(57)【要約】【課題】色変換処理に用いるマトリクス係数を切り替え可能であって、マトリクス演算を切り替える場合に良好な観察映像が得られる内視鏡システムを提供する。【解決手段】内視鏡システムを、ユーザによる指示入力であって、夫々異なる波長特性を持つ複数種類の照明光の中で被写体を照明する照明光を変更する指示入力を受け付ける入力受付手段と、指示入力に従って複数種類の照明光の中で被写体を照明する照明光を変更する変更手段と、所定の撮像装置より入力される映像信号に対してマトリクス係数に基づいて色変換処理を行う色変換手段と、入力受付手段が指示入力を受け付けると、撮像装置より入力される垂直同期信号と同期したタイミングで、色変換手段にて用いられるマトリクス係数を、該指示入力に従って変更された後の照明光の波長特性に応じたマトリクス係数に切り替える係数切替手段とを備える構成とした。【選択図】図１
2018158159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザによる指示入力であって、夫々異なる波長特性を持つ複数種類の照明光の中で被写体を照明する照明光を変更する指示入力を受け付ける入力受付手段と、
前記指示入力に従って前記複数種類の照明光の中で被写体を照明する照明光を変更する変更手段と、
所定の撮像装置より入力される映像信号に対してマトリクス係数に基づいて色変換処理を行う色変換手段と、
前記入力受付手段が前記指示入力を受け付けると、前記撮像装置より入力される垂直同期信号と同期したタイミングで、前記色変換手段にて用いられるマトリクス係数を、該指示入力に従って変更された後の前記照明光の前記波長特性に応じたマトリクス係数に切り替える係数切替手段と、
を備える、
内視鏡システム。
【請求項２】
前記撮像装置は、
ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記撮像装置は、
前記映像信号をプログレッシブ方式で出力する、
請求項１又は請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記複数種類の照明光は、
第１の照明光と、該第１の照明光とは異なる波長特性を持つ第２の照明光の、２種類の照明光であり、
前記第１の照明光は、
白色光であり、
前記第２の照明光は、
特定波長にピークを持つ狭帯域光である、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色変換処理に適用されるマトリクス係数を切り替え可能な映像処理装置および内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人の食道や腸などの管腔内を観察するための内視鏡システムが知られている。この種の内視鏡システムは、電子スコープにより撮像された被写体の各画素の画素信号を処理して映像信号を生成する内視鏡プロセッサを備えている。また、術者にとって管腔内の特定の生体組織の観察映像が見易くなるように、被写体を照明する照明光の波長特性を切り替え可能な内視鏡システムが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に照明光の波長特性を切り替え可能な内視鏡システムが記載されている。特許文献１に記載の内視鏡システムは、広い波長帯域の照明光を放射する光源と、照明光の波長帯域を制限する複数の光学フィルタとを備えている。術者が内視鏡システムに対してフィルタ切替操作を行うと、適用される光学フィルタが切り替えられる。また、光学フィルタが切り替えられると、映像信号の色変換処理に適用されるマトリクス係数も切り替えられる。このような内視鏡システムを用いることにより、色変換処理に光学フィルタに適したマトリクス係数が使用され、術者にとって見易い観察映像が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の内視鏡システムでは、術者によってフィルタ切替操作が行われると、マトリクス係数も切替操作に従い即時に切り替えられる。そのため、例えば、内視鏡プロセッサが一枚の画像に対して色変換処理を行っている途中にマトリクス係数が切り替わることがある。この場合、異なるマトリクス係数が適用されることによって画像内で色味の異なる領域が混在し観察映像が一時的に乱れるという不具合が指摘される。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ユーザによる指示入力のタイミングに拘わらず、マトリクス係数の切り替わりに起因する観察映像の乱れが発生しない映像処理装置および内視鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の実施形態の内視鏡システムは、ユーザによる指示入力であって、夫々異なる波長特性を持つ複数種類の照明光の中で被写体を照明する照明光を変更する指示入力を受け付ける入力受付手段と、指示入力に従って複数種類の照明光の中で被写体を照明する照明光を変更する変更手段と、所定の撮像装置より入力される映像信号に対してマトリクス係数に基づいて色変換処理を行う色変換手段と、入力受付手段が指示入力を受け付けると、撮像装置より入力される垂直同期信号と同期したタイミングで、色変換手段にて用いられるマトリクス係数を、該指示入力に従って変更された後の照明光の波長特性に応じたマトリクス係数に切り替える係数切替手段とを備える。
【０００８】
このような構成によれば、マトリクス係数は、一枚の画像に対して色変換処理を行っている途中では切り替わらず、映像信号の周期に同期したタイミングで切り替わる。そのため、異なるマトリクス係数が適用されることによって画像内で色味の異なる領域が混在し観察映像が一時的に乱れるという不具合が発生しない。
【０００９】
撮像装置は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。
【００１０】
撮像装置は、映像信号をプログレッシブ方式で出力する構成としてもよい。
【００１１】
複数種類の照明光は、例えば、第１の照明光と、該第１の照明光とは異なる波長特性を持つ第２の照明光の、２種類の照明光である。第１の照明光は、例えば白色光である。第２の照明光は、例えば特定波長にピークを持つ狭帯域光である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、ユーザによる指示入力のタイミングに拘わらず、マトリクス係数の切り替わりに起因する観察映像の乱れが発生しない映像処理装置および内視鏡システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかる内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるフィルタターレットの正面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる光学フィルタの分光特性を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる撮像素子の受光面の一部を模式的に表した図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる色変換回路の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態にかかる色変換回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態にかかる内視鏡システムについて説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の内視鏡システム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、内視鏡システム１は、医療用の撮像システムであり、電子スコープ１００、プロセッサ２００およびモニタ３００を有している。
【００１６】
電子スコープ１００は、照明光学系１０１、対物光学系１０２、撮像素子１０３、ＡＦＥ（Analog Front End）１０４、ライトガイド１０５、電気コネクタ１０６および電気コネクタ１０７を備えている。
【００１７】
プロセッサ２００は、システムコントローラ２０１、タイミングコントローラ２０２、光源ドライバ２０３、光源２０４、集光レンズ２０５、フィルタターレット２０６、モータドライバ２０７、モータ２０８、フォトインタラプタ２０９、信号処理回路２１０、映像信号生成回路２１１およびフロントパネル２１２を備えている。信号処理回路２１０は、デモザイク処理回路２１０Ａ、色変換回路２１０Ｂ、色補正回路２１０Ｃおよびノイズ除去回路２１０Ｄを含んでいる。
【００１８】
システムコントローラ２０１は、内視鏡システム１を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ２０２は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを内視鏡システム１内の各回路に送信する。また、システムコントローラ２０１はフロントパネル２１２に接続されている。フロントパネル２１２は、術者が内視鏡システム１の各種設定や各種パラメータを変更するためのユーザインターフェースである。システムコントローラ２０１は、術者によるフロントパネル２１２への入力操作に基づいて各要素を制御する。
【００１９】
光源２０４は、光源ドライバ２０３によって駆動制御され、白色光を放射する。光源２０４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用いられる。光源２０４から放射された照明光は、集光レンズ２０５およびフィルタターレット２０６を介してライトガイド１０５に入射される。
【００２０】
図２に、フィルタターレット２０６を光源２０４側から見た正面図を示す。フィルタターレット２０６は円盤形状を有している。図２に示されるように、フィルタターレット２０６には、分光特性の異なる第１光学フィルタ２０６ａと第２光学フィルタ２０６ｂとが円周方向に並べて配置されている。フィルタターレット２０６は、モータ２０８によって回転動作することにより、第１光学フィルタ２０６ａと第２光学フィルタ２０６ｂのいずれか一方を照明光の光路中（図２中、点線にて示される領域Ｌ参照）に配置し、波長特性の異なる２種類の照明光の一方を取り出す。
【００２１】
図３に、第１光学フィルタ２０６ａおよび第２光学フィルタ２０６ｂの分光特性を示す。図３の横軸は波長（単位：ｎｍ）を示し、縦軸は透過率（単位：％）を示す。図３に示されるように、第１光学フィルタ２０６ａの透過率Ｔａは、波長が約４００ｎｍから約７００ｎｍまでの可視光帯域の光に対してほぼ１００％である。そのため、第１光学フィルタ２０６ａを透過した照明光は白色光となる。一方、第２光学フィルタ２０６ｂは、波長が４５０ｎｍ近傍の光（青色光）および５５０ｎｍ近傍の光（緑色光）の光に対する透過率Ｔｂが高く、それ以外の波長の光に対する透過率Ｔｂが低い。そのため、第２光学フィルタ２０６ｂを透過した光は、青色光と緑色光とが混ざったシアン色となる。以下、説明の便宜上、第１光学フィルタ２０６ａを透過した照明光を「通常光」と記し、第２光学フィルタ２０６ｂを透過した照明光を「狭帯域光」と記す。
【００２２】
術者によりフロントパネル２１２に対してフィルタ切替操作が行われると、フィルタターレット２０６が回転し、フィルタ切替操作に応じた光学フィルタが照明光の光路中に配置される。これにより、フィルタターレット２０６にて取り出される照明光（通常光または狭帯域光）が切り替わる。フィルタターレット２０６の回転位置や回転の位相は、フィルタターレット２０６の外周付近に形成された開口（不図示）をフォトインタラプタ２０９によって検出することにより制御される。
【００２３】
フィルタターレット２０６を通過した照明光（通常光または狭帯域光）は、ライトガイド１０５内に入射され、電子スコープ１００の先端部に向けてライトガイド１０５内を導波される。ライトガイド１０５内を導波された照明光は、電子スコープ１００の先端部内に配置されたライトガイド１０５の端面より射出される。ライトガイド１０５の端面より射出された照明光は、照明光学系１０１を介して電子スコープ１００から射出され、被写体を照明する。被写体で反射された照明光（反射光）は、対物光学系１０２を介して撮像素子１０３に入射され、撮像素子１０３が備える各画素の受光面上で被写体像を結ぶ。
【００２４】
図４は、撮像素子１０３の受光面の一部を模式的に表したものである。撮像素子１０３は、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（Charge Coupled Device）イメージセンサである。図４中、「Ｙｅ」、「Ｃｙ」、「Ｍｇ」、「Ｇ」はそれぞれ、イエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）のカラーフィルタを有する画素を示している。各画素は、結像された被写体像を光量に応じた電荷として蓄積する。蓄積された電荷は、周知の色差線順次のインターレース方式に基づいて読み出される。具体的には、垂直方向において隣接する２つの画素の画素信号が加算された混合信号が順次読み出される。例えば、図４に示される例では、撮像素子１０３の画素の内、ｎ水平走査ラインのＹｅ画素の画素信号およびＹｅ画素に隣接するＭｇ画素の画素信号の混合信号（Ｗｒｉｎ）と、Ｃｙ画素の画素信号およびＣｙ画素に隣接するＧ画素の画素信号の混合信号（Ｇｂｉｎ）とが交互に読み出される。次に、（ｎ＋１）水平走査ラインのＹｅ画素の画素信号およびＹｅ画素に隣接するＧ画素の画素信号の混合信号（Ｇｒｉｎ）と、Ｃｙ画素の画素信号およびＣｙ画素に隣接するＭｇ画素の画素信号の混合信号（Ｗｂｉｎ）とが交互に読み出される。このように、水平走査ラインの混合信号の読み出しが順次行われることにより、一フィールド分の画素信号が読み出される。
【００２５】
ＡＦＥ１０４は、撮像素子１０３から読み出される各混合信号（Ｗｒｉｎ、Ｇｂｉｎ、Ｇｒｉｎ、Ｗｂｉｎ）に対して信号増幅処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、これにより得られたデジタルＲＡＷデータを出力する。ＡＦＥ１０４より出力されるデジタルＲＡＷデータは、電気コネクタ１０７を介して信号処理回路２１０に送信される。デモザイク処理回路２１０Ａは、ＡＦＥ１０４から受信したデジタルＲＡＷデータに対して周知のデモザイク処理を施して映像データを生成する。生成された映像データは、色変換回路２１０Ｂに送信される。
【００２６】
色変換回路２１０Ｂは、デモザイク処理回路２１０Ａから受信した映像データに対して色変換処理を施す。色変換処理では、映像データに含まれる各混合信号（Ｗｒｉｎ、Ｇｂｉｎ、Ｇｒｉｎ、Ｗｂｉｎ）に対して次式に示されるマトリクス演算処理が施され、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応した画像信号（Ｒｏｕｔ、Ｇｏｕｔ、Ｂｏｕｔ）が生成される。
2018158159.tif 000003
2018158159.tif 000004
【００２７】
上記式において、Ｍはマトリクス係数を示す。色変換回路２１０Ｂは、各照明光に対応するマトリクス係数Ｍを保持している。術者によるフロントパネル２１２に対するフィルタ切替操作に従って被写体を照明する照明光が切り替わると、被写体像の色味やコントラストなどが変化する。そのため、色変換回路２１０Ｂは、マトリクス演算処理に適用するマトリクス係数Ｍを、切替後の照明光に対応するマトリクス係数Ｍに切り替える。
【００２８】
色補正回路２１０Ｃは、マトリクス演算処理が施された映像データに対してホワイトバランス調整処理やガンマ補正処理などの色補正処理を施してノイズ除去回路２１０Ｄに送信する。ノイズ除去回路２１０Ｄは、色補正回路２１０Ｃから受信した映像データに対して周知の空間フィルタ処理などによるノイズ除去処理を施し、映像信号生成回路２１１に送信する。
【００２９】
映像信号生成回路２１１は、信号処理回路２１０（ノイズ除去回路２１０Ｄ）から受信した映像データを、所定の形式（例えば、ＮＴＳＣ形式）の映像信号に変換してモニタ３００に送信する。モニタ３００は、映像信号生成回路２１１から受信した映像信号に基づいて被写体の観察映像を表示する。
【００３０】
次に、映像データに適用されるマトリクス係数の切り替えについて詳細に説明する。図５は、色変換回路２１０Ｂの構成を示すブロック図である。色変換回路２１０Ｂは、演算部２１０Ｂ１および係数切替部２１０Ｂ２を備えている。演算部２１０Ｂは、映像データにマトリクス係数を適用して色変換処理を施す。係数切替部２１０Ｂ２は、演算部２１０Ｂ１によって映像データに適用されるマトリクス係数を切り替える。
【００３１】
係数切替部２１０Ｂ２の所定の記憶領域には、照明光が通常光である場合に適用されるマトリクス係数Ｍ１および照明光が狭帯域光である場合に適用されるマトリクス係数Ｍ２が予め記憶されている。術者によりフロントパネル２１２に対してフィルタ切替操作が行われると、使用される光学フィルタを示すフィルタ切替信号が選択部ＳＥＬに送信される。選択部ＳＥＬは、フィルタ切替信号に応じてマトリクス係数（Ｍ１またはＭ２）を読み出し、出力コントローラＣＴＲＬに送信する。出力コントローラＣＴＲＬは、選択部ＳＥＬから受信したマトリクス係数を所定のタイミングで演算部２１０Ｂ１に送信する。演算部２１０Ｂ１は、選択部ＳＥＬからマトリクス係数を受信すると、受信したマトリクス係数を適用したマトリクス演算処理を行う。
【００３２】
出力コントローラＣＴＲＬがマトリクス係数を送信するタイミングは、映像データに含まれる垂直同期信号に同期している。具体的には、垂直同期信号は、撮像素子１０３から一フィールド分の混合信号が読み出される毎に送信される。撮像素子１０３より送信される垂直同期信号は、一フィールド周期で出力コントローラＣＴＲＬにて受信される。出力コントローラＣＴＲＬは、選択部ＳＥＬによって読み出されるマトリクス係数を、垂直同期信号を受信したタイミングで演算部２１０Ｂ１に送信する。
【００３３】
図６は、色変換回路２１０Ｂの動作タイミングを示すタイミングチャートである。図６中、左側から右側に向かって時間が経過している。初期状態または術者によって第１光学フィルタ２０６ａが選択されている場合を考える。この場合、第１光学フィルタ２０６ａが照明光の光路上に配置されている。そのため、選択部ＳＥＬによって通常光に対応したマトリクス係数Ｍ１が読み出され、演算部２１０Ｂ１に送信される。演算部２１０Ｂ１は、マトリクス係数Ｍ１を適用したマトリクス演算処理を実行する。術者によりフロントパネル２１２に対して第１光学フィルタ２０６ａを第２光学フィルタ２０６ｂに切り替える切替操作が行われると（時刻ｔ１）、選択部ＳＥＬはマトリクス係数Ｍ２を読み出し、出力コントローラＣＴＲＬに送信する。出力コントローラＣＴＲＬは、選択部ＳＥＬから受信したマトリクス係数Ｍ２を保持する。出力コントローラＣＴＲＬは、マトリクス係数Ｍ２を保持している間に垂直同期信号を受信すると（時刻ｔ２）、保持しているマトリクス係数Ｍ２を演算部２１０Ｂ１に送信する。演算部２１０Ｂ１は、出力コントローラＣＴＲＬからマトリクス係数Ｍ２を受信すると、マトリクス演算処理に適用するマトリクス係数をマトリクス係数Ｍ２に切り替える。
【００３４】
このように、本実施形態では、術者によりフィルタの切替操作が行われると、その操作タイミングに拘わらず、常に、マトリクス演算処理に適用されるマトリクス係数が垂直同期信号と同期したタイミング（フィールドが切り替わるタイミング）で切り替わる。そのため、一フィールド内で異なるマトリクス係数が適用されて画像内で色味の異なる領域が混在することにより観察映像が一時的に乱れるという不具合が発生しない。
【００３５】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、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る。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。
【００３６】
本実施形態では、マトリクス係数は一フィールド分のマトリクス演算処理が終了するタイミングで切り替わるが、本発明はこれに限定されない。マトリクス係数は、例えば一フレーム分のマトリクス演算処理が終了するタイミングで切り替わってもよい。具体的には、垂直同期信号に代えて、フィールド識別信号が用いられる。フィールド識別信号は、撮像素子１０３より送信されるＲＡＷデータがＯＤＤとＥＶＥＮのどちらのフィールドのＲＡＷデータであるかを示す信号である。出力コントローラＣＴＲＬは、フィールド識別信号に基づいて演算部２１０Ｂ１が一フレーム分のマトリクス演算処理を終了したかどうかを判定する。出力コントローラＣＴＲＬは、演算部２１０Ｂ１の一フレーム分のマトリクス演算処理を終了するタイミングで、マトリクス係数を演算部２１０Ｂ１に送信する。
【００３７】
また、本実施形態では、撮像素子１０３は、補色市松型画素配置を有するＣＣＤイメージセンサであるが、本発明はこれに限定されない。撮像素子１０３は、例えば周知のベイヤ方式のＣＣＤイメージセンサであってもよい。また、撮像素子１０３は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであってもよい。
【００３８】
また、本実施形態では、画素信号は撮像素子１０３からインターレース方式に基づいて読み出されるが、本発明はこれに限定されない。画素信号はプログレッシブ方式に基づいて読み出されてもよい。この場合、演算部２１０Ｂ１で適用使用されるマトリクス係数は、一フレーム分のマトリクス演算処理が終了するタイミングで切り替わる。
【００３９】
また、フィルタターレット２０６は、２つの光学フィルタ２０６ａ、２０６ｂを有しているが、本発明はこれに限定されない。フィルタターレット２０６は、３つ以上の光学フィルタを有してもよい。また、図３に示される第１光学フィルタ２０６ａおよび第２光学フィルタ２０６ｂの分光特性は、本実施形態の一例であって、本発明はこれに限定されない。
【００４０】
また、本実施形態では、一つの光学フィルタに対して、一つのマトリクス係数が係数切替部２１０Ｂ２に記憶されているが、本発明はこれに限定されない。マトリクス係数は、一つの光学フィルタに対して複数種類が係数切替部２１０Ｂ２に記憶されていてもよい。この場合、術者によりフロントパネル２１２に対してマトリクス係数を切り替える操作が行われると、照明光の光路に配置される光学フィルタは切り替わらずに、演算部２１０Ｂ１で適用されるマトリクス係数のみが垂直同期信号等の同期したタイミングで切り替わる。
【符号の説明】
【００４１】
１    内視鏡システム
１００    電子スコープ
１０１    対物光学系
１０２    照明光学系
１０３    撮像素子
１０４    ＡＦＥ（Analog Front End）
１０５    ライトガイド
１０６    電気コネクタ
１０７    電気コネクタ
２００    プロセッサ
２０１    システムコントローラ
２０２    タイミングコントローラ
２０３    光源ドライバ
２０４    光源
２０５    集光レンズ
２０６    フィルタターレット
２０６ａ    第１光学フィルタ
２０６ｂ    第２光学フィルタ
２０７    モータドライバ
２０８    モータ
２０９    フォトインタラプタ
２１０    信号処理回路
２１０Ａ    デモザイク処理回路
２１０Ｂ    色変換回路
２１０Ｂ１    演算部
２１０Ｂ２    係数切替部
２１０Ｃ    色補正回路
２１０Ｄ    ノイズ除去回路
２１１    映像信号生成回路
２１２    フロントパネル
３００    モニタ
【図１】
2018158159.tif 000005
【図２】
2018158159.tif 000006
【図３】
2018158159.tif 000007
【図４】
2018158159.tif 000008
【図５】
2018158159.tif 000009
【図６】
2018158159.tif 000010