JP5631757B2 - 電子内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、電子内視鏡によって被検体内を撮影する電子内視鏡システムに関する。

医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が普及している。電子内視鏡によって被検体内を撮影する電子内視鏡システムでは、被検体内に白色光（以下、通常光という）を照射して撮影する態様が知られている。しかし、通常光を照射して撮影した画像では、組織性状等を把握し難い場合がある。このため、近年では、特定の狭い波長帯の光（以下、特殊光という）を照射しながら撮影することにより、特定の組織性状を把握し易くした画像を撮影する電子内視鏡が知られている。例えば、特殊光を照射して観察する特殊光観察では、特殊光を良く吸収する特定の組織とその他の組織とのコントラストが明瞭になるので、通常光を照射して観察する通常光観察よりも特殊光を良く吸収する特定の組織が強調して表示される。

また、特殊光観察時に、撮影した画像の色調を調節することによって、特定の組織性状のコントラストをより向上させる技術が知られている。例えば、撮像素子から出力される青色の撮像信号（以下、Ｂ信号という）を画像データの青色画素（以下、Ｂ画素という）及び緑色画素（以下、Ｇ画素という）に割り当て、緑色の撮像信号（以下、Ｇ信号という）を赤色の画素（以下、Ｒ画素という）に割り当てることにより、特定の組織性状が観察しやすくなることが知られている。また、単色の画像をモノクロの撮像素子で順次撮像するいわゆる順次式の電子内視鏡システムにおいても、青色の狭帯域光で撮像して得られる青色画像の画素をＢ画素及びＧ画素に、緑色の狭帯域光で撮像して得られる緑色画像をＲ画素に割り当てて生成した画像を観察画像とすることにより、上述と同様、特定の組織性状を観察しやすくする例が知られている。

このように撮影した画像をそのまま観察するのではなく、観察しやすい色調の画像に変換する例としては、さらに、観察する器官に応じて撮影した画像の色調を自動切換する電子内視鏡システムも知られている（特許文献１）。

特開２００５−３４８９０２号公報

特殊光観察時に画像の色調を調節する電子内視鏡システムは、観察する被検体内に異物や粘液等の分泌がない、クリアな状態での観察を前提とした色調の調節を行う。しかし、観察している範囲内に粘液等が広範囲に分泌されていると、波長毎に反射強度のバランスが変化するので、撮影した画像の色調が、予期しない色調になってしまうことがある。特に、粘液等が、血液を連想させる赤色に変色されて表示されると、広範囲に出血しているようにも見える偽出血画像が表示されてしまうという問題がある。

例えば、Ｂ信号をＢ画素及びＧ画素に割り当て、Ｇ信号をＲ画素に割り当てて画像データを生成するシステムにおいては、もともと黄褐色の胆汁や便汁がモニタに表示される画像では赤色（あるいはマゼンタ色）に写し出される。このため、このシステムでは胆汁や便汁を出血と見間違う可能性がある。

特許文献１の電子内視鏡システムは、観察する器官に応じて、各々異なる色調で画像を表示するとは言っても、クリアな状態のでの観察及び色調調節を前提としたものであることは同様であり、粘液等がある場合には偽出血画像が表示されてしまう問題については同様であり、これについては何ら対策されていない。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、粘液等と血液を判別し、粘液等が赤色にならないように、表示する画像の色調を調節することができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の電子内視鏡システムは、体腔内の生体組織に複数色を含む照明光を照射する照明光照射手段と、前記照明光のもとで前記生体組織を撮像するとともに、複数色のカラーフィルタが画素毎に割り当てられ、撮像信号として各色の色信号を出力する撮像手段と、前記色信号のうち、２色の前記色信号の比を算出する信号比算出手段と、前記色信号のうち青色の色信号を青色画素及び緑色画素に、緑色の色信号を赤色画素に使用した表示画像を生成する表示画像生成手段であり、前記信号比算出手段が算出した前記比の値に基づいて粘液と血液を判別し、前記表示画像に粘液が写し出されているときに、前記青色画素及び前記緑色画素の画素値を維持しながら、前記赤色画素の画素値を増減させることによって前記粘液が所定色になるように色調を調節した前記表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えることを特徴とする。

前記信号比算出手段は、緑色の色信号と赤色の色信号の比を算出することが好ましい。

前記表示画像生成手段は、前記比が所定閾値以下の場合に前記粘液が写し出されていると判別することが好ましい。

前記表示画像生成手段は、前記粘液の色が、白色光下で観察される前記血液の色と異なる色になるように、色調を調節した前記表示画像を生成することが好ましい。

前記表示画像生成手段は、前記粘液の色が、白色光下で観察される前記粘液の色と同系色となるように、色調を調節した前記表示画像を生成することが好ましい。

前記表示画像生成手段は、前記粘液の色が、粘膜の色と同系色になるように、色調を調節した前記表示画像を生成することが好ましい。

前記表示画像生成手段は、前記粘液が写し出されている部分について色調を調節することが好ましい。

前記表示画像生成手段は、前記表示画像全体の色調を調節することが好ましい。

前記粘液は、ビリルビンを色素として有することが好ましい。

前記粘液は、胆汁または便汁であることが好ましい。

本発明の電子内視鏡システムは、単色の照明光を順次切り替えながら体腔内の生体組織に照射する照明光照射手段と、各色の前記照明光のもとで前記生体組織を撮像するモノクロの撮像手段と、各色の前記照明光のもとで撮像することにより前記撮像手段が出力する各色の色信号のうち、２つの前記色信号の比を算出する信号比算出手段と、前記色信号のうち青色の色信号を青色画素及び緑色画素に、緑色の色信号を赤色画素に使用した表示画像を生成する表示画像生成手段であり、前記信号比算出手段が算出した前記比の値に基づいて粘液と血液を判別し、前記表示画像に粘液が写し出されているときに、前記青色画素及び前記緑色画素の画素値を維持しながら、前記赤色画素の画素値を増減させることによって前記粘液が所定色になるように色調を調節した前記表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、粘液等と血液を判別し、粘液等が赤色にならないように、表示する画像の色調を調節することができる。

電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。 電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 各色の撮像信号と画像データの各色の画素の対応関係を示す説明図である。 ビリルビンとヘモグロビンの光学濃度を示す図である。 順次式電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。 順次式電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 順次式電子内視鏡システムで画像データを生成する態様を示す説明図である。 比Ｒ／Ｇを血液発生確率との関係を示すグラフである。

［第１実施形態］
図１に示すように、電子内視鏡システム１１は、電子内視鏡１２、プロセッサ装置１３、及び光源装置１４を備える。電子内視鏡１２は、被検者の体内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に連接された操作部１７と、プロセッサ装置１３及び光源装置１４に接続されるコネクタ１８と、操作部１７‐コネクタ１８間を繋ぐユニバーサルコード１９とを有する。挿入部１６の先端（以下、先端部という）２０には、体腔内の生体組織（以下、被検体内という）を撮影するためのＣＣＤ型イメージセンサ（図２参照。以下、ＣＣＤという）２１が設けられている。

操作部１７には、先端部２０を上下左右に湾曲させるためのアングルノブや挿入部１６の先端からエアーや水を噴出させるための送気／送水ボタン、観察画像を静止画像記録するためのレリーズボタン、モニタ２２に表示された観察画像の拡大／縮小を指示するズームボタン、通常光観察と特殊光観察の切り替えを行う切り替えボタンといった操作部材が設けられている。

プロセッサ装置１３は、光源装置１４と電気的に接続され、電子内視鏡システム１１の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１３は、ユニバーサルコード１９や挿入部１６内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１２に給電を行い、ＣＣＤ２１の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１３は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ２１から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１３で生成された画像データは、プロセッサ装置１３にケーブル接続されたモニタ２２に観察画像として表示される。

図２に示すように、先端部２０には、対物光学系３１、ＣＣＤ２１、投光ユニット４１等が設けられている。また、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）３２、アナログ信号処理回路（以下、ＡＦＥという）３３、ＣＰＵ３４は、操作部１７やコネクタ１８等に設けられている。

対物光学系３１は、レンズやプリズム等からなり、観察窓３６を介して入射する被検体内からの光をＣＣＤ２１に結像させる。

ＣＣＤ２１は、対物光学系３１によって撮像面に結像された被検体内の像を画素毎に光電変換し、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。ＣＣＤ２１は、各画素で蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する。また、ＣＣＤ２１は、各画素に複数の色セグメントからなるカラーフィルタが形成されている。ＣＣＤ２１のカラーフィルタは、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）のカラーフィルタである。

ＴＧ３２は、ＣＣＤ２１にクロック信号を入力する。ＣＣＤ２１は、ＴＧ３２から入力されるクロック信号に基づいて、信号電荷を蓄積する蓄積動作や信号電荷の読み出しを行う読み出し動作を所定のタイミングで行う。ＴＧ３２から出力されるクロック信号はＣＰＵ３４によって制御される。

ＡＦＥ３３は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン調節（ＡＧＣ）回路、Ａ／Ｄ変換回路からなり、ＣＣＤ２１からアナログの撮像信号をノイズを除去しながら取得し、ゲイン補正処理を施した後にデジタル信号に変換してＤＳＰ５２に入力する。ＣＤＳ回路は、相関二重サンプリング処理により、ＣＣＤ２１が駆動することによって生じるノイズを除去しながら撮像信号を取得する。ＡＧＣ回路は、ＣＤＳ回路から入力される撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、ＡＧＣ回路から入力される撮像信号を所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換し、ＤＳＰ５２に入力する。ＡＦＥ３３の駆動は、ＣＰＵ３４によって制御される。例えば、ＣＰＵ３４は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ５１から入力される信号に基づいてＡＧＣ回路による撮像信号の増幅率（ゲイン）を調節する。

投光ユニット４１は、被検体内に照明光を照射するユニットである。通常光及び特殊光は、照明光として、どちらも投光ユニット４１から照射される。なお、後述するように投光ユニット４１は、通常光と特殊光を同時に被検体内に照射する。

投光ユニット４１は蛍光体４３を備えるとともに、光ファイバからなるライトガイド４２によって光源装置１４から青色レーザー光や青紫色レーザー光が導光される。蛍光体４３は、青色レーザー光や青紫色レーザー光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する蛍光体であり、例えばＹＡＧ系蛍光体、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）系蛍光体等からなる。投光ユニット４１に導光された青色レーザー光や青紫色レーザー光は、蛍光体４３に一部吸収されることにより、蛍光体４３から緑色〜黄色の蛍光を発光させるとともに、一部は蛍光体４３を透過する。したがって、投光ユニット４１は、蛍光体４３が発する緑色〜黄色の蛍光と、蛍光体４３を透過した青色光とが合わさった擬似白色光（通常光）を照明光として被検体内に照射する。同時に、蛍光体４３を透過した青色光，青紫光は、粘膜表層の血管等を強調して撮影するための照明光（特殊光）としても作用する。

なお、蛍光体４３が励起発光効率は、青色レーザー光と青紫色レーザー光で異なり、同じ入射光量であれば青色レーザー光は青色レーザー光よりも多くの蛍光を発生させる。また、蛍光体４３を透過する青色レーザー光は、蛍光体４３によって拡散されるため、投光ユニット４１から照射される通常光は電子内視鏡１２の視野内で均一である。

プロセッサ装置１３は、ＣＰＵ５１、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）５２、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）５３、表示制御回路５４、操作部５６等を有する。

ＣＰＵ５１は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続されており、プロセッサ装置１３の全体を統括的に制御する。ＲＯＭ５７にはプロセッサ装置１３の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ，アプリケーションプログラム等）やグラフィックデータ等の各種データが記憶されている。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５７から必要なプログラムやデータを読み出して、作業メモリであるＲＡＭ５８に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ５１は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、操作部５６やＬＡＮ等のネットワークより取得し、ＲＡＭ５８に記憶する。

ＤＳＰ５２は、ＡＦＥ３３を介してＣＣＤ２１から入力される撮像信号に対して色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調節、ガンマ補正等の各種信号処理を施して画像データを生成する。なお、通常光観察時に生成する通常光画像データと、特殊光観察時に生成する特殊光画像データは、後述するように色調が異なり、通常光画像データは通常光の照明下で自然に観察される色調の画像データであり、特殊光画像データは、表層血管等、特定の組織が強調される色調の画像データである。

また、ＤＳＰ５２は、Ｒ／Ｇ算出部６０を備える。Ｒ／Ｇ算出部６０は、画像データの生成に先立って動作し、ＣＣＤ２１から入力されるＢＧＲ３色の色信号のうち、Ｇ信号に対するＲ信号の比Ｒ／Ｇを算出し、所定の第１閾値Ｔｈ１及び第２閾値Ｔｈ２と比較する。但し、第２閾値Ｔｈ２は第１閾値Ｔｈ１よりも大きいとする。ＤＳＰ５２は、特殊光画像データを生成する場合、Ｒ／Ｇ算出部６０で算出した比Ｒ／Ｇと、閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２との大小関係に基づいて、色調を調節した特殊光画像データを生成する。

ＤＳＰ５２で生成された画像データは、ＤＩＰ５３の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ５２は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要なＡＬＣ制御用データを生成し、ＣＰＵ５１に入力する。

ＤＩＰ５３は、ＤＳＰ５２で生成された画像データに対して、電子変倍や強調処理等の各種画像処理を施す回路である。ＤＩＰ５３で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてＶＲＡＭ５９に一時的に記憶された後、表示制御回路５４に入力される。

ＤＩＰ５３で施される各種画像処理のうち強調処理は、具体的には周波数強調処理であり、設定により必要に応じて施される。ＤＩＰ５３は、表層血管を強調する場合、中深層血管を強調する場合等、強調する対象の組織性状に応じて、予め定められた周波数帯の像の画素値を増大させることにより、強調対象の像のコントラストを向上させる。

表示制御回路５４は、ＶＲＡＭ５９から観察画像を取得するとともに、ＣＰＵ５１からＲＯＭ５７及びＲＡＭ５８に記憶されたグラフィックデータ等を受け取る。グラフィックデータ等には、観察画像のうち被写体が写された有効画素領域のみを表示させる表示マスク、被検体及び術者の氏名等の情報や検査日時等の文字情報、ＧＵＩといったものがある。表示制御回路５４は、観察画像に対してグラフィックデータ等の重畳処理を行うとともに、モニタ２２の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換してモニタ２２に出力する。これにより、モニタ２２に観察画像が表示される。

操作部５６は、プロセッサ装置１３の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ５１は、操作部５６や電子内視鏡１２の操作部１７から入力される操作信号に応じて電子内視鏡システム１１の各部を動作させる。

プロセッサ装置１３には、上記の他にも、画像データに所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮処理を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して圧縮された画像をリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらは、データバス等を介してＣＰＵ５１と接続されている。

光源装置１４は、光源として青色ＬＤ６６と青紫色ＬＤ６７の２つのレーザーダイオードを有する。

青色ＬＤ６６は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザー光を発光する。青色ＬＤ６６が発する青色レーザー光は、コネクタ１８やライトガイド４２を介して投光ユニット４１に導光され、蛍光体４３に入射することによって擬似白色の通常光となって被検体内に照射される。また、青色レーザー光は、蛍光体４３を透過するときに拡散され、青色光となって被検体内に照射される。この青色光は、蛍光体４３が励起発光する蛍光よりも強く、表層血管に血液に良く吸収される特殊光としても作用する。

青紫色ＬＤ６７は、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザー光を発光する。青紫色ＬＤ６７が発する青紫レーザー光は、カプラ６９によって青色レーザー光と合波され、青色レーザー光と同様にコネクタ１８やライトガイド４２を通じて投光ユニット４１に導光される。青紫色レーザー光は、蛍光体４３に入射することによって擬似白色の通常光となって被検体内に照射されるが、その光量は青色レーザー光によるものよりも概ね小さい。また、青紫色レーザー光が蛍光体４３によって拡散して透過する青紫色光は、青色光と同様に、特殊光として作用する。

青色ＬＤ６６及び青紫色ＬＤ６７の発光タイミングや発光量は、ＣＰＵ６８によって制御される。例えば、ＣＰＵ６８は、通常光観察を行う場合には青色ＬＤ６６のみを点灯させ、特殊光観察を行う場合には青色ＬＤ６６及び青紫色ＬＤ６７をともに点灯させる。また、ＣＰＵ６８は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ５１から入力されるＡＬＣ制御用データに基づいて、観察に適切な光量となるように、青色ＬＤ６６及び青紫色ＬＤ６７の発光量をリアルタイムに自動制御する。

上述のように構成される電子内視鏡システム１１は、以下のように動作する。

図３（Ａ）に示すように、通常光観察を行う場合、ＤＳＰ５２は、ＣＣＤ２１から入力されるＢＧＲ各色の色信号を、そのまま同色の画素に割り当てた通常光画像データを生成する。具体的には、ＣＣＤ２１から入力されたＢ信号をＢ画素に、Ｇ信号をＧ画素に、赤色の画素から出力される赤色の撮像信号（以下、Ｒ信号という）を赤色の画素（以下、Ｒ画素という）に割り当てた画像データ通常光画像データである。通常光画像データは、通常光のもとで撮影された被検体内の像が、通常光の照明下で自然に観察されるとおりに写し出される。したがって、青色の組織は青色に、緑色の組織は緑色に、赤色の組織は赤色に写し出される。

一方、図３（Ｂ）に示すように、特殊光観察を行う場合、ＤＳＰ５２は、Ｂ信号をＢ画素及びＧ画素に、Ｇ信号をＲ画素に割り当てた特殊光画像データを生成する。特殊光（青色光及び青紫光）を良く吸収する表層血管等の特定の組織は、Ｂ信号のコントラストとして現れるので、上述のようにＢＧＲ各色の色信号を組み替えて生成される特殊光画像データでは、表層血管等の特定の組織がコントラスト良く写し出される。

しかし、こうした色信号の組み換えが行われる場合には、血液や粘液等が被検体内に広範囲に存在すると、特殊光画像データの色調が不都合な色調になってしまうことがある。

例えば、図４に示すように、胆汁や便汁はビリルビンの色が支配的であり、概ね黄褐色〜緑色であり、撮影すると主としてＧ信号のコントラストとして現れる。しかし、上述のようにＧ信号をＲ画素に用いて生成される特殊光画像データでは胆汁や便汁は赤色になり、血液のように見えてしまう。なお、光学濃度Ｄは反射率ｒを用いてＤ＝ｌｏｇ_１０（１／ｒ）で表される。

また、血液は、赤血球に含まれるヘモグロビンの吸収によってもともと暗赤色〜赤色であり、撮影すると主としてＲ信号のコントラストとして現れる。しかし、上述のようにＲ信号を使用しない特殊光画像データでは、変色して写し出されるため、出血と他の粘液等との区別が難しくなる。

このため、ＤＳＰ５２は、Ｒ／Ｇ算出部６０によってＣＣＤ２１から入力されるＧ信号とＲ信号の比Ｒ／Ｇを算出し、その値に基づいて特殊光画像データの色調を調節する。図４から分かるとおり、被検体内に血液が分布している場合、Ｒ信号が大きく、Ｇ信号は小さくなり、被検体内に胆汁等が分布している場合には、Ｒ信号は小さく、Ｇ信号が大きくなる。

したがって、ＤＳＰ５２は、比Ｒ／Ｇが第１閾値Ｔｈ１以下の値である場合には、被検体内に粘液等が分泌されているものと判断する。そして、ＢＧＲ各画素の画素値を調節することによって、粘液等が血液と見間違われるような赤色に着色してしまわないように色調を調節した特殊光画像データを生成する。このように色調を調節する場合も、Ｂ信号をＢ画素及びＧ画素に、Ｇ信号をＲ画素に使用して特殊光画像データが生成される。また、前述のように、胆汁によって画像データが赤く着色してしまう場合、例えば、Ｂ画素及びＧ画素の画素値を維持したまま、Ｒ画素の画素値を低減させることにより、色調を調節して胆汁の赤色を低減させる。

一方、ＤＳＰ５２は、比Ｒ／Ｇが第２閾値Ｔｈ２以上の値である場合、被検体内で出血が起きているものと判断する。そして、ＢＧＲ各画素の画素値を調節することによって、血液が血液らしく赤色、あるいは赤色系の色で表示されるように色調を調節した特殊光画像データを生成する。この場合も、Ｂ信号がＢ画素及びＧ画素に、Ｇ信号がＲ画素に使用されることは同様であり、例えば、Ｂ画素及びＧ画素の画素値を維持したまま、Ｒ画素の画素値を増大させることにより、色調を調節して血液を赤色化する。

なお、比Ｒ／Ｇが第１閾値Ｔｈ１よりも大きく、第２閾値Ｔｈ２よりも小さい場合、比Ｒ／Ｇからは血液と粘液等の区別が難しいグレーゾーンである。このため、ＤＳＰ５２は、画素値の調節による色調の調節を行わず、Ｂ信号の信号値をＢ画素及びＧ画素の画素値に、Ｇ信号の信号値をＧ画素の画素値にした特殊光画像データを生成する。

上述のように、電子内視鏡システム１１は、特殊光観察時に、ＣＣＤ２１から入力されるＲ信号とＧ信号の比Ｒ／Ｇに基づいて、被検体内で出血しているか、粘液（胆汁）等が分泌されているかを判断するとともに、粘液等が分泌されている場合には粘液等が赤色に着色しないように、色調を調節した特殊光画像データを生成し、表示する。このため、表層血管等を強調表示するためにＣＣＤ２１の各色信号と画像データの各色の画素の対応を組み替える特殊光観察時においても、粘液等を血液と誤認してしまうことを防止することができる。

また、比Ｒ／Ｇに基づいて、出血していると判断された場合には、血液が血液らしい赤色系の色で表示されるように、色調を調節した特殊光画像データを生成し、表示する。このため、出血を粘液の分泌と誤認してしまうことを防止することができる。

［第２実施形態］
なお、上述の第１実施形態では、カラーの画像を撮影する、いわゆる同時式の電子内視鏡システムを例に説明したが、これに限らない。例えば、モノクロの撮像素子を用い、複数の色毎に順次撮像し、得られた色毎の画像を合成してカラーの撮影画像を得る、いわゆる順次式の電子内視鏡システムも知られているが、順次式の電子内視鏡システムにおいても上述の第１実施形態と同様に特殊光画像データの色調を調節することができる。以下、面順次式の電子内視鏡の例を説明するが、第１実施形態と同様の部材については同一の符号を付し、説明を省略する。

図５に示すように、電子内視鏡システム１０１は、電子内視鏡１２に撮像素子としてＣＣＤ１０２を備える。ＣＣＤ１０２は、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像素子であり、被検体内に照射される照明光の色を切り替えることによって、色毎に順次撮影を行う。

ＤＳＰ５２は、ＣＣＤ１０２から複数枚分の撮像信号に基づいて、１枚の画像データを生成する。ＤＳＰ５２は、設定に応じて、ＲＧＢ各色を全て組み合わせることによって通常光画像データを生成したり、例えば、青色の照明光下で撮影された青色画像と緑色の照明光下で撮影した緑色画像を組み合わせて特殊光画像データに対応する画像データ（後述）を生成する。

光源装置１０４は、白色光源１０５と回転フィルタ１０６を備える。白色光源１０５は、白色ＬＤやＬＥＤ、キセノンランプ等、広帯域の白色光を出射する光源であり、ＣＰＵ６８によって発光のタイミングや発光量が調節される。

回転フィルタ１０６は、白色光源１０５の前面に配置され、白色光源１０５から出射される白色光を所定波長の狭帯域光に制限して電子内視鏡１２に入射させるフィルタである。回転フィルタ１０６は、後述するように複数に区画され、各区画毎に電子内視鏡１２に入射させる狭帯域光の波長が異なる。また、回転フィルタ１０６は、白色光源１０５の前面に回転自在に配置され、ＣＰＵ６８の制御によって所定のタイミングで回転される。これにより、被検体内に照明光として照射される狭帯域光の波長が順次切り替えられる。

回転フィルタ１０６を透過することによって狭帯域光となった照明光は、図示しないレンズ等を介してライトガイド４２に導光され、電子内視鏡１２の先端部２０に設けられたレンズや照明窓等を介して被検体内に照射される。

図６に示すように、回転フィルタ１０６は、極狭い波長帯の光（以下、狭帯域光という）を透過する２種類のフィルタと、ある程度波長帯の幅を持った光（以下、広帯域光という）を透過する１種類のフィルタを備える。青色狭帯域フィルタ１１１は青色の狭帯域光を、緑色狭帯域フィルタ１１２は緑色の狭帯域光を、赤色広帯域フィルタ１１３は赤色の広帯域光をそれぞれ透過する。例えば、青色狭帯域光は波長４１５ｎｍ、緑色狭帯域光は波長５４０ｎｍ、赤色広帯域光は波長５５０ｎｍ〜７００ｎｍである。ここで簡単のために、青色狭帯域フィルタ１１１、緑色狭帯域フィルタ１１２、赤色広帯域光フィルタ１１３で回転フィルタ１０６を３分割しているが、他の色を透過する狭帯域フィルタや広帯域フィルタ、全色の光を透過／遮蔽するフィルタ等を備えていても良い。また、各フィルタが占める角度は、各色に必要な照射時間を確保するために任意に定めて良い。

図７に示すように、電子内視鏡システム１０１は、特殊光観察を行う場合、ＤＳＰ５２によって青色狭帯域フィルタ１１１を透過した青色狭帯域光の照明下で撮像された青色撮像信号に基づいて青色画像データ１１４を生成する。また、緑色狭帯域フィルタ１１２を透過した緑色狭帯域光の照明下で撮像された緑色撮像信号に基づいて、緑色画像データ１１５を生成する。そして、ＤＳＰ５２は、青色画像データ１１４をＢ画素及びＧ画素に、緑色画像データ１１５をＲ画素にそれぞれ割り当てた特殊光画像データを生成する。

このとき、Ｒ／Ｇ算出部６０は、緑色画像データ１１５に対する赤色広帯域光の照明下で撮影された赤色撮像信号から生成される赤色画像データの比を画像全体で平均した値（以下、比Ｒ／Ｇという）を算出する。そして、ＤＳＰ５２は、比Ｒ／Ｇを第１閾値Ｔｈ１及び第２閾値Ｔｈ２と比較し、比Ｒ／Ｇが第１閾値Ｔｈ１以下の値である場合には、粘液等が写し出されていると判断する。そして、粘液等が赤色に着色しないように、色調を調節した特殊光画像データを生成する。また、比Ｒ／Ｇが第２閾値Ｔｈ２以上の場合、ＤＳＰ５２は、被検体内で出血が起きているものと判断する。そして、血液が血液らしく赤色、あるいは赤色系の色で表示されるように色調を調節した特殊光画像データを生成する。

なお、上述の第１，第２実施形態では、粘液等が写し出されているときに、粘液等が赤色に着色しないように色調を調節するとともに、血液が写し出されているときに、血液が赤色系の色になるように、特殊光画像データの色調を調節する例を説明したが、これに限らない。少なくとも、粘液等が赤色に着色しないように特殊光画像データの色調を調節すれば良い。

なお、上述の第１，第２実施形態では、粘液等または血液があることによって特殊光画像データの色調を調節する場合にも、Ｂ信号をＢ画素及びＧ画素に、Ｇ信号をＲ画素に使用して特殊光画像データが生成される例を説明したが、これに限らず、ＣＣＤ２１が出力する各色信号と特殊光画像データの各画素の対応関係を変えることにより、特殊光画像データの色調を調節しても良い。

なお、上述の第１，第２実施形態ではＣＣＤ２１が出力するＢ信号をＢ信号及びＧ信号に割り当て、Ｇ信号をＲ画素に割り当てて画像データを生成する例を説明したが、ＣＣＤ２１が出力する撮像信号と生成する画像データの画素との対応関係はこの例に限らず任意である。第２実施形態のように、順次式電子内視鏡システムの場合にも同様である。

なお、上述の第１，第２実施形態では、粘液等または血液があると判断された場合に、Ｂ画素及びＧ画素の画素値を維持しながら、Ｒ画素の画素値を増減することにより、特殊光画像データの色調を調節する例を説明したが、これに限らず、ＢＧＲ各画素の画素値を調節しても良い。

なお、上述の第１，第２実施形態では、粘液等または血液があると判断された場合に特殊光画像データの色調を調節することを説明したが、色調の調節は特殊光画像データの全体で均一に行っても良いし、粘液等または血液がある部分について部分的に行っても良い。特殊光画像データを部分的に色調を調節する場合には、色調を調節する部分を、画素毎に算出した比Ｒ／Ｇに基づいて、比Ｒ／Ｇが第１閾値以下の領域を粘液等のある部分、比Ｒ／Ｇが第２閾値以上の領域を血液がある部分として特定すれば良い。

なお、上述の第１，第２実施形態では、比Ｒ／Ｇを算出する例を説明したが、これに限らない。粘液等と血液を峻別することができれば、他色の信号値（画素値）の比を用いても良い。また、観察する器官及びその器官で分泌される粘液の色に応じて、比を算出する色の組み合わせを変更しても良い。

なお、上述の第１，第２実施形態では、Ｒ／Ｇ算出部６０で比Ｒ／Ｇを算出する例を説明したが、Ｒ信号とＧ信号の比が算出できれば、具体的な算出態様は任意である。例えば、比Ｒ／Ｇとして、ＣＣＤで隣接する赤色画素のＲ信号と緑色画素のＧ信号の比を算出することができる。この場合、比Ｒ／Ｇの算出は画像データ全体のうち一部の画素で行えば良い。また、こうして画素毎に算出した比Ｒ／Ｇを画像全体で平均したものを上述の第１，第２実施形態で言う比Ｒ／Ｇとして用いても良い。Ｒ信号の画像データ全体で足し合わせた積算値とＧ信号の積算値の比を、比Ｒ／Ｇとしても良い。

なお、上述の第１，第２実施形態では、比Ｒ／Ｇの値に基づいて血液と粘液等を峻別する例を説明したが、これに限らない。図８に模式的に示すように、比Ｒ／Ｇと、撮影した画像に血液が写し出されている確率を示す血液発生確率との間には一定の関係がある。このため、比Ｒ／Ｇを血液発生確率に変換する変換テーブルを予め備えておき、比Ｒ／Ｇの値を直接用いるのではなく、比Ｒ／Ｇを血液発生確率に変換することにより、血液発生確率に基づいて色調を調節するようにしても良い。

また、上述の第１，第２実施形態では、粘液等が一定の色であることを前提に説明したが、粘液等の色は被検体によって、あるいは被検体の体調や病状等によって異なることがある。このため、閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値を、被検体に応じて容易に設定変更することができるようにしておくことが好ましい。閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の設定変更は、通常光観察により観察される画像を確認しながら、特殊光観察を行う前に行うことが好ましい。

なお、上述の第１，第２実施形態では、比Ｒ／Ｇが第１閾値Ｔｈ１よりも大きく、第２閾値Ｔｈ２よりも小さいグレーゾーンについては、色調の調節を行わない特殊光画像データを生成する例を説明したが、これに限らない。例えば、比Ｒ／Ｇがグレーゾーンの値の場合には、通常光画像データと同様に、ＢＧＲ各色の色信号を、ＢＧＲ各色の画素値に用いた画像データを生成、表示しても良い。また、上述の第１実施形態のように、色信号と画像データの各色の画素の対応関係を組み替えた特殊光画像データを生成、表示する場合には、モニタ２２にメッセージを表示する等して、通常光観察をして出血の有無を確認することを促すことが好ましい。

また、上述の第１，第２実施形態では、粘液等がある場合に、粘液等が赤色に着色しないように、特殊光画像データの色調を調節する例を説明したが、調節後の色調は、粘液等が血液と見間違われるような赤色でなければ任意で良い。粘液等が粘膜と同系色に着色するように、特殊光画像データの色調を調節しても良く、調節した後の色調が、粘液等が本来の色（通常光観察で観察される色）とほぼ同様の色となるように色調を調節することが好ましい。

なお、上述の第１，第２実施形態では、比Ｒ／Ｇを第１閾値Ｔｈ１及び第２閾値Ｔｈ２と比較し、比Ｒ／Ｇが第１閾値Ｔｈ１以下の場合に粘液等が写し出されていると判断し、比Ｒ／Ｇが第２閾値Ｔｈ２以上の場合に血液が写し出されていると判断する例を説明したが、使用する閾値の個数は２種類でなくても良く、閾値を１個だけ用いるようにしても良い。この場合、例えば、比Ｒ／Ｇが閾値以下の場合には粘液等が、比Ｒ／Ｇが閾値より大きい場合に血液が写し出されていると判断する。

なお、上述の第１，第２実施形態では、粘液等として、胆汁や便汁を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、胃液は淡黄色であため、上述の実施形態と同様に比Ｒ／Ｇに基づいて、胃液か血液かを峻別することができる。

なお、上述の第１，第２実施形態では、血液や粘液等がある場合に、ＤＳＰ５２で信号処理による色調の調節を行う例を説明したが、これに限らず、ＤＳＰ５２で生成された画像データに対して、ＤＩＰ５３で画像処理によって色調を補正するようにしても良い。

なお、上述の第１，第２実施形態では、撮像素子としてＣＣＤを用いる例を説明したが、ＣＭＯＳ等、他の態様の撮像素子を用いても良い。また、使用する撮像素子の個数や配置等は任意である。

１１，１０１ 電子内視鏡システム
１２ 電子内視鏡
１３ プロセッサ装置
１４，１０４ 光源装置
１６ 挿入部
１７ 操作部
１８ コネクタ
１９ ユニバーサルコード
２０ 先端部
２１，１０２ ＣＣＤ
２２ モニタ
３１ 対物光学系
３２ ＴＧ
３３ ＡＦＥ
３４，５１，６８ ＣＰＵ
３６ 観察窓
４１ 投光ユニット
４２ ライトガイド
４３ 蛍光体
５２ ＤＳＰ
５３ ＤＩＰ
５４ 表示制御回路
５６ 操作部
５７ ＲＯＭ
５８ ＲＡＭ
６０ Ｒ／Ｇ算出部
５９ ＶＲＡＭ
６６ 青色ＬＤ
６７ 青紫色ＬＤ
６９ カプラ
１０５ 白色光源
１０６ 回転フィルタ
１１１ 青色狭帯域フィルタ
１１２ 緑色狭帯域フィルタ
１１３ 赤色広帯域フィルタ
１１４ 青色画像データ
１１５ 緑色画像データ

Claims (11)

1. 体腔内の生体組織に複数色を含む照明光を照射する照明光照射手段と、
   前記照明光のもとで前記生体組織を撮像するとともに、複数色のカラーフィルタが画素毎に割り当てられ、撮像信号として各色の色信号を出力する撮像手段と、
   前記色信号のうち、２色の前記色信号の比を算出する信号比算出手段と、
   前記色信号のうち青色の色信号を青色画素及び緑色画素に、緑色の色信号を赤色画素に使用した表示画像を生成する表示画像生成手段であり、前記信号比算出手段が算出した前記比の値に基づいて粘液と血液を判別し、前記表示画像に粘液が写し出されているときに、前記青色画素及び前記緑色画素の画素値を維持しながら、前記赤色画素の画素値を増減させることによって前記粘液が所定色になるように色調を調節した前記表示画像を生成する表示画像生成手段と、
   を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 前記信号比算出手段は、緑色の色信号と赤色の色信号の比を算出することを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
3. 前記表示画像生成手段は、前記比が所定閾値以下の場合に前記粘液が写し出されていると判別することを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
4. 前記表示画像生成手段は、前記粘液の色が、白色光下で観察される前記血液の色と異なる色になるように、色調を調節した前記表示画像を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
5. 前記表示画像生成手段は、前記粘液の色が、白色光下で観察される前記粘液の色と同系色となるように、色調を調節した前記表示画像を生成することを特徴とする請求項４記載の電子内視鏡システム。
6. 前記表示画像生成手段は、前記粘液の色が、粘膜の色と同系色になるように、色調を調節した前記表示画像を生成することを特徴とする請求項４記載の電子内視鏡システム。
7. 前記表示画像生成手段は、前記粘液が写し出されている部分について色調を調節することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
8. 前記表示画像生成手段は、前記表示画像全体の色調を調節することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
9. 前記粘液は、ビリルビンを色素として有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
10. 前記粘液は、胆汁または便汁であることを特徴とする請求項９記載の電子内視鏡システム。
11. 単色の照明光を順次切り替えながら体腔内の生体組織に照射する照明光照射手段と、
    各色の前記照明光のもとで前記生体組織を撮像するモノクロの撮像手段と、
    各色の前記照明光のもとで撮像することにより前記撮像手段が出力する各色の色信号のうち、２つの前記色信号の比を算出する信号比算出手段と、
    前記色信号のうち青色の色信号を青色画素及び緑色画素に、緑色の色信号を赤色画素に使用した表示画像を生成する表示画像生成手段であり、前記信号比算出手段が算出した前記比の値に基づいて粘液と血液を判別し、前記表示画像に粘液が写し出されているときに、前記青色画素及び前記緑色画素の画素値を維持しながら、前記赤色画素の画素値を増減させることによって前記粘液が所定色になるように色調を調節した前記表示画像を生成する表示画像生成手段と、
    を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。

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