(57)【要約】【課題】生体粘膜の分光特性をモニタ上でより正確に再現可能なモニタ用のカラーフィルタ及び、このカラーフィルタが設けられたモニタを用いる電子内視鏡システムを提供することである。【解決手段】カラーフィルタが、複数色の微小なサブフィルタが規則的に配列されたものであり、サブフィルタは第１赤色サブフィルタと第２赤色サブフィルタを含み、第１赤色サブフィルタは、波長が５５０ｎｍ以下の区間では殆ど光を透過せず、５５０ｎｍから６００ｎｍの間の区間内に透過率が上昇する区間を有し、その後、透過率が殆ど減少することなく、波長６５０ｎｍから８００ｎｍの間の区間では透過率が略一定となり、第２赤色サブフィルタは、波長５５０ｎｍ以下の光は殆ど透過せず、５５０ｎｍから６５０ｎｍの間の区間にて透過率の上昇が始まり、波長７００ｎｍから８００ｎｍの間の区間まで透過率の上昇が続くものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーモニタに取り付けられる、複数色の微小なサブフィルタが規則的に配列されたカラーフィルタであって、
前記サブフィルタは、第１赤色サブフィルタと第２赤色サブフィルタを含み、
前記第１赤色サブフィルタは、波長が５５０ｎｍ以下の区間では殆ど光を透過せず、５５０ｎｍから６００ｎｍの間の区間内に透過率が上昇する区間を有し、その後、透過率が殆ど減少することなく、波長６５０ｎｍから８００ｎｍの間の区間では透過率が略一定となり、
前記第２赤色サブフィルタは、波長５５０ｎｍ以下の光は殆ど透過せず、５５０ｎｍから６５０ｎｍの間の区間にて透過率の上昇が始まり、波長７００ｎｍから８００ｎｍの間の区間まで透過率の上昇が続くものである
ことを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
前記第１赤色サブフィルタは、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの間の区間で透過率が急激に上昇し、その後、透過率が殆ど減少することなく、波長６２０ｎｍから８００ｎｍの間の区間では透過率が略一定となる、任意の透過特性を有するフィルタであることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ。
【請求項３】
前記第２赤色サブフィルタは、波長６００ｎｍから６２５ｎｍの間の区間にて透過率の上昇が始まり、波長７２５ｎｍから７７５ｎｍの区間まで透過率の上昇が続くものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のカラーフィルタを備えたモニタと、
電子内視鏡と、
前記電子内視鏡によって撮像された画像の映像信号を処理して前記モニタに表示させる画像データを生成する電子内視鏡用プロセッサと、
を有する電子内視鏡システムであって、
前記電子内視鏡プロセッサは、
前記映像信号から前記電子内視鏡によって撮像された画像の分光特性を推定する分光特性推定手段と、
前記カラーフィルタを構成する各サブフィルタの透過特性に基づいて、前記モニタに表示される画像の分光特性が前記分光特性推定手段によって推定された分光特性に略一致するような画像データを生成する画像データ生成手段と、
を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記画像データ生成手段は、最小自乗法を用いて前記画像データを生成することを特徴とする請求項４に記載の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、カラーモニタに設けられるカラーフィルタ及び電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
消化器の生体粘膜は、正常部と病変部とで分光特性が異なることが知られている。この分光特性の計測には、分光計を接続した大がかりな電子内視鏡システムを必要とする。このため、非特許文献１に記載されているような、電子内視鏡の出力信号から、分光特性を推定するシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】三宅洋一「『ディジタルカラー画像の解析・評価』第１０章  分光反射率の推定とその応用」  東京大学出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、電子内視鏡の出力信号から生体粘膜の分光特性を推定することは可能であった。しかしながら、従来の電子内視鏡システムでは、生体粘膜と同様の分光特性を持つ内視鏡画像をモニタに表示させることができなかった。より具体的には、従来電子内視鏡システムに使用されていたモニタでは、生体粘膜と同様の分光特性を有する色を表示させることができなかった。
【０００５】
モニタに使用されるＲＧＢ３色のフィルタの波長−透過率線図を図５に示す。
【０００６】
図５に示されるように、赤色サブフィルタＲの透過特性（図５中、実線で示される。）は、波長５５０ｎｍ以下の光は殆ど透過しないが、５５０ｎｍから波長が長くなるにつれ、透過率が急激に上昇し、波長６００ｎｍで大凡透過率８０％程度に達する。これより波長の長い領域においては、波長が長くなるにつれ、ゆるやかに透過率が上昇し、波長７００ｎｍ以上の領域では透過率は一定の大きさ（約９０％）となる。緑色サブフィルタＧの透過特性（図５中、破線で示される。）は、波長５３０ｎｍ程度で透過率がピークとなり（透過率約７５％）、４５０ｎｍ以下および６００〜７００ｎｍ程度の波長の光は殆ど透過しない。また、７００ｎｍ以上の波長の領域では、波長が長くなるにつれ、透過率が上昇し、波長７８０ｎｍでは大凡４０％程度の透過率となる。青色サブフィルタＢの透過特性（図５中、一点鎖線で示される。）は、波長４５０ｎｍ程度で透過率がピークとなり（透過率約７０％）、３８０ｎｍ以下及び５３０ｎｍ以上の波長の光は殆ど透過しない。
【０００７】
胃の生体粘膜の一般的な分光特性（波長−反射率線図）及び、上記のカラーフィルタを有するモニタにて上記の生体粘膜の画像を表示させたときの分光特性（波長−透過率線図）を、図６に示す。図６に示されるように、生体粘膜の分光特性と、モニタ上に表示された生体粘膜の分光特性は、特に波長５５０〜６００ｎｍにおいて大きく異なる。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は生体粘膜の分光特性をモニタ上でより正確に再現可能なモニタ用のカラーフィルタ及び、このカラーフィルタが設けられたモニタを用いる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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明のカラーフィルタは、複数色の微小なサブフィルタが規則的に配列されたものであり、サブフィルタは第１赤色サブフィルタと第２赤色サブフィルタを含み、第１赤色サブフィルタは、波長が５５０ｎｍ以下の区間では殆ど光を透過せず、５５０ｎｍから６００ｎｍの間の区間内に透過率が上昇する区間を有し、その後、透過率が殆ど減少することなく、波長６５０ｎｍから８００ｎｍの間の区間では透過率が略一定となり、第２赤色サブフィルタは、波長５５０ｎｍ以下の光は殆ど透過せず、５５０ｎｍから６５０ｎｍの間の区間にて透過率の上昇が始まり、波長７００ｎｍから８００ｎｍの間の区間まで透過率の上昇が続くものである。
【００１０】
このようなカラーフィルタを使用するカラーモニタは、生体粘膜の分光特性をモニタ上でより正確に再現可能となる。
【００１１】
好ましくは、第１赤色サブフィルタは、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの間の区間で透過率が急激に上昇し、その後、透過率が殆ど減少することなく、波長６２０ｎｍから８００ｎｍの間の区間では透過率が略一定となる、任意の透過特性を有するフィルタである。
【００１２】
また、好ましくは、第２赤色サブフィルタは、波長６００ｎｍから６２５ｎｍの間の区間にて透過率の上昇が始まり、波長７２５ｎｍから７７５ｎｍの区間まで透過率の上昇が続くものである。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡システムは、上記のいずれかの特徴を有するカラーフィルタを備えたモニタと、電子内視鏡と、電子内視鏡によって撮像された画像の映像信号を処理して前記モニタに表示させる画像データを生成する電子内視鏡用プロセッサと、を有する電子内視鏡システムであって、電子内視鏡プロセッサが、映像信号から電子内視鏡によって撮像された画像の分光特性を推定する分光特性推定手段と、カラーフィルタを構成する各サブフィルタの透過特性に基づいてモニタに表示される画像の分光特性が前記分光特性推定手段によって推定された分光特性に略一致するような画像データを生成する画像データ生成手段とを有する。
【００１４】
このような構成とすることによって、電子内視鏡で撮像した生体粘膜の分光特性が再現された内視鏡画像をモニタ上に表示可能な電子内視鏡システムが実現される。
【００１５】
また、画像データ生成手段は、例えば最小自乗法を用いて画像データを生成する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、生体粘膜の分光特性をモニタ上でより正確に再現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の電子内視鏡システムのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態の電子内視鏡システムのモニタに設けられたカラーフィルタのパターンを示したものである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態のカラーフィルタの各色のフィルタの透過特性を示したグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態のモニタに表示された生体粘膜の分光特性と、生体粘膜の分光特性を示すグラフである。
【図５】図５は、従来のモニタ用のカラーフィルタの各色のフィルタの透過特性を示したグラフである。
【図６】図６は、従来のモニタに表示された生体粘膜の分光特性と、生体粘膜の分光特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の電子内視鏡システムのブロック図である。本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子内視鏡１００、電子内視鏡用プロセッサ２００及びモニタ３００を有するものであり、電子内視鏡１００の挿入管１１０の先端部１１１の周囲をモニタ３００にて観察する装置である。
【００１９】
電子内視鏡１００は、挿入管１１０の基端側に設けられた操作部１５０と、操作部１５０から電子内視鏡用プロセッサ２００に向かって延びるライトガイド管１２０とを有する。電子内視鏡１００は、ライトガイド管１２０の基端側に設けられたコネクタ部１２１を介して電子内視鏡用プロセッサ２００と接続されている。また、挿入管１１０の先端部１１１には、対物光学系１０１及びＣＣＤ１０２が設けられている。対物光学系１０１によって得られる先端部１１１の周囲の像は、ＣＣＤ１０２の受光面で結像し、ＣＣＤ１０２はこの像を光電変換してＣＣＤ信号を生成する。
【００２０】
ライトガイド管１２０から挿入管１１０にかけて、信号ケーブル１２２が挿通されている。信号ケーブル１２２の一端は、ＣＣＤ１０２に接続されている。また、電子内視鏡１００の信号ケーブル１２２の他端は、コネクタ部１２１を介して電子内視鏡用プロセッサ２００に接続されている。電子内視鏡用プロセッサ２００は、ＣＣＤ１０２から信号ケーブル１２２を介して得られるＣＣＤ信号から、モニタ３００に送信されるビデオ信号を生成するための、ＣＰＵ２０１、Ａ／Ｄコンバータ２１１、初段信号処理回路２１２、ビデオメモリ２１３、後段信号処理回路２１４及びメモリ２１５を有する。
【００２１】
ＣＣＤ１０２から信号ケーブル１２２を介して送信されるＣＣＤ信号は、Ａ／Ｄコンバータ２１１に入力される。Ａ／Ｄコンバータ２１１は、アナログ信号であるＣＣＤ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２１１によって生成されたデジタル信号は、初段信号処理回路２１２に送信される。
【００２２】
初段信号処理回路２１２は、Ａ／Ｄコンバータ２１１が作成したデジタル信号を所定の演算ルーチン（後述）に基づいて、ＲＧＢ方式のデジタル画像データに変換し、メモリ２１５に保存する。
【００２３】
次いで、電子内視鏡用プロセッサ２００のＣＰＵ２０１は、メモリ２１５に保存されたデジタル画像データの各画素のＲＧＢ夫々の輝度値ｂＲ１、ｂＧ１、ｂＢ１から下記の数１に基づいて、画素毎に分光特性Ｓ（ｏ３５０，ｏ３５５，ｏ３６０，．．，ｏ７８０）を算出する。算出された分光特性Ｓは、メモリ２１５に保存される。なお、ｏλは、波長λの光の反射率である。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
数１に示されるように、ＲＧＢ輝度値から分光特性への変換は、変換マトリックスＧによって行われる。この変換マトリックスの値は、多数のサンプルの分光特性とＲＧＢ輝度値から算出された値である。
【００２６】
次いで、ＣＰＵ２０１は、メモリ２１５に保存された分光特性Ｓとモニタ３００に設けられたカラーフィルタの透過特性に基づいて、最小自乗法により、分光特性Ｓに近似の分光特性Ｓ’をモニタ３００に表示させるための輝度値を算出する。そして、メモリ２１５に保存されたデジタル画像データの各画素に対応する輝度値データが、表示用デジタル画像データとしてビデオメモリ２１３に保存される。
【００２７】
後段信号処理回路２１４は、一定の間隔（例えば１秒に３０回）でビデオメモリ２１３から表示用画像データを読み出し、これを所定の形式のビデオ信号に変換し、これをモニタ３００に送る。この結果、モニタ３００にはＣＣＤ１０２によって撮像された画像がカラー画像として表示されることになる。
【００２８】
ＣＣＤ１０２は、一定の間隔（例えば１秒に３０回）おきに撮像した画像をＣＣＤ信号として送出しており、ビデオメモリ２１３に保存された表示用デジタル画像データも一定の間隔ごとに書き換えられることになる。この結果、モニタ３００には、ＣＣＤ１０２が撮像した画像が動画として表示されることになる。なお、ＣＰＵ２０１は、ＣＣＤ１０２による撮像間隔と比べて、極めて高速に分光特性Ｓの算出及び表示用デジタル画像データの作成を行っており、ＣＣＤ１０２が撮像した画像は、殆ど遅延することなくモニタ３００に表示されるようになっている。
【００２９】
また、電子内視鏡１００のライトガイド管１２０及び挿入管１１０には、挿入管１１０の先端部１１１の周囲を照明するための照明光を供給するライトガイド１２３が挿通されている。ライトガイド１２３の先端部１２３ａは、挿入管１１０の先端部１１１に露出している。ライトガイド１２３の基端部１２３ｂは、コネクタ１２１を介して電子内視鏡用プロセッサ２００の内部に導かれている。
【００３０】
電子内視鏡用プロセッサ２００は、ＣＣＤ信号を処理してモニタ３００に画像を表示させるためのビデオプロセッサとしての機能のみならず、ライトガイド１２３を介して電子内視鏡１００に供給される照明光を生成する光源としての機能をも有する。電子内視鏡用プロセッサ２００には、キセノンランプなどの低コヒーレント且つ高輝度の白色光を生成するランプ２２１と、ランプ２２１からの光を集光してライトガイド１２３の他端に入射させる集光レンズ２２２を有する。このため、電子内視鏡１００を電子内視鏡用プロセッサ２００に接続し、ランプ２２１を点灯することによって、電子内視鏡１００の挿入管１１０の先端部１１１から照明光が照射される。
【００３１】
なお、初段信号処理回路２１２及びランプ２２１は、電子内視鏡用プロセッサ２００のＣＰＵ２０１によって制御される。
【００３２】
本実施形態のモニタ３００の受光面には、カラーフィルタ３３０が設けられている。このカラーフィルタ３３０について以下に説明する。
【００３３】
図２は、カラーフィルタ３３０のパターンを示したものである。図２に示されるように、カラーフィルタ１３０は、第１赤色サブフィルタＲＡ、第２赤色サブフィルタＲＢ、緑色サブフィルタＧ及び青色サブフィルタＢの４種類のフィルタから構成されている。より具体的には、水平２×垂直２で構成される４つのサブピクセルの夫々に異なる色のサブフィルタが配置される。この４つのサブピクセルが、１つのカラー画素を構成する。
【００３４】
第１赤色サブフィルタＲＡ、第２赤色サブフィルタＲＢ、緑色サブフィルタＧ及び青色サブフィルタＢの波長に対する透過率を示したグラフを図３に示す。
【００３５】
図３に示されるように、第１赤色サブフィルタＲＡの透過特性（図３中、実線で示される。）は、波長５８０ｎｍ以下の光は殆ど透過しないが、５８０ｎｍから波長が長くなるにつれ、透過率が急激に上昇し、波長６００ｎｍで大凡透過率６０％程度に達する。これより波長の長い領域においては、透過率は一定の大きさ（約６３％）となる。第２赤色サブフィルタＲＢの透過特性（図３中、長い破線で示される。）は、波長６２０ｎｍ以下の光は殆ど透過せず、６２０ｎｍから波長が長くなるにつれ、透過率が上昇し、波長７５０ｎｍ前後では約３５％の透過率となる。緑色サブフィルタＧの透過特性（図３中、短い破線で示される。）は、波長５３０ｎｍ程度で透過率がピークとなり（透過率約７５％）、４５０ｎｍ以下および６００〜７００ｎｍ程度の波長の光は殆ど透過しない。また、７００ｎｍ以上の波長の領域では、波長が長くなるにつれ、波長が上昇し、波長７８０ｎｍでは大凡４０％程度の透過率となる。青色サブフィルタＢの透過特性（図３中、一点鎖線で示される。）は、波長４５０ｎｍ程度で透過率がピークとなり（透過率約７０％）、３８０ｎｍ以下及び５３０ｎｍ以上の波長の光は殆ど透過しない。なお、緑色サブフィルタＧ及び青色サブフィルタＢは、従来構成のモニタに使用されているものと略同一の透過特性となっている。
【００３６】
以上のような透過特性を有するカラーフィルタ３３０を備えたモニタ３００のサブピクセル夫々の輝度は、前述のように最小自乗法を用いてＣＰＵ２０１（図１）によって算出されている。ＣＰＵ２０１によって算出された、１画素を構成する４つのサブピクセルの輝度に対応するフィルタの透過率を乗じ、これらを合成したもの、すなわちモニタ３００上のカラー画素の分光特性と、生体粘膜の分光特性を図４に示す。
【００３７】
図４に示されるように、本実施形態の構成によれば、生体粘膜自身の分光特性に略等しい分光特性を有する内視鏡画像を、モニタ３００上に表示させることが可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、第１赤色サブフィルタＲＡは、波長５８０ｎｍ以下の光は殆ど透過しないが、５８０ｎｍから波長が長くなるにつれ、透過率が急激に上昇し、波長６００ｎｍで大凡一定の大きさに達し、これより波長の長い領域においては、透過率は一定の大きさを維持するものである。また、本実施形態の第２赤色サブフィルタＲＢは、波長６２０ｎｍ以下の光は殆ど透過せず、６２０ｎｍから波長が長くなるにつれ、透過率が上昇するものである。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。
【００３９】
すなわち、第１赤色サブフィルタＲＡは、波長が５５０ｎｍ以下の区間では殆ど光を透過せず、５５０ｎｍから６００ｎｍの間の区間内に透過率が上昇する区間を有し、その後、透過率が殆ど減少することなく、波長６５０ｎｍから８００ｎｍの間の区間では透過率が略一定となる、任意の透過特性を有するフィルタである。好ましくは、第１赤色サブフィルタＲＡは、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの間の区間で透過率が急激に上昇し、その後、透過率が殆ど減少することなく、波長６２０ｎｍから８００ｎｍの間の区間では透過率が略一定となる、任意の透過特性を有するフィルタである。
【００４０】
また、第２赤色サブフィルタＲＢは、波長５５０ｎｍ以下の光は殆ど透過せず、５５０ｎｍから６５０ｎｍの間の区間にて透過率の上昇が始まり、波長７００ｎｍから８００ｎｍの間の区間まで透過率の上昇が続くものである。好ましくは、第２赤色サブフィルタＲＢは、波長６００ｎｍから６２５ｎｍの間の区間にて透過率の上昇が始まり、波長７２５ｎｍから７７５ｎｍの区間まで透過率の上昇が続くものである。
【符号の説明】
【００４１】
１    電子内視鏡システム
１００    電子内視鏡
２００    電子内視鏡用プロセッサ
２０１    ＣＰＵ
２１５    メモリ
３００    モニタ
３３０    カラーフィルタ
Ｂ    青色サブフィルタ
Ｇ    緑色サブフィルタ
ＲＡ  第１赤色サブフィルタ
ＲＢ  第２赤色サブフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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