画像信号処理装置、撮像システム、及び電子内視鏡システム
【課題】狭帯域光フィルタを増設することなく観察視野に含まれる種々の特定構造の狭帯域光画像をモニタの表示画面に表示させるのに好適な画像信号処理装置を提供すること。
【解決手段】画像信号処理装置を、所定の狭帯域光で照射された被写体を撮影した撮像装置からの画像信号が入力する画像信号入力手段と、撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、各表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段と、から構成する。
【解決手段】画像信号処理装置を、所定の狭帯域光で照射された被写体を撮影した撮像装置からの画像信号が入力する画像信号入力手段と、撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、各表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段と、から構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号をモニタ表示可能に処理する画像信号処理装置に関連し、詳しくは、観察視野に含まれる種々の特定構造の狭帯域光画像をモニタの表示画面に表示させるのに好適な画像信号処理装置、撮像システム、及び電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器分野においては、体腔内に狭帯域光を照射して体腔内の特定部位の強調画像（狭帯域光画像）を生成して表示する電子内視鏡システムが知られている。この種の電子内視鏡システムの具体的構成例は、特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の電子内視鏡システムは、面順次方式対応の二種類のフィルタ組が配置された回転フィルタを有している。回転フィルタの円周方向（外周側）には、光源から放射された白色光を、自然な色再現に適するように各フィルタ光がオーバーラップした分光特性を持つ面順次光にフィルタリングする第一のフィルタ組が配置されている。回転フィルタの円周方向（内周側）には、光源から放射された白色光を、深層組織情報が抽出可能な離散的かつ狭帯域な分光特性を持つ面順次光にフィルタリングする第二のフィルタ組が配置されている。
【０００４】
第一と第二のフィルタ組は、所定のモード切替操作に従って照明光路に択一的に配置される。照明光路に配置されるフィルタ組を切り替えると、照明光の分光特性の変化に伴い色再現性が変化する。特許文献１に記載の電子内視鏡システムにおいては、フィルタ組を切り替えた際の色再現性の変化を抑えるべく、各フィルタ組に対応する専用のカラーマトリクス係数を用いて色変換処理を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の電子内視鏡システムでは、各フィルタ組に対して固定された値（カラーマトリクス係数）を用いて色変換処理が行われるため、モニタの表示画面には所定の生体構造に特化した狭帯域光画像しか表示されない。そのため、術者は他の重要な生体情報を見落とす虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る画像信号処理装置は、所定の狭帯域光で照射された被写体を撮影した撮像装置からの画像信号が入力する画像信号入力手段と、撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、各表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段とを有することを特徴とする装置である。
【０００８】
本発明に係る画像信号処理装置によれば、一種類の特定の狭帯域光を被写体に照射した場合であっても、複数種類の表示モードを適宜切り替えることにより、観察視野に含まれる種々の特定構造の狭帯域光画像をモニタの表示画面に表示させることができる。そのため、術者による重要な生体情報の見落とし等が好適に防がれる。
【０００９】
本発明に係る画像信号処理装置は、所定の狭帯域光を撮像装置が有するライトガイドを通じて被写体に照射する狭帯域光照射手段を有する構成としてもよい。すなわち、画像信号処理装置は、光源装置と画像信号処理装置の二つの装置が一体化された構成としてもよい。
【００１０】
狭帯域光照射手段は、夫々異なる分光特性を有する複数種類の狭帯域光をライトガイドを通じて被写体に選択的に照射する構成としてもよい。また、カラーマトリクス係数記憶手段は、狭帯域光毎に別個に関連付けられた複数種類の表示モードの各々に対応するカラーマトリクス係数を記憶したものとしてもよい。この場合、画像生成手段は、現在被写体に照射されている狭帯域光に関連付けられた複数種類の表示モードのうち指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する構成としてもよい。
【００１１】
狭帯域光照射手段は、所定の広帯域光を放射する光源と、広帯域光を夫々異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、複数種類の狭帯域光フィルタの何れか一つを指定するフィルタ指定手段と、指定された狭帯域光フィルタを広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段とを有する構成としてもよい。
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る撮像システムは、所定の狭帯域光を被写体に照射する狭帯域光照射手段と、狭帯域光が照射された被写体を撮影する撮影手段と、撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、各表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段とを有することを特徴とするシステムである。
【００１３】
また、上記の課題を解決する本発明の一形態に係る電子内視鏡システムは、上記画像信号処理装置と、所定の撮像装置である電子内視鏡を有することを特徴とするシステムである。
【００１４】
また、上記の課題を解決する本発明の別の形態に係る電子内視鏡システムは、上記撮像システムの一形態であって、狭帯域光照射手段、表示モード指定手段、カラーマトリクス係数記憶手段、及び画像生成手段を有するプロセッサと、撮影手段を有する電子内視鏡とを有することを特徴とするシステムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、一種類の特定の狭帯域光を被写体に照射した場合であっても、複数種類の表示モードを適宜切り替えることにより、観察視野に含まれる種々の特定構造の狭帯域光画像をモニタの表示画面に表示させることができる画像信号処理装置、撮像システム、及び電子内視鏡システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムが有するプロセッサに搭載された回転式フィルタターレットの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転式フィルタターレットの各光学フィルタの分光特性を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る内視鏡画像観察処理のフローチャートを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るプロセッサに実装された色変換回路による色変換処理を概念的に説明する図である。
【図６】本発明の実施形態においてモニタの表示画面上で強調表示される生体の特定構造が表示モードの切替に伴って変化することを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムについて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用の撮像システムであり、電子スコープ１００、プロセッサ２００、モニタ３００を有している。電子スコープ１００の基端は、プロセッサ２００と接続されている。プロセッサ２００は、電子スコープ１００が出力する画像信号を処理して画像を生成する画像信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ１００を介して照明する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施形態では、画像信号処理装置と光源装置とを別体で構成してもよい。
【００１９】
図１に示されるように、プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２、タイミングコントローラ２０４を有している。システムコントローラ２０２は、電子内視鏡システム１を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ２０４は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
【００２０】
ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、主に可視光領域から不可視である赤外領域に広がる波長域の光を放射する。ランプ２０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ２０８から放射された照明光は、集光レンズ２１０によって集光されると共に絞り２１２を介して適正な光量に制限される。
【００２１】
絞り２１２には、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばＤＣモータであり、ドライバ２１６のドライブ制御下で駆動する。絞り２１２は、モニタ３００の表示画面に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ２１４によって動作して開度が変化して、ランプ２０８から放射された照明光の光量を開度に応じて制限する。適正とされる映像の明るさの基準は、術者によるフロントパネル２１８又は電子スコープ１００の手元操作部（不図示）に対する輝度調節操作に応じて設定変更される。
【００２２】
フロントパネル２１８の構成には種々の形態が想定される。フロントパネル２１８の具体的構成例には、プロセッサ２００のフロント面に実装された機能毎のハードウェアキーや、タッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）、ハードウェアキーとＧＵＩとの組合せ等が想定される。
【００２３】
絞り２１２を通過した照射光は、回転式フィルタターレット２１３に入射する。図２は、回転式フィルタターレット２１３の構成を示す図である。図２に示されるように、回転式フィルタターレット２１３は、円周方向に配置された複数の光学フィルタＦ１〜Ｆ３、及び開口ＡＰを有している。開口ＡＰは、何れの光学フィルタも貼り付けられていない開口である。また、開口ＡＰは、可視光領域全域の光を透過させるフィルタに置き換えてもよい。
【００２４】
図３は、光学フィルタＦ１〜Ｆ３の分光特性の一例を示す。図３中、縦軸は、分光透過率（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。図３に示されるように、光学フィルタＦ１は、三つの波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。光学フィルタＦ２は、例えばヘモグロビンの吸収に適した波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。光学フィルタＦ３は、光学フィルタＦ２と異なる特定構造（例えば胃の腺管構造等）に対応する波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。各狭帯域光フィルタは、例えばディテクション用（体腔内の広い範囲の中から病変部を探し出すのに適した分光特性を持つフィルタ）や精査用（発見した病変部の精査に適した分光特性を持つフィルタ）など、用途毎に備えられていてもよい。
【００２５】
モータ２１５は、例えばドライバ２１６のドライブ制御下で駆動するステップモータであり、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介して回転式フィルタターレット２１３と機械的に連結している。モータ２１５は、回転式フィルタターレット２１３を印加電圧（パルス）に応じた角度だけ回転させる。
【００２６】
術者は、フロントパネル２１８に対するフィルタ切替操作又は電子スコープ１００の手元操作部に設置されたフィルタ切替ボタン１１４の操作を通じて回転式フィルタターレット２１３を回転させることができる。なお、図１中、図面を簡明化するため、フィルタ切替ボタン１１４（及び後述する表示モード切替ボタン１１６）と他のブロックとの結線は省略している。
【００２７】
回転式フィルタターレット２１３は、フィルタ切替操作が行われる毎に９０°回転して、光学フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３、開口ＡＰを照明光路に選択的に挿入させて配置する。回転式フィルタターレット２１３の外周縁付近には、ホームポジションを検出するための位置検出用穴Ｈが開けられている。
【００２８】
システムコントローラ２０２は、フォトインタラプタＦＩを通じた位置検出用穴Ｈの検出とモータ２１５への印加パルス数を基に、照明光路に何れの光学フィルタ又は開口ＡＰが挿入され配置されているかを認識する。
【００２９】
照射光は、照明光路に配置されている光学フィルタ（Ｆ１〜Ｆ３の何れか）によって特定の狭帯域光に分光されて、ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射する。開口ＡＰが照明光路に配置されている場合は、絞り２１２を通過した照射光（すなわち、可視光領域を含む広帯域の光）がＬＣＢ１０２の入射端に直接入射する。
【００３０】
ＬＣＢ１０２の入射端に入射した照射光は、ＬＣＢ１０２内を全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２内を伝播した照射光は、電子スコープ１００の先端に配されたＬＣＢ１０２の射出端から射出する。ＬＣＢ１０２の射出端から射出した照射光は、配光レンズ１０４を介して被写体を照射する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。
【００３１】
固体撮像素子１０８は、例えば補色市松型画素配置を有するインターレース方式の単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１０８は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローＹｅ、シアンＣｙ、グリーンＧ、マゼンタＭｇの各補色に対応する画像信号を得る。
【００３２】
固体撮像素子１０８は、実質的な感度向上やフレームレート向上のため、垂直方向に隣接する２つの画素の画像信号を加算して混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒを生成して出力する。混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒは、プリアンプ１１０による信号増幅後、内視鏡側信号処理回路１１２に入力する。なお、固体撮像素子１０８のカラー配列は、例えばベイヤ型であってもよい。また、固体撮像素子１０８は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサに置き換えてもよい。
【００３３】
タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、内視鏡側信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。内視鏡側信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
【００３４】
内視鏡側信号処理回路１１２に入力した画像信号は、所定のアナログ信号処理の後、ＡＤ変換されて、プロセッサ側信号処理回路２２０に入力する。
【００３５】
プロセッサ側信号処理回路２２０は、色変換回路２２２、メモリ２２４、画像処理回路２２６を有している。色変換回路２２２は、メモリ２２４に記憶された所定のカラーマトリクス係数を用いてプロセッサ側信号処理回路２２０に入力した画像信号（補色信号（ＭＧＹＣ））を原色信号（ＲＧＢ）に変換し、画像処理回路２２６に出力する。画像処理回路２２６は、入力した原色信号に対してγ補正や輪郭強調等の所定の画像処理を行い、各色信号別にフレーム単位でＲ、Ｇ、Ｂの各色対応のフレームメモリ（不図示）にバッファリングする。画像処理回路２２６は、バッファリングされた各色信号をタイミングコントローラ２０４によって制御されたタイミングでフレームメモリから掃き出して、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換する。変換された映像信号がモニタ３００に順次入力することにより、被写体の画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００３６】
モニタ３００の表示画面には、被写体の画像が例えば表示モードに応じた形態で表示される。表示モードは、術者によるフロントパネル２１８に対する表示モード設定操作又は電子スコープ１００の手元操作部に設置された表示モード切替ボタン１１６の操作に従って設定変更される。
【００３７】
術者は、照明光路に挿入され配置される光学フィルタ毎に種々の異なる表示モードを設定することができる。具体的には、術者は、光学フィルタＦ１が照明光路に配置されている期間、光学フィルタＦ１の分光特性に対応する夫々異なる特定構造を強調表示するｎ（２以上）種類の表示モードを選択し設定することができる。光学フィルタＦ２が照明光路に配置されている期間中は、光学フィルタＦ２の分光特性に対応する夫々異なる特定構造を強調表示するｍ（２以上）種類の表示モードを選択し設定することができる。光学フィルタＦ３が照明光路に配置されている期間中は、光学フィルタＦ３の分光特性に対応する夫々異なる特定構造を強調表示するｌ（２以上）種類の表示モードを選択し設定することができる。
【００３８】
メモリ２２４には、各光学フィルタＦ１〜Ｆ３に対応付けられた複数種類の表示モードの各々に対応したカラーマトリクス係数が記憶されている。説明の便宜上、光学フィルタＦ１に係る各表示モードに対応付けられたｎ種類のカラーマトリクス係数に符号Ｍ１１〜Ｍ１ｎを付し、光学フィルタＦ２に係る各表示モードに対応付けられたｍ種類のカラーマトリクス係数に符号Ｍ２１〜Ｍ２ｍを付し、光学フィルタＦ３に係る各表示モードに対応付けられたｌ種類のカラーマトリクス係数に符号Ｍ３１〜Ｍ３ｌを付す。
【００３９】
（内視鏡画像観察処理）
図４は、本発明の実施形態に係る内視鏡画像観察処理のフローチャートを示す。本実施形態の内視鏡画像観察処理においては、被写体を通常のカラー画像で又は表示モードに対応した形態で表示する。内視鏡画像観察処理の実行は、電子内視鏡システム１のシステム起動時、又はフロントパネル２１８若しくはフィルタ切替ボタン１１４に対するフィルタ切替操作が行われたときに開始される。また、内視鏡画像観察処理の実行中にフィルタ切替操作が行われると、内視鏡画像観察処理は、Ｓ１の処理に強制的に戻される。なお、説明の便宜上、本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。
【００４０】
＜図４のＳ１（フィルタ判定処理）＞
システムコントローラ２０２は、フォトインタラプタＦＩを通じた位置検出用穴Ｈの検出とモータ２１５への印加パルス数を基に、何れの光学フィルタ又は開口ＡＰが照明光路に挿入され配置されているかを認識する。なお、電子内視鏡システム１のシステム起動時には、開口ＡＰが照明光路に挿入され配置される。具体的には、システムコントローラ２０２は、システムの起動と共に、モータ２１５に対する駆動制御を通じて回転式フィルタターレット２１３を回転させて位置検出用穴Ｈを検出し、開口ＡＰが照明光路に挿入され配置されるように回転式フィルタターレット２１３を穴Ｈの検出位置から所定角度回転させる。
【００４１】
システムコントローラ２０２は、開口ＡＰが照明光路に配置されている場合（Ｓ１：開口ＡＰ）、処理をＳ２に進める。光学フィルタＦ１〜Ｆ３の何れかが照明光路に配置されている場合は（Ｓ１：光学フィルタ）、処理をＳ３に進める。
【００４２】
＜図４のＳ２（通常カラー画像生成処理）＞
開口ＡＰが照明光路に配置されているため、被写体には可視光領域を含む広帯域の光が照射される。固体撮像素子１０８は、広帯域光によって照射された被写体からの反射光を受光して画像信号に変換する。画像信号は、プリアンプ１１０、内視鏡側信号処理回路１１２、プロセッサ側信号処理回路２２０の各回路における信号処理を経て、モニタ３００に出力される。これにより、モニタ３００の表示画面には、被写体の通常のカラー画像が表示されて、本フローチャートの処理が終了する。表示画面上の通常のカラー画像の表示は、例えば電子内視鏡システム１のシステム停止まで又はフィルタ切替操作が行われるまで継続する。
【００４３】
＜図４のＳ３（狭帯域光画像生成処理）＞
光学フィルタＦ１〜Ｆ３の何れかが照明光路に配置されているため（以下、説明の便宜上、現在照明光路に配置されている光学フィルタを「光路配置フィルタ」と記す。）、被写体には光路配置フィルタの分光特性に応じた狭帯域光が照射される。固体撮像素子１０８は、狭帯域光によって照射された被写体からの反射光を受光して画像信号に変換する。画像信号は、プリアンプ１１０、内視鏡側信号処理回路１１２、プロセッサ側信号処理回路２２０の各回路における信号処理を経てモニタ３００に出力される。
【００４４】
ここで、色変換回路２２２は、システムコントローラ２０２からの所定の制御信号に従い、光路配置フィルタと、現在設定されている表示モード（便宜上「設定表示モード」と記す。）によって特定されるカラーマトリクス係数をメモリ２２４内のカラーマトリクス係数群の中から選択し、選択されたカラーマトリクス係数を用いて色変換処理を行う。そのため、モニタ３００の表示画面には、設定表示モードに対応する被写体の狭帯域光画像が表示される。なお、電子内視鏡システム１のシステム起動直後又はフィルタ切替操作直後は、初期的な又は切替後の光路配置フィルタに対応する既定の表示モードが設定表示モードとなる。
【００４５】
例えば光路配置フィルタが光学フィルタＦ１である場合を考える。この場合、色変換回路２２２は、システムコントローラ２０２からの所定の制御信号に従い、光学フィルタＦ１に対応付けられたカラーマトリクス係数Ｍ１１〜Ｍ１ｎの中から設定表示モードに対応するカラーマトリクス係数をメモリ２２４内のカラーマトリクス係数群の中から選択し、それを用いて色変換処理を行う。
【００４６】
ここで、図５（ａ）、（ｂ）に、色変換回路２２２による色変換処理の概念図を示す。図５（ａ）の左図は、混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒの強度分布Ｐを示し、同（ａ）の中央図は、照明光路に配置されている回転式フィルタターレット２１３の光学フィルタ（ここでは光学フィルタＦ１）の分光特性Ｆを示し、同（ａ）の右図は、色変換回路２２２による色変換処理で用いられるカラーマトリクス係数Ｍ（４×３）を示す。図５（ａ）の左図中、縦軸は、強度（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。また、図５（ａ）の中央図中、縦軸は、分光透過率（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。なお、強度分布Ｐは、固体撮像素子１０８のオンチップカラーフィルタの垂直方向に隣接する２画素の各々に対応する分光特性を２画素加算処理の数式に適用したときに算出される波長と強度との関係を示す分布である。
【００４７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の強度分布Ｐ、分光特性Ｆ、カラーマトリクス係数Ｍを掛け合わせた結果得られる波長と強度との関係を示す強度分布Ｐ’を示す。図５（ｂ）中、縦軸は、強度（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。
【００４８】
本実施形態においては、図５（ａ）に示される分光特性Ｆ又はカラーマトリクス係数Ｍの少なくとも一方を変えることによって強度分布Ｐ’を変更し、モニタ３００の表示画面上で強調表示される生体の特定構造を変化させる。図５（ａ）に示されるカラーマトリクス係数Ｍは、色変換回路２２２による色変換処理で適用されるカラーマトリクス係数（言い換えると、表示モード）を切り替えることで変更される。
【００４９】
＜図４のＳ４（表示モード切替待機処理）＞
システムコントローラ２０２は、フロントパネル２１８又は表示モード切替ボタン１１６に対する表示モードの切替操作の実行を待機する。待機中は、例えば設定表示モードに対応する狭帯域光画像の表示（図４のＳ３）を継続する。システムコントローラ２０２は、表示モードの切替操作が行われた場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、処理をＳ５に進める。
【００５０】
＜図４のＳ５（表示モード切替後の狭帯域光画像生成処理）＞
色変換回路２２２は、システムコントローラ２０２からの所定の制御信号に従い、光路配置フィルタと切替後の設定表示モードによって特定されるカラーマトリクス係数をメモリ２２４内のカラーマトリクス係数群の中から新たに選択し、選択されたカラーマトリクス係数を用いて色変換処理を行う。そのため、モニタ３００の表示画面には、切替後の設定表示モードに対応する被写体の狭帯域光画像が表示される。Ｓ５の処理後、本フローチャートの処理はＳ４に戻る。
【００５１】
表示画面上の表示モード切替後の狭帯域光画像の表示は、例えば電子内視鏡システム１のシステム停止まで、又はフィルタ切替操作若しくは表示モード切替操作が行われるまで継続する。
【００５２】
図６（ａ）、（ｂ）は、モニタ３００の表示画面上で強調表示される生体の特定構造が表示モードの切替に伴って変化することを説明するための図である。図６（ａ）に示されるように、照射光の深達度と波長は比例関係にある。照射光の波長が長いほど深達度が深くなるため、深層の生体構造の観察が可能になる。
【００５３】
例えば光路配置フィルタが光学フィルタＦ１であって設定表示モードが切り替えられる場合を考える。切替前の表示モードに対応するカラーマトリクス係数Ｍは、強度分布Ｐと分光特性Ｆ（光学フィルタＦ１の分光特性）を掛け合わせた被写体像の強度分布中、短波長成分を重点的に強調するように設計されている。そのため、浅層の被写体像（ここでは浅層の血管）を重点的に強調した画像（図６（ｂ）の浅層Ａ）がモニタ３００の表示画面に表示される。一方、切替後の表示モードに対応するカラーマトリクス係数Ｍは、強度分布Ｐと分光特性Ｆ（光学フィルタＦ１の分光特性）を掛け合わせた被写体像の強度分布中、長波長成分を重点的に強調するように設計されている。そのため、深層の被写体像（ここでは深層の血管）を重点的に強調した画像（図６（ｂ）の深層Ｂ）がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００５４】
すなわち、本実施形態においては、照明光を分光する一種類の光学フィルタに対して夫々異なる特定構造を強調表示するための複数種類の表示モードが対応付けられている。術者は、表示モードを切り替えることにより、観察視野に含まれる多様な特定構造を観察することができる。そのため、重要な生体情報の見落とし等が好適に防がれる。
【００５５】
また、図５（ａ）に示される分光特性Ｆは、フロントパネル２１８又はフィルタ切替ボタン１１４に対して操作を行い、光路配置フィルタを切り替えることで変更される。すなわち、モニタ３００の表示画面上で強調表示される生体の特定構造を変化させること（強度分布Ｐ’の変更）は、光路配置フィルタの切替によっても達成される。例えば光学フィルタＦ１の分光特性では強調表示させ難い特定構造を狭帯域光観察する場合、術者は、光路配置フィルタを光学フィルタＦ２又はＦ３に切り替えると共に当該特定構造を強調表示するのに適した表示モードの設定を行う。これにより、光学フィルタＦ１の分光特性では強調表示させ難い特定構造の狭帯域光画像をモニタ３００の表示画面に表示させることができる。
【００５６】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば照明光路に配置される光学フィルタの数や分光特性等は、本実施形態のものに限らない。
【符号の説明】
【００５７】
１ 電子内視鏡システム
１００ 電子スコープ
２００ プロセッサ
２２０ プロセッサ側信号処理回路
２２２ 色変換回路
２２４ メモリ
２２６ 画像処理回路
３００ モニタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号をモニタ表示可能に処理する画像信号処理装置に関連し、詳しくは、観察視野に含まれる種々の特定構造の狭帯域光画像をモニタの表示画面に表示させるのに好適な画像信号処理装置、撮像システム、及び電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器分野においては、体腔内に狭帯域光を照射して体腔内の特定部位の強調画像（狭帯域光画像）を生成して表示する電子内視鏡システムが知られている。この種の電子内視鏡システムの具体的構成例は、特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の電子内視鏡システムは、面順次方式対応の二種類のフィルタ組が配置された回転フィルタを有している。回転フィルタの円周方向（外周側）には、光源から放射された白色光を、自然な色再現に適するように各フィルタ光がオーバーラップした分光特性を持つ面順次光にフィルタリングする第一のフィルタ組が配置されている。回転フィルタの円周方向（内周側）には、光源から放射された白色光を、深層組織情報が抽出可能な離散的かつ狭帯域な分光特性を持つ面順次光にフィルタリングする第二のフィルタ組が配置されている。
【０００４】
第一と第二のフィルタ組は、所定のモード切替操作に従って照明光路に択一的に配置される。照明光路に配置されるフィルタ組を切り替えると、照明光の分光特性の変化に伴い色再現性が変化する。特許文献１に記載の電子内視鏡システムにおいては、フィルタ組を切り替えた際の色再現性の変化を抑えるべく、各フィルタ組に対応する専用のカラーマトリクス係数を用いて色変換処理を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の電子内視鏡システムでは、各フィルタ組に対して固定された値（カラーマトリクス係数）を用いて色変換処理が行われるため、モニタの表示画面には所定の生体構造に特化した狭帯域光画像しか表示されない。そのため、術者は他の重要な生体情報を見落とす虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る画像信号処理装置は、所定の狭帯域光で照射された被写体を撮影した撮像装置からの画像信号が入力する画像信号入力手段と、撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、各表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段とを有することを特徴とする装置である。
【０００８】
本発明に係る画像信号処理装置によれば、一種類の特定の狭帯域光を被写体に照射した場合であっても、複数種類の表示モードを適宜切り替えることにより、観察視野に含まれる種々の特定構造の狭帯域光画像をモニタの表示画面に表示させることができる。そのため、術者による重要な生体情報の見落とし等が好適に防がれる。
【０００９】
本発明に係る画像信号処理装置は、所定の狭帯域光を撮像装置が有するライトガイドを通じて被写体に照射する狭帯域光照射手段を有する構成としてもよい。すなわち、画像信号処理装置は、光源装置と画像信号処理装置の二つの装置が一体化された構成としてもよい。
【００１０】
狭帯域光照射手段は、夫々異なる分光特性を有する複数種類の狭帯域光をライトガイドを通じて被写体に選択的に照射する構成としてもよい。また、カラーマトリクス係数記憶手段は、狭帯域光毎に別個に関連付けられた複数種類の表示モードの各々に対応するカラーマトリクス係数を記憶したものとしてもよい。この場合、画像生成手段は、現在被写体に照射されている狭帯域光に関連付けられた複数種類の表示モードのうち指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する構成としてもよい。
【００１１】
狭帯域光照射手段は、所定の広帯域光を放射する光源と、広帯域光を夫々異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、複数種類の狭帯域光フィルタの何れか一つを指定するフィルタ指定手段と、指定された狭帯域光フィルタを広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段とを有する構成としてもよい。
【００１２】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る撮像システムは、所定の狭帯域光を被写体に照射する狭帯域光照射手段と、狭帯域光が照射された被写体を撮影する撮影手段と、撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、各表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数をカラーマトリクス係数記憶手段から取得して、画像信号に対して色変換処理を行い、撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段とを有することを特徴とするシステムである。
【００１３】
また、上記の課題を解決する本発明の一形態に係る電子内視鏡システムは、上記画像信号処理装置と、所定の撮像装置である電子内視鏡を有することを特徴とするシステムである。
【００１４】
また、上記の課題を解決する本発明の別の形態に係る電子内視鏡システムは、上記撮像システムの一形態であって、狭帯域光照射手段、表示モード指定手段、カラーマトリクス係数記憶手段、及び画像生成手段を有するプロセッサと、撮影手段を有する電子内視鏡とを有することを特徴とするシステムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、一種類の特定の狭帯域光を被写体に照射した場合であっても、複数種類の表示モードを適宜切り替えることにより、観察視野に含まれる種々の特定構造の狭帯域光画像をモニタの表示画面に表示させることができる画像信号処理装置、撮像システム、及び電子内視鏡システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムが有するプロセッサに搭載された回転式フィルタターレットの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転式フィルタターレットの各光学フィルタの分光特性を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る内視鏡画像観察処理のフローチャートを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るプロセッサに実装された色変換回路による色変換処理を概念的に説明する図である。
【図６】本発明の実施形態においてモニタの表示画面上で強調表示される生体の特定構造が表示モードの切替に伴って変化することを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムについて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用の撮像システムであり、電子スコープ１００、プロセッサ２００、モニタ３００を有している。電子スコープ１００の基端は、プロセッサ２００と接続されている。プロセッサ２００は、電子スコープ１００が出力する画像信号を処理して画像を生成する画像信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ１００を介して照明する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施形態では、画像信号処理装置と光源装置とを別体で構成してもよい。
【００１９】
図１に示されるように、プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２、タイミングコントローラ２０４を有している。システムコントローラ２０２は、電子内視鏡システム１を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ２０４は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
【００２０】
ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、主に可視光領域から不可視である赤外領域に広がる波長域の光を放射する。ランプ２０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ２０８から放射された照明光は、集光レンズ２１０によって集光されると共に絞り２１２を介して適正な光量に制限される。
【００２１】
絞り２１２には、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばＤＣモータであり、ドライバ２１６のドライブ制御下で駆動する。絞り２１２は、モニタ３００の表示画面に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ２１４によって動作して開度が変化して、ランプ２０８から放射された照明光の光量を開度に応じて制限する。適正とされる映像の明るさの基準は、術者によるフロントパネル２１８又は電子スコープ１００の手元操作部（不図示）に対する輝度調節操作に応じて設定変更される。
【００２２】
フロントパネル２１８の構成には種々の形態が想定される。フロントパネル２１８の具体的構成例には、プロセッサ２００のフロント面に実装された機能毎のハードウェアキーや、タッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）、ハードウェアキーとＧＵＩとの組合せ等が想定される。
【００２３】
絞り２１２を通過した照射光は、回転式フィルタターレット２１３に入射する。図２は、回転式フィルタターレット２１３の構成を示す図である。図２に示されるように、回転式フィルタターレット２１３は、円周方向に配置された複数の光学フィルタＦ１〜Ｆ３、及び開口ＡＰを有している。開口ＡＰは、何れの光学フィルタも貼り付けられていない開口である。また、開口ＡＰは、可視光領域全域の光を透過させるフィルタに置き換えてもよい。
【００２４】
図３は、光学フィルタＦ１〜Ｆ３の分光特性の一例を示す。図３中、縦軸は、分光透過率（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。図３に示されるように、光学フィルタＦ１は、三つの波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。光学フィルタＦ２は、例えばヘモグロビンの吸収に適した波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。光学フィルタＦ３は、光学フィルタＦ２と異なる特定構造（例えば胃の腺管構造等）に対応する波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。各狭帯域光フィルタは、例えばディテクション用（体腔内の広い範囲の中から病変部を探し出すのに適した分光特性を持つフィルタ）や精査用（発見した病変部の精査に適した分光特性を持つフィルタ）など、用途毎に備えられていてもよい。
【００２５】
モータ２１５は、例えばドライバ２１６のドライブ制御下で駆動するステップモータであり、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介して回転式フィルタターレット２１３と機械的に連結している。モータ２１５は、回転式フィルタターレット２１３を印加電圧（パルス）に応じた角度だけ回転させる。
【００２６】
術者は、フロントパネル２１８に対するフィルタ切替操作又は電子スコープ１００の手元操作部に設置されたフィルタ切替ボタン１１４の操作を通じて回転式フィルタターレット２１３を回転させることができる。なお、図１中、図面を簡明化するため、フィルタ切替ボタン１１４（及び後述する表示モード切替ボタン１１６）と他のブロックとの結線は省略している。
【００２７】
回転式フィルタターレット２１３は、フィルタ切替操作が行われる毎に９０°回転して、光学フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３、開口ＡＰを照明光路に選択的に挿入させて配置する。回転式フィルタターレット２１３の外周縁付近には、ホームポジションを検出するための位置検出用穴Ｈが開けられている。
【００２８】
システムコントローラ２０２は、フォトインタラプタＦＩを通じた位置検出用穴Ｈの検出とモータ２１５への印加パルス数を基に、照明光路に何れの光学フィルタ又は開口ＡＰが挿入され配置されているかを認識する。
【００２９】
照射光は、照明光路に配置されている光学フィルタ（Ｆ１〜Ｆ３の何れか）によって特定の狭帯域光に分光されて、ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射する。開口ＡＰが照明光路に配置されている場合は、絞り２１２を通過した照射光（すなわち、可視光領域を含む広帯域の光）がＬＣＢ１０２の入射端に直接入射する。
【００３０】
ＬＣＢ１０２の入射端に入射した照射光は、ＬＣＢ１０２内を全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２内を伝播した照射光は、電子スコープ１００の先端に配されたＬＣＢ１０２の射出端から射出する。ＬＣＢ１０２の射出端から射出した照射光は、配光レンズ１０４を介して被写体を照射する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。
【００３１】
固体撮像素子１０８は、例えば補色市松型画素配置を有するインターレース方式の単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１０８は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローＹｅ、シアンＣｙ、グリーンＧ、マゼンタＭｇの各補色に対応する画像信号を得る。
【００３２】
固体撮像素子１０８は、実質的な感度向上やフレームレート向上のため、垂直方向に隣接する２つの画素の画像信号を加算して混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒを生成して出力する。混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒは、プリアンプ１１０による信号増幅後、内視鏡側信号処理回路１１２に入力する。なお、固体撮像素子１０８のカラー配列は、例えばベイヤ型であってもよい。また、固体撮像素子１０８は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサに置き換えてもよい。
【００３３】
タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、内視鏡側信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。内視鏡側信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
【００３４】
内視鏡側信号処理回路１１２に入力した画像信号は、所定のアナログ信号処理の後、ＡＤ変換されて、プロセッサ側信号処理回路２２０に入力する。
【００３５】
プロセッサ側信号処理回路２２０は、色変換回路２２２、メモリ２２４、画像処理回路２２６を有している。色変換回路２２２は、メモリ２２４に記憶された所定のカラーマトリクス係数を用いてプロセッサ側信号処理回路２２０に入力した画像信号（補色信号（ＭＧＹＣ））を原色信号（ＲＧＢ）に変換し、画像処理回路２２６に出力する。画像処理回路２２６は、入力した原色信号に対してγ補正や輪郭強調等の所定の画像処理を行い、各色信号別にフレーム単位でＲ、Ｇ、Ｂの各色対応のフレームメモリ（不図示）にバッファリングする。画像処理回路２２６は、バッファリングされた各色信号をタイミングコントローラ２０４によって制御されたタイミングでフレームメモリから掃き出して、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換する。変換された映像信号がモニタ３００に順次入力することにより、被写体の画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００３６】
モニタ３００の表示画面には、被写体の画像が例えば表示モードに応じた形態で表示される。表示モードは、術者によるフロントパネル２１８に対する表示モード設定操作又は電子スコープ１００の手元操作部に設置された表示モード切替ボタン１１６の操作に従って設定変更される。
【００３７】
術者は、照明光路に挿入され配置される光学フィルタ毎に種々の異なる表示モードを設定することができる。具体的には、術者は、光学フィルタＦ１が照明光路に配置されている期間、光学フィルタＦ１の分光特性に対応する夫々異なる特定構造を強調表示するｎ（２以上）種類の表示モードを選択し設定することができる。光学フィルタＦ２が照明光路に配置されている期間中は、光学フィルタＦ２の分光特性に対応する夫々異なる特定構造を強調表示するｍ（２以上）種類の表示モードを選択し設定することができる。光学フィルタＦ３が照明光路に配置されている期間中は、光学フィルタＦ３の分光特性に対応する夫々異なる特定構造を強調表示するｌ（２以上）種類の表示モードを選択し設定することができる。
【００３８】
メモリ２２４には、各光学フィルタＦ１〜Ｆ３に対応付けられた複数種類の表示モードの各々に対応したカラーマトリクス係数が記憶されている。説明の便宜上、光学フィルタＦ１に係る各表示モードに対応付けられたｎ種類のカラーマトリクス係数に符号Ｍ１１〜Ｍ１ｎを付し、光学フィルタＦ２に係る各表示モードに対応付けられたｍ種類のカラーマトリクス係数に符号Ｍ２１〜Ｍ２ｍを付し、光学フィルタＦ３に係る各表示モードに対応付けられたｌ種類のカラーマトリクス係数に符号Ｍ３１〜Ｍ３ｌを付す。
【００３９】
（内視鏡画像観察処理）
図４は、本発明の実施形態に係る内視鏡画像観察処理のフローチャートを示す。本実施形態の内視鏡画像観察処理においては、被写体を通常のカラー画像で又は表示モードに対応した形態で表示する。内視鏡画像観察処理の実行は、電子内視鏡システム１のシステム起動時、又はフロントパネル２１８若しくはフィルタ切替ボタン１１４に対するフィルタ切替操作が行われたときに開始される。また、内視鏡画像観察処理の実行中にフィルタ切替操作が行われると、内視鏡画像観察処理は、Ｓ１の処理に強制的に戻される。なお、説明の便宜上、本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。
【００４０】
＜図４のＳ１（フィルタ判定処理）＞
システムコントローラ２０２は、フォトインタラプタＦＩを通じた位置検出用穴Ｈの検出とモータ２１５への印加パルス数を基に、何れの光学フィルタ又は開口ＡＰが照明光路に挿入され配置されているかを認識する。なお、電子内視鏡システム１のシステム起動時には、開口ＡＰが照明光路に挿入され配置される。具体的には、システムコントローラ２０２は、システムの起動と共に、モータ２１５に対する駆動制御を通じて回転式フィルタターレット２１３を回転させて位置検出用穴Ｈを検出し、開口ＡＰが照明光路に挿入され配置されるように回転式フィルタターレット２１３を穴Ｈの検出位置から所定角度回転させる。
【００４１】
システムコントローラ２０２は、開口ＡＰが照明光路に配置されている場合（Ｓ１：開口ＡＰ）、処理をＳ２に進める。光学フィルタＦ１〜Ｆ３の何れかが照明光路に配置されている場合は（Ｓ１：光学フィルタ）、処理をＳ３に進める。
【００４２】
＜図４のＳ２（通常カラー画像生成処理）＞
開口ＡＰが照明光路に配置されているため、被写体には可視光領域を含む広帯域の光が照射される。固体撮像素子１０８は、広帯域光によって照射された被写体からの反射光を受光して画像信号に変換する。画像信号は、プリアンプ１１０、内視鏡側信号処理回路１１２、プロセッサ側信号処理回路２２０の各回路における信号処理を経て、モニタ３００に出力される。これにより、モニタ３００の表示画面には、被写体の通常のカラー画像が表示されて、本フローチャートの処理が終了する。表示画面上の通常のカラー画像の表示は、例えば電子内視鏡システム１のシステム停止まで又はフィルタ切替操作が行われるまで継続する。
【００４３】
＜図４のＳ３（狭帯域光画像生成処理）＞
光学フィルタＦ１〜Ｆ３の何れかが照明光路に配置されているため（以下、説明の便宜上、現在照明光路に配置されている光学フィルタを「光路配置フィルタ」と記す。）、被写体には光路配置フィルタの分光特性に応じた狭帯域光が照射される。固体撮像素子１０８は、狭帯域光によって照射された被写体からの反射光を受光して画像信号に変換する。画像信号は、プリアンプ１１０、内視鏡側信号処理回路１１２、プロセッサ側信号処理回路２２０の各回路における信号処理を経てモニタ３００に出力される。
【００４４】
ここで、色変換回路２２２は、システムコントローラ２０２からの所定の制御信号に従い、光路配置フィルタと、現在設定されている表示モード（便宜上「設定表示モード」と記す。）によって特定されるカラーマトリクス係数をメモリ２２４内のカラーマトリクス係数群の中から選択し、選択されたカラーマトリクス係数を用いて色変換処理を行う。そのため、モニタ３００の表示画面には、設定表示モードに対応する被写体の狭帯域光画像が表示される。なお、電子内視鏡システム１のシステム起動直後又はフィルタ切替操作直後は、初期的な又は切替後の光路配置フィルタに対応する既定の表示モードが設定表示モードとなる。
【００４５】
例えば光路配置フィルタが光学フィルタＦ１である場合を考える。この場合、色変換回路２２２は、システムコントローラ２０２からの所定の制御信号に従い、光学フィルタＦ１に対応付けられたカラーマトリクス係数Ｍ１１〜Ｍ１ｎの中から設定表示モードに対応するカラーマトリクス係数をメモリ２２４内のカラーマトリクス係数群の中から選択し、それを用いて色変換処理を行う。
【００４６】
ここで、図５（ａ）、（ｂ）に、色変換回路２２２による色変換処理の概念図を示す。図５（ａ）の左図は、混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒの強度分布Ｐを示し、同（ａ）の中央図は、照明光路に配置されている回転式フィルタターレット２１３の光学フィルタ（ここでは光学フィルタＦ１）の分光特性Ｆを示し、同（ａ）の右図は、色変換回路２２２による色変換処理で用いられるカラーマトリクス係数Ｍ（４×３）を示す。図５（ａ）の左図中、縦軸は、強度（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。また、図５（ａ）の中央図中、縦軸は、分光透過率（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。なお、強度分布Ｐは、固体撮像素子１０８のオンチップカラーフィルタの垂直方向に隣接する２画素の各々に対応する分光特性を２画素加算処理の数式に適用したときに算出される波長と強度との関係を示す分布である。
【００４７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の強度分布Ｐ、分光特性Ｆ、カラーマトリクス係数Ｍを掛け合わせた結果得られる波長と強度との関係を示す強度分布Ｐ’を示す。図５（ｂ）中、縦軸は、強度（正規化されているため単位無し）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。
【００４８】
本実施形態においては、図５（ａ）に示される分光特性Ｆ又はカラーマトリクス係数Ｍの少なくとも一方を変えることによって強度分布Ｐ’を変更し、モニタ３００の表示画面上で強調表示される生体の特定構造を変化させる。図５（ａ）に示されるカラーマトリクス係数Ｍは、色変換回路２２２による色変換処理で適用されるカラーマトリクス係数（言い換えると、表示モード）を切り替えることで変更される。
【００４９】
＜図４のＳ４（表示モード切替待機処理）＞
システムコントローラ２０２は、フロントパネル２１８又は表示モード切替ボタン１１６に対する表示モードの切替操作の実行を待機する。待機中は、例えば設定表示モードに対応する狭帯域光画像の表示（図４のＳ３）を継続する。システムコントローラ２０２は、表示モードの切替操作が行われた場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、処理をＳ５に進める。
【００５０】
＜図４のＳ５（表示モード切替後の狭帯域光画像生成処理）＞
色変換回路２２２は、システムコントローラ２０２からの所定の制御信号に従い、光路配置フィルタと切替後の設定表示モードによって特定されるカラーマトリクス係数をメモリ２２４内のカラーマトリクス係数群の中から新たに選択し、選択されたカラーマトリクス係数を用いて色変換処理を行う。そのため、モニタ３００の表示画面には、切替後の設定表示モードに対応する被写体の狭帯域光画像が表示される。Ｓ５の処理後、本フローチャートの処理はＳ４に戻る。
【００５１】
表示画面上の表示モード切替後の狭帯域光画像の表示は、例えば電子内視鏡システム１のシステム停止まで、又はフィルタ切替操作若しくは表示モード切替操作が行われるまで継続する。
【００５２】
図６（ａ）、（ｂ）は、モニタ３００の表示画面上で強調表示される生体の特定構造が表示モードの切替に伴って変化することを説明するための図である。図６（ａ）に示されるように、照射光の深達度と波長は比例関係にある。照射光の波長が長いほど深達度が深くなるため、深層の生体構造の観察が可能になる。
【００５３】
例えば光路配置フィルタが光学フィルタＦ１であって設定表示モードが切り替えられる場合を考える。切替前の表示モードに対応するカラーマトリクス係数Ｍは、強度分布Ｐと分光特性Ｆ（光学フィルタＦ１の分光特性）を掛け合わせた被写体像の強度分布中、短波長成分を重点的に強調するように設計されている。そのため、浅層の被写体像（ここでは浅層の血管）を重点的に強調した画像（図６（ｂ）の浅層Ａ）がモニタ３００の表示画面に表示される。一方、切替後の表示モードに対応するカラーマトリクス係数Ｍは、強度分布Ｐと分光特性Ｆ（光学フィルタＦ１の分光特性）を掛け合わせた被写体像の強度分布中、長波長成分を重点的に強調するように設計されている。そのため、深層の被写体像（ここでは深層の血管）を重点的に強調した画像（図６（ｂ）の深層Ｂ）がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００５４】
すなわち、本実施形態においては、照明光を分光する一種類の光学フィルタに対して夫々異なる特定構造を強調表示するための複数種類の表示モードが対応付けられている。術者は、表示モードを切り替えることにより、観察視野に含まれる多様な特定構造を観察することができる。そのため、重要な生体情報の見落とし等が好適に防がれる。
【００５５】
また、図５（ａ）に示される分光特性Ｆは、フロントパネル２１８又はフィルタ切替ボタン１１４に対して操作を行い、光路配置フィルタを切り替えることで変更される。すなわち、モニタ３００の表示画面上で強調表示される生体の特定構造を変化させること（強度分布Ｐ’の変更）は、光路配置フィルタの切替によっても達成される。例えば光学フィルタＦ１の分光特性では強調表示させ難い特定構造を狭帯域光観察する場合、術者は、光路配置フィルタを光学フィルタＦ２又はＦ３に切り替えると共に当該特定構造を強調表示するのに適した表示モードの設定を行う。これにより、光学フィルタＦ１の分光特性では強調表示させ難い特定構造の狭帯域光画像をモニタ３００の表示画面に表示させることができる。
【００５６】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば照明光路に配置される光学フィルタの数や分光特性等は、本実施形態のものに限らない。
【符号の説明】
【００５７】
１ 電子内視鏡システム
１００ 電子スコープ
２００ プロセッサ
２２０ プロセッサ側信号処理回路
２２２ 色変換回路
２２４ メモリ
２２６ 画像処理回路
３００ モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の狭帯域光で照射された被写体を撮影した撮像装置からの画像信号が入力する画像信号入力手段と、
前記撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、
各前記表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、
前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項２】
前記所定の狭帯域光を前記撮像装置が有するライトガイドを通じて前記被写体に照射する狭帯域光照射手段
を有することを特徴とする、請求項１に記載の画像信号処理装置。
【請求項３】
前記狭帯域光照射手段は、夫々異なる分光特性を有する複数種類の狭帯域光を前記ライトガイドを通じて前記被写体に選択的に照射し、
前記カラーマトリクス係数記憶手段は、前記狭帯域光毎に別個に関連付けられた複数種類の表示モードの各々に対応するカラーマトリクス係数を記憶しており、
前記画像生成手段は、現在前記被写体に照射されている狭帯域光に関連付けられた複数種類の表示モードのうち前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成することを特徴とする、請求項２に記載の画像信号処理装置。
【請求項４】
前記狭帯域光照射手段は、
所定の広帯域光を放射する光源と、
前記広帯域光を夫々異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、
前記複数種類の狭帯域光フィルタの何れか一つを指定するフィルタ指定手段と、
前記指定された狭帯域光フィルタを前記広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段と、
を有することを特徴とする、請求項３に記載の画像信号処理装置。
【請求項５】
所定の狭帯域光を被写体に照射する狭帯域光照射手段と、
前記狭帯域光が照射された被写体を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、
前記撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、
各前記表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、
前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項６】
前記狭帯域光照射手段は、夫々異なる分光特性を有する複数種類の狭帯域光を前記被写体に選択的に照射し、
前記カラーマトリクス係数記憶手段は、前記狭帯域光毎に別個に関連付けられた複数種類の表示モードの各々に対応するカラーマトリクス係数を記憶しており、
前記画像生成手段は、現在前記被写体に照射されている狭帯域光に関連付けられた複数種類の表示モードのうち前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成することを特徴とする、請求項５に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記狭帯域光照射手段は、
所定の広帯域光を放射する光源と、
前記広帯域光を夫々異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、
前記複数種類の狭帯域光フィルタの何れか一つを指定するフィルタ指定手段と、
前記指定された狭帯域光フィルタを前記広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段と、
を有することを特徴とする、請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の画像信号処理装置と、
前記撮像装置である電子内視鏡と、
を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項９】
請求項５から請求項７の何れか一項に記載の撮像システムであって、
前記狭帯域光照射手段、前記表示モード指定手段、前記カラーマトリクス係数記憶手段、及び前記画像生成手段を有するプロセッサと、
前記撮影手段を有する電子内視鏡と、
を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項１】
所定の狭帯域光で照射された被写体を撮影した撮像装置からの画像信号が入力する画像信号入力手段と、
前記撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、
各前記表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、
前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項２】
前記所定の狭帯域光を前記撮像装置が有するライトガイドを通じて前記被写体に照射する狭帯域光照射手段
を有することを特徴とする、請求項１に記載の画像信号処理装置。
【請求項３】
前記狭帯域光照射手段は、夫々異なる分光特性を有する複数種類の狭帯域光を前記ライトガイドを通じて前記被写体に選択的に照射し、
前記カラーマトリクス係数記憶手段は、前記狭帯域光毎に別個に関連付けられた複数種類の表示モードの各々に対応するカラーマトリクス係数を記憶しており、
前記画像生成手段は、現在前記被写体に照射されている狭帯域光に関連付けられた複数種類の表示モードのうち前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成することを特徴とする、請求項２に記載の画像信号処理装置。
【請求項４】
前記狭帯域光照射手段は、
所定の広帯域光を放射する光源と、
前記広帯域光を夫々異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、
前記複数種類の狭帯域光フィルタの何れか一つを指定するフィルタ指定手段と、
前記指定された狭帯域光フィルタを前記広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段と、
を有することを特徴とする、請求項３に記載の画像信号処理装置。
【請求項５】
所定の狭帯域光を被写体に照射する狭帯域光照射手段と、
前記狭帯域光が照射された被写体を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、
前記撮影された被写体の表示モードを複数種類の表示モードの中から指定する表示モード指定手段と、
各前記表示モードに対応する複数種類のカラーマトリクス係数を記憶するカラーマトリクス係数記憶手段と、
前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項６】
前記狭帯域光照射手段は、夫々異なる分光特性を有する複数種類の狭帯域光を前記被写体に選択的に照射し、
前記カラーマトリクス係数記憶手段は、前記狭帯域光毎に別個に関連付けられた複数種類の表示モードの各々に対応するカラーマトリクス係数を記憶しており、
前記画像生成手段は、現在前記被写体に照射されている狭帯域光に関連付けられた複数種類の表示モードのうち前記指定された表示モードに対応するカラーマトリクス係数を前記カラーマトリクス係数記憶手段から取得して、前記画像信号に対して色変換処理を行い、前記撮影された被写体の画像を生成することを特徴とする、請求項５に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記狭帯域光照射手段は、
所定の広帯域光を放射する光源と、
前記広帯域光を夫々異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、
前記複数種類の狭帯域光フィルタの何れか一つを指定するフィルタ指定手段と、
前記指定された狭帯域光フィルタを前記広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段と、
を有することを特徴とする、請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の画像信号処理装置と、
前記撮像装置である電子内視鏡と、
を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項９】
請求項５から請求項７の何れか一項に記載の撮像システムであって、
前記狭帯域光照射手段、前記表示モード指定手段、前記カラーマトリクス係数記憶手段、及び前記画像生成手段を有するプロセッサと、
前記撮影手段を有する電子内視鏡と、
を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１３５８９（Ｐ２０１３−１３５８９Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８８６９（Ｐ２０１１−１４８８６９）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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