WO2013042396A1 - 医療機器 - Google Patents

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WO2013042396A1
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color
light
circuit
medical device
image signal
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French (fr)
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健二 山▲崎▼
五十嵐　誠
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • A61B1/043—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for fluorescence imaging

Definitions

  • the present invention relates to a medical device, and more particularly, to a medical device that processes an image signal of a return light of light irradiated on a living tissue.
  • an endoscope apparatus has an insertion part, inserts the insertion part into a subject, and monitors an image of a living tissue obtained by imaging with an imaging device provided at the distal end of the insertion part. It is a medical device that is used for diagnosis and the like.
  • the endoscope apparatus irradiates a living tissue with illumination light having a wavelength in a predetermined band as well as a white light observation mode in which a living tissue is irradiated with white light to observe an image of reflected light from the living tissue, that is, a normal light observation mode. Some of them also have a special light observation mode for observing an image of the return light from the living tissue.
  • the narrow-band light observation mode as one of the special light observation modes is a mode for observing, for example, a blood vessel image and a fine structure of the mucous membrane with high contrast.
  • the special light observation mode also includes a fluorescence observation mode in which the living tissue is irradiated with excitation light of narrow band light and the fluorescence emitted from the fluorescent substance in the living tissue is imaged.
  • the image obtained in the special light observation mode may include an object other than the living tissue. Examples of objects other than living tissue include residues (residue, intestinal fluid, bile, etc.).
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-8230 discloses blood, residue attached to a living tissue in fluorescence observation. Techniques have been proposed for identifying and processing regions of disturbing factors such as. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-79568 discloses that in the fluorescence observation, the disturbing area is different from other areas so that the area of the disturbing factor such as blood and residue adhering to the living tissue is not mistaken for the lesion tissue. A technique for performing the process is proposed. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2007-125245 discloses a technique for changing the display form of a fluorescent image portion due to residues in fluorescent observation so that the fluorescent image can be identified on the fluorescent image.
  • the dispersed blue pigment when the blue pigment is dispersed on the living tissue, the dispersed blue pigment may be reproduced from green to blue-green on the narrow band image.
  • the narrow-band light observation mode relatively thick blood vessels that travel deep in the mucosa are also reproduced from green to blue-green. If you do, you may feel uncomfortable.
  • the person who sees the image feels uncomfortable with the image because the object other than the living tissue is different from the color tone expressed in the white light mode in the image displayed under the special light observation mode.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and a color tone similar to the color of an image displayed in a white light observation mode on an object other than a living tissue under a special light observation image mode.
  • the purpose is to provide a medical device to be displayed.
  • a medical device includes an image signal generation unit configured to generate an image signal of normal light and an image signal of special light from an output of an imaging unit that captures a return light of light irradiated onto a living tissue by an illumination unit.
  • a color discriminating unit that discriminates a color for each pixel with respect to the image signal of the special light, and a color of an observation target other than the living tissue based on the discrimination result of the color discriminating unit in the observation mode using the special light.
  • color correction means for performing color correction so as to be similar to the color in the observation mode using the normal light is provided.
  • FIG. 4 is a flowchart showing color discrimination and color correction processing performed for each pixel in the color discrimination circuit 47 and the color correction circuit according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of the spectral characteristic of the filter 25A for narrow bands concerning the 2nd Embodiment of this invention, and the reflectance of a target object. It is a figure for demonstrating the color space discriminate
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an endoscope apparatus 1 according to the first embodiment.
  • an endoscope apparatus 1 according to the first embodiment includes an electronic endoscope (hereinafter simply referred to as an endoscope) 2 that is inserted into a body cavity and performs endoscopic examination, and the endoscope.
  • a light source device 3 for supplying illumination light to the mirror 2.
  • this endoscope apparatus 1 which is a medical device drives an image pickup unit incorporated in the endoscope 2 and is a video as an endoscope video signal processing apparatus that performs signal processing on an output signal of the image pickup unit.
  • a processor 5 hereinafter referred to as a processor) 4 and a monitor 5 that displays an image obtained by performing signal processing on the captured image captured by the imaging unit as an endoscopic image by inputting a video signal output from the processor 4.
  • the endoscope 2 includes an ID generation unit 6 that generates identification information (ID) unique to the endoscope 2, an elongated insertion unit 7, an operation unit 8 provided at the rear end of the insertion unit 7,
  • ID identification information
  • the light guide connector 10 at one end of the universal cable 9 is detachably connected to the light source device 3 and has a signal at the other end.
  • the connector 10a is detachably connected to the processor 4 that is also a medical device.
  • a light guide 11 that transmits illumination light is inserted into the insertion portion 7, and the light guide connector 10 at the end on the near side of the light guide 11 is connected to the light source device 3, thereby illuminating the light source device 3. Light is supplied to the light guide 11.
  • the light source device 3 generates white illumination light that covers a visible wavelength region as illumination light and supplies it to the light guide 11 in the observation mode (hereinafter referred to as white light observation mode) using normal light that is white light.
  • white light observation mode In a narrow-band light observation mode that is an observation mode using light, illumination light of a predetermined narrow band is generated as illumination light and supplied to the light guide 11.
  • An instruction to switch between the white light observation mode and the narrow band light observation mode can be given by, for example, the mode change switch 12 such as a scope switch provided in the operation unit 8 of the endoscope 2.
  • the mode change switch 12 may be constituted by a foot switch, or a mode change switch may be provided on the front panel of the processor 4. You may comprise with the keyboard which does not.
  • a switching signal by the mode switch 12 is input to a control circuit (described later) in the processor 4. When the switching signal is input, the control circuit controls a filter insertion / removal mechanism (described later) of the light source device 3.
  • the white illumination light and the narrow-band illumination light are selectively switched.
  • an illumination lens 14 constituting illumination means attached to the illumination window is provided at the distal end portion 13 of the insertion portion 7. Illumination light from the light source device 3 is transmitted to the distal end surface via the light guide 11, emitted to the outside through the illumination lens 14 provided at the distal end portion 12 of the insertion portion 7, and a living body such as an affected part in the body cavity. Illuminate the surface of the tissue.
  • the light source device 4, the light guide 11, and the like constitute an illuminating unit that irradiates normal light and special light in a switchable manner.
  • the distal end portion 13 is provided with an observation window adjacent to the illumination window, and an objective lens 15 is attached to the observation window.
  • the objective lens 15 forms an optical image by reflected light from the living tissue.
  • a CCD 16 is disposed as a solid-state imaging device constituting the imaging means, and light passing through the objective lens 15 is photoelectrically converted by the CCD 16.
  • a color separation filter 17 that optically separates colors is provided on the imaging surface of the CCD 16, and a complementary color system color filter, for example, is attached to the color separation filter 17 for each pixel.
  • This complementary color filter has four color chips of magenta (Mg), green (G), cyan (Cy), and yellow (Ye) in front of each pixel. Alternatingly arranged in the vertical direction, Mg, Cy, Mg, Ye and G, Ye, G, Cy are arranged in the order of arrangement.
  • the light source device 3 includes a lamp 20 that generates illumination light, and the lamp 20 generates illumination light including a visible wavelength region.
  • the illumination light is incident on the diaphragm 22 after the infrared light is cut by the infrared cut filter 21 so that the illumination light is close to the wavelength band of substantially white light.
  • the aperture of the diaphragm 22 is adjusted by a diaphragm driving circuit 23 and the amount of light passing therethrough is controlled.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of spectral characteristics of the narrowband filter 25.
  • the narrowband filter 25 exhibits bimodal filter characteristics, and has narrowband transmission filter characteristics portions Ga and Ba, for example, in each of the green and blue wavelength regions. More specifically, the narrow band transmission filter characteristic portions Ga and Ba have band pass characteristics with center wavelengths of 540 nm and 415 nm, respectively, and a half width of 20 to 40 nm.
  • the narrow band filter 25 when the narrow band filter 25 is disposed in the illumination optical path, the two bands of narrow band illumination light that has passed through the narrow band transmission filter characteristic portions Ga and Ba are incident on the light guide 11. On the other hand, when the narrow band filter 24 is not arranged in the illumination optical path, broadband white light is supplied to the light guide 11.
  • the processor 4 is an endoscope processor for processing an endoscopic image, and includes a control circuit 31 and various circuits, and main circuits among the various circuits operate under the control of the control circuit.
  • the control circuit 31 also performs control for switching characteristics of the signal processing system in the processor 4 in conjunction with switching control of illumination light supplied from the light source device 3 to the light guide 13. Therefore, the processor 4 can perform signal processing suitable for the observation modes of the white light mode and the narrow band light mode by switching the characteristics of the signal processing system by the switching operation by the mode selector switch 12.
  • the CCD 16 is connected to one end of a signal line.
  • the CCD 16 is connected to the CCD drive circuit 32 and the CDS circuit 33 in the processor 4. Is done.
  • the ID signal of the ID generating unit 6 that generates unique identification information (ID) of the endoscope 2 is input to the control circuit 31, and the control circuit 31 is connected to the processor 4 by the received ID signal.
  • the type of the endoscope 2 and the number and type of pixels of the CCD 16 built in the endoscope 2 are identified.
  • the control circuit 31 controls the CCD drive circuit 32 so as to appropriately drive the CCD 16 of the identified endoscope 2.
  • the CCD 16 outputs the imaging signal photoelectrically converted by applying the CCD drive signal from the CCD drive circuit 32 to the CDS circuit 33 that performs correlated double sampling.
  • a signal obtained by extracting a signal component from the image pickup signal by the CDS circuit 33 and converting it into a baseband signal is input to the A / D conversion circuit 34, converted into a digital signal, and input to the brightness detection circuit 35. Then, brightness (average luminance of the signal) is detected.
  • the brightness signal detected by the brightness detection circuit 35 is input to the dimming circuit 36, and a dimming signal for dimming is generated based on a difference from the reference brightness (target dimming value).
  • the dimming signal from the dimming circuit 36 is input to the aperture driving circuit 23, and the aperture driving circuit 23 adjusts the aperture amount of the aperture 22 so that the brightness of the generated image becomes the reference brightness. To do.
  • the digital signal output from the A / D conversion circuit 34 is input to the Y / C separation circuit 37.
  • the Y / C separation circuit 37 detects the luminance signal Y and the line-sequential color difference (as the color signal C in a broad sense). Signals Cr and Cb are generated.
  • the CCD 16 using a complementary color filter as the color separation filter 17 two columns of pixels adjacent in the vertical direction are added and sequentially read out. At this time, the columns of pixels are shifted and read out in the odd field and the even field. To do.
  • the signal read from the CCD 16 is input to the Y / C separation circuit 37, and a luminance signal and a color difference signal are generated for each pixel as is well known.
  • the Y / C separation circuit 37 forms a color separation means. Therefore, the luminance signal Y as an output signal of the Y / C separation circuit 37 corresponds to a luminance signal, and the color difference signals Cr and Cb correspond to color difference signals.
  • the luminance signal Y is input to a ⁇ (gamma) circuit 38 and to a first low-pass filter (hereinafter abbreviated as LPF) 39a that limits the pass band of the signal.
  • LPF 39a is set to a wide pass band corresponding to the luminance signal Y, and the luminance signal Yl of the band set by the pass band characteristic of the LPF 39a is input to the first matrix circuit 40 as color conversion means.
  • the color difference signals Cr and Cb are input to a synchronization circuit 41 that synchronizes line-sequential color difference signals via a second LPF 39b that limits the passband of the signal.
  • the characteristics of the pass band of the second LPF 39b are changed by the control circuit 31 in accordance with the observation mode.
  • the second LPF 39b is set to a lower band than the first LPF 39a. That is, in the white light observation mode, it is set to perform signal processing conforming to a standard video signal standard.
  • the second LPF 39b is changed to a band wider than the low band in the white light observation mode.
  • the second LPF 39b is set or changed to a wide band in substantially the same manner as the first LPF 39a.
  • the second LPF 39b forms processing characteristic changing means for changing the processing characteristic for limiting the pass band for the color difference signals Cr and Cb in conjunction with the switching of the observation mode.
  • the green imaged under the green (G) illumination light close to the running state of the capillaries and the luminance signal by the narrow band transmission filter characteristic unit Ga By widening the signal pass band characteristics of the second LPF 39b, the green imaged under the green (G) illumination light close to the running state of the capillaries and the luminance signal by the narrow band transmission filter characteristic unit Ga.
  • the resolution (resolution) of the blood vessel running state close to the vicinity of the surface layer obtained by the color signal (G) can be improved, and an image with good image quality that is easy to diagnose can be obtained.
  • the synchronization circuit 41 generates the synchronized color difference signals Cr and Cb, and the color difference signals Cr and Cb are input to the first matrix circuit 40 as color conversion means.
  • the first matrix circuit 40 is a circuit that converts the luminance signal Yl and the color difference signals Cr and Cb to the three primary color signals R1, G1, and B1, and outputs the three primary color signals R1, G1, and B1. Is input to the ⁇ circuit 42 that performs the above. An image signal obtained by irradiating narrowband light with a center wavelength of 540 nm is assigned to the signals R1 and G1 in the three primary color signals, and narrowband light with a center wavelength of 415 nm is assigned to the signal B1 in the three primary color signals. An image signal obtained by irradiating is assigned.
  • the first matrix circuit 40 is controlled by the control circuit 31 to change or change the matrix coefficient value for determining the conversion characteristic in accordance with the sensitivity characteristic of the CCD 16, the characteristic of the color separation filter 17, and the characteristic of the narrowband filter 25. Switch. Then, the first matrix circuit 40 converts the input signal into three primary color signals R1, G1, and B1 with no color mixture or almost no color mixture.
  • the spectral sensitivity of the CCD 16 mounted on the endoscope 2 and the characteristics of the color separation filter 17 may be different.
  • the matrix coefficients to be converted into the three primary color signals R1, G1, and B1 are changed by the first matrix circuit 40 in accordance with the spectral sensitivity of the CCD 16 and the characteristics of the color separation filter 17 that are actually used.
  • the control circuit 31 includes a memory 31a as a storage unit that stores data of various tables for reference to be referred to in order to set matrix coefficients by the first matrix circuit 40, a second matrix circuit, and a third matrix circuit described later.
  • the ⁇ circuit 42 is also controlled by the control circuit 31. Specifically, in the narrow-band light observation mode, the ⁇ characteristics are changed to emphasize the ⁇ correction characteristics than in the white light observation mode. As a result, the contrast on the low signal level side is enhanced, and the display characteristics are more easily identified.
  • the three primary color signals R2, G2, and B2 that have been ⁇ -corrected by the ⁇ circuit 42 are input to a second matrix circuit 43 that constitutes color conversion means.
  • the second matrix circuit 43 converts the three primary color signals R2, G2, and B2 into color difference signals RY and BY according to the following (Equation 1) and outputs them.
  • the matrix Mat1 of (Expression 1) is expressed as, for example, (Expression 2).
  • the second matrix circuit 43 employs, for example, a matrix coefficient fixed to a fixed value regardless of switching of the observation mode.
  • the luminance signal Y input to the ⁇ (gamma) circuit 38 is gamma-corrected, and the gamma-corrected luminance signal Yh is input to the enlargement circuit 44.
  • the color difference signals RY and BY output from the second matrix circuit 43 are input to the enlargement circuit 44 that performs enlargement processing together with the luminance signal Yh.
  • the luminance signal Yh subjected to enlargement processing (and necessary interpolation processing) by the enlargement circuit 44 is subjected to edge enhancement by the enhancement circuit 45 and then input to the third matrix circuit 46.
  • the color difference signals RY and BY that have been enlarged by the enlargement circuit 44 are input to the third matrix circuit 46 without passing through the enhancement circuit 45.
  • the luminance signal Yh and the color difference signals RY, BY are converted into the three primary color signals Rin, Gin, Bin by the third matrix circuit 46 as color separation means. That is, the third matrix circuit 46 generates the three primary color signals Rin, Gin, Bin from the luminance signal Yh and the color difference signals RY, BY.
  • the third matrix circuit 46 uses the luminance signal Yh and the color difference signals RY, BY to generate the three primary color signals Rin, R so as to generate a normal image irradiated with normal light, that is, white light. Gin and Bin are generated.
  • the third matrix circuit 46 assigns an image signal based on illumination of narrow-band light having a center wavelength of 540 nm to the signal Rin so that the blood vessel image and the fine structure of the mucous membrane can be observed with good contrast.
  • the image signal based on the illumination of the narrow band light having the center wavelength of 415 nm is assigned to the signal Bin and the signal Gin and output.
  • the conversion from the luminance signal Yh and the color difference signals RY, BY to the three primary color signals Rin, Gin, Bin by the third matrix circuit 46 is based on the following (Equation 4).
  • the matrix Mat2 in (Expression 4) is a matrix for conversion from the luminance signal Yh and the color difference signals RY, BY to the three primary color signals R, G, B. Specifically, the matrix ( It is expressed as 3).
  • the matrix Mat3 in (Expression 4) is a matrix for generating the reproduction color of the living tissue from the three primary color signals R, G, and B. For example, in the NBI mode, it is (Expression 5), and in the white light observation mode. Is represented by a unit matrix of 3 rows and 3 columns.
  • the matrix Mat3 assigns an image signal based on illumination of narrow band light having a center wavelength of 540 nm to the signal Rin output from the third matrix circuit 46, and the signals Gin and Bin have a narrow center wavelength of 415 nm. An image signal based on the illumination of the band light is assigned.
  • the output of the third matrix circuit 46 is output to the monitor 5 as it is, objects other than living tissue such as residues and intestinal fluid that are reproduced in yellow in the white light observation mode are displayed in a bright red color.
  • the color discrimination circuit 47 and the color conversion circuit 48 By processing by the color discrimination circuit 47 and the color conversion circuit 48, such an object other than the living tissue is displayed in a color tone similar to the color displayed in the white light observation mode.
  • the Y / C separation circuit 37, the first to third matrix circuits 40, 43, and 46 of the processor 4 described above return the light irradiated on the living tissue by the illumination light from the light source device 4 that is an illumination means.
  • An image signal generating means for generating an image signal of normal light and an image signal of special light from the output of the CCD 16 for imaging light is configured.
  • the output of the third matrix circuit 46 is input to the color discrimination circuit 47.
  • the color determination circuit 47 refers to the table TBL according to the luminance levels of the signals Rin, Gin, and Bin input from the third matrix circuit 46 to determine which hue region is included for each pixel.
  • the table TBL may be built in the color discrimination circuit 47 or stored in the memory 31a of the control circuit 31 so that the color discrimination circuit 47 can refer to the table TBL.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a table TBL that stores hue regions discriminated by the color discriminating circuit 47 and discrimination criteria thereof.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the color space discriminated by the color discriminating circuit 47 and its color correction processing.
  • the table TBL shown in FIG. 3 is a table for defining ten hue regions based on the magnitude relationship of the R signal, the G signal, and the B signal.
  • the table TBL includes information on the magnitude relationship between the RGB luminance levels and the correspondence relationship between the hue regions when the relationship is satisfied.
  • each pixel has 10 hue regions (1A), (1B), (2A), (2B), (3), (4A), (4B), (5A), ( Whether it belongs to either 5B) or (6) is determined.
  • the color axis set radially from the center point of the color space shown in FIG. 4 indicates the magnitude of saturation (hereinafter, also referred to as color saturation or simply saturation, indicated by the symbol “sat”). It shows that the color saturation is higher toward the outer side of the color circle. Further, the circumferential direction of the color space indicates a hue (hereinafter, indicated by a symbol “hue”).
  • the color space shown in FIG. 4 has four color axes on six reference color axes C (cyan), B (blue), M (magenta), R (red), Y (yellow), and G (green). It has 10 color axes including GC, BC, RM, and RY.
  • the color axis GC is set between the reference color axes G and C
  • the color axis BC is set between the reference color axes B and C
  • the color axis RM is set between the reference color axes R and M.
  • the color axis RY is set between the reference color axes R and Y.
  • the hue regions divided by the ten color axes are identified in FIG.
  • the color determination circuit 47 determines, for each pixel, which hue region in FIG. 4 belongs to each pixel based on the table TBL. Therefore, the color determination circuit 47 determines the hue for each pixel in accordance with the luminance level of the special light image signal.
  • an object reproduced in yellow under the white light observation mode is reproduced with a red color tone having high brightness and saturation at the output of the third matrix circuit 47 under the narrow band light observation mode.
  • the color correction circuit 48 performs color correction on the pixels determined to belong to the hue regions 2A and 1B.
  • a pixel determined to belong to the hue area 1B or a pixel determined to belong to the hue area 2A is corrected in the direction of the color axis Y. That is, when the color determination circuit 47 determines that the observation target other than the living tissue is a red color tone, the color correction circuit 48 performs color correction to a yellow color tone.
  • an object that is reproduced in blue under the white light observation mode is green, which has high brightness and saturation at the output of the third matrix circuit 46 under the conventional narrow band light observation mode. Alternatively, it is reproduced in a blue-green color tone.
  • the color correction circuit 48 also performs color correction on the pixels determined to belong to the hue regions 4A to 4B and 5A.
  • the pixels determined to belong to the hue regions 5A to 4B or the pixels determined to belong to the hue region 4A are corrected in the direction of the color axis B. That is, when the color discrimination circuit 47 discriminates the observation target other than the living tissue from the green tone or the blue-green tone, the color correction circuit 48 performs the color correction to the blue tone.
  • the color discriminating circuit 47 constitutes a color discriminating unit that discriminates the color for each pixel with respect to the special light image signal.
  • the color discrimination circuit 47 constitutes color discrimination means for discriminating the color for each pixel with respect to the special light image signal and discriminating whether the observation target is other than the living tissue.
  • the color correction circuit 48 is similar to the color in the observation mode using the normal light with respect to the color of the observation target other than the living tissue based on the determination result of the color determination circuit 47 in the observation mode using the special light.
  • the color correction means for performing color correction is configured.
  • FIG. 5 is a flowchart showing color discrimination and color correction processing performed for each pixel in the color discrimination circuit 47 and the color correction circuit 48.
  • the color correction processing will be described using an example using a method disclosed in International Publication No. WO 2010/044432, for example.
  • the color discriminating circuit 47 based on the signals Rin, Gin, and Bin of each pixel input from the third matrix circuit 46, it is discriminated whether or not the pixel belongs to the hue area by referring to the table TBL. (S1).
  • the color correction circuit 48 it is determined from the determination result of the color determination circuit 47 whether or not the pixel is a pixel in the hue area to be corrected (S2), and the pixel is the hue to be corrected. When the pixel is in the region (S2: YES), the color correction circuit 48 performs predetermined color correction (S3). When the pixel is not a pixel in the hue area to be corrected (S2: NO), the color correction circuit 48 does not perform predetermined color correction.
  • the hue regions for which the color correction is performed are the hue regions 2A, 1B, 4A, 4B, and 5A among the ten hue regions.
  • the color correction circuit 48 performs pixel color correction from the following (Equation 6), and outputs corrected signals Rout, Gout, and Bout of the pixel.
  • correction coefficients p sat , p hue , c sat , and c hue are calculated from the following (Equation 7), and correction coefficients R ⁇ a1 , G ⁇ a1 , B ⁇ a1 , R ⁇ a2 , G ⁇ a2 , B- a2 is a fixed value.
  • coefficients d p and d c are variables calculated based on the pixel value of the pixel, and coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 are the positions of the color signals of the pixel. This is a correction coefficient for the hue area to be fixed and is a fixed value.
  • the correction coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 are coefficients that determine the amount of movement or conversion in the color space. That is, the correction coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 determine the amount by which the pixels of the hue regions 2A, 1B, 4A, 4B, and 5A that are to be subjected to color correction are moved and rotated in the color space, respectively.
  • correction coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 for the hue areas 1B and 2A, for the hue areas 4B and 5A, and for the hue areas 4A and 3, and the color signal of the pixel is It is selected according to the hue area located.
  • the process shown in FIG. 5 is performed for each pixel. As described above, the object that appears in yellow color under the white light observation such as residue belonging to the hue regions 1B and 2A is rotated in the color space in the color space by the discrimination circuit 47 and the color correction circuit 48. (I.e., color correction is performed), it is displayed on the monitor 5 in yellow or orange.
  • the surgeon can see an object other than the living tissue in a color tone similar to the color of the image displayed in the white light mode under the narrow-band light observation mode.
  • the residue is not visible in a bright red color and the blue pigment is not visible in green to blue-green color, the surgeon may mistakenly recognize such an object other than the living tissue instantaneously or narrow band. There will be no feeling of strangeness in the image in the light observation mode. As a result, the surgeon can smoothly perform, for example, an examination using an endoscope.
  • the correction coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 are fixed values, but may be variables.
  • the correction coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 may be changed based on the signals R1, G1, and B1 output from the first matrix circuit 42.
  • ⁇ 1 is calculated from the signals R1, G1, and B1 output from the first matrix circuit 42 by the following (Equation 8).
  • ⁇ 1 is a value proportional to the difference between the signals G1 and B1 (or the difference between the signals R1 and B1). Accordingly, the correction coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 are changed in proportion to this ⁇ 1. As a result, since the saturation is high when the difference between the signals G1 and B1 is large, the correction coefficients K sat1 , K hue1 , K sat2 , and K hue2 are changed so as to correct the movement amount in the color space to a greater extent. Is done. In other words, the color correction circuit 48 dynamically changes the correction parameter in the color correction process according to the luminance level of the image signal of the special light from the CCD 16 for the color of the observation target other than the living tissue.
  • the color of the pixel is corrected to be bluer, and when the saturation of red is high, the color of the pixel is more yellow. It is corrected so that
  • the light source device 3 emits white light in the white light observation mode, and emits predetermined narrow band light in the narrow band light observation mode, and the return light is received by the image sensor.
  • the light source device as the illumination unit emits only normal light that is white light, and in the narrow-band light observation mode, the light source device uses special light by a known so-called spectral estimation process. An image signal corresponding to the return light of a certain narrow band light may be generated.
  • spectral estimation processing for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-93336, an electronic endoscope that obtains image information of a living tissue by performing signal processing on an image signal by illumination light in a visible light region to generate a discrete spectral image. An apparatus is disclosed.
  • the light source device 3 in FIG. 1 does not need the narrowband filter 25 and the filter insertion / removal mechanism 24, and the circuit unit SP in the range indicated by the dotted line includes a processing unit that performs spectral estimation processing.
  • the circuit unit SP is configured by a CPU, a DSP, or the like.
  • the spectral estimation process is performed after the conversion process from the complementary color system to the primary color system.
  • the configuration and processing contents other than the circuit unit SP are the same as the configuration and processing in the example described above. Therefore, a signal of return light of discrete narrow band light may be generated using such spectral estimation processing.
  • the color discrimination circuit performs color discrimination based on the RGB color system, but the CIEL * a * b * (Elster / Aster / Bister) color system, LUT color system, etc. Color discrimination may be performed based on another color system. For example, color discrimination can also be performed using the hue angle ⁇ in the CIEL * a * b * color system, which is one of UCS (Uniform Color Space).
  • a plurality of hue regions are defined based on a range of hue angles, and each pixel is placed in a predetermined region in the plurality of defined hue regions. Whether it belongs or not is determined, and the color correction as described above is performed. For example, the color correction process is performed only for pixels whose hue angle of the L * a * b * color system falls within the range of ⁇ 45 degrees to 45 degrees.
  • color discrimination may be performed based on the hue angle ⁇ and the saturation (distance OC from the origin).
  • a plurality of hue regions are defined based on the hue angle range and the saturation value, and each pixel has a plurality of defined hue regions. It is determined whether or not it belongs to a predetermined area, and the color correction as described above is performed.
  • the color correction circuit 48 performs the 10-axis color correction as shown in the above (Expression 6) and (Expression 7), but the L * a * b * color system is used.
  • the matrix using the following (Equation 9) for the signals Rin, Gin, and Bin output from the third matrix circuit 46 determined as described above, which are objects other than the living tissue. Color correction may be performed by calculation.
  • the matrix Mat4 in (Expression 9) is represented by a 3 ⁇ 3 matrix such as (Expression 10), for example.
  • the elements m21 and m22 of the matrix Mat4 are set in advance so that the signal Rout and the signal Gout are substantially equal, that is, Rout ⁇ Gout.
  • the color correction circuit 48 performs color correction processing on the color of the observation target other than the living tissue by matrix calculation using the correction coefficient matrix. Note that when the hue determination is performed based on the hue angle ⁇ and the saturation, the elements m21 and m22 in (Expression 10) are changed to values prepared in advance according to the saturation.
  • Modification 3 In the above-described example, in the narrow-band light observation mode, for example, color conversion is performed in the third matrix circuit 46 so that the blood vessel image and the fine structure of the mucous membrane can be observed with good contrast.
  • the circuit 48 performs color correction on pixels in a predetermined hue region, the order of color conversion by the third matrix circuit 46 and color correction processing by the color determination circuit 47 and the color conversion circuit 48 may be changed. Good. In other words, after the color correction processing by the color discrimination circuit 47 and the color conversion circuit 48 is performed, the color conversion processing by the third matrix circuit 46 may be performed.
  • an object other than a living tissue is displayed in a color tone similar to the color of the image displayed in the white light observation mode under the special light observation image mode.
  • a medical device can be provided.
  • the first embodiment described above two narrowband lights are used. However, in this embodiment, three narrowband lights are used in order to display an object other than a living tissue so as to be more distinguishable. It is done.
  • the residue but also blood vessels including hemoglobin, particularly capillaries may be displayed in the same hue as the residue, but in this embodiment, the capillaries And the residue are reproduced with different hues, and the color correction processing is performed by changing the matrix calculation content based on the reproduced hues, so that the capillaries and the residues can be displayed with different hues.
  • the configuration of the endoscope apparatus 1A of the present embodiment is the same as that of the endoscope apparatus 1 shown in FIG. 1, but the processing or operation of some components is different.
  • the endoscope apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, but the description of the same components as those of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment will be omitted, and different processing and operations will be described. Mainly explained.
  • the narrowband filter 25A is a filter that transmits three narrowband lights.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the spectral characteristics of the narrowband filter 25A according to the second embodiment and the reflectance of the object.
  • the narrowband filter 25A exhibits a three-peak filter characteristic, and has, for example, narrowband transmission filter characteristic portions Ra, Ga, and Ba in each of the green, blue, and red wavelength regions.
  • the narrow band transmission filter characteristic portions Ra, Ga, and Ba have bandpass characteristics having center wavelengths of 630 nm, 540 nm, and 415 nm, respectively, and a half width of 20 to 40 nm.
  • the narrowband filter 25A when the narrowband filter 25A is arranged in the illumination optical path, the three-band narrowband illumination light transmitted through the narrowband transmission filter characteristic portions Ra, Ga, Ba is incident on the light guide 11.
  • the reflected light from the living tissue is received by the CCD 16, and the image signal photoelectrically converted by the CCD 16 is input to the CDS circuit 33.
  • the first matrix 40 outputs an image signal based on irradiation of narrowband light having a center wavelength of 630 nm as a signal R1, and outputs an image signal based on irradiation of narrowband light having a center wavelength of 540 nm as a signal G1. Then, an image signal based on irradiation of narrow band light having a center wavelength of 415 nm is output as a signal B1.
  • the third matrix circuit 46 generates and outputs the three primary color signals Rin, Gin, Bin from the luminance signal Yh and the color difference signals RY, BY, and the signal Rin has a narrow band with a center wavelength of 630 nm.
  • the signal Gin corresponds to the image signal based on the irradiation of the light
  • the signal Gin corresponds to the image signal based on the irradiation of the narrowband light having the center wavelength of 540 nm
  • the signal Bin is applied to the irradiation of the narrowband light having the center wavelength of 415 nm.
  • the third matrix 48 performs simple conversion processing from the luminance signal Yh and the color difference signals RY, BY to RGB signals.
  • the color determination circuit 47 is the same as that in the first embodiment described above, and determines the hue area of each pixel with reference to the table TBL shown in FIG.
  • the reflectance of a residue and hemoglobin is demonstrated using a difference of the reflectance of a residue and hemoglobin as a concept using FIG.
  • the reflectance of the residue is indicated by a curve T1
  • the reflectance of hemoglobin Hb is indicated by a curve T2.
  • the reflectance of hemoglobin Hb is lower than the reflectance of the residue, but in the wavelength band of narrowband light having a center wavelength of 630 nm, The reflectances of Hb and residue are almost the same.
  • the accuracy of identifying hemoglobin Hb and residue is improved by utilizing the reflectance characteristic. That is, when the residue is imaged, the intensities of the signals Rin, Gin, and Bin input to the color discrimination circuit 47 have a relationship as shown in the upper part of FIG. 8, and thus are reproduced with a yellow hue, and one hemoglobin Hb When capillaries containing blood are imaged, the relationship is as shown in the lower part of FIG. 8 and is reproduced in a red-orange hue, so the reproducible hues of the residue and capillaries are different, and discrimination by hue is relatively easy become.
  • the color correction circuit 48 performs different color correction processing for each hue region determined by the color determination circuit 47.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the color space discriminated by the color discriminating circuit 47 and its color correction processing according to the present embodiment.
  • different correction processing is performed for each of the pixels belonging to the hue regions 2B and 3; the pixels belonging to the hue regions 5B, 5A, and 4B; and the pixels belonging to hue regions other than the hue regions 2B, 3, 5A, and 4B. I do.
  • Color correction is performed on the pixels belonging to the hue regions 2B and 3 by matrix calculation using the following (Equation 11).
  • the matrix Mat5 of (Expression 11) is expressed by a 3 ⁇ 3 matrix as shown in (Expression 12), for example.
  • the signals Rout and Gout are outputs corresponding to the difference in reflectance between the residue and hemoglobin Hb. Since the reflectance of the residue in the wavelength band of the narrowband light having the center wavelength of 540 nm is larger than the reflectance of hemoglobin Hb, the residue displayed on the monitor 5 is displayed in yellow by the signals Rout and Gout.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the difference in intensity with respect to the residue and hemoglobin Hb in the signals Rin, Gin, Bin input to the color discrimination circuit 47 according to the present embodiment.
  • the upper part is a diagram including a graph for explaining signal intensities of residues B, G, and R
  • the lower part is a graph for explaining the signal intensities of hemoglobin Hb at B, G, and R.
  • color correction is performed on the pixels belonging to the hue regions 5B, 5A, and 4B by matrix calculation using the following (Expression 12).
  • the matrix Mat6 of (Expression 13) is expressed by a 3 ⁇ 3 matrix as shown in (Expression 14), for example.
  • the blue pigment is reproduced as pixels in the hue regions 5B, 5A, and 4B. Therefore, the matrix Mat6 of (Expression 14) is used for the pixels in the two hue regions. Thus, the blue pigment is displayed after color correction from blue-green to blue.
  • color correction is performed by matrix calculation using the following (Expression 15).
  • the matrix Mat7 in (Expression 15) is represented by a 3 ⁇ 3 matrix such as (Expression 16), for example.
  • three narrow-band lights are used so that an object other than a living tissue can be easily distinguished by color tone, so that capillaries and residues can be displayed in different hues. it can.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of spectral characteristics of the narrowband filter 25A according to the modified example 2-1 of the second embodiment and the reflectance of the object.
  • the reflectance of hemoglobin Hb is higher than the reflectance of the residue in the wavelength band of narrowband light having a center wavelength of 500 nm
  • hemoglobin Hb is in the wavelength band of narrowband light having a center wavelength of 540 nm.
  • the reflectance of is lower than the reflectance of the residue.
  • the accuracy of discrimination based on the color tone of capillaries and residues is increased by using the reflectance characteristic.
  • FIG. 10 is a diagram for conceptually explaining the difference in strength between the residue and hemoglobin Hb in the signals Rin, Gin, and Bin input to the color discrimination circuit 47 according to Modification Example 2-1 of the present embodiment. It is.
  • the color correction circuit 48 performs different color correction processing for each hue region determined by the color determination circuit 47.
  • color correction is performed by the matrix calculation using the above-described (Expression 11), and the matrix Mat5 of (Expression 11) is, for example, as shown in (Expression 17) A 3 ⁇ 3 matrix is used.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the difference in intensity between the residue and hemoglobin Hb in the signals Rin, Gin, and Bin input to the color discrimination circuit 47.
  • the upper part is a diagram including a graph for explaining signal intensities of residues B, G, and R
  • the lower part is a graph for explaining the signal intensities of hemoglobin Hb at B, G, and R.
  • color correction is performed on the pixels belonging to the hue regions 5A and 4B by matrix calculation using the above (Equation 13).
  • the matrix Mat6 in (Equation 13) is, for example, expressed by (Equation 18). 3 ⁇ 3 is used.
  • color correction is performed by matrix calculation using the above (Expression 15).
  • the matrix Mat7 of (Expression 15) is used.
  • a 3 ⁇ 3 matrix as shown in (Equation 19) is used.
  • three narrowband lights are used so as to improve the discrimination accuracy of the object other than the living tissue by the color tone, so that the capillaries and the residue are more different in hue. Can be displayed.
  • the medical device according to the two embodiments described above is an endoscope apparatus including an endoscope having an insertion portion.
  • the medical device according to the present embodiment is an endoscope system using a swallowable capsule endoscope. It is.
  • the color of the image displayed on the object other than the living tissue in the white light observation mode in the narrowband light observation mode as described above also for the image acquired by the capsule endoscope. A similar color tone can be displayed.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing the configuration of the capsule endoscope system according to the present embodiment.
  • the capsule endoscope system 61 is connected to the capsule endoscope 62, a workstation 63 as a terminal device, a receiving unit 64 that receives an image signal from the capsule endoscope 62, and the workstation 63.
  • the input unit 65 includes a keyboard, a mouse, and the like, and a monitor 66 that displays an image processed by the workstation 63.
  • the capsule endoscope 62 includes an illumination unit 71, an imaging unit 72, a control unit 73, and a transmission unit 74.
  • the illumination unit 71 emits white illumination light via an illumination lens (not shown) under the control of the control unit 73 to illuminate the observation target.
  • the imaging unit 72 includes an imaging element such as a CCD and an objective lens, images the return light of the illumination light under the control of the control unit 73, and outputs the imaging signal to the control unit 73.
  • the control unit 73 outputs the image signal to the transmission unit 74, and the transmission unit 74 having an antenna transmits the image signal wirelessly.
  • An image signal from the capsule endoscope 62 is received by a receiving unit 64 having an antenna.
  • a workstation 63 that is an endoscope processor that processes an endoscopic image includes a CPU 81 that is a central processing unit, an interface unit (I / F) 82 with a receiving unit 64, a memory 83, and an input unit 65. Interface section (I / F) 84 and an interface section (I / F) 85 with monitor 66.
  • the capsule endoscope 62 wirelessly transmits a digital image signal, which is the same as the output of the A / D conversion circuit 34 shown in FIG.
  • the receiving unit 64 supplies the received image signal to the workstation 63, and the CPU 81 of the workstation 63 receives the image signal via the interface unit 82.
  • the workstation 63 stores the received image signal in the memory 83.
  • the CPU 81 includes an image processing unit 81 a, and the image processing unit 81 a performs the color estimation processing unit described in the first modification of the first embodiment and the color of the color determination circuit 47 for each pixel from the received imaging signal. A discrimination process and a color correction process of the color correction circuit 48 are executed.
  • the image processing unit 81 a includes a spectral estimation processing unit, a color determination circuit 47, and a color correction circuit 48.
  • the CPU 81 Since the CPU 81 outputs the signals Rout, Gout, and Bout corrected by the color correction circuit 48 in the special light observation mode, as described above, the object other than the living tissue is observed on the monitor 66 by white light observation. Displayed in a color tone similar to the color of the image displayed in the mode. Therefore, also in the capsule endoscope system 61, it is possible to display an object other than the living tissue with a color tone similar to the color of the image displayed in the white light observation mode.
  • the image processing unit 81a is included in the workstation 63, but the image processing unit 81a is provided in the control unit 73 of the capsule endoscope 62 as indicated by a dotted line in FIG. You may do it.
  • the capsule endoscope 62 wirelessly transmits the image signal corrected by the above-described color correction circuit 48 from the image pickup signal output by the image pickup device such as a CCD from the transmission unit 74.
  • the receiving unit 64 supplies the received imaging signal to the workstation 63, and the CPU 81 of the workstation 63 receives the image signal via the interface unit 82.
  • the workstation 63 stores the received image signal in the memory 83.
  • the workstation 63 Since the workstation 63 receives the output signals Rout, Gout, and Bout of the color correction circuit 48 in FIG. 1, the object other than the living tissue is displayed on the monitor 66 in the white light observation mode under the special light observation mode. It is displayed in a color tone similar to the color of the displayed image.
  • the illuminating unit 71 of the capsule endoscope 62 emits white light, and the control unit 73 generates a signal corresponding to an image picked up by irradiation with narrowband light by spectral estimation.
  • the illumination unit 71 may emit two or three narrowband lights as described above.
  • an object other than the living tissue is similar to the color of the image displayed in the white light observation mode. Can be displayed in color.
  • the special light observation the observation has been described with the return light of the narrow band light.
  • the special light may be fluorescence with respect to the excitation light.

Abstract

　プロセッサ４は、生体組織に照射された光の戻り光を撮像するCCD１６の出力から通常光の画像信号と特殊光の画像信号を生成する第１～第３マトリクス回路４０、４６と、特殊光の画像信号に対して画素毎に色を判別する色判別回路４７と、特殊光による観察モード時に、色判別回路４７の判別結果に基づいて、生体組織以外の観察対象の色に対して、通常光による観察モード時の色に類似するように色補正を行う色補正回路４８とを備える。

Description

医療機器
　本発明は、医療機器に関し、特に、生体組織に照射された光の戻り光の画像信号を処理する医療機器に関する。
　従来より、生体組織に照射された光の戻り光を撮像して、画像信号を生成して出力する医療機器が広く利用されている。例えば、内視鏡装置は、挿入部を有し、その挿入部を被検体内に挿入して、挿入部の先端に設けられた撮像素子により撮像して得られた生体組織の画像を、モニタに表示して、診断等のために用いられる医療機器である。
　内視鏡装置は、生体組織に白色光を照射して生体組織からの反射光の画像を観察する白色光観察モードすなわち通常光観察モードだけでなく、所定の帯域の波長の照明光を生体組織に照射し、生体組織からの戻り光の画像を観察する特殊光観察モードも有しているものがある。
　特殊光観察モードの一つとしての狭帯域光観察モードは、例えば、血管像や粘膜の微細構造を、コントラスト良く観察するためのモードである。また、特殊光観察モードには、狭帯域光の励起光を生体組織に照射して、生体組織内の蛍光物質が発する蛍光を撮像する蛍光観察モードもある。　
　特殊光観察モードで得られた画像中には、生体組織以外の対象物が含まれる場合がある。生体組織以外の対象物としては、例えば、残渣（残便や腸液、胆汁など）がある。
　特殊光観察画像に含まれる残渣などは、術者が病変部を診断する上での妨害因子であるため、日本特開２００４－８２３０号公報では、蛍光観察において、生体組織に付着した血液、残渣などの妨害因子の領域を識別して処理を行う技術が提案されている。さらに、日本特開２００３－７９５６８号公報には、蛍光観察において、生体組織に付着した血液、残渣などの妨害因子の領域を病変組織と誤認されないように、妨害領域を他の領域とは異なる色にする処理を行う技術が提案されている。また、日本特開２００７－１２５２４５号公報には、蛍光観察において、残渣による蛍光画像部分の表示形態を変更して、蛍光画像上で識別可能にする技術が開示されている。
　しかし、特殊光観察下、例えば血管像や粘膜の微細構造をコントラスト良く観察する観察するための従来の狭帯域光観察モードでは、生体組織以外の黄色い物質、例えば残渣、が真っ赤な色で表示されてしまう場合がある。これは、所定の色変換がされたときに、その色変換の結果、肉眼あるいは白色光観察モードでは黄色の対象物が赤色に変換されてしまうからである。　
　ところが、赤色は血液の色と同じなので、術者等は、モニタに映し出された画像中の赤色の物体は、血液ではないかと、条件反射的に誤認してしまう瞬間があったり、あるいはその画像に違和感を覚える場合がある。また、モニタを内視鏡被検者も一緒に見る場合もあるので、赤色の対象物を、被検者も同様な誤認をすることもあり得る。
　また、青色色素を生体組織上に散布した場合、狭帯域画像上では、散布された青色色素が緑色から青緑色に再現されてしまう場合がある。　
　ところが、狭帯域光観察モードでは、粘膜深部を走行する比較的太い血管も、緑色から青緑色で再現されるため、術者等は、そのような血管と類似する色の対象物が画像中にあると、違和感を覚える場合がある。
　画像を見る者が画像に違和感を覚えるのは、特殊光観察モード下で表示された画像において、生体組織以外の対象物が、白色光モードで表現される色調と異なっているからである。
　上述した各提案に係る技術においても、残渣などが異なる色に処理されるが、特殊光観察画像モード下で、モニタに表示される画像を、術者等に違和感を与えない画像にすることについては開示がない。
　そこで、本発明は、上述したような問題に鑑みてなされたものであり、特殊光観察画像モード下で、生体組織以外の対象物を白色光観察モードで表示される画像の色と類似の色調で表示する医療機器を提供することを目的とする。
　本発明の一態様による医療機器は、照明手段により生体組織に照射された光の戻り光を撮像する撮像手段の出力から通常光の画像信号と特殊光の画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記特殊光の画像信号に対して画素毎に色を判別する色判別手段と、前記特殊光による観察モード時に、前記色判別手段の判別結果に基づいて、前記生体組織以外の観察対象の色に対して、前記通常光による観察モード時の色に類似するように色補正を行う色補正手段と、を備える。
本発明の第１の実施形態の内視鏡装置１の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる狭帯域用フィルタ２５の分光特性の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、色判別回路４７において判別される色相領域と、その判別基準を記憶するテーブルTBLの構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、色判別回路４７により判別される色空間とその色補正処理を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、色判別回路４７と色補正回路４８において、画素毎に行われる色判別と色補正の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係わる狭帯域用フィルタ２５Aの分光特性の一例と対象物の反射率を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係わる、色判別回路４７により判別される色空間とその色補正処理を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係わる、色判別回路４７へ入力される信号Rin,Gin,Binにおいて、残渣とヘモグロビンHbそれぞれに対する強度の違いを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態の変形例２－１に係る狭帯域用フィルタ２５Aの分光特性の一例と対象物の反射率を示す図である。 本発明の第２の実施形態の変形例２－１に係る、色判別回路４７へ入力される信号Rin,Gin,Binにおいて、残渣とヘモグロビンHbそれぞれに対する強度の違いを説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係わるカプセル型内視鏡システムの構成を示す構成図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。　
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態の内視鏡装置１の構成を示す図である。図１に示すように第１の実施形態の内視鏡装置１は、体腔内に挿入され、内視鏡検査を行う電子内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３とを備える。さらに、医療機器であるこの内視鏡装置１は、内視鏡２に内蔵された撮像手段を駆動すると共に、撮像手段の出力信号に対する信号処理を行う内視鏡用映像信号処理装置としてのビデオプロセッサ（以下、プロセッサという）４と、プロセッサ４から出力される映像信号が入力されることにより、撮像手段により撮像された撮像画像に対して信号処理した画像を内視鏡画像として表示するモニタ５とを備える。
　内視鏡２は、内視鏡２に固有の識別情報（ID）を発生するID発生部６と、細長の挿入部７と、この挿入部７の後端に設けられた操作部８と、この操作部８から延出されたユニバーサルケーブル９とを有し、このユニバーサルケーブル９の１つの端部のライトガイドコネクタ１０は、光源装置３に着脱自在に接続され、もう一つの端部の信号コネクタ１０ａは、医療機器でもあるプロセッサ４に着脱自在に接続される。　
　挿入部７内には、照明光を伝送するライトガイド１１が挿通され、このライトガイド１１における手元側の端部のライトガイドコネクタ１０を光源装置３に接続することにより、光源装置３からの照明光がライトガイド１１に供給される。
　光源装置３は、白色光である通常光による観察モード（以下、白色光観察モードという）時には、照明光として可視波長領域をカバーする白色照明光を発生して、ライトガイド１１に供給し、特殊光による観察モードである狭帯域光観察モード時には、照明光として所定の狭帯域の照明光を発生して、ライトガイド１１に供給する。
　白色光観察モードと狭帯域光観察モードの切替指示は、例えば内視鏡２の操作部８に設けたスコープスイッチ等によるモード切替スイッチ１２により行うことができる。なお、モード切替スイッチ１２は、内視鏡２に設けたスコープスイッチで構成する他に、フットスイッチにより構成しても良いし、プロセッサ４のフロントパネルにモード切替スイッチを設けても良いし、図示しないキーボードにより構成する等しても良い。　
　このモード切替スイッチ１２による切替信号は、プロセッサ４内の制御回路（後述）に入力され、切替信号が入力されると、その制御回路は、光源装置３のフィルタ挿脱機構（後述）を制御して、白色照明光と、狭帯域照明光とを選択的に切り替える。
　また、挿入部７の先端部１３には、照明窓に取り付けた照明手段を構成する照明レンズ１４が設けられている。光源装置３からの照明光は、ライトガイド１１を介してその先端面に伝送され、挿入部７の先端部１２に設けた照明レンズ１４を通って外部に出射され、体腔内の患部等の生体組織の表面を照明する。以上のように、光源装置４、ライトガイド１１等は、通常光と、特殊光を切り替え可能に照射する照明手段を構成する。
　さらに、先端部１３には、照明窓に隣接して観察窓が設けてあり、この観察窓には対物レンズ１５が取り付けられている。この対物レンズ１５は、生体組織からの反射光による光学像を結像する。この対物レンズ１５の結像位置には、撮像手段を構成する固体撮像素子としてCCD１６が配置されており、対物レンズ１５を通った光は、このCCD１６により光電変換される。　
　このCCD１６の撮像面には、光学的に色分離する色分離フィルタ１７が設けられており、色分離フィルタ１７には、例えば補色系カラーフィルタが各画素単位で取り付けてある。　
　この補色系カラーフィルタは、各画素の前に、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）、シアン（Ｃｙ）、イエロ（Ｙｅ）の４色のカラーチップが、水平方向には、ＭｇとＧとが交互に配置され、縦方向には、Ｍｇ、Ｃｙ、Ｍｇ、ＹｅとＧ、Ｙｅ、Ｇ、Ｃｙとの配列順で、それぞれ配置されている。
　光源装置３は、照明光を発生するランプ２０を内蔵し、このランプ２０は、可視波長領域を含む照明光を発生する。この照明光は、赤外カットフィルタ２１により赤外光がカットされて略白色光の波長帯域に近い照明光にされた後、絞り２２に入射される。この絞り２２は、絞り駆動回路２３により、開口量が調整されてその通過光量が制御される。
　この絞り２２を通過した照明光は、狭帯域光観察モード時は、プランジャなどにより構成されるフィルタ挿脱機構２４により照明光路中に挿脱される狭帯域用フィルタ２５を通して、或いは白色光観察モード時は、狭帯域用フィルタ２５を通さないで、集光レンズ２６により集光されてライトガイド１１の手元側の端面、つまり入射端面に入射される。　
　図２は、狭帯域用フィルタ２５の分光特性の一例を示す図である。この狭帯域用フィルタ２５は、２峰性フィルタ特性を示し、例えば、緑、青の各波長域において、それぞれ狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａ，Ｂａを有する。　
　より具体的には、狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａ，Ｂａは、それぞれ中心波長が５４０ｎｍ、４１５ｎｍであり、その半値幅が２０～４０ｎｍのバンドパス特性を有する。
　従って、狭帯域用フィルタ２５が照明光路中に配置された場合には、この狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａ，Ｂａを透過した２バンドの狭帯域照明光がライトガイド１１に入射される。　
　これに対して、狭帯域用フィルタ２４を照明光路中に配置しない場合には、広帯域の白色光がライトガイド１１に供給されることになる。
　プロセッサ４は、内視鏡画像を処理する内視鏡用プロセッサであり、制御回路３１と、各種回路を有し、各種回路の中の主な回路は、制御回路の制御の下で動作する。制御回路３１は、光源装置３からライトガイド１３に供給する照明光の切替制御に連動して、プロセッサ４内の信号処理系の特性を切り替える制御も行う。よって、プロセッサ４は、モード切替スイッチ１２による切替操作により、信号処理系の特性を切り替えることにより、白色光モード及び狭帯域光モードそれぞれの観察モードに適した信号処理を行えるようになっている。
　CCD１６は、信号線の一端と接続されており、この信号線の他端が接続された信号コネクタ１０ａをプロセッサ４に接続することにより、プロセッサ４内のCCD駆動回路３２とCDS回路３３とに接続される。　
　なお、内視鏡２の固有の識別情報（ID）を発生するID発生部６のID信号は、制御回路３１に入力され、制御回路３１は、受信したID信号によりプロセッサ４に接続された内視鏡２の種類やその内視鏡２の内蔵されたCCD１６の画素数、種類等を識別する。制御回路３１は、識別した内視鏡２のCCD１６を適切に駆動するように、CCD駆動回路３２を制御する。　
　CCD１６は、CCD駆動回路３２からのCCD駆動信号の印加により、光電変換された撮像信号を、相関二重サンプリングを行うCDS回路３３に出力する。CDS回路３３により、撮像信号から信号成分が抽出されてベースバンドの信号に変換された信号は、A/D変換回路３４に入力され、デジタル信号に変換されると共に、明るさ検出回路３５に入力され、明るさ（信号の平均輝度）が検出される。　
　明るさ検出回路３５により検出された明るさ信号は、調光回路３６に入力され、基準の明るさ（調光の目標値）との差分により調光するための調光信号が生成される。この調光回路３６からの調光信号は、絞り駆動回路２３に入力され、絞り駆動回路２３は、生成される画像の明るさが、基準となる明るさとなるように絞り２２の開口量を調整する。
　A/D変換回路３４から出力されるデジタル信号は、Y/C分離回路３７に入力され、Y/C分離回路３７は、輝度信号Ｙと、（広義の色信号Ｃとしての）線順次の色差信号Ｃｒ，Ｃｂを生成する。色分離フィルタ１７に補色系カラーフィルタを用いたCCD１６の場合、縦方向に隣接する２列の画素を加算して順次読み出すが、このとき奇数フィールドと偶数フィールドで画素の列をずらして読み出すようにする。そして、CCD１６から読み出された信号は、Y/C分離回路３７に入力され、各画素について、公知のように輝度信号と色差信号とが生成されることになる。
　このY/C分離回路３７は、色分離手段を形成し、従って、Y/C分離回路３７の出力信号としての輝度信号Ｙは輝度信号、色差信号Ｃｒ，Ｃｂは色差信号に相当する。　
　輝度信号Ｙは、γ（ガンマ）回路３８に入力されると共に、信号の通過帯域を制限する第１のローパスフィルタ（以下、LPFと略記）３９ａに入力される。　
　このLPF３９ａは、輝度信号Ｙに対応して広い通過帯域に設定されており、このLPF３９ａの通過帯域特性により設定された帯域の輝度信号Ｙｌが、色変換手段としての第１マトリクス回路４０に入力される。
　また、色差信号Ｃｒ，Ｃｂは、信号の通過帯域を制限する第２のLPF３９ｂを介して、線順次色差信号を同時化する同時化回路４１に入力される。　
　この場合、第２のLPF３９ｂは、制御回路３１により、観察モードに応じてその通過帯域の特性が変更される。具体的には、白色光観察モード時には、第２のLPF３９ｂは、第１のLPF３９ａより低帯域に設定される。つまり、白色光観察モード時には、標準的な映像信号の規格に準拠した信号処理を行うように設定される。　
　一方、狭帯域光観察モード時には、第２のLPF３９ｂは、白色光観察モード時における低帯域よりも広い帯域に変更される。例えば第２のLPF３９ｂは、第１のLPF３９ａとほぼ同様に広帯域に設定すなわち変更される。　
　このように第２のLPF３９ｂは、観察モードの切替に連動して、色差信号Ｃｒ，Ｃｂに対する通過帯域制限する処理特性を変更する処理特性変更手段を形成している。
　第２のLPF３９ｂの信号通過の帯域特性を広帯域化することにより、毛細血管の走行状態や、狭帯域透過フィルタ特性部Ｇａによる輝度信号に近い緑（Ｇ）の照明光のもとで撮像した緑（Ｇ）の色信号により得られる表層付近に近い血管走行状態などの分解能（解像度）を向上することができ、診断がし易い画質の良い画像が得られるようにしている。　
　同時化回路４１は、同時化された色差信号Ｃｒ，Ｃｂを生成し、この色差信号Ｃｒ，Ｃｂは、色変換手段としての第１マトリクス回路４０に入力される。　
　第１マトリクス回路４０は、輝度信号Ｙｌ及び色差信号Ｃｒ，Ｃｂを３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換して出力する回路であり、出力された３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、ガンマ補正を行うγ回路４２に入力される。３原色信号中の信号Ｒ１，Ｇ１には、中心波長５４０ｎｍの狭帯域光が照射されることで得られる画像信号が割り当てられ、３原色信号中の信号Ｂ１には、中心波長４１５ｎｍの狭帯域光が照射されることで得られる画像信号が割り当てられる。
　この第１マトリクス回路４０は、制御回路３１によって制御され、CCD１６の感度特性や色分離フィルタ１７の特性、狭帯域用フィルタ２５の特性に応じて、変換特性を決定するマトリクス係数の値を変更又は切替える。そして、第１マトリクス回路４０は、入力された信号を、混色の無い或いは混色を殆ど解消した３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換する。
　例えば、プロセッサ４に実際に接続される内視鏡２により、その内視鏡２に搭載されているCCD１６の分光感度や色分離フィルタ１７の特性が異なる場合があり、制御回路３１は、ID信号の情報により実際に使用されているCCD１６の分光感度や色分離フィルタ１７の特性に応じて第１マトリクス回路４０により３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換するマトリクス係数を変更する。
　このようにすることにより、実際に使用される撮像手段の種類が異なる場合にも適切に対応でき、偽色の発生を防止したり、混色の少ない３原色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１に変換することができる。　
　なお、制御回路３１は、第１マトリクス回路４０，後述する第２マトリクス回路，第３マトリクス回路によるマトリクス係数を設定するために参照する参照用の各種テーブルのデータを記憶する記憶部としてのメモリ３１ａを内蔵している。　
　γ回路４２も、制御回路３１により制御される。具体的には、狭帯域光観察モード時には、白色光観察モード時よりもγ補正の特性を強調したγ特性に変更される。これにより、低信号レベル側でのコントラストが強調され、より識別し易い表示特性となる。　
　このγ回路４２によりγ補正された３原色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は、色変換手段を構成する第２マトリクス回路４３に入力される。この第２マトリクス回路４３は、以下の（式１）により、３原色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を色差信号Ｒ－Ｙ、Ｂ－Ｙに変換して出力する。なお、（式１）のマトリクスMat1は、例えば（式２）のように表される。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　この第２マトリクス回路４３は、観察モードの切り替えによらず、例えば固定値に固定されたマトリクス係数が採用される。　
　γ（ガンマ）回路３８に入力された輝度信号Ｙは、ガンマ補正され、ガンマ補正された輝度信号Ｙｈは拡大回路４４に入力される。
　第２マトリクス回路４３により出力される色差信号Ｒ－Ｙ、Ｂ－Ｙは、輝度信号Ｙｈと共に、拡大処理を行う拡大回路４４に入力される。　
　この拡大回路４４により拡大処理（及び必要な補間処理）された輝度信号Ｙｈは、強調回路４５により輪郭強調された後、第３マトリクス回路４６に入力される。拡大回路４４により拡大処理された色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－Ｙは、強調回路４５を通さないで第３マトリクス回路４６に入力される。　
　色分離手段としての第３マトリクス回路４６により、輝度信号Ｙｈと色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－Ｙは、３原色信号Ｒin，Ｇin，Ｂinに変換される。すなわち、第３マトリクス回路４６は、輝度信号Ｙｈと色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－Ｙから３原色信号Ｒin，Ｇin，Ｂinを生成する。
　白色光観察モード時は、第３マトリクス回路４６は、通常光すなわち白色光により照射された通常画像を生成するように、輝度信号Ｙｈと色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－Ｙから３原色信号Ｒin，Ｇin，Ｂinを生成する。　
　狭帯域光観察モード時は、第３マトリクス回路４６は、血管像や粘膜の微細構造をコントラスト良く観察できるように、中心波長が５４０ｎｍの狭帯域光の照明に基づく画像信号を、信号Rinに割り当て、中心波長が４１５ｎｍの狭帯域光の照明に基づく画像信号を、信号Bin及び信号Ginに割り当てて出力する。
　第３マトリクス回路４６による、輝度信号Ｙｈと色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－Ｙから３原色信号Ｒin，Ｇin，Ｂinへの変換は、次の（式４）による。なお、（式４）のマトリクスMat2は、輝度信号Ｙｈと色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－Ｙから３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂへの変換のためのマトリクスであり、具体的には、式（３）のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　（式４）のマトリクスMat3は、３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから生体組織の再現色を生成するためのマトリクスであり、NBIモード時は、例えば（式５）であり、白色光観察モード時では３行３列の単位行列で表される。マトリクスMat3により、この第３マトリクス回路４６にから出力される信号Rinには中心波長が５４０ｎｍの狭帯域光の照明に基づく画像信号が割り当てられ、信号GinとBinには、中心波長が４１５ｎｍの狭帯域光の照明に基づく画像信号が割り当てられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　第３マトリクス回路４６の出力をそのままモニタ５に出力すると、白色光観察モード時に黄色く再現される残渣や腸液などの生体組織以外の対象物は、真っ赤な色で表示されてしまうので、ここでは、色判別回路４７及び色変換回路４８により処理することにより、このような生体組織以外の対象物は、白色光観察モードで表示される色に類似する色調で表示される。
　以上説明した、プロセッサ４のY/C分離回路３７，第１～第３マトリクス回路４０，４３，４６等が、照明手段である光源装置４からの照明光により生体組織に照射された光の戻り光を撮像するCCD１６の出力から通常光の画像信号と特殊光の画像信号を生成する画像信号生成手段を構成する。
　第３マトリクス回路４６の出力は、色判別回路４７に入力される。色判別回路４７は、第３マトリクス回路４６から入力される各信号Rin、Gin、Binの輝度レベルに応じて、テーブルTBLを参照して、画素毎にどの色相領域に含まれるかを判別する。テーブルTBLは、色判別回路４７が内蔵していてもよいし、制御回路３１のメモリ３１ａに記憶され、色判別回路４７が参照できるように構成されていてもよい。
　図３は、色判別回路４７において判別される色相領域と、その判別基準を記憶するテーブルTBLの構成を示す図である。図４は、色判別回路４７により判別される色空間とその色補正処理を説明するための図である。
　図３に示すテーブルTBLは、R信号、G信号、B信号の大小関係に基づいて、１０個の色相領域を規定するためのテーブルである。テーブルTBLは、RGBの各輝度レベルの大小関係と、その関係を満足する場合の色相領域の対応関係の情報を含む。図３のテーブルTBLに基づいて、各画素が１０個の色相領域（１A）、（１B）、（２A）、（２B）、（３）、（４A）、（４B）、（５A）、（５B）、（６）のいずれかに属かが判定される。
　図４に示す色空間の中心点から放射状に設定されている色軸は、彩度（以下、色飽和度又は単に飽和度（Saturation）ともいい、記号「sat」で示す）の大小を示し、色環円の外側程、色飽和度が高いことを示している。また、色空間の円周方向は、色相（以下、記号「hue」で示す）を示している。
　図４に示す色空間は、６本の基準色軸C（シアン）、B（青）、M（マゼンダ）、R（赤）、Y（黄）、G（緑）に、４本の色軸G-C、B-C、R-M、R-Yを加えた１０本の色軸を有する。色軸G-Cは、基準色軸GとCの間に設定され、色軸B-Cは、基準色軸BとCの間に設定され、色軸R-Mは、基準色軸RとMの間に設定され、色軸R-Yは、基準色軸RとYの間に設定される。図４において、１０本の色軸で分割される色相領域は、図３で判別される（１A）、（１B）、（２A）、（２B）、（３）、（４A）、（４B）、（５A）、（５B）、（６）に対応する。そして、色判別回路４７は、テーブルTBLにより、画素毎に、当該画素が図４のどの色相領域に属するかを判別する。よって、色判別回路４７は、特殊光の画像信号の輝度レベルに応じて画素毎に色相を判別する。
　上述したように、白色光観察モード下において黄色で再現される対象物は、狭帯域光観察モード下では、第３マトリクス回路４７の出力においては、明度及び彩度の高い、赤い色調で再現される。
　そこで、色補正回路４８は、色相領域２A及び１Bに属すると判別された画素に対して、色補正を行う。色相領域１Bに属すると判別された画素あるいは色相領域２Aに属すると判別された画素は、色軸Yの方向へ補正する。すなわち、色判別回路４７が前記生体組織以外の観察対象を赤の色調と判別した場合、色補正回路４８は、黄色い色調への色補正をする。
　また、上述したように、白色光観察モード下において青色で再現される対象物は、従来の狭帯域光観察モード下では、第３マトリクス回路４６の出力においては、明度及び彩度の高い、緑あるいは青緑の色調で再現される。
　そこで、色補正回路４８は、色相領域４Aから４B、及び５Aに属すると判別された画素に対しても、色補正を行う。色相領域５Aから４Bに属すると判別された画素あるいは色相領域４Aに属すると判別された画素は、色軸Bの方向へ補正する。すなわち、色判別回路４７が生体組織以外の観察対象を緑の色調あるいは青緑の色調と判別した場合、色補正回路４８は、青の色調への色補正をする。
　以上のように、色判別回路４７は、特殊光の画像信号に対して画素毎に色を判別する色判別手段を構成する。具体的には、色判別回路４７は、特殊光の画像信号に対して画素毎に色を識別し、生体組織以外の観察対象であるかを判別する色判別手段を構成する。そして、色補正回路４８は、特殊光による観察モード時に、色判別回路４７の判別結果に基づいて、生体組織以外の観察対象の色に対して、通常光による観察モード時の色に類似するように色補正を行う色補正手段を構成する。
　図５は、色判別回路４７と色補正回路４８において、画素毎に行われる色判別と色補正の処理を示すフローチャートである。ここでは、色補正処理は、例えば、国際公開第WO　2010/044432号に開示の方法を用いた例で説明する。　
　色判別回路４７において、第３マトリクス回路４６から入力される各画素の信号Rin、Gin、Binに基づいて、テーブルTBLを参照して、当該画素がその色相領域に属するか否かが、判別される（S1）。
　色補正回路４８において、色判別回路４７の判別結果から、当該画素が色補正をすべき補正対象の色相領域の画素であるか否かが、判定され（S2）、当該画素が補正対象の色相領域の画素であるときは（S2:YES）、色補正回路４８は、所定の色補正を行う（S3）。当該画素が補正対象の色相領域の画素でないときは（S2:NO）、色補正回路４８は、所定の色補正を行わない。　
　ここでは、色補正を行う色相領域は、１０個の色相領域中、色相領域２A、１B、４A、４B及び５Aである。
　色補正回路４８は、次の（式６）から、画素の色補正を行い、当該画素の補正された信号Rout、Gout、Boutを出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、補正係数ｐｓａｔ、ｐｈｕｅ、ｃｓａｔ、ｃｈｕｅは、次の（式７）から算出され、補正係数Ｒ－ａ１、Ｇ－ａ１、Ｂ－ａ１、Ｒ－ａ２、Ｇ－ａ２、Ｂ－ａ２は、固定値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　（式７）において、係数ｄｐ、ｄｃは、当該画素の画素値に基づいて算出される変数であり、係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２は、当該画素の色信号が位置する色相領域にかかる補正係数であり、固定値である。
　補正係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２は、色空間上での移動量あるいは変換量を決定する係数である。すなわち、補正係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２は、色補正を行う色相領域２A、１B、４A、４B及び５Aの画素を、それぞれ色空間上で移動、回転させる量を決定する。
　４個の補正係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２は、色相領域１B、２A用、色相領域４B、５A用、及び色相領域４A、３用の３つがあり、当該画素の色信号が位置する色相領域に応じて、選択される。図５に示す処理は、各画素について行なわれる。　
　以上のようにして、判別回路４７及び色補正回路４８により、色相領域１B、２Aに属する、残渣などの白色光観察下では、黄色い色で見える対象物は黄色方向に色空間上で色相が回転される（すなわち色補正が行われる）ので、黄色、あるいは橙色で、モニタ５に表示される。また、色相領域４B、５A、５Bに属する、インジゴカルミン、メチレンブルーなどの白色光観察下では、青色で見える染色剤などは、青色方向に色空間上で色相を回転される（すなわち色補正を行われる）ので、青色で、モニタ５に表示される。
　よって、術者は、狭帯域光観察モード下で、生体組織以外の対象物を白色光モードで表示される画像の色と類似の色調で見ることができる。特に、残渣などが真っ赤な色で見えず、青い色素が緑色から青緑色で見えないので、術者は、そのような生体組織以外の対象物を、瞬間的に誤認したり、あるいは、狭帯域光観察モードによる画像に違和感を覚えるようなことがなくなる。ひいては、術者は、例えば、内視鏡を用いた検査などをスムーズに行うことができる。
　なお、上述した例では、補正係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２は、固定値であるが、変数としてもよい。　
　例えば、第１マトリクス回路４２の出力する信号R1、G1、B1に基づいて、補正係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２を変更するようにしてもよい。具体的には、第１マトリクス回路４２の出力する信号R1、G1、B1から、次の（式８）によりα１を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　α１は、信号G1とB1の差（あるいは信号R1とB1の差）に比例した値である。よって、このα１に比例して、補正係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２が変更される。その結果、信号G1とB1の差が大きいときは彩度が高いので、色空間上での移動量を、より大きく補正するように、補正係数Kｓａｔ１、Kｈｕｅ１、Kｓａｔ２、Kｈｕｅ２は変更される。すなわち、色補正回路４８は、生体組織以外の観察対象の色に対して、CCD１６からの特殊光の画像信号の輝度レベルに応じて、色補正処理における補正パラメータを動的に変更する。
　従って、画素の色において、緑あるいは青緑の彩度が高い場合は、その画素の色は、より青くなるように補正され、赤の彩度が高い場合は、その画素の色は、より黄色くなるように補正される。
（変形例１）
　上述した例では、光源装置３が、白色光観察モード時には、白色光を出射し、狭帯域光観察モードの時には、所定の狭帯域光を出射して、それらの戻り光が撮像素子で受光される構成であるが、変形例として、照明手段としての光源装置は、白色光である通常光のみを出射するようにして、狭帯域光観察モード時には、公知のいわゆる分光推定処理により、特殊光である狭帯域光の戻り光に相当する画像信号を生成するようにしてもよい。分光推定処理に関しては、例えば、特開２００３－９３３３６号公報に、可視光領域の照明光による画像信号を信号処理し離散的な分光画像を生成し、生体組織の画像情報を得る電子内視鏡装置が開示されている。
　この変形例１の場合、図１の光源装置３は、狭帯域用フィルタ２５及びフィルタ挿脱機構２４はなくてよく、さらに、点線で示す範囲の回路部SPが分光推定処理を行う処理部となる。回路部SPは、CPUあるいはDSP等により構成される。回路部SPでは、補色系から原色系への変換処理を行った後に、分光推定処理が行われる。回路部SP以外の構成及び処理内容は、上述した例の構成及び処理と同様である。　
　よって、このような分光推定処理を用いて、離散的な狭帯域光の戻り光の信号を生成するようにしてもよい。
（変形例２）
　上述した例では、RGB表色系に基づいて、色判別回路が色判別を行っているが、CIEＬ＊ａ＊ｂ＊（エルスター・エースター・ビースター）表色系、LUT表色系、などの他の表色系に基づいて、色判別を行うようにしてもよい。　
　例えば、UCS（Uniform Color Space）の一つである、CIEＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色相角θを用いて、色判別を行うこともできる。その場合、図４に示したようなテーブルTBLと類似するテーブルにおいて、色相角の範囲に基づいて複数の色相領域を規定し、各画素が、規定された複数の色相領域内の所定の領域に属するか否かを判別して、上述したような色の補正が行われる。例えば、色補正処理は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系の色相角が、－４５度～４５度の範囲に属する画素についてのみ行う等である。
　さらに、色相角θと彩度（原点からの距離OC）とに基づいて、色判別を行うようにしてもよい。その場合、図４に示したようなテーブルTBLと類似するテーブルにおいて、色相角の範囲と彩度の値とに基づいて複数の色相領域を規定し、各画素が、規定された複数の色相領域内の所定の領域に属するか否かを判別して、上述したような色の補正が行われる。
　また、上述した例では、色補正回路４８は、上述した（式６）及び（式７）で示したように、１０軸色補正により行っているが、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系を用いた場合、上述したように判別された、生体組織以外の対象物とされた、第３マトリクス回路４６の出力する信号Rin、Gin、Binに対して、次の（式９）を用いたマトリクス演算により、色補正を行うようにしてもよい。（式９）のマトリクスMat4は、例えば（式１０）のような３×３の行列で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここでは、マトリクスMat4の要素m21とｍ22は、信号Routと信号Goutが略等しくなるように、すなわちRout≒Goutとなるように、予め設定される。以上のように、色補正回路４８は、生体組織以外の観察対象の色に対して、補正係数のマトリクスを用いたマトリクス演算により、色補正処理を行う。　
　なお、色相角θと彩度とに基づいて色相判別を行う場合には、（式１０）における要素m21とｍ22は、彩度に応じて予め用意した値に変更される。
（変形例３）
　上述した例では、狭帯域光観察モード時に、例えば、血管像や粘膜の微細構造を、コントラスト良く観察できるように、第３マトリクス回路４６において色変換を行い、その後、色判別回路４７と色変換回路４８による、所定の色相領域の画素についての色補正を行っているが、第３マトリクス回路４６による色変換と、色判別回路４７と色変換回路４８による色補正の処理の順番を入れ替えてもよい。　
　すなわち、色判別回路４７と色変換回路４８による色補正の処理を行った後に、第３マトリクス回路４６による色変換の処理を行うようにしてもよい。
　以上のように、上述した実施の形態及び各変形例によれば、特殊光観察画像モード下で、生体組織以外の対象物を白色光観察モードで表示される画像の色と類似の色調で表示する医療機器を提供することができる。
（第２の実施形態）
　上述した第１の実施形態では、２つの狭帯域光が用いられているが、本実施形態では、生体組織以外の対象物をより区別できるように表示するために、３つの狭帯域光が用いられる。特に、上述した第１の実施形態では、残渣だけでなく、ヘモグロビンを含む血液の流れる血管、特に毛細血管も、残渣と同じ色相で表示されてしまう場合があるが、本実施形態では、毛細血管と残渣とを異なる色相で再現させ、再現された色相に基づきマトリクス演算内容を変更することで色補正処理を行うため、毛細血管と残渣とを、異なる色相で表示することができる。
　本実施形態の内視鏡装置１Aの構成は、図１に示す内視鏡装置１の構成と同様であるが、一部の構成要素の処理あるいは動作が異なる。以下、図１を用いて、本実施形態の内視鏡装置について説明するが、第１の実施形態の内視鏡装置１と同様の構成要素についての説明は省略し、異なる処理及び動作について、主として説明する。
　図１の内視鏡装置１において、狭帯域用フィルタ２５Aは、３つの狭帯域光を透過するフィルタである。図６は、第２の実施形態に係る狭帯域用フィルタ２５Aの分光特性の一例と対象物の反射率を示す図である。この狭帯域用フィルタ２５Aは、３峰性フィルタ特性を示し、例えば、緑、青、赤の各波長域において、それぞれ狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａ，Ｇａ，Ｂａを有する。
　より具体的には、狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａ，Ｇａ，Ｂａは、それぞれ中心波長が６３０ｎｍ、５４０ｎｍ、４１５ｎｍであり、その半値幅が２０～４０ｎｍのバンドパス特性を有する。
　従って、狭帯域用フィルタ２５Aが照明光路中に配置された場合には、この狭帯域透過フィルタ特性部Ｒａ，Ｇａ，Ｂａを透過した３バンドの狭帯域照明光がライトガイド１１に入射される。　
　生体組織からの反射光は、CCD１６において受光され、CCD１６において光電変換された画像信号は、CDS回路３３に入力される。　
　そして、第１マトリクス４０は、中心波長が６３０ｎｍの狭帯域光の照射にも基づく画像信号を信号R1として出力し、中心波長が５４０ｎｍの狭帯域光の照射にも基づく画像信号を信号G1として出力し、中心波長が４１５ｎｍの狭帯域光の照射にも基づく画像信号を信号B1として出力する。
　また、第３マトリクス回路４６は、輝度信号Ｙｈと色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－Ｙから３原色信号Ｒin，Ｇin，Ｂinを生成して出力するが、信号Ｒinは、中心波長が６３０ｎｍの狭帯域光の照射にも基づく画像信号に対応し、信号Ｇinは、中心波長が５４０ｎｍの狭帯域光の照射にも基づく画像信号に対応し、信号Ｂinは、中心波長が４１５ｎｍの狭帯域光の照射にも基づく画像信号に対応する。よって、本実施形態では、第３マトリクス４８は、輝度信号Ｙｈと色差信号Ｒ－Ｙ，Ｂ－ＹからRGB信号への単なる変換処理を行う。
　色判別回路４７は、上述した第１の実施形態と同じであり、図３に示したテーブルTBLを参照して、各画素の色相領域を判別する。　
　ここで、図６を用い、残渣とヘモグロビンの反射率の違いを概念として、残渣とヘモグロビンの反射率を説明する。図６において、残渣の反射率は、曲線T1で示され、ヘモグロビンHbの反射率は、曲線T2で示される。図６に示すように、中心波長が５４０ｎｍの狭帯域光の波長帯域において、ヘモグロビンHbの反射率は、残渣の反射率より低いが、中心波長が６３０ｎｍの狭帯域光の波長帯域においては、ヘモグロビンHbと残渣の反射率は略同じである。本実施形態は、その反射率の特性を利用して、ヘモグロビンHbと残渣の識別精度を向上させるようにしている。すなわち、残渣が撮像された場合、色判別回路４７に入力される信号Rin,Gin,Binの強度は図８の上段のような関係になるため、黄色系の色相で再現され、一方のヘモグロビンHbを含む毛細血管が撮像された場合には図８の下段のような関係になり赤～橙系の色相で再現されるため、残渣と毛細血管の再現色相が異なり、色相による判別が比較的容易になる。
　色補正回路４８は、色判別回路４７で判別された色相領域毎に異なる色補正処理を行う。図７は、本実施形態に係る、色判別回路４７により判別される色空間とその色補正処理を説明するための図である。
　本実施形態では、色相領域２B、３に属する画素と、色相領域５Ｂ、５A、４Bに属する画素と、色相領域２B、３、５A、４B以外の色相領域に属する画素のそれぞれに、異なる補正処理を行う。
　色相領域２B、３に属する画素に対しては、次の（式１１）を用いたマトリクス演算により、色補正が行われる。（式１１）のマトリクスMat5は、例えば（式１２）のような３×３の行列で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ここで、信号RoutとBoutが略等しくなるように、要素m22とm23は設定され、要素は、m22=α・m12、m23=(１－α)・m23′の関係を有し、ここで、αは、０≦α≦１である。
　（式１１）に示すように、マトリクスMat5は、０（ゼロ）でない要素m22を含むので、信号RoutとGoutは、残渣とヘモグロビンHbの反射率の差に応じた出力となる。　
　中心波長５４０ｎｍの狭帯域光の波長帯域における残渣の反射率は、ヘモグロビンHbの反射率よりも大きいので、モニタ５に表示される残渣は、信号RoutとGoutによって、より黄色く表示される。
　図８は、本実施形態に係わる、色判別回路４７へ入力される信号Rin,Gin,Binにおいて、残渣とヘモグロビンHbそれぞれに対する強度の違いを説明するための図である。図８において、上段は、残渣のB,G,Rにおける信号強度を説明するためのグラフを含む図であり、下段は、ヘモグロビンHbのB,G,Rにおける信号強度を説明するためのグラフを含む図である。
　また、色相領域５Ｂ、５A、４Bに属する画素に対しては、次の（式１２）を用いたマトリクス演算により、色補正が行われる。（式１３）のマトリクスMat6は、例えば（式１４）のような３×３の行列で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ここでは、３つの狭帯域光の場合、青色色素は、色相領域５Ｂ、５A、４Bの画素として再現されるので、この２つの色相領域の画素に対して、（式１４）のマトリクスMat6を用いることにより、青色色素は、青緑色から青に色補正されて表示される。
　また、色相領域２B、３、５Ｂ、５A、４B以外の色相領域に属する画素に対しては、次の（式１５）を用いたマトリクス演算により、色補正を行う。（式１５）のマトリクスMat7は、例えば（式１６）のような３×３の行列で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　以上のように、本実施形態によれば、生体組織以外の対象物を色調による判別が容易となるように３つの狭帯域光を用いる為、毛細血管と残渣を、異なる色相で表示することができる。
（変形例２－１）
　上述した実施の形態では、第３の狭帯域光として、中心波長が６３０ｎｍの狭帯域光を用いているが、本変形例では、中心波長が５００ｎｍの狭帯域光を用い、毛細血管と残渣の識別精度を向上させることができる。
　図９は、本第２の実施形態の変形例２－１に係る狭帯域用フィルタ２５Aの分光特性の一例と対象物の反射率を示す図である。図９に示すように、中心波長が５００ｎｍの狭帯域光の波長帯域において、ヘモグロビンHbの反射率は、残渣の反射率より高く、中心波長が５４０ｎｍの狭帯域光の波長帯域においては、ヘモグロビンHbの反射率は、残渣の反射率よりも低い。本実施形態は、その反射率の特性を利用して、毛細血管と残渣の色調に基づく判別精度を高めている。すなわち、残渣が撮像された場合、色判別回路４７に入力される信号Rin,Gin,Binの強度は図１０の上段のような関係になるため、赤～橙系の色相で再現され、一方ヘモグロビンHbを含む毛細血管が撮像された場合には図１０の下段のような関係になり緑～黄色系の色相で再現されるため、残渣と毛細血管の再現色相が異なり、色相による判別が容易になる。図１０は、本実施形態の変形例２－１に係る、色判別回路４７へ入力される信号Rin,Gin,Binにおいて、残渣とヘモグロビンHbそれぞれに対する強度の違いを概念的に説明するための図である。　
　色補正回路４８は、色判別回路４７で判別された色相領域毎に異なる色補正処理を行う。
　色相領域２A、２Bに属する画素に対しては、上述した（式１１）を用いたマトリクス演算により、色補正を行うが、その（式１１）のマトリクスMat5は、例えば（式１７）のような３×３の行列を用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　図１０は、色判別回路４７へ入力される信号Rin,Gin,Binにおける、残渣とヘモグロビンHbの強度の違いを説明するための図である。図１０において、上段は、残渣のB,G,Rにおける信号強度を説明するためのグラフを含む図であり、下段は、ヘモグロビンHbのB,G,Rにおける信号強度を説明するためのグラフを含む図である。すなわち、ヘモグロビンHbを含む血管は赤～橙系の色相で、一方の残渣は緑～黄色系の色相で再現され、色相を大きく変えることができるため、色相による識別を向上させることができる。
　また、色相領域５A、４Ｂに属する画素に対しては、上記の（式１３）を用いたマトリクス演算により、色補正を行うが、その（式１３）のマトリクスMat6は、例えば（式１８）のような３×３を用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　また、色相領域２B、３、５A、４Ｂ以外の色相領域に属する画素に対しては、上記の（式１５）を用いたマトリクス演算により、色補正を行うが、その（式１５）のマトリクスMat7は、例えば（式１９）のような３×３の行列を用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　以上のように、本実施形態及び変形例によれば、生体組織以外の対象物を色調による判別精度を向上するように３つの狭帯域光を用いる為、毛細血管と残渣を、より異なる色相で表示することができる。
　なお、第２の実施形態及び変形例２－１においても、第１の実施形態で説明した変形例１、２、３を適用することは可能である。
（第３の実施形態）
　上述した２つの実施形態の医療機器は、挿入部を有する内視鏡を含む内視鏡装置であるが、本実施形態の医療機器は、飲み込み型のカプセル内視鏡を利用した内視鏡システムである。本実施形態では、カプセル型内視鏡により取得された画像に対しても、上述したような狭帯域光観察モードにおいて、生体組織以外の対象物を白色光観察モードで表示される画像の色と類似の色調で表示することができる。
　図１１は、本実施形態に係るカプセル型内視鏡システムの構成を示す構成図である。カプセル型内視鏡システム６１は、カプセル型内視鏡６２と、端末装置としてのワークステーション６３と、カプセル型内視鏡６２からの画像信号を受信する受信部６４と、ワークステーション６３に接続された、キーボード、マウス等を含む入力部６５と、ワークステーション６３で処理された画像を表示するモニタ６６とを含んで構成される。
　カプセル型内視鏡６２は、照明部７１と、撮像部７２と、制御部７３と、送信部７４とを含む。照明部７１は、制御部７３の制御の下、図示しない照明レンズを介して白色光の照明光を出射して、観察対象を照明する。撮像部７２は、CCD等の撮像素子と対物レンズを含み、制御部７３の制御の下、照明光の戻り光を撮像して、撮像信号を制御部７３へ出力する。
　制御部７３が、画像信号を送信部７４へ出力し、アンテナを有する送信部７４は、画像信号を、無線で送信する。カプセル型内視鏡６２からの画像信号は、アンテナを有する受信部６４で受信される。
　内視鏡画像を処理する内視鏡用プロセッサであるワークステーション６３は、中央処理装置であるCPU８１と、受信部６４とのインターフェース部（I/F）８２と、メモリ８３と、入力部６５とのインターフェース部（I/F）８４と、モニタ６６とのインターフェース部（I/F）８５とを含む。
　カプセル型内視鏡６２は、CCD等の撮像素子の出力する撮像信号から、図１に示すA/D変換回路３４の出力と同じであるデジタルの画像信号を送信部７４から無線で送信する。受信部６４は、受信した画像信号をワークステーション６３へ供給し、ワークステーション６３のCPU８１は、インターフェース部８２を介して画像信号を受信する。ワークステーション６３は、受信した画像信号をメモリ８３に記憶する。
　CPU８１は、画像処理部８１ａを含み、画像処理部８１ａは、受信した撮像信号から各画素について、第１の実施の形態の変形例１で説明した分光推定処理部と、色判別回路４７の色判別処理と、色補正回路４８の色補正処理を実行する。すなわち、画像処理部８１ａは、分光推定処理部と、色判別回路４７と、色補正回路４８とを有する。
　CPU８１は、特殊光観察モード下では、色補正回路４８で補正された信号Rout、Gout、Boutを出力するので、上述したように、モニタ６６には、生体組織以外の対象物は、白色光観察モードで表示される画像の色と類似の色調で表示される。　
　従って、カプセル型内視鏡システム６１においても、生体組織以外の対象物を白色光観察モードで表示される画像の色と類似の色調で表示することができる。
　なお、上述した例では、画像処理部８１ａは、ワークステーション６３に含まれているが、画像処理部８１ａを、図１１において点線で示すように、カプセル型内視鏡６２の制御部７３に設けるようにしてもよい。　
　その場合、カプセル型内視鏡６２は、CCD等の撮像素子の出力する撮像信号から、上述した色補正回路４８で補正された画像信号を送信部７４から無線で送信する。受信部６４は、受信した撮像信号をワークステーション６３へ供給し、ワークステーション６３のCPU８１は、インターフェース部８２を介して画像信号を受信する。ワークステーション６３は、受信した画像信号をメモリ８３に記憶する。
　ワークステーション６３は、図１の色補正回路４８の出力信号Rout、Gout、Boutを受信するので、特殊光観察モード下で、モニタ６６には、生体組織以外の対象物は、白色光観察モードで表示される画像の色と類似の色調で表示される。
　さらになお、上述した例では、カプセル型内視鏡６２の照明部７１は、白色光を出射し、制御部７３で分光推定により、狭帯域光の照射によって撮像される画像に相当する信号を生成しているが、照明部７１が、上述したような、２つあるいは３つの狭帯域光を出射するようにしてもよい。
　以上のように、上述した３つの実施形態及び各変形例に係る医療機器によれば、特殊光観察モードにおいて、生体組織以外の対象物を白色光観察モードで表示される画像の色と類似の色調で表示することができる。　
　なお、以上の例では、特殊光観察として、狭帯域光の戻り光により観察を説明したが、特殊光は、励起光に対する蛍光等でもよい。
　本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

　本出願は、２０１１年９月２２日に日本国に出願された特願２０１１－２０７７１９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (13)

  1. 　照明手段により生体組織に照射された光の戻り光を撮像する撮像手段の出力から通常光の画像信号と特殊光の画像信号を生成する画像信号生成手段と、
    　前記特殊光の画像信号に対して画素毎に色を識別し、前記生体組織以外の観察対象であるかを判別する色判別手段と、
    　前記特殊光による観察モード時に、前記色判別手段の判別結果に基づいて、前記生体組織以外の観察対象の色に対して、前記通常光による観察モード時の色に類似するように色補正を行う色補正手段と、
    を備えることを特徴とする医療機器。
  2. 　前記色判別手段は、前記特殊光の画像信号の輝度レベルに応じて画素毎に色相を判別することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  3. 　前記特殊光の画像信号の輝度レベルは、RGB信号の輝度レベルであることを特徴とする請求項２に記載の医療機器。
  4. 　前記色判別手段が前記生体組織以外の観察対象を赤の色調と判別した場合、前記色補正手段は、黄色い色調への前記色補正をすることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  5. 　前記色判別手段が前記生体組織以外の観察対象を緑の色調あるいは青緑の色調と判別した場合、前記色補正手段は、青の色調への前記色補正することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  6. 　前記照明手段は、前記通常光と、前記特殊光を切り替え可能に照射し、
    　前記画像信号生成手段は、前記照明手段により前記生体組織に照射された前記特殊光の画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  7. 　前記特殊光は、少なくとも２つの狭帯域光であることを特徴とする請求項６に記載の医療機器。
  8. 　前記照明手段は、前記通常光を照射し、
    　前記画像信号生成手段は、前記通常光の前記戻り光から、分光推定処理により前記特殊光の画像信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  9. 　前記色補正手段は、前記生体組織以外の観察対象の色に対して、前記撮像手段からの前記特殊光の画像信号の輝度レベルに応じて、前記色補正における補正パラメータを変更することを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  10. 　前記色補正手段は、前記生体組織以外の観察対象の色に対して、補正係数のマトリクスを用いたマトリクス演算により、前記色補正処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  11. 　前記色補正手段は、色相を１０の領域に分割し、当該１０の色相領域に基づいて色補正処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  12. 　前記医療機器は、内視鏡画像を処理する内視鏡用プロセッサであることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
  13. 　前記医療機器は、カプセル型内視鏡であることを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
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