JP2010279457A - 電子内視鏡、電子内視鏡システムおよび色調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モニタ等の表示装置の特性に適した色調整を行うことが可能な電子内視鏡、電子内視鏡システムおよびこれらにおける色調整方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 電子内視鏡システムにおいて、観察対象を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、所定の画像を記憶する記憶手段と、所定の画像を表示装置に表示させるために、所定の画像を表示装置に出力する出力手段と、撮影手段によって表示装置に表示される所定の画像を撮影することにより生成される画像信号に基づいて、参照値を設定する参照値設定手段と、参照値に基づいて、撮影手段によって生成される画像信号に対して色調整を行う色調整手段と、を備える構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子内視鏡、電子内視鏡システム、および該電子内視鏡および電子内視鏡システムにおける画像の色調整方法に関する。

患者の体内を診断又は治療するために、先端部にＣＣＤなどの固体撮像素子を備えた電子内視鏡と、該固体撮像素子により生成された画像信号を処理してモニタに出力する電子内視鏡用プロセッサとを備えた電子内視鏡システムが広く知られ、実用に供されている。このような電子内視鏡システムを用いて正確な診断および処置を行なうためには、電子内視鏡により得られる画像において、被写体の色が忠実に再現されることが望まれる。

しかしながら、一般的に、電子内視鏡の種類によって、レンズ、カラーフィルタ等の光学要素の設計（例えば、視野角、観察深度、吸収スペクトル等）は異なったものとなる。そのため、同じプロセッサを使用しても、接続する電子内視鏡の種類によってモニタに映し出される映像の見え方（明るさや色調）が異なってくる。また、使用する光源ランプの種類によっても、発光スペクトルの違い等により、得られる観察画像の色調等が異なる。

特許文献１には、上述のような、使用する電子内視鏡やプロセッサ（光源ランプ）の種類の違いによって生じる観察画像の色調の違いを補償して、高い色再現性を実現するための一つの解決手段が開示されている。特許文献１に記載される電子内視鏡システムでは、電子内視鏡内の記憶手段に、電子内視鏡の特性に関するデータや複数種類の光源ランプの各々に対応した色調整用データが予め記憶されている。そして、これらのデータに基づいて、観察画像に対して、使用する電子内視鏡と光源ランプに適した色調整処理が行われる構成となっている。

特開２００２−３６９７９８号公報

ところで、電子内視鏡システムで用いられるモニタは、電子内視鏡システム専用のものではなく、観察を行なう現場によって任意に調達される汎用品である。そして、一般的な受像機能を備える汎用のモニタにおいても、その機種や個体差によって色再現における特性は異なったものとなる。そのため、特許文献１に記載の電子内視鏡システムのように、電子内視鏡およびプロセッサの種類の違いによって生じるばらつきを考慮して、色調整用データに基づいて色調整を行っても、モニタのばらつきにより、実際の現場での観察画像において色再現が適切に行われないことがあった。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、モニタの特性に適した色調整を行うことが可能な電子内視鏡、電子内視鏡システムおよびこれらにおける色調整方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明により、観察対象を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、所定の画像を記憶する記憶手段と、所定の画像を表示装置に表示させるために、所定の画像を表示装置に出力する出力手段と、撮影手段によって表示装置に表示される所定の画像を撮影することにより生成される画像信号に基づいて、参照値を設定する参照値設定手段と、参照値に基づいて、撮影手段によって生成される画像信号に対して色調整を行う色調整手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システムが提供される。

このように構成することにより、モニタ等の表示装置の特性に応じた参照値を設定することが可能となる。これにより、表示装置の特性が異なる場合においても、参照値に基づいた色調整を行うことにより、色再現のばらつきを補償することができ、適切な画像を提供することが可能となる。

また、上記所定の画像は、基準とする色成分を含むカラーチャートであっても良い。また、上記参照値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ゲイン値、およびホワイトバランス調整のためのＲ、Ｂの各ゲイン値であっても良い。

また、上記記憶手段は、色情報に関する理想の範囲を記憶するものであっても良い。また、上記参照値設定手段は、撮影手段によって表示装置に表示される所定の画像を撮影することにより生成される画像信号における色情報と、理想の範囲とを比較することにより、参照値を設定する構成であっても良い。このように構成することにより、表示装置に表示される画像の色が理想とする範囲内に含まれるように、参照値を設定することができる。

また、上記電子内視鏡システムは、出力手段が表示装置に所定の画像を出力する調整モードと、出力手段が表示装置に撮影手段によって生成される画像信号を出力する通常モードとを切り替える、モード切替え手段を更に備える構成であっても良い。

また、本発明により、観察対象を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、所定の画像を記憶する記憶手段と、所定の画像を表示装置に表示させるために、所定の画像を表示装置に出力する出力手段と、撮影手段によって、表示装置に表示される所定の画像を撮影することにより生成される画像信号に基づいて、参照値を設定する参照値設定手段と、参照値に基づいて、撮影手段によって生成される画像信号に対して色調整を行う色調整手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡が提供される。

さらに、本発明により、電子内視鏡システムにおける色調整方法であって、所定の画像を表示装置に表示するステップと、表示装置に表示される所定の画像を、撮影手段によって撮影するステップと、撮影手段によって所定の画像を撮影することにより生成される画像信号に基づいて、参照値を設定するステップと、参照値に基づいて、撮影手段によって生成される画像信号に対する色調整を行うステップと、を含む方法が提供される。

従って、本発明の電子内視鏡、電子内視鏡システムおよびこれらにおける色調整方法によれば、モニタの特性に適した色調整を行うことができ、適切な観察画像を提供することが可能となる。

本発明の実施形態における電子内視鏡システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施形態における電子内視鏡の前段処理回路の構成を示す模式図である。 本発明の調整モードにおけるゲイン値設定処理の流れを示すフローチャートである。 本発明のゲイン値設定処理におけるＲ調整処理の流れを示すフローチャートである。 本発明のゲイン値設定処理におけるＷＢ調整処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態における電子内視鏡システム１の概略構成を示す図である。図１に示すように電子内視鏡システム１は、電子内視鏡１０、プロセッサ２０、およびモニタ３０から構成される。本実施形態においては、電子内視鏡システム１は、患者の体内における観察および処置を行うための医療用の電子内視鏡システムである。

電子内視鏡１０は、患者の体内に挿入される長尺の可撓管からなる挿入部１０ａ、術者によって把持される操作部１０ｂ、およびプロセッサ２０に電気的および光学的に接続される接続部１０ｃからなる。電子内視鏡１０の挿入部１０ａには、プロセッサ２０から供給される光を伝搬するライトガイド１１、ライトガイド１１により伝搬された光を体内に向けて拡散して射出するための配光レンズ１２、観察部位で反射された光を撮像素子の受光面に結像させるための対物レンズ１３、受光面に結像された被写体像に基づいて画像信号を生成する撮像素子であるＣＣＤ１４が備えられている。

また、電子内視鏡１０の操作部１０ｂには、ＣＣＤ１４により静止画像を取得するためのキャプチャボタン１９ａを含む各種操作ボタンからなる、操作ボタン群１９が備えられている。また、電子内視鏡１０の接続部１０ｃには、ＣＣＤ１４で生成された画像信号に、後述する処理を施す前段処理回路１５、電子内視鏡１０の特性（画素数など）とともに後述する色調整に関するデータが予め記憶されたＥＥＰＲＯＭ１７、そして電子内視鏡１０全体を統括制御する制御部１６が備えられている。

プロセッサ２０は、後述するモード切替えボタン２１ａなどを含む各種操作ボタンが配されたフロントパネル２１、プロセッサ２０全体を統括制御するシステムコントローラ２２、電子内視鏡１０に供給する照明光を発生するランプ２３、ランプ２３に駆動電力を供給するランプ電源２４、ランプ２３から放射された光を収束して電子内視鏡１０のライトガイド１１に結合させる集光レンズ２５、ライトガイド１１に結合する光の入射角を規制することで観察部位に照射する光量を調節する絞り２６、電子内視鏡システム１における各部の同期を制御するためのクロックパルスを発生するタイミングコントローラ２８、及び電子内視鏡１０から受信した映像信号に対して所定の処理を施す後段処理回路２９を備えている。また、モニタ３０は、後段処理回路２９によって処理された映像信号に基づいて画像を表示する受像装置である。

電子内視鏡システム１における体腔内観察は以下のように行なわれる。まず、術者によってフロントパネル２１に設けられた主電源スイッチ（不図示）がＯＮにされると、システムコントローラ２２の制御の下、ランプ電源２４からランプ２３へと駆動電流が供給される。そして、駆動電流を受けてランプ２３が点灯し、ランプ２３から放射された光が、集光レンズ２５および絞り２６を介して電子内視鏡１０内に設けられたライトガイド１１の入射端１１Ａに入射する。ライトガイド１１の入射端１１Ａに入射した光は、ライトガイド１１を通って出射端１１Ｂから体内の観察部位に射出される。そして、射出された光が観察部位によって反射され、対物レンズ１３を介してＣＣＤ１４の受光面に結像される。

本実施形態では、カラー撮像方式として単板同時式が適用されており、ＣＣＤ１４の受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の各色要素が市松模様状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光面の各画素に対応して配置されている。そして、ＣＣＤ１４では、補色カラーフィルタを透過した光の強度に応じた被写体像の画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フレームもしくは１フィールド分の画像信号が、色差線順次方式によって順次読み出される。本実施形態では、インターライン・トランスファ方式のＣＣＤが使用されており、ＮＴＳＣ方式の垂直同期周波数に対応して１／３０秒（１／６０秒）間隔ごとに１フレーム（１フィールド）分の画像信号が順次読み出され、前段処理回路１５へ送られる。

前段処理回路１５では、ＣＣＤ１４によって生成されたカラー画像信号に対して所定の処理が施され、映像信号が生成される。図２は、前段処理回路１５の構成を示す図である。図２に示されるように、前段処理回路１５は、マトリックス回路１５２、ゲイン調整回路１５４およびホワイトバランス調整回路１５６を含む。マトリクス回路１５２は、補色市松色差線順次方式のＣＣＤ５４によって生成されたイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の各成分からなる色信号から、周知の方法によりＲ、Ｇ、Ｂの原色信号を生成する。そして、マトリクス回路１５２によって生成されたＲ、Ｇ、Ｂの各原色信号はゲイン調整回路１５４へ出力される。

ゲイン調整回路１５４では、Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎にゲイン調整が行われる。本実施形態では、後述する方法によって求められるＲゲイン値ｒｓ、Ｇゲイン値ｇｓ、およびＢゲイン値ｂｓに基づいて、各原色信号のゲイン調整が行われる。これらの各ゲイン値は、参照値としてＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されており、制御部１６によって適宜読み出される。

ゲイン調整回路１５４にてゲイン調整されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号は、ホワイトバランス調整回路１５６へ出力される。ホワイトバランス調整回路１５６では、入力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号のうち、ＲおよびＢの色信号に対して更なるゲイン調整が施される。ホワイトバランス調整回路１５６においても、後述する方法によって求められるＲゲイン値ｒｗｓおよびＢゲイン値ｂｗｓが用いられる。これらのゲイン値についても、参照値としてＥＰＲＯＭ１７に記憶され、制御部１６によって適宜読み出される。

また、前段処理回路１５では、図２に示される各回路における処理以外にも、輝度信号と色信号に分離するための信号分離処理、ガンマ補正を行うためのガンマ補正処理、または画像輪郭の強調を行う画像輪郭強調処理等の処理が行われる。さらに、前段処理回路１５には、ＣＣＤ１４を駆動するためのＣＣＤドライバ（図示せず）も含まれており、ＣＣＤドライバからＣＣＤ１４へ駆動信号が出力される。そして、前段処理回路１５における上述の各処理によって生成された映像信号は、プロセッサ１０の後段処理回路２９へと送られる。

プロセッサ２０の後段処理回路２９では、前段処理回路１５から送られる映像信号に対してＤ/Ａ変換等の処理が施され、モニタ３０の表示に適したＮＴＳＣコンポジット信号、Ｙ／Ｃ分離信号（いわゆるＳビデオ信号）、ＲＧＢ分離信号などのビデオ信号が生成される。後段処理回路２９にて生成されたビデオ信号は、モニタ３０へ出力され、これにより被写体像がモニタ３０に映し出される。術者や診断者は、モニタ３０に映し出される被写体像から患者の体腔内の状態を観察することができる。

続いて、前段処理回路１５にて用いられる各ゲイン値について説明する。本実施形態においては、プロセッサ２０に接続されるモニタ３０の特性に適したゲイン値ｒｓ、ｇｓ、ｂｓ、ｒｗｓおよびｂｗｓが、以下の作業を行うことにより設定され、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

まず、電子内視鏡システム１において、初めてモニタ３０が接続されたときに、術者によってプロセッサ２０のフロントパネル２１におけるモード切替えボタン２１ａが操作される。モード切替えボタン２１ａは、電子内視鏡システム１によって上述の体腔内観察を行なうための通常モードと、モニタ３０の特性に合わせたゲイン値を設定するための調整モードとを切り替えるためのものである。そして、術者によってモード切替えボタン２１ａが操作されることにより、調整モードへと切り替えられると、システムコントローラ２２から電子内視鏡１０の制御部１６に対して、後述するゲイン値設定処理を行うよう指示がなされる。

電子内視鏡１０の制御部１６は、システムコントロール２２からの指示を受け、ゲイン値設定処理を開始する。図３は、電子内視鏡１０の制御部１６にて実行されるゲイン値設定処理の流れを示すフローチャートである。図３に示されるように、本処理では、まずＲ（赤）の基準カラーチャートに対応する映像信号がプロセッサ２０へ送信される（Ｓ１）。ここで、電子内視鏡１０のＥＥＰＲＯＭ１７には、基準とするＲ、Ｇ、ＢおよびＷ（白）のカラーチャートに対応するデータがそれぞれ予め設定され、記憶されている。そして、ゲイン値設定処理が開始されると、まずＲのカラーチャートに対応する映像信号がＥＥＰＲＯＭ１７から読み出され、プロセッサ２０へと送信される。

プロセッサ２０では、後段処理回路２９にて電子内視鏡１０から受信したＲのカラーチャートに対応する映像信号に対して所定の処理が施され、モニタ３０へと出力される。そして、モニタ３０では、プロセッサ２０から出力されるビデオ信号に基づき、表示画面３０ａにＲのカラーチャート画像を表示する。尚、各色のカラーチャートは、モニタ３０の表示領域全体に表示されるようなものであっても良いし、表示領域の一部に円形もしくは矩形に表示されるものであっても良い。

続いて、術者によって電子内視鏡１０のキャプチャボタン１９ａが押されたか否かが判断される（Ｓ２）。これは、電子内視鏡１０によって、モニタ３０の表示画面３０ａに表示されるカラーチャートが撮影されたか否かを判断するものである。詳しくは、電子内視鏡１０においてＣＣＤ１４が配置される先端部を、モニタ３０の表示画面３０ａに当てつけてキャプチャボタン１９ａを押すことにより、モニタ３０の表示画面３０ａに表示されたＲのカラーチャート画像が撮影される。尚、このとき、プロセッサ２０のランプ２３は消灯されており、電子内視鏡１０の先端からは光が射出していない状態で、モニタ３０の表示画面３０ａの撮影が行われる。

ここで、キャプチャボタン１９ａが押されていない場合は（Ｓ２：Ｎｏ）、モード切替えボタン２１ａが押されたか否かが判断される（Ｓ３）。そして、モード切替えボタン２１ａが押されていない場合は（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ２の処理へと戻り、キャプチャボタン１９ａまたはモード切替えボタン２１ａのいずれかが押されるまで待機する。また、モード切替えボタン２１ａが押された場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、ゲイン値設定処理を終了し、調整モードから通常観察モードへと切り換えられる。そして、その後は、通常の体腔内観察が行なわれる。

一方、キャプチャボタン１９ａが押され、ＣＣＤ１４によってＲのカラーチャート画像が撮影された場合は（Ｓ２：Ｙｅｓ）、続いてＲ調整処理が行われる（Ｓ４）。図４は、Ｒ調整処理の流れを示すフローチャートである。Ｒ調整処理では、まず変数ｎ＝０とされる（Ｓ４０１）。変数ｎは、後述するゲイン調整のループをカウントするための変数である。続いて、Ｒの原色信号における信号強度Ｒ_０が検出される（Ｓ４０２）。このＲの原色信号は、モニタ３０の表示画面３０ａに表示されたＲのカラーチャート画像を撮影して得られた信号である。詳しくは、上述のようにキャプチャボタン１９ａが押されることにより、ＣＣＤ１４にてモニタ３０に表示されたＲのカラーチャート画像に対応する画像信号が生成される。ＣＣＤ１４にて生成された画像信号は、前段処理回路１５のマトリックス回路１５２に入力され、マトリックス回路１５２にてＲ、Ｇ、Ｂの原色信号が生成される。Ｓ４０２では、マトリックス回路１５２から出力されるＲの原色信号から、信号強度Ｒ_０が検出される。

続いて、検出されたＲ_０にＲゲイン値ｒｓを乗じた値をＲ_０ｘとする（Ｓ４０３）。Ｒ_０ｘは、後述する計算のために用いられる変数である。Ｒゲイン値ｒｓは、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されるものであり、制御部１６によって読み出される。尚、電子内視鏡システム１において初めて調整モードが行われた場合は、各ゲイン値ｒｓ、ｂｓ、ｇｓ、ｒｗｓおよびｂｗｓとして、工場出荷時に設定された初期値が記憶されている。続くＳ４０４では、Ｒ_０ｘの値が、電子内視鏡１０において理想とする色（Ｒ）の範囲内にあるか否かが判断される。ここで、理想の色範囲とは、被写体像の色再現性に関して観察に支障のない許容範囲を表し、次式によって表される。

Ｒ_ｓ＜Ｒ_０ｘ＜Ｒ_ｈ ・・・・（１）

理想範囲の下限値、上限値を“Ｒ_ｓ”、“Ｒ_ｈ”で表す。これらの下限値Ｒ_ｓおよび上限値Ｒ_ｈは、予め設定されＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

Ｓ４０４において、式（１）が満たされる場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、続くＳ４０５では、Ｒ_０に対するＲ_０ｘの比をＲゲイン値ｒｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。例えば、Ｒ調整処理を開始して、Ｓ４０４において１回目の判断でＲ_０ｘが理想の範囲内にあると判断された場合は、モニタ３０にて表示されたＲのカラーチャート画像は、適切に色再現がなされているとして、Ｒゲイン値ｒｓは、初期値と同じ値に設定される。また、Ｓ４０５では、Ｒ調整処理におけるゲイン値の設定が適切に行われたか否かを示すフラグＲｆが０とされる。ここで、Ｒ調整処理においてゲイン値の設定が適切に行われた場合のＲｆが０であり、適切に行われなかった場合のＲｆは１とする。

一方、式（１）が満たされない場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）は、Ｓ４０６の処理へ進む。Ｓ４０６では、変数ｎの値が２０よりも大きいか否かが判断される。ここでは、Ｓ４０４の判断に基づくループが、所定回数である２０回より多く実行されたか否かが判断される。そして、変数ｎの値が２０よりも大きい場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、この時点でのＲ_０に対するＲ_０ｘの比をＲゲイン値ｒｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。そして、本処理におけるゲイン値の設定が適切に行われなかったとして、フラグＲｆが１とされる。

一方、変数ｎの値が２０以下の場合（Ｓ４０６：Ｎｏ）、ｎの値に１が加算され（Ｓ４０８）、Ｓ４０９へ進む。Ｓ４０９では、Ｒ_０ｘの値が、理想範囲の下限値Ｒ_ｓよりも大きいか否かが判断される。そして、Ｒ_０ｘの値が下限値Ｒ_ｓ以下である場合は（Ｓ４０９：Ｎｏ）、次式のようにＲ_０ｘの値が所定の量だけ増加される（Ｓ４１０）。

Ｒ_０ｘ＝Ｒ_０ｘ×（１＋ｎ／１００）

一方、Ｒ_０ｘの値が下限値Ｒ_ｓよりも大きい場合は（Ｓ４０９：Ｙｅｓ）、次式のようにＲ_０ｘの値が所定の量だけ減少される（Ｓ４１１）。

Ｒ_０ｘ＝Ｒ_０ｘ×（１−ｎ／１００）

Ｓ４１０またはＳ４１１によって、Ｒ_０ｘの値が増加または減少されると、Ｓ４０４の処理へと戻る。そして、Ｓ４０４にて、式（１）が満たされる（Ｒ_０ｘの値が理想とする範囲内に含まれる）か、またはＳ４０６にてｎの値が２０を超えるまで、Ｓ４０４からＳ４１１の処理が繰り返される。一方、Ｓ４０５またはＳ４０７にてＲゲイン値ｒｓが設定されると、Ｒ調整処理が終了する。そして、ゲイン設定処理へと戻り、続くＳ５の処理へと進む。

Ｓ５では、Ｇ（緑）の基準カラーチャートに対応する映像信号がプロセッサ２０へ送信される。そして、プロセッサ２０では、上述のように後段処理回路２９にて電子内視鏡１０から受信したＧのカラーチャートに対応する映像信号に対して所定の処理が施され、モニタ３０へと出力される。そして、モニタ３０にて、プロセッサ２０から出力されるビデオ信号に基づき、Ｇのカラーチャート画像が表示される。

続いて、Ｓ２と同様に、術者によって電子内視鏡１０のキャプチャボタン１９ａが押されたか否かが判断される（Ｓ６）。ここで、キャプチャボタン１９ａが押されていない場合は（Ｓ６：Ｎｏ）、モード切替えボタン２１ａが押されたか否かが判断される（Ｓ７）。そして、モード切替ボタン２１ａが押されていない場合は（Ｓ７：Ｎｏ）、Ｓ６の処理へと戻り、キャプチャボタン１９ａまたはモード切替ボタン２１ａのいずれかが押されるまで待機する。また、モード切替えボタン２１ａが押された場合は（Ｓ７：Ｙｅｓ）、本処理を終了し、調整モードから通常観察モードへと切り換えられる。

一方、キャプチャボタン１９ａが押され、ＣＣＤ１４によってＧのカラーチャートの画像が撮影された場合は（Ｓ６：Ｙｅｓ）、Ｇ調整処理が行われる（Ｓ８）。Ｇ調整処理では、Ｒ調整処理と略同様の処理の流れによってＧゲイン値ｇｓが設定される。ここでは、フローチャートの図示は省略し、処理について説明のみ行う。Ｇ調整処理では、Ｒ調整処理と同様にまず変数ｎ＝０とされる。そして、ＣＣＤ１４によって撮影された画像信号からＧの原色信号における信号強度Ｇ_０が検出される。

続いて、検出されたＧ_０にＧゲイン値ｇｓを乗じた値をＧ_０ｘとする。上述のように、この場合のＧゲイン値ｇｓも、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されるものであり、電子内視鏡システム１で初めて調整モードが行われたときには、初期値が入力されている。そして、Ｇ_０ｘの値が電子内視鏡１０において理想とする色（Ｇ）の範囲内にあるか否かが判断される。ここで、理想の範囲は、次式によって表される。

Ｇ_ｓ＜Ｇ_０ｘ＜Ｇ_ｈ ・・・・（２）

理想範囲の下限値、上限値を“Ｇ_ｓ”、“Ｇ_ｈ”で表す。これらの下限値Ｇ_ｓおよび上限値Ｇ_ｈは、予め設定されＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

そして、式（２）が満たされる場合は、Ｇ_０に対するＧ_０ｘの比をＧゲイン値ｇｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。そして、Ｇ調整処理におけるゲイン値の設定が適切に行われたか否かを示すフラグＧｆが０とされる。一方、式（２）が満たされない場合は、続いて変数ｎの値が２０よりも大きいか否かが判断される。そして、変数ｎの値が２０よりも大きい場合は、この時点でのＧ_０に対するＧ_０ｘの比をＧゲイン値ｇｓとしてＥＥＰＲＯＭ１７に記憶し、本処理におけるゲイン値の設定が適切に行われなかったとして、フラグＧｆが１とされる。

さらに、変数ｎの値が２０以下の場合、ｎの値に１が加算される。そして、Ｇ_０ｘの値が、理想範囲の下限値Ｇ_ｓよりも大きいか否かが判断される。そして、Ｇ_０ｘの値が下限値Ｇ_ｓ以下の場合は、次式のようにＧ_０ｘの値が所定の量だけ増加される。

Ｇ_０ｘ＝Ｇ_０ｘ×（１＋ｎ／１００）

一方、Ｇ_０ｘの値が下限値Ｇｓよりも大きい場合は、次式のようにＧ_０ｘの値が所定の量だけ減少される。

Ｇ_０ｘ＝Ｇ_０ｘ×（１−ｎ／１００）

そして、式（２）が満たされる（Ｇ_０ｘの値が理想とする範囲内に含まれる）、またはループ処理が所定回数以上繰り返されることによりＧゲイン値ｇｓが設定されると、Ｇ調整処理が終了する。そして、ゲイン値設定処理へと戻り、続くＳ９の処理へと進む。

Ｓ９では、Ｂ（青）の基準カラーチャートに対応する映像信号がプロセッサ２０へ送信される。そして、プロセッサ２０では、上述のように後段処理回路２９にて電子内視鏡１０から受信したＢのカラーチャートに対応する映像信号に対して所定の処理が施され、モニタ３０へと出力される。そして、モニタ３０にてプロセッサ２０から出力されるビデオ信号に基づき、Ｂのカラーチャート画像が表示される。

続いて、術者によって電子内視鏡１０のキャプチャボタン１９ａが押されたか否かが判断される（Ｓ１０）。ここで、キャプチャボタン１９ａが押されていない場合は（Ｓ１０：Ｎｏ）、モード切替えボタン２１ａが押されたか否かが判断される（Ｓ１１）。そして、モード切替えボタン２１ａが押されていない場合は（Ｓ１１：Ｎｏ）、Ｓ１０の処理へと戻り、キャプチャボタン１９ａまたはモード切替えボタン２１ａのいずれかが押されるまで待機する。また、モード切替えボタン２１ａが押された場合は（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、本処理を終了し、調整モードから通常観察モードへと切り換えられる。

一方、キャプチャボタン１９ａが押され、ＣＣＤ１４によってＢのカラーチャート画像が撮影された場合は（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、続いてＢ調整処理が行われる。Ｂ調整処理についても、Ｒ調整処理およびＧ調整処理と略同様の処理の流れによってＢゲイン値ｂｓが設定される。ここでも、フローチャートの図示は省略し、処理について説明のみ行う。Ｂ調整処理においても、まず変数ｎ＝０とされる。そして、マトリクス回路１５２によって生成されるＢの原色信号における信号強度Ｂ_０が検出される。

続いて、検出されたＢ_０にＢゲイン値ｂｓを乗じた値をＢ_０ｘとする。上述のように、この場合のＢゲイン値ｂｓも、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されるものであり、電子内視鏡システム１で初めて調整モードが行われたときには、初期値が入力されている。そして、Ｂ_０ｘの値が電子内視鏡１０において理想とする色（Ｂ）の範囲内にあるか否かが判断される。ここで、理想の範囲は、次式によって表される。

Ｂ_ｓ＜Ｂ_０ｘ＜Ｂ_ｈ ・・・・（３）

理想範囲の下限値、上限値を“Ｂ_ｓ”、“Ｂ_ｈ”で表す。これらの下限値Ｂ_ｓおよび上限値Ｂ_ｈについても、予め設定されＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

そして、式（３）が満たされる場合は、Ｂ_０に対するＢ_０ｘの比をＢゲイン値ｂｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。そして、Ｂ調整処理におけるゲイン値の設定が適切に行われたか否かを示すフラグＢｆが０とされる。一方、式（３）が満たされない場合は、変数ｎの値が２０よりも大きいか否かが判断される。そして、変数ｎの値が２０よりも大きい場合は、この時点でのＢ_０に対するＢ_０ｘの比をＢゲイン値ｂｓとしてＥＥＰＲＯＭ１７に記憶し、本処理におけるゲイン値の設定が適切に行われなかったとして、フラグＢｆが１とされる。

一方、変数ｎの値が２０以下の場合、ｎの値に１が加算される。そして、Ｂ_０ｘの値が、理想範囲の下限値Ｂ_ｓよりも大きいか否かが判断される。そして、Ｂ_０ｘの値が下限値Ｂ_ｓ以下の場合は、次式のようにＢ_０ｘの値が所定の量だけ増加される。

Ｂ_０ｘ＝Ｂ_０ｘ×（１＋ｎ／１００）

一方、Ｂ_０ｘの値が下限値Ｂｓよりも大きい場合は、次式のようにＢ_０ｘの値が所定の量だけ減少される。

Ｂ_０ｘ＝Ｂ_０ｘ×（１−ｎ／１００）

そして、式（３）が満たされる（Ｂ_０ｘの値が理想とする範囲内に含まれる）、またはループ処理が所定回数以上繰り返されることにより、Ｂゲイン値ｂｓが設定されると、Ｂ調整処理が終了する。そして、ゲイン値設定処理へと戻り、続くＳ１３の処理へと進む。

Ｓ１３では、Ｗ（白）の基準カラーチャートに対応する映像信号がプロセッサ２０へ送信される。そして、プロセッサ２０では、上述のように後段処理回路２９にて電子内視鏡１０から受信したＷのカラーチャートに対応する映像信号に対して所定の処理が施され、モニタ３０へと出力される。そして、モニタ３０にて、プロセッサ２０から出力されるビデオ信号に基づき、表示画面３０ａにＷのカラーチャート画像が表示される。

続いて、術者によって電子内視鏡１０のキャプチャボタン１９ａが押されたか否かが判断される（Ｓ１４）。ここで、キャプチャボタン１９ａが押されていない場合は（Ｓ１４：Ｎｏ）、モード切替えボタン２１ａが押されたか否かが判断される（Ｓ１５）。そして、モード切替えボタン２１ａが押されていない場合は（Ｓ１５：Ｎｏ）、Ｓ１４の処理へと戻り、キャプチャボタン１９ａまたはモード切替えボタン２１ａのいずれかが押されるまで待機する。また、モード切替えボタン２１ａが押された場合は（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、本処理を終了し、調整モードから通常観察モードへと切り換えられる。

一方、キャプチャボタン１９ａが押され、ＣＣＤ１４によってＷのカラーチャート画像が撮影された場合は（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、続いてＷＢ調整処理が行われる。ＷＢ調整処理では、ホワイトバランス調整回路１５６で用いられるゲイン値ｒｗｓおよびｂｗｓが設定される。図５は、ＷＢ調整処理の流れを示すフローチャートである。ＷＢ調整処理では、まず変数ｎ＝０とされる（Ｓ５０１）。変数ｎは、後述するゲイン調整のループをカウントするための変数である。続いて、ＲおよびＢの原色信号における信号強度Ｒ_１およびＢ_１がそれぞれ検出される（Ｓ５０２）。このＲおよびＢの原色信号は、ＣＣＤ１４によってモニタ３０の表示画面３０ａに表示されたＷのカラーチャート画像を撮影して得られた信号である。

続いて、検出されたＲ_１およびＢ_１にホワイトバランス調整におけるＲゲイン値ｒｗｓおよびＢゲイン値ｂｗｓをそれぞれ乗じた値をＲ_１ｘおよびＢ_１ｘとする（Ｓ５０３）。Ｒ_１ｘおよびＢ_１ｘは、後述する計算のために用いられる変数である。上述のように、Ｒゲイン値ｒｗｓおよびＢゲイン値ｂｗｓは、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されるものであり、電子内視鏡システム１で初めて調整モードが行われたときには、初期値が入力される。そして、まず、Ｒ_１ｘの値が、電子内視鏡１０において理想とする色（Ｒ）の範囲内にあるか否かが判断される（Ｓ５０４）。ここで、理想の範囲とは、ホワイトバランスにおいて観察に支障のない許容範囲を表し、次式によって表される。

Ｒ_ｗｓ＜Ｒ_１ｘ＜Ｒ_ｗｈ ・・・・（４）

理想範囲の下限値、上限値を“Ｒ_ｗｓ”、“Ｒ_ｗｈ”で表す。これらの下限値Ｒ_ｗｓおよび上限値Ｒ_ｗｈは、予め設定され、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

Ｓ５０４において、式（４）が満たされる場合（Ｓ５０４：Ｙｅｓ）、続くＳ５０５では、Ｒ_１に対するＲ_１ｘの比をホワイトバランス調整におけるＲゲイン値ｒｗｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。また、Ｓ５０５では、ＷＢ調整処理におけるゲイン値の設定が適切に行われたか否かを示すフラグＲｗｆが０とされる。

一方、式（４）が満たされない場合（Ｓ５０４：Ｎｏ）は、Ｓ５０６の処理へ進む。Ｓ５０６では、変数ｎの値が２０よりも大きいか否かが判断される。ここでは、Ｓ５０４の判断に基づくループが、所定回数である２０回より多く実行されたか否かが判断される。そして、変数ｎの値が２０よりも大きい場合（Ｓ５０６：Ｙｅｓ）、この時点でのＲ_１に対するＲ_１ｘの比をホワイトバランス調整におけるＲゲイン値ｒｗｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。また、本処理における調整は適切に行われなかったとして、フラグＲｗｆが１とされる。（Ｓ５０７）。

一方、変数ｎの値が２０以下の場合（Ｓ５０６：Ｎｏ）、ｎの値に１が加算され（Ｓ５０８）、Ｓ５０９へ進む。Ｓ５０９では、Ｒ_１ｘの値が、理想範囲の下限値Ｒ_ｗｓよりも大きいか否かが判断される。そして、Ｒ_１ｘの値が下限値Ｒ_ｗｓ以下の場合は（Ｓ４０９：Ｎｏ）、次式のようにＲ_１ｘの値が所定の量だけ増加される（Ｓ５１０）。

Ｒ_１ｘ＝Ｒ_１ｘ×（１＋ｎ／１００）

一方、Ｒ_１ｘの値が下限値Ｒ_ｗｓよりも大きい場合は（Ｓ５０９：Ｙｅｓ）、次式のようにＲ_１ｘの値が所定の量だけ減少される（Ｓ５１０）。

Ｒ_１ｘ＝Ｒ_１ｘ×（１−ｎ／１００）

Ｓ５１０またはＳ５１１によって、Ｒ_１ｘの値が増加または減少されると、Ｓ５０４の処理へと戻る。そして、Ｓ５０４にて、式（４）が満たされる（Ｒ_１ｘの値が理想とする範囲内に含まれる）か、またはＳ５０６にてｎの値が２０を超えるまで、Ｓ５０４からＳ５１１の処理が繰り返される。

一方、Ｓ５０５に続くＳ５１２では、変数ｎが再度０とされる。そして、Ｂ_１ｘの値が、電子内視鏡１０において理想とする色（Ｂ）の範囲内にあるか否かが判断される（Ｓ５１３）。この場合の理想の範囲は、次式によって表される。

Ｂ_ｗｓ＜Ｂ_１ｘ＜Ｂ_ｗｈ ・・・・（５）

理想範囲の下限値、上限値を“Ｂ_ｗｓ”、“Ｂ_ｗｈ”で表す。これらの下限値Ｂ_ｗｓおよび上限値Ｂ_ｗｈは、予め設定され、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

Ｓ５１３において、式（５）が満たされる場合（Ｓ５１３：Ｙｅｓ）、続くＳ５１４では、Ｂ_１に対するＢ_１ｘの比をホワイトバランス調整におけるＢゲイン値ｂｗｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。また、Ｓ５１３では、ＷＢ調整処理におけるＢのゲイン設定が適切に行われたか否かを示すフラグＢｗｆが０とされる。

一方、式（５）が満たされない場合（Ｓ５１３：Ｎｏ）は、Ｓ５１５の処理へ進む。Ｓ５１５では、変数ｎの値が２０よりも大きいか否かが判断される。そして、変数ｎの値が２０よりも大きい場合（Ｓ５１５：Ｙｅｓ）、この時点でのＢ_１に対するＢ_１ｘの比をホワイトバランス調整におけるＢゲイン値ｂｗｓとして設定し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する。また、本処理における調整は適切に行われなかったとして、フラグＢｗｆが１とされる（Ｓ５１６）。

一方、変数ｎの値が２０以下の場合（Ｓ５１５：Ｎｏ）、ｎの値に１が加算され（Ｓ５１７）、Ｓ５１８へ進む。Ｓ５１８では、Ｂ_１ｘの値が、理想範囲の下限値Ｂ_ｗｓよりも大きいか否かが判断される。そして、Ｂ_１ｘの値が下限値Ｂ_ｗｓ以下の場合は（Ｓ５１８：Ｎｏ）、次式のようにＢ_１ｘの値が所定の量だけ増加される（Ｓ５１９）。

Ｂ_１ｘ＝Ｂ_１ｘ×（１＋ｎ／１００）

一方、Ｂ_１ｘの値が下限値Ｂ_ｗｓよりも大きい場合は（Ｓ５１８：Ｙｅｓ）、次式のようにＢ_１ｘの値が所定の量だけ減少される（Ｓ５１０）。

Ｂ_１ｘ＝Ｂ_１ｘ×（１−ｎ／１００）

Ｓ５１９またはＳ５２０によって、Ｂ_１ｘの値が増加または減少されると、Ｓ５１３の処理へと戻る。そして、Ｓ５１３にて、式（５）が満たされる（Ｂ_１ｘの値が理想とする範囲内に含まれる）か、またはＳ５１５にてｎの値が２０を超えるまで、Ｓ５１３からＳ５２０の処理が繰り返される。一方、Ｓ５０７、Ｓ５１４またはＳ５１６にてゲイン値ｒｗｓおよびｂｗｓが設定されると、ＷＢ調整処理が終了する。そして、ゲイン値設定処理へと戻り、続くＳ１７の処理へと進む。

Ｓ１７では、フラグＲｆ、Ｇｆ、Ｂｆ、Ｒｗｆ、およびＢｗｆの値に基づいてＲ、Ｇ、ＢおよびＷＢの各調整処理が適切に行われたか否かが判断される。そして、Ｒ、Ｇ、ＢおよびＷＢの各調整処理が全て適切に行われた場合、すなわちフラグＲｆ、Ｇｆ、Ｂｆ、Ｒｗｆ、およびＢｗｆの値が全て０であった場合は（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、モニタ３０に「調整ＯＫ」と表示するよう指示を行い（Ｓ１８）、本処理を終了する。

一方、Ｒ、Ｇ、ＢおよびＷＢの調整処理が適切に行われなかった場合、すなわちフラグＲｆ、Ｇｆ、Ｂｆ、Ｒｗｆ、およびＢｗｆの値に１が含まれる場合（Ｓ１７：Ｎｏ）は、モニタ３０に「調整ＮＧ」と表示するよう指示を行い（Ｓ１９）、再調整を行うか否かを術者に問い合わせる（Ｓ２０）。そして、術者によって、操作ボタン等により再調整を行うよう指示された場合は（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、Ｓ１の処理へ戻り、再度ゲイン値設定処理を実行する。また、再調整を行わない場合は（Ｓ２０：Ｎｏ）、本処理を終了する。

このように、本実施形態のゲイン値設定処理では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＷＢの順でゲイン値の設定を繰り返すことにより、全てのゲイン値を理想範囲内へと収束させることができる。そして、通常モードにおいてＣＣＤ１４にて生成された画像信号に対して、前段処理回路１５のゲイン調整回路１５４およびホワイトバランス調整回路１５６にて、上述のように設定され、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶された各ゲイン値に基づいたゲイン調整が行われる。

上述のように、本実施形態においては、まず、電子内視鏡１０に基準となるカラーチャートに対応する映像信号を記憶しておく。そして、調整モードに切り換えられた際に、当該カラーチャート画像をモニタ３０に表示させる。そして、モニタ３０の特性に従って色再現されたカラーチャート画像を、電子内視鏡１０にて撮影することによって、モニタ３０における色再現の特性を電子内視鏡１０にて検出する構成となっている。そして、カラーチャートを撮影して得られた画像に基づいて、前段処理回路１５におけるゲイン値の設定を行うことにより、モニタ３０の特性に応じたゲイン値を設定することが可能となる。これにより、本実施形態の電子内視鏡システムでは、モニタの特性が異なる場合においても、当該特性による色再現を補償することができるため、適切に色再現がなされた画像を提供することが可能となる。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこの実施形態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、上記実施形態においては、電子内視鏡１０においてゲイン値設定処理を行う構成となっているが、プロセッサ２０にて、当該処理を行う構成としても良い。この場合は、システムコントローラ２２の制御の下、プロセッサ２０の図示しないＥＥＰＲＯＭに基準となるカラーチャートに対応する映像信号や理想範囲の下限値および上限値を記憶させ、後段処理回路２９におけるゲイン値を設定する構成としても良い。また、その他にも、電子内視鏡１０およびプロセッサ２０の両方において、ゲイン値設定処理を行うような構成としても良い。

１ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１５ 前段処理回路
１６ 制御部
１７ ＥＥＰＲＯＭ
２０ プロセッサ
２１ フロントパネル
２２ システムコントローラ
２９ 後段処理回路
３０ モニタ

Claims (8)

1. 観察対象を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、
   所定の画像を記憶する記憶手段と、
   前記所定の画像を表示装置に表示させるために、前記所定の画像を前記表示装置に出力する出力手段と、
   前記撮影手段によって前記表示装置に表示される前記所定の画像を撮影することにより生成される画像信号に基づいて、参照値を設定する参照値設定手段と、
   前記参照値に基づいて、前記撮影手段によって生成される画像信号に対して色調整を行う色調整手段と、
   を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 前記所定の画像は、基準とする色成分を含むカラーチャートであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
3. 前記参照値は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ゲイン値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子内視鏡システム。
4. 前記参照値は、ホワイトバランス調整のためのＲ、Ｂの各ゲイン値であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
5. 前記記憶手段は、色情報に関する理想の範囲を記憶するものであり、
   前記参照値設定手段は、前記撮影手段によって前記表示装置に表示される前記所定の画像を撮影することにより生成される画像信号における色情報と、前記理想の範囲とを比較することにより、前記参照値を設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
6. 前記出力手段が前記表示装置に前記所定の画像を出力する調整モードと、前記出力手段が前記表示装置に前記撮影手段によって生成される画像信号を出力する通常モードとを切り替える、モード切替え手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
7. 観察対象を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、
   所定の画像を記憶する記憶手段と、
   前記所定の画像を表示装置に表示させるために、前記所定の画像を前記表示装置に出力する出力手段と、
   前記撮影手段によって、前記表示装置に表示される前記所定の画像を撮影することにより生成される画像信号に基づいて、参照値を設定する参照値設定手段と、
   前記参照値に基づいて、前記撮影手段によって生成される画像信号に対して色調整を行う色調整手段と、
   を備えることを特徴とする電子内視鏡。
8. 電子内視鏡システムにおける色調整方法であって、
   所定の画像を表示装置に表示するステップと、
   前記表示装置に表示される前記所定の画像を、撮影手段によって撮影するステップと、
   前記撮影手段によって前記所定の画像を撮影することにより生成される画像信号に基づいて、参照値を設定するステップと、
   前記参照値に基づいて、前記撮影手段によって生成される画像信号に対する色調整を行うステップと、を含む方法。

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