JPH01250216A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、生体腔内の粘膜等により直接反射された正
反射光による内視鏡撮影画像への影響を除去する機能を
持つ電子内視鏡装置に関し、特に前記除去を略実時間で
行なうための構成を有する同装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に内視鏡装置は、１体腔内等に内視鏡スコープを導
入し、体腔内臓器等の被写体について観察・診断等を行
なうのに利用されている。

装置本体の光源部から供給される、可視光波長領域を主
成分とする通常光をライトガイド等により内視鏡スコー
プの先端部まで導き、スコープ先端部の照射窓から放射
して検査対象の内部の被写体を照明する。そして照明さ
れた被写体からの反射光をスコープ先端部に配設された
撮像ｌｌ′ＷＩで受光する。撮像８１構としては、観察
窓に嵌込まれた対物レンズなどの光学系およびＩｌ像素
子等による構成がよく用いられている。そして、撮（象
機横で受光された被写体の画像は、検査対象の生木等の
外部に置かれた内視鏡装置本体に送られ、装置本体側に
て被写体画像の観察・診断等を実施できるようになされ
ている。

（発明が解決しようとする課題） このようにして内視鏡を利用し、生体腔内の被写体画像
を撮影する際に、生体腔内の臓器等の表面の粘ＷＩ等に
より照明光が直接、正反射されて撮像されてしまう場合
が多々発生する。正反射光が撮像されると画像のその部
分には白い光斑等が現れてしまう。

このような正反射光の画像は、照明光が直接反射され撮
影されたもので、内視鏡光源のスペクトルをそのまま反
映しているだけであり、被写体の色に関しては何の情報
も含んではいない。

しかしながら、被写体を撮影した画１象上には、このよ
うな正反射光とともに、被写体表面で吸収・反射された
本来の臓器粘膜等の色による光も同時に撮像されている
。

従って、上述のような正反射光の影響を正確に除去して
補正することにより、被写体の臓器表面の粘膜等の本来
の色が表示されるようになり、被写体の色を忠実に再現
した内視鏡画像が得られるようになる。そして、このよ
うな補正は、撮像と略同時に実施され、画面表示される
のが最も望ましい。

ところが、従来は、上述したような正反射光の影響を略
実時間で除去するような機構を備えた電子内視鏡装置は
存在していなかった。

この発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもの
であり、生体腔内の粘膜等により直接反射された正反射
光による内視鏡撮影画像への影響を略実時間で除去する
機能を備えた電子内視鏡装置を提供することを目的とす
るものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） このような目的を達成するなめに、この発明に係る電子
内視鏡装置にあっては、可視光照射光源からの通常照射
光により生体腔内の被写体を撮像した通常光画像と、生
体腔内の粘膜等に吸収されやすい特定の波長領域の光を
主成分とする単色光により同一被写体を撮像した単色光
画像と、の２種の画像を交互に撮像し、前記単色光画像
を補正した画像を前記通常光画像から減算して補正済画
像を得るよう構成されている。

さらに、前記単色光画像の各画素か取り得る光強度の各
値に対する、この単色光の波長領域に対応する前記通常
光の波長領域の光強度が略同レベルになるよう換算した
ときの前記通常光のスペクトル分布について当該装置の
各カラー原信号の分光特性に従い積分した換算値の変換
テーブルと、この変換テーブルを参照し、略実時間で、
前記ｍ色光画像を補正し、前記通常光画像から減算する
補正手段と、を構成要素として有することを特徴とする
ものである。

（作用） 生木腔内の粘膜等において吸収される光は、その波長に
より大きく異なる。

第３図は、その例として、犬の胃の粘膜の反射スペクト
ルの実測値を示したものである。この例では、４００〜
４５０ｎｎの波長領域において反射率がＯに近くなって
おり、粘膜表面で極度に吸収されやすいことがわかる。

この測定は、粘膜に測定グローブを接触させて実施した
ものであり、従って正反射光は含まれていない、すなわ
ち、上記波長領域の光により生体腔内の粘膜等を照明し
て撮影ずれは、得られる画像は略正反射光によるもので
あると想定できる。

このような、生体腔内の粘膜等により極度に吸収されや
すい特定の狭波長領域を主成分とする単色光により、生
体腔内の被写体を照射し、撮像して単色光画像を得る。

一方、可視光照射光源からの通常照射光により同一被写
体を照射した通常光画像を前記単色光画像と交互に撮像
する。

さらに、前記単色光画像の各画素が取り得る光強度の各
値に対する、この単色光の波長領域に対応する前記通常
光の波長領域の光強度が略同レベルになるよう換算した
ときの前記通常光のスペクトル分布について当該装置の
各カラー原信号の分光特性に従い積分した換算値の変換
テーブルを用いて、補正手段により、略実時間で、前記
単色光画像を補正し、前記通常光画像から減算する。

こうして、正反射光の影響を除去した補正消画像が略実
時間で得られるようになる。

（実施例） 第１図は、この発明を適用した一実施例の電子内視鏡装
置の要部ブロック図である。また第２図は、同実施例に
おける内視鏡光源の内部構成を示したブロック図である
。

この実施例装置においては、生体腔内の粘膜等により極
度に吸収されやすい特定の狭波長領域を主成分とする単
色光による正反射光の画像を、通常光画像と交互に実時
間で撮影し、同じく実時間で、この正反射光による影響
を除去した補正済み画像を得るように構成している。

内視鏡の照射光源２０の内部構成を示す第２図において
、光源ランプ１には、可視光波長領域を主成分とする通
常光を発する、例えばキセノンランプ等が用いられてい
る。

また、生体腔内の粘膜等により極度に吸収されやすい特
定の狭波長領域（例えば４５０ｎｍ付近）を主成分とす
る単色光を発するレーザ光源２がある。レーザ光源２と
しては、例えば、発光波長４５７ｎ１のアルゴン（Ａ「
）レーザ等を利用することができる。

符号３および３ａは上記の各照射光を透過および遮蔽す
るシャッタであり、この実施例では液晶シャッタを用い
ている。光源ランプ１およびレーザ光源２の各光源から
の光路は、シャッタ３および３ａにより交互に開閉され
る。符号４はハーフミラ−であり、光源ランプ１からの
光をそのまま透過させるとともに、レーザ光源２がらの
光を略直角に曲げ、いずれも照明用ファイバーバンドル
５の一端に入射させる。なお、光源ラング１の第２図右
側にあるのは反射ミラーであり、また同左側は集光レン
ズで、いずれも光源ラング１がらの光を照明用ファイバ
ーバンドル５の一端に集光するためのものである。

符号１９はコントローラであり、このコントローラ１９
は、光源ランプ１に供給される電源を制御するとともに
、後述の内視鏡撮像カメラの撮像タイミングに同期して
シャッタ３および３ａを開閉させている。

第１図において、光源２０から発した上記２種の照射光
は、ファイバーバンドル５の一端から入射され、生体腔
内に導入される内視鏡スコープ６の導入部内部のファイ
バーバンドル５により導光されて、スコープ６の先端部
のファイバーバンドル５の他端から被写体に照射される
。被写体表面からの反射光は、同じくスコープ６の先端
部に配設された、図示しない撮像機構により受光され、
撮像される。撮像機構としては、観察窓に嵌込まれた対
物レンズなどの光学系と、例えは単板式のカラー撮像素
子によるカメラ等による構成のものがある。

撮像機構では、例えば毎秒３０枚の撮影レートで被写体
のフレーム画像が撮像される。さらに、この各フレーム
がＯＤＤ／ＥＶＥＮの２つのフィールドに分けて撮像さ
れるものもある。この撮影レートに同期して、上記光源
２０のコントローラ１９により上記通常光および単色光
の２種の照射光が交互に切替えられ、フレーム毎、ある
いはフィールド毎に通常光画像および単色光画像が交互
に撮像される。

こうして、撮像機構により撮像された被写体の画像点信
号は、同じく内視鏡スコープ６に内装された図示しない
信号線により、内視鏡本体部のカメラコントロールユニ
ット（ＣＣＵ＞７に転送される。ＣＣＵ７では、この画
像原信号についての各種信号処理が行なわれ、例えばＮ
ＴＳＣ映像信号、あるいはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青
）のカラー映像信号として出力される。

ＣＣＵ７から出力された映像信号は、Ａ／Ｄ　８にてデ
ジタル値に変換された後、制御部１８の制御に従い、切
替器９にて上記撮影レートに同期して通常光画像および
単色光画像に振分けられて、それぞれ通常の画像メモリ
１ｏおよび単色画像メモリ１１に格納される。

一方、ＲＯＭ２１には、前記単色光画像の各画素が収り
得る光強度の多値に対する、この単色光の波長領域に対
応する前記通常光の波長領域の光強度が略同レベルにな
るよう換算したときの前記通常光のスペクトル分布につ
いて当該装置の各カラー原信号の分光特性に従い積分し
た換ＸｔＸの変換テーブルが保持されている。

そして単色画像メモリ１１に格納された画像の各画素に
対して、補正手段としての演算器１２により、ＲＯＭ２
１に保持される変換テーブルから、例えばＲ−Ｇ−８の
各カラー映像信号の分光特性に応じて換算し波長につい
て積分した補正値が取出され、参照される。さらに、こ
の各カラー信号についての補正値が、通常光画像を格納
する画像メモリ１０の対応する画素の各カラー信号から
それぞれ減算されることにより、正反射光の影響が除去
された補正済み画像が略実時間で得られるようになる。

こうして補正された画像は、補正画像メモリ１３に格納
され、Ｄ／Ａ１４によりアナログ信号に変換された後、
モニタデイスプレィ１５に表示される。また、補正画像
メモリ１３からインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１６を介し
て外部記憶装置１７等に送出することも可能である。

このＲＯＭ２１に保持される変換テーブルおよび演算器
１２の動作について、例えばＲ−Ｇ−Ｂのカラー映像信
号を用いた場合をさらに詳しく説明する。

生体腔内の粘膜等により極度に吸収されやすい特定の狭
波長領域を主成分とする単色光（波長をλ１とする）に
より撮影した単色光画像の各画素について、そのＲ−Ｇ
−Ｂの各出力値（Ｒλ１、Ｇλ１、Ｂλ１とする）から
正反射光の波長λ１での光強度が判明する。このとき、
正反射光は波長による変化は殆どないと考えられるため
、そのスペクトルは照射光源のスペクトルに略等しいと
想定できる。

こうして、正反射光の波長λ１でのスペクトル強度から
、第４図に示すように、正反射光全体のスペクトルを光
源のスペクトルで近似して想定する。この想定した正反
射光のスペクトルに対し、第５図に示すような、内視鏡
撮像ｍ梢のカメラのＲ−Ｇ−Ｂの各撮像特性を乗算し、
それぞれ波長について積分する。この積分値がＲ−Ｇ−
Ｂ各々の正反射光による画像の出力値に相当するものと
考えられる。

上述の演算を単色光画像の各画素が取り得る光強度の多
値について予め行なって得られたＲ−Ｇ・Ｂの各出力値
を変換テーブルとして、例えばＲＯＭ等に保持しておき
、単色光画像の各画素の光強度に応じて取出して、通常
光による画１象の各画素のＲ−Ｇ−Ｂ値からそれぞれ減
算すれば、正反射光の影響を取除いた画像データを得る
ことができる。

ここで、単色光画像の各画素の光強度から、通常光にお
ける正反射光画像に対応したスペクトル分布を想定し、
カメラのＲ−Ｇ−Ｂの各撮像特性を乗算し、それぞれ波
長について積分する演算について述べる１通常光のスペ
クトル分布、カメラのＲ・Ｇ−Ｂの各撮像特性、および
各々の波長についての積分演算は、共に一定もしくは予
め求めておくことが可能なものである。従って、単色光
画像の光強度が判明すれば直ちに正反射光のＲ・Ｇ−Ｂ
出力値が取出せるような対応表を予め作成して、例えば
ＲＯＭ等に記憶させておくことができる。こうして上記
演算を高速で実行することが可能になる。

このようにして、通常光および単色光の２種の照射光に
よる２枚の画像を撮影し、実時間で補正演算を行なって
、正反射光による影響を除去した補正画像を求め、デイ
スプレィ等に表示することが可能になる。

フィールド方式の撮像機構であれば、例えばＯＤＤフィ
ールドで通常光による画像を、ＥＶＥＮフィールドでは
単色光による画像をそれぞれ撮影し、補正した画像をＯ
ＤＤ／ＥＶＥＮの両フィールドで表示すればよい。

また、フレーム方式であれば、２枚の連続したフレーム
で通常光および単色光の２種の照射光による２枚の画像
を撮影し、補正した画像を２７し−ム分表示してもよい
。

さらに、カメラの撮影レートを通常の２倍にして（例え
ば１／３０を１７６０にする）補正画像を求め、通常の
レートで画面表示することも可能である。

あるいは、面順次方式による内視鏡であっても同様に、
例えばＲ，Ｇ、Ｂの各照射光とともに、単色光により照
射した画像を撮影し、上述の実施例と同様の補正処理を
行なうことにより、正反射光の影響を除去した画像を得
ることができる。

なお、単色光の光源としても、上述したレーザ光、特に
アルゴンレーザだけに限定するものではなく、色素レー
ザを用いたり、通常の照射光源の前に特定波長の光だけ
を透過させるフィルタ等を切替え可能に設けるなどの方
法も勿論、可能である。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、この発明を適用した電子
内視鏡装置であれば、生体腔内の粘膜等による正反射光
の影響を除去した、正確な色情報を持つ被写体画像が略
実時間で得られるようになる。すなわち、補正値の変換
テーブルを用意しておくことにより、高速で正反射光の
影響を除去する補正を実行し、略実時間で画像表示する
ことが可能になる。そして、被写体表面の色を忠実に再
現することにより、色の数値化処理等も可能になるとと
もに、内視鏡による正確かつ能率の良い観察や診断等が
行なえるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用された一実施例の電子内視鏡装
置の要部ブロック図、第２図は同実施例における内視鏡
光源の内部構成を示したブロック図、第３図は犬の胃の
粘膜の反射スペクトルの実ＪＩＩ値を示した図、第４図
は光源ラングの光強度に比例した正反射光の分光スペク
トルを示す図、第５図はカメラの撮像特性を示す図であ
る。 １・・・光源ランプ　２・・・レーザ光源　３．３ａ・
・・液晶シャッタ　４・・・ハーフミラ−５・・・ファ
イバーバンドル　６・・・内視鏡スコープ　７・・・Ｃ
ＣＵ３・・・Ａ／Ｄ　　９・・・切替器　１０．１１・
・・画像メモリ　１２・・・演算器　１３・・・補正画
像メモリ　１４・・・Ｄ／Ａ　　１５・・・デイスプレ
ィ　１６・・・Ｉ／Ｆ’１７・・・外部記憶装置　１８
・・・制御部　１つ・・・コントローラ　２０・・・光
源 代理人ブＦ理士　則近？、１（６ １，５人Ｊ１圧士　近藤　猛 第２図 反射率 波長λ（ｒｍ） 第３図 波長λ（ｎａ） 第４図 猷 ↑ 頗λ（ｎＩＩ＋） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可視光照射光源からの通常照射光により生体腔内
   の被写体を撮像した通常光画像と、生体腔内の粘膜等に
   吸収されやすい特定の波長領域の光を主成分とする単色
   光により同一被写体を撮像した単色光画像と、の２種の
   画像を交互に撮像し、前記単色光画像を補正した画像を
   前記通常光画像から減算して補正済画像を得る装置であ
   つて、前記単色光画像の各画素が取り得る光強度の各値
   に対する、この単色光の波長領域に対応する前記通常光
   の波長領域の光強度が略同レベルになるよう換算したと
   きの前記通常光のスペクトル分布について当該装置の各
   カラー原信号の分光特性に従い積分した換算値の変換テ
   ーブルと、この変換テーブルを参照し、略実時間で、前
   記単色光画像を補正し、前記通常光画像から減算する補
   正手段と、を有することを特徴とする電子内視鏡装置。