(57)【要約】【課題】選択された波長セットに対応する分光画像を形成する電子内視鏡装置において、波長域の選択を容易化する。【解決手段】白色光が照射された被観察体を撮像素子１５により撮像し、撮像素子１５から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ３色画像信号と、予めメモリ３６に記憶されているマトリクス（分光）データ内のパラメータとから使用者が選択した所定波長域の分光画像を形成する電子内視鏡装置において、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色画像信号とマトリクス（分光）データとに基づいて、波長が順次掃引される掃引波長セットに対応する掃引分光画像を順次生成して表示する。使用者はこの表示色が順次変化する分光画像を観察しながら、所望の表示色の分光画像を生成する波長セットを選択することができる。【選択図】図１
2010115341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被観察体に照明光を照射する光源と、前記照明光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、複数の波長からなる波長セットを設定する波長設定手段と、前記カラー撮像素子から出力された３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、前記波長設定手段により設定された波長セットに対応する分光画像を生成する分光画像生成手段とを備えた電子内視鏡装置において、
前記波長設定手段が、少なくとも波長の一つが自動的に掃引されている波長セットを、順次設定するものであり、
前記分光画像生成手段が、前記波長設定手段により順次設定される波長セットに対応する分光画像を順次生成するものであることを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
第１の波長と、該第１の波長とは波長が異なる第２の波長とを掃引開始波長セットとして設定する掃引開始波長設定手段を備え、
前記波長設定手段が、前記第１の波長と、前記第１の波長から前記第２の波長まで掃引される波長と、前記第２の波長とを波長セットとして順次出力するものであることを特長とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
第１の波長を掃引開始波長セットとして設定する掃引開始波長設定手段を備え、
前記波長設定手段が、前記第１の波長から短波長側へ掃引される波長と、前記第１の波長と、前記第２の波長から長波長側へ掃引される波長とを波長セットとして順次出力するものであることを特長とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
第１の波長と、該第１の波長より長波長または同一波長である第２の波長と、該第２の波長より長波長または同一波長である第３の波長とを掃引開始波長セットとして設定し、また第４の波長と、該第４の波長より長波長または同一波長である第５の波長と、該第５の波長より長波長または同一波長である第６の波長とを掃引終了波長セットとして設定する掃引開始波長設定手段を備え、
前記波長設定手段が、前記第１の波長から前記第４の波長まで掃引される波長と、前記第２の波長から前記第５の波長まで掃引される波長と、前記第３波長から前記第６の波長まで掃引される波長とを波長セットとして順次出力するものであることを特長とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子内視鏡装置に関し、特に詳細には、カラー画像を担持する画像信号を演算処理することによって、特定の波長における分光画像（映像）を形成、表示可能とした電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置の分野では、近年、胃粘膜等の消化器官における分光反射率に基づいて、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージングを行う装置、すなわち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置(Narrow Band Imaging-NBl)が注目されている。この装置は、面順次式のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の回転フィルタの代わりに、狭帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲ，Ｇ，Ｂ（ＲＧＢ）信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。また、特許文献１には、狭帯域バンドパスフィルタの代わりに、面順次照射手段を用いて取得した画像から分光画像を形成することが開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２では、上記の狭帯域バンドパスフィルタ等を用いる面順次式のものではなく、固体撮像素子に微小モザイクの色フィルタを配置する同時式において、白色光が照射された被観察体を撮像して得た画像信号を基に、演算処理にて分光画像を形成することが提案されている。この特許文献２には、照明光の分光特性と、撮像素子のカラー感度特性および色フィルタの透過率等を含む撮像システム全体の分光特性とを加味したマトリクスデータ（分光データ）を求め、撮像素子により撮像されたＲＧＢ画像信号と、このマトリクスデータ（分光データ）との演算により、照明光の種類や、撮像システムの固有の分光特性等の依存しない、被観察部の分光反射率データを得る手法が開示されている。特許文献１では、このマトリクスデータとＲＧＢ画像信号との演算により、所定の波長域（λ１，λ２、λ３）における反射率を表す推定マトリクスを算出し、この推定マトリクスに基づいて分光画像を生成している。このような演算によって分光画像を形成する場合は、所望の波長域に対応した複数のフィルタを用意する必要がなく、またこれらの交換配置が不要となるので、装置の大型化が避けられ、低コスト化を図ることができる。
【０００４】
ところで、このような分光画像を表示可能な電子内視鏡装置においては、特許文献３に示すように、所定の波長域を使用者が任意に設定することのできる装置の開発が進められている。このような装置においては、所望の組織、例えば血管などをより鮮明に表示させるために、使用者は所望の波長域を設定することができる。
【特許文献１】特開平１−２８０４４８号公報
【特許文献２】特開２００３−９３３３６号公報
【特許文献３】特開２００7−２０２６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際には電子内視鏡装置を用いた被観察体の観察は、短時間に終了させることが好ましく、十分な時間をかけて、好ましい波長セットを検索することはできない。このため、被観察体の微細構造等を抽出した分光画像を表示したい場合などに、適切な波長セットを設定することが困難となる恐れがあった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、設定された波長セットに対応する分光画像を形成する電子内視鏡装置において、容易に適切な波長セットを選択することのできる利便性の向上した電子内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子内視鏡装置は、被観察体に照明光を照射する光源と、前記照明光の照射を受けた前記被観察体を撮像するカラー撮像素子と、複数の波長からなる波長セットを設定する波長設定手段と、前記カラー撮像素子から出力された３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、前記波長設定手段により設定された波長セットに対応する分光画像を生成する分光画像生成手段とを備えた電子内視鏡装置において、
前記波長設定手段が、少なくとも波長の一つが自動的に掃引されている波長セットを、順次設定するものであり、
前記分光画像生成手段が、前記掃引波長セット設定手段により順次設定される波長セットに対応する分光画像を順次生成するものであることを特徴とするものである。
【０００８】
なお、「波長の一つが自動的に掃引されている」とは、波長の一つが自動的に所定波長ずつ増加または減少することを意味している。
【０００９】
第１の波長と、該第１の波長とは波長が異なる第２の波長とを掃引開始波長セットとして設定する掃引開始波長設定手段を備える場合であれば、
前記波長設定手段は、前記第１の波長と、前記第１の波長から前記第２の波長まで掃引される波長と、前記第２の波長とを波長セットとして順次出力するものであってもよい。
【００１０】
第１の波長を掃引開始波長セットとして設定する掃引開始波長設定手段を備える場合であれば、
前記波長設定手段は、前記第１の波長から短波長側へ掃引される波長と、前記第１の波長と、前記第２の波長から長波長側へ掃引される波長とを波長セットとして順次出力するものであってもよい。
【００１１】
第１の波長と、該第１の波長より長波長または同一波長である第２の波長と、該第２の波長より長波長または同一波長である第３の波長とを掃引開始波長セットとして設定し、また第４の波長と、該第４の波長より長波長または同一波長である第５の波長と、該第５の波長より長波長または同一波長である第６の波長とを掃引終了波長セットとして設定する掃引開始波長設定手段を備える場合であれば、
前記波長設定手段は、前記第１の波長から前記第４の波長まで掃引される波長と、前記第２の波長から前記第５の波長まで掃引される波長と、前記第３波長から前記第６の波長まで掃引される波長とを波長セットとして順次出力するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による電子内視鏡装置においては、被観察体に照明光を照射する光源と、照明光の照射を受けた被観察体を撮像するカラー撮像素子と、複数の波長からなる波長セットを設定する波長設定手段と、カラー撮像素子から出力された３色画像信号と、予め記憶されている分光データとに基づいて、波長設定手段により設定された波長セットに対応する分光画像を生成する分光画像生成手段とを備えた電子内視鏡装置において、波長設定手段が、少なくとも波長の一つが自動的に掃引されている波長セットを、順次設定するものであり、分光画像生成手段が、波長設定手段により順次設定される波長セットに対応する分光画像を順次生成するため、モニタなどには表示色が順次変化する分光画像を表示することができるので、使用者はこの表示色が順次変化する分光画像を観察しながら、所望の表示色の分光画像を生成する波長セットを選択することができ、容易に適切な波長セットを選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による電子内視鏡装置の基本構成を示すものである。本内視装置は、モニタへ通常画像を表示する通常画像表示モード、予め記憶されている基準波長セットに対応する分光画像を表示する基準分光画像表示モード、掃引されている波長を含む掃引波長セットに対応する分光画像を表示する掃引分光画像表示モード、この掃引分光画像表示モードを用いて設定された波長セットに対応する分光画像を表示する設定分光画像表示モードにより動作するものである。
【００１４】
図示の通りこの電子内視鏡装置は、被験者の体腔内、例えば上部消化管内に挿入されるスコープ部１０と、このスコープ部１０が着脱自在に接続されるプロセッサ部１２とから構成されている。プロセッサ部１２内には白色光を発する光源装置１４が配置されている。スコープ部１０の先端には照明窓２２が設けられ、この照明窓２２には、一端が上記光源装置１４に接続されたライトガイド２３の他端が対面している。
【００１５】
光源装置１４は、白色光を発するランプ１４ａと、このランプ１４ａを点灯させる点灯駆動回路１４ｂと、ランプ１４ａの前側に配置された絞り１４ｃと、この絞り１４ｃを開閉する絞り駆動部１４ｄとから構成されている。なお、ランプ１４ａとライトガイド２３との間には、該ランプ１４ａから発せられた白色光をライトガイド２３に入射させるための光学系が設けられるが、それらについては図示を省いてある。また、この種の光源装置は、他の部位とは別体として構成されもよい。
【００１６】
上記スコープ部１０の先端部には、固体撮像素子であるＣＣＤ１５が設けられている。このＣＣＤ１５としては、例えば撮像面にＲＧＢの色フィルタを有する原色型の色フィルタが取り付けられている。なお、色フィルタとしてば補色型の色フィルタを用いてもよい。
【００１７】
ＣＣＤ１５には、同期信号に基づいて駆動パルスを形成するＣＣＤ駆動回路１６が接続されると共に、このＣＣＤ１５が出力した画像（映像）信号をサンプリングして増幅するＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路１７が接続されている。またＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７には、そのアナログ出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器１８が接続されている。さらにスコープ部１０内には、そこに設けられた各種回路を制御するとともに、プロセッサ部１２との間の通信制御を行うマイコン２０が配置されている。またスコープ部１０の根元近傍には、マイコン２０に接続され、表示モードの切換を行う押圧型のスイッチ１９が設けられている。
【００１８】
一方プロセッサ部１２には、デジタル化された画像信号に対して各種の画像処理を施すＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）２４が設けられている。このＤＳＰ２４は、上記ＣＣＤ１５から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号から輝度（Ｙ）信号と色差［Ｃ（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）］信号で構成されるＹ／Ｃ信号を生成し、それを出力するものであり、該ＤＳＰ２４には、Ｉ／Ｐ変換およびノイズ除去などを行う信号処理回路２５が接続されている。信号処理回路２５には、表示用の通常カラー画像信号を形成する信号処理回路２６と、後述する分光カラー画像信号を生成するための第１色変換回路２８とが接続されている。
【００１９】
信号処理回路２６は、鏡像処理，マスク発生、キャラクタ発生、色調整、色彩強調、構造強調などの各種信号処理を行い、表示用の通常カラー画像信号を生成し、この通常カラー画像信号を表示画像生成部２７へ出力する。表示画像生成部２７には、例えば液晶表示装置やＣＲＴ等からなるモニタ３４および、光走査記録装置等からなる画像記録装置４５が接続されている。表示画像生成部２７では、通常画像表示モードが選択されている場合には、通常カラー画像信号を、分光反射率画像表示モードが選択されている場合には、通常カラー画像信号と分光反射率データとを、分光画像表示モードが選択されている場合には、後述する分光カラー画像信号をモニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。
【００２０】
第１色変換回路２８は、上記信号処理回路２５から出力されたＹ／Ｃ信号をＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号に変換する。なお、上記ＤＳＰ２４はスコープ部１０側に配置してもよい。
【００２１】
上記第１色変換回路２８の後段側には、予め記憶されている推定分光画像信号生成用のマトリクス（分光）データの中から、基準波長セットまたは掃引波長セットに対応するパラメータを読み出し、３色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対してマトリクス演算を行って、推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを出力する第１色空間変換処理回路２９と、この推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを、予め設定されているまたは使用者が入力した各画像信号毎のゲイン値を用いて増幅して擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tを出力する第２色空間変換処理回路３０と、この擬似色分光画像信号λ１t，λ２t，λ３tを、ＲＧＢ信号に対応させた処理をするためにそれぞれＲ，Ｇ，Ｂチャンネルへ入力し、この入力信号をＹ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路３２、鏡像処理，マスク発生、キャラクタ発生、色調整、色彩強調、構造強調などの各種信号処理を行う信号処理回路３３、および表示画像生成部２７が逐次この順に接続されている。
【００２２】
プロセッサ部１２内には、スコープ部１０との間の通信を行うと共に、プロセッサ部１２内の各部と接続され、各部の動作を制御し、また推定分光画像信号を形成するための、基準波長セットあるいは掃引波長セットを設定し、この基準波長セットまたは掃引波長セットに対応するマトリクスデータ（分光データ）を上記色空間変換処理回路２９に設定する等の機能を有するマイコン３５が設けられている。また、マイコン３５は本発明の掃引波長セット設定手段としても機能するものである。マイコン３５の機能の詳細については、装置の動作について後述する際に説明する。さらにマイコン３５には、メモリ３６、モニタ３４、タッチパネル型あるいはキーボード型の入力部４１、画像記録コントローラ４２およびスコープ部１０のマイコン２０が接続されている。
【００２３】
メモリ３６には、分光画像を形成するための波長セット、ゲインセットおよびマトリクス（分光）データが記憶されている。λ１，λ２，λ３の波長セットとしては、図２に示すように、例えば４００，５００，６００（ｎｍ、以下同様）の波長域標準セットａ、血管を描出するための４７０，５００，６７０の血管Ｂ１セットｂ、同じく血管を描出するための４７５，５１０，６８５の血管Ｂ２セットｃ、特定組織を描出するための４４０，４８０，５２０の組織Ｅ１セットｄ、同じく特定組織を描出するための４８０，５１０，５８０の組織Ｅ２セットｂ、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンとの差を描出するための４００，４３０，４７５のヘモグロビンセットｆ、血液とカロテンとの差を描出するための４１５，４５０，５００の血液‐カロテンセットｇ、血液と細胞質の差を描出するための４２０，５５０，６００の血液‐細胞質セットｈの８つの波長セットが記憶されている。また、ｅ１、ｅ２、ｅ３のゲインセットとして、１，１，１のゲイン標準セットが記憶されている。
【００２４】
マトリクス（分光）データは、推定分光画像信号および分光反射率データを作成する際に用いられるデータであり、テーブルとして記憶されている。本実施形態において、このメモリ３６に格納されているマトリクスデータの一例は次の表１のようになる。
【表１】
2010115341.tif 000003
【００２５】
この表１のマトリクスデータは、例えば４００ｎｍから７００ｎｍの波長域を５ｎｍ間隔で分けた６１の波長域パラメータ（係数セット）ｐ１〜ｐ６１および、通常画像形成のためのパラメータＰ１〜Ｐ３からなる。パラメータｐ１〜ｐ６１は各々、マトリクス演算のための係数ｋｐｒ，ｋｐｇ，ｋｐｂ（ｐ＝１〜６１）から構成されている。
【００２６】
そして色空間変換処理回路２９において、上記係数ｋｐｒ，ｋｐｇ，ｋｐｂと第１色変換回路２８から出力されたＲＧＢ信号とにより次式で示すマトリクス演算が行われて、推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓが形成される。
【数１】
2010115341.tif 000004
【００２７】
すなわち、分光画像を構成する波長域λ１，λ２，λ３としてそれぞれ例えば５００ｎｍ，６２０ｎｍ，６５０ｎｍが選択される場合は、係数（ｋｐｒ，ｋｐｇ，ｋｐｂ）として、表１の６１のパラメータのうち、中心波長５００ｎｍに対応するパラメータｐ２１の係数（-0.00119，0.002346，0.0016）、中心波長６２０ｎｍに対応するパラメータｐ４５の係数（0.004022，0.000068，‐0.00097）、および中心波長６５０ｎｍに対応するパラメータｐ５１の係数（0.005152，-0.00192，0.000088）からなるマトリクスを用いて上記マトリクス演算がなされる。
【００２８】
図３は分光画像表示モードが選択された際のモニタ３４に表示される画面４７の一例を示す図である。モニタ３４の画面４７には分光画像４９と、分光画像を形成するための波長セットを表示、選択または設定するための波長表示小画面５１と、各波長に対応するゲインを表示、選択または設定するためのゲイン表示小画面５２とが表示される。なお、分光画像４９には血管５０が表示されている。
【００２９】
波長域表示小画面５１には、例えば、ａ〜ｈの波長セットを選択するためのセット選択スイッチ５３と、掃引分光画像表示モードにおいて、波長掃引方法を選択する掃引方法選択スイッチ５７と、波長λ１，λ２，λ３を表示し、掃引開始波長セット等を手動入力により設定するための波長表示スイッチ５４ａ〜５４ｃが表示される。
【００３０】
また、ゲイン表示小画面５２には、標準のゲインセット（１，１，１）を選択するためのセット選択スイッチ５５と、ゲインｅ１、ｅ２、ｅ３を表示し、また手動入力により設定するためのゲイン表示スイッチ５６ａ〜５６ｃが表示される。これらの小画面に表示されているスイッチは、入力部４１により操作される。
【００３１】
以下、上記構成を有する本実施形態の電子内視鏡装置の動作について説明する。まず、通常画像表示モードの際の動作について説明する。通常画像表示モードでは、通常カラー画像が形成される。これらの画像を形成する際には、図１に示す光源装置１４が駆動され、そこから発せられた白色光が絞り１４ｃを経てライトガイド２３に入射し、スコープ部１０内に配されたライトガイド２３の先端から出射した白色光が被観察体に照射される。そして、ＣＣＤ駆動回路１６によって駆動されたＣＣＤ１５がこの被観察体を撮像し、撮像信号を出力する。この撮像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７で相関二重サンプリングと自動利得制御による増幅を受けた後、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されて、ＲＧＢ画像信号としてプロセッサ部１２のＤＳＰ２４に入力される。ＤＳＰ２４では、スコープ部１０からの出力された３色画像信号であるＲＧＢ画像信号に対し色変換処理が行われ、前述の通りのＹ／Ｃ信号、すなわち通常カラー画像信号が形成される。このＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号（通常カラー画像信号）は、信号処理回路２５においてＩ／Ｐ変換およびノイズ除去などが行われ、信号処理回路２６に入力され、鏡像処理，マスク発生、キャラクタ発生、色調整、色彩強調、構造強調などの各種信号処理が施され、表示画像生成部２７へ出力される。表示画像生成部２７では、信号処理回路２６から出力された通常カラー画像信号をモニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。
【００３２】
次に基準分光画像表示モードの際の動作について説明する。本装置が通常画像表示モードで動作している時に、使用者がスコープ部１０の根元に設けられているスイッチ１９を押圧すると、動作モードが通常画像表示モードから通常画像と基準分光画像の両画像を表示する基準分光画像表示モードへ切り替わる。なお、このスイッチ１９の押圧により、表示モードは、通常画像表示モード、基準分光画像表示モード、掃引分光画像表示モード、設定分光画像表示モードの順番で順次切り替る。
【００３３】
基準分光画像表示モードでは、上述した通常カラー画像形成動作と平行して、分光カラー画像形成動作が行われる。以下、分光カラー画像形成について説明する。上述したように、ＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号（通常カラー画像信号）は、信号処理回路２５を介して信号処理回路２６に入力され、通常カラー画像が形成されている。同時にＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号は、信号処理回路２５を介して第１色変換回路２８に入力され、そこでＲＧＢ信号に変換される。このＲＧＢ信号は第１色空間変換処理回路２９へ供給され、この第１色空間変換処理回路２９ではＲＧＢ信号とマトリクスデータとにより、推定分光画像形成のためのマトリクス演算がなされる。
【００３４】
以下、この演算について説明する。色空間変換処理回路２９は前述のメモリ３６に記憶されているマトリクスデータを用いて、ＲＧＢ信号に対して、分光画像形成のための前記数１式のマトリクス演算を行う。入力部４１の操作によってλ１，λ２，λ３の３つの波長域が設定され、マイコン３５はメモリ３６に記憶されているマトリクスデータから、それらの３つの選択波長域に対応するパラメータを読み出し、それらを色空間変換処理回路２９に入力する。
【００３５】
例えば、３つの波長域λ１，λ２，λ３として波長５００ｎｍ，６２０ｎｍ，６５０ｎｍが選択された場合は、それぞれの波長に対応する表１のパラメータｐ２１，ｐ４５，ｐ５１の係数が用いられて、ＲＧＢ信号から次の数２式のマトリクス演算にて推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓが形成される。
【数２】
2010115341.tif 000005
【００３６】
その後、上記推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓは、第２色空間変換処理回路３０へ供給される。この第２色空間変換処理回路３０では推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓと、推定分光画像信号（λ1ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）の各信号のゲイン値を示すマトリクスとにより、擬似色分光画像形成のためのマトリクス演算がなされる。
【００３７】
以下、この演算について説明する。入力部４３の操作によって各推定分光画像信号（λ1ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）に対するゲイン値が設定されている。マイコン３５はそれらの３つのゲイン値に対応する１×３のマトリクスを生成し、第２色空間変換処理回路２９に出力する。
【００３８】
例えば、３つの波長域λ１，λ２，λ３に対するゲイン値としてｅ１、ｅ２およびｅ３が選択された場合は、推定分光画像信号（λ1ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）号から次式のマトリクス演算にて擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔが形成される。
【数３】
2010115341.tif 000006
【００３９】
その後、上記擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔは、各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力され、この第２色変換回路３２では、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）に変換され、このＹ／Ｃ信号、すなわち分光カラー画像信号が信号処理回路３３により信号処理が施され、表示画像生成部２７へ入力される。表示画像生成部２７では、信号処理回路２６から出力された通常カラー画像信号と、信号処理部３３から出力された分光カラー画像信号を合成して、一枚のカラー画像を生成し、モニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。
【００４０】
なお、本実施形態においては、擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’を各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力する際には、擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’を、その順番のままＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓ３色画像信号へ割り当てるが、使用者が特殊な色表示を望む場合等には、順番を変更して割り当ててもよい。
【００４１】
上記分光カラー画像信号に基づいてモニタ３４に表示される分光画像は、図４および図５で示すような波長域の色成分で構成されるものとなる。すなわち図４は、原色型ＣＣＤ１５の色フィルタの分光感度特性Ｒ，Ｇ，Ｂに、分光画像を形成する３つの波長域λ１，λ２，λ３を重ねた概念図であり、また図５は、生体の反射スペクトルに３つの波長域λ１，λ２，λ３を重ねた概念図である。先に例示したパラメータｐ２１，ｐ４５，ｐ５１による分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓは、図５に示されるように各々５００ｎｍ、６２０ｎｍ、６５０ｎｍを中心波長とする±１０ｎｍ程度の範囲の波長域の色信号であり、これら３つの波長域の色の組合せから構成される分光画像（動画あるいは静止画）が表示されることになる。
【００４２】
次に、上記波長域λ１，λ２，λ３およびゲインｅ１、ｅ２、ｅ３の表示、選択および設定について説明する。電子内視鏡装置の工場出荷後、最初に電源を入れて装置を立ち上げると、上記波長域標準セットａ（４００，５００，６００）およびゲイン標準セット（１，１，１）がマイコン３５によって選択される。そして、分光画像表示モードが選択された場合には、この選択された波長域（４００，５００，６００）が波長表示スイッチ５４ａ〜５４ｃにより表示され、またゲイン標準セット（１，１，１）がゲイン表示スイッチ５６ａ〜５６ｃに表示される。第１色空間変換処理回路２９は、波長域（４００，５００，６００）について、前述のマトリクス演算を行い、推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを形成する。また、第２色空間変換処理回路３０は、ゲイン（１，１，１）を用いて前述の演算を行い、擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔを形成する。
【００４３】
また臨床医師等の装置使用者は、キーボード型の入力部４１を用いて、セット選択スイッチ５３を選択することにより、その他の波長セットｂ〜ｈを順番にかつ任意に選択することができる。また、キーボード型の入力部４１の操作により、波長表示スイッチ５４ａ〜５４ｃの位置を左右へ移動させることにより、波長を任意の値に設定することができる。
【００４４】
また、同様にゲイン表示スイッチ５６ａ〜５６ｃの位置を左右へ移動させることにより、ゲインを任意の値に設定することができる。選択された波長セットの波長域λ１，λ２，λ３に対応する各パラメータがマイコン３５によってメモリ３６から読み出され、それらのパラメータが第１色空間変換処理回路２９に入力される。第１色空間変換処理回路２９は、入力されたパラメータを用いて前述のマトリクス演算を行い、推定分光画像信号λ１ｓ，λ２ｓ，λ３ｓを形成する。また、選択されたゲインセットは、第２色空間変換処理回路３０に入力される。第２色空間変換処理回路３０は、入力されたパラメータを用いて前述の演算を行い、擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔを形成する。
【００４５】
その後、上記擬似色分光画像信号λ１ｔ，λ２ｔ，λ３ｔは、各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力される。第２色変換回路３２では、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）に変換され、このＹ／Ｃ信号、すなわち分光カラー画像信号が信号処理回路３３により信号処理が施され、表示画像生成部２７へ入力される。表示画像生成部２７では、信号処理回路２６から出力された通常カラー画像信号と、信号処理部３３から出力された分光カラー画像信号を合成して、一枚のカラー画像を生成し、モニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。
【００４６】
次に、掃引分光画像表示モードおよび設定分光画像表示モード際の動作について説明する。本装置が基準分光画像表示モードで動作している時に、使用者がスコープ部１０の根元に設けられているスイッチ１９を押圧すると、動作モードが基準分光画像表示モードから通常画像と掃引分光画像の両画像を表示する掃引分光画像表示モードへ切り替わる。なお、このスイッチ１９の押圧により、表示モードは、通常画像表示モード、基準分光画像表示モード、掃引分光画像表示モード、設定分光画像表示モードの順番で順次切り替る。
【００４７】
掃引分光画像表示モードでは、上述した通常カラー画像形成動作と平行して、掃引分光カラー画像形成動作が行われる。以下、掃引分光カラー画像形成について説明する。
【００４８】
上述したように、ＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号（通常カラー画像信号）は、信号処理回路２５を介して信号処理回路２６に入力され、通常カラー画像が形成されている。同時にＤＳＰ２４が出力するＹ／Ｃ信号は、信号処理回路２５を介して第１色変換回路２８に入力され、そこでＲＧＢ信号に変換される。このＲＧＢ信号は第１色空間変換処理回路２９へ供給され、この第１色空間変換処理回路２９ではＲＧＢ信号とマトリクスデータとにより、掃引分光画像形成のためのマトリクス演算がなされる。
【００４９】
以下、この演算について説明する。色空間変換処理回路２９は前述のメモリ３６に記憶されているマトリクスデータを用いて、ＲＧＢ信号に対して、分光画像形成のための前記数１式のマトリクス演算を行う。掃引分光画像表示モードにおいては、キーボード型の入力部４１の操作により、掃引方法選択スイッチ５７を１回選択、２回選択または３回選択することにより掃引方法Ａ、掃引方法Ｂまたは掃引方法Ｃを選択することができる。
【００５０】
例えば、掃引方法選択スイッチ５７が１回選択されると、入力操作により設定された２波長（λ１、λ３）の間で、波長（Ｓλ２）が掃引される掃引方法Ａが選択される。例えば、入力部４１を介して、スイッチ５４ａおよび５４ｃが操作され、２波長（λ１，λ３）として波長４００ｎｍ，６００ｎｍが選択された場合には、波長Ｓλ２は、４００ｎｍ（λ１）から６００ｎｍ（λ３）まで順次掃引される。すなわち、マイコン３５では、分光画像を生成するための波長セットとして、（λ１、Ｓλ２、λ３）が順次設定される。具体的には下記の表に示すように変化する掃引波長セットが順次設定される。なお、分光画像が表示される際の表示色変化を確認容易となるように、掃引波長セットの変更は、一秒間に２０回行なわれる。また、掃引波長セットの変更タイミングは使用者が任意に設定できることが好ましい。
【表２】
2010115341.tif 000007
【００５１】
なお、この波長セットの掃引は２回繰り返して行なわれる。
【００５２】
波長セットが切り換るごとに、選択された波長セット（λ１，Ｓλ２，λ３）に対応する各パラメータがマイコン３５によってメモリ３６から読み出され、それらのパラメータが第１色空間変換処理回路２９に入力される。第１色空間変換処理回路２９は、入力されたパラメータを用いて前述のマトリクス演算を行い、推定分光画像信号λ１ｓ，Ｓλ２ｓ，λ３ｓを形成する。また、第２色空間変換処理回路３０は、ゲイン（１，１，１）を用いて前述の演算を行い、擬似色分光画像信号λ１ｔ，Ｓλ２ｔ，λ３ｔを形成する。その後、上記擬似色分光画像信号λ１ｔ，Ｓλ２ｔ，λ３ｔは、各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力される。
【００５３】
また、掃引方法選択スイッチ５７が２回選択された場合には、入力操作により設定された一つの波長λ２と、波長λ２から短波長側へ掃引される波長Ｓλ１と、波長λ２から長波長側へ掃引される波長Ｓλ３とが波長セットして設定される掃引方法Ｂが選択される。例えば、入力部４１を介して、スイッチ５４ｂが操作され、１波長（λ２）として波長５５０ｎｍが選択された場合には、波長Ｓλ１は、５５０ｎｍ（λ２）から４００ｎｍまで順次掃引される。また、波長Ｓλ３は、５５０ｎｍ（λ２）から７００ｎｍまで順次掃引される。
【００５４】
すなわち、マイコン３５では、分光画像を生成するための波長セットとして、掃引波長セット（Ｓλ１、λ２、Ｓλ３）が順次設定される。具体的には下記の表に示すように変化する波長セットが順次設定される。
【表３】
2010115341.tif 000008
【００５５】
なお、この波長セットの掃引は２回繰り返して行なわれる。
【００５６】
波長セットが切り換るごとに、選択された波長セット（Ｓλ１，λ２，Ｓλ３）に対応する各パラメータがマイコン３５によってメモリ３６から読み出され、それらのパラメータが第１色空間変換処理回路２９に入力される。第１色空間変換処理回路２９は、入力されたパラメータを用いて前述のマトリクス演算を行い、推定分光画像信号Ｓλ１ｓ，λ２ｓ，Ｓλ３ｓを形成する。また、第２色空間変換処理回路３０は、ゲイン（１，１，１）を用いて前述の演算を行い、擬似色分光画像信号Ｓλ１ｔ，λ２ｔ，Ｓλ３ｔを形成する。その後、上記擬似色分光画像信号λ１ｔ，Ｓλ２ｔ，λ３ｔは、各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力される。
【００５７】
また、掃引方法選択スイッチ５７が３回選択されると、入力操作により設定された２つの基準波長セット、掃引開始波長セットと掃引終了波長セット、の間で波長が掃引される波長セット（Ｓλ１、Ｓλ２、Ｓλ３）が設定される掃引方法Ｃが選択される。例えば、入力部４１を介して、スイッチ５３が操作され、掃引開始波長セットとして基準波長セットa（４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ）が選択され、掃引終了波長セットとして基準波長セットｄ（４４０ｎｍ，４８０，５２０ｎｍ）が選択された場合には、波長Ｓλ１は、４００ｎｍから４４０ｎｍまで順次掃引され，また、波長Ｓλ２は、５００ｎｍから４８０ｎｍまで順次掃引され、また、波長Ｓλ３は、６００ｎｍから５２０ｎｍまで順次掃引される。
【００５８】
すなわち、マイコン３５では、分光画像を生成するための波長セットとして、掃引波長セット（Ｓλ１、Ｓλ２、Ｓλ３）が順次設定される。具体的には下記の表に示すように変化する波長セットが順次設定される。
【表４】
2010115341.tif 000009
【００５９】
波長セットが切り換るごとに、選択された波長セット（Ｓλ１，Ｓλ２，Ｓλ３）に対応する各パラメータがマイコン３５によってメモリ３６から読み出され、それらのパラメータが第１色空間変換処理回路２９に入力される。第１色空間変換処理回路２９は、入力されたパラメータを用いて前述のマトリクス演算を行い、推定分光画像信号Ｓλ１ｓＳλ２ｓ，Ｓλ３ｓを形成する。また、第２色空間変換処理回路３０は、ゲイン（１，１，１）を用いて前述の演算を行い、擬似色分光画像信号Ｓλ１ｔ，Ｓλ２ｔ，Ｓλ３ｔを形成する。
【００６０】
第２色変換回路３２では、Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）に変換され、このＹ／Ｃ信号、すなわち分光カラー画像信号が信号処理回路３３により信号処理が施され、表示画像生成部２７へ入力される。表示画像生成部２７では、信号処理回路２６から出力された通常カラー画像信号と、信号処理部３３から出力された掃引分光カラー画像信号を合成して、一枚のカラー画像を生成し、モニタ３４および画像記録装置４５へ出力する。
【００６１】
なお、本実施形態においては、擬似色分光画像信号λ１ｔ’，Ｓλ２ｔ’，λ３ｔ’を各々Ｒｓ，Ｇｓ，Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３２に入力する際には、擬似色分光画像信号λ１ｔ’，λ２ｔ’，λ３ｔ’を、その順番のままＲｓ，Ｇｓ，Ｂｓ３色画像信号へ割り当てるが、使用者が特殊な色表示を望む場合等には、順番を変更して割り当ててもよい。
【００６２】
上記の動作により、モニタ３４には、通所カラー画像と同時に、表示色が順次変化する掃引分光カラー画像が表示される。掃引分光カラー画像の表示色は２回同じように変化する。使用者が、掃引途中の表示色による表示を望む場合には、２回目の表示色変化の際に、所望の表示色で表示されている時に、スコープ部１０に設けられたスイッチ１９を押圧する。スイッチ１９の押圧により、表示モードは、掃引分光画像表示モードから設定分光画像表示モードへ切り替り、この後は、スイッチ１９が押圧された時点で、マイコン３５で設定されていた波長セットによる分光画像が表示される。
【００６３】
以上の説明で明らかなように、本発明の電子内視鏡においては、モニタ３４へ表示色が自動的に順次変化する分光画像を表示することができるので、使用者は、この表示色が自動的に順次変化する分光画像を観察しながら、所望の表示色の分光画像を生成する波長セットを選択することができ、容易に適切な波長セットを選択することができる。さらに、分光画像の表示色が短時間で変化することにより、従来の分光画像の表示方法では視認が困難である病変部を容易に視認できる場合があり、電子内視鏡装置の利便性が一層向上する。
【００６４】
本実施の形態では、また、推定分光画像信号（λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）から擬似色分光画像信号（λ１ｔ、λ２ｔ、λ３ｔ）を形成する際には、推定分光画像信号（λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）の波長の順番を維持したまま擬似色分光画像信号（λ１ｔ、λ２ｔ、λ３ｔ）を形成したが、使用者の好みにより、推定分光画像信号（λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓ）の波長の順番を入れ替えた後に擬似色分光画像信号（λ１ｔ、λ２ｔ、λ３ｔ）を形成してもよい。このような場合には、例えば血管の部分が黄色や青色に表示されるような分光画像が表示される。
【００６５】
さらに、従来の内視鏡では、被観察体にインディゴやピオクタニン等の色素散布を行い、色素散布によって着色した組織を撮像することが行われているが、上記λ１，λ２，λ３の波長セットとして、色素散布によって着色する組織が描出できる波長域を選択することにより、色素散布をすることなく、色素散布時の画像と同等の分光画像を得ることもできる。
【００６６】
また、上記実施形態の電子内視鏡装置においては、撮像素子１５用のモザイクフィルタとして、ＲＧＢの色フィルタを有する原色型モザイクフィルタを用いたが、これに限らず、例えばＣＭＹ（シアン、マゼンダ、イエロー）の色フィルタを有する補色型モザイクフィルタを用いてもよい。
【００６７】
また、上記説明では、本発明の電子内視鏡装置の実施形態としてスコープ部を備えた電子内視鏡システムについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えばカプセル内視鏡システムや、腹腔鏡やコルポスコープなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置の構成を示すブロック図
【図２】波長域の一例を示す図
【図３】画面の一例を示す図
【図４】分光画像の波長域の一例を、原色型ＣＣＤの分光感度特性と共に示すグラフ
【図５】分光画像の波長域の一例を、生体の反射スペクトルと共に示すグラフ
【符号の説明】
【００６９】
１０    スコープ部
１２    プロセッサ部
１４    光源装置
１４ａ    ランプ
１４ｂ    点灯駆動回路
１４ｃ    絞り
１４ｄ    絞り駆動部
１５    ＣＣＤ
１７    ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
１９    スイッチ
２０，３５    マイコン
２２    照明窓
２３    ライトガイド
２４    ＤＳＰ
２５，２６    信号処理回路
２８    第１色変換回路
２９    第1色空間変換処理回路
３２    第２色変換回路
３３    信号処理回路
３４    モニタ
３４ｓ    波長情報表示領域
３５    マイコン
３６    メモリ
４１    入力部
４７    画面
４８    通常画像
４９    分光画像
５１    波長域表示小画面
５２    ゲイン表示小画面
【図１】
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【図２】
2010115341.tif 000011
【図３】
2010115341.tif 000012
【図４】
2010115341.tif 000013
【図５】
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