(57)【要約】【課題】画像の飽和部の色づきを改善することが可能な画像信号処理装置及び電子内視鏡システムを提供すること。【解決手段】画像信号処理装置が、所定の狭帯域光を照射された被写体を撮像し画像信号を出力する撮像素子と、画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの原色信号に色変換する色変換部と、画像信号が飽和しているか否かを判断する飽和判断部と、原色信号に基づいて被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、色変換部は、狭帯域光によって被写体の特定構造が強調されるように設定された第１のカラーマトリクス係数と、各原色信号の強度が撮像素子の画素の輝度値の増加に伴って増加するように設定された第２のカラーマトリクス係数とを備え、画像信号が飽和していないと判断されたとき、第１のカラーマトリクス係数を用いて色変換し、画像信号が飽和していると判断されたとき、第２のカラーマトリクス係数を用いて色変換するよう構成する。【選択図】図５
2014076223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照射するための光を導光するライトガイドに向けて、所定の狭帯域光を出射する狭帯域光出射部と、
前記所定の狭帯域光を照射された被写体を撮像し画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの原色信号に色変換する色変換部と、
前記画像信号が飽和しているか否かを判断する飽和判断部と、
前記色変換部により色変換された原色信号に基づいて前記被写体の画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記色変換部は、
前記狭帯域光によって前記被写体の特定構造が強調されるように設定された第１のカラーマトリクス係数と、前記各原色信号の強度が前記撮像素子の画素の輝度値の増加に伴って増加するように設定された第２のカラーマトリクス係数とを備え、
前記飽和判断部によって前記画像信号が飽和していないと判断されたとき、前記第１のカラーマトリクス係数を用いて色変換し、前記飽和判断部によって前記画像信号が飽和していると判断されたとき、前記第２のカラーマトリクス係数を用いて色変換する
ことを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項２】
前記飽和判断部は、前記画像信号の強度が所定の閾値以上であるか否かに基づいて該画像信号が飽和しているか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
【請求項３】
前記狭帯域光出射部は、
所定の広帯域光を放射する光源と、
前記広帯域光を異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、
前記複数種類の狭帯域光フィルタのいずれか１つを指定するフィルタ指定手段と、
前記指定された狭帯域光フィルタを前記広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段と、を有し
前記色変換部は、前記複数種類の狭帯域光フィルタのそれぞれに対して、各分光特性に応じた前記第１のカラーマトリクス係数及び前記第２のカラーマトリクス係数を有し、前記指定された狭帯域光フィルタに応じて前記第１のカラーマトリクス係数及び前記第２のカラーマトリクス係数を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像信号処理装置。
【請求項４】
前記所定の広帯域光を前記ライトガイドに向けて出射する広帯域光出射部と、
前記ライトガイドと、前記狭帯域光出射部及び前記広帯域光出射部との間に配置され、前記ライトガイドに前記所定の狭帯域光又は前記所定の広帯域光を選択的に入射させる照射光選択手段と、を備え、
前記色変換部は、前記照射光選択手段によって前記所定の広帯域光が選択されている場合に、前記第１のカラーマトリクス係数及び第２のカラーマトリクス係数とは異なる第３のカラーマトリクス係数を用いて色変換を行う
ことを特徴とする請求項３に記載の画像信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像信号処理装置と、
前記ライトガイド及び前記撮像素子を有する電子内視鏡と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭帯域光画像を観察可能な電子内視鏡システムに関し、特に狭帯域光画像の飽和部における色づきを好適に低減する画像信号処理装置及び電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機器分野においては、体腔内に狭帯域光を照射して体腔内の特定部位の強調画像（狭帯域光画像）を生成して表示する電子内視鏡システムが知られている。この種の電子内視鏡システムにおいては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）の補色フィルタ等の分光感度や、光源ランプやライトガイド等の分光特性の影響により、ＣＣＤの各色信号の飽和するタイミングが異なるために、画像の飽和部でカラーバランスがくずれ、モニタに表示される観察画像に色づきが発生することがある。そこで、この色づきを抑制するための種々の対策が提案されている。
【０００３】
狭帯域光画像による観察対象は、消化管等の生体内における各種部位であり、その画像処理においては血管強調を行うため、ヘモグロビンの吸収が大きい波長帯を含む色信号の飽和が早くなる。そこで、例えば、特許文献１に記載の電子内視鏡システムでは、ＣＣＤから出力される画像信号のうち、４００〜７００ｎｍの赤系統の波長範囲におけるＣＣＤの電荷蓄積量を波長較正フィルタにより調整して、赤系統の色成分が先に飽和しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４１６９９５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の電子内視鏡システムのように波長較正フィルタを追加する場合、システム内における光学設計の見直しや信号処理の変更が必要となる。さらには、フィルタを追加することによるコストアップも避けられない。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、狭帯域光観察において、波長較正フィルタ等の新たな部材を追加することなく、画像の飽和部の色づきを低減することが可能な画像信号処理装置及び電子内視鏡システム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】
本発明の一実施形態においては、被写体を照射するための光を導光するライトガイドに向けて所定の狭帯域光を出射する狭帯域光出射部と、所定の狭帯域光を照射された被写体を撮像し画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子から出力された画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの原色信号に色変換する色変換部と、画像信号が飽和しているか否かを判断する飽和判断部と、色変換部により色変換された原色信号に基づいて被写体の画像を生成する画像生成部とを備え、色変換部は、狭帯域光によって被写体の特定構造が強調されるように設定された第１のカラーマトリクス係数と、各原色信号の強度が撮像素子の画素の輝度値の増加に伴って増加するように設定された第２のカラーマトリクス係数とを備え、飽和判断部によって画像信号が飽和していないと判断されたとき、第１のカラーマトリクス係数を用いて色変換し、飽和判断部によって画像信号が飽和していると判断されたとき、第２のカラーマトリクス係数を用いて色変換する画像信号処理装置が提供される。
【０００８】
上記の構成によれば、画像の飽和部においてＲ、Ｇ、Ｂの各原色信号の強度のばらつきを抑えるように画像信号の色変換を行い、飽和部における色づきを低減した画像を生成することができる。
【０００９】
さらに、飽和判断部は、画像信号の強度が所定の閾値以上であるか否かに基づいて該画像信号が飽和しているか否かを判断する構成としてもよい。また、狭帯域光出射部は、所定の広帯域光を放射する光源と、広帯域光を異なる分光特性を有する狭帯域光に分光する複数種類の狭帯域光フィルタと、複数種類の狭帯域光フィルタのいずれか１つを指定するフィルタ指定手段と、指定された狭帯域光フィルタを広帯域光の光路に配置するフィルタ配置手段とを有し、色変換部は、複数種類の狭帯域光フィルタのそれぞれに対して、各分光特性に応じた第１のカラーマトリクス係数及び第２のカラーマトリクス係数を有し、指定された狭帯域光フィルタに応じて第１のカラーマトリクス係数及び第２のカラーマトリクス係数を選択する構成としてもよい。さらに、所定の広帯域光をライトガイドに向けて出射する広帯域光出射部と、ライトガイドと、狭帯域光出射部及び広帯域光出射部との間に配置され、ライトガイドに所定の狭帯域光又は所定の広帯域光を選択的に入射させる照射光選択手段と、を備え、色変換部は、照射光選択手段によって所定の広帯域光が選択されている場合に、第１のカラーマトリクス係数及び第２のカラーマトリクス係数とは異なる第３のカラーマトリクス係数を用いて色変換を行う構成としてもよい。
【００１０】
また、別の観点からは、本発明の一実施形態によれば、上記のように構成された画像信号処理装置と、ライトガイド及び撮像素子を有する電子内視鏡とを備える電子内視鏡システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、波長較正フィルタ等の新たな部材を追加することなく、画像の飽和部の色づきを改善することが可能な画像信号処理装置及び電子内視鏡システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムが有するプロセッサに搭載された回転式フィルタターレットの構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る回転式フィルタターレットの各光学フィルタの分光特性を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るプロセッサに実装された色変換回路による色変換処理を概念的に説明する図である。
【図５】図５（ａ）、（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るカラーマトリクス係数の具体的構成を示す図であり、図５（ｂ）、（ｄ）は、カラーマトリクス係数を使用して色変換した場合の画像の各原色信号の飽和状態の推移を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る色変換処理のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムについて説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係る電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用の撮像システムであり、電子内視鏡１００、プロセッサ２００、モニタ３００を備える。電子内視鏡１００の基端は、プロセッサ２００と接続されている。プロセッサ２００は、自然光の届かない体腔内を電子内視鏡１００を介して照明し、電子内視鏡１００が出力する画像信号を処理して画像を生成する画像信号処理装置である。なお、別の実施形態においては、照明光を出射する光源装置をプロセッサ２００とは別体で構成してもよい。
【００１５】
図１に示されるように、プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２及びタイミングコントローラ２０４を有する。システムコントローラ２０２は、電子内視鏡システム１の各構成要素を制御する。タイミングコントローラ２０４は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
【００１６】
ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、主に可視光領域から不可視である赤外領域に広がる波長域の光を放射する。ランプ２０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ２０８から放射された照明光は、集光レンズ２１０によって集光されると共に絞り２１２を介して適正な光量に調節される。
【００１７】
絞り２１２には、アームやギヤ等の伝達機構（不図示）を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばＤＣモータであり、ドライバ２１６のドライブ制御下で駆動する。絞り２１２は、モニタ３００の表示画面に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ２１４によって動作して開度が変化し、ランプ２０８から放射された照明光の光量を開度に応じて調節する。適正とされる映像の明るさの基準は、術者によるフロントパネル２１８又は電子内視鏡１００の手元操作部（不図示）の輝度調節操作に応じて設定変更される。
【００１８】
フロントパネル２１８の構成には種々の形態が想定される。フロントパネル２１８の具体的構成例としては、プロセッサ２００のフロント面に実装された機能ごとのハードウェアキーや、タッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）、ハードウェアキーとＧＵＩとの組合せ等が挙げられる。
【００１９】
絞り２１２を通過した照射光は、回転式フィルタターレット２１３に入射する。図２は、回転式フィルタターレット２１３の構成を示す図である。図２に示されるように、回転式フィルタターレット２１３は円盤状部材であり、円周方向に配置された複数の光学フィルタＦ１〜Ｆ３、及び開口ＡＰを有する。開口ＡＰには、光学フィルタが貼り付けられていない。なお、開口ＡＰは、可視光領域全域の光を透過させるフィルタに置き換えてもよい。
【００２０】
図３は、光学フィルタＦ１〜Ｆ３の分光特性の一例を示す。図３中、縦軸は、分光透過率（正規化されているため単位なし）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。図３（ａ）に示されるように、光学フィルタＦ１は、３つの波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。また、図３（ｂ）に示されるように、光学フィルタＦ２は、例えばヘモグロビンの吸収に適した波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。そして、図３（ｃ）に示されるように、光学フィルタＦ３は、光学フィルタＦ２と異なる特定構造（例えば胃の腺管構造等）に対応する波長域に半値幅の狭い透過ピークを持つ狭帯域光フィルタである。各狭帯域光フィルタは、例えば検出用（体腔内の広い範囲の中から病変部を探し出すのに適した分光特性を持つフィルタ）や精査用（発見した病変部の精査に適した分光特性を持つフィルタ）等、用途ごとに備えられていてもよい。
【００２１】
モータ２１５は、例えばドライバ２１６のドライブ制御下で駆動するステップモータであり、アームやギヤ等の伝達機構（不図示）を介して回転式フィルタターレット２１３と機械的に連結している。モータ２１５は、回転式フィルタターレット２１３を印加電圧（パルス）に応じた角度だけ回転させる。
【００２２】
術者は、フロントパネル２１８に対するフィルタ切替操作又は電子内視鏡１００の手元操作部に設置されたフィルタ切替ボタン１１４の操作を通じて回転式フィルタターレット２１３を回転させることができる。なお、図１中、図面を簡明化するため、フィルタ切替ボタン１１４と他のブロックとの結線は省略している。
【００２３】
回転式フィルタターレット２１３は、フィルタ切替操作が行われるごとに９０°回転して、光学フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３、開口ＡＰを照明光路に選択的に挿入する。回転式フィルタターレット２１３の外周縁付近には、ホームポジションを検出するための位置検出用穴Ｈが開けられている。
【００２４】
システムコントローラ２０２は、フォトインタラプタＦＩを通じた位置検出用穴Ｈの検出とモータ２１５への印加パルス数に基づいて、照明光路にいずれの光学フィルタ又は開口ＡＰが配置されているかを認識する。
【００２５】
照射光は、照明光路に配置されている光学フィルタ（Ｆ１〜Ｆ３のいずれか）によって特定の狭帯域光に分光されて、ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射する。開口ＡＰが照明光路に配置されている場合は、絞り２１２を通過した照射光（すなわち、可視光領域を含む広帯域の白色光）がＬＣＢ１０２の入射端に直接入射する。
【００２６】
ＬＣＢ１０２の入射端に入射した照射光は、ＬＣＢ１０２内を全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２内を伝播した照射光は、電子内視鏡１００の先端に配されたＬＣＢ１０２の出射端から出射する。ＬＣＢ１０２の出射端から出射した照射光は、配光レンズ１０４を経由して被写体に到達する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を経由して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。
【００２７】
固体撮像素子１０８は、例えば補色市松型画素配置を有するインターレース方式の単板式カラーＣＣＤイメージセンサである。固体撮像素子１０８は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローＹｅ、シアンＣｙ、グリーンＧ、マゼンタＭｇの各補色に対応する画像信号を得る。
【００２８】
固体撮像素子１０８は、実質的な感度向上やフレームレート向上のため、垂直方向に隣接する２つの画素の画像信号を加算して混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒを生成して出力する。混合信号は、プリアンプ１１０による信号増幅後、内視鏡側信号処理回路１１２に入力される。なお、固体撮像素子１０８のカラー配列は、例えばベイヤ型であってもよい。また、固体撮像素子１０８は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサに置き換えてもよい。
【００２９】
タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、内視鏡側信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。内視鏡側信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。内視鏡側信号処理回路１１２に入力された画像信号は、所定のアナログ信号処理の後、ＡＤ変換されて、プロセッサ側信号処理回路２２０に入力される。
【００３０】
プロセッサ側信号処理回路２２０は、飽和検出回路２２２、色変換回路２２４、画像処理回路２２６、メモリ２２８を有している。プロセッサ側信号処理回路２２０に入力された画像信号（混合信号（Ｗｂ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｗｒ））は、色変換回路２２４に送られる。色変換回路２２４は、メモリ２２８に記憶された所定のカラーマトリクス係数を用いてプロセッサ側信号処理回路２２０に入力された画像信号を原色信号（ＲＧＢ）に変換する。また、画像信号は、色変換回路２２４内の飽和検出回路２２２に送られる。飽和検出回路２２２は、各画像信号が飽和しているか否かを検出し、検出結果を飽和情報として生成する。具体的には、飽和検出回路２２２は、各画像信号の強度が所定の閾値以上であるか否かを判定し、強度が閾値以上である場合にその画像信号が飽和しているとして検出する。そして、飽和検出回路２２２は、各画像信号の飽和の検出結果を示す飽和検出信号を生成する。飽和検出信号としては、各画像信号の飽和の有無を示すビット信号が挙げられるが、これに限らず種々の信号の構成によって飽和の有無を示すようにしてもよい。
【００３１】
色変換回路２２４は、飽和検出回路２２２が生成した飽和検出信号に基づいて、飽和していると検出された混合信号に対してカラーマトリクス係数を切り替えて再度色変換を行い、色変換した原色信号を画像処理回路２２６に出力する。本実施形態における、色変換回路２２４の具体的な処理内容については後述する。
【００３２】
画像処理回路２２６は、入力された原色信号に対してγ補正や輪郭強調等の所定の画像処理を行い、各色信号別にフレーム単位でＲ、Ｇ、Ｂの各色対応のフレームメモリ（不図示）にバッファリングする。画像処理回路２２６は、バッファリングされた各色信号をタイミングコントローラ２０４によって制御されたタイミングでフレームメモリから掃き出し、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換する。変換された映像信号がモニタ３００に順次出力されることにより、被写体の画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００３３】
メモリ２２８には、回転式フィルタターレット２１３の各光学フィルタＦ１〜Ｆ３に対応付けられたカラーマトリクス係数が記憶されている。上述した通り、消化管等の生体内における狭帯域光観察では、被写体の血管を強調するために、ヘモグロビンの吸収が大きい波長帯を含む画像信号が大きくなる。すなわち、本実施形態においては、混合信号Ｗｂが最初に飽和する傾向がある。そこで、本実施形態では、各光学フィルタに対して、混合信号Ｗｂが飽和していない場合と飽和している場合とで、異なるカラーマトリクス係数を用いている。説明の便宜上、光学フィルタＦ１に係るカラーマトリクス係数のうち、混合信号Ｗｂが飽和していない場合に使用するカラーマトリクス係数をＭ１１、混合信号Ｗｂが飽和している場合に使用するカラーマトリクス係数をＭ１２とする。同様に、光学フィルタＦ２に係るカラーマトリクス係数には、Ｍ２１とＭ２２を、光学フィルタＦ３に係るカラーマトリクス係数には、Ｍ３１とＭ３２をそれぞれ用意する。また、開口ＡＰ用（すなわち、白色光用）のカラーマトリクス係数としてＭ４０が用意される。カラーマトリクス係数の具体的構成や色変換処理の詳細については後述する。
【００３４】
システムコントローラ２０２は、フォトインタラプタＦＩを通じた位置検出用穴Ｈの検出とモータ２１５への印加パルス数に基づいて、いずれの光学フィルタ又は開口ＡＰが照明光路に配置されているかを認識する。なお、電子内視鏡システム１のシステム起動時には、開口ＡＰが照明光路に挿入され配置される。具体的には、システムコントローラ２０２は、システムの起動と共に、モータ２１５に対する駆動制御を通じて回転式フィルタターレット２１３を回転させて位置検出用穴Ｈを検出し、開口ＡＰが照明光路に挿入され配置されるように回転式フィルタターレット２１３を位置検出用穴Ｈの検出位置から所定角度回転させる。
【００３５】
システムコントローラ２０２は、光学フィルタ又は開口ＡＰのいずれが照明光路に配置されているかの認識結果に基づいて、色変換回路２２４を制御する。色変換回路２２４は、システムコントローラ２０２からの制御信号と、飽和検出回路２２２からの飽和検出信号に基づいて、メモリ２２８から適切なカラーマトリクス係数を取得して色変換処理を行う。
【００３６】
ここで、図４（ａ）、（ｂ）に、色変換回路２２４による色変換処理の概念図を示す。図４（ａ）において、左図は混合信号Ｗｒ、Ｇｂ、Ｗｂ、Ｇｒの強度分布Ｐを示し、中央図は照明光路に配置されている回転式フィルタターレット２１３の光学フィルタ（便宜上、光学フィルタＦ１）の分光特性Ｆを示し、右図は色変換回路２２４による色変換処理で用いられるカラーマトリクス係数Ｍ（３×４行列）を示す。図４（ａ）の左図中、縦軸は強度（正規化されているため単位なし）を示し、横軸は波長（単位：ｎｍ）を示す。また、図４（ａ）の中央図中、縦軸は、分光透過率（正規化されているため単位なし）を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。なお、強度分布Ｐは、固体撮像素子１０８のオンチップカラーフィルタの垂直方向に隣接する２画素の各々に対応する分光特性を、２画素加算処理の数式に適用したときに算出される波長と強度との関係を示す分布である。
【００３７】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の強度分布Ｐ、分光特性Ｆ、カラーマトリクス係数Ｍを掛け合わせて得られる波長と強度との関係を示す強度分布Ｐ’を示す。図４（ｂ）中、縦軸は強度（正規化されているため単位なし）を示し、横軸は波長（単位：ｎｍ）を示す。
【００３８】
本実施形態においては、図４（ａ）に示される分光特性Ｆに応じたカラーマトリックス係数Ｍを設定することで強度分布Ｐ’を変更し、モニタ３００の表示画面上で強調表示の対象となる生体の特定構造を変更している。なお、図４（ａ）に示されるカラーマトリクス係数Ｍは、色変換回路２２４による色変換処理で使用するカラーマトリクス係数を切り替えることで変更される。
【００３９】
また、図４（ａ）に示される分光特性Ｆは、フロントパネル２１８又はフィルタ切替ボタン１１４に対して操作を行い、光路配置フィルタを切り替えることで変更される。すなわち、モニタ３００の表示画面上で強調表示の対象となる生体の特定構造を変更すること（強度分布Ｐ’の変更）は、光路配置フィルタの切替によって達成される。例えば光学フィルタＦ１の分光特性では強調表示させにくい特定構造を狭帯域光観察する場合、術者は、光路配置フィルタを光学フィルタＦ２又はＦ３に切り替える。これにより、光学フィルタＦ１の分光特性では強調表示させにくい特定構造の狭帯域光画像をモニタ３００の表示画面に表示させることができる。
【００４０】
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるカラーマトリクス係数の具体的構成例と当該係数を使用した場合の色変換処理後の原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの画素の輝度値と強度の関係を示す図である。図５（ａ）は、混合信号Ｗｂが飽和していない場合に使用するカラーマトリクス係数であり、図５（ｂ）は、そのカラーマトリクス係数を使用して色変換処理を行った場合のグラフである。また、図５（ｃ）は、混合信号Ｗｂが飽和している場合に使用するカラーマトリクス係数であり、図５（ｄ）が、そのカラーマトリクス係数を使用して色変換処理を行った場合のグラフである。各グラフの横軸である画素の輝度値は、色変換の元となる混合信号Ｗｂ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｗｒの輝度値の平均値である。また、グラフの縦軸である強度は、カラーマトリクス係数を使用した色変換後の原色信号のそれぞれの信号強度である。すなわち、カラーマトリクス係数の各成分を変更することにより、各原色信号の強度も変化する。
【００４１】
図５（ｂ）に示されるように、図５（ａ）のカラーマトリクス係数を使用する場合（すなわち、混合信号Ｗｂが飽和していない場合）、原色信号Ｒは、画素の輝度値の増加に伴い強度が上昇し、グラフのＰで示す位置で最大値に達して飽和する。本実施形態では、原色信号の強度が最大値に達したときを飽和とみなすこととする。そして、さらに画素の輝度値が増加しても、原色信号Ｒの強度は変化せず、原色信号Ｒは飽和したままの状態となる。ここで、モニタ３００に表示される画像において、原色信号が飽和した部分を飽和部と呼ぶこととする。図５（ｂ）に示されるように、原色信号ＧとＢの強度は、原色信号Ｒが飽和に達してさらに画素の輝度値が増加すると、それぞれが相関なく変動していく。このため、画像の飽和部において、各原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの強度がばらつくことによって色づきが発生してしまう。そこで、本実施形態では、混合信号Ｗｂが飽和している場合は、色変換に使用するカラーマトリクスを図５（ｃ）に示すカラーマトリクス係数に切り換えることにより、画像の飽和部において、飽和していない原色信号Ｇ、Ｂの強度を画素の輝度値の増加に伴って共に飽和に向かって増加させることで、原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの強度のばらつきを抑えて色づきを低減している。
【００４２】
図５（ｃ）に示す本実施形態のカラーマトリクス係数は、混合信号Ｗｂが飽和したときに略同一のタイミングで原色信号Ｒが飽和するように設定されており、図５（ｄ）に示されるように、Ｐで示す位置で（すなわち、混合信号Ｗｂが飽和したときに）原色信号Ｒが飽和に達し、さらに画素の輝度値が増加すると、原色信号Ｇ、Ｂの強度が、共に線形的に増加して飽和に向かっていくように設定されている。このため、モニタ３００に表示される画像の飽和部では、原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの強度のばらつきを抑え、色づきを低減することができる。
【００４３】
次に、本実施形態における色変換処理の詳細について説明する。図６は、本実施形態における、色変換回路２２４の色変換処理のフローチャートを示す図である。色変換回路２２４は、入力される混合信号ごと（すなわち、画素ごと）に本フローチャートの処理を行う。説明の便宜上、本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。まず、色変換回路２２４は、システムコントローラ２０２からの制御信号に基づいて照明光路に光学フィルタが配置されているか否かを判断する（Ｓ１０１）。
【００４４】
開口ＡＰが照明光路に配置されている場合は（Ｓ１０１：Ｎｏ）、処理対象の混合信号に対して白色光用のカラーマトリクス係数Ｍ４０を使用して色変換処理を行い（Ｓ１０３）、本フローチャートの処理を終了する。色変換回路２２４は、後続の混合信号に対して本フローチャートに従って上記の処理を繰り返す。
【００４５】
照明光路に開口ＡＰが配置されている場合、被写体には可視光領域を含む広帯域の白色光が照射される。固体撮像素子１０８は、白色光が照射された被写体から反射光を受光して画像信号に変換する。画像信号は、プリアンプ１１０、内視鏡側信号処理回路１１２、プロセッサ側信号処理回路２２０の各回路における信号処理を経て、モニタ３００に出力され、モニタ３００の表示画面上には通常のカラー画像が表示される。
【００４６】
一方、照明光路に光学フィルタＦ１、Ｆ２又はＦ３が配置されている場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５では、飽和検出回路２２２によって、入力される画像信号（すなわち、混合信号Ｗｂ）が飽和しているか否かが判断され、飽和検出信号が生成される。そして、混合信号Ｗｂが飽和していないと判断された場合、処理はＳ１０７に進み、混合信号Ｗｂが飽和していると判断された場合（すなわち、飽和検出信号が生成された場合）、処理はＳ１０９に進む。
【００４７】
Ｓ１０７では、色変換回路２２４が、メモリ２２８から、照明光路に配置されている光学フィルタに応じて、カラーマトリクス係数Ｍ１１、Ｍ２１、Ｍ３１のいずれかの係数を取得し、取得したカラーマトリクス係数を使用して混合信号の色変換処理を行い原色信号を生成し、本フローチャートの処理を終了する。
【００４８】
Ｓ１０９では、色変換回路２２４が、メモリ２２８から、照明光路に配置されている光学フィルタに応じて、カラーマトリクス係数Ｍ１２、Ｍ２２、Ｍ３２のいずれかの係数を取得し、取得したカラーマトリクス係数を使用して混合信号の色変換処理を行い原色信号を生成し、本フローチャートの処理を終了する。なお、開口ＡＰが照明光路に配置されている場合と同様、照明光路に光学フィルタＦ１、Ｆ２又はＦ３が配置されている場合も、色変換回路２２４は、後続の混合信号に対して本フローチャートに従って上記の処理を繰り返す。
【００４９】
以上のように、本実施形態では、画像信号（すなわち、混合信号Ｗｂ）が飽和していない場合はカラーマトリクス係数Ｍ１１、Ｍ２１、Ｍ３１を使用して、観察対象の血管強調が適切になされた画像を生成するための色変換処理を行い、画像信号（すなわち、混合信号Ｗｂ）が飽和している場合はカラーマトリクス係数Ｍ１２、Ｍ２２、Ｍ３２を使用して、飽和部の不自然な色づきを低減した画像を生成するための色変換処理を行うため、観察対象が見やすく、より精確な診断に資する画像をモニタ３００に表示することができる。
【００５０】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能であり、照明光路に配置される光学フィルタの数、分光特性、カラーマトリクス係数等は、本実施形態のものに限らず適宜変更することができる。例えば、図５（ｃ）に示す本実施形態のカラーマトリクス係数は、混合信号Ｗｂが飽和したときに略同一のタイミングで原色信号Ｒが飽和するように設定したが、必ずしも混合信号Ｗｂの飽和と原色信号Ｒの飽和が一致するように構成する必要はない。
【００５１】
また、本実施形態においては、混合信号Ｗｂが飽和している場合に使用するカラーマトリクス係数は、飽和していない原色信号の強度が線形的に増加して飽和に向かうように構成されている。しかし、飽和していない原色信号の強度が所定の相関を持って飽和に向かう構成であればよく、線形的に増加する構成に限定されるものではない。
【００５２】
また、上記の説明では、画素の輝度値が増加したときに各原色信号のうちＲ成分が先に飽和する場合を想定し、狭帯域光観察において血管強調等が施された画像を表示する場合に好適な実施形態について説明したが、他の原色信号が先に飽和する場合でも、飽和する原色信号に応じて、飽和していない原色信号の強度を上記の通りに増加させるカラーマトリクス係数に切り替える構成とすることで、表示画像の飽和部における色づきを低減することができる。
【００５３】
また、上記の説明では、原色信号の強度が最大値に達したときを飽和とみなしているが、原色信号の強度が所定の閾値以上となったときに飽和とみなす構成としてもよい。また、上記の説明ではカラーマトリクス係数を記憶するメモリ２２８を色変換回路２２４の外部に配置する構成としたが、色変換回路２２４がメモリ２２８を有する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  電子内視鏡システム
１００  電子内視鏡
２００  プロセッサ
２０２  システムコントローラ
２１３  回転式フィルタターレット
２２０  プロセッサ側信号処理回路
２２２  飽和検出回路
２２４  色変換回路
２２６  画像処理回路
２２８  メモリ
３００  モニタ
ＦＩ  フォトインタラプタ
【図１】
2014076223.tif 000003
【図２】
2014076223.tif 000004
【図３】
2014076223.tif 000005
【図４】
2014076223.tif 000006
【図５】
2014076223.tif 000007
【図６】
2014076223.tif 000008