JP7362783B2 - 内視鏡システム及びその作動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、波長帯域が異なる複数の照明光を切り替えて照明し、各照明光に対応する観察画像を切り替えて表示する内視鏡システム及びその作動方法に関する。
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素子で撮像して得られるRGB画像信号に基づいて、観察対象の画像をディスプレイ上に表示する。
また、近年においては、波長帯域が異なる複数の照明光を用いて、観察対象の照明を行うことにより、観察対象から多くの診断情報を得ることも行われている。例えば、特許文献1では、第1照明光と第2照明光とを、特定の発光パターンに従って、切り替えながら発光するマルチ発光を行い、第1観察画像と第2観察画像を、特定の表示パターンに従って、切り替えてディスプレイに表示することが行われている。
国際公開第2019/093356号
近年においては、第1照明光と第2照明光とをマルチ発光する場合において、一方の解析処理用の第2照明光で照明された観察対象を撮像して得られる第2画像信号に対して、AI(Artificial Intelligence)などの解析処理を施すことが行われている。また、解析処理の解析結果については、第1照明光で照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号に基づく表示用画像に重畳表示することによって、解析結果付き表示用画像をディスプレイに表示する解析処理モードも行われている。
上記のような解析処理モードの他、特許文献1に示すように、第1観察画像と第2観察画像を、特定の表示パターンに従って、切り替えてディスプレイに表示するマルチ画像表示モードを行う場合において、ユーザーにとって、煩雑でなく、またストレスフルでなく、更には、ユーザーに意識(認識)させることなく、特定の照明光のみを発光するモノ発光とマルチ発光とを切り替えることが求められていた。
本発明は、ユーザーにとって、煩雑でなく、またストレスフルでなく、更には、ユーザーに意識(認識)させることなく、モノ発光とマルチ発光とを切り替える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。
本発明の内視鏡システムは、互いに異なる波長帯域の光を発光する複数の半導体光源と、複数の半導体光源を制御する光源用プロセッサであり、特定の照明光のみを発光するモノ発光と、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光とを含む複数の照明光を、特定発光パターンに従って、切り替えながら発光するマルチ発光とに関する制御を行う光源用プロセッサと、マルチ発光の場合において、第1照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号と、第2照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第2画像信号とを含む画像信号を出力する撮像センサと、画像制御用プロセッサとを備え、画像制御用プロセッサは、第1画像信号に基づく表示用画像に対して、第2画像信号に基づく解析処理により得られた解析結果を表示する解析結果付き表示用画像をディスプレイに表示する解析処理モードを少なくとも作動させることが可能であり、特定の照明光により照明された観察対象を撮像して得られる特定の観察画像をディスプレイに表示する制御を行うモノ画像表示モードを作動させることが可能であり、第1画像信号に基づく第1の観察画像と第2画像信号に基づく第2の観察画像とを含む複数の観察画像を、特定の表示パターンに従って、切り替えてディスプレイに表示する制御を行うマルチ画像表示モードを作動させることが可能であり、画像制御用プロセッサは、解析処理モードの作動又は非作動、マルチ画像表示モードの作動又は非作動、及び、予め定められた複数の光源切替条件の少なくとも1つに基づいて、モノ発光とマルチ発光との切替を自動的に行い、複数の光源切替条件のうち第1の光源切替条件に基づいて、モノ発光からマルチ発光への切替を自動的に行い、複数の光源切替条件のうち第1の光源切替条件とは異なる第2の光源切替条件に基づいて、マルチ発光からモノ発光への切替を自動的に行う。
第1の光源切替条件は、マルチ画像表示再開条件、解析処理再開条件、及び/又は再開許容条件であり、第2の光源切替条件は、マルチ画像表示許容条件及び/又は解析処理許容条件であることが好ましい。解析処理モードを非作動にし、且つ、マルチ画像表示モードを作動させる場合において、画像制御用プロセッサは、モノ発光が作動中の場合は、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替えることが好ましい。光源切替条件に含まれるマルチ画像表示許容条件を満たさなくなることにより、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられ、且つ、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替えられた場合において、画像制御用プロセッサは、光源切替条件において、マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合に、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替え、且つ、マルチ画像表示モードを作動させ、マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たさない場合に、マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止することが好ましい。
再開許容条件は、ユーザーがモノ発光を選択していない場合であることが好ましい。再開許容条件は、モノ発光に切り替えてから再開許容時間を経過していない場合であることが好ましい。再開許容条件は、マルチ発光の実施が可能である場合であることが好ましい。観察対象の倍率を変化させるための倍率変更部を有し、再開許容条件は、倍率変更部の使用又は不使用の切替えが行われていない場合であることが好ましい。再開許容条件はユーザーにより設定が可能であることが好ましい。マルチ画像表示再開条件は、観察対象に関する撮影条件の変化が許容範囲内であることが好ましい。
解析処理モードを作動させ、且つ、マルチ画像表示モードを非作動とする場合において、画像制御用プロセッサは、モノ発光が作動中の場合には、解析処理モードの作動開始に従って、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替えることが好ましい。光源切替条件に含まれる解析処理許容条件を満たさなくなることにより、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられ、且つ、解析処理モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替えられた場合において、画像制御用プロセッサは、光源切替条件において、解析処理再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合に、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替え、且つ、解析処理モードを作動させ、解析処理再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たさない場合に、マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止することが好ましい。
解析処理モードを作動させ、且つ、マルチ画像表示モードを作動させる場合において、画像制御用プロセッサは、モノ発光が作動中の場合には、解析処理モード及びマルチ画像表示モードの作動開始に従って、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替え、マルチ発光が作動中の場合には、光源切替条件に含まれる解析処理許容条件及びマルチ画像表示許容条件のうちいずれかを満たす場合には、モノ発光に自動的に切り替えることを禁止し、マルチ発光が作動中の場合には、解析処理許容条件を満たさず、且つ、マルチ画像表示許容条件を満たさない場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えることが好ましい。
本発明は、互いに異なる波長帯域の光を発光する複数の半導体光源と、複数の半導体光源を制御する光源用プロセッサであり、特定の照明光のみを発光するモノ発光と、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光とを含む複数の照明光を、特定発光パターンに従って、切り替えながら発光するマルチ発光とに関する制御を行う光源用プロセッサと、マルチ発光の場合において、第1照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号と、第2照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第2画像信号とを出力する撮像センサと、画像制御用プロセッサとを備える内視鏡システムの作動方法において、画像制御用プロセッサは、第1画像信号に基づく表示用画像に対して、第2画像信号に基づく解析処理により得られた解析結果を表示する解析結果付き表示用画像をディスプレイに表示する解析処理モードを作動させることが可能であり、特定の照明光により照明された観察対象を撮像して得られる特定の観察画像をディスプレイに表示する制御を行うモノ画像表示モードを作動させることが可能であり、第1画像信号に基づく第1の観察画像と第2画像信号に基づく第2の観察画像とを含む複数の観察画像を、特定の表示パターンに従って、切り替えてディスプレイに表示する制御を行うマルチ画像表示モードを作動させることが可能であり、画像制御用プロセッサは、解析処理モードの作動又は非作動、マルチ画像表示モードの作動又は非作動、及び、予め定められた複数の光源切替条件の少なくとも1つに基づいて、モノ発光とマルチ発光との切替を自動的に行い、複数の光源切替条件のうち第1の光源切替条件に基づいて、モノ発光からマルチ発光への切替を自動的に行い、複数の光源切替条件のうち第1の光源切替条件とは異なる第2の光源切替条件に基づいて、マルチ発光からモノ発光への切替を自動的に行う。
本発明によれば、ユーザーにとって、煩雑でなく、またストレスフルでなく、更には、ユーザーに意識(認識)させることなく、モノ発光とマルチ発光とを切り替えることができる。
内視鏡システムの外観図である。 内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rの発光スペクトルを示すグラフである。 解析処理モード時に用いる特定発光パターンを示す説明図である。 マルチ画像表示モード時に用いる特定発光パターンを示す説明図である。 解析処理モードにおける画像表示を示す説明図である。 マルチ画像表示モードにおける画像表示を示す説明図である。 切替パターンAにおいてマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 マルチ発光の使用時間が時間用閾値以上となった場合にマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 静止画の保存回数が回数用閾値以上となった場合にマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 撮影条件取得部の機能を示すブロック図である。 観察部位が第1の部位から第2の部位に変化した場合、又は観察部位が第2の部位から第1の部位に変化した場合にマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 明るさが第1明るさ用閾値以下、又は明るさが第2明るさ閾値以上となる場合にマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 倍率変化量が倍率用閾値を超える場合にマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 観察距離の変化量が距離用閾値を超える場合にマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 ブレ量がブレ量用閾値を超える場合にマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 マルチ画像表示許容条件設定メニューを示す画像図である。 切替パターンAにおいてモノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 元の観察部位に戻って観察する場合にモノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 明るさが第1明るさ用閾値以上、又は明るさが第2明るさ閾値以下となる場合にモノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 倍率変化量が倍率用閾値未満となる場合にモノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 観察距離の変化量が距離用閾値以下となる場合にモノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 ブレ量がブレ量用閾値以下となる場合にモノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 切替パターンBにおいて解析処理モードからモノ画像表示モードに自動切替することを示す説明図である。 切替パターンCにおいて解析処理モードへ自動切替することを示す説明図である。 切替パターンCにおいてマルチ画像表示モードへ自動切替することを示す説明図である。 切替パターンCにおいてモノ画像表示モードへ自動切替することを示す説明図である。 切替パターンAにおける一連の流れを示すフローチャートである。 切替パターンBにおける一連の流れを示すフローチャートである。 切替パターンCにおける一連の流れを示すフローチャートである。
図1に示すように、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、ディスプレイ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。
また、操作部12bには、アングルノブ12eの他、モード切替SW13a、静止画取得指示部13b、ズーム操作部13cが設けられている。モード切替SW13aは、モノ画像表示モード、解析処理モード、及び、マルチ画像表示モードの切り替えに用いられる。モノ画像表示モードは、通常光(特定の照明光)のみを発光(モノ発光)して、通常画像(特定の観察画像)をディスプレイ18に表示する。なお、モノ画像表示モードでは、通常光の他に、第1照明光又は第2照明光のいずれかを発光してもよい。また、解析処理モードとマルチ画像表示モードは両方同時に作動させることが可能である。
解析処理モードでは、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光とを、特定発光パターンに従って、切り替えて発光(マルチ発光)を行う。また、解析処理モードでは、第1照明光に基づく画像はディスプレイ18に表示するための表示用画像とする処理を行う一方、第2照明光に基づく画像に対して、AI(Artificial Intelligence)処理などの解析処理を行う。解析処理の結果は、表示用画像に重畳表示される。
マルチ画像表示モードは、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光とを、特定発光パターンに従って、切り替えて発光(マルチ発光)を行う。また、マルチ画像表示モードでは、第1照明光を観察対象に照明して得られる第1画像信号に基づく第1観察画像と、第2照明光を観察対象に照明して得られる第2画像信号に基づく第2観察画像とを、特定の表示パターンに従って、切り替えてディスプレイ18に表示する。
静止画取得指示部13bは、観察対象の静止画を静止画保存部63(図2参照)に保存するための指示に用いられる。ズーム操作部13cは、内視鏡12に設けられたズームレンズ47及びズーム駆動部47a(図2参照)の操作に用いられる。
プロセッサ装置16は、ディスプレイ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。ディスプレイ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機能を有する。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。
図2に示すように、光源装置14は、光源部20と、光源用プロセッサ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し、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。なお、本明細書において、「互いに異なる複数の波長帯域の光」とは、複数の波長帯域が全く重ならないことを意味するものではなく、複数の波長帯域が一部重なっていてもよいことを意味する。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、光源部20には複数の半導体光源を設けられていればよいため、LEDの代わりに、LD(Laser Diode)を用いてもよい。
光源用プロセッサ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。
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450±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。
光源用プロセッサ21は、V-LED20a、B-LED20b、G-LED20c、及びR-LED20dを制御する。光源用プロセッサ21は、各LED20a~20dをそれぞれ独立に制御することで、紫色光V、青色光B、緑色光G、又は赤色光Rをそれぞれ独立に光量を変えて発光可能である。また、光源用プロセッサ21は、モノ画像表示モード時には、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光R間の光量比がVc:Bc:Gc:Rcとなる白色光を発光するように、各LED20a~20dを制御する。なお、Vc、Bc、Gc、Rc>0である。
なお、本明細書において、光量比は、少なくとも1つの半導体光源の比率が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間の光量比が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、光量比を有するものとする。
また、光源用プロセッサ21は、マルチ画像表示モード又は解析処理モード時に、第1照明光と第2照明光とを自動的に切り替えて発光する場合において、特定発光パターンとして、第1照明光を第1発光パターンで発光し、第2照明光を第2発光パターンで発光する。具体的には、第1発光パターンは、第1照明光を発光する第1照明期間のフレーム数が、それぞれの第1照明期間において同じである第1Aターンと、第1照明期間のフレーム数が、それぞれの第1照明期間において異なっている第1Bターンとのうちのいずれかであることが好ましい。
第2発光パターンは、第2照明光を発光する第2照明期間のフレーム数が、それぞれの第2照明期間において同じであり、且つ、第2照明光の発光スペクトルが、それぞれの第2照明期間において同じである第2Aパターン、第2照明期間のフレーム数が、それぞれの第2照明期間において同じであり、且つ、第2照明光の発光スペクトルが、それぞれの第2照明期間において異なっている第2Bパターン、第2照明期間のフレーム数が、それぞれの第2照明期間において異なっており、且つ、第2照明光の発光スペクトルが、それぞれの第2照明期間において同じである第2Cパターン、第2照明期間のフレーム数が、それぞれの第2照明期間において異なっており、且つ、第2照明光の発光スペクトルが、それぞれの第2照明期間において異なっている第2Dパターンのうちのいずれかであることが好ましい。なお、第1照明光の発光スペクトルは、それぞれの第1照明期間において同じであってもよく、異なってもよい。
図4に示すように、解析処理モード時に用いる特定発光パターンとして、第1発光パターンを第1Aパターンとし、第2発光パターンを第2Aパターン(第2照明期間のフレーム数:同じ、第2照明光の発光スペクトル:同じ)とする場合において、第1照明期間を2フレームとし、第2照明期間を1フレームとしている。第1照明光は、ディスプレイ18に表示する表示用画像の生成に用いられることから、第1照明光を観察対象に照明することによって、明るい画像が得られることが好ましい。例えば、第1照明光は、白色光であることが好ましい。一方、第2照明光は、解析処理に用いることから、第2照明光を観察対象に照明することによって、解析処理に適した画像が得られることが好ましい。例えば、表層血管の形状情報に基づいて、解析処理を行う場合には、第2照明光として、紫色光Vを用いることが好ましい。なお、特定発光パターンは、第1照明期間は第2照明期間よりも長くすることが好ましく、第1照明期間は2フレーム以上とすることが好ましい。
図5に示すように、マルチ画像表示モード時に用いる特定発光パターンとして、第1発光パターンを第1Aパターンとし、第2発光パターンを第2Aパターン(第2照明期間のフレーム数:同じ、第2照明光の発光スペクトル:同じ)とする場合において、第1照明期間を2フレームとし、第2照明期間を2フレームとしている。マルチ画像表示モードにおいて、表層血管が強調された第1観察画像と、表層血管よりも深い位置にある中深層血管が強調された第2観察画像を自動的に切り替えてディスプレイ18に表示する場合においては、第1照明光は紫色光Vの光量が他の色の光(青色光B、緑色光G、赤色光R)の光量よりも大きい第1特殊光を用い、第2照明光は緑色光Gの光量が他の色の光(紫色光V、青色光G、赤色光R)の光量よりも大きい第2特殊光を用いることが好ましい。
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。
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、ズームレンズ47、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及びズームレンズ47を介して、撮像センサ48に入射する。これにより、撮像センサ48に観察対象の反射像が結像される。ズームレンズ47はズーム駆動部47aにより光軸に沿って移動が可能である。このズームレンズ47が移動することにより、観察対象が拡大又は縮小される。なお、本発明の「倍率変更部」は、ズーム操作部13c、ズームレンズ47、及びズーム駆動部47aを含む構成に対応する。
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、CCD(Charge Coupled Device)撮像センサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ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。
撮像センサ48は、モノ画像表示モードの場合には、通常光により照明された観察対象を撮像して得られる通常画像信号を出力する。撮像センサ48は、解析処理モード又はマルチ画像表示モードの場合には、第1照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号と、第2照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第2画像信号とを出力する。
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、光源用プロセッサ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。
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。
プロセッサ装置16には、モード自動切替などの処理に関するプログラムがプログラム用メモリ(図示しない)に格納されている。プロセッサ装置16においては、画像制御用プロセッサによって構成される中央制御部68によって、プログラム用メモリ内のプログラムが動作することによって、画像取得部53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、表示制御部66と、モード自動切替部69の機能が実現される。
画像取得部53には、通常画像信号、第1画像信号、及び第2画像信号など、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。
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。
ゲイン処理では、オフセット処理後のRGB画像信号に特定のゲイン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。特定のゲインパラメータは、観察モード毎に異なっている。例えば、モノ画像表示モードの場合であれば、通常画像信号に対して、特定のゲインパラメータとして、通常光用ゲインパラメータを乗じる通常光用ゲイン処理を行う。また、解析処理モード又はマルチ画像表示モード場合であれば、第1画像信号に対して、特定のゲインパラメータとして、第1照明光用ゲインパラメータを乗じる第1照明光用ゲイン処理が行われ、且つ、第2画像信号に対して、特定のゲインパラメータとして、第2照明光用ゲインパラメータを乗じる第2照明光用ゲイン処理が行われる。
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。
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。
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、モード毎に異なっている。画像処理部60は、モノ画像表示モードにセットされている場合には、パラメータ切替部62によって通常光用色強調処理パラメータと通常光用構造強調処理パラメータに切り替えられる。そして、通常光用色強調処理パラメータを用いて、通常画像信号に対して通常光用色強調処理を施し、且つ、通常光用構造強調処理パラメータを用いて、通常画像信号に対して通常光用構造強調処理を施す。そして、以上の処理が施された通常画像信号は、通常画像として、表示制御部66に入力される。
解析処理モードにセットされている場合には、パラメータ切替部62によって、第1画像信号に対して用いる通常光用色強調処理パラメータと通常光用構造強調処理パラメータと、第2画像信号に対して用いる解析処理用パラメータとに切り替えられる。第1画像信号に対しては、通常光用色強調処理パラメータと通常光用構造強調処理パラメータとを用いて通常光用色強調処理と通常光用構造強調処理を施す。これにより、表示用画像しての通常画像が得られる。
一方、第2画像信号に対して、解析処理用パラメータを用いて解析処理を施す。解析処理としては、機械学習された学習済みモデルに対して特定の入力画像が出力されたときに、特定の出力結果を出力するAI(Artificial Intelligence)処理がある。その他、例えば、血管の形状情報を抽出する血管抽出処理、抽出した血管の形状情報に基づいて、血管に関する指標値を算出する指標値算出処理などが解析処理に含まれる。解析処理の結果は、通常画像に重畳表示することによって解析結果付き表示用画像を得る。解析結果付き表示用画像は、表示制御部66に入力される。
画像処理部60は、マルチ画像表示モードにセットされている場合には、パラメータ切替部62によって、第1画像信号に対して用いる第1照明光用色強調処理パラメータと第1照明光用構造強調処理パラメータと、第2画像信号に対して用いる第2照明光用色強調処理パラメータと第2照明光用構造強調処理パラメータとに切り替えられる。第1画像信号に対して、第1照明光用色強調処理パラメータと第1照明光用構造強調処理パラメータを用いて、第1照明光用色強調処理及び第1照明光用構造強調処理を施す。そして、以上の処理が施された第1像信号は、第1観察画像として、表示制御部66に入力される。
また、第2画像信号に対して、第2照明光用色強調処理パラメータと第2照明光用構造強調処理パラメータを用いて、第2照明光用色強調処理及び第2照明光用構造強調処理を施す。また、画像処理部60は、マルチ画像表示モードにセットされている場合には、第1観察画像と第2観察画像との間において、観察対象に含まれる正常粘膜の色を同じにする粘膜色バランス処理が行われる。第1観察画像に対しては、第1粘膜色バランス処理が行われ、第2観察画像に対しては、第1粘膜色バランス処理の結果に基づく第2粘膜色バランス処理が行われる。そして、以上の処理が施されたRGB画像信号は、第2観察画像として、表示制御部66に入力される。
なお、第1粘膜色バランス処理については、第1観察画像に含まれるB1画像信号、G1画像信号、R1画像信号において、例えば、下記D1)~D3)に示すように、画面全体の平均色が特定のカラーバランスになるように自動的に調整される。この第1粘膜色バランス処理は、観察対象において粘膜の色が支配的と仮定して行われる。そして、第1粘膜色バランス処理を行うことにより、第1粘膜色バランス処理済みのB1画像信号、G1画像信号、R1画像信号が得られる。
D1)B1画像信号=B1/B1ave
D2)G1画像信号=G1/G1ave
D3)R1画像信号=R1/R1ave
ここで、B1aveは、B1画像信号の平均画素値(画面全体(有効画素)の画素値の総和/有効画素数)を表している。G1aveは、G1画像信号の平均画素値(画面全体(有効画素)の画素値の総和/有効画素数)を表している。R1aveは、R1画像信号の平均画素値(画面全体(有効画素)の画素値の総和/有効画素数)を表している。
また、第2粘膜色バランス処理については、第2観察画像に含まれるB2画像信号、G2画像信号、R2画像信号において、例えば、下記E1)~E3)に示すように、画面全体の平均色が特定のカラーバランスになるように自動的に調整される。この第2粘膜色バランス処理では、第1粘膜色バランス処理で算出したB1ave、G1ave、R1aveが用いられる。そして、第2粘膜色バランス処理を行うことにより、第2粘膜色バランス処理済みのB2画像信号、G2画像信号、R2画像信号が得られる。
E1)B2画像信号=B2/B1ave
E2)G2画像信号=G2/G1ave
E3)R2画像信号=R2/R1ave
表示制御部66は、画像処理部60から入力された通常画像、解析結果付き表示用画像、第1観察画像、又は第2観察画像を、ディスプレイ18で表示可能な画像として表示するための制御を行う。モノ画像表示モードの場合には、表示制御部66は、ディスプレイ18に通常画像を表示する。
解析処理モードの場合は、第1発光パターンを第1A発光パターンとし、第2発光パターンを第2Aパターン(第2照明期間のフレーム数:同じ、第2照明光の発光スペクトル:同じ)とする場合において、第1照明光として白色光Wを2フレーム分、第2照明光をフレーム分だけ観察対象に照明する場合には、図6に示すように、紫色光Vの照明により得られるR2画像信号、G2画像信号、B2画像信号に対して解析処理を行って、解析結果Vを得る。解析結果Vは表示用画像に重畳表示されて、解析結果付き表示用画像として、ディスプレイ18に表示される。
マルチ画像表示モードの場合には、第1発光パターンを第1Aターンとし、第2発光パターンを第2Aパターン(第2照明期間のフレーム数:同じ、第2照明光の発光スペクトル:同じ)とする場合において、第1照明光を2フレーム分、第2照明光を2フレーム分発光する場合には、図7に示すように、表示制御部66は、第1観察画像又は第2観察画像を、それぞれ2フレーム間隔で、切り替えながらディスプレイ18に表示さる。
中央制御部68は、上記したように、プログラムの実行を行う他、プロセッサ装置16の各部の制御を行う。また、中央制御部68は、内視鏡12又は光源装置14からの情報を受信し、受信した情報に基づいて、プロセッサ装置16の各部の制御や、内視鏡12又は光源装置14の制御を行う。
モード自動切替部69は、解析処理モードの作動又は非作動、マルチ画像表示モードの作動又は非作動、及び、予め定められた光源切替条件に基づいて、モノ発光とマルチ発光の切替を自動的に行う。モード自動切替部69による切替制御は、解析処理モードが非作動(OFF)、且つ、マルチ画像表示モードが作動(ON)の場合(切替パターンA)、解析処理モードが作動(ON)、且つ、マルチ画像表示モードが非作動(OFF)の場合(切替パターンB)、解析処理モードが作動(ON)、且つ、マルチ画像表示モードが作動(ON)の場合(切替パターンC)の3パターンに分けられる。
切替パターンA(解析処理モード:OFF、マルチ画像表示モード:ON)の場合には、モード自動切替部69は、モノ発光が作動中の場合には、マルチ画像表示モードのOFFからONへの切り替えに従って、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。マルチ発光を行っているマルチ画像表示モード中においては、モード自動切替部69は、予め設定したマルチ画像表示許容条件(光源切替条件)を満たす場合には、マルチ発光を継続する。一方、マルチ画像表示許容条件を満たさない場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。この場合には、図8に示すように、第1観察画像と第2観察画像をディスプレイ18に自動的に切り替えて表示する状態から、通常画像のみを連続してディスプレイ18に表示する状態に切り替える処理を行う。即ち、モノ画像表示モードに自動的に切り替えられる。
なお、ユーザーにとって、マルチ画像表示モードとモノ画像表示モードのいずれに設定されているかが分かりにくい場合があるため、ディスプレイ18には、マルチ発光中の場合には「マルチ画像表示モード」である旨の表示がされ、モノ発光の場合には「モノ画像表示モード」である旨の表示がされている。
マルチ画像表示許容条件を満たさない場合としては、例えば、マルチ画像表示モードの使用時間が、予め定めた時間用閾値以上となることとする。この場合には、プロセッサ装置16内に設けられた時間計測部(図示しない)において、モード切替SW13aにより、マルチ画像表示モードに設定されてからの時間が計測される。そして、計測した時間が時間用閾値以上となった場合に、図9に示すように、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。
また、マルチ画像表示許容条件を満たさない場合としては、例えば、観察対象の静止画の保存回数が、予め定めた回数用閾値以上となることとする。この場合には、プロセッサ装置16内に設けられた回数カウント部(図示しない)において、静止画取得指示部13bが操作された回数をカウントする。そして、カウントした回数が回数用閾値以上となった場合に、図10に示すように、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。
また、マルチ画像表示許容条件を満たさない場合としては、観察対象に関する撮影条件が変化する場合とすることが好ましい。この場合には、撮影条件を取得するために、プロセッサ装置16の画像処理部60内に撮影条件取得部70が設けられる。撮影条件取得部70は、図11に示すように、観察部位取得部72と、明るさ算出部74と、倍率取得部76と、観察距離取得部78と、ブレ量算出部80とを備えている。
マルチ画像表示許容条件を満たさない場合として、撮影条件の一つである観察部位が変化した場合は、例えば、現在撮影を行っている観察部位が、第1の部位(例えば、「食道」)から第2の部位(例えば、「胃」)に変化した場合、または第2の部位から第1の部位に変化した場合、図12に示すように、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。観察部位が変化する場合は、内視鏡の先端部12dが移動していると考えられ、交互に発光される第1照明光または第2照明光が観察対象に確実に照明されないことがあり、このような場合は、マルチ発光に適さない。
観察部位に関する情報については、観察部位取得部72において取得する。観察部位取得部72は、マルチ発光において得られる第1観察画像又は第2観察画像の画像的特徴量から、観察部位を判定する。例えば、第1観察画像又は第2観察画像において画面中央部が他の周辺部よりも明るさが暗い場合には、観察部位は「食道」であると判定される。また、第1観察画像又は第2観察画像において画面中央部が他の周辺部よりも明るさが明るい場合には、観察部位は「胃」であると判定される。
マルチ画像表示許容条件を満たさない場合として、撮影条件の一つである観察対象の明るさが、第1明るさ用閾値以下、又は第1明るさ用閾値より大きい第2明るさ閾値以上となる場合は、図13に示すように、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。明るさが第1明るさ用閾値以下の場合には、観察対象全体が暗いため、マルチ発光に適さない状態となっている。同様にして、明るさが第2明るさ閾値以上の場合には、ハレーションが生じている場合など、観察対象全体が極めて明るいため、マルチ発光に適さない状態となっている。なお、明るさに関する情報は、明るさ算出部74において取得する。明るさ算出部74は、第1観察画像または第2観察画像から画素値の平均値を算出し、算出した画素値の平均値から明るさを算出する。ここで、画素値の平均値が大きければ大きいほど、明るさは大きくなる。
マルチ画像表示許容条件を満たさない場合として、撮影条件の一つである観察対象の倍率について、倍率変化量が倍率用閾値を超えた場合に、図14に示すように、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。観察対象の倍率が大きく変化して、倍率変化量が倍率用閾値を超えるような場合には、観察対象に対する照明光の照明分布が変化して、マルチ発光に適さない場合が多い。なお、観察対象の倍率については、ズーム操作部13cが操作される毎に、いずれの倍率に設定されたかのズーム情報が倍率取得部76に送信される。モード自動切替部69は、倍率取得部76にて取得したズーム情報を参照して、倍率変化量が倍率用閾値を超えたか否かを判定する。
マルチ画像表示許容条件を満たさない場合として、撮影条件の一つである観察距離(内視鏡の先端部12dと観察対象との距離)について、観察距離の変化量が距離用閾値を超えた場合に、図15に示すように、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。観察対象の倍率と同様に、観察距離が大きく変化して、観察距離の変化量が距離用閾値を超えるような場合には、観察対象に対する照明光の照明分布が変化して、マルチ発光に適さない場合が多い。なお、観察距離については、観察距離取得部78が、マルチ発光にて得られる第1観察画像または第2観察画像から画素値の平均値を算出し、算出した画素値の平均値から観察距離を求める。ここで、画素値の平均値が大きければ大きいほど、観察距離は小さいとされる。
マルチ画像表示許容条件を満たさない場合として、撮影条件の一つである画像のブレ量がブレ量用閾値を超えた場合に、図16に示すように、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。画像のブレ量が大きく、ブレ量がブレ量用閾値を超えるような場合には、照明光が確実に観察対象に当たらない場合があり、マルチ発光に適さない場合が多い。なお、ブレ量については、ブレ量算出部80が、マルチ発光にて得られる第1観察画像または第2観察画像からコントラストを求め、コントラストからブレ量を算出する。コントラストが低くなるほど、ブレ量が大きくなる。ブレ量の算出方法としては、コントラストを用いる他、第1観察画像または第2観察画像の周波数成分から算出するようにしてもよい(周波数成分が低周波の成分となるほど、ブレ量が大きくなる)。
以上のように、マルチ発光からモノ発光への自動切替に用いるマルチ画像表示許容条件については、ユーザーにより適宜設定可能である。この場合には、ユーザーはユーザーインターフェース19を操作して、図17に示すマルチ画像表示許容条件設定メニュー82をディスプレイ18に表示させる。このマルチ画像表示許容条件設定メニュー82においては、「時間用閾値」、「回数用閾値」の設定を行うことができる。「時間用閾値」の場合であれば、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82にて「100秒」に設定すると、マルチ画像表示モードの使用時間が「100秒」に達した時点で、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。また、「回数用閾値」の場合であれば、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82にて「40回」に設定すると、静止画取得指示部13bの操作回数が「40回」に達した時点で、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。
なお、後述するように、モノ発光からマルチ発光への自動切替に用いるマルチ画像表示再開条件については、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82と同様のマルチ画像表示再開条件設定メニューをディスプレイ18に表示して、適宜設定できるようにすることが好ましい。
また、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82においては、「第1の部位」、「第2の部位」の設定を行うことができる。「第1の部位」を「食道」とし、「第2の部位」を「胃」として設定した場合には、観察部位が「食道」から「胃」に変わった場合、又は「胃」から「食道」に変わった場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。また、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82においては、「第1明るさ閾値」、「第2明るさ閾値」の設定を行うことができる。「第1明るさ閾値」をP1とし、「第2明るさ閾値」をP2(>P1)として設定した場合には、観察対象の明るさがP1以下、又はP2位以上となった場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。
また、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82においては、「倍率用閾値」の設定を行うことができる。「倍率用閾値」を「5倍」とした場合には、観察対象の倍率変化量が「5倍」を超えた時点で、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。また、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82においては、「距離用閾値」の設定を行うことができる。「距離用閾値」をLxとした場合には、観察距離の変化量がLxを超えた場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。また、マルチ画像表示許容条件設定メニュー82においては、「ブレ量用閾値」の設定を行うことができる。「ブレ量用閾値」をBrに設定した場合には、ブレ量がBrを超えた場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。
モード自動切替部69は、マルチ画像表示許容条件を満たさなくなることにより、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替わり、且つ、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替えられた場合において、図18に示すように、予め設定されたマルチ画像表示再開条件(光源切替条件)を満たした場合に、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替え、且つ、マルチ画像表示モードを作動させる。観察対象に関する撮影条件が変化した場合などに、モノ発光に自動的に切り替えているが、観察対象に関する撮影条件の変化がマルチ発光許容範囲内である場合など、マルチ画像表示再開条件を満たした場合などには、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替えることが好ましい。なお、撮影条件の変化がマルチ発光許容範囲内であるとは、撮影条件の変化によっても、マルチ発光によって得られる第1の観察画像と第2の観察画像の切り替え表示に対する視認性に影響を与えないことをいう。
マルチ画像表示再開条件は、観察対象が、第1の部位(例えば、「食道」)から第2の部位(例えば、「胃」)に変わってから、一定時間内に第1の部位に戻った場合、または、第2の部位から第1の部位に変わってから、一定時間内に第2の部位に戻った場合であることが好ましい。この場合には、図19に示すように、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動的に切り替わる。観察部位が直ぐに元の部位に戻った場合には、照明条件がそれほど変化せず、マルチ発光による発光状態に影響を与えないためである。なお、観察部位に関する情報については、上記と同様に、観察部位取得部72において取得する。
マルチ画像表示再開条件は、観察対象の明るさが、第1明るさ閾値以上、または第明るさ閾値以下となった場合であることが好ましい。この場合には、図20に示すように、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動的に切り替わる。明るさが暗くなったり、又は、明るくなったりしても、一定時間後に、元の通常の明るさ(第1明るさ閾値以上、または第1明るさ閾値以下)に戻った場合には、マルチ発光による発光状態に影響を与えないためである。なお、明るさに関する情報については、上記と同様に、明るさ算出部74において取得する。
マルチ画像表示再開条件は、観察対象の倍率を変化させる場合において、観察対象の倍率変化量が倍率用閾値未満であることが好ましい。この場合には、図21に示すように、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動的に切り替わる。観察対象の倍率の変化がそれほど大きくなく、倍率変化量が倍率用閾値を超えたのが一時的であり、直ぐに、倍率用閾値未満に収まったような場合には、マルチ発光による発光状態に影響を与えないためである。なお、観察対象の倍率については、上記と同様に、倍率取得部76において取得する。
マルチ画像表示再開条件は、観察距離の変化量が距離用閾値以下となった場合であることが好ましい。この場合には、図22に示すように、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動的に切り替わる。観察距離の変化がそれほど大きくなく、観察距離の変化量が距離用閾値を超えたのが一時的であり、直ぐに、距離用閾値未満に収まったような場合には、マルチ発光による発光状態に影響を与えないためである。なお、観察距離については、上記と同様に、観察距離取得部78において取得する。
マルチ画像表示再開条件は、観察画像のブレ量がブレ量用閾値以下となった場合であることが好ましい。この場合には、図23に示すように、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動的に切り替わる。画像のブレ量がそれほど大きくなく、ブレ量がブレ量用閾値を超えたのが一時的であり、直ぐに、ブレ量用閾値未満に収まったような場合には、マルチ発光による発光状態に影響を与えないためである。なお、ブレ量については、上記と同様に、ブレ量算出部80において算出する。
ただし、意図せずに、マルチ発光に自動的に切り替わること(マルチ画像表示モードに自動的に切り替わること)を防ぐため、モード自動切替部69は、マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合に、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替え、且つ、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動的に切り替える。一方、マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、再開許容条件(光源切替条件)を満たさない場合に、マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止することが好ましい。再開許容条件は、ユーザーにより設定可能であることが好ましい。また、再開許容条件が満たすか否かを判定するために、再開許容条件を示す再開許容有無フラグが用いられる。再開許容有無フラグが「1」であることは、再開許容条件を満たさないことを表し、再開許容有無フラグが「0」であることは、再開許容条件を満たすことを表す(図18~図23参照)。
再開許容条件は、解析処理モードがOFFであり、且つ、ユーザーが、モード切替SW13aによってモノ画像表示モードを選択していない場合であることが好ましい。ユーザーがモノ発光を選択した場合には、再開許容有無フラグが「0」となり、モノ発光を選択しない場合には、再開許容有無フラグが「1」となる。ユーザーが自発的にモノ画像表示モードを選択する場合には、マルチ発光に自動的に切り替えないことが好ましい。
再開許容条件は、解析処理モードがOFFであり、且つ、マルチ画像表示許容条件を満たしてマルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えてから、再開許容時間を経過していない場合であることが好ましい。この場合には、時間計測部(図示しない)において、モノ発光に切り替えてからの時間が計測される。計測した時間が再開許容時間を経過してない場合には、再開許容有無フラグを「1」で維持する。そして、計測した時間が再開許容時間を経過した場合には、再開許容有無フラグを「0」に切り替える。再開許容時間を経過した後は、モノ発光に基づく観察に適した状態と考えられるため、マルチ発光に自動的に切り替えないことが好ましい。
再開許容条件は、解析処理モードがOFFであり、且つ、マルチ発光の実施が可能である場合であることが好ましい。マルチ発光の実施が可能又は不可の判定については、プロセッサ装置16のマルチ発光実施可能判定部(図示しない)が行う。具体的には、マルチ発光実施可能判定部は、内視鏡12、光源装置14、及びプロセッサ装置16に関する異常などを検出し、検出結果に基づいて、マルチ発光の実施可能又は実施不可を判定する。この場合には、マルチ発光実施可能判定部が、マルチ発光が実施可能と判定した場合には、再開許容有無フラグを「1」とし、マルチ発光が実施不可と判定した場合には、再開許容有無フラグを「0」とする。内視鏡12、光源装置14、及びプロセッサ装置16に関する異常などが生じて、マルチ発光の実施が難しくなった場合には、マルチ発光に自動的に切り替えないことが好ましい。
再開許容条件は、解析処理モードがOFFであり、且つ、倍率変更部の使用又は不使用の切替が行われていない場合であることが好ましい。倍率変更部の使用とは、ズーム操作部13cを「ON」にして倍率変更が可能な状態をいう。倍率変更部の不使用とは、ズーム操作部13cを「OFF」にして倍率変更をしない状態をいう。この場合には、マルチ画像表示許容条件を満たしてモノ発光に自動的に切り替えられた後、倍率変更部の使用又は不使用の切り替えがない場合には、再開許容有無フラグを「1」とする一方、倍率変更部の使用又は不使用が切り替えられた場合には、再開許容有無フラグを「0」とする。倍率変更部の使用又は不使用の切替えが行われた場合には、前回のマルチ発光の場合とは異なる対象を観察し、必ずしもマルチ発光を使用するとは限らないことから、マルチ発光に自動的に切り替えないことが好ましい。
切替パターンB(解析処理モード:ON、マルチ画像表示モード:OFF)の場合には、モード自動切替部69は、モノ発光が作動中の場合には、解析処理モードのOFFからONへの切り替えに従って、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。マルチ発光を行っている解析処理モード中においては、モード自動切替部69は、予め設定した解析処理許容条件(光源切替条件)を満たす場合には、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えることを禁止する。一方、モード自動切替部69は、解析処理許容条件を満たさない場合には、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替わる。これに従って、図24に示すように、解析結果付き表示用画像をディスプレイ18に表示する解析処理モードから、通常画像のみをディスプレイ18に表示するモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。
なお、解析処理許容条件としては、例えば、観察対象に関する撮影条件の変化が解析処理許容範囲内であることが好ましい。解析処理許容範囲内とは、撮影条件の変化によっても、解析処理を一定の精度で行なうことが可能であることをいう。解析処理許容範囲内の具体例としては、ハレーションや暗部などの解析処理の影響を与えうる領域が、第2画像信号に基づく画面内に占める面積が一定以下の場合である。一方、解析処理許容範囲外の具体例としては、ハレーションや暗部などの解析処理の影響を与えうる領域が、第2画像信号に基づく画面内に占める面積が一定を超える場合である。
なお、解析処理モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わった場合には、モード自動切替部69は、予め定められた解析処理再開条件(光源切替条件)を満たした場合には、モノ画像表示モードから解析処理モードに自動的に切り替えるようにしてもよい。この場合、モード自動切替部69は、解析処理再開条件を満たした場合であっても、再開許容条件(上記と同様であることが好ましい。)を満たさない場合には、解析処理モードへの自動的な切替を禁止することが好ましい。なお、解析処理再開条件は、マルチ画像表示再開条件と同じでもよく、異なってもよい。
切替パターンC(解析処理モード:ON、マルチ画像表示モード:ON)の場合には、モード自動切替部69は、モノ発光が作動中の場合には、解析処理モード及びマルチ画像表示モードのOFFからONへの切り替えに従って、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、解析結果付き表示用画像がディスプレイ18に表示され、且つ、第1観察画像と第2観察画像とが自動的に切り替わってディスプレイ18に表示される(図25~図27参照)。
マルチ発光を行っている解析処理モード及びマルチ画像表示モード中においては、モード自動切替部69は、マルチ画像表示許容条件を満たさない場合であっても、解析処理許容条件を満たす場合には、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えることを禁止する。この場合には、図25に示すように、ディスプレイ18上では第1観察画像と第2観察画像との自動切替表示が停止する一方で、ディスプレイ18上での解析結果付き表示用画像の表示が継続される。
また、マルチ発光を行っている解析処理モード及びマルチ画像表示モード中においては、モード自動切替部69は、マルチ画像表示許容条件を満たした場合であっても、解析処理許容条件を満さない場合には、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えることを禁止する。この場合には、図26に示すように、ディスプレイ18上での解析結果付き表示用画像の表示が停止する一方で、ディスプレイ18上での第1観察画像と第2観察画像との自動切替表示が継続される。
また、マルチ発光を行っている解析処理モード及びマルチ画像表示モード中においては、モード自動切替部69は、マルチ画像表示許容条件を満たさず、且つ、解析処理許容条件を満さない場合には、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替えられる。これに従って、図27に示すように、通常画像のみをディスプレイ18に表示するモノ画像表示モードに切り替わる。
なお、切替パターンCにおいても、解析処理モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わった場合には、モード自動切替部69は、予め定められた解析処理再開条件を満たした場合には、モノ画像表示モードから解析処理モードに自動的に切り替えるようにしてもよい。モード自動切替部69は、解析処理再開条件を満たした場合であっても、再開許容条件を満たさない場合には、解析処理モードへの自動的な切替を禁止することが好ましい。
また、切替パターンCにおいても、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わった場合には、モード自動切替部69は、予め定められたマルチ画像表示再開条件を満たした場合には、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードに自動的に切り替えるようにしてもよい。モード自動切替部69は、マルチ画像表示再開条件を満たした場合であっても、再開許容条件を満たさない場合には、マルチ画像表示モードへの自動的な切替を禁止することが好ましい。
次に、切替パターンA(解析処理モード:OFF、マルチ画像表示モード:ON)の場合の一連の流れについて、図28に示すフローチャートに沿って説明する。マルチ画像表示モードにおいては、第1照明光と第2照明光とが、特定の発光パターン(本実施形態では2フレーム間隔)に従って、切り替えて発光される。そして、第1照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第1観察画像と、第2照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第2観察画像とを、特定の表示パターン(本実施形態では2フレーム間隔)に従って、切り替えてディスプレイ18に表示される。
マルチ画像表示許容条件を満たす限りにおいては、マルチ画像表示モードは継続する。そして、予め定めたマルチ画像表示許容条件を満たさなくなった場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。
マルチ画像表示許容条件を満たさない場合としては、マルチ発光の使用時間が時間用閾値を超えた場合や、静止画の保存回数が回数用閾値を超えた場合などがある。その他、マルチ画像表示許容条件を満たさない場合として、観察対象に関する撮影条件が変化した場合がある。モノ発光に自動的に切り替えられる(モノ画像表示モードへの切替)と、第1照明光と第2照明光の切替発光は停止される。これに合わせて、第1観察画像と第2観察画像の切替表示も停止される。そして、通常光が発光され、通常光により照明された観察対象を撮像して得られる通常画像がディスプレイ18に表示される。
モノ画像表示モードに自動的に切り替えられた後は、プロセッサ装置16において、マルチ画像表示再開条件を満たすか否かが監視される。マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合には、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、モノ画像表示モードからマルチ画像表示モードへの切替えが行われる。一方、マルチ画像表示再開条件を満たしても、再開許容条件を満たさない場合には、マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止する。また、マルチ画像表示再開条件を満たさない場合にも、マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止する。マルチ発光への自動的な切替が禁止された場合には、モノ画像表示モードを継続する。
次に、切替パターンB(解析処理モード:ON、マルチ画像表示モード:OFF)の一連の流れについて、図29に示すフローチャートに沿って説明する。解析処理モードの場合には、第1照明光と第2照明光とが、特定の発光パターンに従って、切り替えて発光される。そして、第2照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第2画像信号に対して、解析処理が行われる。そして、第1照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号に基づく表示用画像に対して、解析処理の解析結果を重畳表示することにより、解析結果付き表示用画像が得られる。解析結果付き表示用画像は、ディスプレイ18に表示される。
解析処理許容条件を満たす限りにおいては、解析処理モードは継続する。そして、予め定めた解析処理許容条件を満たさなくなった場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、解析処理モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。
モノ画像表示モードに自動的に切り替えられた後は、プロセッサ装置16において、解析処理再開条件を満たすか否かが監視される。解析処理再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合には、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、モノ画像表示モードから解析処理モードへの切替えが行われる。一方、解析処理再開条件を満たしても、再開許容条件を満たさない場合には、マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止する。また、解析処理再開条件を満たさない場合にも、マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止する。マルチ発光への自動的な切替が禁止された場合には、モノ画像表示モードを継続する。
次に、切替パターンC(解析処理モード:ON、マルチ画像表示モード:ON)の一連の流れについて、図30に示すフローチャートに沿って説明する。解析処理モード及びマルチ画像表示モードを両方作動させる場合には、第1照明光と第2照明光とが、特定の発光パターンに従って、切り替えて発光される。そして、第2照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第2画像信号に対して、解析処理が行われる。そして、第1照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号に基づく表示用画像に対して、解析処理の解析結果を重畳表示することにより、解析結果付き表示用画像が得られる。解析結果付き表示用画像は、ディスプレイ18に表示される。
また、ディスプレイ18においては、第1照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第1観察画像と、第2照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第2観察画像とを、特定の表示パターン(本実施形態では2フレーム間隔)に従って、切り替えて表示される。
解析処理許容条件及びマルチ画像表示許容条件を満たす限りにおいては、解析処理モードとマルチ画像表示モードは継続する。解析処理許容条件及びマルチ画像表示許容条件のうち一方を満たし、他方を満たさない場合には、マルチ発光からモノ発光に自動的に切替わることを禁止する。この場合、解析処理許容条件及びマルチ画像表示許容条件のうち条件を満たすモードについては継続し、条件を満たさないモードについては停止する。これに対して、解析処理許容条件を満たさず、且つ、マルチ画像表示許容条件を満たさなくなった場合に、マルチ発光からモノ発光に自動的に切り替える。これに従って、解析処理モード及びマルチ画像表示モードからモノ画像表示モードに自動的に切り替わる。
モノ画像表示モードに自動的に切り替えられた後は、プロセッサ装置16において、解析処理再開条件及びマルチ画像表示再開条件を満たすか否かが監視される。解析処理再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合には、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、解析処理モードに自動的に切り替えられる。また、マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合には、モノ発光からマルチ発光に自動的に切り替える。これに従って、マルチ画像表示モードに自動的に切り替えられる。
なお、上記実施形態においては、第1照明光と第2照明光とを、特定の発光パターンに従って、切り替えながら発光し、且つ、第1照明光に対応する第1観察画像と第2照明光に対応する第2観察画像とを、特定の表示パターンに従って、切り替えてディスプレイ18に表示するようにしているが、互いに波長帯域が異なる3種類以上の照明光を、特定の発光パターンに従って、切り替えながら発光し、且つ、各照明光に対応する3種類以上の観察画像を、特定の表示パターンに従って、切り替えてディスプレイ18に表示するようにしてもよい。
上記実施形態において、画像取得部53、DSP56、ノイズ除去部58、画像処理部60、パラメータ切替部62、中央制御部68、モード自動切替部69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。
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。
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。
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
13a モード切替S
13b 静止画取得指示部
13c ズーム操作部
14 光源装置
16 プロセッサ装置
18 ディスプレイ
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 光源用プロセッサ
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
47 ズームレンズ
47a ズーム駆動部
48 撮像センサ
50 CDS・AGC回
52 A/D変換器
53 画像取得部
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
63 静止画保存部
66 表示制御部
68 中央制御部
69 モード自動切替部
70 撮影条件取得部
72 観察部位取得部
74 明るさ算出部
76 倍率取得部
78 観察距離取得部
80 ブレ量算出部
82 マルチ画像表示許容条件設定メニュー

Claims (14)

  1. 互いに異なる波長帯域の光を発光する複数の半導体光源と、
    前記複数の半導体光源を制御する光源用プロセッサであり、特定の照明光のみを発光するモノ発光と、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光とを含む複数の照明光を、特定発光パターンに従って、切り替えながら発光するマルチ発光とに関する制御を行う光源用プロセッサと、
    前記マルチ発光の場合において、前記第1照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号と、前記第2照明光によって照明された前記観察対象を撮像して得られる第2画像信号とを出力する撮像センサと、
    画像制御用プロセッサとを備え、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記第1画像信号に基づく表示用画像に対して、前記第2画像信号に基づく解析処理により得られた解析結果を表示する解析結果付き表示用画像をディスプレイに表示する解析処理モードを少なくとも作動させることが可能であり、
    前記特定の照明光により照明された観察対象を撮像して得られる特定の観察画像をディスプレイに表示する制御を行うモノ画像表示モードを作動させることが可能であり、
    前記第1画像信号に基づく第1の観察画像と前記第2画像信号に基づく第2の観察画像とを含む複数の観察画像を、特定の表示パターンに従って、切り替えて前記ディスプレイに表示する制御を行うマルチ画像表示モードを作動させることが可能であり、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記解析処理モードの作動又は非作動、前記マルチ画像表示モードの作動又は非作動、及び、予め定められた複数の光源切替条件の少なくとも1つに基づいて、前記モノ発光と前記マルチ発光との切替を自動的に行う内視鏡システムであって、
    前記複数の光源切替条件のうち第1の光源切替条件に基づいて、前記モノ発光から前記マルチ発光への切替を自動的に行い、
    前記複数の光源切替条件のうち前記第1の光源切替条件とは異なる第2の光源切替条件に基づいて、前記マルチ発光から前記モノ発光への切替を自動的に行う内視鏡システム
  2. 前記第1の光源切替条件は、マルチ画像表示再開条件、解析処理再開条件、及び/又は再開許容条件であり、
    前記第2の光源切替条件は、マルチ画像表示許容条件及び/又は解析処理許容条件である請求項1記載の内視鏡システム。
  3. 前記解析処理モードを非作動にし、且つ、前記マルチ画像表示モードを作動させる場合において、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記モノ発光が作動中の場合は、前記モノ発光から前記マルチ発光に自動的に切り替える請求項1記載の内視鏡システム。
  4. 前記光源切替条件に含まれるマルチ画像表示許容条件を満たさなくなることにより、前記マルチ発光から前記モノ発光に自動的に切り替えられ、且つ、前記マルチ画像表示モードから前記モノ画像表示モードに自動的に切り替えられた場合において、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記光源切替条件において、マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合に、前記モノ発光から前記マルチ発光に自動的に切り替え、且つ、前記マルチ画像表示モードを作動させ、
    前記マルチ画像表示再開条件を満たし、且つ、前記再開許容条件を満たさない場合に、前記マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止する請求項記載の内視鏡システム。
  5. 前記再開許容条件は、ユーザーが前記モノ発光を選択していない場合である請求項記載の内視鏡システム。
  6. 前記再開許容条件は、前記モノ発光に切り替えてから再開許容時間を経過していない場合である請求項または記載の内視鏡システム。
  7. 前記再開許容条件は、前記マルチ発光の実施が可能である場合である請求項ないしいずれか1項記載の内視鏡システム。
  8. 観察対象の倍率を変化させるための倍率変更部を有し、
    前記再開許容条件は、前記倍率変更部の使用又は不使用の切替えが行われていない場合である請求項ないしいずれか1項記載の内視鏡システム。
  9. 前記再開許容条件はユーザーにより設定が可能である請求項ないしいずれか1項記載の内視鏡システム。
  10. 前記マルチ画像表示再開条件は、観察対象に関する撮影条件の変化がマルチ発光許容範囲内である請求項ないしいずれか1項記載の内視鏡システム。
  11. 前記解析処理モードを作動させ、且つ、前記マルチ画像表示モードを非作動とする場合において、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記モノ発光が作動中の場合には、前記解析処理モードの作動開始に従って、前記モノ発光から前記マルチ発光に自動的に切り替える請求項1記載の内視鏡システム。
  12. 前記光源切替条件に含まれる解析処理許容条件を満たさなくなることにより、前記マルチ発光から前記モノ発光に自動的に切り替えられ、且つ、前記解析処理モードから前記モノ画像表示モードに自動的に切り替えられた場合において、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記光源切替条件において、解析処理再開条件を満たし、且つ、再開許容条件を満たす場合に、前記モノ発光から前記マルチ発光に自動的に切り替え、且つ、前記解析処理モードを作動させ、
    前記解析処理再開条件を満たし、且つ、前記再開許容条件を満たさない場合に、前記マルチ発光に自動的に切り替えることを禁止する請求項11記載の内視鏡システム。
  13. 前記解析処理モードを作動させ、且つ、前記マルチ画像表示モードを作動させる場合において、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記モノ発光が作動中の場合には、前記解析処理モード及び前記マルチ画像表示モードの作動開始に従って、前記モノ発光から前記マルチ発光に自動的に切り替え、
    前記マルチ発光が作動中の場合には、前記光源切替条件に含まれる解析処理許容条件及びマルチ画像表示許容条件のうちいずれかを満たす場合には、前記モノ発光に自動的に切り替えることを禁止し、
    前記マルチ発光が作動中の場合には、前記解析処理許容条件を満たさず、且つ、前記マルチ画像表示許容条件を満たさない場合に、前記マルチ発光から前記モノ発光に自動的に切り替える請求項1記載の内視鏡システム。
  14. 互いに異なる波長帯域の光を発光する複数の半導体光源と、
    前記複数の半導体光源を制御する光源用プロセッサであり、特定の照明光のみを発光するモノ発光と、互いに発光スペクトルが異なる第1照明光と第2照明光とを含む複数の照明光を、特定発光パターンに従って、切り替えながら発光するマルチ発光とに関する制御を行う光源用プロセッサと、
    前記マルチ発光の場合において、前記第1照明光によって照明された観察対象を撮像して得られる第1画像信号と、前記第2照明光によって照明された前記観察対象を撮像して得られる第2画像信号とを出力する撮像センサと、
    画像制御用プロセッサとを備える内視鏡システムの作動方法において、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記第1画像信号に基づく表示用画像に対して、前記第2画像信号に基づく解析処理により得られた解析結果を表示する解析結果付き表示用画像をディスプレイに表示する解析処理モードを作動させることが可能であり、
    前記特定の照明光により照明された観察対象を撮像して得られる特定の観察画像をディスプレイに表示する制御を行うモノ画像表示モードを作動させることが可能であり、
    前記第1画像信号に基づく第1の観察画像と前記第2画像信号に基づく第2の観察画像とを含む複数の観察画像を、特定の表示パターンに従って、切り替えて前記ディスプレイに表示する制御を行うマルチ画像表示モードを作動させることが可能であり、
    前記画像制御用プロセッサは、
    前記解析処理モードの作動又は非作動、前記マルチ画像表示モードの作動又は非作動、及び、予め定められた複数の光源切替条件の少なくとも1つに基づいて、前記モノ発光と前記マルチ発光との切替を自動的に行い、
    前記複数の光源切替条件のうち第1の光源切替条件に基づいて、前記モノ発光から前記マルチ発光への切替を自動的に行い、
    前記複数の光源切替条件のうち前記第1の光源切替条件とは異なる第2の光源切替条件に基づいて、前記マルチ発光から前記モノ発光への切替を自動的に行う内視鏡システムの作動方法
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