JP4384626B2 - Endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は、生体組織の像を撮像し信号処理する内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an endoscope apparatus that captures an image of a living tissue and performs signal processing.
従来より、照明光を照射し体腔内の内視鏡画像を得る内視鏡装置が広く用いられている。この種の内視鏡装置では、光源装置からの照明光を体腔内にライトガイド等を用い導光しその戻り光により被写体を撮像する撮像手段を有する電子内視鏡が用いられ、ビデオプロセッサにより撮像手段からの撮像信号を信号処理することにより観察モニタに内視鏡画像を表示し患部等の観察部位を観察するようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, endoscope apparatuses that irradiate illumination light and obtain an endoscopic image in a body cavity have been widely used. In this type of endoscope apparatus, an electronic endoscope having an image pickup unit that guides illumination light from a light source device into a body cavity using a light guide or the like and picks up an image of a subject using the return light is used. An image signal from the imaging means is signal-processed to display an endoscopic image on an observation monitor and observe an observation site such as an affected area.
内視鏡装置において通常の生体組織観察を行う場合は、光源装置で可視光領域の白色光を発光し、例えばRGB等の回転フィルタを介することで面順次光を被写体に照射し、この面順次光による戻り光をビデオプロセッサで同時化し画像処理することでカラー画像を得たり、内視鏡の撮像手段の撮像面の前面にカラーチップを配し白色光による戻り光をカラーチップにて各色成分毎に分離することで撮像しビデオプロセッサで画像処理することでカラー画像を得ている。 When performing normal biological tissue observation in an endoscopic device, the light source device emits white light in the visible light region, and irradiates the subject with surface sequential light through a rotating filter such as RGB, for example. A color image is obtained by synchronizing the return light from the light with a video processor and processing the image, or a color chip is arranged in front of the imaging surface of the imaging means of the endoscope, and the return light from the white light is used for each color component by the color chip. A color image is obtained by taking an image by separating each image and processing the image with a video processor.
一方、生体組織では、照射される光の波長により光の吸収特性及び散乱特性が異なるため、例えば特開2002−95635号公報では、可視光領域の照明光を離散的な分光特性の狭帯域なRGB面順次光を生体組織に照射し、生体組織の所望の深部の組織情報を得る狭帯域光内視鏡装置が提案されている。
カラーチップのCCD、特に補色フィルタのCCDでは、R狭帯域成分の光は、複数のカラーフィルタを透過して画像情報として抽出されるため、R狭帯域成分の光による画像情報をG狭帯域成分及びB狭帯域成分の画像情報から分離するためには、画像情報処理系の構成が複雑になるといった問題がある。 In a color chip CCD, particularly a complementary color filter CCD, R narrow band component light passes through a plurality of color filters and is extracted as image information. Therefore, image information by R narrow band component light is converted to G narrow band component light. In order to separate the image information from the B and B narrowband components, there is a problem that the configuration of the image information processing system becomes complicated.
また、R狭帯域、G狭帯域、B狭帯域の3つのバンドの狭帯域面順次光を生成する光学フィルタの構成も複雑化する。 In addition, the configuration of the optical filter that generates the narrow band surface sequential light of the three bands of the R narrow band, the G narrow band, and the B narrow band is complicated.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安価かつ簡単な構成により粘膜表層付近の所望の深部の組織情報を得ることのできる内視鏡装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can obtain tissue information of a desired deep part near the mucous membrane surface layer with an inexpensive and simple configuration.
本発明の内視鏡装置は、白色光を供給する照明光供給手段と、前記白色光の光路上に配置され、前記白色光を、各々離散的な分光特性を具備する青色狭帯域の光及び分光積が前記青色狭帯域の光の分光積よりも小さい緑色狭帯域の光のみに制限して照射する帯域制限手段と、前記青色狭帯域の光が被写体に照射された際の戻り光、及び、前記緑色狭帯域の光が該被写体に照射された際の戻り光により該被写体を撮像する撮像手段から出力される撮像信号に対して信号処理を施すことにより、前記青色狭帯域の光の戻り光に応じた第1のバンド域画像データ、及び、前記緑色狭帯域の光の戻り光に応じた第2のバンド域画像データのみを生成する信号処理手段と、前記被写体の像が表示される表示手段における緑色に相当する第1の色画像データを、前記第1のバンド域画像データと第1の係数との積により算出し、該表示手段における青色に相当する第2の色画像データを、前記第1のバンド域画像データと第2の係数との積により算出し、該表示手段における赤色に相当する第3の色画像データを、前記第2のバンド域画像データと第3の係数との積により算出する演算手段と、を有することを特徴とする。 An endoscope apparatus according to the present invention includes illumination light supply means for supplying white light, and blue narrow-band light that is disposed on an optical path of the white light, each having discrete spectral characteristics, and Band limiting means for limiting and irradiating only green narrow band light having a spectral product smaller than that of the blue narrow band light, return light when the subject is irradiated with the blue narrow band light, and Returning the blue narrow-band light by performing signal processing on an imaging signal output from an imaging unit that captures the subject with return light when the green narrow-band light is applied to the subject. Signal processing means for generating only the first band image data corresponding to the light and the second band image data corresponding to the return light of the green narrow band light, and the image of the subject are displayed. First color image data corresponding to green in the display means Is calculated by the product of the first band area image data and the first coefficient, and the second color image data corresponding to the blue color in the display means is determined as the first band area image data and the second coefficient. Calculating means for calculating the third color image data corresponding to red in the display means by the product of the second band area image data and the third coefficient. It is characterized by.
本発明によれば、安価かつ簡単な構成により粘膜表層付近の所望の深部の組織情報を得ることができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that tissue information of a desired deep portion near the mucosal surface layer can be obtained with an inexpensive and simple configuration.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1ないし図27は本発明の実施例1に係わり、図1は内視鏡装置の構成を示す構成図、図2は図1の回転フィルタの構成を示す構成図、図3は図2の回転フィルタの第1のフィルタ組の分光特性を示す図、図4は図2の回転フィルタの第2のフィルタ組の分光特性を示す図、図5は図1の内視鏡装置により観察する生体組織の層方向構造を示す図、図6は図1の内視鏡装置からの照明光の生体組織の層方向への到達状態を説明する図、図7は図3の第1のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す第1の図、図8は図3の第1のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す第2の図、図9は図3の第1のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す第3の図、図10は図4の第2のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す第1の図、図11は図4の第2のフィルタ組を透過した面順次光による各バンド画像を示す第2の図、図12は図4の第2のフィルタ組の製作方法を説明する第1の図、図13は図4の第2のフィルタ組の製作方法を説明する第2の図、図14は図4の第2のフィルタ組の製作方法を説明する第3の図、図15は図4の第2のフィルタ組の製作方法を説明する第4の図、図16は図4の第2のフィルタ組の製作方法を説明する第5の図、図17は図4の第2のフィルタ組の製作方法を説明する第6の図、図18は図4の第2のフィルタ組の製作方法を説明する第7の図、図19は図1の内視鏡装置の変形例の構成を示す構成図、図20は図19の狭帯域制限フィルタの分光透過特性を示す図、図21は図19の狭帯域制限フィルタを実現する第1の干渉膜フィルタの分光透過特性を示す図、図22は図19の狭帯域制限フィルタを実現する第2の干渉膜フィルタの分光透過特性を示す図、図23は図19の狭帯域制限フィルタを実現する第3の干渉膜フィルタの分光透過特性を示す図、図24は図20の狭帯域制限フィルタの変形例の分光透過特性を示す図、図25は図1の回転フィルタの第1の変形例の構成を示す構成図、図26は図1の回転フィルタの第2の変形例の構成を示す構成図、図27は図26の回転フィルタを用いた際の内視鏡装置の構成を示す図である。 1 to 27 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the endoscope apparatus, FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the rotary filter of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the spectral characteristics of the second filter set of the rotary filter of FIG. 2, FIG. 5 is a diagram showing the spectral characteristics of the first filter set of the rotary filter, and FIG. 5 is a living body observed by the endoscope apparatus of FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a layer direction structure of a tissue, FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which illumination light from the endoscope apparatus of FIG. 1 reaches a biological tissue in a layer direction, and FIG. 7 is a diagram illustrating a first filter set of FIG. FIG. 8 is a second diagram showing each band image by the surface sequential light transmitted through the first filter set in FIG. 3, and FIG. 9 is a diagram in FIG. FIG. 10 is a third view showing each band image by the surface sequential light that has passed through the first filter set, and FIG. 10 shows the second filter set in FIG. FIG. 11 is a second diagram showing each band image by plane sequential light transmitted through the second filter set of FIG. 4, and FIG. 12 is a diagram of FIG. FIG. 13 is a second diagram illustrating a method for manufacturing the second filter set in FIG. 4, and FIG. 14 is a second diagram illustrating a method for manufacturing the second filter set in FIG. FIG. 15 is a fourth diagram illustrating a method of manufacturing the second filter set of FIG. 4, and FIG. 16 is a fifth diagram illustrating a method of manufacturing the second filter set of FIG. FIG. 17 is a sixth diagram illustrating a method of manufacturing the second filter set of FIG. 4, FIG. 18 is a seventh diagram illustrating a method of manufacturing the second filter set of FIG. 4, and FIG. FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a modification of the endoscope apparatus of FIG. 1, FIG. 20 is a diagram showing spectral transmission characteristics of the narrowband limiting filter of FIG. 19, and FIG. FIG. 22 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the first interference film filter realizing the narrow band limiting filter of FIG. 19, and FIG. 22 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the second interference film filter realizing the narrow band limiting filter of FIG. FIG. 23 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the third interference film filter realizing the narrow band limiting filter of FIG. 19, and FIG. 24 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of a modification of the narrow band limiting filter of FIG. 25 is a block diagram showing the configuration of the first modification of the rotary filter of FIG. 1, FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of the second modification of the rotary filter of FIG. 1, and FIG. 27 is a block diagram of the rotary filter of FIG. It is a figure which shows the structure of the endoscope apparatus at the time of using.
図1に示すように、本実施の形態の内視鏡装置1は、体腔内に挿入し体腔内組織を撮像する撮像手段としてCCD2を有する電子内視鏡3と、電子内視鏡3に照明光を供給する光源装置4と、電子内視鏡3のCCD2からの撮像信号を信号処理して内視鏡画像を観察モニタ5に表示したり内視鏡画像を符号化して圧縮画像として画像ファイリング装置6に出力するビデオプロセッサ7とから構成される。
As shown in FIG. 1, an
光源装置4は、照明光を発光するキセノンランプ11と、白色光の熱線を遮断する熱線カットフィルタ12と、熱線カットフィルタ12を介した白色光の光量を制御する絞り装置13と、照明光を面順次光にする回転フィルタ14と、電子内視鏡3内に配設されたライトガイド15の入射面に回転フィルタ14を介した面順次光を集光させる集光レンズ16と、回転フィルタ14の回転を制御する制御回路17とを備えて構成される。
The
回転フィルタ14は、図2に示すように、円盤状に構成され中心を回転軸とした2重構造となっており、外側の径部分には図3に示すような色再現に適したオーバーラップした分光特性の面順次光を出力するための第1のフィルタ組を構成するR1フィルタ部14r1,G1フィルタ部14g1,B1フィルタ部14b1が配置され、内側の径部分には図4に示すような所望の層組織情報が抽出可能な離散的な分光特性の2バンドの狭帯域な面順次光を出力するための第2のフィルタ組を構成するG2フィルタ部14g2,B2フィルタ部14b2、遮光フィルタ部14Cutが配置されている。
As shown in FIG. 2, the
なお、例えばB2フィルタ部14b2の波長域λ11〜λ12は405〜425nm,G2フィルタ部14g2の波長域λ21〜λ22は530〜550nmとしている。 For example, the wavelength region λ11 to λ12 of the B2 filter unit 14b2 is 405 to 425 nm, and the wavelength region λ21 to λ22 of the G2 filter unit 14g2 is 530 to 550 nm.
なお、波長域λ11〜λ12を400〜440nmに、波長域λ21〜λ22を530〜550nmにしてもよい。 The wavelength regions λ11 to λ12 may be set to 400 to 440 nm, and the wavelength regions λ21 to λ22 may be set to 530 to 550 nm.
そして、回転フィルタ14は、図1に示すように、制御回路17により回転フィルタモータ18の駆動制御がなされ回転され、また径方向の移動(回転フィルタ14の光路に垂直な移動であって、回転フィルタ14の第1のフィルタ組あるいは第2のフィルタ組を選択的に光路上に移動)が後述するビデオプロセッサの7内のモード切替回路42からの制御信号によりモード切替モータ19によって行われる。
As shown in FIG. 1, the
なお、キセノンランプ11、絞り装置13、回転フィルタモータ18及びモード切替モータ19には電源部10より電力が供給される。
Note that power is supplied from the
ビデオプロセッサ7は、CCD2を駆動するCCD駆動回路20と、対物光学系21を介してCCD2により体腔内組織を撮像した撮像信号を増幅するアンプ22と、アンプ22を介した撮像信号に対して相関2重サンプリング及びノイズ除去等を行うプロセス回路23と、プロセス回路23を経た撮像信号をデジタル信号の画像データに変換するA/D変換器24と、A/D変換器24からの画像データにホワイトバランス処理を施すホワイトバランス回路(W.B.)25と、回転フィルタ14による面順次光を同時化するためのセレクタ26及び同時化メモリ27、28,29と、同時化メモリ27、28,29に格納された面順次光の各画像データを読み出しガンマ補正処理、輪郭強調処理、色処理等を行う画像処理回路30と、画像処理回路30からの画像データをアナログ信号に変換するD/A回路31,32,33と、画像処理回路30からの画像データを符号化する符号化回路34と、光源装置4の制御回路17からの回転フィルタ14の回転に同期した同期信号を入力し各種タイミング信号を上記各回路に出力するタイミングジェネレータ(T.G.)35とを備えて構成される。
The
また、電子内視鏡2には、モード切替スイッチ41が設けられており、このモード切替スイッチ41の出力がビデオプロセッサ7内のモード切替回路42に出力されるようになっている。ビデオプロセッサ7のモード切替回路42は、制御信号を調光回路43,調光制御パラメータ切替回路44及び光源装置4のモード切替モータ19に出力するようになっている。調光制御パラメータ切替回路44は、回転フィルタ14の第1のフィルタ組あるいは第2のフィルタ組に応じた調光制御パラメータを調光回路43に出力し、調光回路43はモード切替回路42からの制御信号及び調光制御パラメータ切替回路44からの調光制御パラメータに基づき光源装置4の絞り装置13を制御し適正な明るさ制御を行うようになっている。
Further, the
次に、このように構成された本実施の形態の内視鏡装置の作用について説明する。 Next, the operation of the endoscope apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.
図5に示すように、体腔内組織51は、例えば深さ方向に異なった血管等の吸収体分布構造を持つ場合が多い。粘膜表層付近には主に毛細血管52が多く分布し、またこの層より深い中層には毛細血管の他に毛細血管より太い血管53が分布し、さらに深層にはさらに太い血管54が分布するようになる。
As shown in FIG. 5, the body cavity tissue 51 often has an absorber distribution structure such as blood vessels that differ in the depth direction. A large number of
一方、光は体腔内組織51に対する光の深さ方向の深達度は、光の波長に依存しており、可視域を含む照明光は、図6に示すように、青(B)色のような波長が短い光の場合、生体組織での吸収特性及び散乱特性により表層付近までしか光は深達せず、そこまでの深さの範囲で吸収、散乱を受け、表面から出た光が観測される。また、青(B)色光より波長が長い、緑(G)色光の場合、青(B)色光が深達する範囲よりさらに深い所まで深達し、その範囲で吸収、散乱を受け、表面から出た光が観測される。さらにまた、緑(G)色光より波長が長い、赤(R)色光は、さらに深い範囲まで光が到達する。 On the other hand, the depth of light in the depth direction with respect to the tissue 51 in the body cavity depends on the wavelength of the light, and the illumination light including the visible range is blue (B) as shown in FIG. In the case of light with such a short wavelength, the light reaches the surface layer only due to the absorption and scattering characteristics in the living tissue, and the light emitted from the surface is observed by being absorbed and scattered in the depth range up to that. Is done. In the case of green (G) light, which has a wavelength longer than that of blue (B) light, it reaches deeper than the range where blue (B) light deepens, absorbs and scatters within that range, and exits from the surface. Light is observed. Still further, red (R) light having a wavelength longer than that of green (G) light reaches a deeper range.
通常観察時には、照明光の光路上に回転フィルタ14の第1のフィルタ組であるR1フィルタ14r1,G1フィルタ14g1,B1フィルタ14b1に位置するようにビデオプロセッサ7の内のモード切替回路が制御信号によりモード切替モータ19を制御する。
During normal observation, the mode switching circuit in the
体腔内組織51の通常観察時におけるR1フィルタ部14r1,G1フィルタ部14g1,B1フィルタ14部b1は、図3に示したように各波長域がオーバーラップしているために、
(1)B1フィルタ部14b1によるCCD4で撮像される撮像信号には図7に示すような浅層での組織情報を多く含む浅層及び中層組織情報を有するバンド画像が撮像され、
(2)また、G1フィルタ14g1によるCCD4で撮像される撮像信号には図8に示すような中層での組織情報を多く含む浅層及び中層組織情報を有するバンド画像が撮像され、
(3)さらにR1フィルタ14r1によるCCD4で撮像される撮像信号には図9に示すような深層での組織情報を多く含む中層及び深層組織情報を有するバンド画像が撮像される。
Since the R1 filter unit 14r1, the G1 filter unit 14g1, and the B1 filter unit 14b1 during normal observation of the tissue 51 in the body cavity overlap each other as shown in FIG.
(1) A band image having shallow layer and middle layer tissue information including a lot of tissue information in the shallow layer as shown in FIG. 7 is captured in the image signal captured by the
(2) Further, the image signal picked up by the
(3) Further, the image signal picked up by the
そしてビデオプロセッサ7により、これらRGB撮像信号を同時化して信号処理することで、内視鏡画像としては所望あるいは自然な色再現の内視鏡画像を得ることが可能となる。
Then, the
一方、電子内視鏡3のモード切替スイッチ41が押されると、その信号がビデオプロセッサ7のモード切替回路42に入力される。モード切替回路42は、光源装置4のモード切替モータ19に制御信号を出力することで、通常観察時に光路上にあった回転フィルタ14の第1のフィルタ組を移動させ第2のフィルタ組を光路上に配置するように回転フィルタ14を光路に対して駆動する。
On the other hand, when the
第2のフィルタ組による体腔内組織51の狭帯域光観察時におけるG2フィルタ部14g2,B2フィルタ部14b2、遮光フィルタ部14Cutは、照明光を図4に示したように離散的な分光特性の2バンドの狭帯域な面順次光とし各波長域がオーバーラップしていないために、
(4)B2フィルタ部14b2によるCCD4で撮像される撮像信号には図10に示すような浅層での組織情報を有するバンド画像が撮像され、
(5)また、G2フィルタ部14g2によるCCD4で撮像される撮像信号には図11に示すような中層での組織情報を有するバンド画像が撮像される。
The G2 filter unit 14g2, the B2 filter unit 14b2, and the light-shielding filter unit 14Cut at the time of narrow band light observation of the body cavity tissue 51 by the second filter set have a discrete spectral characteristic of 2 as shown in FIG. Because each wavelength region does not overlap with the narrow-band field sequential light,
(4) A band image having tissue information in a shallow layer as shown in FIG. 10 is captured in the imaging signal captured by the
(5) In addition, a band image having tissue information in the middle layer as shown in FIG. 11 is picked up on the image pickup signal picked up by the
この時、図3及び図4から明らかなように、第1のフィルタ組による透過光量に対して第2のフィルタ組による透過光量は、その帯域が狭くなるため減少するため、調光制御パラメータ切替回路44は、回転フィルタ14の第1のフィルタ組あるいは第2のフィルタ組に応じた調光制御パラメータを調光回路43に出力することで、調光回路43は絞り装置13を制御するので、狭帯域光観察時においても十分 な明るさの画像データが得られる。
At this time, as apparent from FIG. 3 and FIG. 4, the transmitted light amount by the second filter set is decreased with respect to the transmitted light amount by the first filter set, because the band is narrowed. Since the
また、画像処理回路30は、狭帯域光観察時での画像のカラー化において、Rチャンネル←G狭帯域画像データ、Gチャンネル←B狭帯域画像データ、Bチャンネル←B狭帯域画像データとして、RGB3チャンネルのカラー画像を生成する。
In addition, the
すなわち、G狭帯域画像データ(G)及びB狭帯域画像データ(B)に対して、画像処理回路30は以下の式(1)によりRGB3チャンネルのカラー画像(R’,G’,B’)を生成する。
例えば、h11=1、h12=0、h21=0、h22=1.2、h31=0、h32=0.8とする。 For example, h11 = 1, h12 = 0, h21 = 0, h22 = 1.2, h31 = 0, h32 = 0.8.
図12に示すような従来の3バンドの狭帯域な面順次光を得るためには、B狭帯域光用に図13及び図14に示すような分光透過率特性を有する干渉膜フィルタの蒸着、G狭帯域光用に図15及び図16に示すような分光透過率特性を有する干渉膜フィルタの蒸着、R狭帯域光用に図17及び図18に示すような分光透過率特性を有する干渉膜フィルタの蒸着が必要となるが、本実施例においては、B2フィルタ部14b2は、図13及び図14に示すような分光透過率特性を有する干渉膜フィルタの蒸着により製作され、G2フィルタ部14g2は、図15及び図16に示すような分光透過率特性を有する干渉膜フィルタの蒸着により製作される。 In order to obtain a conventional three-band narrow-band surface-sequential light as shown in FIG. 12, vapor deposition of an interference film filter having spectral transmittance characteristics as shown in FIGS. 13 and 14 for B narrow-band light, Deposition of interference filter having spectral transmittance characteristics as shown in FIGS. 15 and 16 for G narrowband light, and interference film having spectral transmittance characteristics as shown in FIGS. 17 and 18 for R narrowband light In this embodiment, the B2 filter portion 14b2 is manufactured by vapor deposition of an interference film filter having spectral transmittance characteristics as shown in FIGS. 13 and 14, and the G2 filter portion 14g2 is 15 and 16 are manufactured by vapor deposition of an interference film filter having spectral transmittance characteristics as shown in FIGS.
このように光学フィルタを製作する場合、通常は多層干渉膜フィルタの蒸着による場合が多く、その製造方法ではその分光透過率特性を狭帯域化するのに、何層もの膜を蒸着せねばならず、そのためコスト増やフィルタの厚みが増すという問題があるが、本実施例では、必要最小限度の多層干渉膜フィルタの蒸着により、粘膜表層付近の所望の深部の組織情報を得ることができ、例えば早期ガンなど粘膜表層付近の細胞配列の乱れを伴う疾患の識別診断に利用することができる。 When manufacturing an optical filter in this way, it is often the case that a multilayer interference film filter is usually deposited. In the manufacturing method, it is necessary to deposit multiple layers of films to narrow the spectral transmittance characteristics. Therefore, although there is a problem that the cost increases and the thickness of the filter increases, in this embodiment, it is possible to obtain tissue information of a desired deep part near the mucosal surface layer by vapor deposition of the minimum necessary multilayer interference filter, for example, It can be used for identification and diagnosis of diseases such as early cancer that involve disturbance of the cell arrangement near the surface of the mucosa.
なお、上記実施例の内視鏡装置1では、光源装置4が面順次光を供給し、ビデオプロセッサ7で面順次画像情報を同時化して画像化する面順次式内視鏡装置を例として説明したが、これに限らず、同時式内視鏡装置にも適用可能である。
Note that, in the
すなわち、図19に示すように、白色光を供給する光源装置4aと、CCD2の撮像面の前面にカラーチップ100を備えた電子内視鏡3aと、電子内視鏡3aから撮像信号を信号処理するビデオプロセッサ7aとからなる同時式内視鏡装置1aにも本実施例を適用することができる。
That is, as shown in FIG. 19, a light source device 4a for supplying white light, an electronic endoscope 3a having a
光源装置4aでは、熱線カットフィルタ12を介したキセノンランプ11からの白色光が絞り装置13により光量が制御され電子内視鏡3a内に配設されたライトガイド15の入射面に出射される。この白色光の光路上に図20に示すような離散的な分光特性の2バンドの狭帯域光A1,A2に変換する狭帯域制限フィルタ14aが挿脱可能に設けられている。
In the light source device 4a, the amount of white light from the
なお、狭帯域制限フィルタ14aの狭帯域光A1及び狭帯域光A2は、図21ないし図23に示すような分光透過率特性を有する複数の干渉膜フィルタの蒸着により実現できる。ここで、狭帯域光A1の波長域及び狭帯域光A2の波長域として、
狭帯域光A1=405〜425nm,狭帯域光A2=530〜550nm
狭帯域光A1=405〜425nm,狭帯域光A2=490〜510nm
狭帯域光A1=405〜425nm,狭帯域光A2=440〜460nm
狭帯域光A1=440〜460nm,狭帯域光A2=530〜550nm
の各組み合わせを想定しているが、近紫外域あるいは近赤外域を含んでもよい。
The narrow band light A1 and the narrow band light A2 of the narrow
Narrow band light A1 = 405 to 425 nm, Narrow band light A2 = 530 to 550 nm
Narrow band light A1 = 405 to 425 nm, Narrow band light A2 = 490 to 510 nm
Narrow band light A1 = 405 to 425 nm, Narrow band light A2 = 440 to 460 nm
Narrow band light A1 = 440 to 460 nm, Narrow band light A2 = 530 to 550 nm
Although each combination of is assumed, the near ultraviolet region or the near infrared region may be included.
電子内視鏡3aでは、体腔内組織51の像がカラーチップ100を介してCCD2で撮像される。
In the electronic endoscope 3 a, an image of the body cavity tissue 51 is captured by the
ビデオプロセッサ7aでは、A/D変換器24からの画像データがY/C分離回路101により輝度信号Yと色差信号Cr、Cbに分離され、RGBマトリックス回路102によりRGB信号に変換され、ホワイトバランス回路25に出力される。その他の構成及び作用は図1の内視鏡装置と同じである。
In the
また、R狭帯域成分の光が体腔内組織51が照射されないので、狭帯域光観察時に得られる情報にはR狭帯域光による組織情報は含まれず、R狭帯域成分の光による画像情報を分離することなく粘膜表層付近の所望の深部の組織情報を得ることができ、情報処理が容易になるといった効果を有する。 In addition, since the tissue 51 in the body cavity is not irradiated with the light of the R narrowband component, the information obtained at the time of the narrowband light observation does not include the tissue information by the R narrowband light, and the image information by the light of the R narrowband component is separated. Therefore, it is possible to obtain tissue information of a desired deep portion near the surface of the mucosa without facilitating information processing.
なお、回転フィルタ14の第2のフィルタ組におけるB2フィルタ部14b2及びG2フィルタ部14g2の分光透過特性を図24に示すようにして、G狭帯域での分光積をB狭帯域光での分光積よりも小さくしても良い。狭帯域制限フィルタ14aの狭帯域光A1(B狭帯域光に相当)及び狭帯域光A2(G狭帯域光に相当)についても同様である。
Note that the spectral transmission characteristics of the B2 filter unit 14b2 and the G2 filter unit 14g2 in the second filter set of the
あるいは、CCD2への入射光における、G帯域光の分光積SGをB帯域光での分光積SBよりも小さくする。例えば、0.10≦SG/SB≦0.35とする。
Alternatively, the spectral product SG of the G band light in the incident light to the
SG=∫GS(λ)dλ
SB=∫BS(λ)dλ
S(λ)=Lamp(λ)×LIRCut(λ)×NBIFilter(λ)
×LG(λ)×IRCut(λ)×YagCut(λ)
Lamp(λ):ランプの分光特性
LIRCut(λ):光源装置内の熱線カットフィルタの分光特性
NBIFilter(λ):狭帯域制限フィルタ(NBIフィルタ)の分光特性
LG(λ):ライトガイドの分光特性
IRCut(λ):内視鏡内赤外光カットフィルタの分光特性
YagCut(λ):内視鏡内レーザ光カットフィルタの分光特性
ここで、∫G、∫Bは各々G狭帯域光、B狭帯域光での波長域における積分演算を示す。
SG = ∫ G S (λ) dλ
SB = ∫ B S (λ) dλ
S (λ) = Lamp (λ) × LIRCut (λ) × NBIFilter (λ)
× LG (λ) × IRCut (λ) × YagCut (λ)
Lamp (λ): Spectral characteristics of the lamp
LIRCut (λ): Spectral characteristics of the heat ray cut filter in the light source device
NBIFilter (λ): Spectral characteristics of narrowband limiting filter (NBI filter)
LG (λ): Spectral characteristics of light guide
IRCut (λ): Spectral characteristics of endoscopic infrared light cut filter
YagCut (λ): Spectral Characteristics of Endoscope Laser Light Cut Filter Here, ∫ G and ∫ B denote integration operations in the wavelength range of G narrow band light and B narrow band light, respectively.
従来、狭帯域制限フィルタ(NBIフィルタ)の透過率の設計は、ホワイトキャップ(標準白色板)撮影時のR、B信号におけるノイズを抑制するため、ホワイトバランスの補正値がRGBでほぼ等しくなるようにしていた。 Conventionally, the transmittance design of a narrow band limiting filter (NBI filter) has been designed so that the white balance correction value is almost equal in RGB in order to suppress noise in the R and B signals when shooting with a white cap (standard white plate). I was doing.
しかしながら、生体粘膜観察時にはHb(ヘモグロビン)による吸光度がG帯域光よりもB帯域光で高いため、B信号が相対的に暗くなる。色変換処理によりNBIの粘膜情報の視認性を向上させるためには、G、B信号の明るさをほぼ等しくする必要があるが、B信号をゲインアップする必要があるため、B信号のノイズが目立ってしまうという問題があった。さらに補色フィルタのCCDでは、透過率調整が適切でないと、Y/Cr/Cbの飽和点が各信号毎に異なり、YCrCb信号から線形演算により変換したRGB信号において、色再現性が悪化してしまう。 However, during biological mucosal observation, the absorbance of Hb (hemoglobin) is higher in B-band light than in G-band light, so the B signal becomes relatively dark. In order to improve the visibility of the NBI mucosa information by color conversion processing, it is necessary to make the brightness of the G and B signals almost equal, but the B signal needs to be gained up, so the noise of the B signal There was a problem of being noticeable. Furthermore, in the case of a complementary color filter CCD, if the transmittance adjustment is not appropriate, the saturation point of Y / Cr / Cb differs for each signal, and color reproducibility deteriorates in RGB signals converted from YCrCb signals by linear calculation. .
そこで、G狭帯域での分光積をB狭帯域光での分光積よりも小さくすることで、NBIによる良好な画質を得ることが可能となる。 Therefore, by making the spectral product in the G narrow band smaller than the spectral product in the B narrow band light, it is possible to obtain a good image quality by NBI.
すなわち、G帯域の透過率をB帯域よりも下げることにより、生体粘膜観察時のG、B信号出力の差を少なくすることが可能となり、その結果、B信号のゲインを小さくできるため、ノイズを抑制することができる。 That is, by lowering the transmittance of the G band below that of the B band, it becomes possible to reduce the difference between the G and B signal outputs when observing the living mucous membrane. As a result, the gain of the B signal can be reduced, so noise can be reduced. Can be suppressed.
また、生体粘膜観察時に、Y/Cr/Cbの飽和点の差を縮めることができるため、変換後のRGB信号において、明るさ対して信号出力がリニアに変化する範囲(レンジ)を広げることが可能となり、この結果、色再現性のレンジも広がる。 In addition, the difference between the saturation points of Y / Cr / Cb can be reduced when observing biological mucous membranes, so that the range in which the signal output changes linearly with respect to brightness can be expanded in the converted RGB signal. As a result, the range of color reproducibility is expanded.
なお、図1において、回転フィルタ14の第2のフィルタ組をG2フィルタ部14g2,B2フィルタ部14b2、遮光フィルタ部14Cutにより構成するとしたが(図2参照)、図25に示すように、遮光フィルタ部14Cut部分にさらにB2フィルタ部14b2を配置し、第2のフィルタ組をB2フィルタ部14b2、G2フィルタ部14g2,B2フィルタ部14b2により構成してもよく、このように構成することで、B2フィルタ部14b2によるCCD4での撮像が1フィールド期間に2度実施され、この撮像信号を演算処理し、例えばB加算処理することで狭帯域B画像の明るさの改善や、平均処理することによりSN向上が可能となる。
In FIG. 1, the second filter set of the
また、図1における2重構造の回転フィルタ14を、図26に示す1重構造のR1フィルタ部14r1,G1フィルタ部14g1,B1フィルタ部14b1からなる第1のフィルタ組のみで回転フィルタ140を構成すると共に、図27に示すように、この回転フィルタ140の入射光軸前段に図19で示した狭帯域制限フィルタ14aを光軸上に挿脱可能に配置して光源装置4を構成してもよく、この場合、CCD2の前面にカラーチップ100を設ける必要がなく、図1に示した構成のビデオプロセッサ7により、通常面順次光による観察と狭帯域面順次光による観察が可能となる。
Further, the
本発明は、上述した実施例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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1…内視鏡装置
2…CCD
3…電子内視鏡
4…光源装置
5…観察モニタ
6…画像ファイリング装置
7…ビデオプロセッサ
10…電源部
11…キセノンランプ
12…熱線カットフィルタ
13…絞り装置
14…回転フィルタ
14r1…R1フィルタ部
14g1…G1フィルタ部
14b1…B1フィルタ部
14g2…G2フィルタ部
14b2…B2フィルタ部
14Cut…遮光フィルタ部
15…ライトガイド
16…集光レンズ
17…制御回路
18…回転フィルタモータ
19…モード切替モータ19
20…CCD駆動回路
21…対物光学系
22…アンプ
23…プロセス回路
24…A/D変換器
25…ホワイトバランス回路
26…セレクタ
27、28,29…同時化メモリ
30…画像処理回路
31,32,33…D/A回路
34…符号化回路
35…タイミングジェネレータ
41…モード切替スイッチ
42…モード切替回路
43…調光回路
44…調光制御パラメータ切替回路
代理人 弁理士 伊藤 進
1 ...
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記白色光の光路上に配置され、前記白色光を、各々離散的な分光特性を具備する青色狭帯域の光及び分光積が前記青色狭帯域の光の分光積よりも小さい緑色狭帯域の光のみに制限して照射する帯域制限手段と、
前記青色狭帯域の光が被写体に照射された際の戻り光、及び、前記緑色狭帯域の光が該被写体に照射された際の戻り光により該被写体を撮像する撮像手段から出力される撮像信号に対して信号処理を施すことにより、前記青色狭帯域の光の戻り光に応じた第1のバンド域画像データ、及び、前記緑色狭帯域の光の戻り光に応じた第2のバンド域画像データのみを生成する信号処理手段と、
前記被写体の像が表示される表示手段における緑色に相当する第1の色画像データを、前記第1のバンド域画像データと第1の係数との積により算出し、該表示手段における青色に相当する第2の色画像データを、前記第1のバンド域画像データと第2の係数との積により算出し、該表示手段における赤色に相当する第3の色画像データを、前記第2のバンド域画像データと第3の係数との積により算出する演算手段と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。 Illumination light supply means for supplying white light;
The white light is arranged in the optical path of the white light, and the white light is divided into a blue narrow band light and a spectral product each having discrete spectral characteristics, and the green narrow band light is smaller than the spectral product of the blue narrow band light. Band limiting means for limiting the irradiation to
An imaging signal output from an imaging means for imaging the subject by the return light when the subject is irradiated with the blue narrow-band light and the return light when the subject is irradiated with the green narrow-band light. By performing signal processing on the first band-band image data corresponding to the return light of the blue narrow-band light and the second band-band image corresponding to the return light of the green narrow-band light Signal processing means for generating only data;
First color image data corresponding to green in the display means on which the subject image is displayed is calculated by a product of the first band image data and a first coefficient, and corresponds to blue in the display means. Second color image data to be calculated is calculated by a product of the first band area image data and a second coefficient, and third color image data corresponding to red in the display means is calculated as the second band image data. Computing means for calculating the product of the area image data and the third coefficient;
An endoscope apparatus characterized by comprising:
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