KR100953788B1 - 생체 관측 장치 - Google Patents

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KR100953788B1
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쇼이찌 아마노
도모야 다까하시
무쯔미 오시마
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올림푸스 메디칼 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

생체 관측 장치는, 백색광의 조명광에 의해 조명된 피검체를, 복수의 광대역의 파장 투과 특성의 색 필터를 이용한 제1 촬상 신호, 혹은 가시 영역을 커버하는 면순차 조명광의 조명 하에서 촬상된 제2 촬상 신호에 대한 신호 처리를 행하여, 컬러 화상 신호를 생성하는 컬러 화상 신호 생성부를 갖는다. 이 생체 관측 장치는, 제1 혹은 제2 촬상 신호에 기초하여, 컬러 화상 신호에 대한 신호 처리에 의해, 협대역의 화상 신호에 대응하는 분광 화상 신호를 생성하는 분광 화상 신호 생성부를 갖는다. 이 생체 관측 장치는, 분광 화상 신호를 표시시킬 때의 표시색의 변환을 행하는 표시색 변환부 등에서의 특성 변경 설정부, 표시되는 화상을 포함하는 정보의 절환 및/또는 확인의 지시 조작을 행하기 위한 인터페이스부 등 중 하나를 구비한다.
Figure R1020077026233
내시경 장치, 컬러 화상, 분광 화상, 색조, 밴드 패스 필터, 매트릭스 연산, 관찰 모드, CCD

Description

생체 관측 장치{BIOMETRIC INSTRUMENT}
본 발명은, 생체를 촬상하여 얻어지는 컬러 화상 신호를 이용하여, 신호 처리에 의해 의사적인 협대역 필터에 대응하는 분광 화상 신호를 생성하고, 분광 화상으로서 모니터 상에 표시하는 생체 관측 장치에 관한 것이다.
종래부터, 생체 관측 장치로서, 조명광을 조사하여 체강 내의 내시경 화상을 얻는 내시경 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 내시경 장치에서는, 광원 장치로부터의 조명광을 체강 내에 라이트 가이드 등을 이용하여 도광하여 그 복귀광에 의해 피사체를 촬상하는 촬상 수단을 갖는 전자 내시경이 이용되며, 비디오 프로세서에 의해 촬상 수단으로부터의 촬상 신호를 신호 처리함으로써 관찰 모니터에 내시경 화상을 표시하여 환부 등의 관찰 부위를 관찰하도록 되어 있다.
내시경 장치에서 통상의 생체 조직 관찰을 행하는 경우에는, 한 방식으로서는, 광원 장치에서 가시광 영역의 백색광을 발광하고, 예를 들면 RGB 등의 회전 필터를 통함으로써 면순차광을 피사체에 조사하고, 이 면순차광에 의한 복귀광을 비디오 프로세서에서 동시화하여 화상 처리함으로써 컬러 화상을 얻고 있다. 또한, 내시경 장치에서 통상의 생체 조직 관찰을 행하는 경우에는, 다른 방식으로서는, 내시경의 촬상 수단의 촬상면의 전면에 컬러 칩을 배치하고, 광원 장치에서 가시광 영역의 백색광을 발광하고, 그 백색광에 의한 복귀광을 컬러 칩에 의해 각 색 성분마다 분리함으로써 촬상하고, 비디오 프로세서에서 화상 처리함으로써 컬러 화상을 얻고 있다.
생체 조직은, 조사되는 광의 파장에 의해 광의 흡수 특성 및 산란 특성이 서로 다르기 때문에, 예를 들면 일본 특허 공개 2002-95635호 공보에서, 가시광 영역의 조명광을 이산적인 분광 특성의 협대역의 RGB 면순차광을 생체 조직에 조사하고, 생체 조직의 원하는 심부의 조직 정보를 얻는 협대역 광 내시경 장치가 제안되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 2003-93336호 공보에서, 가시광 영역의 조명광에 의한 화상 신호를 신호 처리하여 이산적인 분광 화상을 생성하고, 생체 조직의 원하는 심부의 조직 정보를 얻는 협대역 광 내시경 장치가 제안되어 있다.
상기 일본 특허 공개 2003-93336호 공보에 기재된 장치에서는, 광학적으로 협대역 밴드 패스 필터를 이용하지 않고, 광대역의 파장 대역에서 촬상된 컬러 화상 신호(혹은 생체 신호라고도 함)로부터 (의사적 협대역 밴드 패스 필터에 상당하는) 매트릭스 연산에 의한 전기적인 연산 처리에 의해, 협대역 밴드 패스 필터를 이용한 경우에 얻어지는 분광 화상 신호를 생성하는 처리를 행한다.
그러나, 이 일본 특허 공개 2003-93336호 공보에 기재된 장치에서는, 관찰하고자 하는 생체 조직이 서로 다르면, 그 분광 반사 특성이 서로 달라, 생성되는 분광 화상 신호가 변동되게 되는 등, 생성되는 분광 화상 신호의 정밀도가 저하되는 등의 결점이 있다.
예를 들면 식도 점막의 경우라든가 위 혹은 대장의 점막을 관찰 대상으로 하는 경우에서는, 양자의 점막 조직의 종류가 서로 다르기(예를 들면 식도 점막은 중층 편평 상피, 위는 단층 원주 상피) 때문에, 분광 반사 특성이 서로 달라, 생성되는 분광 화상 신호가 변동되는 등의 결점이 있다.
또한, 상기 일본 특허 공개 2003-93336호 공보에 기재된 장치에서는, 분광 화상 신호를 표시 수단 또는 표시 출력 장치에 표시 출력할 때의 색조를 변경할 수 없는 결점이 있다.
이와 같이, 일본 특허 공개 2003-93336호 공보에 기재된 장치는, 컬러 화상 신호로부터 분광 화상 신호를 전기적으로 생성하는 이점을 갖지만, 또한 분광 화상 신호를 유저가 바라는 색조나, 적절한 색조로 변환하여 표시하거나, 컬러 화상 신호(통상 화상 신호)와 분광 화상 신호를 절환하여 표시하는 등, 보다 조작성을 향상시킬 수 있는 인터페이스 수단 등이 장비되는 것이 요망된다.
또한, 일본 특허 공개 2003-93336호 공보에 기재된 장치는, 얻어진 분광 화상을 단순히 모니터에 출력하고 있다. 이 때문에, 일본 특허 공개 2003-93336호 공보에 기재된 장치에서는 모니터에 표시되는 화상이 생체 조직의 원하는 심부의 조직 정보의 관찰에 적합한 색조의 화상으로 되지 않을 우려가 있을 뿐만 아니라, 혈액 내의 헤모글로빈 농도 등의 생체가 갖는 생체 기능 정보와의 관련을 파악하는 것이 곤란해진다.
본 발명은 전술한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 컬러 화상 신호로부터 분광 화상 신호를 전기적으로 생성하는 기능을 구비하고, 또한 생체의 조직 등이 서 로 다른 경우에도 적절히 대응할 수 있는 분광 화상 신호를 생성할 수 있도록 하거나, 분광 화상의 관찰 등에 관한 조작성을 향상시킬 수 있는 생체 관측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 신호 처리에 의해 얻어지는 분광 화상 신호에 기초하여, 생체의 혈액에 관련되는 생체 기능 정보를 산출할 수 있고, 진단능의 향상에 기여할 수 있는 생체 관측 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
<발명의 개시>
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명의 제1 형태에 따른 생체 관측 장치는, 백색광의 조명광에 의해 조명된 피검체를, 복수의 광대역의 파장 투과 특성의 색 필터를 구비한 제1 촬상 장치에 의해 촬상한 제1 촬상 신호, 혹은 가시 영역을 커버하는 서로 다른 복수의 광대역의 파장 영역의 면순차 조명광에 의해 조명된 피검체를, 제2 촬상 장치에 의해 촬상한 제2 촬상 신호에 대한 신호 처리를 행하여, 표시 장치에 컬러 화상으로서 표시하기 위한 컬러 화상 신호를 생성하는 컬러 화상 신호 생성부와,
상기 제1 촬상 신호 혹은 상기 제2 촬상 신호에 기초하여, 상기 컬러 화상 신호의 생성에 이용되는 색 신호 혹은 상기 컬러 화상 신호에 대한 신호 처리에 의해, 협대역의 파장 영역의 조명광에 의해 조명된 피검체를 촬상한 경우에 얻어지는 협대역의 화상 신호에 대응하는 분광 화상 신호를 생성하는 분광 화상 신호 생성부와,
상기 분광 화상 신호에 대하여, 표시 장치에 분광 화상으로서 표시시킬 때의 표시색의 변환을 행하는 표시색 변환부와,
상기 분광 화상 신호 생성부에서의 상기 분광 화상 신호의 생성 특성의 변경 설정을 하는 특성 설정부, 상기 색 변환부의 표시색을 변경 설정하는 표시색 변경 설정부, 표시 장치에 표시되는 화상을 포함하는 정보의 절환 및/또는 확인의 지시 조작을 행하기 위한 인터페이스부에서의 상기 특성 설정부, 상기 표시색 변경 설정부, 및 상기 인터페이스부 중 적어도 하나
를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 컬러 화상 신호로부터 분광 화상 신호를 전기적으로 생성하는 기능을 구비하고, 또한, 분광 화상의 표시색을 변경하거나, 생성되는 분광 화상 신호의 특성을 생체 조직 등에 따른 변경으로 대응하거나, 표시 장치에 표시되는 화상의 확인 등을 행할 수 있도록 하여 조작성을 향상시킬 수 있도록 하고 있다.
본 발명의 제2 형태에 따른 생체 관측 장치는, 백색광의 조명광에 의해 조명된 피검체를, 복수의 광대역의 파장 투과 특성의 색 필터를 구비한 제1 촬상 장치에 의해 촬상한 제1 촬상 신호, 혹은 가시 영역을 커버하는 서로 다른 복수의 광대역의 파장 영역의 면순차 조명광에 의해 조명된 피검체를, 제2 촬상 장치에 의해 촬상한 제2 촬상 신호에 대한 신호 처리를 행하여, 표시 장치에 컬러의 통상 화상으로서 표시하기 위한 통상 화상 신호를 생성하는 통상 화상 신호 생성부와,
상기 제1 촬상 신호 혹은 상기 제2 촬상 신호에 기초하여, 상기 컬러 화상 신호의 생성에 이용되는 색 신호 혹은 상기 컬러 화상 신호에 대한 신호 처리에 의 해, 협대역의 파장 영역의 조명광에 의해 조명된 피검체를 촬상한 경우에 얻어지는 협대역의 화상 신호에 대응하는 분광 화상 신호를 생성하는 분광 화상 신호 생성부와,
상기 분광 화상 신호에 기초하여 상기 피검체를 생체로 한 경우에서의 생체의 혈액에 관련되는 생체 기능 정보를 산출하는 생체 기능 정보 산출부
를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 분광 화상 신호와 함께, 생체의 혈액에 관련된 생체 기능 정보를 산출할 수 있도록 하고 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 컬러 화상 신호로부터 분광 화상 신호를 작성할 때의 신호의 흐름을 도시한 개념도.
도 2는, 본 발명의 실시예 1에 따른 분광 화상 신호의 적분 연산을 도시하는 개념도.
도 3은, 본 발명의 실시예 1에 따른 전자 내시경 장치의 외관을 도시하는 외관도.
도 4는, 도 3의 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는, 도 4의 초퍼의 외관을 도시하는 외관도.
도 6은, 도 4의 CCD의 촬상면에 배치되는 색 필터의 배열을 도시하는 도면.
도 7은, 도 6의 색 필터의 분광 감도 특성을 도시하는 도면.
도 8은, 도 4의 매트릭스 연산부의 구성을 도시하는 구성도.
도 9는, 본 발명의 실시예 1에 따른 광원의 스펙트럼을 도시하는 스펙트럼도.
도 10은, 본 발명의 실시예 1에 따른 생체의 반사 스펙트럼을 도시하는 스펙트럼도.
도 11은, 도 4의 전자 내시경 장치에 의해 관찰하는 생체 조직의 층 방향 구조를 도시하는 도면.
도 12는, 도 4의 전자 내시경 장치로부터의 조명광의 생체 조직의 층 방향으로의 도달 상태를 설명하는 도면.
도 13은, 백색광의 각 밴드의 분광 특성을 도시하는 도면.
도 14는, 도 13의 백색광에 의한 각 밴드 화상을 도시하는 제1 도면.
도 15는, 도 13의 백색광에 의한 각 밴드 화상을 도시하는 제2 도면.
도 16은, 도 13의 백색광에 의한 각 밴드 화상을 도시하는 제3 도면.
도 17은, 도 8의 매트릭스 연산부에서 생성된 분광 화상의 분광 특성을 도시하는 도면.
도 18은, 도 17의 각 분광 화상을 도시하는 제1 도면.
도 19는, 도 17의 각 분광 화상을 도시하는 제2 도면.
도 20은, 도 17의 각 분광 화상을 도시하는 제3 도면.
도 21은, 도 4의 색 조정부의 구성을 도시하는 블록도.
도 22는, 도 21의 색 조정부의 작용을 설명하는 도면.
도 23은, 도 4의 색 조정부의 변형예의 구성을 도시하는 블록도.
도 24는, 도 17의 분광 화상의 제1 변형예의 분광 특성을 도시하는 도면.
도 25는, 도 17의 분광 화상의 제2 변형예의 분광 특성을 도시하는 도면.
도 26은, 도 17의 분광 화상의 제3 변형예의 분광 특성을 도시하는 도면.
도 27은, 분광 화상 관찰 모드로 절환한 경우, 수동으로 계수 절환을 행하는 동작을 설명하는 플로우차트.
도 28은, 계수 절환을 집중 컨트롤러나 음성 입력으로 행할 수 있도록 한 변형예의 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 29는, 내시경 등에 ID 메모리를 설치한 경우의 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 30은, 도 29의 구성의 경우에서의 장치측의 조합에 의해 계수 절환을 행하는 동작의 플로우차트.
도 31은, 도 30에서의 동작에서, 또한 관찰 모드의 표시를 행하도록 한 경우의 동작의 일부를 설명하는 플로우차트.
도 32는, 통상 화상과 분광 화상을 표시한 경우 관찰 모드도 명시적으로 표시한 예를 도시하는 도면.
도 33은, 도 29의 구성의 경우에 관찰 모드의 절환에 연동하여 파라미터도 변경 설정하는 동작의 플로우차트.
도 34는, 도 33의 변형예의 일부의 동작의 플로우차트.
도 35는, 본 발명의 실시예 2에 따른 전자 내시경 장치에서의 색 조정부 주변부의 구성을 도시하는 블록도.
도 36은, 실시예 2의 변형예에서의 색 조정부 주변부의 구성을 도시하는 블록도.
도 37은, 본 발명의 실시예 3에 따른 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 38은, 매트릭스 연산부의 구성을 도시하는 블록도.
도 39는, 실시예 3에서의 동작 설명용의 플로우차트.
도 40은, 실시예 3의 변형예에서의 동작의 일부를 설명하는 플로우차트.
도 41은, 본 발명의 실시예 4에 따른 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 42는, 도 41에서의 색조 판정부의 구성예를 도시하는 블록도.
도 43은, 실시예 4의 변형예에서의 동작의 일부를 설명하는 플로우차트.
도 44는, CCD의 전자 셔터에 의한 전하 축적 시간을 도시하는 설명도.
도 45는, CCD의 전자 셔터에 의한 전하 축적 시간을 보다 구체적으로 도시하는 설명도.
도 46은, 본 발명의 실시예 5에 따른 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 47은, 실시예 5에서의 표시 모니터에서의 통상 화상이나 분광 화상의 표시예를 도시하는 도면.
도 48은, 변형예에서의 표시 모니터에서의 통상 화상이나 분광 화상의 표시예를 도시하는 도면.
도 49는, 본 발명의 실시예 6에 따른 색 필터의 배열을 도시하는 도면.
도 50은, 도 49의 색 필터의 분광 감도 특성을 도시하는 도면.
도 51은, 본 발명의 실시예 7에 따른 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 52는, 도 51의 매트릭스 연산부의 구성을 도시하는 구성도.
도 53은, 도 51의 색 조정부의 구성을 도시하는 블록도.
도 54는, 도 51의 색 조정부의 변형예의 구성을 도시하는 블록도.
도 55는, 도 51의 생체 기능 연산부의 구성을 도시하는 블록도.
도 56은, 모니터에의 표시예를 도시하는 도면.
도 57은, 본 발명의 실시예 8에 따른 매트릭스 연산부의 구성을 도시하는 블록도.
도 58은, 본 발명의 실시예 9에 따른 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 59는, 도 58의 CCD의 전하 축적 시간을 도시하는 도면.
도 60은, 본 발명의 실시예 10에 따른 CCD의 전하 축적 시간을 도시하는 도면.
도 61은, 본 발명의 실시예 11에 따른 색 필터의 배열을 도시하는 도면.
도 62는, 도 61의 색 필터의 분광 감도 특성을 도시하는 도면.
도 63은, 본 발명에 따른 변형예에서의 매트릭스 연산 시의 플로우차트.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
[실시예 1]
도 1 내지 도 34를 참조하여 본 발명의 실시예 1을 설명한다.
본 발명의 실시예 1에서의 생체 관측 장치로서의 전자 내시경 장치에서는, 조명용 광원으로부터 피검체인 생체에 조명광을 조사하고, 그 조사광에 기초하여 생체로부터 반사되는 광을 촬상부인 고체 촬상 소자에서 수광하여 광전 변환된 촬상 신호로부터 광대역의 컬러 화상 신호를 생성함과 함께, 이 컬러 화상 신호로부터 광학적 파장이 협대역인 화상 신호에 대응하는 분광 화상 신호를 신호 처리에 의해 생성한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 1에 대하여 설명하기 전에, 본 발명의 기초로 되는 매트릭스 산출 방법에 대하여 설명한다. 여기서, 매트릭스란, 컬러 화상(이하 통상 화상이라고 함)을 생성하기 위해서 취득되는 컬러 화상 신호로부터, 분광 화상 신호를 생성할 때에 이용되는 소정의 계수이다.
또한, 이 매트릭스의 설명에 계속해서, 보다 정확한 분광 화상 신호를 구하기 위한 보정 방법, 생성된 분광 화상 신호의 S/N을 향상시키는 S/N의 개선 방법에 대하여 설명한다. 또한, 이 보정 방법, S/N의 개선 방법에 관해서는, 필요에 따라서 사용하면 된다. 또한, 이하, 벡터 및 행렬(매트릭스)은 굵은 문자 혹은 「」(예를 들면, 행렬 A를 "A의 굵은 문자" 혹은 "「A」"라고 표기)로, 그 이외에는 문자 수식 없이 표기한다.
<매트릭스 산출 방법>
도 1은, 컬러 화상 신호(여기서는, 설명을 간단히 하기 위해서, R·G·B로 하지만, 후술하는 실시예와 같이, 보색형 고체 촬상 소자에서는, G·Cy·Mg·Ye의 조합이어도 됨)로부터, 광학적 파장 협대역의 화상에 대응하는 분광 화상 신호를 생성할 때의 신호의 흐름을 도시한 개념도이다.
우선, 전자 내시경 장치는, R·G·B의 각각의 컬러 감도 특성을 수치 데이터화한다. 여기서, R·G·B의 컬러 감도 특성이란, 백색광의 광원을 이용하여, 백색의 피사체를 촬상할 때에 각각 얻어지는 파장에 대한 출력의 특성이다.
또한, R·G·B의 각각의 컬러 감도 특성은, 간략화한 그래프로 하여 각 화상 데이터의 우측에 표시되어 있다. 또한, 이 때의, R·G·B의 컬러 감도 특성을 각각 n차원의 열 벡터 「R」·「 G」·「 B」로 한다.
다음으로, 전자 내시경 장치는, 추출하고자 하는 분광 화상용 협대역 밴드 필터 F1·F2·F3(전자 내시경 장치는, 선견 정보로서, 구조를 효율적으로 추출할 수 있는 필터의 특성을 알고 있다. 이 필터의 특성이란, 파장 대역이 약 590㎚∼약 610㎚, 약 530㎚∼약 550㎚, 약 400m∼약 430㎚을 각각 통과 대역으로 하는 것임)의 특성을 수치 데이터화한다.
또한, 여기서 "약"이란, 파장에서는 ±10㎚ 정도를 포함하는 개념이다. 이 때의 필터의 특성을 각각 n차원의 열 벡터 「F1」·「F2」·「 F3」으로 한다. 얻어진 수치 데이터에 기초하여, 이하의 관계를 근사하는 최적의 계수 세트를 구한다. 즉,
Figure 112007080830820-pct00001
로 되는 매트릭스의 요소를 구하면 된다.
위의 최적화의 명제의 해는 수학적으로는, 이하와 같이 주어진다. R ·G·B의 컬러 감도 특성을 나타내는 매트릭스를 「C」, 추출하고자 하는 협대역 밴드 필터의 분광 특성을 나타내는 매트릭스를 「F」, 주성분 분석 혹은 직교 전개(혹은 직교 변환)를 실행하는 부분의, 구하는 계수 매트릭스를 「A」로 하면,
Figure 112007080830820-pct00002
로 된다. 따라서, 수학식 1에 나타낸 명제는, 이하의 관계를 만족하는 계수 매트릭스 「A」를 구하는 것과 동일하다.
Figure 112007080830820-pct00003
여기서, 분광 특성을 나타내는 스펙트럼 데이터로서의 점 열수 n으로서는, n>3이므로, 수학식 3은 1차원 연립 방정식이 아니라, 선형 최소 제곱법의 해로서 주어진다. 즉, 수학식 3으로부터 의사 역행렬을 풀면 된다. 매트릭스 「C」의 전치 행렬을 「tC」로 하면, 수학식 3은
Figure 112007080830820-pct00004
로 된다. 「tCC」는 n×n의 정방 행렬이므로, 수학식 4는 계수 매트릭스 「A」에 대한 연립 방정식으로 볼 수 있고, 그 해는,
Figure 112007080830820-pct00005
로 주어진다.
수학식 5에서 구해진 계수 매트릭스 「A」에 대하여, 전자 내시경 장치는, 수학식 3의 좌변의 변환을 행함으로써, 추출하고자 하는 협대역 밴드 필터 F1·F2·F3의 특성을 근사시킬 수 있다. 이상이, 본 발명의 기초로 되는 매트릭스 산출 방법의 설명이다.
이와 같이 해서 산출된 매트릭스를 이용하여, 후술하는 매트릭스 연산부(436)가 컬러 화상 신호로부터 분광 화상 신호를 생성한다.
상기한 바와 같이 해서 매트릭스 연산부(436) 등에 의한 신호 처리에 의해, (RGB의 광대역 밴드 패스 필터로부터) 산출되는 협대역 밴드 패스 필터 F1·F2·F3에 해당하는 것이 분광 화상 신호로 되기 때문에, 후술하는 실시예에서는 분광 화상 신호로서 F1·F2·F3을 이용한다.
또한, 분광 화상 신호로서의 F1·F2·F3은, 전기적인 신호 처리에 의해 생성되는 협대역 밴드 패스 필터에 상당하는 것이기 때문에, 그 분광 특성적인 특징을 명시하기 위해서, 의사 협대역 밴드 필터가 이용되는 경우도 있다.
<보정 방법>
다음으로, 보다 정확한 분광 화상 신호를 구하기 위한 보정 방법에 대하여 설명한다.
전술한 매트릭스 산출 방법의 설명에서는, CCD 등의 고체 촬상 소자가 수광하는 광속이, 완전한 백색광(가시 영역에서, 모든 파장 강도가 동일)인 경우에 정확하게 적용되는 것이다. 즉, RGB의 출력이 모두 동일한 경우에, 최적의 근사로 된다.
그러나, 실제 내시경 관찰 하에서는, 조명하는 광속(광원의 광속)은 완전한 백색광이 아니고, 생체의 반사 스펙트럼도 일률적이지 않으므로, 고체 촬상 소자가 수광하는 광속도 백색광이 아니다(색이 착색되어 있으므로, RGB의 값은 동일하지 않음).
따라서, 실제 처리에서, 수학식 3에 나타낸 명제를 보다 정확하게 풀기 위해서는, RGB의 컬러 감도 특성 외에, 조명광의 분광 특성, 생체의 반사 특성을 고려하는 것이 바람직하다.
여기서, 컬러 감도 특성을 각각 R(λ), G(λ), B(λ)로 하고, 조명광의 분광 특성의 일례를 S(λ), 생체의 반사 특성의 일례를 H(λ)로 한다. 또한, 이 조명광의 분광 특성 및 생체의 반사 특성은, 반드시 검사를 행하는 장치, 피검체의 특성이 아니어도 되며, 예를 들면 미리 취득해 둔 일반적인 특성으로 해도 된다.
이들 계수를 이용하면, 보정 계수 kR·kG·kB는
Figure 112007080830820-pct00006
으로 주어진다. 감도 보정 매트릭스를 「K」로 하면, 이하와 같이 주어진다.
Figure 112007080830820-pct00007
따라서, 계수 매트릭스 「A」에 대해서는, 수학식 5에 수학식 7의 보정을 가하여, 이하와 같이 된다.
Figure 112007080830820-pct00008
또한, 실제로 최적화를 행하는 경우, 목표로 하는 필터의 분광 감도 특성(도 1 중의 F1·F2·F3)이 마이너스일 때는 화상 표시 상에서는 0으로 되는(즉 필터의 분광 감도 특성 중 플러스의 감도를 갖는 부분만 사용되는) 것을 이용하고, 최적화된 감도 분포의 일부가 마이너스로 되는 것도 허용되는 경우가 부가된다. 전자 내시경 장치는, 브로드한 분광 감도 특성으로부터 협대역의 분광 감도 특성을 생성하기 위해서는, 도 1에 도시한 바와 같이 목표로 하는 F1·F2·F3의 특성에, 마이너스의 감도 특성을 부가함으로써, 감도를 갖는 대역을 근사한 성분을 생성할 수 있 다.
<S/N의 개선 방법>
다음으로, 생성된 분광 화상 신호의 S/N 및 정밀도를 향상시키는 방법에 대하여 설명한다. 이 S/N의 개선 방법은, 전술한 처리 방법에 부가함으로써, 또한 이하의 과제를 해결하는 것이다.
(i) 전술한 매트릭스 산출 방법에서의 원신호(R·G·B) 중 어느 하나가 가령 포화 상태로 되면, 처리 방법에서의 필터 F1 내지 F3의 특성이, 관찰 대상으로 하는 부분의 구조를 효율적으로 추출할 수 있는 필터의 특성(이상으로 하는 특성)과 크게 다르게 될 가능성이 있다(R·G·B 중, 2개의 신호만으로 필터 F1 내지 F3이 생성되는 경우에는, 그 2개의 원신호가 모두 포화되어 있지 않은 것이 필요하다).
(ii) 컬러 화상 신호로부터 분광 화상 신호로의 변환 시에, 광대역의 필터로부터 협대역 필터를 생성하기 때문에, 감도의 열화가 발생하고, 생성된 분광 화상 신호의 성분도 작아져, S/N이 양호하지 않다.
이 S/N 개선의 방법이란, 도 2에 도시된 바와 같이, 조명광의 조사를 통상 화상(일반적인 컬러 화상)의 1 필드(1 프레임) 중에 수 회(예를 들면 n회, n은 2 이상의 정수)로 나누어서 조사한다(조사 강도를 각각의 회에서 변화시켜도 된다. 도 2에서는 I0 내지 In으로 나타내고 있다. 또한, 이것은 조명광의 제어만으로 실현 가능하다).
이에 의해, 전자 내시경 장치는, 1회의 조사 강도를 작게 할 수 있어, RGB 신호 모두가 각각 포화 상태로 되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 수회로 분할된 화상 신호는, 후단에서 n매분의 가산을 행한다. 이에 의해, 전자 내시경 장치는, 신호 성분을 크게 하여 S/N을 향상시킬 수 있다. 도 2에서, 적산부(438a 내지 438c)는 S/N을 개선하는 화질 조정부로서 기능한다.
이상이, 본 발명의 기초로 되는 매트릭스 연산 방법, 또한 이와 함께 실시하는 것이 가능한 정확한 분광 화상 신호를 구하기 위한 보정 방법, 생성된 분광 화상 신호의 S/N을 향상시키는 방법의 설명이다.
여기서, 전술한 매트릭스 산출 방법의 변형예에 대하여 설명한다.
(매트릭스 산출 방법의 변형예)
컬러 화상 신호를 R, G, B, 추정하는 분광 화상 신호를 F1, F2, F3으로 한다. 또한, 엄밀하게는, 컬러 화상 신호 R, G, B 등은, 화상 상의 위치 x, y의 함수이기도 하므로, 예를 들면 R을 R(x, y)로 표기해야 하지만, 여기서는 생략한다.
R, G, B로부터 F1, F2, F3을 계산하는 3×3의 행렬 「A」를 추정하는 것이 목표로 된다. 「A」가 추정되면, R, G, B로부터 F1, F2, F3(매트릭스 표기에서는 F1, F2, F3)의 계산은, 이하의 수학식 9에 의해 가능해진다.
Figure 112007080830820-pct00009
여기서, 이하의 데이터의 표기를 정의한다.
피검체의 분광 특성: H(λ), 「H」=(H(λ1), H(λ2), …, H(λn))t
λ는 파장이고, t는 행렬 연산에서의 전치를 나타낸다. 마찬가지로,
조명광의 분광 특성: S(λ), 「S」=(S(λ1), S(λ2), …, S(λn))t
CCD의 분광 감도 특성: J(λ), 「J」=(J(λ1), J(λ2), …, J(λn))t
색 분해를 행하는 필터의 분광 특성: 원색의 경우
R(λ), 「R」=(R(λ1), R(λ2), …, R(λn))t
G(λ), 「G」=(G(λ1), G(λ2), …, G(λn))t
B(λ), 「B」=(B(λ1), B(λ2), …, B(λn))t
「R」, 「G」, 「B」는 수학식 10에 나타낸 바와 같이, 행렬 「C」로 1개로 통합된다.
Figure 112007080830820-pct00010
화상 신호 R, G, B, 분광 신호 F1, F2, F3을 행렬로 이하와 같이 표기한다.
Figure 112007080830820-pct00011
화상 신호 「P」는 다음 수학식에 의해 계산된다.
Figure 112007080830820-pct00012
지금, 「Q」를 얻기 위한 색 분해 필터를 「F」로 하면, 수학식 12와 마찬가지로
Figure 112007080830820-pct00013
여기서, 중요한 제1 가정으로서, 지금, 피검체의 분광 반사율을 기본적인 3개의 분광 특성의 선형합으로 표현할 수 있다고 가정하면, 수학식 12, 수학식 13 중의 「H」는 이하와 같이 표기할 수 있다.
Figure 112007080830820-pct00014
여기서, 「D」는 3개의 기본 스펙트럼 D1(λ), D2(λ), D3(λ)을 열 벡터로 갖는 행렬이고, 「W」는 「H」에 대한 D1(λ), D2(λ), D3(λ)의 기여를 나타내는 가중 계수이다. 피검체의 색조가 그다지 크게 변동되지 않은 경우에는, 이 근사가 성립하는 것이 알려져 있다.
수학식 14를 수학식 12에 대입하면, 다음 수학식을 얻는다.
Figure 112007080830820-pct00015
여기서, 3×3의 행렬 「M」은, 행렬 「CSJD」의 계산 결과를 하나로 통합한 행렬을 나타낸다.
마찬가지로, 수학식 4를 수학식 13에 대입하여, 다음 수학식을 얻는다.
Figure 112007080830820-pct00016
동일하게, 「M'」는, 행렬 「FSJD」의 계산 결과를 하나로 통합한 행렬을 나타낸다.
결국, 수학식 15와 수학식 16으로부터 「W」를 소거하여, 이하의 수학식을 얻는다.
Figure 112007080830820-pct00017
「M-1」은 행렬 「M」의 역행렬을 나타낸다. 결국, 「M'M-1」은 3×3의 행렬로 되어, 추정 목표의 행렬 「A」로 된다.
여기서, 중요한 제2 가정으로서, 색 분해를 밴드 패스 필터에 의해 행하는 경우, 그 밴드 내에서의 피검체의 분광 특성을 1개의 수치로 근사할 수 있다고 가정한다. 즉,
Figure 112007080830820-pct00018
색 분해용의 밴드 패스가 완전한 밴드 패스가 아니라, 다른 대역에도 감도를 갖는 경우도 고려하여, 이 가정이 성립하는 경우, 수학식 15, 수학식 16에서의 「W」를 상기 「H」로 생각하면, 결국 수학식 17과 마찬가지의 행렬을 추정할 수 있 다.
다음으로, 본 발명의 생체 관측 장치에 따른 실시예 1의 전자 내시경 장치의 구체적인 구성에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 또한, 후술하는 다른 실시예에서도 마찬가지의 구성으로 해도 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전자 내시경 장치(100)는, 전자 내시경(내시경으로 약기)(101), 내시경 장치 본체(105), 표시 장치로서의 표시 모니터(106)를 갖고 있다. 또한, 내시경(101)은, 피검체의 체내에 삽입되는 삽입부(102), 이 삽입부(102)의 선단에 설치된 선단부(103)와, 이 삽입부(102)의 선단측과는 반대측에 설치되고, 선단부(103) 측의 만곡 동작 등의 조작 또는 지시하기 위한 앵글 조작부(104)로 주로 구성되어 있다.
내시경(101)에서 취득된 피검체 내부 등의 화상은, 내시경 장치 본체(105)에서 소정의 신호 처리가 이루어지고, 처리된 화상이 표시 모니터(106)에서, 표시된다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 내시경 장치 본체(105)에 대하여 자세히 설명한다. 또한, 도 4는, 전자 내시경 장치(100)의 블록도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 내시경 장치 본체(105)는, 주로 조명광을 발생하는 조명부로서의 광원부(41), 이 광원부(41) 및 이하의 본체 처리 장치(43)의 제어를 행하는 제어부(42), 통상 화상을 생성하는 신호 처리 및 분광 화상을 생성하는 신호 처리를 행하는 본체 처리 장치(43)로 구성되어 있다. 제어부(42) 및 본체 처리 장치(43)는, 상기 광원부(41) 및/또는 촬상부로서의 CCD(21)의 동작은 제어하고, 표시 장치인 표시 모니터(106)에 촬상 신호를 출력하는 신호 처리 제어부를 구성하고 있다.
또한, 본 실시예에서는, 1개의 유닛인 내시경 장치 본체(105) 내에 광원부(41)와 화상 처리 등을 행하는 본체 처리 장치(43)를 갖는 것으로서 설명을 행하지만, 이들은, 별도의 유닛으로서, 접속 및 제거 가능하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 생체 관측 장치는, 내시경(101), 광원부(41) 및 본체 처리 장치(43)에 의해 구성할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 생체 관측 장치는, 광원부(41)와 본체 처리 장치(43)에 의해 구성할 수 있고, 혹은 본체 처리 장치(43)만으로 구성할 수도 있다.
광원부(41)는, 제어부(42) 및 내시경(101)에 접속된다. 이 광원부(41)는, 제어부(42)로부터의 신호에 기초하여, 소정의 광량으로 백색광(완전한 백색광이 아닌 경우도 포함함)의 조사를 행한다. 또한, 광원부(41)는, 백색광원으로서의 램프(15)와, 광량을 조정하기 위한 초퍼(16) 및 초퍼(16)를 구동하기 위한 초퍼 구동부(17)를 갖고 있다.
초퍼(16)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 점(17a)을 중심으로 하여, 소정의 반경 r의 원반 형상의 구조체에 원주 방향으로 소정의 길이를 갖는 절결부가 형성된 구성을 구비한다. 이 중심점(17a)은, 초퍼 구동부(17)에 설치된 회전축과 접속되어 있다. 즉, 초퍼(16)는, 중심점(17a)을 중심으로 회전 운동을 행한다. 또한, 이 절결부는, 소정의 반경마다 복수 형성되어 있다. 도 5에서는, 이 절결부는, 반경 r0부터 반경 ra 사이에서는, 최대의 길이=2πr×θ0도/360도, 폭=r0-ra이다. 또한, 마찬가지로, 반경 ra부터 반경 rb 사이에서는, 최대의 길이=2πra×2θ1도/360도, 폭=ra-rb, 반경 rb부터 반경 rc 사이에서는, 최대의 길이=2πrb×2θ2도/360도, 폭=rb-rc라고 하는 구성이다(각각의 반경은, r0>ra>rb>rc로 한다).
또한, 초퍼(16)에서의 절결부의 길이, 폭은 일례이며, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 초퍼(16)는, 이 절결부의 대략 중앙에 반경 방향으로 연신하는 돌기부(160a)를 갖는다. 또한, 제어부(42)는, 이 돌기부(160a)에 의해 광이 차단되었을 때에 프레임을 절환함으로써, 1 프레임 전과 1 프레임 후에 조사되는 광의 간격을 최소한으로 하여, 피검체의 움직임 등에 의한 흔들림을 최소한으로 하는 것이다.
또한, 초퍼 구동부(17)는 도 4에서의 화살표로 나타낸 바와 같이, 램프(15)에 대한 방향으로 이동이 가능한 구성으로 되어 있다.
즉, 제어부(42)는, 도 5에 도시된 초퍼(16)의 회전 중심(17a)과 램프로부터의 광속(점선 원으로 나타내어져 있음)의 거리 R을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 상태에서는, 거리 R이 상당히 작으므로, 조명 광량은 작은 상태에 있다. 거리 R을 크게 함(초퍼 구동부(17)를 램프(15)로부터 멀리함)으로써, 광속이 통과할 수 있는 절결부가 길어지기 때문에, 조사 시간이 길어지고, 제어부(42)는, 조명 광량을 크게 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전자 내시경 장치에서는, 새롭게 생성한 분광 화상이 S/N으로서는 불충분할 가능성이 있는 것과, 분광 화상의 생성에 필요한 RGB 신호 중 어느 하나의 신호가 포화되어 있는 경우에는 올바른 연산이 행해진 것으로는 되지 않으므로, 조명 광량을 제어할 필요가 있다. 이 광량 조절을 초퍼(16) 및 초퍼 구동부(17)가 담당하게 된다.
또한, 광원부(41)에 커넥터(11)를 통해서 착탈 가능하게 접속된 내시경(101)은, 선단부(103)에 광학상을 연결하는 대물 렌즈(19) 및 그 결상 위치에 배치되고, 광전 변환하는 CCD 등의 고체 촬상 소자(21)(이하, 간단히 CCD라고 기재함)를 구비하고 있다. 본 실시예에서의 CCD는 단판식(동시식 전자 내시경용에 이용되는 CCD)이고, 원색형의 색 투과 필터(색 필터로 약기)를 갖는다. 또한, 도 6은 CDD의 촬상면에 배치되는 색 필터의 배열을 도시하고 있다. 또한, 도 7은 도 6의 색 필터에서의 RGB 각각의 분광 감도 특성을 도시하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이 RGB의 색 필터는, 가시 영역에서의 R, G, B의 파장 영역을 각각 광대역에서 투과하는 분광 특성을 갖는다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 삽입부(102)는, 광원부(41)로부터 조사된 광을 선단부(103)로 유도하는 라이트 가이드(14)와, CCD에서 얻어진 피검체의 화상을 본체 처리 장치(43)에 전송하기 위한 신호선과, 처치를 행하기 위한 겸자 채널(28) 등을 구비하고 있다. 또한, 겸자 채널(28)에 겸자를 삽입하기 위한 겸자구(29)는, 조작부(104) 근방에 설치되어 있다.
또한, 본체 처리 장치(43)는, 광원부(41)와 마찬가지로, 커넥터(11)를 통해서 내시경(101)에 접속된다. 본체 처리 장치(43)는, CCD(21)를 구동하기 위한 CCD 드라이브 회로(431)를 구비하고 있다.
또한, 본체 처리 장치(43)는, 통상 화상을 얻기 위한 신호 회로계로서 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 처리계와, 광대역의 색 신호를 생성하는 색 신호 처리계를 갖는다.
휘도 신호 처리계는, CCD(21)에 접속되며 윤곽 보정을 행하는 윤곽 보정부(432), 윤곽 보정부(432)에서 보정된 데이터로부터 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 처리부(434)를 갖는다.
또한, 색 신호 처리계는, CCD(21)에 접속되고, CCD(21)에서 얻어진 신호의 샘플링 등을 행하여, 광대역의 색 신호(혹은 컬러 화상 신호)로서의 RGB 신호를 생성하는 샘플 홀드 회로(S/H 회로)(433a 내지 433c)와, S/H 회로(433a 내지 433c)의 출력단에 접속되고, 색 신호에 대한 처리를 행하는 색 신호 처리부(435)를 갖는다.
또한, 본체 처리 장치(43)에는, 휘도 신호 처리계와 색 신호 처리계의 출력으로부터 가시 영역에서 촬상된 컬러 화상으로서, 1개의 컬러 통상 화상을 생성하는 통상 화상 생성부(437)가 설치되어 있다. 그리고, 통상 화상 생성부(437)로부터 절환부(439)를 통해서, 표시 모니터(106)에는 컬러 통상 화상 신호로서 Y 신호, R-Y 신호, B-Y 신호가 보내어진다.
한편, 분광 화상을 얻는 분광 화상 생성 수단으로서의 신호 회로계로서, 상기 RGB 신호를 생성하는 S/H 회로(433a 내지 433c)의 출력 신호로부터 분광 화상 신호 F1, F2, F3을 생성하는 매트릭스 연산부(436)를 갖는다. 이 매트릭스 연산부(436)는, RGB 신호에 대하여 소정의 매트릭스 연산을 행한다.
매트릭스 연산이란, 컬러 화상 신호끼리를 계수 매트릭스에 상당하는 연산 계수를 이용하여 가산 처리 등을 행하고, 또한, 전술한 매트릭스 산출 방법(혹은 그 변형예)에 의해 구해진 매트릭스를 승산하는 처리를 말한다. 이 매트릭스 연산부(436)는, R, G, B의 컬러 화상 신호로부터 협대역의 분광 화상 신호 F1, F2, F3을 생성한다.
또한, 본 실시예에서는, 이 매트릭스 연산의 방법으로서, 전자 회로 처리(전자 회로를 이용한 하드웨어에 의한 처리)를 이용한 방법에 대하여 설명하지만, 후술하는 실시예와 같이, 수치 데이터 처리(프로그램을 이용한 소프트웨어에 의한 처리)를 이용한 방법이어도 된다. 또한, 실시할 때에는, 이들 조합으로 하는 것도 가능하다.
도 8은, 매트릭스 연산부(436)의 회로도를 도시한다. RGB 신호는, 각각 저항군(31-1a, 31-2a, 31-3a 내지 31-1c, 31-2c, 31-3c) 및 멀티플렉서(33-1a, 33-2a, 33-3a 내지 33-1c, 33-2c, 33-3c)를 통해서, 증폭기(32a 내지 32c)에 입력된다.
저항군(31-1a, 31-2a, …, 31-3c)은, 각각 저항치가 서로 다른 저항 r1, r2, …, rn으로 구성(도 8에서는, 일부에만 부호 r1, r2, …, rn을 나타내고 있음)된다. 그리고, 멀티플렉서(33-1a, 33-2a, …, 33-3c)에 의해 각각 1개의 저항이 선택된다.
이들 멀티플렉서(33-1a, 33-2a, …, 33-3c)는, 예를 들면 프론트 패널 등에 설치된 계수 설정 절환 수단을 구성하는 조작 패널(441)(도 4 참조) 등에서의 유저에 의한 절환 조작 혹은 선택 조작에 의해, 계수 제어부(442)를 통해서 저항군(31- 1a, 31-2a, …, 31-3c)에서의 선택되는 저항이 결정된다. 유저에 의해 조작되는 조작 패널(441)은, 신호 처리를 행하는 본체 처리 장치(43)에서의 관찰 모드의 절환(선택), 관찰 모드의 상태 확인 등을 유저가 행하는 인터페이스 수단의 기능도 갖는다.
또한 관찰 모드(관찰 화상 모드)의 선택은, 표시 모니터(106)에 표시되는 화상의 선택의 기능과, 적어도 그 화상에 대응하는 영상 신호(화상 신호)가 신호 처리에 의해 생성되도록 본체 처리 장치(43)에서의 신호 처리계의 기능을 포함한다.
즉, 관찰 모드로서, 컬러 통상 화상(간단히 통상 화상이라고도 함) 관찰 모드가 선택된 경우에는, 표시 모니터(106)에는 통상 화상이 표시되도록 절환부(439)의 절환이 행해짐과 함께, 그 통상 화상에 대응하는 통상 화상 신호가 생성되도록 통상 화상 처리계가 동작 상태로 된다. 이 경우의 통상 화상 처리계는, 도 4에서의 윤곽 보정부(432), 휘도 신호 처리부(434), 색 신호 처리부(435), 통상 화상 생성부(437)가 해당한다.
또한, 관찰 모드로서, 분광 화상 관찰 모드가 선택된 경우에는, 표시 모니터(106)에는 분광 화상이 표시되도록 절환부(439)의 절환이 행하여짐과 함께, 그 분광 화상에 대응하는 분광 화상 신호가 생성되도록 분광 화상 처리계가 동작 상태로 된다. 이 경우의 분광 화상 처리계는, 도 4에서의 계수 제어부(442), LUT(443), 매트릭스 연산부(436), 적산부(438a∼438c), 색 조정부(440)가 해당한다.
또한, CCD 드라이브 회로(431), S/H 회로(433a∼433c)는 양 관찰 모드에서 공통으로 동작 상태가 유지된다. 상기 관찰 모드의 선택에 따라서, 선택된 관찰 모드에 대응하는 신호 처리계가 동작 상태로 되도록 제어부(42)가 제어를 행하도록 해도 된다. 혹은, 상시, 양 신호 처리계 모두 동작 상태로 유지해도 된다.
이 경우에는 관찰 모드의 선택의 동작은, 표시 모니터(106)에 표시되는 화상(관찰 화상)의 선택과 동일한 결과로 된다. 단, 후술하는 바와 같이 조명 광량을 목표치로 광량 제어를 행할 때의 파라미터의 값(혹은 목표치)은, 관찰 모드의 선택(절환)에 연동하여 변경하는 쪽이 좋은 경우가 있다.
또한, 유저는, 내시경(101)의 조작부에 설치된 내시경 스위치(141)에 의해, 선택 조작할 수도 있다. 이 내시경 스위치(141)도 계수 절환을 행하는 계수 설정 절환 수단이나, 관찰 모드의 절환(선택) 등을 유저가 행하는 인터페이스 수단을 형성하고 있다.
조작 패널(441) 등에는, 예를 들면 관찰하고자 하는 피검체의 종류, 관찰 부위, 생체 조직의 조직형(조직의 형태적인 종류) 등에 대응한 복수의 선택 스위치(혹은 절환 버튼)(441a)가 설치되어 있다. 그리고 유저가, 선택 스위치(441a)를 조작함으로써 선택 스위치(441a)는, 피검체의 종류, 관찰 부위, 생체 조직의 조직형 등에 대응한 지시 신호를 계수 제어부(442)에 출력한다.
도 4에 도시한 바와 같이 이 계수 제어부(442)에는, 매트릭스 연산부(436)의 매트릭스 연산 특성 혹은 매트릭스 연산 결과를 결정하는 연산 계수(간단히 계수로 약기)를 저장한 연산 계수 저장 수단으로서의 LUT(443)가 접속되어 있다. 그리고, 계수 제어부(442)는, 조작 패널(441)의 선택 스위치(441a) 등에 의한 지시 신호에 따라서, 피검체의 종류 등에 대응한 계수를 LUT(443)로부터 읽어내어, 매트릭스 연산부(436)에 보낸다.
즉, LUT(443)에는, 피검체의 분광 특성(분광 반사율 특성)의 종류, 보다 구체적으로는 피검체로서 생체의 점막 조직의 분광 반사율 특성의 종류에 대응하여 복수의 계수(443a)가 저장되어 있다. 즉, 이 계수(443a)는, 생체의 점막 조직의 종류 등에 대응한 생체용 계수이다.
그리고 매트릭스 연산부(436)는, LUT(443)로부터 읽어내어져, 전송된 계수(443a)로 매트릭스 연산을 행한다. 이와 같이 해서, 피검체의 종류, 생체 조직의 조직형 등이 서로 다른 경우에서도, 실제로 광학적 협대역 밴드 패스 필터를 이용하여 촬상(취득)되는 광학적 협대역의 화상 신호 혹은 분광 화상 신호의 경우에 비하여, 정밀도의 저하를 억제하여, (신호 처리에 의한 의사 광학적인) 분광 화상 신호를 생성하는 연산을 가능하게 한다.
전술한 바와 같이 본 실시예에서는, 매트릭스 연산부(436)는, 계수 제어부(442)를 통해서 복수의 계수(443a)를 저장한 LUT(443)와 접속되어 있다. 그리고, 유저는, 조작 패널(441) 등의 조작에 의해, 계수 제어부(442)를 통해서 매트릭스 연산부(436)의 매트릭스 연산에 실제로 사용되는 계수를 변경 설정(절환 설정)할 수 있어, 생성되는 분광 화상 신호 F1, F2, F3의 특성을 변경 설정할 수 있도록 하고 있다. 즉, 계수 제어부(442)와 LUT(443)는, 분광 화상 신호 생성 수단에 의해 생성되는 분광 화상 신호의 특성을 변경 설정하는 특성 변경 설정 수단의 기능을 갖는다.
매트릭스 연산부(436)의 출력은, 각각 적산부(438a 내지 438c)에 입력되고, 적산부(438a 내지 438c)에 의해 각각 적분 연산이 행해져, 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3이 생성된다. 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3은, 색 조정부(440)에 입력되고, 색 조정부(440)는 후술하는 구성으로 색 조정의 연산을 행한다. 이 색 조정부(440)는, 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3으로부터 색조 조정된 분광 화상 신호로서의 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi를 각각 생성한다.
그리고, 통상 화상 생성부(437)로부터의 컬러 화상 신호(생체 신호라고도 함), 혹은 색 조정부(440)로부터의 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi가, 절환부(439)를 통해서, 표시 모니터(106)의 R 채널, G 채널, B 채널(Rch, Gch, Bch로 약기하는 경우도 있음)에 각각 출력되고, 표시 모니터(106)에는 R, G, B의 표시색으로 표시된다. 이 때문에, 색 조정부(440)는, 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3을 표시 모니터(106)에서 의사 컬러 표시할 때의 표시색을 변환하는 표시색 변환 수단의 기능을 갖는다. 그리고, 이 표시색 변환 수단에 있어서의 표시색 변환할 때에 사용되는 계수를 절환하는 등의 변경 설정을 행함으로써, 표시색을 조정하는 표시색 조정 수단 혹은 색 조정 수단의 기능을 갖는다. 색 조정부(440)에 관해서 더 보충 설명하면 다음과 같이 된다.
상기한 바와 같이 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3은, 색 조정부(440)에 의해 표시색 변환을 포함하는 (표시) 색 조정의 처리가 행해져 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi로 되어, 표시 모니터(106)의 R 채널, G 채널, B 채널에 각각 출력된다. 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3을 (표시) 색 변환을 행하지 않고 표시 모 니터의 R 채널, G 채널, B 채널에 각각 출력(표시색을 할당)하면, 고정된 색조로 되어, 유저가 색조를 선택 혹은 변경할 수 없다.
본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 색 변환을 포함하는 색 조정 수단을 설치함으로써, 유저가 바라는 색조로 의사 컬러 표시할 수 있도록 하고 있다. 또한, 색 변환 혹은 색 조정함으로써, 더욱 시인하기 쉬운 상태에서 의사 컬러 표시할 수도 있다. 또한, 상기의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi는, 표시 모니터(106)의 R 채널, G 채널, B 채널에 각각 출력되는 것을 명시하기 위해서 이용되고 있다. 이 때문에, 이들 신호를 분광 화상 신호라고 총칭한다. 또한, 후술하는 실시예 7과 같이 모니터측에서의 의사 컬러 표시에 주안을 두면, 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi를 컬러 채널 화상 신호라고 말할 수도 있다. 또한, 색 조정부(440)의 구성에 대해서는, 후술한다.
이 색 조정부(440)는, 표시색 변경 설정 수단 혹은 인터페이스 수단으로서의 기능을 갖는 조작 패널(441), 내시경 스위치(141) 등과 접속되어 있다. 그리고, 조작 패널(441), 내시경 스위치(141) 등에 의해, 유저 등이 색 조정을 위한 표시색 변경 설정의 조작(보다 구체적으로는 계수의 절환 설정 조작)을 행할 수 있도록 하고 있다. 후술하는 바와 같이 조작 패널(441) 등으로부터의 신호에 의해, 색 조정부(440)를 구성하는 계수 변경 회로(64)(도 21 참조)를 통해서 표시색 변환을 행하는 3×3 매트릭스 회로(61)의 계수를 절환할 수 있다.
또한, 절환부(439)는, 통상 화상과 분광 화상의 절환을 행하는 것이고, 또한 분광 화상끼리의 절환 표시도 가능하다. 즉 시술자 등의 유저는, 통상 화상 신호, 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi로부터 표시 모니터(106)에 출력시키는 신호를 선택 조작함으로써, 절환부(439)는 선택 조작된 신호를 선택(절환)하여 표시 모니터(106)에 출력한다.
이 절환부(439)는, 조작 패널(441), 내시경 스위치(141)와 접속되고, 유저는 이들을 조작하여 통상 화상과 분광 화상의 절환 혹은 선택을 간단히 행할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따르면 조작성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 키보드(451)의 지시 입력은 제어부(42)에 입력되는 구성으로 하고 있다. 그리고, 제어부(42)는, 그 지시 입력이 절환 지시인 경우에는, 그 절환 지시에 대응하여 절환부(439)의 절환 제어 등을 행한다.
또한, 어느 2개 이상의 화상을 동시에 표시 모니터(106)에 표시 가능한 구성으로 해도 된다. 이것에 관련되는 구성에 관해서는, 도 46 등에서 후술한다.
특히, 통상 화상과 분광 채널 화상(분광 화상이라고도 함)을 동시에 표시 가능한 경우에는, 일반적으로 관찰을 행하고 있는 통상 화상과 분광 화상을 간단히 대비할 수 있고, 각각의 특징(통상 화상의 특징은, 그 색조가 통상의 육안 관찰에 가깝게 관찰하기 쉽다. 분광 화상의 특징은, 통상 화상에서는 관찰할 수 없는 소정의 혈관 등을 관찰할 수 있음)을 가미한 후에, 관찰할 수 있어, 진단상 매우 유용하다.
다음으로, 본 실시예에 따른 전자 내시경 장치(100)의 동작에 대하여 도 4를 참조하여 자세하게 설명한다.
또한, 이하에서는, 우선 통상 화상을 관찰할 때의 동작에 대하여 설명하고, 다음으로 분광 화상을 관찰할 때의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 광원부(41)의 동작은 설명한다. 제어부(42)로부터의 제어 신호에 기초하여, 초퍼 구동부(17)는, 소정의 위치에 설정되어, 초퍼(16)를 회전시킨다. 램프(15)로부터의 광속은, 초퍼(16)의 절결부를 통과하고, 집광 렌즈에 의해, 내시경(101)과 광원부(41)의 접속부에 있는 커넥터(11) 내에 설치된 광 파이버 번들인 라이트 가이드(14)의 입사단에, 집광된다.
집광된 광속은, 라이트 가이드(14)를 통해서, 선단부(103)에 설치된 도시하지 않은 조명 광학계로부터 피검체의 체내에 조사된다. 조사된 광속은, 피검체 내에서 반사하고, 대물 렌즈(19)를 통해서, 색 필터를 구비한 CCD(21)에서 도 6에서 도시한 색 필터별로 신호가 수집된다. CCD(21)에 의해 색 필터별로 수집된 신호(촬상 신호)는, 상기의 휘도 신호 처리계와 색 신호 처리계에 병렬로 입력된다.
휘도 신호계의 윤곽 보정부(432)에는, 색 필터별로 수집된 신호가 화소마다 가산되어 입력되고, 윤곽 보정 후, 휘도 신호 처리부(434)에 입력된다. 휘도 신호 처리부(434)에서는, 휘도 신호가 생성되어, 통상 화상 생성부(437)에 입력된다.
또한 한편, CCD(21)에 의해 색 필터별로 수집된 신호는, 각 필터마다 S/H 회로(433a 내지 433c)에 입력되어, 광대역의 복수의 색 신호로서 각각 R·G·B 신호가 생성된다. 또한 R·G·B 신호는, 색 신호 처리부(435)에서 색 신호에 대한 신호 처리가 행해진 후, 통상 화상 생성부(437)에서, 상기 휘도 신호 및 색 신호로부터 컬러 화상 신호로서의 Y 신호, R-Y 신호, B-Y 신호가 생성되고, 절환부(439)를 통해서, 표시 모니터(106)에 피검체의 통상 화상이 컬러 표시된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 통상 화상 생성부(437)로부터의 출력 신호와, 색 조정부(440)로부터의 출력 신호에 대하여, 절환부(439)의 출력단을 공통화하여 표시 모니터(106)의 R 채널, G 채널, B 채널에 입력하는 구성으로 해도 된다. 상기 출력단을 공통화하는 구성의 경우에는, 절환부(439) 내에 통상 화상 생성부(437)로부터의 출력 신호로 되는 Y 신호, R-Y 신호, B-Y 신호를 R, G, B 신호로 변환하는 변환 회로(439a)(도 4 참조)를 내장하면 된다.
이 변환 회로(439a)를 내장하지 않고, 통상 화상 생성부(437)로부터의 출력 신호에 대해서는 표시 모니터(106)의 Y/색차 신호 입력단에, 색 조정부(440)로부터의 출력 신호에 대해서는, 표시 모니터(106)의 R 채널, G 채널, B 채널에 각각 입력하는 구성으로 해도 된다. 이하의 설명에서는, 간단화를 위해서, 통상 화상 생성부(437)로부터의 출력 신호의 경우에도, 절환부(439)로부터 출력되는 경우에는, 공통의 R 채널, G 채널, B 채널을 거쳐 표시 모니터(106)에 입력되는 경우로 설명한다.
다음으로, 분광 화상을 관찰할 때의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 통상 화상의 관찰과 마찬가지의 동작을 행하는 것에 관해서는, 여기서는 생략한다.
조작자는, 내시경 장치 본체(105)에 접속되어 있는 내시경 스위치(141), 키보드(451) 등을 조작함으로써, 통상 화상으로부터 분광 화상을 관찰하는 지시를 행한다. 이 때, 제어부(42)는, 광원부(41) 및 본체 처리 장치(43)의 제어 상태를 변경한다.
구체적으로는, 필요에 따라서, 제어부(42)는 광원부(41)로부터 조사되는 광 량을 변경한다. 전술한 바와 같이, CCD(21)로부터의 출력 신호가 포화되는 것은 바람직하지 않기 때문에, 통상 화상의 관찰 시에 비하여 조명 광량을 작게 한다. 또한, 제어부(42)는, CCD(21)로부터의 출력 신호가 포화되지 않도록 광량을 제어함과 함께, 포화되지 않는 범위에서 조명 광량을 변화시킬 수도 있다.
또한, 제어부(42)에 의한 본체 처리 장치(43)에의 제어 내용을 변경하는 예로서, 절환부(439)로부터 출력되는 신호를 통상 화상 생성부(437)의 출력으로부터 색 조정부(440)의 출력, 즉 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi로 절환한다.
또한, S/H 회로(433a 내지 433c)의 출력은, 매트릭스 연산부(436)에 입력되어, 매트릭스 연산부(436)에서 증폭·가산 처리가 행해짐으로써, 협대역의 분광 화상 신호 F1, F2, F3이 생성된다. 이들 분광 화상 신호 F1, F2, F3은 각각의 대역에 따라서 적산부(438a 내지 438c)에 출력된다.
초퍼(16)에서, 조명 광량을 작게 한 경우라도, 적산부(438a 내지 438c)에서, 보존·적산함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 신호 강도를 올릴 수 있다. 또한, 적산부(438a 내지 438c)에 의해 각각 분광 화상 신호 F1, F2, F3으로부터 S/N이 향상된, 적산된 분광 화상 신호 ΣF1, ΣF2, ΣF3을 얻을 수 있다.
이하, 본 실시예에서의 구체적인 매트릭스 연산부(436)의 매트릭스 처리에 대하여 기재한다. 본 실시예에서는, 도 7에 실선으로 표시된 RGB 색 필터의 분광 감도 특성으로부터, 도 7 중에 도시된 이상적인 협대역 밴드 패스 필터 F1 내지 F3(여기서는 각각의 투과 파장 영역을 F1: 590㎚∼620㎚, F2: 520㎚∼560㎚, F3: 400㎚∼440㎚로 했음)에 가까운 밴드 패스 필터(이하 의사 밴드 패스 필터라고 함) 를 작성하고자 한 경우, 전술한 수학식 1 내지 수학식 5에 나타낸 내용에 의해, 이하의 매트릭스가 최적으로 된다.
Figure 112007080830820-pct00019
또한, 수학식 6 및 수학식 7에 나타낸 내용에 의해 보정을 행하면, 이하의 보정 계수를 얻는다.
Figure 112007080830820-pct00020
또한, 수학식 6에 나타내는 광원의 스펙트럼 S(λ)는 도 9에 도시하는 것이고, 수학식 7에 나타내는 주목하는 생체의 반사 스펙트럼 H(λ)는 도 10에 도시하는 것이다라고 하는 선견 정보를 사용하고 있다.
따라서, 매트릭스 연산부(436)에서 행해지는 처리는, 수학적으로는 이하의 매트릭스 연산과 동일한 값으로 된다.
Figure 112007080830820-pct00021
이 매트릭스 연산을 행함으로써 의사 필터 특성(도 7에는 의사 F1 내지 의사 F3의 특성으로서 나타내어져 있음)이 얻어진다. 즉, 전술한 매트릭스 처리는, 컬러 화상 신호에, 전술한 바와 같이 해서 미리 생성된 의사 밴드 패스 필터(즉 매트릭스)를 이용하여, 분광 화상 신호를 작성하는 것이다.
이 의사 필터 특성을 이용하여 생성된 내시경 화상의 모식적인 예를 이하에 설명한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 체강 내 조직(51)은, 예를 들면 깊이 방향으로 서로 다른 혈관 등의 흡수체의 분포 구조를 갖는 경우가 많다. 점막 표층 부근에는 주로 모세 혈관(52)이 많이 분포하고, 또한 이 층보다 깊은 중층에는 모세 혈관 이외에 모세 혈관보다 굵은 혈관(53)이 분포하고, 또한 심층에는 더 굵은 혈관(54)이 분포하게 된다.
한편, 체강 내 조직(51)에 대한 광의 깊이 방향의 심달도는, 광의 파장에 의존한다. 그리고, 가시 영역을 포함하는 조명광은, 도 12에 도시한 바와 같이, 청(B)색과 같은 파장이 짧은 광의 경우, 생체 조직에서의 흡수 특성 및 산란 특성에 의해 표층 부근까지밖에 광은 심달하지 않고, 거기까지의 깊이의 범위에서 흡 수, 산란을 받아, 표면으로부터 나온 광이 관측된다.
또한, 청(B)색광보다 파장이 긴, 녹(G)색광의 경우, 청(B)색광이 심달하는 범위보다 더 깊은 곳까지 심달하고, 그 범위에서 흡수, 산란을 받아, 표면으로부터 나온 광이 관측된다. 또한, 녹(G)색광보다 파장이 긴, 적(R)색광은, 더 깊은 범위까지 광이 도달한다.
체강 내 조직(51)의 통상 관찰 시에서의 RGB광은, 도 13에 도시한 바와 같이, 각 파장 영역이 광대역에서 오버랩하고 있기 때문에,
(1) B 대역 광에 의해 CCD(21)에서 촬상되는 촬상 신호에는 도 14에 도시한 바와 같은 천층에서의 조직 정보를 많이 포함하는 천층 및 중층 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고,
(2) 또한, G 대역 광에 의해 CCD(21)에서 촬상되는 촬상 신호에는 도 15에 도시한 바와 같은 중층에서의 조직 정보를 많이 포함하는 천층 및 중층 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고,
(3) 또한 R 대역 광에 의해 CCD(21)에서 촬상되는 촬상 신호에는 도 16에 도시한 바와 같은 심층에서의 조직 정보를 많이 포함하는 중층 및 심층 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상된다.
그리고 내시경 장치 본체(105)에 의해, 이들 RGB의 촬상 신호를 신호 처리함으로써, 내시경 화상으로서는 원하는 혹은 자연스러운 색 재현의 내시경 화상을 얻는 것이 가능해진다.
전술한 매트릭스 연산부(436)에서의 매트릭스 처리는, 컬러 화상 신호에, 전 술한 바와 같이 해서 미리 생성된 의사 밴드 패스 필터 특성의 매트릭스를 이용하여, 분광 화상 신호를 작성하는 것이다.
또한, 유저는 조작 패널(441) 등을 조작하여, LUT(443)에 저장되어 있는 계수(443a)를 계수 제어부(442)를 통해서 읽어내고, 매트릭스 연산부(436)에서 매트릭스 연산의 특성을 변경 설정함으로써, 상기 의사 밴드 패스 필터 특성을 변경할 수 있다.
예를 들면, 계수(443a)의 변경 설정에 의해, 매트릭스 연산부(436)에 의해 생성되는 의사 밴드 패스 필터 특성으로서 천층측의 것을 양호한 정밀도로 생성하고, 다른 의사 밴드 패스 필터 특성을 생성하지 않는 특성으로 설정할 수도 있다. 즉, 계수(443a)에 의해 생성되는 의사 밴드 패스 필터 특성의 밴드 파장(의 중앙) 값을 특징량에 대응하여 설정할 수 있다.
따라서, 계수(443a)는 생체 조직의 표면으로부터의 깊이에 분포하는 혈관 구조 등의 특징량을 강조하는 듯한 분광 화상 신호를 생성하는 생체 특징량용 계수의 기능을 갖는다.
즉, 본 실시예에서의 분광 화상 신호 생성 수단 및 그 특성 변경 설정부는, 이하와 같이 주로 2개의 큰 이점을 갖는다.
유저는, 생체의 분광 반사 특성에 따라서 적절한(생체용 계수로서의) 계수(443a)를 사용하도록(절환을 포함함) 변경 설정함으로써, 서로 다른 분광 반사 특성의 생체 조직에 대하여, 양호한 정밀도의 분광 화상 신호를 얻을 수 있다.
또한, 특정의 협대역 파장(N)에 의해 유효하게 관찰(관측)되기 쉬운 생체 부 분을 관찰하는 것을 바라는 경우에는, 유저는 그 협대역 파장(N)에 대응한 분광 화상 신호를 강조하여(혹은 다른 협대역 파장의 분광 화상 신호를 억제하여) 생성하는 계수(443a)를 사용하도록 변경 설정함으로써, 그 생체 부분을 S/N이 양호한 상태에서 관찰할 수 있다.
한편, 도 17에 도시한 바와 같은 원하는 심층 조직 정보가 추출 가능한 이산적이며 협대역의 분광 특성의 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3을 이용하여, 분광 화상 신호 F1 내지 F3이 얻어진다. 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3은, 도 17에 도시한 바와 같이, 각 파장 영역이 오버랩하고 있지 않기 때문에,
(4) 의사 밴드 패스 필터 F3에 의한 분광 화상 신호 F3에는 도 18에 도시한 바와 같은 천층에서의 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고, 또한,
(5) 의사 밴드 패스 필터 F2에 의한 분광 화상 신호 F2에는 도 19에 도시한 바와 같은 중층에서의 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고, 또한
(6) 의사 밴드 패스 필터 F1에 의한 분광 화상 신호 F1에는 도 20에 도시한 바와 같은 심층에서의 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상된다.
다음으로, 이와 같이 해서 얻어진 분광 화상 신호 F1 내지 F3을 적산한 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3에 대하여 색 조정부(440)는, 분광 화상 신호 F1을 분광 채널 화상 신호 Rnbi에, 분광 화상 신호 F2를 분광 채널 화상 신호 Gnbi에, 분광 화상 신호 F3을 분광 채널 화상 신호 Bnbi에, 각각 할당한다. 그리고, 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi가 절환부(439)를 통해서, 표시 모니터(106)의 R, G, B 채널 Rch, Gch, Bch에 각각 출력된다.
색 조정부(440)는, 도 21에 도시한 바와 같이, 표시색 변환 수단으로서의 3×3의 매트릭스 회로(61)와, 3×3의 매트릭스 회로(61)의 전후에 설치된 3조의 LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)와, LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)의 테이블 데이터나 3×3 매트릭스 회로(61)의 매트릭스 계수를 변경하는 표시색 변경 설정 수단으로서의 계수 변경 회로(64)를 구비한 색 변환 처리 회로(440a)로 구성되어 있다.
색 변환 처리 회로(440a)에 입력되는 분광 화상 신호 F1 내지 F3은, 각 밴드 데이터마다 LUT(62a, 62b, 62c)에 의해, 역γ보정이나, 비선형의 콘트라스트 변환 등이 행해진다.
다음으로, 3×3 매트릭스 회로(61)에서, 색 변환이 행해진 후, 후단의 LUT(63a, 63b, 63c)에서 γ보정이나, 적절한 계조 변환 처리가 행해진다.
이들 LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)의 테이블 데이터나 3×3 매트릭스 회로(61)의 매트릭스 계수는, 계수 등을 변경하는 계수 변경 회로(64)에 의해 변경할 수 있다. 계수 변경 회로(64) 내에는, 3×3 매트릭스 회로(61)에 의한 매트릭스 연산을 행할 때에 사용하는 복수 종류의 매트릭스 계수(64a)가 색 변환(색 조정)용 계수로서 저장되어 있다.
그리고, 3×3 매트릭스 회로(61)는, 계수 변경 회로(64)를 통해서 선택된 매트릭스 계수(64a)를 사용하여 매트릭스 연산을 행함으로써, 사용된 매트릭스 계수(64a)에 대응한 색 변환을 행한다.
그리고, 계수 변경 회로(64)에 의한 매트릭스 계수 변경은, 조작 패널(441) 이나, 예를 들면 내시경(101)의 조작부 등에 설치된 내시경 스위치(141) 중의 계수 설정용 스위치(혹은 색조 변경 설정용 스위치)(141b)(도 4 참조)로부터의 제어 신호 혹은 절환 신호에 기초한다.
또한, 계수 변경 회로(64) 내의 매트릭스 계수(64a)에는, 이하에 설명한 바와 같이 생체가 갖는 특징량으로서, 예를 들면 혈관 구조를 식별하기 쉬운 색조로 표시시키는 것을 가능하게 하는 혈관용 매트릭스 계수(64b)를 포함한다. 그리고, 유저는, 계수 설정용 스위치(141b)의 조작에 의해, 그 혈관용 매트릭스 계수(64b)를 계수 변경 회로(64)로부터 선택할 수 있다.
또한, 유저는, 계수 설정용 스위치(141b)의 조작에 의해, 계수 변경 회로(64)에 대하여, 3×3 매트릭스 회로(61)에서 사용되는 매트릭스 계수(64a)의 변경을 행하는 것 외에, LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)의 테이블 데이터의 변경을 행하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
제어 신호를 받은 계수 변경 회로(64)는, 미리 색 조정부(440) 내에 저장되어 있는 복수 종류의 매트릭스 계수(64a) 등의 데이터로부터 적절한 데이터를 호출하고, 그 데이터로, 현재의 회로 계수를 재기입한다.
다음으로 구체적인 색 변환 처리 내용에 대하여 설명한다. 수학식 22는 색 변환식의 일례를 나타낸다.
Figure 112007080830820-pct00022
이 수학식 22에 의한 처리는, 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi(표시 모니터(106)에서의 표시로 나타내면, R 채널, G 채널, B 채널)에 분광 화상 신호 F1 내지 F3을 파장이 짧은 순으로 할당하는 색 변환이다.
이들 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi에 의한 컬러 화상으로 관찰한 경우, 예를 들면 도 22에 도시한 바와 같은 화상으로 된다. 굵은 혈관이 깊은 위치에 있고, 분광 화상 신호 F3이 반영되어, 표시색으로서는 청색계의 패턴으로서 표시된다. 중층 부근에 있는 혈관망은 분광 화상 신호 F2가 강하게 반영되므로, 표시색이 적색계의 패턴으로 표시된다.
또한, 혈관망 중, 점막 표면 부근에 존재하는 것은 표시색이 황색계의 패턴으로서 표현된다.
특히, 이 점막 표면 부근의 패턴의 변화는, 조기 병변의 발견 감별 진단에 있어서 중요하다. 그러나, 황색계의 패턴은, 배경 점막과의 콘트라스트가 약해, 시인성이 낮다고 하는 경향이 있다.
따라서, 이 점막 표면 부근의 패턴을 보다 명료한 시인성으로 재현하기 위해서, 수학식 23에 나타내는 변환이 유효하게 된다.
Figure 112007080830820-pct00023
이 수학식 23에 의한 처리는, 분광 화상 신호 F1을 임의의 일정한 비율로 분광 화상 신호 F2에 혼합하고, 생성된 데이터를 새롭게 분광 G 채널 화상 신호 Gnbi로 하는 변환예이다. 이 변환을 채용하면, 혈관망 등의 흡수 산란체가 깊이 위치에서 서로 다른 것을 보다 명확화하는 것이 가능해진다. 따라서, 유저는, 계수 변경 회로(64)를 통해서 매트릭스 계수(64a)를 조정함으로써, 유저는 원하는 표시 효과가 얻어지도록 표시색을 조정하는 것이 가능해진다.
이러한 동작은 다음과 같다.
유저에 의한 조작 패널(441)이나 내시경(101)의 조작부에 설치된 내시경 스위치(141) 중의 모드 절환 스위치(141c)(도 4 참조)에 연동하여, 색 조정부(440)(색 변환 처리 회로(440a)) 내에서는, 스루 동작으로부터, 매트릭스 계수(64a)가 디폴트치로 설정된다.
여기서 말하는 스루 동작이란, 3×3 매트릭스 회로(61)에는 단위 행렬, LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)는 비변환 테이블을 탑재한 상태를 말한다. 디폴트치에는, 매트릭스 계수(64a)로서, 예를 들면 ωG=0.2, ωB=0.8이라고 하는 설정치를 부여한다고 하는 것이다.
그리고, 유저는, 조작 패널(441)이나, 예를 들면 내시경(101)의 조작부에 설 치되고 내시경 스위치(141)에 설치된 계수 설정용 스위치(141b)를 조작하고, 계수 변경 회로(64)로부터 혈관용 매트릭스 계수(64b)를 선택한다. 그리고, 3×3 매트릭스 회로(61)의 매트릭스 계수로서 상기 설정치 ωG=0.2, ωB=0.8로부터 ωG=0.4, ωB=0.6 등이라고 하는 바와 같이 변경 설정되도록 한다. LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)에는, 필요에 따라서 역γ보정 테이블, γ보정 테이블이 적용된다.
또한, 본 실시예에서의 색 변환 처리 회로(440a)는, 3×3 매트릭스 회로(61)로 이루어지는 매트릭스 연산기에 의해 색 변환하는 예로 설명하고 있지만, 이에 한하지 않고, 수치 연산 프로세서(CPU)나 LUT로 색 변환 처리 수단을 구성하여도 된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 3×3 매트릭스 회로(61)를 중심으로 한 구성에 의해 색 변환 처리 회로(440a)를 설명했지만, 도 23에 도시한 바와 같이, 색 변환 처리 회로(440a)를 각 밴드에 대응한 3차원 LUT(71)로 치환해도 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
이 경우, 계수 변경 회로(64)는, 조작 패널(441)이나 내시경(101)의 조작부의 내시경 스위치(141) 등에 설치된 계수 설정용 스위치(141b)로부터의 제어 신호에 기초하여 LUT(71) 내에 저장되어 있는 테이블 데이터(71a)의 내용을 변경하는 동작을 행한다(도 23에서는, 1개의 LUT(71) 내에서 테이블 데이터(71a)가 나타내어져 있지만, 다른 LUT(71)에도 마찬가지로 테이블 데이터(71a)가 저장되어 있음). 그리고, 도 23의 색 변환 처리 회로(440a)는, 변경 설정된 테이블 데이터(71a)에 대응한 색 변환 처리를 행한다.
테이블 데이터(71a) 내에는, 예를 들면 생체의 특징량으로서의 혈관 구조 및 생체 점막 구조 등을 시인하기 쉬운 색조로 표시시키는 혈관용 및 생체 점막용 데이터가 저장되어 있다.
또한, 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3의 필터 특성은, 가시 광역에 한정되지 않고, 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3의 제1 변형예로서, 필터 특성을 예를 들면 도 24에 도시한 바와 같은 이산적인 분광 특성이면서 또한 협대역의 것으로 해도 된다. 이러한 필터 특성으로 변경하기 위해서는 유저는, 조작 패널(441) 등에 설치된 선택 스위치(441a) 등을 조작하여, 매트릭스 연산부(436)에서의 연산 계수를 변경하면 된다.
또한, 도 24(이하의 도 25, 도 26에서도 마찬가지)에서는 매트릭스 연산부(436)에 의해 생성되는 분광 화상 신호 F1 내지 F3으로서, 도 7에서 도시한 의사 밴드 패스 필터와 같이 분광 특성으로 나타내져 있다.
이 제1 변형예의 필터 특성은, 생체 표면의 요철과 극심층 부근의 흡수체를 관찰하기 위해서, F3을 근자외역으로 설정하고, F1을 근적외역으로 설정함으로써, 통상 관찰에서는 얻어지지 않는 화상 정보를 얻는 데에 적합하다. 즉, 도 24에 도시한 바와 같이, 근적외역의 F1에 의해 생체의 심층측의 광학적 화상 정보를 얻을 수 있고, 또한 근자외역의 F3에 의해 생체 표면의 요철 구조의 화상 정보를 얻을 수 있다.
또한, 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3의 제2 변형예로서, 도 25에 도시한 바와 같이 의사 밴드 패스 필터 F2 대신에, 필터 특성이 단파장 영역에서 근접하는 2개의 의사 밴드 패스 필터 F3a, F3b로 해도 된다. 이것은, 이 부근의 파장 대역이 생체의 극표층 부근까지밖에 심달하지 않는 것을 이용하여, 흡수 특성보다 산란 특성의 미묘한 차를 영상화하는 데에 적합하다. 의학상으로는, 조기 암 등 점막 표층 부근의 세포 배열의 흐트러짐을 수반하는 질환의 식별 진단에 이용하는 것이 상정된다.
또한, 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3의 제3 변형예로서, 도 26에 도시한 바와 같이 원하는 층 조직 정보가 추출 가능한 이산적인 분광 특성의 2 밴드의 협대역의 필터 특성의 2개의 의사 밴드 패스 필터 F2, F3을 매트릭스 연산부(436)에서 생성하도록 하여도 된다.
도 26의 의사 밴드 패스 필터 F2, F3의 경우, 색 조정부(440)는, 협대역의 분광 화상 관찰 시에서의 화상의 컬러화에서, 분광 채널 화상 신호 Rnbi←분광 화상 신호 F2, 분광 채널 화상 신호 Gnbi←분광 화상 신호 F3, 분광 채널 화상 신호 Bnbi←분광 화상 신호 F3으로 색 변환하여, 표시 모니터(106)의 RGB 3 채널 Rch, Gch, Bch에 출력한다.
즉, 분광 화상 신호 F2 및 분광 화상 신호 F3에 대하여, 색 조정부(440)는, 이하의 수학식 24에 의해 표시 모니터(106)의 RGB의 3 채널에 출력되고, 표시 모니터(106)에서 RGB로 컬러 표시되는 분광 화상 신호(Rnbi, Gnbi, Bnbi)를 생성한다.
Figure 112007080830820-pct00024
예를 들면, h11=1, h12=0, h21=0, h22=1.2, h31=0, h32=0.8로 한다.
이 경우에서의 색 조정부(440)에서의 계수 절환의 동작 등의 설명은, 실시예 2에서 후술한다.
전술한 바와 같이 본 실시예에서의 생체 표면을, 관찰하는 생체의 종류, 특징 등에 따라서 분광 화상 신호를 생성하는 매트릭스 연산부(436)의 계수 설정(계수 절환)을 시술자 등의 유저가 수동으로 행하고, 관찰하는 경우의 동작의 플로우차트는 도 27과 같다.
전원이 투입되면, 제어부(42) 등은 동작 상태로 되고, 초기 설정으로서 스텝 S1에 나타내는 바와 같이 통상 관찰 모드의 동작 상태로 되도록 각 부를 제어한다.
그리고, 스텝 S2에 나타내는 바와 같이 관찰 모드의 절환 지시 대기의 상태로 된다. 시술자에 의해, 조작 패널(441) 등으로부터 관찰 모드의 절환 지시를 행하면, 제어부(42)는 스텝 S3에 나타내는 바와 같이 분광 화상 관찰 모드의 동작 상태로 절환하는 제어를 행한다.
또한, 분광 화상 관찰 모드의 동작 상태로 절환하는 제어를 행했을 때에, 스텝 S4에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는, 예를 들면 표시 모니터(106)에 전환시의 분광 화상 관찰 모드로서 설정되어 있는 계수의 정보를 표시하도록 제어한다. 이 스텝 S4에서의 전환 시의 계수의 정보 표시의 내용으로서는, 예를 들면 전환 시 에 설정되어 있는 분광 화상 관찰 모드 시의 매트릭스 연산부(436)에서 설정되어 있는 계수의 정보를 표시한다.
그 후, 다음 스텝 S5에서 제어부(42)는, 유저에 대하여 계수 절환(선택)을 행할지의 여부의 확인을 행한다.
그리고, 유저(시술자)는, 실제로 관찰하는 피검체의 특징, 종류, 보다 구체적으로는 생체 점막의 특징, 종류 등에 따라서 절환을 행할지의 여부의 판단을 행한다. 절환을 행하는 경우에는 스텝 S6에 나타내는 바와 같이 피검체의 종류, 보다 구체적으로는 생체 점막의 조직형 등에 따라서 수동으로 계수를 절환하는 조작을 행한 후, 절환을 행하지 않은 경우와 함께, 스텝 S7로 진행한다.
이와 같이 실제로 관찰하는 생체 점막이, 식도 점막, 위 점막, 대장 점막 등의 관찰하는 부위의 명칭 등, 종류에 따라 절환하도록 해도 되고, 이들의 조직형(즉, 관찰하는 생체 점막을 구성하는 상피의 명칭, 종류) 등 관찰 대상으로 하는 부분의 분광 반사율의 특성, 종류 등에 따라서 절환하도록 해도 된다.
예를 들면, 식도 점막은 그 상피 조직이 중층 평편 상피이고, 위나 대장 점막은 단층 원주 상피로 덮여져 있고, 따라서, 이들에서는 기본 분광 특성이 서로 다르다. 이 때문에, 식도 점막의 분광 반사율 데이터의 집합으로부터 추정된 기본 분광 특성을 이용하여 계산한 분광 화상 추정용의 매트릭스를 대장 검사에서 사용하면, 원하는 결과를 얻기 어려워진다.
정밀도가 양호한 분광 화상을 얻기 위해서는, 생체 점막의 종류나 조직형에 따른 기본 분광 특성을 사용하여 이 매트릭스 연산을 행할 필요가 있으며, 실제 관 찰에서도 적절한 매트릭스 연산을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예에서는, 인터페이스 수단을 구성하는 계수 설정 절환 수단으로서의, 예를 들면 조작 패널(441) 등에 설치한 매트릭스 연산부(436)의 계수 절환 혹은 계수 선택을 행하는 선택 스위치(441b)(도 4 참조)를 시술자는 조작한다.
이 조작에 의해, 관찰 대상의 분광 특성에 대응한 계수(443a)가 LUT(443)로부터 읽어내어지고, 그 계수(443a)에 의해 적절한 매트릭스 연산이 행해지도록 절환된다.
이 스텝 S7에서 제어부(42)는, 관찰 모드의 절환 지시 대기의 상태로 된다. 그리고, 시술자가 절환 지시의 조작을 행하면, 제어부(42)는 스텝 S1로 되돌아가서, 통상 화상 관찰 모드로 절환한다. 그리고, 전술한 처리를 반복한다. 또한, 상기 스텝 S5에서, 계수를 절환하는 경우에, 피검체의 종류에 따른 절환(선택) 항목, 생체 특징에 따른 절환(선택) 등의 항목을 표시하고, 유저가 그 항목으로부터 또한 생체 점막의 종류나 혈관 등을 보다 적절히 관찰하기 쉬운 분광 특성에 대응하는 계수의 절환 설정을 행하기 쉽도록 해도 된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 통상의 전자 내시경 화상(통상 화상)의 컬러 화상 신호를 이용하여, 의사적인 협대역 필터를 전기적인 신호 처리로 생성한다. 이에 의해 본 실시예는, 분광 화상용의 광학적 협대역 밴드 패스 필터를 이용하지 않고, 혈관 주행 패턴 등의 원하는 심부의 조직 정보를 갖는 분광 화상을, 계수 설정 절환 수단에 의한 계수 설정, 계수 절환 등에 의해 적절히 얻을 수 있음과 함께, 색 조정부(440)의 색 변환의 계수를 분광 화상에 따라서 적절히 설정할 수 있 다.
또한, 본 실시예는, 협대역의 분광 화상 관찰 시의 심달도 정보라고 하는 특징을 살린 표현 방법을 실현하는 것이 가능해져, 생체 조직의 표면 근처에서 원하는 심부의 조직 정보, 보다 구체적으로는 혈관 주행 패턴 등을 효과적으로 분리하여 시인할 수 있다.
또한, 특히, 색 조정부(440)에서, 3 밴드의 분광 화상의 경우, 예를 들면 415㎚에 상당하는 화상을 표시 모니터(106)의 컬러 채널 Bch에, 예를 들면 445㎚에 상당하는 화상을 컬러 채널 Gch에, 예를 들면 500㎚에 상당하는 화상을 컬러 채널 Rch에, 각각 할당한 경우, 본 실시예에 따르면 다음의 화상상의 효과가 얻어진다.
(a) 생체 조직의 최표층의 상피, 혹은 점막이 저채도의 색으로 재현되고, 최표층의 모세 혈관이 저휘도, 즉 암선으로서 재현됨으로써, 최표층의 모세 혈관의 높은 시인성이 얻어진다.
(b) 동시에, 모세 혈관보다 깊은 위치의 혈관이 색상 방향에서 청방향으로 회전하여 재현되기 때문에, 최표층의 모세 혈관과의 식별이 보다 용이해진다.
또한, 상기 채널의 할당 방법에 따르면, 대장 내시경 검사에서 통상 관찰 하에서는 황색조로 관측되는 잔사 및 담즙이 적색조에서 재현된다.
또한, 후술하는 실시예 2에서의 색 조정부(440)에서, 2 밴드의 분광 화상의 경우에도 거의 마찬가지의 효과가 얻어지게 된다.
본 실시예의 제1 변형예의 전자 내시경 장치(100)를 도 28에 도시한다.
실시예 1의 전자 내시경 장치(100)에서는, 매트릭스 연산부(436)에 의한 계 수의 절환 설정을 조작 패널(441) 등으로부터 조작할 수 있도록 하였지만, 본 변형예에서는 제어부(42)에 접속된 인터페이스 수단으로서의 집중 컨트롤러(461)로부터 조작할 수 있도록 하고 있다.
또한, 본 변형예에서는, 본체(105)에, 유저의 음성에 의한 계수의 절환 지시를 전기 신호로서 접수하는 마이크(462)를 접속함과 함께, 본체(105) 내에 음성 인식 회로(463)를 설치하고 있다. 그리고, 마이크(462)로부터 입력된 유저로부터의 음성 신호를 음성 인식 회로(463)에 의해 음성 인식을 행하고, 이 음성 인식 결과를 제어부(42)에 입력한다.
그리고 제어부(42)는, 유저에 의한 집중 컨트롤러(461), 마이크(462)에 의한 음성에 의한 계수 절환 등의 지시 신호에 따라서, LUT(443)에 저장된 계수(443a)에 따라서 매트릭스 연산부(436)에 의한 매트릭스 연산을 적절히 행한다. 또한, 본 변형예(및 다음 변형예)에서는, 제어부(42)는, 도 4의 계수 제어부(442)의 기능을 겸하는 구성으로 나타내고 있다. 물론, 제어부(42)로부터 계수 제어부(442)를 통해서 계수 절환을 행하도록 해도 된다.
또한, 집중 컨트롤러(461) 등을 관찰 모드의 절환 조작이나, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드의 선택 조작 등을 행하는 인터페이스에 이용하도록 해도 된다. 그 밖에, 도시하지 않은 풋 스위치 등의 인터페이스를 설치하도록 해도 된다.
또한, 생체 관측 장치의 구체예로서의 전자 내시경 장치(100)는, 도 29에 도시하는 제2 변형예와 같은 구성이어도 된다. 도 29에 도시하는 제2 변형예의 전자 내시경 장치(100)에서는, 내시경(101) 내의 예를 들면 커넥터(11) 내에 ID 메모 리(161)와, 본체(105)에서의 예를 들면 광원부(41) 내에 ID 메모리(162)가 설치되어 있다.
그리고, ID 메모리(161) 및 ID 메모리(162)에 각각 저장된 ID 정보는, 예를 들면 전원 투입 시에 제어부(42)에 입력된다. 제어부(42)는, 실제로 조합하여 구성되는 전자 내시경 장치(100)에서의 내시경(101) 등의 구성 요소에 따라서 매트릭스 연산부(436)에 의한 계수의 절환 설정을 전자 내시경 장치(100) 측의 구성 요소에 따라서 자동적으로 적절한 설정으로 되도록 제어한다.
이 경우의 동작은 도 30의 플로우차트와 같이 된다. 도 30에 도시하는 동작은, 기본적으로는, 도 27에 도시한 동작에서, 스텝 S3과 S4 사이에 스텝 S8에 나타내는 처리를 행하도록 한 것이다.
스텝 S3에서, 분광 화상 관찰 모드로 절환한 후의 다음 스텝 S8에서 제어부(42)는, 내시경(101)의 ID 메모리(161), 광원부(41)의 ID 메모리(162)의 정보를 판독한다. 그리고 제어부(42)는, 각 정보로부터 내시경(101)에 채용되어 있는 CCD(21)의 컬러 촬상 특성이나, 광원부(41)의 램프(15)의 종류, 발광 파장 특성(분광 특성) 등에 대응하여, 매트릭스 연산부(436)에서의 연산에 적정하게 되는 계수를 LUT(443)로부터 읽어낸다. 그리고, 제어부(42)는, 그 계수를 매트릭스 연산부(436)에 보내어, 계수의 자동 절환 설정을 행한다.
또한, 도 29에 도시하는 LUT(443)에는, (도 4에서 도시한 계수(443a) 이외에) CCD(21)의 컬러 촬상 특성이나, 광원부(41)의 램프(15)의 종류, 발광 파장 특성(분광 특성) 등에 대응한 복수의 계수(443b)가 저장되어 있다.
그 후, 도 27의 다음 스텝 S4에 상당하는 스텝 S4'의 처리로 진행한다. 이 스텝 S4'에서는, 제어부(42)는 전환 시에 (디폴트 혹은 이전의 선택에서) 설정되어 있는 관찰 대상물에 따라서 설정되어 있는 계수의 정보 표시를 행하도록 제어한다. 이 스텝 S4' 이후의 처리는 도 27의 경우와 마찬가지이다.
본 변형예에 따르면, 실제로 접속하여 사용되는 내시경(101)에 탑재되어 있는 CCD(21)의 색 필터의 분광 특성이, 내시경(101)의 종류나 고체차에 의해 서로 다른 경우나, 광원부(41) 내의 광원으로서의 램프(15)의 종류(예를 들면, 발광의 분광 특성이 서로 다른 할로겐 램프나 크세논 램프 등의 종류), 개체차에 의해 분광 특성이 서로 다른 경우에도, 이들 차이의 영향을 경감하여 보다 신뢰성이 높은 분광 화상이 얻어진다.
또한, ID 메모리(161) 등을 갖지 않는 경우에는, 수동으로 적절한 계수로 절환 설정해도 된다. 또한, 계수의 절환 설정을 자동으로 행하는 모드와 수동으로 행하는 모드를 준비하고, ID 메모리(161) 등의 유무에 상관없이 유저가 선택하여 행할 수 있도록 해도 된다.
또한, 본 변형예에서는, 매트릭스 연산부(436)에 의한 매트릭스 연산을 행할 때의 계수의 설정을 자동으로 행하는 모드를 설명했지만, 색 조정부(440)에서의 색 조정 혹은 색 변환을 행할 때의 계수를 마찬가지로 자동으로 설정할 수도 있다. 이와 같이 하면, 전자 내시경 장치(100)를 구성하는 내시경(101) 등의 조합이 동일한 경우에는, 동일한 색조 상태로 자동 설정할 수 있다. 또한, 매트릭스 연산부(436) 및 색 조정부(440)에서, ID 메모리(161, 162)의 ID 정보 등에 의해, 각 계수를 자동으로 설정하도록 해도 된다.
또한, 내시경 장치 본체(105)가 광원부(41)를 내장하고 있는 경우에는, 제어부(42)는, 내시경(101) 측의 ID 정보만으로 계수의 자동 설정을 행하도록 해도 된다. 물론, 내시경 장치 본체(105)가 광원부(41)를 내장하고 있는 경우에도, 광원부(41) 내의 램프(15)의 분광 특성도 고려하여 매트릭스 연산부(436)에서의 매트릭스 연산을 행할 때의 계수의 자동 설정을 행하도록 해도 된다.
또한, 도 27 혹은 도 30의 처리에서, 도 31에 도시한 바와 같이 관찰 모드가 설정 혹은 절환 설정된 경우, 또한 그 관찰 모드를 명시적으로 표시하도록 해도 된다.
도 31의 예에서는, 최초의 스텝 S1'에서 제어부(42)는, 스텝 S1과 같이 통상 화상 관찰 모드의 설정을 한다. 또한 제어부(42)는, 그 관찰 모드를 명시적으로 표시하는 제어를 행한다.
예를 들면 제어부(42)는, 도 32의 (A)에 도시한 바와 같이 표시 모니터(106)에 표시되는 통상 화상의 표시 에리어의 예를 들면 아래에, 통상 화상 관찰 모드라는 것 혹은 통상 화상이 표시되어 있다는 것을 명시적으로 나타내는 NI가 표시되도록 제어한다. 제어부(42)는, NI에 의한 문자 정보로의 표시를 행하게 하는 대신에 Normal Imaging이나 통상 화상 등을 표시시키도록 제어해도 된다.
또한, 스텝 S3에 상당하는 스텝 S3'에서도 마찬가지로 분광 화상 관찰 모드로 절환을 행한 경우에는, 제어부(42)는 또한 그 관찰 모드를 명시적으로 표시한다. 예를 들면 제어부(42)는, 도 32의 (B)에 도시한 바와 같이 분광 화상의 표시 에리어의 예를 들면 아래에, 분광 화상을 명시적으로 나타내는 NBI가 표시되도록 제어한다. 제어부(42)는 NBI의 표시를 행하게 하는 대신에 Narrow Band Imaging이나 분광 화상 등으로 표시시키도록 제어해도 된다.
이와 같이 함으로써, 유저는, 실제로 설정되어 있는 관찰 모드를, 보다 확실하게 확인할 수 있다.
또한, 도 32의 (C)에 도시한 바와 같이 통상 화상의 경우에는, NI 등의 표시가 행해지지 않도록 하고, 분광 화상의 경우에만 NBI가 표시되는 제어가 행해지도록 해도 된다.
또한, 도 32의 (A)∼도 32의 (C)에서는, 표시 모니터(5)에 관찰 모드를 명시적으로 나타낸 예를 도시하고 있지만, 조작 패널(441)에 관찰 모드를 명시적으로 표시하고, 이에 의해 유저가 관찰 모드의 상태를 확인할 수 있도록 하는 인터페이스 수단을 형성해도 된다.
예를 들면 도 32의 (D)에 도시한 바와 같이 조작 패널(441)에 관찰 모드(여기서는 분광 화상 관찰 모드)를 명시적으로 표시하기 위한 LED(91)가 설치되어 있다. 제어부(42)는, 이 LED(91)를 통상 화상 관찰 모드 시에는 소등, 분광 화상 관찰 모드 시에는 점등시키도록 제어한다.
또한, LED(91)의 부근에, 이 LED(91)의 점등의 유무가 분광 화상 관찰 모드인지의 여부를 나타내기 위한 NBI의 문자 등을 표시하면 보다 좋다.
또한, 도 32의 (E)에 도시하는 예에서는 조작 패널(441)에, NBI의 문자 자체가 점등, 혹은 문자 이외의 주위가 점등하는 LED(92)가 설치된다. 그리고, 제어부(42)에 의해, LED(92)를, 예를 들면 상기한 바와 같이 통상 화상 관찰 모드 시에는 소등, 분광 화상 관찰 모드 시에는 점등시키는 제어를 행하도록 해도 된다.
또한 도 32의 (F)에 도시하는 예에서는 조작 패널(441)에 NBI의 문자 자체가 점등, 혹은 문자 이외의 주위가 점등하도록 LED(93)가 설치되어 있다. 그리고, 제어부(42)는 LED(93)를, 예를 들면 통상 화상 관찰 모드 시에는 소등 상태를 나타내도록 예를 들면 녹색으로 점등시키고, 분광 화상 관찰 모드 시에는 백색 점등시키는 등, 관찰 모드에 따라서 색 나눔 점등(표시)시키도록 제어해도 된다. 또한, 여기서는 인터페이스 수단으로서의 조작 패널(441) 상에 관찰 모드의 정보 혹은 관찰 화상의 정보를 표시하는 예로 설명했지만, 키보드 그 밖의 인터페이스 수단에 관찰 모드 등의 정보를 표시하도록 해도 된다.
도 29와 같은 구성으로 한 경우, 도 33에 도시한 바와 같이 내시경(101)의 ID 메모리(161) 등에 기입된 정보를 이용하여, 각 관찰 모드에 적합한 계수 설정을, 관찰 모드의 절환에 연동하여 행하도록 해도 된다.
전원이 투입되면, 제어부(42)는 최초의 스텝 S11에서, 내시경(101)의 ID 메모리(161), 광원부(41)의 ID 메모리(162)의 정보를 판독한다.
또한, 다음의 스텝 S12에서 제어부(42)는, 전원 투입 시에서의 관찰 모드의 설정이 행해져 있는지의 여부의 판정을 행한다. 이 관찰 모드의 설정 정보는, 예를 들면 제어부(42) 내의 도시하지 않은 불휘발성 메모리에 저장된다. 또한, 유저는, 키보드(451)로부터, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드의 설정을 행하면, 제어부(42)는, 그 설정 정보를 불휘발성 메모리에 저장한다.
그리고, 제어부(42)는, 그 설정 정보를 판독하고, 미리 설정되어 있는 관찰 모드에서 기동한다. 또한, 설정이 되어 있지 않는 경우에는, 예를 들면 통상 화상 관찰 모드에서 기동한다.
이 때문에, 스텝 S12에서 제어부(42)는, 전원 투입 시의 관찰 모드가 설정되어 있다고 판정한 경우에는, 다음 스텝 S13에서 설정되어 있는 관찰 모드가, 통상 화상 관찰 모드인지의 여부의 판정을 행한다.
그리고, 통상 화상 관찰 모드로 설정되어 있는 경우 및 스텝 S12에서 전원 투입 시의 관찰 모드의 설정이 행해져 있지 않은 경우에는, 스텝 S14a로 진행하여, 제어부(42)는, 전자 내시경 장치(100)를 통상 화상 관찰 모드로 설정하여 기동한다.
또한, 통상 화상 관찰 모드로 설정한 경우, 제어부(42)는, 이 관찰 모드에 대응한 파라미터(계수)의 설정을 행한다. 즉, 스텝 S15a에 나타내는 바와 같이, 이 관찰 모드에 대응한 파라미터에 연동하여 설정을 행한다.
예를 들면 제어부(42)는, 관찰 모드에 따라서 광원부(41)의 광량 제어를 행하지만, 그 경우, 광량 제어하고자 하는 그 목표치(기준치)가, 관찰 모드에 적합한 것으로 되도록 목표치 혹은 목표치를 가변 설정하는 파라미터를 변경한다.
또한, 광량 제어를 행하는 경우, 밝기의 평균치 혹은 피크치 중 어느 것이라도 광량 제어를 할 수 있는 경우, 유저가 광량 제어를 행하는 종류를 선택할 수 있도록 해도 된다. 또한, 제어부(42)는, 그 내부의 불휘발성 메모리 등에 통상 화상 관찰과 분광 화상 관찰에서, 예를 들면, 윤곽 강조의 종류, 계조 변환의 종류, 색 페인팅의 종류 등, 각종 파라미터의 설정치 등의 정보를 개별로 기억하고 있어, 제어부(42)는 모드 전환시에 관찰 모드에 필요한 파라미터 이외의 다른 파라미터의 설정의 조건도 자동적으로 절환한다.
제어부(42)가 이러한 제어를 함으로써, 적절한 밝기, 진단에 적합한 색조, 적정한 윤곽 상태 등으로 통상 화상을 표시할 수 있다.
이 파라미터의 설정의 후에, 스텝 S16a에서 제어부(42)는, 관찰 모드의 절환 지시 대기의 상태로 된다. 그리고, 관찰 모드의 절환 지시가 행해지면, 스텝 S14b로 이동한다.
또한, 스텝 S13에서, 전원 투입 시의 관찰 모드의 설정이 통상 화상 관찰 모드가 아닌 경우에는 스텝 S14b로 이동하여, 제어부(42)는 분광 화상 관찰 모드로 설정한다. 또한 다음 스텝 S15b에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는, 이 관찰 모드에 대응한 파라미터에 연동하여 설정을 한다.
이 경우에는, 제어부(42)는 광량 제어를 분광 화상 관찰 모드에 적합한 목표치로 되도록 제어함과 함께, 도 30의 스텝 S8과 같이 매트릭스 연산부(436)에 의한 매트릭스 연산의 계수를 CCD(21)의 색 필터 등의 분광 특성에 따라서 절환 설정을 행한다.
이 경우, 분광 화상 관찰 모드에서의 목표치는, 통상 화상 관찰 모드의 경우에서의 목표치보다 낮은 값으로 설정되어 있다.
그리고, 제어부(42)는, 분광 화상 신호를 적절히 산출할 수 있도록 포화되지 않은 R, G, B 신호를 매트릭스 연산부(436)에 입력되도록 상기 목표치 등의 파라미 터를 이용하여 광량 제어를 행함과 함께, 색 필터 등의 분광 특성에 대응하여, 매트릭스 연산부(436)가 적절히 분광 화상 신호를 산출할 수 있도록 계수 절환을 행한다. 즉, 제어부(42)는 적절한 신호 처리를 행할 수 있도록 한다. 또한, 제어부(42)는 상기 윤곽 강조 등의 다른 파라미터도 분광 화상 관찰에 적합한 값으로 설정하도록 해도 된다.
이 파라미터의 설정의 후에, 스텝 S16b에서 제어부(42)는, 관찰 모드의 절환 지시 대기의 상태로 된다. 그리고, 관찰 모드의 절환 지시가 행해지면, 스텝 S14a로 이동한다.
본 변형예에 따르면, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드를 유저의 설정에 따른 관찰 모드에서 기동할 수 있다. 또한, 관찰 모드의 절환에 연동하여, 절환된 관찰 모드에 적합한 상태에서 화상 표시나 신호 처리를 행하도록 각종 파라미터의 설정이 유저에 의한 설정 작업을 극력 필요로 하지 않고 원활하게 할 수 있다. 따라서, 본 변형예에 따르면, 조작성이 향상된다.
또한, 도 33의 동작 설명에서는, 유저가 전원 투입전에 설정한 정보를 이용하여, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드의 설정을 행하는 예로 설명했지만, 이하에서 설명한 바와 같이 예를 들면 전원 투입 시에, 특정의 키 입력을 행함으로써, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드를 설정하도록 해도 된다.
이 경우의 동작의 일부를 도 34의 플로우차트에 의해 설명한다. 예를 들면, 전원을 투입한 경우에는, 제어부(42)는 도 33의 스텝 S11과 마찬가지의 처리를 행한다. 그 후, 스텝 S18에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는, 전원 투입 시에 기동 하는 관찰 모드를 선택하도록 미리 설정되어 있는 소정의 키 입력의 조작이 있는지의 여부의 판정을 소정 시간 행한다.
그리고, 유저는, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드를 선택하고자 하는 경우에는, 키보드(451) 등에서의, 미리 설정되어 있는 소정의 키를 조작하여, 키 입력한다.
그리고, 소정의 키 입력이 이루어졌다고 판정한 경우에는, 스텝 S19에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드를 선택하는 선택용 화면의 표시를 행하도록 제어를 한다.
제어부(42)는 예를 들면, 통상 화상 관찰 모드 혹은 분광 화상 모드 중 어느 것에서 기동할지의 선택용 화면을 표시시키고, 유저에게 그 선택을 요구한다.
그 후, 도 33의 스텝 S13과 거의 마찬가지로, 제어부(42)는, 선택된 관찰 모드가 통상 화상 모드인지의 여부의 판정을 행한다. 한편, 스텝 S18의 판정 처리에서, 소정의 키 조작이 행해져 있지 않다고 판정한 경우에는 도 33의 스텝 S14a로 이동한다. 그 후의 처리는, 도 33과 동일해진다.
본 변형예에 따르면, 기동 시에, 유저는 관찰 모드의 선택 설정을 행할 수 있다. 상기 키 조작함으로써, 관찰 모드를 선택할 수 있는 상태로 하고 있지만, 그 변형예로서, 미리 조작하는 키에 의해, 전원 투입 시에 기동하는 관찰 모드를 결정할 수 있도록 해도 된다.
전술한(변형예를 포함함) 실시예 1에서는, 분광 화상 추정용의 매트릭스 연산부(436)에서의 매트릭스 연산을 적절히 절환하는 구성을 설명했지만, 이하의 실 시예 2와 같이 색 조정 수단의 연산 계수를 적절히 절환하도록 해도 된다.
[실시예 2]
다음으로 도 35를 참조하여 본 발명의 실시예 2를 설명한다. 도 35는, 실시예 2의 전자 내시경 장치에서의 색 조정부의 주변부의 구성을 도시한다. 본 실시예는, 실시예 1의 도 4의 구성에서, 예를 들면 2개의 분광 화상 신호 ΣF2, ΣF3을 이용하여, 색 조정부(440)의 색 조정을 적절히 행하는 구체예이다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 도 4에서의 적산부(438a)가 설치되어 있지 않고, 2개의 분광 화상 신호 ΣF2, ΣF3으로부터, 표시 모니터(5)에서 컬러 표시하는 분광 채널 화상 신호를 생성한다.
본 실시예에서는 색 조정 수단의 연산 계수를 적절히 절환하는 방법의 구체예로서, 적산부(438b, 438c)로부터 출력되는 2개의 분광 화상 신호 ΣF2, ΣF3을 이용하여, 이하와 같이 분광 화상의 컬러 표시를 적절히 행한다.
예를 들면, 중심 파장이 약 415㎚와 약 540㎚인 분광 화상(분광 채널 화상)을 사용하여 소화관 점막을 피검체로 하여 표시 모니터(5)에 분광 화상을 의사의 컬러 화상으로서 표시한다.
분광 화상의 (표시 모니터(106)의) 컬러 채널에의 할당 방법으로서는, 표시 모니터(5) 상의 시인성을 고려하여, 표시 모니터(106)의 R 채널에 540㎚의 분광 채널 화상을, G와 B 채널에는 415㎚의 분광 채널 화상을 그 출력 조정을 행한 후, 표시하는 것이 바람직한 예로 생각된다.
이 경우, R 채널의 출력(신호 게인)을 고정하고, G와 B 채널의 출력(신호 게 인)을 조정함으로써, 식도 점막이나 대장 점막 등의 분광 반사율 특성이 서로 다른 피검체의 생체 점막의 상피 조직 등의 종류에 따라서 분광 컬러 화상의 색을 조정할 수 있다. 이 경우의 색 조정부(440)의 구성을 도 35에서, 3개의 게인 가변 앰프 Ar, Ag, Ab를 채용한 예로 설명하고 있다.
예를 들면, 표시 모니터(5)의 R, G, B 채널에의 출력 신호를 R, G, B, 415㎚ 분광 화상을 b, 540㎚ 분광 화상을 g로 하면, R=k1*g, G=k2*b, B=k3*b로 되도록 설정한다. 여기서, k1, k2, k3은 가중 계수이다.
예를 들면, 대장 점막을 관찰하는 경우, k1>k2>k3으로 설정하고, 식도 점막을 관찰하는 경우, k1>k2'>k3', 또한 k2>k2'로 되도록 설정한다.
도 35의 예에서는, 관찰하고자 하는 생체 점막의 종류에 따라서, 미리 게인 가변 앰프 Ar, Ag, Ab의 게인을 규정하는 계수에 상당하는 게인 제어 데이터가 LUT(191) 내에 저장되어 있다. 그리고, 이 LUT(191)로부터 출력되는 게인 제어 데이터가 게인 제어단에 인가됨으로써, 그 게인 제어 데이터가 인가된 게인 가변 앰프 Ar, Ag, Ab의 게인이 제어된다.
이 도 35에서는 LUT(191) 내에 예를 들면 대장용 게인 제어 데이터(191a)나 식도용 게인 제어 데이터(191b) 등이 저장되어 있고, 유저는, 조작 패널(441)의 선택 스위치(441a) 등의 조작에 의해, 대장용 게인 제어 데이터(191a)나 식도용 게인 제어 데이터(191b)를 선택하는 선택 신호(제어 신호)를 LUT(191)에 인가할 수 있다. 그리고, 그 선택 신호에 의해, LUT(191)는 대응하는 게인 제어 데이터를 게인 가변 앰프 Ar Ag, Ab에 인가할 수 있도록 되어 있다.
이러한 구성의 본 실시예에 따르면, 식도 점막을 관찰하고자 하는 경우에는 식도용 게인 제어 데이터(191b)를 선택함으로써, 중층 편평 상피가 희게 재현되어, 상피 내의 모세 혈관의 시인성이 좋다.
또한, 대장 점막을 관찰하고자 하는 경우에는, 유저는 대장용 게인 제어 데이터(191a)를 선택함으로써, 폴립이나 점막 표면의 미세 모양의 시인성이 좋은 상태로 표시할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따르면, 관찰 대상으로 하는 점막 표면의 미세 구조 등의 생체의 특징량을 시인성이 좋은 상태로 표시할 수 있다.
한편, 점막 심부의 혈관을 더욱 높은 콘트라스트로 재현하고자 하는 경우, 그 혈관을 반영하는 g 분광 화상을 b 분광 화상에 일정 비율 등으로 가하고, G 채널에서 재현하는 등의 베리에이션도 가능하다. 이 경우의 구성예의 일부를 도 36에 도시한다.
도 36은, 도 35의 구성에서, g 분광 화상은, 또한 승산기(192)를 통해서 게인 가변 앰프 Ag에도 입력되는 구성으로 되어 있다. 또한, 이 승산기(192)에는 LUT(191)로부터 승산 계수가 입력된다.
이 경우, 예를 들면 LUT(191) 내에 전술한 대장용 게인 제어 데이터(191a)의 경우에는, 이 승산 계수는 0(이 경우에는 도 35의 경우와 동일한 작용으로 됨)이고, 또한 심부측의 혈관을 더욱 높은 콘트라스트로 재현하기 위한 대장용 게인 제어 데이터(도면에서는 대장(2)으로 약기)(191a')를 선택한 경우에는, 이 승산 계수가 예를 들면 m(0<m<1)으로 되도록 설정되어 있다.
그리고, 유저가 선택 신호를 통해서 대장용 게인 제어 데이터(191a)를 선택 한 경우에는 대장의 모세 혈관이나 미세 모양을 시인하기 쉬운 상태, 즉 미세 모양 강조 모드에서 관찰할 수 있고, 대장용 게인 제어 데이터(191a')를 선택한 경우에는, 점막 심부측의 혈관을 높은 콘트라스트로 시인하기 쉬운 상태, 즉 심층 혈관 강조 모드로서 관찰할 수 있다.
이와 같이, 색 조정의 절환을 행하는 색 조정 수단의 모드를 복수 준비하고, 소정의 유저 인터페이스에서 절환하여 사용함으로써, 분광 화상을 시인하기 쉬운 상태로, (즉 적절한 의사) 컬러 표시가 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, 2개의 분광 화상 신호 ΣF2, ΣF3을 이용하여, 색 조정부(440)의 색 조정을 적절히 행하는 구체예를 설명했지만, 3개의 분광 화상 신호 ΣF1, ΣF2, ΣF3을 이용하여, 색 조정부(440)의 색 조정을 행하도록 해도 된다.
[실시예 3]
다음으로 도 37 내지 도 40을 참조하여 본 발명의 실시예 3을 설명한다.
본 실시예는, 분광 화상을 관찰하는 분광 화상 관찰 모드에서, 미리 설정된 조건으로 된 경우에는, 강제적으로 통상 화상 관찰 모드로 절환하는 제어를 행하도록 하는 것이다. 보다 구체적으로는, 분광 화상의 밝기가, 미리 어두운 화상을 판별하기 위해서 설정된 임계치 이하에 도달한 경우에는, 제어부(42)는 절환부(439)를 절환하여, 통상 화상 관찰 모드로 절환하는 제어를 행한다.
도 37에 도시하는 실시예 3의 전자 내시경 장치(100)는, 도 4의 내시경 장치(100)에서, 예를 들면 매트릭스 연산부(436)로부터 출력되는 분광 화상 신호 F1, F2, F3은, 밝기 판정부(171)에 입력되고, 미리 설정된 밝기 레벨의 임계치 Vth와 비교한 비교 결과(판정 결과)의 신호가 제어부(42)에 출력되는 구성으로 하고 있다.
예를 들면, 밝기 판정부(171)는, 예를 들면 1 프레임분의 3개의 분광 화상 신호의 절대치의 총합의 신호가, 어두운 화상 상태를 판정하기 위해서 설정된 임계치 Vth 이하로 되었는지의 여부의 조건 판정(비교 판정)을 행한다. 그리고, 밝기 판정부(171)는, 그 비교 결과의 신호를 제어부(42)에 출력한다. 이 조건에 해당하는 경우에는, 제어부(42)는 절환부(439)의 절환을 제어하여, 관찰 모드를 강제적으로 통상 화상 관찰 모드로 절환하는 제어를 행한다.
또한, 실시예 1에서는, 매트릭스 연산부(436)는, 도 8과 같이 저항군(31-1a) 등을 이용하여 하드웨어로 구성되어 있었지만, 본 실시예에서는 예를 들면 도 38에 나타내는 바와 같이 이 매트릭스 연산 수치 데이터 처리(프로그램을 이용한 소프트웨어에 의한 처리)에 의해 행한다.
도 38에 도시하는 매트릭스 연산부(436)는, RGB 각각의 컬러 화상 신호를 기억해 두는 화상 메모리(50)를 갖는다. 또한, 수학식 21에 나타내어진 매트릭스 「A'」의 각각의 값이 수치 데이터로서 기억되어 있는 계수 레지스터(151)를 갖는다.
계수 레지스터(151)와 화상 메모리(50)는, 승산기(53a 내지 53i)에 접속되고, 또한 승산기(53a, 53d, 53g)는, 승산기(54a)에 접속되고, 승산기(54a)의 출력이, 도 4에서의 적산부(438a)에 입력된다.
또한, 승산기(53b, 53e, 53h)는, 승산기(54b)에 접속되고, 그 출력은 적산 부(438b)에 입력된다. 또한, 승산기(53c, 53f, 53i)는, 승산기(54c)에 접속되고, 그 출력이 적산부(438c)에 입력된다.
본 실시예의 동작으로서는, 입력된 RGB 화상 데이터는, 일단 화상 메모리(50)에 기억된다. 다음으로, 소정의 기억 장치(도시 생략)에 보존되어 있는 연산 프로그램에 의해, 계수 레지스터(151)로부터 매트릭스 「A'」의 각 계수가 화상 메모리(50)에 기억된 RGB 화상 데이터와, 승산기에서 승산된다.
또한, 도 38에는, R 신호와 각 매트릭스 계수가 승산기(53a 내지 53c)에서 승산되는 예가 도시되어 있다. 또한, 도 38과 같이, G 신호와 각 매트릭스 계수가 승산기(53d 내지 53f)에서 승산되고, B 신호와 각 매트릭스 계수가 승산기(53g 내지 53i)에서 승산된다.
매트릭스 계수와 각각 승산된 데이터는, 승산기(53a, 53d, 53g)의 출력이, 승산기(54a)에서, 승산기(53b, 53e, 53h)의 출력이, 승산기(54b)에서, 또한, 승산기(53c, 53f, 53i)의 출력은, 승산기(54c)에서 각각 승산된다.
승산기(54a)의 출력은, 적산부(438a)에 보내어진다. 또한, 승산기(54b), 승산기(54c)의 출력은, 각각 적산부(438b, 438c)에 보내어진다.
또한, 계수 레지스터(151)는, 도 4의 계수 제어부(442)와 접속되고, 관찰 부위의 선택이 행해지면, 계수 제어부(442)로부터 그 관찰 부위에 대응한 매트릭스 계수가 LUT(443)로부터 읽어내어져, 계수 레지스터(151) 내에 저장된다. 그리고, 그 매트릭스 계수를 이용하여, 계수 레지스터(151)에 의해, 관찰 부위에 적합한 매트릭스 연산 처리가 행해져, 분광 화상 신호 F1, F2, F3이 생성된다.
이 매트릭스 연산부(436)의 경우에서도, 실시예 1과 마찬가지로 혈관 패턴을 선명하게 표시할 수 있는 분광 화상을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 실시예 1과 같이 하드웨어에 의해 매트릭스 처리를 행하는 것이 아니라, 소프트웨어를 이용하여 행하기 때문에, 예를 들면, 각 매트릭스 계수의 변경 등을 하드웨어의 변경을 필요로 하지 않고 행할 수 있다.
또한, 매트릭스 계수를 결과의 값만, 즉, 매트릭스 「A'」로서가 아니라, S(λ), H(λ), R(λ), G(λ), B(λ)별로 기억해 두고, 필요에 따라서 연산함으로써 매트릭스 「A'」를 구하여 사용하는 것으로 한 경우에는, 이 중 1개의 요소만을 변경할 수 있어, 편리성이 향상된다. 예를 들면, 조명광의 분광 특성 S(λ)만의 변경 등이 가능하다. 그 밖의 구성은 실시예 1 혹은 그 변형예와 마찬가지의 구성이다.
다음으로 본 실시예에 따른 밝기 판정부(171)에 의한 판정 결과에 의해, 관찰 모드를 절환하는 동작은 도 39를 참조하여 설명한다.
전원이 투입되면, 제어부(42) 등은 동작 상태로 되고, 초기 설정으로서 스텝 S21에 나타내는 바와 같이 통상 화상 관찰 모드의 동작 상태로 되도록 제어한다.
그리고, 스텝 S22에 나타내는 바와 같이 관찰 모드의 절환 지시 대기의 상태로 된다. 시술자 등의 유저는, 조작 패널(441) 등으로부터 관찰 모드의 절환 지시를 행하면, 제어부(42)는 스텝 S23에 나타내는 바와 같이 분광 화상 관찰 모드의 동작 상태로 절환하는 제어를 행한다.
그렇게 하면, 매트릭스 연산부(436)에 의해 매트릭스 연산된 분광 화상 신호 F1, F2, F3이 생성된다. 이들 분광 화상 신호 F1, F2, F3은 적산부(438a∼438c)에 의해 적산되고, 색 조정부(440)를 거쳐 색조가 조정된 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi로 되고, 절환부(439)를 통해서 표시 모니터(106)의 R 채널, G 채널, B 채널에 인가되어, 표시 모니터(106)의 표시면에 분광 화상이 컬러 표시된다.
이 분광 화상 관찰 모드로 되면, 매트릭스 연산부(436)의 출력 신호는, 밝기를 판정하는 밝기 판정부(171)에 입력되고, 스텝 S24에 나타내는 바와 같이 밝기 판정부(171)는, 이 분광 화상이 설정된 임계치 Vth 이하로 되었는지를 판정하는 동작을 행한다.
그리고, 이 조건을 만족하지 않은 경우에는, 다음 스텝 S25에서 제어부(42)는, 관찰 모드의 절환 지시가 있는지의 판정을 행한다. 그리고, 이 관찰 모드의 절환 지시가 없는 경우에는, 스텝 S24로 되돌아가서, 밝기의 판정 처리가 행해진다.
한편, 스텝 S25에서, 관찰 모드의 절환 지시가 있었던 경우에는, 스텝 S6에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는, 통상 관찰 모드의 동작 상태로 절환하는 제어를 행한다. 또한, 본 실시예에서, 스텝 S24의 판정 처리에서, 밝기 판정부(171)에 의해 검출된 밝기가 임계치 Vth 이하에 도달했다고 판정한 경우에는, 스텝 S26로 진행한다. 그리고 이 스텝 S26에서 제어부(42)는, 관찰 모드의 절환 지시가 행해져 있지 않은 경우라도, 통상 관찰 모드의 동작 상태로 절환하는 제어를 행한다.
이 통상 관찰 모드로 절환하는 제어를 행한 후, 스텝 S22의 처리로 되돌아가서, 전술한 처리를 속행한다.
상기한 바와 같이 분광 화상 관찰 모드에서, 각 화상의 1 프레임분의 밝기가 임계치 Vth 이하로 된 경우에는, 분광 화상에 의해 혈관 구조 등을 식별하는 것이 곤란해지기 때문에, 장치측에서 강제적으로 통상 관찰 화상으로 절환함으로써, 관찰하기 쉬운 화상으로 할 수 있어, 시술자가 절환하는 조작은 불필요하게 할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따르면, 조작성이 향상된다.
또한, 본 실시예의 변형예로서, 밝기 판정부(171)의 밝기가 임계치 Vth보다는 크고, 통상 화상 관찰 모드로 절환할 정도로는 어둡지 않은 경우에서, 그 경우의 화면(씬)의 밝기에 따라서 예를 들면 색 조정부(440)의 색조의 계수를 절환하도록 한 계수 설정 절환 수단을 형성해도 된다.
이 경우의 동작의 일부를 도 40에 도시한다. 여기서는, 간단한 예로서, 임계치 Vth 이상의 2개의 밝기 레벨의 경우로 설명하지만, 3개 이상의 밝기 레벨의 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 2개의 밝기를 나누는 임계치를 Vth2로 한다.
도 39의 스텝 S24에서, 밝기가 임계치 Vth 이상인 경우에는, 스텝 S27에 나타내는 바와 같이 밝기 판정부(171)는 또한 그 밝기가 제2 임계치 Vth2 이하인지의 여부의 판정을 행한다.
그리고, 이 임계치 Vth2보다 큰 경우에는 도 39인 경우와 마찬가지로 스텝 S25로 진행한다(여기서는, 간단화하기 위해서, 임계치 Vth2보다 큰 경우에 적합한 색조로 설정되어 있는 것으로 한다).
한편, 현재의 밝기가 임계치 Vth2보다 작은 경우에는, 제어부(42)는, 스텝 S28에 나타내는 바와 같이 밝기에 적합한 계수 절환을 행할지의 여부의 표시를 행하고, 유저에 절환을 행할지의 여부의 판정을 대기한다. 그리고, 절환이 선택된 경우에는, 스텝 S29에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는, 그 밝기에 적합한 색조의 계수로 하는 계수 절환을 행한 후, 스텝 S25로 진행한다. 또한, 절환이 선택되지 않은 경우에도 스텝 S25로 진행한다. 그 밖의 처리는 도 39의 경우와 마찬가지이다.
본 변형예에 따르면, 씬의 밝기에 따라서 적절한 색조로 표시할 수 있다. 예를 들면 어두워진 경우에는 밝은 경우의 색조의 경우보다도, 예를 들면 채도를 올리도록 계수 절환을 행한다. 이와 같이 함으로써, 밝기가 저하된 경우라도, 밝은 경우에서의 색조로부터 생체의 특징량을 시인하기 쉽게 하는 기능을 유지할 수 있다.
또한, 미리 씬의 밝기의 값에 따라서 그 색조의 계수를 절환하여 표시하는 색조 모드의 선택을 행하고, 이 색조 모드가 유저에 의해 선택된 경우에는, 자동적으로 씬의 밝기의 값에 따라서 그 색조의 계수를 절환하여 표시할 수 있는 구성으로 해도 된다.
또한, 본 실시예에서는 분광 화상으로부터 그 밝기를 판정하는 구성으로 하고 있었지만, 통상 화상의 밝기로부터 분광 화상의 밝기를 추정하고, 임의의 임계치 이하로 된 경우에 통상 관찰 모드로 절환하도록 할 수도 있다.
본 실시예에서는, 분광 화상의 밝기가 어두운 화상 상태에 대응하는 소정치 이하로 된 경우에는 통상 관찰 모드로 절환하도록 하였지만, 이하의 실시예 4와 같 이 해도 된다.
[실시예 4]
다음으로 도 41 내지 도 43을 참조하여 본 발명의 실시예 4를 설명한다. 도 41은, 본 발명의 실시예 4에 따른 전자 내시경 장치(100)의 구성을 도시한다. 본 실시예의 전자 내시경 장치(100)는, 도 37의 구성에서, 밝기 판정부(171) 대신에 색조를 판정하는 색조 판정부(172)를 구비하고 있다.
또한, 본 실시예에서는, 실시예 1 등에 이용하고 있는 동시식의 광원부(41)가 아니라, 면순차 방식의 광원부(41B)를 구비하고 있다.
이 광원부(41B)는, 램프(15)의 전면에 조리개(25)가 설치되고, 조리개(25)의 더 전면에는, RGB 필터(23)가 설치되어 있다. 또한, 조리개(25)는, 조리개 제어부(24)에 접속되어 있다. 그리고, 광원부(41B)는, 조리개 제어부(24)로부터의 제어 신호에 따라서, 램프(15)로부터 조사된 광속 중 투과시키는 광속을 조리개(25)에 의해 제한하여, 광량을 변화시킨다. 또한, RGB 회전 필터(23)는, RGB 회전 필터 제어부(26)에 접속되고, 소정의 회전 속도로 회전된다.
본 실시예에서의 광원부(41B)의 동작으로서는, 램프(15)로부터 출력된 광속이, 조리개(25)에 의해 소정의 광량으로 제한되고, 조리개(25)를 투과한 광속은, RGB 필터를 통함으로써, 소정의 시간마다 R·G·B 각각의 조명광, 즉 R·G·B의 면순차 조명광으로서, 광원부(41B)로부터 출사된다. 또한, R·G·B의 면순차의 조명광은, 라이트 가이드(14)를 거쳐 피검체 내에 조사되고, 그 반사광이, CCD(21)에서 수광된다.
이 경우의 CCD(21)는, 컬러 필터가 설치되어 있지 않은 모노크롬의 CCD(21)이고, 이 CCD(21)에서 얻어진 신호(촬상 신호)는, 조사되는 시간에 따라서, 내시경 장치 본체(105)에 설치된 절환부(도시 생략)에서 분류되어, S/H 회로(433a 내지 433c)에 각각 입력된다.
즉, 광원부(41)로부터 R의 필터를 통한 R 조명광이 조사된 경우에는, CCD(21)에서 얻어진 신호는, S/H 회로(433a)에 입력되게 된다. 또한, 컬러 필터를 설치한 CCD(21)를 채용한 경우에는, 도 37과 같이 동시식의 광원부(41)를 채용할 수 있다.
또한, 상기 색조 판정부(172)는, 도 42에 도시하는 바와 같이 검출하고자 하는 색조에 대응한 색조 범위를 설정하는 (제1) 색상/채도 설정부(173)와, 이 색상/채도 설정부(173)에 의해 설정된 색조 범위의 조건에 해당하는지의 여부의 판정을 행하는 색상/채도 판정부(174)를 갖는다.
이 경우, 색상/채도 설정부(173)에 의한 색조 범위는, 키보드(451) 그 외로부터 제어부(42)를 통해서 입력되고, 유저 등이 설정할 수 있다. 또한, 색상/채도 판정부(174)에는, 매트릭스 연산부(436)로부터의 분광 화상 신호 F1, F2, F3이 입력된다. 그리고, 색상/채도 판정부(174)는, 이들 신호가 색상/채도 설정부(173)에 의해 설정된 색조 범위 내에 포함되는지의 여부의 판정을 행하고, 그 판정 결과를 제어부(42)에 출력한다.
제어부(42)는, 판정 결과에 따라서 절환부(439)의 절환 등의 제어를 행한다.
예를 들면, 색조 판정부(172)에 입력되는 현재의 분광 화상 신호의 색조가, 이 색조 판정부(172) 내의 색상/채도 판정부(174)에 의해 판정된 색조 범위 내로 되는 것이 1 프레임 분에서 소정 면적 이상 검출되면, 색상/채도 판정부(174)는, 이 색조 범위 내로 되었다고 하는 판정 신호를 제어부(42)에 출력한다.
그렇게 하면, 제어부(42)는, 통상 화상 관찰 모드로 강제적으로 절환하고, 또한 절환부(439)를 절환하여, 통상 화상에 상당하는 컬러 화상 신호가 표시 모니터(5)에 출력되도록 제어한다.
또한, 본 실시예에서는, 이 색조 판정부(172)에, 제2 색상/채도 설정부(175)가 설치되어 있다. 이 제2 색상/채도 설정부(175)는, 키보드(451) 등으로부터 제어부(42)를 통해서 검출하고자 하는 색조가 등록되어 있다.
또한, 실제로 취득한 분광 화상 신호 데이터로부터 검출하고자 하는 색조에 대응한 색조 범위를 등록 설정할 수도 있도록 하고 있다.
즉, 검출하고자 하는 전형적인 분광 화상 신호 데이터가 존재하는 경우에는, 키보드(451) 등의 취득 지시에 의해, 제어부(42)를 통해서 그 화상 데이터를 제2 색상/채도 설정부(175)에 취득한다. 이 경우, 필요에 따라서 그 데이터를 가공하여 그것에 가까운 색조를 검출하기 위한 색조 범위의 설정을 행할 수도 있다. 그리고, 유저는, (제1) 색상/채도 설정부(173) 혹은 제2 색상/채도 설정부(175)에서의 우선하고자 하는 색조 범위에서 색조 판정을 행하게 할 수 있다.
이와 같이 해서 제2 색상/채도 설정부(175)에는, 다양한 색조를 등록할 수 있도록 하고 있다.
본 실시예의 경우에서의 동작은 다음에 설명한다. 본 실시예에서는, 도 39에서의 스텝 S24에서의 검출된 밝기가 임계치 Vth 이하로 되었는지의 여부의 판정을 행하는 대신에 색조 판정부(172)에 의해 검출되는 색조가 소정의 색조 범위로 된 것이 1 화면 내에서 일정 면적 이상 검출되었는지의 여부의 판정을 행한다.
그리고, 소정의 색조 범위로 된 것이 일정치 이상 검출된 경우에는, 제어부(42)는, 분광 화상 관찰 모드로부터 강제적으로 통상 관찰 모드로 절환하는 제어를 행한다. 그 밖에는, 도 39에서 설명한 경우와 마찬가지의 동작이다.
본 실시예에 따르면, 분광 화상 관찰 모드보다도 통상 화상 관찰 모드 쪽이 바람직한 소정의 색조로 된 경우에는, 강제적으로 통상 화상 관찰 모드로 설정할 수 있다. 예를 들면 분광 신호 컬러 화상은, 대장 내시경 검사의 경우, 음식 찌꺼기나 대변 등, 소위 잔사가 남아 있으면, 이 잔사가 출혈색처럼 빨갛게 표시된다. 이것은, 잔사가 푸른 광을 강하게 흡수하고, 녹의 광을 강하게 반사하는 것에 기인한다. 통상적으로, 대장 내시경 검사 전에, 전처치로서 대변 등은 세정된다.
그러나, 대장의 상태에 따라서는 완전히 세정되지 않거나, 혹은 상당한 양의 잔사가 남아 있는 경우도 있다.
이러한 경우, 분광 컬러 화상 그대로이면, 검사에 적합한 상태의 시야의 확보가 곤란해지는 경우가 있으며, 그러한 경우에는 강제적으로 눈에 익은 통상 화상이 표시되는 통상 화상 관찰 모드로 되돌리는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 그와 같은 경우, 신호 처리 제어 수단 내에 상기한 바와 같은 색조 검출 수단, 보다 구체적으로는, 예를 들면 색상과 채도를 검출하는 수단이 설치되어 있다. 그리고, 잔사가 화면 상의 일정 이상의 면적을 차지한다고 판 단한 경우에는, 관찰 모드 절환 수단을 통상 관찰 모드로 복귀시키는(혹은 절환하는) 제어를 행한다.
또한, 본 실시예의 변형예로서, 상기 제2 색상/채도 설정부(175)에 복수의 색조, 혹은 검출하고자 하는 것을 설정하고, 분광 화상 관찰 모드 중에서, 그들 중 1개가 검출된 경우에는, 제어부(42)는 통상 관찰 모드로 복귀시키는 제어를 행하도록 해도 된다. 상기와 같은 잔사 이외에, 담즙이 다량 있어, 생체 조직의 점막을 분광 화상으로서 적절히 관찰할 수 없는 경우라든가, 색소 산포에 의해, 그 색소의 색조가 분광 화상에 큰 영향을 미치는 경우와 같이 분광 화상 관찰 모드에 적합하지 않은 경우에는 통상 화상 관찰 모드로 강제적으로 복귀시키는 것이 바람직하다.
이 경우의 동작의 일부를 도 43에 도시한다. 도 43은, 도 39의 스텝 S24의 판정 처리 부분을 변경한 처리로 되어 있다.
또한, 이 동작은 개시시키기 전에, 유저는, 키보드(451) 등으로부터의 지시 조작에 의해, 제2 색상/채도 설정부(175)에, 검출하고자 하는 색조로서, 예를 들면 잔사, 담즙, 전형예인 색소 산포에 의한 착색된 색소의 색조 데이터를 등록해 둔다.
그리고, 유저는, 예를 들면 이들 잔사, 담즙, 색소에 의한 색조 중 어느 하나를 소정량 이상 검출한 경우에는, 통상 관찰 모드로 복귀시키는 설정 모드를 선택하고 있는 것으로 한다. 도 39의 스텝 S23과 마찬가지로 분광 화상 관찰 모드로 절환된 후, 색조 판정부(172)는, 소정의 색조로 되었는지를 감시하는 상태로 된다. 즉, 스텝 S24a에 나타내는 바와 같이 현재의 분광 화상의 색조가 잔사의 색조인지 의 여부를 판정하고, 잔사의 색조로 일정 면적 이상 되어 있다고 판정하면, 스텝 S26에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는 통상 화상 관찰 모드로 강제적으로 절환한다.
또한, 현재의 분광 화상의 색조가 잔사의 색조가 아닌 경우에는, 스텝 S24b로 진행하여, 담즙의 색조인지의 여부를 판정하고, 담즙의 색조로 일정 면적 이상 되어 있다고 판정하면, 스텝 S26에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는 통상 화상 관찰 모드로 강제적으로 절환한다.
또한, 현재의 분광 화상의 색조가 담즙의 색조가 아닌 경우에는, 스텝 S24c로 진행하여, 색소로 착색된 색조인지의 여부를 판정하고, 색소로 착색된 색조로 일정 면적 이상 되어 있다고 판정하면, 스텝 S26에 나타내는 바와 같이 제어부(42)는 통상 화상 관찰 모드로 강제적으로 절환한다.
또한, 현재의 분광 화상의 색조가 색소로 착색된 색조가 아닌 경우에는, 스텝 S25로 진행하여, 제어부(42)는 관찰 모드의 절환 지시를 대기하는 상태로 된다.
본 변형예에 따르면, 분광 화상 관찰 모드 그대로 관찰을 행하는 데에 적합하지 않은 색조로 된 경우에 강제적으로 통상 화상 관찰 모드로 절환할 수 있어, 유저가 절환하는 수고를 줄일 수 있다. 따라서, 본 변형예에 따르면 조작성이 향상된다.
또한, 전술한 실시예에서는, RGB 컬러 신호의 포화를 피하기 위해서, 조명 광량(광원부로부터의 광량)을 제어·조절하였다. 이에 대하여, CCD의 전자 셔터를 조정(이용)하는 방법도 있다.
CCD에서는, 일정 시간 내에 입사한 광 강도에 비례한 전하가 축적되고, 그 전하량을 신호로 하고 있다. 이 전하를 축적하는 전하 축적 시간에 상당하는 것이, 전자 셔터라고 불리는 것이다. 이 전자 셔터에 의한 전하 축적 시간을 조절함으로써, 전하의 축적량, 즉 신호량을 조정할 수 있다. 즉, 도 44에 도시한 바와 같이, 전하 축적 시간을 순차적으로 변화시킨 상태에서의 RGB 컬러 화상을 얻음으로써, 조명 광량의 제어의 경우와 마찬가지의 분광 화상을 얻을 수 있다.
또한, 도 44에서는, 면순차 조명의 경우로 도시하고 있다. 이 경우, 상측이 R, G, B의 조명 상태를 나타내고, 하단이 전자 셔터에 의한 전하 축적 시간을 나타낸다.
즉, 조명 광량의 제어는 통상 화상을 얻기 위해서 이용하고, 분광 화상을 얻을 때에는, 전자 셔터에 의한 전하 축적 시간을 변화시킴으로써, RGB 컬러 신호의 포화를 피하는 것이 가능하다.
또한, 전자 셔터는 동시식의 경우에 적용할 수도 있다.
또한, 본 변형예의 변형예로서 다음과 같이 해도 된다.
이 변형예는, 실시예 4와 마찬가지로, 면순차 방식을 이용한 것이고, 또한, 이 이점을 살린 것이다. 전자 셔터 제어에 의한 전하 축적 시간에 가중치 부여를 가함으로써, 분광 화상 데이터의 생성을 간소화할 수 있는 것이다. 즉, 본 변형예에서는, CCD(21)의 전하 축적 시간을 변화시킬 수 있는 CCD 드라이브 회로(431)를 갖고 있게 된다.
본 변형예의 동작으로서는, 도 45에 도시한 바와 같이, RGB 회전 필터(23)를 통해서 각각의 조명광이 조사된 경우에, CCD(21)에서의 전자 셔터에 의한 전하 축적 시간을 변화시킨다. 여기서, 조명광이 R·G·B의 각각의 경우에서의 CCD(21)의 전하 축적 시간을 tdr, tdg, tdb(또한, 도 45에서는 B의 컬러 화상 신호는 축적 시간을 설정하고 있지 않기 때문에 tdb는 생략되어 있음)로 한다.
예를 들면, 수학식 21에 의해 나타내어진 매트릭스 처리를 행하는 경우의 F3 의사 필터 화상은, 통상 내시경에서 얻어지는 RGB 화상으로부터,
Figure 112007080830820-pct00025
의 연산을 행하므로, 도 45에서의 RGB별의 전자 셔터 제어에 의한 전하 축적 시간을
Figure 112007080830820-pct00026
로 되도록 설정하면 된다. 또한, 매트릭스부에서는, 단순히 R과 G 성분만 반전시킨 신호와 B 성분을 가산한다. 이에 의해, 실시예 3과 마찬가지의 분광 화상을 얻을 수 있다.
본 변형예에 따르면, 실시예 4와 마찬가지로, 혈관 패턴이 선명하게 표시되는 분광 화상을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 실시예 4와 마찬가지로, 컬러 화상 신호의 작성에 면순차 방식을 이용하고 있고, 또한 전자 셔터를 이용하여 컬러 화상 신호마다 전하 축적 시간을 서로 다르게 할 수 있기 때문에, 이에 의해, 매트릭스 연산부(436)에서는, 단순히 가산, 차분 처리를 행하기만 해도 되어, 처리를 간략화하는 것이 가능하다.
[실시예 5]
다음으로 도 46 내지 도 48을 참조하여 본 발명의 실시예 5를 설명한다. 도 46은 본 발명의 실시예 5의 전자 내시경 장치(100)를 도시한다. 본 실시예의 전자 내시경 장치(100)는, 예를 들면 도 4의 전자 내시경 장치(100)에서, 본체 처리 장치(43)의 구성을 일부 변경하여, 예를 들면 표시 모니터(106)에 통상 관찰 화상과 분광 화상을 동시에 표시할 수도 있는 구성으로 하고 있다. 이하에 설명하는 바와 같이 절환하여 한쪽의 화상을 표시하는 것은 물론, 양방을 예를 들면 사이즈를 변경하여 표시하는 표시 상태 제어 수단 혹은 표시 제어 수단을 설치하고 있다.
도 46에 도시한 바와 같이 예를 들면 색 신호 처리부(435)로부터 출력되는 색 신호 R', G', B'는 중첩부(181)에 입력되고, 색 신호 R', G', B'는, 중첩부(181)에 의해 적산부(438a∼438c)의 출력 신호 ΣF1∼ΣF3과 중첩된다. 중첩된 신호는 R″, G″, B″로 나타내어져 있다. 신호 R″, G″, B″는, 화이트 밸런스 회로(182)에 입력되고, 화이트 밸런스 회로(182)로부터 화이트 밸런스 조정된 신호 Rwb, Gwb, Bwb로서 출력된다.
또한, 도 46에서, 실선에서는 적산부(438a∼438c)의 출력 신호 ΣF1∼ΣF3이 중첩부(181)에 입력되도록 하고 있지만, 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이 색 조정부(440)를 통하여 색 조정한 신호로 한 후, 중첩부(181)에 입력하도록 해도 된다.
이들 신호 Rwb, Gwb, Bwb는, γ보정 회로(183)에 입력되어, γ 보정된 신호 Rγ, Gγ, Bγ로 되고, 제1 색 변환 회로(184)에 입력되어, 휘도 신호 Y와 색차 신 호 R-Y, B-Y로 변환된다.
그리고, 휘도 신호 Y는, 강조 회로(185)에 의해 윤곽 강조된 휘도 신호 Yeh로 되고, 색차 신호 R-Y, B-Y와 함께, 제2 색 변환 회로(186)에 입력되고, 이 제2 색 변환 회로(186)에 의해, 색 변환되어, 색 신호 R, G, B가 생성된다.
그리고, 색 신호 R, G, B는, 표시 모니터(106)의 R, G, B의 각 채널에 입력되고, 표시 모니터(106)에는, 대응하는 화상이 표시된다.
본 실시예에서의 예를 들면 중첩부(181)에는, 한쪽의 신호만을 선택하여 출력하는 선택 회로와, 확대/축소를 행하는 확대/축소 회로(181a)가 내장되어 있다. 그리고, 제어부(42)는, 유저에 의한 키보드(451) 그 외로부터의 표시 제어 신호에 따라서 한쪽의 신호만을 중첩부(181)로부터 출력시킨다. 그리고, 표시 모니터(106)에는, 선택된 한쪽의 화상이 표시된다.
또한, 이 표시 제어 신호에 따라서 중첩부(181)는, 색 신호 처리부(435)로부터 출력되는 색 신호 R', G', B' 혹은 적산부(438a∼438c)의 출력 신호 ΣF1∼ΣF3의 화상 사이즈를 확대/축소하는 조정을 행하여, 양 화상을 중첩하여 출력한다. 이와 같이 본 실시예에서는 표시 모니터(106)에 표시되는 화상 등을 제어하는 표시 상태 제어 수단 혹은 표시 제어 수단이 형성되어 있다.
예를 들면 도 46의 표시 모니터(106)에서는, 색 신호 처리부(435)로부터 출력되는 색 신호 R', G', B'측으로부터의 통상 화상은 그대로의 사이즈이고, 이에 대하여 적산부(438a∼438c)의 출력 신호 ΣF1∼ΣF3측으로부터의 분광 화상은 작은 사이즈로 조정된 상태에서, 양 화상이 동시에 표시되는 예가 도시되어 있다.
또한, 본 실시예에서는, 도 47, 도 48에서 도시한 바와 같이 표시 모니터(106)에 실제로 표시되어 있는 화상이 통상 화상인지 분광 화상인지를 확인할 수 있도록, 화상의 부근에 확인용의 정보를 명시적으로 표시하도록 하고 있다. 즉, 각 관찰 모드에 대응한 화상을 표시하는 경우, 그 관찰 모드에 대응한 화상 부근에 그 관찰 모드 혹은 화상의 종류를 표시하는 관찰 모드의 표시 수단을 설치하고 있다. 또한, 본 실시예에서의 매트릭스 연산부(도 46에서는 MX 연산부로 약기)(436')는, 도 4에서의 계수 제어부(442) 및 LUT(443)의 기능을 내장하고 있다.
그 밖의 구성은, 예를 들면 도 4와 마찬가지의 구성이다. 도 32에서는, 관찰 모드의 절환에 의해 1개의 관찰 모드가 택일적으로 선택된 경우로 설명했지만, 본 실시예에서는 2개의 관찰 모드를 동시에 선택하여, 2개의 관찰 모드에 의해 얻어지는 화상을 동시에 표시하는 경우에도 대응하고 있다.
도 47은, 유저에 의한 관찰 모드 혹은 표시 방법의 선택 제어에 의해, 표시 모니터(106)에 표시되는 화상 표시예를 도시한다.
도 47의 (A) 및 도 47의 (B)는, 표시 모니터(106)에 통상 화상만, 혹은 분광 화상만을 각각 표시시킨 경우를 도시한다. 이 경우에는, 예를 들면 도 32의 (A) 및 도 32의 (B)와 동일한 표시 형태를 채용하고 있다.
또한, 도 47의 (C)는, 통상 화상을 큰 사이즈로 표시하고, 분광 화상을 작은 사이즈로 하여 양 화상을 중첩하여 표시한 경우를 도시한다. 즉, 통상 화상을 친화면으로, 분광 화상을 자화면으로 표시한 픽처 인 픽처로 표시한 예를 도시한다.
도 47의 (D)는, 도 47의 (C)에서의 통상 화상과 분광 화상의 사이즈를 교체 하여 표시한 경우를 도시한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 통상 화상과 분광 화상을 동시에 표시할 수도 있도록 하고 있으므로, 보다 유저에 의한 선택지가 넓어져, 조작성이 향상된다.
또한, 본 실시예에서는 한쪽의 화상만을 표시하는 경우에도 표시 모니터(106)의 해상도 등에 따라서 확대하거나 하여 표시할 수 있도록 하고 있으므로, 표시 모니터(106)의 표시면의 해상도 등이 서로 다른 경우에도 적절한 크기로 표시시킬 수 있다. 또한, 각 화상의 예를 들면 아래에는, 그 화상의 관찰 모드 혹은 화상의 종류를 표시하여, 유저가 용이하게 확인할 수 있도록 하고 있다. 여기서는, 통상 화상의 경우를 NI, 분광 화상의 경우를 NBI로 명시적으로 나타내고 있다.
또한, 도 47에서는, 통상의 표시 모니터(106)의 경우로 설명했지만, 예를 들면 가로로 긴 표시면을 갖는 표시 모니터에 표시하도록 해도 된다.
도 48의 (A)는 가로로 긴 표시면을 갖는 표시 모니터(106)에, 통상 화상과 분광 화상을 동시에 표시한 모습을 도시한다. 이 경우에도, 표시 사이즈를 조정함으로써, 도 48의 (A)에 도시한 바와 같이 비교적 큰 사이즈로 표시하는 것이 가능해진다.
또한, 도 48의 (B)에 도시한 바와 같이 2개의 표시 모니터(106A, 106B)를 준비하고, 각각에 통상 화상과 분광 화상을 표시하여도 된다. 또한, 그 표시를 교체하도록 해도 된다.
또한, 표시하는 분광 화상은 하나의 파장만인 것을 선택하여 표시해도 되고, 실시예 2 등과 같이, 2 내지 3개의 분광 화상을 사용한 의사 컬러 표시이어도 된 다.
또한, 본 실시예에서의 관찰 모드의 표시예로서는 2개의 관찰 모드의 화상을 양방 표시한 경우에도 확인하기 쉽도록 표시하는 예를 설명했지만, 한쪽만의 관찰 모드의 화상을 표시하는 경우에는, 도 32의 (D)∼도 32의 (F)와 같이 해도 된다.
또한, 통상 화상과 분광 화상을 동시에 표시하는 경우의 구성으로서는, 도 46의 것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 도 4의 구성에서, 한쪽의 화상의 선택을 행하는 절환부(439) 대신에 한쪽의 화상의 선택과 양 화상의 합성(중첩)을 행하는 도 46의 중첩부(181)를 채용함으로써, 거의 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
[실시예 6]
도 49 및 도 50은 본 발명의 실시예 6에 관한 것으로, 도 49는 색 필터의 배열을 도시하는 도면, 도 50은 도 49의 색 필터의 분광 감도 특성을 도시하는 도면이다.
실시예 6은, 실시예 1과 거의 동일하므로, 상이한 점만 설명하고, 동일한 구성에는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
본 실시예는, 주로 실시예 1과 CCD(21)에 설치된 색 필터가 상이한 것이다. 실시예 1에서는, 도 6에서 도시한 바와 같이 RGB의 원색형 색 필터가 이용된 것에 대하여, 본 실시예에서는, 보색형의 색 필터를 이용한다.
이 보색형 색 필터의 배열은 도 49에 도시되어 있는 바와 같이, G, Mg, Ye, Cy의 각 요소로 구성된다. 또한, 원색형 색 필터의 각 요소와 보색형 색 필터의 각 요소의 관계는, Mg=R+B, Cy=G+B, Ye=R+G로 된다.
이 경우, CCD(21)의 전체 화소 읽어내기를 행하고, 각 색 필터로부터의 화상을 신호 처리 또는 화상 처리하게 된다. 또한, 원색형 색 필터에 대한 수학식 1∼수학식 8 및 수학식 19∼수학식 21에 대하여, 보색형 색 필터의 경우로 변형하면, 이하의 수학식 27 내지 수학식 33과 같이 된다. 단, 목표로 하는 협대역의 밴드 패스 필터의 특성은 동일하게 한다.
Figure 112007080830820-pct00027
Figure 112007080830820-pct00028
Figure 112007080830820-pct00029
Figure 112007080830820-pct00030
Figure 112007080830820-pct00031
Figure 112007080830820-pct00032
Figure 112007080830820-pct00033
또한, 도 50은, 보색형 색 필터를 이용한 경우의 분광 감도 특성, 목표로 하는 밴드 패스 필터 및 상기 수학식 27 내지 수학식 33에 의해 구해지는 의사 밴드 패스 필터의 특성을 도시한다.
또한, 보색형 색 필터를 이용하는 경우에는, 도 4에서 도시되는 S/H 회로는, 각각 R·G·B가 아니라, G ·Mg·Cy·Ye에 대하여 행해지는 것은 물론이다.
또한, 보색형 색 필터를 사용한 경우라도 수학식 9∼수학식 18에서 나타낸 매트릭스 추정 방법을 적용할 수 있다. 이 경우, 보색형 색 필터의 수가 4개인 경우에는, 수학식 14에서 가정한 생체 분광 반사율이 3개의 기본적인 분광 특성으로 근사할 수 있다고 하는 부분이 4개, 내지는 4개 이하로 된다. 따라서, 이에 맞추어, 추정 매트릭스를 연산하기 위한 차원은 3으로부터 4로 변경된다.
본 실시예에 따르면, 실시예 1과 마찬가지로, 혈관 패턴이 선명하게 표시되는 분광 화상을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 보색형 색 필터를 이용한 경우의 메리트를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전술한 실시예를 다양하게 조합하여 이용하여도 되고, 또한 그 취지를 일탈 탈출하지 않는 범위에서의 변형도 가능하다.
예를 들면, 이미 설명한 모든 실시예에 대해서, 임상 중 그 밖의 타이밍에서 조작자 스스로 신규의 의사 밴드 패스 필터를 작성하고, 임상에 적용할 수도 있다. 즉, 실시예 1로 설명하면 도 4 중의 제어부(42)에, 매트릭스 계수를 연산·산출할 수 있는 설계부(도시 생략)를 설치하도록 해도 된다.
이에 의해, 도 4에 도시하는 내시경 장치 본체(105)에 설치된 키보드(451)를 통해서 조건을 입력함으로써, 조작자가 알고자 하는 분광 화상을 얻는 데에 적합한 의사 밴드 패스 필터를 신규로 설계하도록 해도 된다. 이 경우, 산출된 매트릭스 계수(수학식 19 및 수학식 31의 매트릭스 「A」의 각 요소에 상당)에 보정 계수(수 학식 20 및 수학식 32의 매트릭스 「K」의 각 요소에 상당)를 실시한 최종 매트릭스 계수(수학식 21 및 수학식 33의 매트릭스 「A'」의 각 요소에 상당)를 도 4 중의 매트릭스 연산부(436)에 설정함으로써, 즉시 임상에 적용할 수 있다.
또한, 전술한 각 실시예 등에서는, 분광 화상 신호를 생성하는 경우, CCD(21)에 의해 촬상된 촬상 신호로부터 생성되는 컬러 화상 신호로서, 색 신호라고도 불리는 RGB 신호의 경우로 주로 설명했지만, 휘도 신호와 색차 신호로 이루어지는 컬러 화상 신호로부터 분광 화상 신호를 생성하도록 해도 된다.
또한, 전술한 각 실시예 등에서는, 광원부(31)로부터의 조명광을 내시경(101)의 라이트 가이드(14)에 의해 도광하고, 라이트 가이드(14)의 선단면으로부터 피검체로서의 예를 들면 생체 조직 등에 (도광한) 조명광을 조사함으로써, 피검체를 조명하는 예로 설명했다.
본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 내시경(101)의 선단부(103)에 발광 다이오드(LED로 약기)를 배치하고, 이 LED로부터 조사한 조명광으로 피검체를 조명하도록 해도 된다. 즉, 이 경우에는, 광원부 혹은 조명부가 내시경(101)에 설치된 예로 된다.
[실시예 7]
다음으로 본 발명의 실시예 7을, 도 1∼도 3, 도 51, 도 5∼도 7, 도 52, 도 9∼도 20, 도 53, 도 22, 도 54, 도 55, 도 56을 참조하여 설명한다. 도 51은 도 3의 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도, 도 52는 도 51의 매트릭스 연산부의 구성을 도시하는 구성도, 도 53은 도 51의 색 조정부의 구성을 도시하는 블록 도, 도 54는 도 51의 색 조정부의 변형예의 구성을 도시하는 블록도, 도 55는 생체 기능 연산부의 구성을 도시하는 블록도, 도 56은 모니터에의 표시예를 도시하는 도면이다.
본 실시예는, 신호 처리에 의해 얻어진 분광 화상에 기초하는 생체 조직의 원하는 심부의 조직 정보에 관련하여 생체 기능 정보를 표시하고, 진단능의 향상에 기여할 수 있는 생체 관측 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 실시예 7에 따른 도 1 및 도 2, 매트릭스 산출 방법, 보정 방법, S/N의 개선 방법, 매트릭스 산출 방법의 변형예는, 실시예 1에서의 도입부에서 설명했으므로, 그 설명을 생략한다.
다음으로, 본 발명의 실시예 7에 따른 전자 내시경 장치의 외관상의 구성은, 예를 들면 도 3과 동일하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전자 내시경 장치(100)는, 내시경(101), 내시경 장치 본체(105), 표시 모니터(106)를 갖고 있다. 또한, 내시경(101)은, 피검체의 체내에 삽입되는 삽입부(102), 삽입부(102)의 선단에 설치된 선단부(103) 및, 삽입부(102)의 선단측과는 반대측에 설치되고, 선단부(103)의 만곡 동작 등을 지시하기 위한 앵글 조작부(104)로 주로 구성되어 있다.
내시경(101)에서 취득된 피검체의 화상은, 내시경 장치 본체(105)에서 소정의 신호 처리가 이루어지고, 표시 모니터(106)에서, 처리된 화상이 표시된다.
다음으로, 도 51을 참조하여, 내시경 장치 본체(105)에 대하여 자세히 설명한다. 또한, 도 51은 동시식의 전자 내시경 장치(100)의 블록도이다.
도 51에 도시한 바와 같이, 내시경 장치 본체(105)는, 주로 조명부로서의 광원부(41)와, 제어부(42)와, 본체 처리 장치(43)로 구성되어 있다. 제어부(42) 및 본체 처리 장치(43)는, 상기 광원부(41) 및/또는 촬상부로서의 CCD(21)의 동작을 제어하고, 표시 장치인 표시 모니터(106)에 영상 신호를 출력하는 신호 처리 제어부를 구성하고 있다.
본 실시예는, 도 4에 도시하는 실시예 1에서, 조작 패널(441), 계수 제어부(442), LUT(443), 키보드(451)를 설치하지 않고, 생체 기능 연산부(450)를 설치한 구성으로 되어 있다. 이 생체 기능 연산부(450)는, 적산부(438a, 438b, 438c)로부터의 출력 신호를 입력받아, 생체 기능을 나타내는 지표의 정보를 생성하여, 절환부(439)에 출력한다. 이하, 내시경 장치 본체(105)의 구성을 보다 상세히 설명한다.
또한, 본 실시예에서는, 1개의 유닛인 내시경 장치 본체(105) 내에 광원부(41)와 화상 처리 등을 행하는 본체 처리 장치(43)를 갖는 것으로서 설명을 행하지만, 이들 광원부(41)와 본체 처리 장치(43)는, 내시경 장치 본체(105)와 별도의 유닛으로서, 제거 가능하도록 구성되어 있어도 된다.
광원부(41)는, 제어부(42) 및 내시경(101)에 접속되어 있고, 제어부(42)로부터의 신호에 기초하여 소정의 광량으로 백색광(완전한 백색광이 아닌 경우도 포함함)의 조사를 행한다. 또한, 광원부(41)는, 백색 광원으로서의 램프(15)와, 광량을 조정하기 위한 초퍼(16)와, 초퍼(16)를 구동하기 위한 초퍼 구동부(17)를 갖고 있다.
초퍼(16)는, 도 5에 도시한 바와 같은 구성이며, 실시예 1에서 그 구성 및 동작은 설명했으므로 그 설명을 생략한다.
또한, 광원부(41)는, 초퍼에 의한 광량 제어가 아니라, 램프(15)의 전류 제어에 의해 광량을 조정하도록 해도 된다. 즉, 램프(15)의 전류 제어를 행하는 전류 제어 장치를 설치하고, 제어부(42)로부터의 명령에 기초하여, 전류 제어 장치는 RGB 중 어느 컬러 화상 신호도 포화 상태로 되지 않도록 램프(15)에 흐르는 전류의 제어를 행한다. 이에 의해, 램프(15)는 발광을 위해서 사용되는 전류가 제어되기 때문에, 그 광량은, 그 전류의 크기에 따라서 변화된다.
이와 같이 램프(15)의 전류 제어를 채용한 경우의 전자 내시경 장치에서도, 혈관 패턴 등이 선명하게 표시되는 분광 화상을 얻을 수 있다. 램프(15)의 전류 제어에 의한 광량 제어 방법은, 초퍼를 이용한 광량 제어 방법에 비하여, 제어 방법이 간단하다고 하는 이점이 있다.
또한, 광원부(41)에 커넥터(11)를 통해서 접속되는 내시경(101)은, 선단부(103)에 대물 렌즈(19) 및 CCD 등의 고체 촬상 소자(21)(이하, 간단히 CCD로 기재함)를 구비하고 있다. 본 실시예에서의 CCD는 단판식(동시식 전자 내시경용에 이용되는 CCD)이고, 원색형이다. 또한, 도 6은 CCD의 촬상면에 배치된 색 필터의 배열을 도시하고 있다. 또한, 도 7은 도 6의 색 필터에서의 RGB의 각각의 분광 감도 특성을 도시하고 있다.
또한, 도 51에 도시한 바와 같이, 삽입부(102)는, 광원부(41)로부터 조사된 광을 선단부(103)로 유도하는 라이트 가이드(14)와, CCD에서 얻어진 피검체의 화상 을 본체 처리 장치(43)에 전송하기 위한 신호선과, 또한, 처치를 행하기 위한 겸자 채널(28) 등을 구비하고 있다. 또한, 겸자 채널(28)에 겸자를 삽입하기 위한 겸자구(29)는, 조작부(104) 근방에 설치되어 있다.
또한, 본체 처리 장치(43)는, 광원부(41)와 마찬가지로, 커넥터(11)를 통해서 내시경(101)에 접속된다. 본체 처리 장치(43)에는, CCD(21)를 구동하기 위한 CCD 드라이브 회로(431)가 설치되어 있다. 또한, 본체 처리 장치(43)는, 통상 화상을 얻기 위한 신호 회로계로서 휘도 신호 처리계와 색 신호 처리계를 갖는다.
휘도 신호 처리계는, CCD(21)에 접속되며 윤곽 보정을 행하는 윤곽 보정부(432)와, 윤곽 보정부(432)에서 보정된 데이터로부터 휘도 신호를 생성하는 휘도 신호 처리부(434)를 갖는다. 또한, 색 신호 처리계는, CCD(21)에 접속되고, CCD(21)에서 얻어진 신호의 샘플링 등을 행하여 RGB 신호를 생성하는 샘플 홀드 회로(S/H 회로)(433a 내지 433c)와, S/H 회로(433a 내지 433c)의 출력에 접속되고, 색 신호의 생성을 행하는 색 신호 처리부(435)를 갖는다.
그리고, 휘도 신호 처리계의 출력과 상기 색 신호 처리계의 출력으로부터 1개의 통상 화상을 생성하는 통상 화상 생성부(437)가 설치되고, 통상 화상 생성부(437)로부터 절환부(439)를 통해서, 표시 모니터(106)에 Y 신호, R-Y 신호, B-Y 신호가 보내어진다.
한편, 분광 화상을 얻기 위한 신호 회로계로서, S/H 회로(433a 내지 433c)의 출력 신호(RGB 신호)가 입력되고, RGB 신호에 대하여 소정의 매트릭스 연산을 행하는 매트릭스 연산부(436)가 설치되어 있다. 매트릭스 연산이란, 컬러 화상 신호끼 리 가산 처리 등을 행하고, 또한, 전술한 매트릭스 산출 방법(혹은 그 변형예)에 의해 구해진 매트릭스를 승산하는 처리를 말한다.
또한, 본 실시예에서는, 이 매트릭스 연산의 방법으로서, 전자 회로 처리(전자 회로를 이용한 하드웨어에 의한 처리)를 이용한 방법에 대하여 설명하지만, 후술하는 실시예와 같이, 수치 데이터 처리(프로그램을 이용한 소프트웨어에 의한 처리)를 이용한 방법이어도 된다. 또한, 실시할 때에는, 이들 방법의 조합으로 하는 것도 가능하다.
도 52는, 매트릭스 연산부(436)의 회로도를 도시하고 있다. RGB 신호는 각각 저항군(31a 내지 31c)을 통해서, 증폭기(32a 내지 32c)에 입력된다.
각각의 저항군은, RGB 신호가 각각 접속되는 복수의 저항을 갖고 있으며, 각각의 저항의 저항치는 매트릭스 계수에 따른 값으로 되어 있다. 즉, 각각의 저항에 의해 RGB 신호의 증폭율을 변화시켜, 증폭기에서 가산(감산이어도 됨)하는 구성으로 되어 있다.
각각의 증폭기(32a 내지 32c)의 출력은, 매트릭스 연산부(436)의 출력으로 된다. 즉, 이 매트릭스 연산부(436)는, 소위 가중치 부여 가산 처리를 행하고 있다. 또한, 여기서 이용되는 각각의 저항에서의 저항치를 가변으로 해도 된다.
매트릭스 연산부(436)의 출력은, 각각 적산부(438a 내지 438c)에 입력되어, 적분 연산이 행해진 후, 각각의 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3이 색 조정부(440) 및 생체 기능 연산부(450)에 보내어진다.
색 조정부(440)는, 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3에 대하여 후술하는 색 조 정 연산을 행하고, 색조 연산된 분광 화상 신호로서의 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi를 각각 생성하여 절환부(439)에 보낸다. 또한, 본 실시예에서는 도 51에서 표시 모니터(106)의 R, G, B의 채널을 명시하고 있지 않지만, 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi는 각각 표시 모니터(106)의 R, G, B의 채널에 출력된다. 이 때문에, 표시 모니터(106)에서의 표시색에 주안을 둔 표현으로서, 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bch를 표시 모니터(106)의 R, G, B의 채널에 출력하는 컬러 채널 화상 신호라고 할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서의 생체 기능 연산부(450)는, 분광 화상 신호 ΣF1 내지 ΣF3에 기초하여, 생체 기능을 나타내는 지표, 보다 구체적으로는 생체에서의 혈액 내의 산소 대사 기능을 갖는 헤모글로빈의 농도에 상관이 있는 값(헤모글로빈 인덱스; IHb)을 생체 기능 정보로서 연산 등에 의해 산출한다. 또한, 생체 기능 연산부(450)는 산출된 IHb치로부터 의사 화상(의사 컬러 화상 혹은 그레이 스케일 화상) 등의 생체 기능 화상(생체 기능 정보에 포함됨)을 생성하여 절환부(439)에 보낸다. 또한, 색 조정부(440) 및 생체 기능 연산부(450)의 구성에 대해서는, 후술한다.
또한, 절환부(439)는, 표시 모니터(106)에 통상 화상, 분광 화상, 생체 기능 화상(생체 기능 정보)의 표시 절환을 행하는 것이며, 또한 분광 화상끼리의 절환 표시도 가능하다. 즉 조작자는, 통상 화상, 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi의 분광 채널 화상, 생체 기능 화상으로부터 선택하여 표시시킬 수 있다. 또한, 절환부(439)에 의해 어느 2개 이상의 화상을 동시에 표시 모니터(106)에 표시 가능한 구성으로 해도 된다.
특히, 표시 모니터(106)에 통상 화상, 분광 채널 화상, 생체 기능 화상을 동시에 표시 가능하게 한 경우에는, 유저는, 일반적으로 관찰을 행하고 있는 통상 화상에 대하여 분광 채널 화상 및 생체 기능 화상을 간단히 대비할 수 있다. 그리고 유저는, 통상 화상과 분광 채널 화상의 각각의 특징(통상 화상의 특징은 색 정도가 통상의 육안 관찰에 가깝게 관찰하기 쉽다. 분광 채널 화상의 특징은 통상 화상에서는 관찰할 수 없는 소정의 혈관 등을 관찰할 수 있음)을 가미한 후에 관찰할 수 있다. 따라서 본 실시예는, 진단상 매우 유용하다.
다음으로, 본 실시 형태에서의 전자 내시경 장치(100)의 동작에 대하여 도 51을 참조하여 자세하게 설명한다.
또한, 이하에서는, 우선 통상 화상을 관찰할 때의 동작에 대하여 설명하고, 나중에 분광 화상을 관찰할 때의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 광원부(41)의 동작을 설명하면, 제어부(42)로부터의 제어 신호에 기초하여, 초퍼 구동부(17)는, 소정의 위치에 설정되어, 초퍼(16)를 회전시킨다. 램프(15)로부터의 광속은, 초퍼(16)의 절결부를 통과하고, 집광 렌즈에 의해, 내시경(101)과 광원부(41)의 접속부에 있는 커넥터(11) 내에 설치된 광 파이버 번들인 라이트 가이드(14)의 입사단에, 집광된다.
집광된 광속은, 라이트 가이드(14)를 통해서, 선단부(103)에 설치된 조명 광학계로부터 피검체의 체내에 조사된다. 조사된 광속은, 피검체 내에서 반사하고, 대물 렌즈(19)를 통해서, CCD(21)에서 도 6에서 도시한 색 필터별로 신호가 수집된 다.
수집된 신호는, 상기의 휘도 신호 처리계와 색 신호 처리계에 병렬로 입력된다. 휘도 신호계의 윤곽 보정부(432)에는, 색 필터별로 수집된 신호가 화소마다 가산되어 입력되고, 윤곽 보정 후, 휘도 신호 처리부(434)에 입력된다. 휘도 신호 처리부(434)에서는, 휘도 신호가 생성되고, 생성된 휘도 신호는, 통상 화상 생성부(437)에 입력된다.
또한 한편, CCD(21)에서 수집된 신호는, 각 필터마다 S/H 회로(433a 내지 433c)에 입력되어, 각각 R·G·B 신호가 생성된다. 또한 R·G·B 신호는, 색 신호 처리부(435)에서 색 신호 처리가 실시된 후, 통상 화상 생성부(437)에서, 상기 휘도 신호 및 색 신호로부터 Y 신호, R-Y 신호, B-Y 신호가 생성된다. Y 신호, R-Y 신호, B-Y 신호는, 절환부(439)를 통해서, 표시 모니터(106)에 출력되고, 표시 모니터(106)에 피검체의 통상 화상이 표시된다.
다음으로, 분광 화상을 관찰할 때의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 통상 화상의 관찰과 마찬가지의 동작을 행하는 것에 관해서는, 여기서는 생략한다.
조작자는, 본체(105)에 설치되어 있는 키보드 혹은 내시경(101)의 조작부(104)에 설치되어 있는 스위치 등을 조작함으로써, 통상 화상으로부터 분광 화상을 관찰하는 지시를 행한다. 이 때, 제어부(42)는, 광원부(41) 및 본체 처리 장치(43)의 제어 상태를 변경한다.
구체적으로는, 필요에 따라서 제어부(42)는, 광원부(41)로부터 조사되는 광량을 변경한다. 전술한 바와 같이, CCD(21)로부터의 출력이 포화되는 것은 바람직 하지 않기 때문에, 제어부(42)는, 분광 화상 관찰 시에는 통상 화상의 관찰 시에 비하여 조명 광량을 작게 한다. 또한 제어부(42)는, CCD로부터의 출력 신호가 포화되지 않도록 제어함과 함께, 포화하지 않는 범위에서 조명 광량을 변화시킬 수도 있다.
또한, 제어부(42)에 의한 본체 처리 장치(43)에의 제어 변경으로서는, 절환부(439)로부터 출력되는 신호를 통상 화상 생성부(437)의 출력으로부터 색 조정부(440)의 출력으로 절환한다.
또한, S/H 회로(433a 내지 433c)의 출력은, 매트릭스 연산부(436)에서 증폭·가산 처리가 행해지고, 각각의 대역에 따라서 적산부(438a 내지 438c)에 출력되고, 적산 처리 후에 색 조정부(440)에 출력된다. 초퍼(16)에서, 조명 광량을 작게 한 경우라도, 적산부(438a 내지 438c)에서, 보존·적산함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 신호 강도를 올릴 수 있어, S/N이 향상된 분광 화상을 얻을 수 있다.
이하, 본 실시예에서의 구체적인 매트릭스 연산부(436)의 매트릭스 처리에 대하여 기재한다. 본 실시예에서는, 도 7에 실선으로 표시된 RGB 색 필터의 분광 감도 특성으로부터, 도 7 중에 도시된 이상적인 협대역 밴드 패스 필터 F1 내지 F3(여기서는 각각의 투과 파장 영역을 F1: 590㎚∼620㎚, F2: 520㎚∼560㎚, F3: 400㎚∼440㎚로 했음)에 가까운 밴드 패스 필터(이하 의사 밴드 패스 필터라고 함)를 작성하려고 한 경우, 전술한 수학식 1 내지 수학식 5에 나타낸 내용에 의해, 이하의 매트릭스가 최적으로 된다.
[수학식 19]
Figure 112007080830820-pct00034
또한, 수학식 6 및 수학식 7에 나타낸 내용에 의해 보정을 행하면, 이하의 보정 계수를 얻는다.
[수학식 20]
Figure 112007080830820-pct00035
또한, 수학식 6에 나타낸 광원의 스펙트럼 S(λ)는 도 9에 도시하는 것으로 되고, 수학식 7에 나타낸 주목하는 생체의 반사 스펙트럼 H(λ)는 도 10에 도시하는 것이다라고 하는 선견 정보를 사용하고 있다.
따라서, 매트릭스 연산부(436)에서 행해지는 처리는, 수학적으로는 이하의 매트릭스 연산과 동일한 값으로 된다.
[수학식 21]
Figure 112007080830820-pct00036
이 매트릭스 연산을 행함으로써 의사 필터 특성(도 7에는 필터 의사 F1 내지 F3의 특성으로서 나타내어져 있음)이 얻어진다. 즉, 전술한 매트릭스 처리는, 컬러 화상 신호에, 전술한 바와 같이 해서 미리 생성된 의사 밴드 패스 필터(매트릭스)를 이용하여, 분광 화상 신호를 작성하는 것이다.
이 의사 필터 특성을 이용하여 생성된 내시경 화상의 일례를 이하에 설명한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 체강 내 조직(51)은, 예를 들면 깊이 방향으로 서로 다른 혈관 등의 흡수체 분포 구조를 갖는 경우가 많다. 점막 표층 부근에는 주로 모세 혈관(52)이 많이 분포하고, 또한 이 층보다 깊은 중층에는 모세 혈관 이외에 모세 혈관보다 굵은 혈관(53)이 분포하고, 또한 심층에는 더 굵은 혈관(54)이 분포하게 된다.
한편, 광은 체강 내 조직(51)에 대한 광의 깊이 방향의 심달도는, 광의 파장에 의존하고 있고, 가시 영역을 포함하는 조명광은, 도 12에 도시한 바와 같이, 청(B)색과 같은 파장이 짧은 광의 경우, 생체 조직에서의 흡수 특성 및 산란 특성에 의해 표층 부근까지밖에 광이 심달하지 않고, 거기까지의 깊이의 범위에서 흡수, 산란을 받아, 표면으로부터 나온 광이 관측된다. 또한, 청(B)색광보다 파장이 긴, 녹(G)색광의 경우, 청(B)색광이 심달하는 범위보다 더 깊은 곳까지 심달하고, 그 범위에서 흡수, 산란을 받아, 표면으로부터 나온 광이 관측된다. 또한, 녹(G)색광보다 파장이 긴, 적(R)색광은, 더 깊은 범위까지 광이 도달한다.
체강 내 조직(51)의 통상 관찰 시에서의 RGB광은, 도 13에 도시한 바와 같이, 각 파장 영역이 오버랩하고 있기 때문에,
(1) B 대역 광에 의해 CCD(21)에서 촬상되는 촬상 신호에는 도 14에 도시한 바와 같은 천층에서의 조직 정보를 많이 포함하는 천층 및 중층 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고,
(2) 또한, G 대역 광에 의해 CCD(21)에서 촬상되는 촬상 신호에는 도 15에 도시한 바와 같은 중층에서의 조직 정보를 많이 포함하는 천층 및 중층 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고,
(3) 또한 R 대역 광에 의해 CCD(21)에서 촬상되는 촬상 신호에는 도 16에 도시한 바와 같은 심층에서의 조직 정보를 많이 포함하는 중층 및 심층 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상된다.
그리고 내시경 장치 본체(105)에 의해, 이들 RGB 촬상 신호를 신호 처리함으로써, 내시경 화상으로서는 원하는 혹은 자연스러운 색 재현의 내시경 화상을 얻는 것이 가능해진다.
전술한 매트릭스 연산부(436)에서의 매트릭스 처리는, 컬러 화상 신호에, 전술한 바와 같이 해서 미리 생성된 의사 밴드 패스 필터(매트릭스)를 이용하여, 분광 화상 신호를 작성하는 것이다.
예를 들면 도 17에 도시한 바와 같은 원하는 심층 조직 정보가 추출 가능한 이산적이며 협대역의 분광 특성의 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3을 이용하여, 분광 화상 신호 F1 내지 F3이 얻어진다. 의사 밴드 패스 필터 F1 내지 F3은, 도 17에 도시한 바와 같이, 각 파장 영역이 오버랩하고 있지 않기 때문에,
(4) 의사 밴드 패스 필터 F3에 의한 분광 화상 신호 F3에는 도 18에 도시한 바와 같은 천층에서의 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고, 또한,
(5) 의사 밴드 패스 필터 F2에 의한 분광 화상 신호 F2에는 도 19에 도시한 바와 같은 중층에서의 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상되고, 또한
(6) 의사 밴드 패스 필터 F1에 의한 분광 화상 신호 F1에는 도 20에 도시한 바와 같은 심층에서의 조직 정보를 갖는 밴드 화상이 촬상된다.
다음으로, 이와 같이 해서 얻어진 분광 화상 신호 F1 내지 F3에 대하여 색 조정부(440)는, 가장 단순한 색 변환의 예로서, 분광 화상 신호 F1을 (표시 모니터(106)의 R 채널에 출력되는) 분광 채널 화상 신호 Rnbi에, 분광 화상 신호 F2를 (표시 모니터(106)의 G 채널에 출력되는) 분광 채널 화상 신호 Gnbi에, 분광 화상 신호 F3을 (표시 모니터(106)의 B 채널에 출력되는) 분광 채널 화상 신호 Bnbi에, 각각 할당하고, 절환부(439)를 통해서, 표시 모니터(106)에 출력한다.
색 조정부(440)는, 도 53에 도시한 바와 같이, 3×3의 매트릭스 회로(61)와, 3×3의 매트릭스 회로(61)의 전후에 설치한 3조의 LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)와, LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)의 테이블 데이터나 3×3 매트릭스 회로(61)의 계수를 변경하는 계수 변경 회로(64)를 구비한 색 변환 처리 회로(440a)로 구성되어 있다.
색 변환 처리 회로(440a)에 입력되는 분광 화상 신호 F1 내지 F3은, 각 밴드 데이터마다 LUT(62a, 62b, 62c)에 의해, 역γ보정이나, 비선형의 콘트라스트 변환 등이 행해진다.
다음으로, 3×3 매트릭스 회로(61)에서, 색 변환이 행해진 후, 후단의 LUT(63a, 63b, 63c)에서 γ보정이나, 적절한 계조 변환 처리가 행해진다.
이들 LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)의 테이블 데이터나 3×3 매트릭스 회로(61)의 계수를, 계수 변경 회로(64)에서 변경할 수 있다.
계수 변경 회로(64)에 의한 변경은, 내시경(101)의 조작부 등에 설치된 처리 변환 스위치(도시 생략)로부터의 제어 신호에 기초하여 행해진다.
이들 제어 신호를 받은 계수 변경 회로(64)는, 미리 색 조정부(440) 내에 저장되어 있는 계수 데이터로부터 적절한 데이터를 호출하고, 이 데이터로, 현재의 회로 계수를 재기입한다.
다음으로 구체적인 색 변환 처리 내용에 대하여 설명한다. 수학식 22는 색 변환식의 일례를 나타낸다.
[수학식 22]
Figure 112007080830820-pct00037
이 수학식 22에 의한 처리는, 표시 모니터(106)의 R, G, B의 각 컬러 채널에 각각 출력되는 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi로서, 분광 화상 신호 F1 내지 F3을 파장이 짧은 순으로 할당하는 색 변환이다.
이와 같이 해서 분광 채널 화상 신호 Rnbi, Gnbi, Bnbi에 대응하는 분광 채널 화상을 컬러 화상으로 관찰한 경우, 예를 들면 도 22에 도시한 바와 같은 화상으로 된다. 굵은 혈관이 깊은 위치에 있고, 분광 화상 신호 F3이 반영되어, 표시 색으로서는 청색계의 패턴으로서 나타난다. 중층 부근에 있는 혈관망은 분광 화상 신호 F2가 강하게 반영되므로, 표시색(컬러 화상)으로서는 적색계의 패턴으로서 나타난다. 혈관망 중, 점막 표면 부근에 존재하는 것은 황색계의 패턴으로서 표현된다.
또한, 색 변환 처리 회로(440a)는 3×3 매트릭스 회로(61)로 이루어지는 매트릭스 연산기에 의해 색 변환하는 것으로 했지만, 이에 한하지 않고, 수치 연산 프로세서(CPU)나 LUT로 색 변환 처리 수단을 구성하여도 된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는, 3×3 매트릭스 회로(61)를 중심으로 한 구성에 의해 색 변환 처리 회로(440a)를 설명했지만, 도 54에 도시한 바와 같이, 색 변환 처리 회로(440a)를 각 밴드에 대응한 3차원 LUT(71)로 치환해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 계수 변경 회로(64)는, 내시경(101)의 조작부 등에 설치된 처리 변환 스위치(도시 생략)로부터의 제어 신호에 기초하여 테이블의 내용을 변경하는 동작을 행한다.
한편, 분광 채널 화상의 관찰 화상에 대하여, 조작자는, 본체(105)에 설치되어 있는 키보드 혹은 내시경(101)의 조작부(104)에 설치되어 있는 스위치 등을 조작함으로써, 생체 기능 연산부(450)에의 연산 지시를 행하면, 분광 화상 신호 F1 내지 F3 중 2개의 밴드 화상 정보를 이용하여, 도 55에 도시하는 IHb치 산출 회로(450a)에서 IHb치가 연산된다.
종래의 IHb치 연산에서는, 수학식 34가 사용되고 있지만, 이 식은 G 밴드 화상이 혈액 정보를 강하게 반영하는 것을 이용하고 있다.
한편, 필터를 협대역화하면, B 화상에는 표면상의 모세 혈관이 강하게 반영된다. 따라서, B와 G의 화상은, 혈액이 존재하는 깊이가 서로 달라, B가 표층, G가 그것보다 깊은 층 위치의 정보를 반영하게 된다.
Figure 112007080830820-pct00038
따라서, 생체 기능 연산부(450)에서는, R 대역에 상당하는 분광 화상 신호 F1을 R 신호, G 대역에 상당하는 분광 화상 신호 F2를 G 신호, B 대역에 상당하는 분광 화상 신호 F3을 B 신호로서 취급한다. 그리고, IHb 산출 회로(450a)에 설치한 셀렉터(451)의 동작을 조작 스위치 등으로부터의 지시에 의해 절환함으로써, 생체 기능 연산부(450)는, 수학식 34에 의한 G 정보에 기초한 점막 중층의 IHb치와, 수학식 35에 의한 B 정보에 기초한 점막 표층의 IHb치를 절환하여 연산한다.
이에 의해, 유저는, 생체 조직의 조직 표면 근처의 원하는 심부의 조직 정보를 분리하여 확인할 수 있다.
Figure 112007080830820-pct00039
구체적으로는, IHb 산출 회로(450a)는, 도 55에 도시한 바와 같이, 셀렉터(451), 제산기(452), 대수 변환부(453), 승산기(454)로 구성되어 있다. R 신호로서의 분광 화상 신호 F1과, 셀렉터(451)에서 선택된 G 신호로서의 분광 화상 신호 F2, 혹은 B 신호로서의 분광 화상 신호 F3이 제산기(452)에 입력되고, 제산 기(452)에 의해 R/G 혹은 R/B가 산출된다.
제산기(452)의 출력은, Log 변환부(453)에 입력되고, Log 변환부(453)에 의해 ROM 상의 변환 테이블 등을 이용하여 대수 변환이 행해진다. 대수 변환된 신호는, 승산기(454)에서 소정의 계수와의 승산이 행해져, 화소마다의 IHb치가 산출되게 된다.
그리고, 연산된 화소마다의 IHb치에 기초하여 의사 컬러 화상 등이 생성되고, 의사 컬러 화상 등이 절환부(439)를 통해서 표시 모니터(106)에 출력된다. 예를 들면, 도 56에 도시한 바와 같이, 표시 모니터(106)에는, 화면 좌측에 통상의 컬러 화상(106A)이 표시되고, 그 우측에 분광 채널 화상에 의한 관찰 화상(106B)이 표시되고, 관찰 화상(106B)의 하부에 IHb치에 기초한 생체 기능 화상(106C)이 표시된다.
이와 같이 표시 모니터(106)에는, 통상의 화상과, 원하는 심부의 조직 정보의 관찰에 적합한 색조로 색 변환된 관찰 화상과, 이 관찰 화상에 대응한 조직의 IHb치에 의한 생체 기능 정보가 동시에 표시된다. 그리고 본 실시예에 따르면, 시술자에 의한 진단능을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 수학식 22에 의한 색 변환 처리에 의해, 분광 화상 신호 F2를 분광 채널 화상 신호 Gnbi(표시 모니터(106)의 G 채널)에 할당하고, 적색계 패턴의 관찰 화상에서 중층 부근에 있는 혈관망을 표시하고, 동시에, 분광 화상 신호 F1, F2에 의한 G 정보에 기초한 점막 중층의 IHb치를 산출하여 생체 기능 화상을 표시한다. 이 표시에 의해 시술자는, 헤모글로빈 분포에 의한 혈행 동태의 변화를 용 이하게 파악하는 것이 가능해진다.
이 때, 점막 표면 부근에 존재하는 혈관망은, 관찰 화상에서는 황색계의 패턴으로서 표현되지만, 황색계의 패턴은, 배경 점막과의 콘트라스트가 약하여, 시인성이 낮다고 하는 경향이 있다. 점막 표면 부근의 패턴의 변화는, 특히, 조기 병변의 발견 감별 진단에 있어서 중요하다.
따라서, 관찰 화상에서의 점막 표면 부근의 패턴을 보다 명료하게 재현하기 위해서, 이하의 수학식 23에 나타내는 변환을 행하는 한편, 분광 화상 신호 F1, F3에 의한 B 정보에 기초한 점막 표층의 IHb치를 산출하여, 생체 기능 화상을 표시하는 것이 유효하게 된다.
[수학식 23]
Figure 112007080830820-pct00040
이 수학식 23에 의한 처리는, 분광 화상 신호 F1을 임의의 일정한 비율로 분광 화상 신호 F2에 혼합하여 생성된 데이터를 새롭게 분광 채널 화상 신호 Gnbi로 하는 변환예로서, 혈관망 등의 흡수 산란체가 깊이 위치에서 서로 다른 것을 보다 명확화하는 것이 가능해진다.
따라서, 계수 변경 회로(64)를 통해서 매트릭스 계수를 조정함으로써, 유저는 표시 효과를 조정하는 것이 가능해진다. 동작으로서는, 내시경(101)의 조작부에 설치된 모드 절환 스위치(도시 생략)에 연동하여 화상 처리 수단 내에서는, 스 루 동작으로부터, 매트릭스 계수가 디폴트치로 설정된다.
여기서 말하는 스루 동작이란, 3×3 매트릭스 회로(61)에는 단위 행렬, LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)는 비변환 테이블을 탑재한 상태를 말한다. 디폴트치에는, 매트릭스 계수에, 예를 들면 ωG=0.2, ωB=0.8이라고 하는 설정치를 부여하한다고 하는 것이다.
그리고, 유저는 내시경(101)의 조작부 등을 조작하여, 이 계수를 ωG=0.4, ωB=0.6 등이라는 하는 바와 같이 조정을 행한다. LUT(62a, 62b, 62c, 63a, 63b, 63c)에는, 필요에 따라서 역γ보정 테이블, γ보정 테이블이 적용된다.
또한, 생체 기능 연산부(450)에는, IHb 산출 회로(450a) 외에, 화상 전체에서의 IHb의 평균치, IHb의 표준 편차, IHb의 첨도 등의 특징량을 연산하는 연산부를 설치하고, 이들 수치를 IHb치에 기초한 생체 기능 화상과 함께 표시 모니터(106)의 화면에 표시하도록 해도 된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 통상의 전자 내시경 화상(통상 화상)을 생성하기 위한 컬러 화상 신호를 이용하여, 의사적인 협대역 필터를 생성함으로써, 분광 화상용의 광학적 파장 협대역 밴드 패스 필터를 이용하지 않고, 혈관 패턴 등의 원하는 심부의 조직 정보를 갖는 분광 화상을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 색 조정부(440)의 색 변환 처리 회로(440a)의 파라미터를 분광 화상에 따라서 설정함으로써, 협대역의 분광 화상 관찰 시의 심달도 정보라고 하는 특징을 살린 표현 방법을 실현하는 것이 가능해져, 생체 조직의 조 직 표면 근처의 원하는 심부의 조직 정보를 효과적으로 분리하여 시인할 수 있다.
게다가, 본 실시예에 따르면, 동일한 표시 모니터 상에, 통상의 컬러 화상 외에, 관찰에 적합한 색조의 관찰 화상과, IHb치에 기초하는 의사 화상 등의 생체 기능 정보를 동시에 표시함으로써, 예를 들면 울혈 상태 등을 용이하게 파악하는 것이 가능해진다. 따라서, 종래와 같이, 빈번하게 각종 화상을 절환할 필요가 없고, 본 실시예에서는 용이하게 각 화상을 비교 대조할 수 있어, 진단능의 향상이라고 하는 효과가 있다.
[실시예 8]
도 57은 본 발명의 실시예 8에 따른 매트릭스 연산부의 구성을 도시하는 블록도이다.
실시예 8은, 실시예 7과 거의 동일하므로, 실시예 7과 상이한 점만 설명하고, 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
본 실시예는, 주로 실시예 7과 매트릭스 연산부(436)가 서로 다른 것이다. 실시예 7에서는, 매트릭스 연산을 전자 회로에 의한, 소위 하드웨어 처리에 의해 행하는 것으로 했지만, 본 실시예에서는, 이 매트릭스 연산을 수치 데이터 처리(프로그램을 이용한 소프트웨어에 의한 처리)에 의해 행한다.
본 실시예에서의 매트릭스 연산부(436)의 구체적인 구성을 도 57에 도시한다. 본 매트릭스 연산부(436)는, RGB 각각의 컬러 화상 신호를 기억해 두는 화상 메모리(50)를 갖는다. 또한, 수학식 21에 나타내어진 매트릭스 「A'」의 각각의 값이 수치 데이터로서 기억되어 있는 계수 레지스터(151)를 갖는다.
계수 레지스터(151)와 화상 메모리(50)는, 승산기(53a 내지 53i)에 접속되고, 또한 승산기(53a, 53d, 53g)는, 승산기(54a)에 접속되고, 승산기(54a)의 출력이, 도 51에서의 적산부(438a)와 접속된다. 또한, 승산기(53b, 53e, 53h)는, 승산기(54b)에 접속되고, 그 출력은 적산부(438b)와 접속된다. 또한, 승산기(53c, 53f, 53i)는, 승산기(54c)에 접속되고, 그 출력이 적산부(438c)와 접속된다.
본 실시예의 동작으로서는, 입력된 RGB 화상 데이터는, 일단 화상 메모리(50)에 기억된다. 다음으로, 소정의 기억 장치(도시 생략)에 보존되어 있는 연산 프로그램에 의해, 계수 레지스터(151)로부터 매트릭스 「A'」의 각 계수가 화상 메모리(50)에 기억된 RGB 화상 데이터와, 승산기에서 승산된다.
또한, 도 57에는, R 신호와 각 매트릭스 계수가 승산기(53a 내지 53c)에서 승산되는 예가 도시되어 있다. 또한, 도 57과 같이, G 신호와 각 매트릭스 계수가 승산기(53d 내지 53f)에서 승산되고, B 신호와 각 매트릭스 계수가 승산기(53g 내지 53i)에서 승산된다. 매트릭스 계수와 각각 승산된 데이터는, 승산기(53a, 53d, 53g)의 출력이, 승산기(54a)에서, 승산기(53b, 53e, 53h)의 출력이, 승산기(54b)에서, 또한, 승산기(53c, 53f, 53i)의 출력은, 승산기(54c)에서 각각 승산된다.
승산기(54a)의 출력은, 적산부(438a)에 보내어진다. 또한, 승산기(54b), 승산기(54c)의 출력은, 각각 적산부(438b, 438c)에 보내어진다.
본 실시예에 따르면, 실시예 7의 경우와 마찬가지로, 혈관 패턴이 선명하게 표시되는 분광 관찰 화상을 얻을 수 있음과 함께, 이 분광 관찰 화상에 관련된 생체 기능 정보를 표시할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 실시예 7과 같이 하드웨어에 의해 매트릭스 처리를 행하는 것이 아니라, 소프트웨어를 이용하여 행하기 때문에, 예를 들면, 각 매트릭스 계수의 변경 등에 신속히 대응할 수 있다.
또한, 매트릭스 계수를 결과의 값만, 즉, 매트릭스 「A'」로서가 아니라, S(λ), H(λ), R(λ), G(λ), B(λ)별로 기억해 두고, 필요에 따라서 연산함으로써 매트릭스 「A'」를 구하여 사용하는 것으로 한 경우에는, 이 중의 1개의 요소만을 변경할 수 있어, 편리성이 향상된다. 예를 들면, 조명광의 분광 특성 S(λ)만의 변경 등이 가능하다.
[실시예 9]
도 58 및 도 59는 본 발명의 실시예 9에 관한 것으로, 도 58은 전자 내시경 장치의 구성을 도시하는 블록도, 도 59는 도 58의 CCD의 전하 축적 시간을 도시하는 도면이다.
실시예 9는, 실시예 7과 거의 동일한 구성이므로, 실시예 7과 상이한 점만 설명하고, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
본 실시예는, 실시예 7과는 광원부(41) 및 CCD(21)가 상이하다. 실시예 7에서는, CCD(21)는 도 6에서 도시한 색 필터가 설치된 것이며, 이 색 필터에 의해 컬러 촬상 신호를 생성하는 소위 동시식이었던 것에 대하여, 본 실시예는, 조명광을 RGB의 순으로 조명하여 컬러 촬상 신호를 생성하는 소위 면순차식의 CCD(21)를 이용한다.
도 58에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서의 광원부(41)는, 램프(15)의 전면 에 조리개(25)가 설치되고, 조리개(25)의 더 전면에, RGB 필터(23)가 설치되어 있다. 또한, 조리개(25)는, 조리개 제어부(24)에 접속되어 있고, 조리개 제어부(24)로부터의 제어 신호에 따라서, 램프(15)로부터 조사된 광속 중 투과시키는 광속을 제한하여, 광량을 변화시킨다. 또한, RGB 회전 필터(23)는, RGB 회전 필터 제어부(26)에 접속되고, 소정의 회전 속도로 회전한다.
본 실시예에서의 광원부(41)의 동작으로서는, 램프(15)로부터 출력된 광속이, 조리개(25)에 의해 소정의 광량으로 제한되고, 조리개(25)를 투과한 광속은, RGB 필터(23)를 통함으로써, 소정 시간마다 R·G·B 각각의 조명광으로 되어, 광원부(41)로부터 출력된다.
또한, 각각의 조명광은, 피검체 내에서 반사되고, CCD(21)에서 수광된다. CCD(21)에서 얻어진 신호는, 조사되는 시간에 따라서, 내시경 장치 본체(105)에 설치된 절환부(도시 생략)에서 분류되어, S/H 회로(433a 내지 433c)에 각각 입력된다.
즉, 광원부(41)로부터 R의 필터를 통한 조명광이 조사된 경우에는, CCD(21)에서 얻어진 신호는, S/H 회로(433a)에 입력되게 된다. 또한, 그 밖의 동작에 대해서는 실시예 7과 마찬가지이기 때문에, 여기서는 생략한다.
본 실시예에 따르면, 실시예 7의 경우와 마찬가지로, 혈관 패턴이 선명하게 표시되는 분광 관찰 화상을 얻을 수 있음과 함께, 이 분광 관찰 화상에 관련된 생체 기능 정보를 표시할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 실시예 7과 달리, 소위 면순차 방식에 의한 메리트 를 발휘할 수 있다. 또한, 이 메리트란, 예를 들면 후술하는 실시예 10과 같은 것을 들 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서는, RGB 컬러 신호의 포화를 피하기 위해서, 조명 광량(광원부으로부터의 광량)을 제어·조절하였다. 이에 대하여, CCD의 전자 셔터를 조정하는 방법도 있다. CCD에서는, 일정 시간 내에 입사한 광 강도에 비례한 전하가 축적되고, 그 전하량을 신호로 하고 있다. 이 전하를 축적하는 전하 축적 시간에 상당하는 것이, 전자 셔터라고 불리는 것이다.
이 전자 셔터를 조절함으로써, 전하의 축적량 즉 신호량을 조정할 수 있다. 이 때문에, 도 59에 도시한 바와 같이, 전하 축적 시간을 순차적으로 변화시킨 상태에서 RGB의 컬러 화상을 얻음으로써, 조명 광량을 제어한 경우와 마찬가지의 분광 화상을 얻을 수 있다.
즉, 전술한 각각의 실시예에서, 조명 광량의 제어는 통상 화상을 얻기 위해서 이용하고, 분광 화상을 얻을 때에는, 전자 셔터를 변화시킴으로써, RGB 컬러 신호의 포화를 피하는 것이 가능하다.
[실시예 10]
도 60은 본 발명의 실시예 10에 따른 CCD의 전하 축적 시간을 도시하는 도면이다.
실시예 10은, 실시예 9와 거의 동일한 구성이므로, 실시예 9와 상이한 점만 설명하고, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
본 실시예는, 주로 실시예 9와 마찬가지로, 면순차 방식을 이용한 것이고, 또한, 이 이점을 살린 것이다. 실시예 9에서의 전자 셔터 제어에 의한 전하 축적 시간에 가중치 부여를 가함으로써, 분광 화상 데이터의 생성을 간소화할 수 있는 것이다.
즉, 본 실시예에서는, CCD(21)의 전하 축적 시간을 변화시킬 수 있는 CCD 드라이브 회로(431)를 갖고 있다. 또한, 그 밖의 구성은, 실시예 9와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 생략한다.
본 실시예의 동작으로서는, 도 60에 도시한 바와 같이, RGB 회전 필터(23)를 통해서 각각의 조명광이 조사된 경우에, CCD 드라이브 회로(431)는, CCD(21)에서의 전자 셔터에 의한 전하 축적 시간을 변화시킨다.
여기서, 조명광이 R·G·B의 각각의 경우에서의 CCD(21)의 전하 축적 시간을 tdr, tdg, tdb(또한, 도 60에서는 B의 컬러 화상 신호는 축적 시간을 설정하고 있지 않기 때문에 tdb는 생략되어 있음)로 한다. 예를 들면, 수학식 21에 의해 나타내어진 매트릭스 처리를 행하는 경우의 F3 의사 필터 화상은, 통상 내시경에서 얻어지는 RGB 화상으로부터,
[수학식 25]
Figure 112007080830820-pct00041
의 연산을 행하므로, 도 60에서의 RGB별의 전자 셔터 제어에 의한 전하 축적 시간을
[수학식 26]
Figure 112007080830820-pct00042
로 되도록 설정하면 된다. 또한, 매트릭스부에서는, 단순히 R과 G 성분만 반전시킨 신호와 B 성분을 가산한다. 이에 의해, 실시예 7 내지 실시예 9와 마찬가지의 분광 화상을 얻을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 실시예 9와 마찬가지로, 혈관 패턴이 선명하게 표시되는 분광 관찰 화상을 얻을 수 있음과 함께, 이 분광 관찰 화상에 관련된 생체 기능 정보를 표시할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 실시예 9와 마찬가지로, 컬러 촬상 신호의 작성에 면순차 방식을 이용하고 있으며, 또한 전자 셔터를 이용하여 컬러 촬상 신호마다 전하 축적 시간을 상이하게 할 수 있기 때문에, 이에 의해, 매트릭스 연산부(436)에서는, 단순히 가산, 차분 처리를 행하기만 하여도 되어, 처리를 간략화하는 것이 가능하다.
[실시예 11]
도 61 및 도 62는 본 발명의 실시예 11에 관한 것으로, 도 61은 색 필터의 배열을 도시하는 도면, 도 62는 도 61의 색 필터의 분광 감도 특성을 도시하는 도면이다.
실시예 11은, 실시예 7과 거의 동일하므로, 실시예 7과 상이한 점만 설명하고, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
본 실시예는, 주로 실시예 7과 CCD(21)에 설치된 색 필터가 상이한 것이다. 실시예 7에서는, 도 6에서 도시한 바와 같이 RGB 원색형 색 필터가 이용되는 것에 대하여, 본 실시예에서는, 보색형의 색 필터를 이용한다.
이 보색형의 색 필터의 배열은 도 61에 도시되어 있는 바와 같이, G, Mg, Ye, Cy의 각 요소로 구성된다. 또한, 원색형 색 필터의 각 요소와 보색형 색 필터의 각 요소의 관계는, Mg=R+B, Cy=G+B, Ye=R+G로 된다.
이 경우, 내시경 장치 본체(105)는, CCD(21)의 전체 화소 읽어내기를 행하고, 각 색 필터로부터의 화상을 신호 처리 또는 화상 처리하게 된다. 또한, 원색형 색 필터에 대한 수학식 1∼수학식 8 및 수학식 19∼수학식 21에 대하여, 보색형 색 필터의 경우로 변형하면, 이하의 수학식 27 내지 수학식 33과 같이 된다. 단, 목표로 하는 협대역의 밴드 패스 필터의 특성은 동일하게 한다.
[수학식 27]
Figure 112007080830820-pct00043
[수학식 28]
Figure 112007080830820-pct00044
[수학식 29]
Figure 112007080830820-pct00045
[수학식 30]
Figure 112007080830820-pct00046
[수학식 31]
Figure 112007080830820-pct00047
[수학식 32]
Figure 112007080830820-pct00048
[수학식 33]
Figure 112007080830820-pct00049
또한, 도 62는, 보색형 색 필터를 이용한 경우의 분광 감도 특성, 목표로 하는 밴드 패스 필터 및 상기 수학식 27 내지 수학식 33에 의해 구해지는 의사 밴드 패스 필터의 특성을 도시한다.
또한, 보색형 색 필터를 이용하는 경우에는, 도 51에서 도시되는 S/H 회로는, 각각 R·G·B가 아니라, G ·Mg·Cy·Ye에 대하여 행해지는 것은 물론이다.
또한, 보색형 색 필터를 사용한 경우라도 수학식 9∼수학식 18에서 나타낸 매트릭스 추정 방법을 적용할 수 있다. 이 경우, 보색 색 필터의 수가 4개인 경우에는, 수학식 14에서 가정한 생체 분광 반사율이 3개의 기본적인 분광 특성으로 근사할 수 있다, 고 하는 부분이 4개, 내지는 4개 이하로 된다. 따라서, 이에 맞추어, 추정 매트릭스를 연산하기 위한 차원은 3으로부터 4로 변경된다.
본 실시예에 따르면, 실시예 7의 경우와 마찬가지로, 혈관 패턴이 선명하게 표시되는 분광 관찰 화상을 얻을 수 있음과 함께, 이 분광 관찰 화상에 관련된 생체 기능 정보를 표시할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 보색형 색 필터를 이용한 경우의 메리트를 발휘할 수 있다.
이상, 본 발명에서의 각 실시예에 대하여 설명을 행하였지만, 본 발명은, 상기 실시예를 다양하게 조합하여 이용해도 되고, 또한 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서의 변형도 생각된다.
예를 들면, 이미 설명한 모든 실시예에 대하여, 임상 중 그 밖의 타이밍에서 조작자 스스로 신규의 의사 밴드 패스 필터를 작성하여, 임상에 적용할 수도 있다. 즉, 실시예 7로 설명하면 도 51 중의 제어부(42)에, 매트릭스 계수를 연산·산출할 수 있는 설계부(도시 생략)를 설치한다.
이에 의해, 도 3에 도시하는 내시경 장치 본체(105)에 설치된 키보드를 통해서 조건을 입력함으로써, 조작자가 알고자 하는 분광 화상을 얻는 데에 적합한 의 사 밴드 패스 필터를 신규로 설계하도록 해도 된다. 그리고, 산출된 매트릭스 계수(수학식 19 및 수학식 31의 매트릭스 「A」의 각 요소에 상당)에 보정 계수(수학식 20 및 수학식 32의 매트릭스 「K」의 각 요소에 상당)를 실시한 최종 매트릭스 계수(수학식 21 및 수학식 33의 매트릭스 「A'」의 각 요소에 상당)를 도 51 중의 매트릭스 연산부(436)에 설정함으로써, 즉시 임상에 적용할 수 있다.
도 63은, 임상에 적용할 때까지의 흐름을 설명한다. 이 흐름에 대하여 자세히 설명하면, 우선, 조작자는, 목표로 되는 밴드 패스 필터의 정보(예를 들면 파장 대역 등)를 키보드 등을 통해서 입력한다. 이에 의해, 이미 소정의 기억 장치 등에 기억되어 있는 광원, CCD의 색 필터의 특성 등과 함께, 매트릭스 「A'」가 산출되고, 도 63에 도시한 바와 같이, 목표로 하는 밴드 패스 필터의 특성과 함께, 그 매트릭스 「A'」에 의한 연산 결과(의사 밴드 패스 필터)가, 스펙트럼도로서 모니터 상에 표시된다.
조작자는 이 연산 결과를 확인한 후, 새롭게 작성된 매트릭스 「A'」를 사용 하는 경우에는, 그 설정을 행하고, 이 매트릭스 「A'」를 이용하여 실제의 내시경 화상이 생성된다. 또한, 이와 함께 새롭게 작성된 매트릭스 「A'」는, 소정의 기억 장치에 기억되고, 조작자의 소정의 조작에 따라서, 재차 사용할 수 있다.
이에 의해, 조작자는 기존의 매트릭스 「A'」에 구애받지 않고, 자기의 경험 등에 의해 새로운 밴드 패스 필터를 생성할 수 있고, 특히 연구용으로서 사용되는 경우에, 효과가 높은 것이다.
본 발명은, 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변화 시키지 않는 범위에서, 다양한 변경, 개변 등이 가능하다.
컬러 화상 신호(생체 신호)로부터 전기적인 신호 처리에 의해 분광 화상 신호(분광 신호)를 생성하고, 또한 색조의 조정 수단이나 계수 절환 수단을 설치하고 있으므로, 관찰하고자 하는 생체 조직이 서로 다른 경우에도 신뢰성이 높은 상태를 확보할 수 있어, 조작성이 양호한 상태에서의 화상 표시를 할 수 있다.
본 출원은, 2005년 5월 12일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 2005-140379호, 2005년 5월 12일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 2005-140383호를 우선권 주장의 기초로서 출원하는 것이며, 상기의 개시 내용은, 본원 명세서, 청구의 범위, 도면에 인용된 것으로 한다.

Claims (35)

  1. 백색광의 조명광에 의해 조명된 피검체를, 복수의 광대역의 파장 투과 특성의 색 필터를 구비한 제1 촬상 장치에 의해 촬상한 제1 촬상 신호, 혹은 가시 영역을 커버하는 서로 다른 복수의 광대역의 파장 영역의 면순차 조명광에 의해 조명된 피검체를, 제2 촬상 장치에 의해 촬상한 제2 촬상 신호에 대한 신호 처리를 행하여, 표시 장치에 컬러 화상으로서 표시하기 위한 컬러 화상 신호를 생성하는 컬러 화상 신호 생성부와,
    상기 제1 촬상 신호 혹은 상기 제2 촬상 신호에 기초하여, 상기 컬러 화상 신호의 생성에 이용되는 색 신호 혹은 상기 컬러 화상 신호에 대한 신호 처리에 의해, 협대역의 파장 영역의 조명광에 의해 조명된 피검체를 촬상한 경우에 얻어지는 협대역의 화상 신호에 대응하는 분광 화상 신호를 생성하는 분광 화상 신호 생성부와,
    상기 분광 화상 신호에 대하여, 표시 장치에 분광 화상으로서 표시시킬 때의 표시색 변환을 행하는 표시색 변환부와,
    상기 분광 화상 신호 생성부에서의 상기 분광 화상 신호의 생성 특성의 변경 설정을 하는 특성 변경 설정부, 상기 표시색 변환의 변경 설정하는 표시색 변경 설정부, 표시 장치에 표시되는 화상을 포함하는 정보의 절환 및/또는 확인의 지시 조작을 행하기 위한 인터페이스부에서의 상기 특성 변경 설정부, 상기 표시색 변경 설정부, 및 상기 인터페이스부 중 적어도 하나
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시색 변경 설정부는, 상기 표시색 변환의 특성을 변경하기 위한 복수의 변환용 계수를 저장한 계수 저장부와, 상기 표시색 변환부에서 표시색 변환에 사용되는 변환용 계수의 변환에 이용되는 변환용 계수를 절환 설정하는 계수 절환 설정부를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촬상 장치, 혹은 상기 제2 촬상 장치에서 촬상하기 위해서 이용되는 상기 조명광을 발생하는 광원부를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 촬상 장치, 혹은 상기 제2 촬상 장치는 내시경에 설치되고, 상기 내시경이 착탈 가능하게 접속되는 접속부를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 특성 변경 설정부는, 상기 제1 촬상 장치 혹은 상기 제2 촬상 장치와, 상기 제1 촬상 장치 혹은 상기 제2 촬상 장치에 의한 촬상에 이용되는 상기 조명광 을 발생하는 광원부 중 적어도 한쪽에 대응하는 정보에 기초하여, 상기 특성 변경 설정부에 의한 상기 생성 특성의 변경 설정을 자동 혹은 수동으로 행하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분광 화상 신호 생성부는, 상기 분광 화상 신호의 생성 특성을 변경하는 복수의 계수를 저장하는 계수 저장부를 갖고, 상기 특성 변경 설정부는, 상기 계수 저장부에 대하여 상기 생성 특성의 변경 설정에 이용되는 계수를 절환 설정하는 계수 절환 설정부인 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 계수 저장부에 저장되는 상기 복수의 계수는, 상기 피검체로서의 생체의 분광 반사 특성에 대응한 종류, 또는 생체에서의 관찰 대상 부위의 명칭, 또는 생체의 점막 조직의 종류에 대응한 복수의 생체용 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 계수 저장부에 저장되는 상기 복수의 계수는, 상기 피검체로서의 생체에서의 복수의 서로 다른 특징량에 대응하여 상기 분광 화상 신호의 생성 특성을 변경하는 복수의 특징량용 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 계수 저장부에 저장되는 상기 복수의 변환용 계수는, 상기 피검체로서의 생체에서의 분광 반사 특성이 서로 다른 복수의 특징량에 대응한 특징량용 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 특징량용 계수는, 상기 생체의 표면으로부터 깊이 방향으로 분포하는 혈관 구조를 관측하기 위한 상기 분광 화상 신호를 생성하는 혈관용 계수로 설정되는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 특징량용 계수는, 상기 생체의 표면으로부터의 깊이 방향으로 분포하는 혈관 구조를 관측하기 위한 상기 분광 화상 신호의 표시색을 설정하기 위한 혈관용 계수로 설정되는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 분광 화상 신호에서의 밝기가 기준치 이하인지의 여부를 판정하는 밝기 판정부를 더 갖고, 상기 밝기 판정부에 의한 판정 결과에 따라서, 상기 분광 화상 신호의 생성 특성을 절환하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 분광 화상 신호에서의 밝기가 기준치 이하인 경우에 판정 신호를 출력하는 밝기 판정부를 더 갖고, 상기 판정 신호에 의해 상기 표시 장치에 표시되는 화상을 강제적으로 상기 분광 화상으로부터 상기 컬러 화상으로 절환하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 분광 화상 신호가 소정의 색조치에 해당하는지의 여부를 판정하는 색조 판정부를 더 갖고, 상기 색조 판정부에 의한 판정 결과에 따라서, 상기 분광 화상 신호의 생성 특성을 절환하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 분광 화상 신호의 색조치가, 상기 피검체에, 염색용의 색소, 잔사, 및 담즙 중 적어도 하나가 존재하고 있는 경우의 특정 색조치를 검출하는 특정 색조치 검출부를 더 갖고, 상기 특정 색조치 검출부에 의해 검출되는 특정 색조치가 소정량 이상인 경우에, 표시 장치에 표시되는 상기 분광 화상을 상기 컬러 화상으로 강제적으로 절환하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 특성 변경 설정부는, 상기 조명광을 발생하는 광원부에 탑재되어 있는 광원의 종류 및 분광 특성의 차이 중 적어도 한쪽을 검출하는 광원 종류/분광 특성 검출부를 갖고, 상기 광원 종류/분광 특성 검출부에 의한 검출 결과에 따라서 상기 분광 화상 신호의 생성 특성을 변경하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스부는, 상기 표시 장치에 표시되는 상기 컬러 화상 및 상기 분광 화상 중 적어도 한쪽의 표시 상태를 제어하는 표시 상태 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 표시 상태 제어부는, 상기 표시 장치에 표시되는 상기 컬러 화상 및 상기 분광 화상의 양 화상을 동시 표시 및 한쪽의 화상만의 표시 중 적어도 한쪽의 표시의 선택을 행하는 표시 선택부를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 표시 상태 제어부는, 상기 컬러 화상 신호 및/또는 분광 화상 신호에 대하여 표시 장치 상에 표시될 때의 화상 사이즈를 변경하는 화상 사이즈 변경부를 갖고, 상기 화상 사이즈 변경부에서 변경된 화상 사이즈의 컬러 화상 신호 및/또는 분광 화상 신호를 표시 장치에 출력 가능하게 한 것을 특징으로 하는 생체 관측 장 치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 화상 및 상기 분광 화상 중 한쪽의 화상이 상기 표시 장치에, 유저에 의해 관찰되는 관찰 화상으로서 표시되도록, 상기 한쪽의 화상을 상기 표시 장치에서 표시시키는 선택을 행하는 관찰 화상 선택부와, 상기 관찰 화상 선택부에 의해 선택된 한쪽의 화상이 적어도 생성되도록 상기 컬러 화상 신호 생성부 혹은 상기 분광 화상 신호 생성부를 동작 상태로 되도록 제어하는 제어부를 구비한 관찰 화상 모드 설정부를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 관찰 화상 모드 설정부는, 상기 생체 관측 장치의 전원 투입 시에, 상기 관찰 화상 선택부로부터의 선택 조작에 따라서, 상기 표시 장치에 표시되는 관찰 화상을, 상기 컬러 화상 혹은 상기 분광 화상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 관찰 화상 모드 설정부는, 상기 컬러 화상 혹은 상기 분광 화상의 선택에 연동하여, 상기 컬러 화상 혹은 상기 분광 화상을 상기 표시 장치에 출력하는 데에 사용되는 상기 컬러 화상 신호 생성부 및 분광 화상 신호 생성부를 포함하는 신호 처리부와, 상기 조명광을 발생하는 광원부 중 적어도 한쪽에서의 파라미터를 절환하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 관찰 화상 모드 설정부는, 상기 표시 장치에 표시되는 관찰 화상에 관련되는 정보를 표시하는 관찰 화상 정보 표시부를 갖는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 관찰 화상 정보 표시부는, 상기 표시 장치에 표시된 관찰 화상이 상기 컬러 화상 혹은 분광 화상 중 어느 것인지를 상기 표시 장치 상에 명시적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 관찰 화상 정보 표시부는, 생체 관측 장치에 설치된 유저가 지시 조작을 행하기 위한 상기 인터페이스부 상에 상기 표시 장치에 표시된 관찰 화상이 상기 컬러 화상 혹은 분광 화상 중 어느 것인지를 명시적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 생체 관측 장치.
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