JP5747362B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、狭帯域光観察に好適な内視鏡装置に関する。

医療用内視鏡は観察対象部位が生体の内部であるので、体内を照明する光源装置が必要である。光源装置が発生した照明光は、内視鏡の挿入部を挿通したライトガイドを介して撮像部のある先端部から観察対象組織に照射される。

内視鏡による観察としては、白色光等の可視光を用いた通常光観察が広く行われている。面順次式の内視鏡装置では、回転フィルタに白色光の光源を透過させることで、Ｒ、Ｇ及びＢの３色の照明光を体腔内の組織に対して順次照射する。そして、Ｒ、Ｇ及びＢの３色の照明光に対応する反射光画像を時分割に取得して、各反射光画像から通常光観察を行うためのカラー画像を生成する。

また、従来、照射光の波長特性を利用した種々の特殊光観察も行われている。例えば、国際公開番号ＷＯ２０１０／１３１６２０号には、特殊光観察として、狭帯域光観察を行うための面順次方式の撮像装置が開示されている。狭帯域光観察では、血管を高いコントラストで観察するために、血液に強く吸収され、かつ粘膜表層で強く反射・散乱される、という特長を併せ持つ光の利用に着目し、青色狭帯域光と緑色狭帯域光とを順次、生体組織に照射することにより、粘膜表層の毛細血管と深部の太い血管とのコントラストを強調表示する。

国際公開番号ＷＯ２０１０／１３１６２０号の発明では、緑色の狭帯域光Ｇと青色の２つの狭帯域光Ｂ１及びＢ２を順次照射可能に構成されている。国際公開番号ＷＯ２０１０／１３１６２０号の撮像装置では、狭帯域光Ｇ、Ｂ１及びＢ２に対応する反射光画像（狭帯域画像）から作成した狭帯域光観察画像を用いて狭帯域光観察を行うようになっている。また、国際公開番号ＷＯ２０１０／１３１６２０号の発明では、狭帯域光Ｂ１が照射された際に得られた画像と、狭帯域光Ｂ２が照射された際に得られた画像と、の加算に用いられる加算量が画像の平均の明るさに基づいて決定されている。

しかし、国際公開番号ＷＯ２０１０／１３１６２０号に開示された発明によれば、例えば、画素サイズが小さい（飽和レベルが低い）撮像素子を撮像部に搭載した場合において、当該撮像素子の画素毎の飽和レベルのばらつきに起因する狭帯域光観察画像の画質の低下が生じてしまう、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、狭帯域光観察画像の画質を従来に比べて向上させることが可能な内視鏡装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡装置は、所定の時間内に、第１の帯域の照明光による照明を１回行うとともに、第２の帯域の照明光による照明をＮ回（Ｎ≧２の整数）行う照明部と、前記照明部により照明された被写体を撮像し、前記第１の帯域の照明光の照明に基づく第１の撮像信号及び前記第２の帯域の照明光の照明に基づく第２の撮像信号を出力する撮像部と、前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号における輝度値の上限値を、クリップレベルに応じて制限する処理を行うクリップ処理部と、前記第１の撮像信号とＫ回（１≦Ｋ＜Ｎの整数）の照明に基づく前記第２の撮像信号とに基づいて第１の明るさを算出する明るさ算出部と、明るさ目標値と前記第１の明るさとの差分値に応じた合成比率を算出する合成比率算出部と、前記第１の明るさの元となる前記第１の帯域の照明光による照明に基づく第１の撮像信号と、前記Ｋ回の前記第２の帯域の照明光による照明に基づく第２の撮像信号と、第２の明るさの元となる前記第１の撮像信号及びＮ−Ｋ回の前記第２の帯域の照明光による照明に基づく第２の撮像信号と、を合成する合成処理部と、前記合成処理部において、前記第１の明るさの元となる前記第１および第２の撮像信号に対して前記第２の明るさの元となる前記第１及び第２の撮像信号を合成するか否かに応じて、前記クリップレベルを設定する設定部と、を備え、前記合成処理部は、前記合成比率算出部により算出された前記合成比率を前記第２の明るさの元となる前記第１及び第２の撮像信号に対して乗算した後、前記第１の明るさの元となる前記第１及び第２の撮像信号に合成し、前記設定部は、前記合成比率算出部により算出された前記合成比率に応じて前記クリップレベルを設定する。

本発明の実施例に係る内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図。 光源装置に設けられた回転フィルタの構成の一例を示す図。 明るさ算出処理部の具体的な構成の一例を示すブロック図。 合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとの間の相関の一例を示す図。 合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとの間の相関の、図４とは異なる例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

図１から図５は、本発明の実施例に係るものである。図１は、本発明の実施例に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、内視鏡装置１は、被検体としての生体の内部を観察するための内視鏡２と、生体の内部の観察を行うために狭帯域の照明光を照射する光源装置３と、狭帯域の照明光の下で撮像された撮像信号に対する信号処理を行う画像処理装置４とを備えている。画像処理装置４により生成された狭帯域画像はモニター５に供給されるようになっている。モニター５としては通常のカラーモニターを採用することができる。すなわち、モニター５は、ＲＧＢ入力端子（図示省略）を備えており、ＲＧＢ入力端子に、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像の信号が供給されてカラー表示を行う。

内視鏡２は、体腔内に挿入できる程度の外径を有する可撓性の挿入部２１を有し、挿入部２１の内部には、光源装置３から照射される光を導光するための、石英ファイバ等により構成されたライトガイドファイバ２６が挿通されている。ライトガイドファイバ２６の一端は、光源装置３に対して着脱自在に接続されるコネクタ２７に接続される。ライトガイドファイバ２６の他端は、挿入部２１の先端の先端部２２に設けられた照明レンズ２３の近傍に配置されている。なお、コネクタ２７は光源装置３に接続されると共に後述する画像処理装置４にも接続される。

光源装置３からの照明光は、ライトガイドファイバ２６により挿入部２１の先端部２２に導かれ、照明レンズ２３によって拡散されて被検体に照射される。また、先端部２２には、被検体からの戻り光により被検体の光学像を結ぶための対物レンズ２４と、その結像位置に配置された撮像素子としてのＣＣＤ（電荷結合素子）２５とが設けられている。撮像手段を構成するＣＣＤ２５は、画像処理装置４に設けられた図示しないＣＣＤ駆動回路によって駆動され（図示省略）、被検体を撮像し、撮像した被検体の光学像を映像信号に変換して、画像処理装置４に出力する。

光源装置３は、キセノンランプ等により構成される光源３１を備える。光源３１は、白色光に近い波長帯域の光を発光する。光源３１の照射光路上には、狭帯域フィルタ３２、回転フィルタ３３及び絞り３４が配設されている。

狭帯域フィルタ３２は、光源３１から発光される光の帯域を狭帯域にして回転フィルタ３３に出射する。回転フィルタ３３は狭帯域フィルタ３２を通過した光の帯域を、狭帯域光観察に必要な波長帯域に制限する。絞り３４は、回転フィルタ３３を通過した光の光量を制限することにより、光量を調整する。絞り３４は、後述する調光制御部４９によって絞り量が制御されるようになっている。

図２は、光源装置に設けられた回転フィルタの構成の一例を示す図である。回転フィルタ３３は、円板形状で、周方向には、３つの開口が等しい角度で設けられており、３つの開口には、夫々フィルタ３３Ｇ、３３Ｂ１、３３Ｂ２が取り付けられている。フィルタ３３Ｇは、緑（Ｇ）の波長帯域を透過帯域とし、フィルタ３３Ｂ１、３３Ｂ２は、青（Ｂ）の波長帯域を透過帯域としている。

狭帯域フィルタ３２及び回転フィルタ３３によって、フィルタ３３Ｇからは、例えば、５４０ｎｍを中心とした５３０−５５０ｎｍの狭帯域のＧ照明光が透過し、フィルタ３３Ｂ１からは、例えば４１５ｎｍを中心とした４００−４３０ｎｍの狭帯域のＢ照明光（以下、Ｂ１照明光という）が透過し、フィルタ３３Ｂ２からは、フィルタ３３Ｂ１と同様に、例えば４１５ｎｍを中心とした４００−４３０ｎｍの狭帯域のＢ照明光（以下、Ｂ２照明光という）が透過する。このように、フィルタ３３Ｂ１、３３Ｂ２を透過した狭帯域のＢ１照明光、Ｂ２照明光は、同じ波長帯域である。

この回転フィルタ３３は、中心が図示しない回転用モータの回転軸に取り付けられて、回転駆動されるようになっている。回転用モータの回転軸等には、図示しないエンコーダが取り付けられており、エンコーダによって回転用モータの回転、すなわち、回転フィルタ３３の回転が検出可能である。後述する画像処理装置４は、回転フィルタ３３の回転速度が一定となるように、回転用モータの回転を制御するようになっている（図示省略）。

このように本実施例においては、光源装置３からは狭帯域の照明光を用いて、被検体に対する撮像を行う。このため、通常広く用いられる広帯域の照明光を用いた場合に比較すると、照明光量が不足しがちになることがある。特に、ライトガイドファイバ２６による光学的伝送特性上から、短波長Ｂ側での伝送ロスがより大きくなる傾向があり、先端部２２の照明レンズ２３から照明光として出射する場合におけるＢ照明光の出射光量は小さくなりやすい。

そこで、本実施例においては、回転フィルタ３３の周方向に同一透過特性のフィルタ３３Ｂ１、３３Ｂ２を２つ配置し、これらの２つのフィルタ３３Ｂ１、３３Ｂ２を用いて回転フィルタ３３が１回転される毎に、観察対象となる被検体の同一部位にＢ照明光を２回照射し、その戻り光によりＢ照明光に基づく２回の撮像を行う。例えば、１．５フレーム期間に回転フィルタ３３を１回転させ、Ｂ照明光による撮像を２回行う。そして、２回の撮像を合成することにより、Ｂ照明光に基づく撮像画像（Ｂ撮像画像）の明るさを向上させるようになっている。

なお、１．５フレーム期間にＧ照明光の照明による撮像を１回、Ｂ照明光の照明による撮像を２回行う例について説明するが、各色の狭帯域光による撮像を行う周期及び回数は適宜設定可能である。

しかしながら、狭帯域のＢ１照明光の戻り光に基づくＢ１撮像画像とＢ２照明光の戻り光に基づくＢ２撮像画像は時間的にずれた画像であり、これらの画像を合成することによって画質が劣化する虞がある。そこで、本実施例においては、狭帯域のＢ１照明光、Ｂ２照明光の一方の光のみによって十分な明るさの撮像画像が得られる場合には合成を行わない。また、狭帯域のＢ１照明光、Ｂ２照明光の一方の光のみでは十分な明るさの撮像画像が得られない場合には、明るさに応じて他方のＢ照明光に基づく撮像画像を合成することにより、画質劣化を抑制しながら、十分な明るさの撮像画像を得るようにしている。

この場合において、本実施例においては、画像処理装置４は、色変換マトリクス処理によって撮像画像の明るさを求めることにより、術者の感覚に応じた明るさ制御を行うようになっている。

一方、以上に述べた構成によれば、内視鏡２のＣＣＤ２５は、Ｇ照明光の戻り光に基づくＧ撮像画像をＧ信号として出力し、Ｂ１照明光の戻り光に基づくＢ１撮像画像をＢ１信号として出力し、Ｂ２照明光の戻り光に基づくＢ２撮像画像をＢ２信号として出力する。すなわち、内視鏡２から出力される映像信号には、これらのＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号が含まれている。

画像処理装置４は、アナログ処理部４１と、Ａ／Ｄ変換器４２と、カラーバランス処理部４８と、デジタル処理部４３と、同時化制御部４０と、同時化メモリ４０ａと、合成処理部４５と、マトリクス処理部４６と、Ｄ／Ａ変換器４７と、明るさ算出処理部４４と、調光制御部４９と、を有している。

アナログ処理部４１は、内視鏡２からの映像信号に対して増幅処理等の所定のアナログ信号処理を施してＡ／Ｄ変換器４２に出力する。

Ａ／Ｄ変換器４２は、アナログ処理部４１の出力をデジタル映像信号に変換した後、カラーバランス処理部４８へ出力する。

カラーバランス処理部４８は、画像処理装置４のフロントパネルに設けられたカラーバランス調整スイッチ（図示省略）の操作に応じて決定した補正係数を、Ａ／Ｄ変換器４２から出力されるデジタル映像信号に含まれる各色信号（Ｇ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号）に乗ずることによりカラーバランス調整を行い、当該カラーバランス調整を施したデジタル映像信号をデジタル処理部４３へ出力する。

デジタル処理部４３は、カラーバランス処理部４８から出力されるデジタル映像信号に対し、明るさ算出処理部４４から出力されるクリップ輝度（クリップレベル）Ｙｃに基づくクリップ処理を施すことにより、当該クリップ処理を施したデジタル映像信号における輝度値の上限値を輝度値Ｙｃに制限する。また、デジタル処理部４３は、前述のクリップ処理を施したデジタル映像信号をＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号に分離して同時化制御部４０及び明るさ算出処理部４４へ出力する。

同時化制御部４０は、デジタル処理部４３から出力されるＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号を、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像を記憶する同時化メモリ４０ａに記憶させる。なお、同時化メモリ４０ａには、例えば夫々３０フレーム分のＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号が記憶される。そして、同時化制御部４０は、色ズレが最小となるようなＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号を同時化メモリ４０ａから読み出して合成処理部４５へ出力する。

明るさ算出処理部４４は、デジタル処理部４３から出力されるＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号に基づき、０．５フレーム毎に順番に撮像画像の明るさを算出する。本実施例においては、撮像画像の明るさをモニター５に実際に表示させた場合の明るさで評価するために、モニター５への表示に際して行われるマトリクス処理と同様のマトリクス処理を実施して明るさを求める。更に、本実施例においては、Ｇ照明光及びＢ１照明光による照明を、撮像に必ず用いるマスター照明とし、Ｇ照明光及びＢ２照明光による照明を、画像の明るさが暗い場合に補助的に用いるスレーブ照明とする。マスター照明による撮像画像の明るさを求めるために、明るさ算出処理部４４は、Ｇ信号及びＢ１信号に基づいて、マトリクス処理部５２によるマトリクス処理を利用してマスター照明による輝度Ｙ１を求める。また、スレーブ照明による撮像画像の明るさを求めるために、明るさ算出処理部４４は、Ｇ信号及びＢ２信号に基づいて、マトリクス処理部５２によりマトリクス処理を利用してスレーブ照明による輝度Ｙ２を求める。図３は、明るさ算出処理部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

平均値算出部５０は、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像に相当する信号の平均値であるＳＢ１信号、ＳＧ信号及びＳＢ２信号を算出する。

Ｒ画像明るさ算出部５１Ｒ、Ｇ画像明るさ算出部５１Ｇ及びＢ画像明るさ算出部５１Ｂは、ＳＢ１信号、ＳＧ信号及びＳＢ２信号によって、それぞれ明るさを求める。なお、本実施例においては、Ｒ画像の信号としてＢ１信号が用いられ、Ｇ画像の信号としてＧ信号が用いられ、Ｂ画像の信号としてＢ２信号が用いられる。

Ｒ画像明るさ算出部５１Ｒ、Ｇ画像明るさ算出部５１Ｇ及びＢ画像明るさ算出部５１Ｂは、ＳＢ１信号、ＳＧ信号及びＳＢ２信号を保持してから、Ｒｆ、Ｇｆ及びＢｆとしてマトリクス処理部５２へ出力する。

マトリクス処理部５２は、Ｒ画像明るさ算出部５１Ｒ、Ｇ画像明るさ算出部５１Ｇ及びＢ画像明るさ算出部５１Ｂから出力されるＲｆ、Ｇｆ及びＢｆを下記数式（１）に適用することにより、色変換に係るマトリクス演算を行う。この場合には、マトリクス処理部５２は、下記数式（１）を用いたマトリクス演算によって、マスター照明及びスレーブ照明の夫々に対してマトリクス処理を行う。なお、下記数式（１）のα、β及びγは、マトリクス係数である。

マトリクス処理部５２は、マスター照明に対するマトリクス処理またはスレーブ照明に対するマトリクス処理によって得られた出力値Ｒｍ、Ｇｍ及びＢｍを輝度算出部５３へ供給する。なお、本実施例においては、出力値ＲｍとしてＧ信号が、出力値ＧｍとしてＢ信号が、出力値ＢｍとしてＢ信号が輝度算出部５３に供給される。

輝度算出部５３は、例えば、マトリクス処理部５２から供給された出力値Ｒｍ（Ｇ信号）、出力値Ｇｍ（Ｂ信号）及び出力値Ｂｍ（Ｂ信号）を下記数式（２）に適用して演算を行うことにより、マスター照明による輝度Ｙ１を求める。

Ｙ１＝０．３Ｒｍ＋０．５９Ｇｍ＋０．１１Ｂｍ
＝０．３（α・ＳＧ）＋０．５９（β・ＳＢ１）＋０．１１（γ・ＳＢ１） …（２）
また、輝度算出部５３は、例えば、マトリクス処理部５２から供給された出力値Ｒｍ（Ｇ信号）、出力値Ｇｍ（Ｂ信号）及び出力値Ｂｍ（Ｂ信号）を下記数式（３）に適用して演算を行うことにより、スレーブ照明による輝度Ｙ２を求める。

Ｙ２＝０．３Ｒｍ＋０．５９Ｇｍ＋０．１１Ｂｍ
＝０．３（α・ＳＧ）＋０．５９（β・ＳＢ２）＋０．１１（γ・ＳＢ２） …（３）
明るさ算出処理部４４は、目標輝度（明るさ目標値）Ｙｓと輝度Ｙ１との差（Ｙｓ−Ｙ１）＝ΔＹ１を求める。そして、明るさ算出処理部４４は、ΔＹ１≦０の場合、すなわち、マスター照明のみによって目標とする明るさが得られている場合には、スレーブ照明による撮像画像の合成比率ａ（０≦ａ≦１）の値を０に設定するとともに、クリップ輝度Ｙｃ及び目標輝度Ｙｓの値をそれぞれ所定値に設定する。一方、明るさ算出処理部４４は、ΔＹ１＞０の場合、すなわち、マスター照明のみでは目標とする明るさが得られない場合には、下記数式（４）を用いた演算により合成比率ａの値を求めるとともに、当該求めた合成比率ａの値に応じてクリップ輝度Ｙｃ及び目標輝度Ｙｓの値をそれぞれ設定する。

ΔＹ１＝Ｙ２×ａ ａ＝ΔＹ１／Ｙ２ …（４）
狭帯域光観察においては、狭帯域のＧ照明光及びＢ照明光の各戻り光に基づく撮像画像を用いる。後述するマトリクス処理部４６は、狭帯域光を用いた撮像によって得たＧ撮像画像及びＢ撮像画像からＲＧＢ画像の信号成分をマトリクス処理（色変換マトリクス処理）によって生成する。

明るさ算出処理部４４のマトリクス処理部５２におけるマトリクス処理は、マトリクス処理部４６におけるマトリクス処理と同様の処理である。すなわち、明るさ算出処理部４４によるマトリクス演算は、モニター５のＲＧＢ入力に対応した信号を得るためのものであり、明るさ算出処理部４４によって得られる輝度は、モニター上に表示される画像の輝度に対応したものであって、術者がモニター５を観察した場合に感じられる画像の明るさに対応するものである。

なお、輝度算出部５３の演算に用いられる上記数式（２）及び（３）の係数は、モニター５に表示する狭帯域光観察画像として希望する色調に応じて、変更可能であることは明らかである。

明るさ算出処理部４４は、上記数式（４）の演算を経て得られた合成比率ａを合成処理部４５に出力し、合成比率ａの値に応じて設定したクリップ輝度Ｙｃをデジタル処理部４３へ出力する。また、明るさ算出処理部４４は、合成比率ａの値に応じて設定した目標輝度Ｙｓと、差分値ΔＹ１と、を調光制御部４９へ出力する。

調光制御部４９は、明るさ算出処理部４４から出力される目標輝度Ｙｓ及び差分値ΔＹ１に基づき、絞り３４の絞り量を調整するための調光信号を生成して出力する。具体的には、調光制御部４９は、例えば、明るさ算出処理部４４から出力される目標輝度Ｙｓに近づけるように、すなわち、明るさ算出処理部４４から出力される差分値ΔＹ１の値を０に近づけるように絞り３４の絞り量を調整するための調光信号を生成して出力する。そして、このような調光制御部４９の制御により、Ｇ照明光の光量と、Ｂ照明光（Ｂ１照明光及びＢ２照明光）の光量と、が調整される。

合成処理部４５は、マスター照明による撮像画像とスレーブ照明による撮像画像とを、合成比率ａに基づいて合成する。すなわち、合成処理部４５は、合成比率ａが０の場合には、デジタル処理部４３からマスター照明による撮像画像、すなわち、Ｇ信号及びＢ１信号のみを用いた信号をマトリクス処理部４６に出力する。また、合成処理部４５は、合成比率ａが０でない場合には、スレーブ照明による撮像画像、すなわち、Ｇ信号及びＢ２信号と合成比率ａとによって得た信号を、マスター照明による撮像画像に基づく信号と合成する。

また、例えば、Ｇ照明光の明るさがＢ照明光よりも極めて明るい場合、すなわち、合成比率ａの値が１になった場合には、電気的に余剰な乗算が無くノイズの増加を抑えられる。

下記数式（５）は、マスター照明による撮像画像とスレーブ照明による撮像画像とを、合成比率ａに基づいて合成する際に用いられる演算式である。

なお、下記数式（５）のＲｉｎ、Ｇｉｎ及びＢｉｎは、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像の入力を示している。具体的には、本実施例の狭帯域光観察においては、同時化制御部４０からのＢ２信号が下記数式（５）のＲｉｎとして合成処理部４５に入力され、同時化制御部４０からのＧ信号が下記数式（５）のＧｉｎとして合成処理部４５に入力され、同時化制御部４０からのＢ１信号が下記数式（５）のＢｉｎとして合成処理部４５に入力される。また、下記数式（５）のＲｔ、Ｇｔ及びＢｔは、合成信号のＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の出力を示している。なお、下記数式（５）においては、Ｒｔ＝Ｂ２として示されているが、後述するマトリクス処理により、モニター５に供給されるＲ画像の出力は略０となる。

合成処理部４５は、上記数式（５）を用いた演算を行うことにより合成信号を求め、当該求めた合成信号をマトリクス処理部４６に出力する。

マトリクス処理部４６は、マトリクス処理によって、モニター５のＲＧＢ入力に対応した信号を得る。下記数式（６）は、マトリクス処理部４６によるマトリクス処理の一例を示している。なお、下記数式（６）のα、β及びγは、上記数式（１）のα、β及びγと同一の値に設定されるマトリクス係数である。また、下記数式（６）のＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ及びＢｏｕｔは、マトリクス処理後のＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の出力を示している。

α、β及びγは、狭帯域光観察として希望する色調に応じて変更できる。これらは、大き過ぎず小さ過ぎないように、例えば、０．７〜１．５の範囲で求めておき、複数の候補から選択する。この範囲を超えてしまうと、ノイズが増えたり、飽和しやすくなる。この条件の下で、αだけは上記（５）式の（１＋ａ）を考慮し、０．３５〜０．７５の範囲で決めておく。当然、この考慮があるので、ノイズ増加や飽和増加は無いが、ダイナミックレンジが欠落しないようビット幅の拡張は必要である。

上記数式（６）においては、Ｒｔに対して０が乗算される。そのため、上記数式（５）でＲｔ＝Ｂ２と示されているが、Ｒｔ＝０でも構わない。
Ｄ／Ａ変換器４７は、マトリクス処理部４６の出力をアナログ信号に変換してモニター５に出力する。すなわち、（６）式のＲｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔが、ＲＧＢ入力としてモニター５に与えられる。モニター５は、入力されたＲＧＢ入力に応じた狭帯域光観察画像を表示する。

次に、以上に述べたような構成を具備する本実施例の内視鏡装置１の作用について説明する。

術者は、内視鏡装置１を使用する際には、図１に示すように、内視鏡２のコネクタ２７を光源装置３及び画像処理装置４に接続する。これにより、図１に示す接続状態が得られる。術者は、図示しない電源スイッチを操作して光源装置３、画像処理装置４、モニター５それぞれを動作状態として、狭帯域光観察のための操作を行う。

光源３１から照射される光は、狭帯域フィルタ３２及び回転フィルタ３３によって、狭帯域のＧ照明光、Ｂ１照明光及びＢ２照明光に変換され、絞り３４によって明るさが調整された後、内視鏡２に供給される。各照明光は、ライトガイドファイバ２６を介して、例えば、１／２０秒の周期において順次かつ略連続的に照明レンズ２３から被検体側に照射される。

Ｇ照明光、Ｂ１照明光及びＢ２照明光が被検体の同一の部位に対して照射されたそれぞれのタイミングにおいて、ＣＣＤ２５は、その部位からの戻り光による光学像を撮像する。ＣＣＤ２５の光電変換によって、Ｇ照明光、Ｂ１照明光及びＢ２照明光の夫々の戻り光に対応したＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号が得られる。Ｇ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号を含む映像信号は、内視鏡２から画像処理装置４に与えられる。

なお、Ｂ１信号及びＢ２信号は、同一波長帯域の照明光を用いて同一の露光量で撮像されて得られる信号であり、１フレーム内で短いタイミングずれがあることを除けば、略同一の条件で得られるものである。

画像処理装置４に入力された映像信号は、アナログ処理部４１によって所定のアナログ処理が施された後、Ａ／Ｄ変換器４２によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器４２からのデジタル映像信号は、カラーバランス処理部４８によるカラーバランス調整が施された後、デジタル処理部４３に入力される。

デジタル処理部４３は、カラーバランス処理部４８から出力されるデジタル映像信号に対し、明るさ算出処理部４４から出力されるクリップ輝度Ｙｃに基づくクリップ処理を施し、当該クリップ処理を施したデジタル映像信号をＧ信号、Ｂ１信号及びＢ２信号に分離して同時化制御部４０及び明るさ算出処理部４４へ出力する。

明るさ算出処理部４４は、マトリクス処理部５２におけるマトリクス処理により、マスター照明による輝度Ｙ１とスレーブ照明による輝度Ｙ２とをそれぞれ算出する。また、明るさ算出処理部４４は、目標輝度Ｙｓと輝度Ｙ１との差分値ΔＹ１を算出し、当該算出した差分値ΔＹ１を用いて合成比率ａを求め、さらに、当該求めた合成比率ａの値に応じてクリップ輝度Ｙｃ及び目標輝度Ｙｓの値をそれぞれ設定する。

ここで、本実施例によれば、目標輝度Ｙｓは、画像処理装置４が起動した直後のタイミングにおいては、所定の初期値Ｙｄｂに設定され、また、画像処理装置４が動作状態にある場合においては、合成比率ａの値に応じた値として設定される。具体的には、目標輝度Ｙｓは、例えば、合成比率ａが０以上かつ所定の閾値ＴＨ１未満の場合には輝度Ｙｔに設定され、合成比率ａが所定の閾値ＴＨ１以上かつ１以下の場合には輝度Ｙｔより大きな輝度Ｙｕに設定される。

なお、本実施例によれば、合成比率ａの値のみに応じて目標輝度Ｙｓが設定されるものに限らず、例えば、カラーバランス処理部４８によるカラーバランス調整が、Ａ／Ｄ変換器４２から出力されるデジタル映像信号に含まれる各色信号の信号レベルを減少させるような（１．０未満の）補正係数を用いて行われたことを検出した場合において、明るさ算出処理部４４は、合成比率ａの値にかかわらず、目標輝度Ｙｓを輝度Ｙｕ以上の輝度Ｙｗに設定するようにしてもよい。

一方、本実施例によれば、クリップ輝度Ｙｃは、画像処理装置４が起動した直後のタイミングにおいては、所定の初期値Ｙｄｃ（例えばＹｄｃ＝２００）に設定され、また、画像処理装置４が動作状態にある場合においては、合成比率ａの値に応じた値として設定される。具体的には、クリップ輝度Ｙｃは、例えば、合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとの間の相関を図４のように規定したデータに基づいて設定される。図４は、合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとの間の相関の一例を示す図である。

図４によれば、ａ＝０の場合にはクリップ輝度Ｙｃ＝１６０に設定され、ａ＝１の場合にはクリップ輝度Ｙｃ＝２００に設定され、さらに、０＜ａ＜１の場合にはａの値の増加に比例して１６０＜Ｙｃ＜２００の範囲内でＹｃの値が増加するように設定される。すなわち、図４によれば、０≦ａ≦１かつ１６０≦Ｙｃ≦２００の範囲内において、合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとが比例関係を有している。

なお、本実施例によれば、クリップ輝度Ｙｃは、合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとの間の相関を図５のように規定したデータに基づいて設定されるものであってもよい。図５は、合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとの間の相関の、図４とは異なる例を示す図である。

図５によれば、ａ＝０の場合にはクリップ輝度Ｙｃ＝１６０に設定され、０．６≦ａ≦１の場合にはクリップ輝度Ｙｃ＝２００に設定され、０＜ａ＜０．６の場合にはａの値の増加に比例して１６０＜Ｙｃ＜２００の範囲内でＹｃの値が増加するように設定される。すなわち、図５によれば、０≦ａ≦０．６かつ１６０≦Ｙｃ≦２００の範囲内において、合成比率ａとクリップ輝度Ｙｃとが比例関係を有している。

明るさ算出処理部４４は、前述のように求めた合成比率ａを合成処理部４５に出力し、前述のように設定したクリップ輝度Ｙｃをデジタル処理部４３へ出力する。また、明るさ算出処理部４４は、前述のように設定した目標輝度Ｙｓと、差分値ΔＹ１と、を調光制御部４９へ出力する。

調光制御部４９は、明るさ算出処理部４４から出力される目標輝度Ｙｓ及びΔＹ１に基づき、絞り３４の絞り量を調整するための調光信号を生成して出力する。

合成処理部４５は、明るさ算出処理部４４から出力される合成比率ａを上記数式（５）に適用することにより合成信号を求め、当該求めた合成信号をマトリクス処理部４６に出力する。

合成処理部４５から出力された合成信号は、マトリクス処理部４６に与えられてマトリクス処理され、表示系におけるＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の信号が得られる。マトリクス処理部４６の出力はＤ／Ａ変換器４７によってアナログ信号に戻された後、モニター５に供給される。

以上に述べたように、本実施例によれば、合成比率ａの値に応じた目標輝度Ｙｓ及びクリップ輝度Ｙｃを設定することができる。そのため、本実施例によれば、例えば、ＣＣＤ２５の画素サイズが小さい（飽和レベルが低い）場合であっても、画素毎の飽和レベルのばらつきに起因する画質の低下を抑制することができ、その結果、狭帯域光観察画像の画質を従来に比べて向上させることができる。

なお、本実施例によれば、例えば、合成処理部４５から出力された合成信号を複数フレーム分蓄積可能なフレームメモリ（図示省略）を画像処理装置４に設けることにより、モニター５にフリーズ画像を表示させるための指示が行われた際に、合成比率ａの値が最小となる合成信号を、当該メモリに蓄積された各合成信号の中から選択してマトリクス処理部４６に出力させるようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、合成処理部４５から出力された合成信号を複数フレーム分蓄積可能なフレームメモリ（図示省略）を画像処理装置４に設けることにより、モニター５にフリーズ画像を表示させるための指示が行われた際に、当該指示のタイミングからの経過時間が所定時間以下であるとともに、合成比率ａの値が所定値以下となる合成信号を、当該メモリに蓄積された合成信号の中から選択してマトリクス処理部４６に出力させるようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、画像ファイリング装置等の周辺機器が画像処理装置４に接続された際に、当該周辺機器の設定と当該画像処理装置４の設定とが相互に連動して切り替えられるようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、対物レンズ２４の中心位置とＣＣＤ２５の有効画素領域の中心位置との位置関係を示す情報が、内視鏡２に設けられたメモリ（図示省略）に予め格納されるとともに、当該メモリから読み込んだ当該情報に基づき、モニター５に表示させる観察画像の中心位置を対物レンズ２４の中心位置に合わせるような位置調整処理が行われるようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、カラーバランス処理部４８によるカラーバランス調整が、Ａ／Ｄ変換器４２から出力されるデジタル映像信号に含まれる各色信号の信号レベルを減少させるような（１．０未満の）補正係数を用いて行われた場合において、光源３１の光量を低下させるための制御が行われるようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、術者の操作に応じた種々の指示が可能な複数のスコープスイッチ（図示省略）を内視鏡２に設けるとともに、画像処理装置４に接続された内視鏡２において使用可能な機能を検出した結果に応じ、当該複数のスコープスイッチの操作により実施可能な指示を適宜割り当てるようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、動きの激しい被写体を撮像する場合における回転フィルタ３３の回転速度を、動きの穏やかな被写体を撮像する場合における回転フィルタ３３の回転速度に比べて高速化することにより、モニター５に表示されるフリーズ画像の色ずれを軽減するようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、Ｇ照明光を発するＬＥＤと、Ｂ１照明光を発するＬＥＤと、Ｂ２照明光を発するＬＥＤと、を設けた光源装置を使用する場合において、観察に適した明るさの狭帯域光観察画像を生成することが可能な発光時間が各ＬＥＤ毎に設定されるとともに、当該設定された各ＬＥＤ毎の発光時間に応じて狭帯域光観察画像をモニター５に表示する際のフレームレートが変化するようにしてもよい。

また、本実施例によれば、例えば、光源３１の駆動電流（ランプ電流）を増加または減少させることにより、光源装置３から照射される光の光量を、絞り３４の絞り量で調整可能な範囲外の光量に調整するようにしてもよい。

また、本実施例の調光制御部４９は、例えば、明るさ算出処理部４４から出力される目標輝度Ｙｓ及びΔＹ１と、ライトガイドファイバ２６から照射される照明光の配光状態の検出結果と、に基づいて調光信号を生成するように構成されていてもよい。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１３年３月２５日に日本国に出願された特願２０１３−６２４３３号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (8)

1. 所定の時間内に、第１の帯域の照明光による照明を１回行うとともに、第２の帯域の照明光による照明をＮ回（Ｎ≧２の整数）行う照明部と、
   前記照明部により照明された被写体を撮像し、前記第１の帯域の照明光の照明に基づく第１の撮像信号及び前記第２の帯域の照明光の照明に基づく第２の撮像信号を出力する撮像部と、
   前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号における輝度値の上限値を、クリップレベルに応じて制限する処理を行うクリップ処理部と、
   前記第１の撮像信号とＫ回（１≦Ｋ＜Ｎの整数）の照明に基づく前記第２の撮像信号とに基づいて第１の明るさを算出する明るさ算出部と、
   明るさ目標値と前記第１の明るさとの差分値に応じた合成比率を算出する合成比率算出部と、
   前記第１の明るさの元となる前記第１の帯域の照明光による照明に基づく第１の撮像信号と、前記Ｋ回の前記第２の帯域の照明光による照明に基づく第２の撮像信号と、第２の明るさの元となる前記第１の撮像信号及びＮ−Ｋ回の前記第２の帯域の照明光による照明に基づく第２の撮像信号と、を合成する合成処理部と、
   前記合成処理部において、前記第１の明るさの元となる前記第１および第２の撮像信号に対して前記第２の明るさの元となる前記第１及び第２の撮像信号を合成するか否かに応じて、前記クリップレベルを設定する設定部と、
   を備え、
   前記合成処理部は、前記合成比率算出部により算出された前記合成比率を前記第２の明るさの元となる前記第１及び第２の撮像信号に対して乗算した後、前記第１の明るさの元となる前記第１及び第２の撮像信号に合成し、
   前記設定部は、前記合成比率算出部により算出された前記合成比率に応じて前記クリップレベルを設定する
   ことを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記明るさ算出部は、さらに前記第１の撮像信号と前記Ｎ−Ｋ回の照明に基づく第２の撮像信号とに基づいて前記第２の明るさを算出し、
   前記合成比率算出部は、前記差分値と前記第２の明るさとの比率に基づいて、前記合成比率を算出することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記明るさ算出部は、前記第１の撮像信号と前記Ｋ回の照明に基づく第２の撮像信号とを用いた色変換マトリクス処理により前記第１の明るさを算出し、前記第１の撮像信号と前記Ｎ−Ｋ回の照明に基づく第２の撮像信号とを用いた色変換マトリクス処理により前記第２の明るさを算出することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
4. 前記明るさ目標値及び前記差分値に基づいて前記照明部に対する制御を行うことにより、前記第１の帯域の照明光の光量と、前記第２の帯域の照明光の光量と、を調整する調光制御部を更に備え、
   前記設定部は、前記合成比率に応じて更に前記明るさ目標値を設定することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記設定部は、前記合成比率の増加に比例して、前記クリップレベルを所定の範囲内において増加させるように設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
6. 前記設定部は、前記合成比率が０以上かつ所定の閾値未満の場合には、前記明るさ目標値を第１の値に設定し、前記合成比率が前記所定の閾値以上かつ１以下の場合には、前記明るさ目標値を、前記第１の値より大きな第２の値に設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
7. 前記クリップ処理部の前段において、前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号に対してカラーバランス調整を施すカラーバランス処理部をさらに有し、
   前記設定部は、前記カラーバランス処理部のカラーバランス調整により、前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号のうちの少なくとも一方の撮像信号の信号レベルが減少したことを検出した場合においては、前記合成比率にかかわらず、前記明るさ目標値を前記第２の値以上の第３の値に設定する
   ことを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
8. Ｎ＝２かつＫ＝１である
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。

Images