α2×Bc2画像信号+β2×Gc2画像信号+γ2×Rc2画像信号Further, in the second special observation mode, based on the Bs2 image signal, the Gs2 image signal, and the Rs2 image signal (second image signal), the second brightness calculation coefficients α2, β2, and γ2 are used according to the following equation 3). The second brightness information indicating the brightness of the observation target during the illumination period of the green light G is calculated.
(Equation 3) Y2 = α2 × Bc2 image signal + β2 × Gc2 image signal + γ2 × Rc2 image signal
また、マルチ観察モードでは、紫色光Vの照明期間においては、第1特殊観察モードの場合と同様にして、紫色光Vの照明期間における観察対象の明るさを示す第1明るさ情報を算出し、緑色光Gの照明期間においては、第2特殊観察モードの場合と同様にして、緑色光Gの照明期間における観察対象の明るさを示す第2明るさ情報を算出する。図7~図9に示すように、紫色光Vの照明期間においては、第1明るさ情報を表す第1明るさ画像は、第1明るさ情報に対応する明るさを持つ画像となっている。一方、紫色光の照明期間においては、第2明るさ情報を表す第2明るさ画像は、画素値がほぼ「0」の黒色画像となっている。反対に、緑色光Gの照明期間においては、第2明るさ情報を表す第2明るさ画像は、第2明るさ情報に対応する明るさを持つ画像となっている。一方、緑色光Gの照明期間においては、第1明るさ情報を表す第1明るさ画像は、画素値がほぼ「0」の黒色画像となっている。 Further, in the multi-observation mode, in the illumination period of the purple light V, the first brightness information indicating the brightness of the observation target in the illumination period of the purple light V is calculated in the same manner as in the case of the first special observation mode. In the illumination period of the green light G, the second brightness information indicating the brightness of the observation target in the illumination period of the green light G is calculated in the same manner as in the case of the second special observation mode. As shown in FIGS. 7 to 9, in the illumination period of purple light V, the first brightness image representing the first brightness information is an image having brightness corresponding to the first brightness information. .. On the other hand, during the illumination period of purple light, the second brightness image representing the second brightness information is a black image having a pixel value of substantially "0". On the contrary, in the illumination period of the green light G, the second brightness image representing the second brightness information is an image having the brightness corresponding to the second brightness information. On the other hand, during the illumination period of the green light G, the first brightness image representing the first brightness information is a black image having a pixel value of substantially "0".
また、ローリングシャッタ方式の撮像センサ48にて観察対象の撮像を行った場合には、切替期間においては、撮像センサ48に対して、紫色光Vと緑色光Gとがミックスされて露光されるため、それら2色の照明光が混色した混色画像がモニタ18に表示される。また、第1明るさ算出係数又は第2明るさ算出係数のいずれか一方の明るさ算出係数により、切替期間における観察対象の明るさを示す切替期間の明るさ情報を算出した場合には、ローリングシャッタ方式の撮像センサ48にて観察対象の撮像が行われることで、切替期間の明るさ情報を表す切替期間の明るさ画像は、空間的に明るさが異なるグラデーション画像となっている。このようなグラデーション画像の場合には、明るさ情報算出部54では、切替期間の明るさ情報を正確に算出できない。なお、第1明るさ算出係数α1、β1、γ1に基づくグラデーション画像は、上から下にかけて徐々に暗くなっていくのに対して、第2明るさ算出係数α2、β2、γ2に基づくグラデーション画像は、上から下にかけて徐々に明るくなっていく。なお、切替期間は、照明光の切替前に、切替前の照明光に基づいて、撮像センサ48の最初のライン(Line 0)について露光及び読出を開始してから、切替後の照明光に基づいて、最後のライン(Line n)について露光及び読出が完了するまでの期間であることが好ましい。例えば、切替期間は少なくとも2フレーム以上であることが好ましい。
Further, when the observation target is imaged by the rolling shutter type image pickup sensor 48, the purple light V and the green light G are mixed and exposed to the image pickup sensor 48 during the switching period. A mixed color image in which the illumination lights of these two colors are mixed is displayed on the
そこで、切替期間において、撮像センサ48に対して、紫色光Vと緑色光Gとがミックスして露光されている場合であっても、切替期間における観察対象の明るさを正確に算出することができるように、第1明るさ算出係数α1、β1、γ1と第2明るさ算出係数α2、β2、γ2に基づいて、切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxを算出する。この切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxは、予めプロセッサ装置16内で記憶されている第1明るさ算出係数と第2明るさ算出係数とを用いて算出されるため、切替期間専用の係数を記憶しておく必要性がない。そのため、プロセッサ装置16におけるメモリ容量を抑えることができる。そして、Bsx画像信号、Gsx画像信号、Rsx画像信号(切替期間の画像信号)に基づき、切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxを用いて、下記(式4)により、切替期間における観察対象の明るさを示す切替期間の明るさ情報Yxを算出する。切替期間の明るさ情報Yxに基づく特定画像は、上記のようなグラデーション画像と比較して、明るさの空間的なバラツキが抑えられた画像となっている。
(式4)Yx=αx×Bsx画像信号+βx×Gsx画像信号+γx×Rsx画像信号Therefore, even when the image pickup sensor 48 is exposed to a mixture of purple light V and green light G during the switching period, it is possible to accurately calculate the brightness of the observation target during the switching period. As possible, the brightness calculation coefficients αx, βx, and γx for the switching period are calculated based on the first brightness calculation coefficients α1, β1, γ1 and the second brightness calculation coefficients α2, β2, and γ2. Since the brightness calculation coefficients αx, βx, and γx for this switching period are calculated using the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient stored in advance in the
(Equation 4) Yx = αx × Bsx image signal + βx × Gsx image signal + γx × Rsx image signal
ここで、明るさ情報算出部54は、第1明るさ算出係数Y1と第2明るさ算出係数Y2とを特定の重み付け係数にて重み付けして加算することにより、切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxを算出する。例えば、明るさ情報算出部54は、図7に示すように、下記(式5)により、第1明るさ算出係数α1、β1、γ1と第2明るさ算出係数α2、β2、γ2の平均値を、切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxとして算出してもよい。
(式5)αx=(α1+α2)/2、
βx=(β1+β2)/2、
γx=(γ1+γ2)/2Here, the brightness
(Equation 5) αx = (α1 + α2) / 2,
βx = (β1 + β2) / 2,
γx = (γ1 + γ2) / 2
また、明るさ情報算出部54は、図8に示すように、下記(式6)により、撮像センサ48における特定のラインi(「0」~「n」のいずれか)に対応するライン用重み付け係数を、第1明るさ算出係数α1、β1、γ1と第2明るさ算出係数α2、β2、γ2に対して重み付けして加算することにより、切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxとして算出してもよい。なお、iが「0」の場合は、αxはα1、βxはβ1、γxはγ1となる。また、iが「n」の場合は、αxはα2、βxはβ2、γxはγ2となる。
(式6)αx=α1×(n-i)/n+α2×i/n
βx=β1×(n-i)/n+β2×i/n
γx=γ1×(n-i)/n+β2×i/nFurther, as shown in FIG. 8, the brightness
(Equation 6) αx = α1 × (n−i) / n + α2 × i / n
βx = β1 × (n−i) / n + β2 × i / n
γx = γ1 × (n−i) / n + β2 × i / n
また、明るさ情報算出部54は、図9に示すように、Bsx画像信号、Gsx画像信号、Rsx画像信号における特定のエリアに対応するエリア用重み付け係数を、第1明るさ算出係数α1、β1、γ1と第2明るさ算出係数α2、β2、γ2に対して重み付けして加算することにより、切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxとして算出してもよい。例えば、Bsx画像信号において、特定のエリアとして、中央部分のエリアP1とそのエリアP1の周辺のエリアP2の2つのエリアがある場合に、エリアP1に対しては第1明るさ算出係数α1、β1、γ1を用い、エリアP2に対しては第2明るさ算出係数α2、β2、γ2を用いる。この場合には、総画素数mのBsx画像信号のうち、エリアP1において第1明るさ算出係数α1、β1、γ1を用いて算出する画素数がpであり、エリアP2において第2明るさ算出係数α2、β2、γ2を用いて算出する画素数がqである場合、下記(式7)により、切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxを算出する。
(式7)αx=p/m×α1+q/m×α2
βx=p/m×β1+q/m×β2
γx=p/m×γ1+q/m×γ2
なお、(式7)のうち「p/m」、「q/m」が、それぞれエリア用重み付け係数に対応する。Further, as shown in FIG. 9, the brightness
(Equation 7) αx = p / m × α1 + q / m × α2
βx = p / m × β1 + q / m × β2
γx = p / m × γ1 + q / m × γ2
In (Equation 7), "p / m" and "q / m" correspond to the area weighting coefficients, respectively.
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、ゲイン処理、色調整処理、ガンマ変換処理、又は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。
The
ゲイン処理では、オフセット処理後のRGB画像信号にゲインパラメータを乗じることにより信号レベルが整えられる。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。 In the gain processing, the signal level is adjusted by multiplying the RGB image signal after the offset processing by the gain parameter. After that, the brightness and saturation are adjusted by the gamma conversion process. The RGB image signal after the linear matrix processing is subjected to demosaic processing (also referred to as isotropic processing and simultaneous processing), and a signal of a color lacking in each pixel is generated by interpolation. By this demosaic processing, all pixels have signals of each color of RGB.
ノイズ除去部58は、DSP56でガンマ補正等が施された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)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、画像処理部60に送信される。
The
画像処理部60は、RGB画像信号に対して、各種の画像処理を施す。各種の画像処理には、観察モードに関わらず同じ条件で行われる画像処理の他、観察モード毎に異なる条件で行われる画像処理がある。観察モード毎に異なる条件で行われる画像処理には、色再現性を高めるための色調整処理、及び、血管や凹凸などの各種構造を強調するための構造強調処理が含まれる。色調整処理及び構造強調処理は、2次元LUT(Look Up Table)、3次元LUT(Look Up Table)、又はマトリックスなどを用いる処理である。画像処理部60では、色強調処理及び構造強調処理を行う場合には、観察モード毎に設定された色強調処理パラメータと、構造強調処理パラメータが用いられる。これら色強調処理パラメータ又は構造強調処理パラメータの切替は、モード切替SW13aが操作されたことに従って、パラメータ切替部62により行われる。また、パラメータ切替部62は、マルチ観察モードにおいては、紫色光Vの発光時には紫色光Vに対応するパラメータ(第1特殊観察モードと同様)に切り替え、緑色光Gの発光時には緑色光Gに対応するパラメータ(第2特殊観察モードと同様)に切り替える。
The
映像信号生成部66は、画像処理部60から入力された通常画像、第1特殊画像、又は第2特殊画像を、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。この映像信号に基づいて、モニタ18は、各観察モードに対応する観察画像を表示する。通常観察モードの場合は、通常画像をモニタ18に表示する。第1特殊観察モードの場合は、第1特殊画像をモニタ18に表示する。第2特殊観察モードの場合は、第2特殊画像をモニタ18に表示する。マルチ観察モードの場合は、紫色を帯びた第1特殊画像と緑色を帯びた第2特殊画像とを、特定の表示フレーム数の間隔で切り替えてモニタ18に表示する(図7~図9参照)。
The video signal generation unit 66 converts the normal image, the first special image, or the second special image input from the
次に、マルチ観察モードにおける光源制御について、図10のフローチャートに沿って説明を行う。マルチ観察モードに設定されると、紫色光Vが観察対象に対して照明される。紫色光Vは特定の発光フレーム数の間隔で発光される。紫色光Vにより照明された観察対象をローリングシャッタ方式の撮像センサ48により撮像することにより、Bs1画像信号、Gs1画像信号、Rs1画像信号が得られる。これらBs1画像信号、Gs1画像信号、Rs1画像信号に対して、それぞれ第1明るさ算出係数α1、β1、γ1を掛け合わせることにより、紫色光の照明期間における観察対象の明るさを示す第1明るさ情報が得られる。光源制御部21は、第1明るさ情報に基づいて、紫色光Vの発光量の制御を行う。
Next, the light source control in the multi-observation mode will be described with reference to the flowchart of FIG. When set to the multi-observation mode, the purple light V is illuminated on the observation target. Purple light V is emitted at intervals of a specific number of emission frames. A Bs1 image signal, a Gs1 image signal, and an Rs1 image signal can be obtained by imaging an observation target illuminated by purple light V with a rolling shutter type image sensor 48. By multiplying these Bs1 image signal, Gs1 image signal, and Rs1 image signal by the first brightness calculation coefficients α1, β1, and γ1, respectively, the first brightness indicating the brightness of the observation target during the illumination period of purple light is shown. Information can be obtained. The light
特定の発光フレーム数分の紫色光Vの発光が完了したら、緑色光Gへの発光に切り替える。紫色光Vと緑色光Gの切替を行う切替期間において、撮像センサ48により観察対象の撮像を行うことにより、Bsx画像信号、Gsx画像信号、Rsx画像信号が得られる。これらBsx画像信号、Gsx画像信号、Rsx画像信号に対して、それぞれ切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxを掛け合わせることにより、切替期間における観察対象の明るさを示す切替期間の明るさ情報を算出する。切替期間用の明るさ算出係数αx、βx、γxは、紫色光Vの照明時に用いる第1明るさ算出係数α1、β1、γ1と、切替期間以外の緑色光の照明時に用いる第2明るさ算出係数α2、β2、γ2とに基づいて得られる。これにより、切替期間において、撮像センサ48に対して、紫色光Vと緑色光Gとがミックスして露光されている場合であっても、正確に明るさ情報を算出することができる。そのため、緑色光G(又は紫色光V)の発光量の制御を正確に行うことができる。 When the emission of purple light V for a specific number of emission frames is completed, the emission is switched to green light G. During the switching period in which the purple light V and the green light G are switched, the Bsx image signal, the Gsx image signal, and the Rsx image signal are obtained by taking an image of the observation target with the image sensor 48. By multiplying these Bsx image signal, Gsx image signal, and Rsx image signal by the brightness calculation coefficients αx, βx, and γx for the switching period, respectively, the brightness of the switching period indicating the brightness of the observation target in the switching period. Calculate the information. The brightness calculation coefficients αx, βx, and γx for the switching period are the first brightness calculation coefficients α1, β1, and γ1 used when illuminating the purple light V, and the second brightness calculation used when illuminating the green light other than the switching period. It is obtained based on the coefficients α2, β2 and γ2. As a result, the brightness information can be accurately calculated even when the purple light V and the green light G are mixed and exposed to the image pickup sensor 48 during the switching period. Therefore, the amount of green light G (or purple light V) emitted can be accurately controlled.
切替期間後は、緑色光Gが特定の発光フレーム数の間隔で発光される。緑色光Gにより照明された観察対象を撮像センサ48により撮像することにより、Bs2画像信号、Gs2画像信号、Rs2画像信号が得られる。これらBs2画像信号、Gs2画像信号、Rs2画像信号に対して、それぞれ第2明るさ算出係数α2、β2、γ2を掛け合わせることにより、緑色光Gの照明期間における観察対象の明るさを示す第2明るさ情報が得られる。光源制御部21は、第2明るさ情報に基づいて、緑色光Gの発光量の制御を行う。以上の一連の流れは、マルチ観察モードが継続する限り、繰り返し行われる。
After the switching period, the green light G is emitted at intervals of a specific number of light emitting frames. A Bs2 image signal, a Gs2 image signal, and an Rs2 image signal can be obtained by imaging the observation target illuminated by the green light G with the image sensor 48. By multiplying these Bs2 image signal, Gs2 image signal, and Rs2 image signal by the second brightness calculation coefficients α2, β2, and γ2, respectively, the second brightness of the observation target during the illumination period of the green light G is shown. Brightness information can be obtained. The light
なお、上記実施形態では、マルチ観察モードにおいて、紫色光Vと緑色光Gと切り替えて発光しているが、第1発光比率を有する第1照明光と、第1発光比率と異なる第2発光比率を有する第2照明光とを切り替えて発光するようにしてもよい。例えば、第1照明光は、表層血管を強調するために、400nm以上440nm以下にピークを有することが好ましい。そのため、第1照明光は、図11に示すように、紫色光Vの光強度が、その他の青色光B、緑色光G、及び赤色光Rの光強度よりも大きくなるように、第1発光比率Vs1:Bs1:Gs1:Rs1が設定されている(Vs1>Bs1、Gs1、Rs1)。また、第1照明光は、赤色光Rのような赤色帯域を有しているため、粘膜の色を正確に再現することができる。さらに、第1照明光は、紫色光V、青色光B、緑色光Gのように青色帯域及び緑色帯域を有しているため、上記のような表層血管の他、腺管構造や凹凸など各種構造も強調することができる。 In the above embodiment, in the multi-observation mode, the purple light V and the green light G are switched to emit light, but the first illumination light having the first luminous ratio and the second luminous ratio different from the first luminous ratio are emitted. The second illumination light having the above may be switched to emit light. For example, the first illumination light preferably has a peak at 400 nm or more and 440 nm or less in order to emphasize the surface blood vessels. Therefore, as shown in FIG. 11, the first illumination light emits first light so that the light intensity of the purple light V is higher than the light intensities of the other blue light B, the green light G, and the red light R. The ratio Vs1: Bs1: Gs1: Rs1 is set (Vs1> Bs1, Gs1, Rs1). Further, since the first illumination light has a red band such as red light R, the color of the mucous membrane can be accurately reproduced. Further, since the first illumination light has a blue band and a green band such as purple light V, blue light B, and green light G, various types such as ductal structure and unevenness are obtained in addition to the above-mentioned surface blood vessels. The structure can also be emphasized.
また、第2照明光は、深層血管を強調するために、540nm、600nm、又は630nmのうち少なくともいずれかの強度比を大きくすることが好ましい。そのために、第2照明光は、図12に示すように、第1照明光における青色光B、緑色光G、及び赤色光Rの光強度と比較して、緑色光G又は赤色光Rの光強度が大きくなるように、第2発光比率Vs2:Bs2:Gs2:Rs2が設定されている。また、第2照明光は、赤色光Rのような赤色帯域を有しているため、粘膜の色を正確に再現することができる。さらに、第2照明光は、紫色光V、青色光B、緑色光Gのように青色帯域及び緑色帯域を有しているため、上記のような深層血管の他、凹凸など各種構造も強調することができる。 Further, it is preferable that the intensity ratio of at least one of 540 nm, 600 nm, or 630 nm is increased in the second illumination light in order to emphasize the deep blood vessels. Therefore, as shown in FIG. 12, the second illumination light is the light of the green light G or the red light R as compared with the light intensity of the blue light B, the green light G, and the red light R in the first illumination light. The second light emission ratio Vs2: Bs2: Gs2: Rs2 is set so that the intensity becomes high. Further, since the second illumination light has a red band such as red light R, the color of the mucous membrane can be accurately reproduced. Further, since the second illumination light has a blue band and a green band like purple light V, blue light B, and green light G, it emphasizes various structures such as unevenness in addition to the deep blood vessels as described above. be able to.
[第2実施形態]
第2実施形態では、第1実施形態で示した4色のLED20a~20dの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第1実施形態と同様である。[Second Embodiment]
In the second embodiment, instead of the four-
図13に示すように、第2実施形態の内視鏡システム100では、光源装置14において、4色のLED20a~20dの代わりに、中心波長445±10nmの青色レーザ光を発する青色レーザ光源(図13では「445LD」と表記)104と、中心波長405±10nmの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源(図13では「405LD」と表記)106とが設けられている。これら各光源104及び106の半導体発光素子からの発光は、光源制御部108により個別に制御されており、青色レーザ光源104の出射光と、青紫色レーザ光源106の出射光の光量比は変更自在になっている。
As shown in FIG. 13, in the
光源制御部108は、通常観察モードの場合には、青色レーザ光源104を駆動させる。第1特殊観察モードの場合には、青色レーザ光源104と青紫色レーザ光源106の両方を駆動させ、且つ、青紫色レーザ光の発光比率Lv1を青色レーザ光Lb1の発光比率よりも大きくなるように制御する。第2特殊観察モードの場合には、青色レーザ光源104と青紫色レーザ光源106の両方を駆動させ、且つ、青色レーザ光の発光比率Lb2を青紫色レーザ光の発光比率Lv2よりも大きくなるように制御する。マルチ観察モードの場合には、青色レーザ光源104と青紫色レーザ光源106の両方を駆動させ、且つ、青紫色レーザ光の発光比率Lv1を青色レーザ光Lb1の発光比率よりも大きくする制御と、青色レーザ光の発光比率Lb2を青紫色レーザ光の発光比率Lv2よりも大きくする制御とを、特定の発光フレーム数の間隔で切り替える制御を行う。
The light
なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±10nm程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源104及び青紫色レーザ光源106は、ブロードエリア型のInGaN系レーザダイオードが利用でき、また、InGaNAs系レーザダイオードやGaNAs系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。
The half-value width of the blue laser light or the blue-violet laser light is preferably about ± 10 nm. Further, as the blue
照明光学系30aには、照明レンズ45の他に、ライトガイド41からの青色レーザ光又は青紫色レーザ光が入射する蛍光体110が設けられている。蛍光体110に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体110から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体110を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体110を励起させることなく透過する。蛍光体110を出射した光は、照明レンズ45を介して、検体内に照射される。
In addition to the illumination lens 45, the illumination
ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体110に入射するため、図15に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体110から励起発光する蛍光を合波した通常光が、観察対象に照射される。第1特殊観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体110に入射するため、図16に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体110から励起発光する蛍光を合波した第1照明光が、検体内に照射される。この第1特殊光においては、青紫色レーザ光の光強度は青色レーザ光の光強度よりも大きくなっている。
Here, in the normal observation mode, since the blue laser light is mainly incident on the
第2特殊観察モードにおいても、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体110に入射するため、図17に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体110から励起発光する蛍光を合波した第2照明光が、検体内に照射される。この第2特殊光においては、青色レーザ光の光強度は青紫色レーザ光の光強度よりも大きくなっている。また、マルチ観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体110に入射する一方、青紫色レーザ光と青色レーザ光の光強度の大小関係が切り替わるため、図16に示す第1照明光と図17に示す第2照明光とが、特定の発光フレーム数の間隔で切り替えて発光される。
Even in the second special observation mode, both the blue-violet laser light and the blue laser light are incident on the
なお、蛍光体110は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色~黄色に励起発光する複数種の蛍光体(例えばYAG系蛍光体、或いはBAM(BaMgAl10O17)等の蛍光体)を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体110の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度及び色度の変化を小さく抑えることができる。The
上記実施形態において、画像取得部53、明るさ情報算出部54、DSP56、ノイズ除去部58、画像処理部60、パラメータ切替部62など、プロセッサ装置16に含まれる処理部(processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。各種のプロセッサには、ソフトウエア(プログラム)を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、FPGA (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
In the above embodiment, the hardware of the processing unit included in the
1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサの組み合せ(例えば、複数のFPGAや、CPUとFPGAの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウエアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。 One processing unit may be composed of one of these various processors, or may be composed of a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a plurality of FPGAs or a combination of a CPU and an FPGA). May be done. Further, a plurality of processing units may be configured by one processor. As an example of configuring a plurality of processing units with one processor, first, as represented by a computer such as a client or a server, one processor is configured by a combination of one or more CPUs and software. There is a form in which this processor functions as a plurality of processing units. Second, as typified by System On Chip (SoC), there is a form that uses a processor that realizes the functions of the entire system including multiple processing units with one IC (Integrated Circuit) chip. be. As described above, the various processing units are configured by using one or more of the above-mentioned various processors as a hardware-like structure.
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路(circuitry)である。 Further, the hardware-like structure of these various processors is, more specifically, an electric circuit (circuitry) in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
10 内視鏡システム
12 内視鏡
12a 挿入部
12b 操作部
12c 湾曲部
12d 先端部
12e アングルノブ
14 光源装置
16 プロセッサ装置
18 モニタ
19 ユーザーインターフェース
20 光源部
20a V-LED(Violet Light Emitting Diode)
20b B-LED(Blue Light Emitting Diode)
20c G-LED(Green Light Emitting Diode)
20d R-LED(Red Light Emitting Diode)
21 光源制御部
23 光路結合部
30a 照明光学系
30b 撮像光学系
41 ライトガイド
45 照明レンズ
46 対物レンズ
48 撮像センサ
50 CDS/AGC回路
53 画像取得部
54 明るさ情報算出部
56 DSP(Digital Signal Processor)
58 ノイズ除去部
60 画像処理部
62 パラメータ切替部
66 映像信号生成部
100 内視鏡システム
104 青色レーザ光源
106 青紫色レーザ光源
108 光源制御部
110 蛍光体10
20b B-LED (Blue Light Emitting Diode)
20c G-LED (Green Light Emitting Diode)
20d R-LED (Red Light Emitting Diode)
21 Light source control unit 23 Optical
58
Claims (11)
前記第1照明光と前記第2照明光とを切り替えて発光制御する光源制御部と、
前記第1照明光又は前記第2照明光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ライン毎に異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングで電荷を読み出して画像信号を出力する撮像センサであり、前記画像信号には、前記第1照明光の照明期間に出力する第1画像信号と、前記第2照明光の照明期間に出力する第2画像信号と、前記第1照明光と前記第2照明光との切替を行う切替期間に出力する切替期間の画像信号が含まれるローリングシャッタ方式の撮像センサと、
前記第1画像信号と第1明るさ算出係数とを用いて、前記第1照明光の照明期間における観察対象の明るさを表す第1明るさ情報を算出し、前記第2画像信号と前記第1明るさ算出係数とは異なる第2明るさ算出係数とを用いて、前記第2照明光の照明期間における前記観察対象の明るさを表す第2明るさ情報を算出し、前記切替期間の画像信号と前記第1明るさ算出係数と前記第2明るさ算出係数とを用いて、前記切替期間における前記観察対象の明るさを表す切替期間の明るさ情報を算出する明るさ情報算出部とを備え、
前記光源制御部は、前記第1明るさ情報、前記第2明るさ情報、又は前記切替期間の明るさ情報に基づいて、前記第1照明光又は前記第2照明光の発光量を制御し、
前記明るさ情報算出部は、前記第1明るさ算出係数と前記第2明るさ算出係数に基づいて算出される切替期間用の明るさ算出係数を、前記切替期間用の画像信号に掛け合わせることによって、前記切替期間用の明るさ情報を算出する内視鏡システム。 A light source unit that emits a first illumination light and a second illumination light having a emission spectrum different from that of the first illumination light.
A light source control unit that switches between the first illumination light and the second illumination light to control light emission,
It has a plurality of lines for imaging an observation target illuminated by the first illumination light or the second illumination light, exposure is performed at different exposure timings for each line, and charges are applied at different read timings for each line. It is an image pickup sensor that reads out and outputs an image signal. The image signal includes a first image signal that is output during the illumination period of the first illumination light and a second image signal that is output during the illumination period of the second illumination light. And a rolling shutter type image pickup sensor including an image signal of the switching period output during the switching period for switching between the first illumination light and the second illumination light.
Using the first image signal and the first brightness calculation coefficient, the first brightness information representing the brightness of the observation target in the illumination period of the first illumination light is calculated, and the second image signal and the first brightness are calculated. Using a second brightness calculation coefficient different from the first brightness calculation coefficient, the second brightness information representing the brightness of the observation target in the illumination period of the second illumination light is calculated, and the image of the switching period. A brightness information calculation unit that calculates the brightness information of the switching period representing the brightness of the observation target in the switching period by using the signal, the first brightness calculation coefficient, and the second brightness calculation coefficient. Prepare,
The light source control unit controls the amount of light emitted from the first illumination light or the second illumination light based on the first brightness information, the second brightness information, or the brightness information of the switching period .
The brightness information calculation unit multiplies the image signal for the switching period by multiplying the brightness calculation coefficient for the switching period calculated based on the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient. An endoscope system that calculates brightness information for the switching period .
前記第1照明光は第1発光比率を有し、前記第2照明光は前記第1発光比率と異なる第2発光比率を有する請求項1ないし7いずれか1項記載の内視鏡システム。 The light source unit can emit light in a plurality of wavelength bands, and the emission ratio of the light in each wavelength band can be changed.
The endoscope system according to any one of claims 1 to 7, wherein the first illumination light has a first luminous ratio, and the second illumination light has a second luminous ratio different from the first luminous ratio.
前記光源制御部は、前記紫色光と前記緑色光とを切り替えて発光する請求項1ないし8いずれか1項記載の内視鏡システム。 The first illumination light is purple light, and the second illumination light is green light.
The endoscope system according to any one of claims 1 to 8, wherein the light source control unit switches between the purple light and the green light to emit light.
前記光源制御部は、前記第1発光比率と前記第2発光比率を切り替えることによって、前記第1照明光と前記第2照明光を切り替えて発光する請求項8記載の内視鏡システム。 The first illumination light and the second illumination light include purple light, blue light, green light, or red light, respectively, and the purple light, the blue light, the green light, or the red color in the first illumination light. The first emission ratio indicating the light intensity ratio Vs1: Bs1: Gs1: Rs1 is the light intensity ratio Vs2: Bs2: of the purple light, the blue light, the green light, or the red light in the second illumination light. It is different from the second emission ratio indicating Gs2: Rs2,
The endoscope system according to claim 8, wherein the light source control unit switches between the first illumination light and the second illumination light by switching between the first luminous ratio and the second luminous ratio.
前記第1照明光又は前記第2照明光にて照明された観察対象を撮像するための複数のラインを有し、ライン毎に異なる露光タイミングで露光を行い、ライン毎に異なる読出タイミングで電荷を読み出して画像信号を出力するローリングシャッタ方式の撮像センサが、前記画像信号として、前記第1照明光の照明期間に第1画像信号を出力し、前記第2照明光の照明期間に第2画像信号を出力し、前記第1照明光と前記第2照明光との切替を行う切替期間に切替期間の画像信号を出力するステップと、
明るさ情報算出部が、前記第1画像信号と第1明るさ算出係数とを用いて、前記第1照明光の照明期間における観察対象の明るさを表す第1明るさ情報を算出し、前記第2画像信号と前記第1明るさ算出係数とは異なる第2明るさ算出係数とを用いて、前記第2照明光の照明期間における前記観察対象の明るさを表す第2明るさ情報を算出し、前記切替期間の画像信号と前記第1明るさ算出係数と前記第2明るさ算出係数とを用いて、前記切替期間における前記観察対象の明るさを表す切替期間の明るさ情報を算出するステップとを有し、
前記光源制御部が、前記第1明るさ情報、前記第2明るさ情報、又は前記切替期間の明るさ情報に基づいて、前記第1照明光又は前記第2照明光の発光量を制御するステップを有し、
前記明るさ情報算出部は、前記第1明るさ算出係数と前記第2明るさ算出係数に基づいて算出される切替期間用の明るさ算出係数を、前記切替期間用の画像信号に掛け合わせることによって、前記切替期間用の明るさ情報を算出する内視鏡システムの作動方法。 A step in which the light source control unit switches between the first illumination light and the second illumination light whose emission spectrum is different from that of the first illumination light to control the emission.
It has a plurality of lines for imaging an observation target illuminated by the first illumination light or the second illumination light, exposure is performed at different exposure timings for each line, and charges are applied at different read timings for each line. A rolling shutter type image sensor that reads out and outputs an image signal outputs the first image signal as the image signal during the illumination period of the first illumination light, and outputs the second image signal during the illumination period of the second illumination light. And the step of outputting the image signal of the switching period during the switching period of switching between the first illumination light and the second illumination light.
The brightness information calculation unit calculates the first brightness information representing the brightness of the observation target in the illumination period of the first illumination light by using the first image signal and the first brightness calculation coefficient. Using the second image signal and the second brightness calculation coefficient different from the first brightness calculation coefficient, the second brightness information representing the brightness of the observation target during the illumination period of the second illumination light is calculated. Then, using the image signal of the switching period, the first brightness calculation coefficient, and the second brightness calculation coefficient, the brightness information of the switching period representing the brightness of the observation target in the switching period is calculated. Have steps and
A step in which the light source control unit controls the amount of light emitted from the first illumination light or the second illumination light based on the first brightness information, the second brightness information, or the brightness information of the switching period. Have ,
The brightness information calculation unit multiplies the image signal for the switching period by multiplying the brightness calculation coefficient for the switching period calculated based on the first brightness calculation coefficient and the second brightness calculation coefficient. A method of operating an endoscope system that calculates brightness information for the switching period .
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