JP6147097B2

JP6147097B2 - 内視鏡及び内視鏡システム

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Publication number: JP6147097B2
Application number: JP2013115914A
Authority: JP
Inventors: 健太小杉
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: JP2014233387A

Description

本発明は、色フィルタが取り付けられた撮像素子を有する内視鏡及び内視鏡システムに関する。

内視鏡システムは、カラー画像を撮像する内視鏡と、内視鏡からカラー画像を受信して画像処理を行うプロセッサとを備える。内視鏡は、撮像素子の撮像面上に色フィルタを設けてカラー画像を得る。色フィルタは特定の色空間に対応した複数の色を有し、カラー画像を構成する画像信号は、その色空間に対応した値をとる。色フィルタの種類は内視鏡によって異なるため、内視鏡の種類によって出力する画像信号の色空間が異なる。また、プロセッサは、特定の色空間の画像信号のみを処理可能に設計されているため、プロセッサが処理可能な色空間と異なる色空間により定義される画像信号を処理すると、得られる画像は色が崩れて観察しがたいものとなる。すなわち、色空間が異なる内視鏡とプロセッサとを接続すると、観察可能な画像を得ることができない。この問題を解決するため、プロセッサが内視鏡から機種情報を取得し、機種情報に応じてカラーフィルタの種類を特定して、特定したカラーフィルタの種類に応じて画像信号に色空間補正処理を施す構成が知られている（特許文献１）。

特開２００６−１１５９６３号公報

しかしながら、色フィルタは種類によって分光感度特性が異なる。より詳しく説明すると、色フィルタは複数の色の画素から成り、色毎に光の波長に対する感度が異なる。そのため、分光感度特性を配慮せず、単純に色空間を補正しただけでは、補正されて得られる画像を成す各色の輝度が、補正前の画像と異なることになる。そのため、補正されて得られる画像の色が崩れて観察しがたいものとなるおそれがある。さらにプロセッサが記憶していない機種情報を受信した場合、カラーフィルタの種類を特定することができず、色空間を補正できなくなるおそれがある。

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、もとの画像に対して忠実であって、異なる色空間に対応した画像を作成する内視鏡及び内視鏡システムを得ることを目的とする。

本願第１の発明による内視鏡は、第１の色空間により定義される透過光を出力する第１のフィルタを用いて撮像された画像信号を処理するプロセッサに取り付け可能な内視鏡であって、観察対象からの反射光を透過して、第１の色空間とは異なる第２の色空間により定義される透過光を出力する第２のフィルタと、透過光を撮像して第２の画像信号を出力する撮像素子と、第１の色空間により定義される第１の画像信号に第２の画像信号を変換する色変換部とを備え、色変換部は、第１のフィルタの分光感度特性と第２のフィルタの分光感度特性とに基づいて第２の画像信号を第１の画像信号に変換することを特徴とする。

内視鏡はプロセッサに接続可能であって、プロセッサが処理可能な色空間を判別する判別部をさらに備え、プロセッサが処理可能な色空間が第１の色空間であると判別部が判断した場合に、色変換部は第２の画像信号を第１の画像信号に変換して第１の画像信号を出力することが好ましい。

内視鏡はプロセッサに接続可能であって、プロセッサが処理可能な色空間を判別する判別部をさらに備え、プロセッサが処理可能な色空間が第２の色空間であると判別部が判断した場合に、色変換部は第２の画像信号を変換せず、内視鏡は第２の画像信号をプロセッサに出力することが好ましい。

分光感度特性は、各色空間を構成する複数の色成分毎に感度特性を有し、色変換部は、第１の色空間を構成する複数の色成分のうち１つの色成分を用いて、第１の色空間を構成する他の色成分を正規化し、かつ第２の色空間を構成する複数の色成分のうち１つの色成分を用いて、第２の色空間を構成する他の色成分を正規化し、正規化して得られた値を用いて第２の画像信号を第１の画像信号に変換することが好ましい。

第１のフィルタは補色系フィルタであって、第２のフィルタは原色系フィルタであり、第１の色空間は補色系色空間であって、第２の色空間は原色系色空間であることが好ましい。

本願第２の発明による内視鏡システムは、第１の色空間により定義される透過光を出力する第１のフィルタを用いて撮像された画像信号を処理するプロセッサと、観察対象からの反射光を透過して、第１の色空間とは異なる第２の色空間により定義される透過光を出力する第２のフィルタと、透過光を撮像して第２の画像信号を出力する撮像素子と、第１の色空間により定義される第１の画像信号に第２の画像信号を変換する色変換部とを有し、プロセッサに取り付け可能な内視鏡とを備え、色変換部は、第１のフィルタの分光感度特性と第２のフィルタの分光感度特性とに基づいて第２の画像信号を第１の画像信号に変換することを特徴とする。

本発明によれば、異なる色空間に対応した画像を作成する内視鏡及び内視鏡システムを得る。

内視鏡システムを示す図である。画素補間について概略的に示した図である。色空間の変換について概略的に示した図である。原色系フィルタの分光感度特性を示したグラフである。補色系フィルタの分光感度特性を示したグラフである。表色系変換処理を示したフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態による内視鏡システム１００について添付図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて内視鏡システム１００の概略について説明する。内視鏡システム１００は、内視鏡２００とプロセッサ３００とモニタ３０６とを備える。

内視鏡２００は、撮影用光学系２０１と、照明用光学系２０２と、撮像素子２１１と、原色系フィルタ（第２のフィルタ）２１２と、ドライブ／プロセス回路２２０とを主に備える。

照明用光学系２０２は、後述する照明光を照明光ファイバ２０４を介してプロセッサ３００から受光して、観察対象に対して照射する。照明光は観察対象により反射される。撮影用光学系２０１は、１以上の光学レンズを有し、観察対象からの反射光を原色系フィルタ２１２及び撮像素子２１１に向けて透過すると共に、撮像素子２１１に結像させる。原色系フィルタ２１２は、原色系の色空間（第２の色空間）により定義される複数の赤色フィルタ、複数の緑色フィルタ、及び複数の青色フィルタを有する。各色フィルタは特定の波長帯の光のみを撮像素子２１１に向けて透過する。撮像素子２１１は、複数の撮像画素を有し、原色系フィルタ２１２からの透過光を撮像して、原色系の色空間から成る画像信号をドライブ／プロセス回路２２０へ出力する。原色系の色空間から成る画像信号を原色系画像信号（第２の画像信号）と呼ぶ。原色系画像信号は、赤色、緑色、及び青色の輝度を各々示す輝度値から成る。

ドライブ／プロセス回路２２０は、色変換部２２１と信号処理部２２２とシステム判別部（判別部）２２３とを主に備える。

システム判別部２２３は、プロセッサ３００が処理可能な画像信号の色空間を特定する。本実施形態による内視鏡システム１００は、原色系色空間及び補色系色空間という２つの色空間に対応する。すなわち、システム判別部２２３は、原色系色空間及び補色系色空間のどちらにプロセッサ３００が対応しているかを特定する。詳細については後述される。

色変換部２２１は、後述する画素補間処理を実行するとともに、システム判別部２２３が特定した色空間により定義される画像信号に、撮像素子２１１が出力した画像信号を変換する。すなわち、システム判別部２２３が特定した色空間が補色系色空間である場合には、補色系色空間により定義される画像信号に原色系画像信号を変換して、信号処理部２２２に伝送する。他方、システム判別部２２３が特定した色空間が原色系色空間である場合には、原色系画像信号を変換せずに信号処理部２２２に伝送する。補色系色空間により定義される画像信号を補色系画像信号（第１の画像信号）と呼ぶ。補色系画像信号は、マゼンタ色、シアン色、イエロー色、及びグリーン色の輝度を各々示す輝度値から成る。原色系画像信号を補色系画像信号に変換する処理を表色系変換処理という。

信号処理部２２２は、色変換部２２１、システム判別部２２３、及びプロセッサ３００と電気的に接続され、内視鏡２００とプロセッサ３００との通信を制御する。

プロセッサ３００は、システムコントロール回路３０１と、映像信号処理部３０２と、ＲＯＭ３０３と、パネルスイッチ３０４と、ランプ制御回路３１１と、絞り駆動部３１３とを主に備え、補色系色空間（第１の色空間）により定義される透過光を出力する補色系フィルタ（第１のフィルタ）を用いて撮像された補色系画像信号を処理するように構成される。

システムコントロール回路３０１は、映像信号処理部３０２、ランプ制御回路３１１、絞り制御部、ＲＯＭ３０３、及びパネルスイッチ３０４と電気的に接続され、ＲＯＭ３０３に記憶されているファームウェアを読み出して動作し、これらの要素の動作を制御する。

映像信号処理部３０２は、補色系画像信号を画像処理するように構成されており、信号処理部２２２から補色系画像信号を受信して所定の処理を行い、作成した表示画像をモニタ３０６に送信する。

ランプ制御回路３１１は、システムコントロール回路３０１からの指示に応じてランプ３１２の光量を制御する。ランプ３１２は、ランプ制御回路３１１からの指示に応じて照明光を発光するとともに、光量を変化させる。絞り駆動部３１３は、システムコントロール回路３０１からの指示に応じて絞り３１４の開度及びタイミングを制御する。絞り３１４は、絞り制御部からの指示に応じて、開度及びタイミングを変化させる。これにより、照明光の発光タイミング及び発光期間が調整される。ランプレンズ３１５は、照明光を照明光ファイバ２０４に入射させる。

パネルスイッチ３０４は複数のスイッチを備える。スイッチはユーザによって操作され、操作されたスイッチに応じた信号をシステムコントロール回路３０１に送信する。システムコントロール回路３０１は受信した信号に応じて、プロセッサ３００を制御する。

モニタ３０６は表示画像を表示する。これにより、ユーザは観察対象を観察することができる。

次に、図２を用いて画素補間処理について説明する。配列２１に原色系フィルタ２１２の一部を示す。原色系フィルタ２１２は、赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタをいわゆるベイヤー配列で並べた光学フィルタである。赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタの各々は撮像画素１つ１つに対応する。そのため、撮像素子２１１が出力する信号において、１つの画素は１つの色の輝度値しか持たない。他方、表示画像では、１つの画素は赤、緑、青の輝度値を持つ必要がある。そこで、隣接する画素の輝度値を用いて、輝度値を補間する必要がある。輝度値を補間する処理を画素補間処理という。

配列２２を用いて、赤色の輝度値を補間する処理について説明する。配列２２は、実際に撮像された赤色画素Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ３１、及びＲ３３等と、実際に撮像されていない赤色画素Ｒ１２、Ｒ２１、及びＲ２２等とを示す。画素補間処理を実行する前において、実際に撮像された赤色画素は、撮像して得られた輝度値を有するが、実際に撮像されていない赤色画素は輝度値を有さない。赤色画素Ｒ１１、Ｒ１３、Ｒ３１、及びＲ３３は輝度値ＢＲ１１、ＢＲ１３、ＢＲ３１、及びＢＲ３３をそれぞれ有する。これらの赤色画素を用いて赤色画素Ｒ１２、Ｒ２１、及びＲ２２の輝度値ＢＲ１２、ＢＲ２１、及びＢＲ２２を作成する。この処理を補間と呼ぶ。輝度値ＢＲ１２、ＢＲ２１、及びＢＲ２２は以下の式により求められる。
ＢＲ１２＝（ＢＲ１１＋ＢＲ１３）／２
ＢＲ２１＝（ＢＲ１１＋ＢＲ３１）／２
ＢＲ２２＝（ＢＲ１１＋ＢＲ１３＋ＢＲ３１＋ＢＲ３３）／４

配列２３を用いて、緑色の輝度値を補間する処理について説明する。配列２３は、実際に撮像された緑色画素Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２３、及びＧ３２等と、実際に撮像されていない緑色画素Ｇ１１及びＧ２２等とを示す。画素補間処理を実行する前では、実際に撮像された緑色画素は、撮像して得られた輝度値を有するが、実際に撮像されていない緑色画素は輝度値を有さない。緑色画素Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２３、及びＧ３２は輝度値ＢＧ１２、ＢＧ２１、ＢＧ２３、及びＢＧ３２をそれぞれ有する。これらの緑色画素を用いて緑色画素Ｇ１１及びＧ２２の輝度値ＢＧ１１及びＢＧ２２を作成する。輝度値ＢＧ１１及びＢＧ２２は以下の式により求められる。
ＢＧ１１＝（ＢＧ１２＋ＢＧ２１）／２
ＢＧ２２＝（ＢＧ１２＋ＢＧ２１＋ＢＧ２３＋ＢＧ３２）／４

配列２４を用いて、青色の輝度値を補間する処理について説明する。配列２４は、実際に撮像された青色画素Ｂ２２、Ｂ２４、Ｂ４２、及びＢ４４等と、実際に撮像されていない青色画素Ｂ２３、Ｂ３２、及びＢ３３等とを示す。画素補間処理を実行する前では、実際に撮像された青色画素は、撮像して得られた輝度値を有するが、実際に撮像されていない青色画素は輝度値を有さない。青色画素Ｂ２２、Ｂ２４、Ｂ４２、及びＢ４４は輝度値ＢＢ２２、ＢＢ２４、ＢＢ４２、及びＢＢ４４をそれぞれ有する。これらの青色画素を用いて青色画素Ｂ２３、Ｂ３２、及びＢ３３の輝度値ＢＢ２３、ＢＢ３２、及びＢＢ３３を作成する。輝度値ＢＢ２３、ＢＢ３２、及びＢＢ３３は以下の式により求められる。
ＢＢ２３＝（ＢＢ２２＋ＢＢ２４）／２
ＢＢ３２＝（ＢＢ２２＋ＢＢ４２）／２
ＢＢ３３＝（ＢＢ２２＋ＢＢ２４＋ＢＢ４２＋ＢＢ４４）／４

これにより、表示画像に含まれる全ての画素が、赤色、緑色、及び青色の輝度値を有することになる。すなわち、原色系画像信号が作成される。

図３−５を用いて表色系変換処理について説明する。表色系変換処理は、原色系フィルタ２１２の分光感度特性と補色系フィルタの分光感度特性とに基づいて原色系画像信号を補色系画像信号に変換する処理である。

図３の配列３１に補色系フィルタの一部を示す。補色系フィルタは、マゼンタ色フィルタＭｇ、シアン色フィルタＣｙ、イエロー色フィルタＹｅ、及びグリーン色フィルタＧｎを並べた光学フィルタである。補色系フィルタが取り付けられた撮像素子２１１から輝度値を読み出す場合、インタレース読出が行われる。インタレース読出では、第１フィールドと第２フィールドの読出を交互に行う。第１フィールドでは、Ｎ１ラインにおける合成輝度値Ｗｒ及び合計輝度値Ｇｂと、Ｎ２ラインにおける合成輝度値Ｗｂ及び合計輝度値Ｇｒとを読み出す。ここでの合成輝度値Ｗｒは、Ｎ１ラインのマゼンタ色画素の輝度値ＢＭｇ及びイエロー色画素の輝度値ＢＹｅとを加算した値、合成輝度値Ｇｂは、Ｎ１ラインのグリーン色画素の輝度値ＢＧｎ及びシアン色画素の輝度値ＢＣｙとを加算した値、合成輝度値Ｗｂは、Ｎ２ラインのマゼンタ色画素の輝度値ＢＭｇ及びシアン色画素の輝度値ＢＣｙとを加算した値、合成輝度値Ｇｒは、Ｎ２ラインのグリーン色画素の輝度値ＢＧｎ及びイエロー色画素の輝度値ＢＹｅとを加算した値である。次の第２フィールドでは、Ｎ２ラインにおける合成輝度値Ｗｂ及び合計輝度値Ｇｒと、Ｎ３ラインにおける合成輝度値Ｗｒ及び合計輝度値Ｇｂとを読み出す。合成輝度値Ｗｒは、Ｎ２ラインのマゼンタ色画素の輝度値ＢＭｇ及びイエロー色画素の輝度値ＢＹｅとを加算した値、合成輝度値Ｇｂは、Ｎ２ラインのグリーン色画素の輝度値ＢＧｎ及びシアン色画素の輝度値ＢＣｙとを加算した値、合成輝度値Ｗｂは、Ｎ３ラインのマゼンタ色画素の輝度値ＢＭｇ及びシアン色画素の輝度値ＢＣｙとを加算した値、合成輝度値Ｇｒは、Ｎ３ラインのグリーン色画素の輝度値ＢＧｎ及びイエロー色画素の輝度値ＢＹｅとを加算した値である。そして、全てのラインに対して合計輝度値を読み出す。ここで、マゼンタ色画素の輝度値ＢＭｇ、シアン色画素の輝度値ＢＣｙ、イエロー色画素の輝度値ＢＹｅ、及びグリーン色画素の輝度値ＢＧｎは、赤色の輝度値ＲＢ、緑色の輝度値ＧＢ、及び青色の輝度値ＢＢを用いて以下の式により表される。
ＢＭｇ＝ＢＲ＋ＢＢ
ＢＣｙ＝ＢＢ＋ＢＧ
ＢＹｅ＝ＢＲ＋ＢＧ
ＢＧｎ＝ＢＧ
よって、合成輝度値Ｗｒ、合計輝度値Ｇｂ、合成輝度値Ｗｂ、及び合計輝度値Ｇｒは、以下の式により表される。
Ｗｒ＝ＢＭｇ＋ＢＹｅ＝（ＢＲ＋ＢＢ）＋（ＢＲ＋ＢＧ）＝２ＢＲ＋ＢＧ＋ＢＢ
Ｇｂ＝ＢＧｎ＋ＢＣｙ＝ＢＧ＋（ＢＢ＋ＢＧ）＝２ＢＧ＋ＢＢ
Ｗｂ＝ＢＭｇ＋ＢＣｙ＝（ＢＲ＋ＢＢ）＋（ＢＢ＋ＢＧ）＝ＢＲ＋ＢＧ＋２ＢＢ
Ｇｒ＝ＢＧｎ＋ＢＹｅ＝ＢＧ＋（ＢＲ＋ＢＧ）＝Ｒ＋２ＢＧ
すなわち、原色系色空間の輝度値を加算することにより補色系色空間の輝度値を得ることができる。

図４は原色系フィルタ２１２の分光感度特性を示すグラフである。赤色の分光感度特性を赤色分光感度特性Ｒｐ（λ）、緑色の分光感度特性を緑色分光感度特性Ｇｐ（λ）、青色の分光感度特性を青色分光感度特性Ｂｐ（λ）で示す。λは波長を示す。各色の分光感度特性は、所定の波長を中心とした略同じ形状の山形を成す。

図５は補色系フィルタの分光感度特性を示すグラフである。シアン色の分光感度特性をシアン色分光感度特性Ｃｙｃ（λ）、マゼンタ色の分光感度特性をマゼンタ色分光感度特性Ｍｇｃ（λ）、イエロー色の分光感度特性をイエロー色分光感度特性Ｙｅｃ（λ）、グリーン色の分光感度特性をグリーン色分光感度特性Ｇｃ（λ）で示す。各色の分光感度特性は、それぞれ異なる形状を有する。

原色系フィルタ２１２の分光感度特性は補色系フィルタの分光感度特性と異なるため、原色系色空間を補色系色空間に変換する際に高い色再現性を実現するためには、原色系フィルタ及び補色系フィルタの分光感度特性を考慮しなければならない。前述したように原色の輝度値を単純に加算しても補色の輝度値を得られるが、原色系フィルタ２１２の分光感度特性は補色系フィルタの分光感度特性と異なるため、単純に加算しただけでは高い色再現性を実現できない。そこで、原色系フィルタ及び補色系フィルタが有する色のうちの１色を基準として他の色の感度比率を算出し、感度比率を用いて変換係数を求め、変換係数を用いて各色の輝度値を補正する。これにより各フィルタどうしの分光感度特性の相違を補正して高い色再現性を実現する。以下、これについて詳細に説明する。

まず、原色系フィルタ及び補色系フィルタが有する色のうちの１色を基準として他の色の感度比率を算出する。すなわち、原色系フィルタ２１２の緑色と補色系フィルタのグリーン色を用いて他の色の分光感度特性を正規化する。これにより得られた値が感度比率である。以下に、原色系フィルタ２１２における赤色の感度比である赤色感度比Ｒａｔｉｏ＿ｐ（Ｒ／Ｇ）及び青色の感度比である青色感度比Ｒａｔｉｏ＿ｐ（Ｂ／Ｇ）を示す。

次に、補色系フィルタにおけるマゼンタ色の感度比であるマゼンタ色感度比Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｍｇ／Ｇｎ）、イエロー色の感度比であるイエロー色感度比Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｙｅ／Ｇｎ）、及びシアン色の感度比であるシアン色感度比Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｃｙ／Ｇｎ）を示す。

次に、正規化された感度比を用いて補正係数を求める。赤色の輝度値をマゼンタ色の輝度値に変換するときに用いる補正係数Ｗ＿ｒ２ｍｇ、青色の輝度値をマゼンタ色の輝度値に変換するときに用いる補正係数Ｗ＿ｂ２ｍｇ、赤色の輝度値をイエロー色の輝度値に変換するときに用いる補正係数Ｗ＿ｒ２ｙｅ、緑色の輝度値をイエロー色の輝度値に変換するときに用いる補正係数Ｗ＿ｇ２ｙｅ、緑色の輝度値をグリーン色の輝度値に変換するときに用いる補正係数Ｗ＿ｇ２ｇｎ、青色の輝度値をシアン色の輝度値に変換するときに用いる補正係数Ｗ＿ｂ２ｃｙ、緑色の輝度値をシアン色の輝度値に変換するときに用いる補正係数Ｗ＿ｇ２ｃｙの各算出式を以下に示す。
Ｗ＿ｒ２ｍｇ＝ｋ（Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｍｇ／Ｇｎ）／Ｒａｔｉｏ＿ｐ（Ｒ／Ｇ）
Ｗ＿ｂ２ｍｇ＝ｋ（Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｍｇ／Ｇｎ）／Ｒａｔｉｏ＿ｐ（Ｂ／Ｇ）
Ｗ＿ｒ２ｙｅ＝ｋ（Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｙｅ／Ｇｎ）／Ｒａｔｉｏ＿ｐ（Ｒ／Ｇ）
Ｗ＿ｇ２ｙｅ＝ｋ・Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｙｅ／Ｇｎ）
Ｗ＿ｇ２ｇｎ＝ｋ
Ｗ＿ｂ２ｃｙ＝ｋ（Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｃｙ／Ｇｎ）／Ｒａｔｉｏ＿ｐ（Ｂ／Ｇ）
Ｗ＿ｇ２ｃｙ＝ｋ・Ｒａｔｉｏ＿ｃ（Ｃｙ／Ｇｎ）
ここでｋは、撮像素子２１１どうしのＧとＧｎとの感度比であり、以下の式により求められる。

次に、補正係数を各色の輝度値に乗じることにより各色の輝度値を補正する。そして補正された輝度値を用いて、合成輝度値Ｗｒ、合計輝度値Ｇｂ、合成輝度値Ｗｂ、及び合計輝度値Ｇｒを求める。これにより得られる合成輝度値Ｗｒ、合計輝度値Ｇｂ、合成輝度値Ｗｂ、及び合計輝度値Ｇｒは、以下の式により表される。
Ｗｒ＝ＢＭｇ＋ＢＹｅ＝（Ｗ＿ｒ２ｍｇ・ＢＲ＋Ｗ＿ｂ２ｍｇ・ＢＢ）＋（Ｗ＿ｒ２ｙｅ・ＢＲ＋Ｗ＿ｇ２ｙｅ・ＢＧ）
Ｇｂ＝ＢＧｎ＋ＢＣｙ＝Ｗ＿ｇ２ｇｎ・ＢＧ＋（Ｗ＿ｂ２ｃｙ・ＢＢ＋Ｗ＿ｇ２ｃｙ・ＢＧ）
Ｗｂ＝ＢＭｇ＋ＢＣｙ＝（Ｗ＿ｒ２ｍｇ・ＢＲ＋Ｗ＿ｂ２ｍｇ・ＢＢ）＋（Ｗ＿ｂ２ｃｙ・ＢＢ＋Ｗ＿ｇ２ｃｙ・ＢＧ）
Ｇｒ＝ＢＧｎ＋ＢＹｅ＝Ｗ＿ｇ２ｇｎ・ＢＧ＋（Ｗ＿ｒ２ｙｅ・ＢＲ＋Ｗ＿ｇ２ｙｅ・ＢＧ）

これにより、各フィルタどうしの分光感度特性の相違を補正して原色系色空間の輝度値を補色系色空間の輝度値に変換し、高い色再現性を実現する。

図６を用いて表色系変換処理の流れについて説明する。表色系変換処理は、内視鏡２００により実行される処理であって、内視鏡２００がプロセッサ３００に接続されたときに実行される。

初めのステップＳ６１では、システム判別部２２３が、プロセッサ３００が処理可能な画像信号の色空間を特定する。補色系色空間にプロセッサ３００が対応していると判断した場合、処理はステップＳ６２に進み、原色系色空間にプロセッサ３００が対応していると判断した場合、処理はステップＳ６５に進む。

ステップＳ６１において補色系色空間にプロセッサ３００が対応していると判断した場合、ステップＳ６２において、撮像素子２１１が、原色系フィルタ２１２からの透過光を撮像して、原色系画像信号を色変換部２２１へ出力する。

次のステップＳ６３では、色変換部２２１が画素補間処理を実行する。これにより、全ての画素に対して輝度値が求められる。

次のステップＳ６４では、色変換部２２１が表色系変換処理を実行する。これにより、補色系色空間により定義される画像信号に原色系画像信号が変換され、信号処理部２２２に伝送される。

ステップＳ６１において原色系色空間にプロセッサ３００が対応していると判断した場合、ステップＳ６５において、撮像素子２１１が、原色系フィルタ２１２からの透過光を撮像して、原色系画像信号を色変換部２２１へ出力する。

次のステップＳ６６では、色変換部２２１が画素補間処理を実行する。これにより、全ての画素に対して輝度値が求められる。

次のステップＳ６７では、プロセッサ３００に対して原色系画像信号又は補色系画像信号を送信する。

次のステップＳ６８では、映像信号処理部３０２が補色系画像信号を処理し、これにより得られた表示画像をモニタ３０６が表示する。そして処理が終了する。

本実施形態によれば、内視鏡２００が備える撮像素子２１１が撮像する画像信号の色空間と、プロセッサ３００が処理可能な画像信号の色空間とが異なっても、内視鏡２００をプロセッサ３００に接続して使用可能となる。また、撮像素子２１１に取り付けられたフィルタの分光感度特性と、プロセッサ３００が想定するフィルタの分光感度特性とを考慮することにより、被写体像の色に対して忠実かつ高い色再現性を持つ画像をモニタ３０６に表示できる。

なお、撮像素子２１１が出力する画像信号は、原色系画像信号に限定されず、補色系色空間や、他の色空間により定義される画像信号であってもよい。

また、プロセッサ３００が処理可能な画像信号の色空間は補色系色空間に限定されず、他の色空間であってもよい。このとき、内視鏡２００はプロセッサ３００に適合した色空間により定義される画像信号に、撮像素子２１１が出力した画像信号を変換して出力する。

撮像素子２１１は、撮像素子２１１が補色系色空間により定義される画像信号を出力するとき、前述の式の逆変換式を用いることにより、補色系画像信号を原色系画像信号に変換することも可能である。

原色系フィルタの配列はベイヤー配列に限定されず、表色系フィルタの配列は、前述の配列に限定されない。

１００内視鏡システム
２００内視鏡
２０１撮影用光学系
２０２照明用光学系
２０４照明光ファイバ
２１１撮像素子
２１２原色系フィルタ
２２０ドライブ／プロセス回路
２２１色変換部
２２２信号処理部
２２３システム判別部
３００プロセッサ
３０１システムコントロール回路
３０２映像信号処理部
３０３ＲＯＭ
３０４パネルスイッチ
３０６モニタ
３１１ランプ制御回路
３１２ランプ
３１３絞り駆動部
３１５ランプレンズ

Claims

第１の色空間により定義される透過光を出力する第１のフィルタを用いて撮像された画像信号を処理するように構成されたプロセッサに取り付け可能な内視鏡であって、
観察対象からの反射光を透過して、前記第１の色空間とは異なる第２の色空間により定義される透過光を出力する第２のフィルタと、
前記透過光を撮像して第２の画像信号を出力する撮像素子と、
前記第１の色空間により定義される第１の画像信号に前記第２の画像信号を変換する色変換部と、
前記プロセッサが処理可能な色空間を判別する判別部とを備え、
前記プロセッサが処理可能な色空間が前記第１の色空間であると前記判別部が判断した場合に、前記色変換部は前記第１のフィルタの分光感度特性と前記第２のフィルタの分光感度特性とに基づいて前記第２の画像信号を前記第１の画像信号に変換して前記第１の画像信号を出力し、
前記プロセッサが処理可能な色空間が前記第２の色空間であると前記判別部が判断した場合に、前記色変換部は前記第２の画像信号を変換せず、前記第２の画像信号を出力する内視鏡。
前記分光感度特性は、各色空間を構成する複数の色成分毎に感度特性を有し、
前記色変換部は、前記第１の色空間を構成する複数の色成分のうち１つの色成分を用いて、前記第１の色空間を構成する他の色成分を正規化し、かつ前記第２の色空間を構成する複数の色成分のうち１つの色成分を用いて、前記第２の色空間を構成する他の色成分を正規化し、正規化して得られた値を用いて前記第２の画像信号を前記第１の画像信号に変換する請求項１に記載の内視鏡。
前記第１のフィルタは補色系フィルタであって、前記第２のフィルタは原色系フィルタであり、前記第１の色空間は補色系色空間であって、前記第２の色空間は原色系色空間である請求項１または請求項２に記載の内視鏡。
第１の色空間により定義される透過光を出力する第１のフィルタを用いて撮像された画像信号を処理するように構成されたプロセッサと、
観察対象からの反射光を透過して、前記第１の色空間とは異なる第２の色空間により定義される透過光を出力する第２のフィルタと、前記透過光を撮像して第２の画像信号を出力する撮像素子と、前記第１の色空間により定義される第１の画像信号に前記第２の画像信号を変換する色変換部と、前記プロセッサが処理可能な色空間を判別する判別部とを備え、前記プロセッサが処理可能な色空間が前記第１の色空間であると前記判別部が判断した場合に、前記色変換部は前記第１のフィルタの分光感度特性と前記第２のフィルタの分光感度特性とに基づいて前記第２の画像信号を前記第１の画像信号に変換して前記第１の画像信号を出力し、前記プロセッサが処理可能な色空間が前記第２の色空間であると前記判別部が判断した場合に、前記色変換部は前記第２の画像信号を変換せず、前記第２の画像信号を出力する前記プロセッサに取り付け可能な内視鏡とを備える内視鏡システム。