(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号を取得する画像信号取得部と、
ＲＧＢの入力値と出力値とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルを用いて、前記ＲＧＢ信号に対して階調処理を施す階調処理部とを備え、
前記ＲＧＢ信号が、狭帯域光を含む照明光が照射された前記撮像対象を撮像して得られたものであり、
前記ＲＧＢ階調テーブルが、輝度またはＲ成分の大きさ毎にそれぞれ設定され、かつ該輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、該各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率である前記ＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が前記各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されており、
前記階調処理部が、前記ＲＧＢ信号に基づいて輝度またはＲ成分を取得し、該輝度またはＲ成分の大きさに応じた前記ＲＧＢ階調テーブルを用いて前記階調処理を施すことを特徴とする内視鏡画像信号処理装置。
【請求項２】
前記階調処理部が、前記ＲＧＢ信号を構成する各画素について輝度またはＲ成分をそれぞれ取得し、該画素毎に前記階調処理を施す請求項１記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項３】
前記ＲＧＢ階調テーブルが、一部の輝度またはＲ成分の大きさについてのみ設定されている請求項１または２記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項４】
前記階調処理部が、前記一部の輝度またはＲ成分の大きさ毎に設定されたＲＧＢ階調テーブルを補間して用いて前記階調処理を施す請求項３記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項５】
前記輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、前記第１の比率であるＲＧＢ信号が入力された場合に色相を維持して、明度および彩度が変化する出力値を出力する請求項１から４いずれか１項記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項６】
前記ＲＧＢ信号に低周波画像生成処理を施して低周波画像を生成する低周波画像生成処理部を備え、
前記階調処理部が、前記低周波画像に基づいて輝度またはＲ成分を取得する請求項１から５いずれか１項記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項７】
前記狭帯域光が、青色狭帯域光または緑色狭帯域光である請求項１から６いずれか１項記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項８】
前記ＲＧＢ信号が、前記撮像対象として管腔臓器を撮像して得られた請求項１から７いずれか１項記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項９】
前記第１の比率が、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号のＲＧＢの比率である請求項１から８いずれか１項記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項１０】
前記各ＲＧＢ階調テーブルが、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比よりも発赤を有する粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比を大きくする請求項１から９いずれか１項記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項１１】
前記各ＲＧＢ階調テーブルが、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比よりも萎縮粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比を小さくする請求項１から１０いずれか１項記載の内視鏡画像信号処理装置。
【請求項１２】
内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号を取得する画像信号取得部と、
ＲＧＢの入力値と出力値とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルを用いて、前記ＲＧＢ信号に対して階調処理を施す階調処理部とを備え、
前記ＲＧＢ信号が、狭帯域光を含む照明光が照射された前記撮像対象を撮像して得られたものであり、
前記ＲＧＢ階調テーブルが、輝度またはＲ成分の大きさ毎にそれぞれ設定され、かつ該輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、該各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率である正常粘膜を撮像して得られた前記ＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が前記各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定され、
前記階調処理部が、前記ＲＧＢ信号を構成する各画素について輝度またはＲ成分をそれぞれ取得し、該輝度またはＲ成分の大きさに応じた前記ＲＧＢ階調テーブルを用いて前記画素毎に前記階調処理を施すことを特徴とする内視鏡画像信号処理装置。
【請求項１３】
コンピュータを、内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号を取得する画像信号取得部と、
ＲＧＢの入力値と出力値とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルを用いて、前記ＲＧＢ信号に対して階調処理を施す階調処理部として機能させる内視鏡画像信号処理プログラムであって、
前記ＲＧＢ信号が、狭帯域光を含む照明光が照射された前記撮像対象を撮像して得られたものであり、
前記ＲＧＢ階調テーブルが、輝度またはＲ成分の大きさ毎にそれぞれ設定され、かつ該輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、該各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率である前記ＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が前記各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されており、
前記階調処理部が、前記ＲＧＢ信号に基づいて輝度またはＲ成分を取得し、該輝度またはＲ成分の大きさに応じた前記ＲＧＢ階調テーブルを用いて前記階調処理を施すことを特徴とする内視鏡画像信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号に対して階調処理を施す内視鏡画像信号処理装置および方法並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、光源装置、内視鏡、およびプロセッサ装置を備えた内視鏡システムを用いた診断が広く行われるようになってきた。特に、カラー内視鏡システムの性能向上により、撮像された内視鏡画像の色を観察することによって、消化器の粘膜などの病状を診断することが行われている。【０００３】
たとえば胃の粘膜が胃がんの原因と考えられているピロリ菌に感染している場合、胃の粘膜上に萎縮または斑状に赤い炎症部分が現れることが知られている。したがって、このような萎縮または炎症部分の色を内視鏡画像を用いて観察することにより、ピロリ菌の感染の有無を確認することが行われている。【０００４】
ここで、たとえば特許文献１においては、白色光を撮像対象に照射することによって撮像された内視鏡画像において、血管や病変部などを強調して表示させるため、撮像素子から出力されたＲＧＢ信号に対してＲＧＢの階調テーブルを用いて階調処理を施すことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５４６７７５４号公報
【特許文献２】特開２０００−３３００３７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、たとえば大腸および小腸などといった管腔臓器に内視鏡を挿入して粘膜を撮像する場合、内視鏡の先端に対して手前側の範囲には十分に照明光が照射されるが、奥側の範囲には照明光が十分に届かず、暗い画像となってしまう。【０００７】
このように明るい範囲と暗い範囲とが混在する撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号に対して、一律に同じ階調テーブルを用いて階調処理を行った場合、明るい範囲と暗い範囲とで強調の程度が異なり、強調が強すぎたり、逆に強調が弱すぎたりして、明るい範囲と暗い範囲とで正常粘膜のカラーバランスが異なる画像が撮像される問題がある。以下、具体的な例を説明するが、ここでは、説明を分かりやすくするために、撮像対象をグレーとし、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の比が１：１：１である場合について説明する。【０００８】
たとえば、図１５に示すようなＲ成分の階調テーブルＲＣとＧ成分の階調テーブルＧＣとＢ成分の階調テーブルＢＣとが設定されている場合、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の入力値がＡである場合には、階調処理による出力値はＲ_ｏｕｔ１，Ｇ_ｏｕｔ１，Ｂ_ｏｕｔ１となる。これに対し、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の入力値がＢである場合には、階調処理による出力値はＲ_ｏｕｔ２，Ｇ_ｏｕｔ２，Ｂ_ｏｕｔ２となる。入力値Ａと入力値Ｂとで出力値のカラーバランスが変わらないようにするためには、それぞれの出力値が図１５に示す点線上に存在しなければならないが、入力値Ｂに対する出力値Ｇ_ｏｕｔ２，Ｂ_ｏｕｔ２は点線より大きくなっており、結果として入力値がＡの場合よりもシアンが強い画像となる。すなわち、入力値の輝度によってＲＧＢのカラーバランスが異なる。【０００９】
このようにカラーバランスが崩れた画像では、たとえば赤く強調されるべき範囲が強調されないこと、または正常粘膜の色味が変わってしまうことで正確な画像診断を行うことができない可能性がある。【００１０】
なお、特許文献２には、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に対してそれぞれγ補正を施すことが開示されており、明るい画像の場合と、暗い画像の場合とで、γ補正のカーブを変更することが開示されている。【００１１】
また、特許文献３には、画像中における支配的な色（たとえば赤）の信号から明るさレベルを検出し、その明るさレベルに基づいて、ＲＧＢ画像信号に階調処理を施すことが開示されている。【００１２】
しかしながら、特許文献２および特許文献３に記載の方法では、上述したようなカラーバランスの崩れを抑制することはできない。【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑み、明るい範囲と暗い範囲とが混在する撮像対象を撮像した場合においても、明るい範囲と暗い範囲とでたとえば正常粘膜のカラーバランスを維持することができる内視鏡画像信号処理装置および方法並びにプログラ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】
【００１４】
本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置は、内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号を取得する画像信号取得部と、ＲＧＢの入力値と出力値とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルを用いて、ＲＧＢ信号に対して階調処理を施す階調処理部とを備え、ＲＧＢ階調テーブルが、輝度またはＲ成分の大きさ毎にそれぞれ設定され、かつその輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、その各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率であるＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されており、階調処理部が、ＲＧＢ信号に基づいて輝度またはＲ成分を取得し、その輝度またはＲ成分の大きさに応じたＲＧＢ階調テーブルを用いて階調処理を施す。【００１５】
ここで、上記「輝度」とは、明るさの度合いを表すものであり、いわゆる色空間における明度も含むものとする。【００１６】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置において、階調処理部は、ＲＧＢ信号を構成する各画素について輝度またはＲ成分をそれぞれ取得し、その画素毎に階調処理を施すことができる。【００１７】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置において、ＲＧＢ階調テーブルは、一部の輝度またはＲ成分の大きさについてのみ設定することができる。【００１８】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置において、階調処理部は、一部の輝度またはＲ成分の大きさ毎に設定されたＲＧＢ階調テーブルを補間して用いて階調処理を施すことができる。【００１９】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置において、輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルは、第１の比率のＲＧＢ信号が入力された場合に色相を維持して、明度および彩度が変化する出力値を出力することができる。【００２０】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置においては、ＲＧＢ信号に低周波画像生成処理を施して低周波画像を生成する低周波画像生成処理部を備え、階調処理部は、低周波画像に基づいて輝度またはＲ成分を取得することができる。【００２１】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置においては、ＲＧＢ信号として、狭帯域光を含む照明光が照射された撮像対象を撮像して得られたものを用いることができる。【００２２】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置においては、狭帯域光として、青色狭帯域光または緑色狭帯域光を用いることができる。【００２３】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置においては、ＲＧＢ信号として、撮像対象として管腔臓器を撮像して得られたものを用いることができる。【００２４】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置において、第１の比率は、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号のＲＧＢの比率であることが好ましい。【００２５】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置において、各ＲＧＢ階調テーブルは、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比よりも発赤を有する粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比を大きくすることが好ましい。【００２６】
また、上記本発明の第１の内視鏡画像信号処理装置において、各ＲＧＢ階調テーブルは、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比よりも萎縮粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比を小さくすることが好ましい。【００２７】
本発明の第２の内視鏡画像信号処理装置は、内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号を取得する画像信号取得部と、ＲＧＢの入力値と出力値とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルを用いて、ＲＧＢ信号に対して階調処理を施す階調処理部とを備え、ＲＧＢ階調テーブルが、輝度またはＲ成分の大きさ毎にそれぞれ設定され、かつその輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、その各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率である正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定され、階調処理部が、記ＲＧＢ信号を構成する各画素について輝度またはＲ成分をそれぞれ取得し、その輝度またはＲ成分の大きさに応じたＲＧＢ階調テーブルを用いて画素毎に階調処理を施すことを特徴とする。【００２９】
本発明の内視鏡画像信号処理プログラムは、コンピュータを、内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号を取得する画像信号取得部と、ＲＧＢの入力値と出力値とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルを用いて、ＲＧＢ信号に対して階調処理を施す階調処理部として機能させる内視鏡画像信号処理プログラムであって、ＲＧＢ階調テーブルが、輝度またはＲ成分の大きさ毎にそれぞれ設定され、かつその輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、その各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率であるＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されており、階調処理部が、ＲＧＢ信号に基づいて輝度またはＲ成分を取得し、その輝度またはＲ成分の大きさに応じたＲＧＢ階調テーブルを用いて階調処理を施す。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の内視鏡画像信号処理装置および方法並びにプログラムによれば、ＲＧＢ階調テーブルを輝度またはＲ成分の大きさ毎にそれぞれ設定する。そして、その輝度またはＲ成分の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルが、その各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率であるＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されている。このようなＲＧＢ階調テーブルの設定のもとで、内視鏡を用いて撮像対象を撮像して得られたＲＧＢ信号に基づいて輝度またはＲ成分を取得し、その輝度またはＲ成分の大きさに応じたＲＧＢ階調テーブルを用いてＲＧＢ信号に対して階調処理を施すようにしたので、明るい範囲と暗い範囲とが混在する撮像対象を撮像した場合においても、明るい範囲と暗い範囲とでたとえば正常粘膜のカラーバランスを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の内視鏡画像信号処理装置の一実施形態を用いた内視鏡システムの概略構成を示す図
【図２】第１の実施形態の内視鏡システムの内部構成を示すブロック図
【図３】白色光の分光スペクトルを示す図
【図４】狭帯域光の分光スペクトルを示す図
【図５】通常光画像生成部の階調処理部の具体的な構成を示すブロック図
【図６】輝度毎のＲＧＢ階調テーブルの一例を示す図
【図７】狭帯域光画像生成部の階調処理部の具体的な構成を示すブロック図
【図８】特殊光観察モードで使用される輝度毎のＲＧＢ階調テーブルの一例を示す図
【図９】特殊光観察モードで使用される輝度毎のＲＧＢ階調テーブルのその他の例を示す図
【図１０】第１の実施形態の内視鏡システムの作用を説明するためのフローチャート
【図１１】第２の実施形態の内視鏡システムの階調処理部の内部構成を示すブロック図
【図１２】Ｃ階調テーブル、Ｈ階調テーブルおよびＬ階調テーブルの一例を示す図
【図１３】第１の実施形態の内視鏡システムの変形例を示すブロック図
【図１４】紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、および赤色光Ｒの発光スペクトルを示す図
【図１５】従来のＲＧＢの階調テーブルを用いた階調処理を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の内視鏡画像信号処理装置および方法並びにプログラムの第１の実施形態を用いた内視鏡システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の内視鏡システム１０の概略構成を示す図である。
【００３３】
本実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、入力装置２０とを有する。内視鏡１２は、光源装置１４に光学的に接続され、プロセッサ装置１６に電気的に接続される。
【００３４】
内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部の基端部分に設けられた操作部２２と、挿入部２１の先端側に設けられる湾曲部２３および先端部２４を有している。操作部２２には、アングルノブ２２ａが設けられており、このアングルノブ２２ａを回転操作することによって、湾曲部２３が湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部２４が所望の方向に向けられる。
【００３５】
また、操作部２２には、モード切替スイッチ２２ｂと、ズーム操作部２２ｃとが設けられている。モード切替スイッチ２２ｂは、通常光観察モードと狭帯域光観察モードの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常光観察モードは、被検体内の撮像対象の照明に白色光を用いるモードである。狭帯域光観察モードは、被検体内の撮像対象の照明に青味を帯びた狭帯域光を用いるモードであり、萎縮性胃炎による粘膜の色の変化や血管の透見像を強調するモードである。ズーム操作部２２ｃは、内視鏡１２内のズームレンズ４７（図２参照）を駆動させて、撮像対象を拡大させるズーム操作に用いられる。
【００３６】
モニタ１８および入力装置２０は、プロセッサ装置１６に電気的に接続されるものである。モニタ１８は、内視鏡１２によって撮像された内視鏡画像および後述する色数値情報を表示するものである。入力装置２０は、機能設定等などの入力操作を受け付けるものであり、キーボードおよびマウスなどを備えたものである。なお、タッチパネルを用いることによってモニタ１８と入力装置２０とを兼用するようにしてもよい。
【００３７】
図２は、本実施形態の内視鏡システム１０の内部構成を示すブロック図である。
【００３８】
光源装置１４は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源３４と、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源３６とを備えている。各光源３４、３６は、光源制御部４０により個別に制御され、青色レーザ光源３４の出射光と、青紫色レーザ光源３６の出射光の光量比は変更可能になっている。
【００３９】
光源制御部４０は、通常光観察モードの場合には、主として青色レーザ光源３４を駆動させる。なお、青紫色レーザ光源３６については、青紫色レーザ光がわずかに発光されるように制御してもよい。
【００４０】
これに対し、光源制御部４０は、狭帯域光観察モードの場合には、青色レーザ光源３４と青紫色レーザ光源３６の両方を駆動させるとともに、青色レーザ光の光強度が青紫色レーザ光の光強度よりも大きくなるように制御している。なお、青色レーザ光または青紫色レーザ光の半値幅は±２ｎｍ程度とし、青色狭帯域光とすることが好ましい。また、青色レーザ光源３４および青紫色レーザ光源３６としては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオード、ＩｎＧａＡｓＮ系レーザダイオードおよびＧａＡｓＮ系レーザダイオードなどを用いることができる。また、上記光源として、発光ダイオードなどの発光体を用いた構成としてもよい。
【００４１】
各光源３４、３６から出射されるレーザ光は、集光レンズなどの光学部材（図示省略）を介してライトガイド（ＬＧ）４１に入射する。ライトガイド４１は、ユニバーサルコード１３内に収容されており、内視鏡１２に光学的に接続される。
【００４２】
青色レーザ光または青紫色レーザ光は、ライトガイド４１を介して、内視鏡１２の先端部２４まで伝搬される。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。
【００４３】
内視鏡１２の先端部２４は照明光学系２４aと撮像光学系２４ｂを有している。照明光学系２４aには、ライトガイド４１から出射された青色レーザ光または青紫色レーザ光が入射する蛍光体４４と、照明レンズ４５が設けられている。蛍光体４４に、青色レーザ光が照射されることで励起され、蛍光体４４から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体４４を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体４４を励起させることなく透過する。蛍光体４４を出射した光は、照明レンズ４５を介して、撮像対象に照射される。
【００４４】
ここで、通常光観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体４４に入射する。したがって、図３に示すような、青色レーザ光ＢＬと蛍光体４４から発せられた蛍光ＦＬとを合波した白色光ＷＬが、撮像対象に照射される。一方、狭帯域光観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体４４に入射する。したがって、図４に示すような、青紫色レーザ光ＶＬ、青色レーザ光ＢＬ、および蛍光ＦＬを合波した光ＳＬが、撮像対象に照射される。この狭帯域光観察モードでは、青色レーザ光に加えて、狭帯域光である青紫色レーザ光が含まれているため、青色成分を多く含みかつ波長範囲がほぼ可視光全域に及ぶ広帯域光が、撮像対象に照射される。なお、本明細書においては、狭帯域光観察モードにおいて撮像対象に照射される光のことを、単に狭帯域光と呼ぶことにする。すなわち、図４に示す光ＳＬを、単に狭帯域光ＳＬと呼ぶことにする。
【００４５】
本実施形態の青色レーザ光および青紫色レーザ光のような青色狭帯域光は、粘膜内の吸光物質、具体的には、消化器に多く含まれる含む血液（特に、ヘモグロビン）に対する吸収が大きい。したがって、狭帯域光観察モードで撮影した時に正常な粘膜領域と萎縮粘膜領域の差を大きくすることができる。
【００４６】
なお、蛍光体４４は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本実施形態のように、半導体発光素子を蛍光体４４の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、蛍光体４４を内視鏡１２の先端部２４に設けたが、これに代えて、蛍光体４４を光源装置１４内に設けてもよい。この場合には、ライトガイド４１と青色レーザ光源３４との間に、蛍光体４４を設けることが好ましい。
【００４８】
また、内視鏡１２の撮像光学系２４ｂは、撮像レンズ４６、ズームレンズ４７、および撮像素子４８を有している。撮像対象からの反射光は、撮像レンズ４６およびズームレンズ４７を介して、撮像素子４８に入射する。これにより、撮像素子４８に撮像対象の反射像が結像される。ズームレンズ４７は、ズーム操作部２２ｃを操作することで移動する。
【００４９】
撮像素子４８はカラーのイメージセンサであり、撮像対象の反射像を撮像してＲＡＷ信号を出力する。なお、撮像素子４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等であることが好ましい。
【００５０】
また、本実施形態の撮像素子４８は、撮像面にＲＧＢのカラーフィルタが設けられた同時式撮像素子である。Ｒ（赤）のカラーフィルタが設けられた素子からＲ成分のＲ信号が出力され、Ｇ（緑）のカラーフィルタが設けられた素子からＧ成分のＧ信号が出力され、Ｂ（青）のカラーフィルタが設けられた素子からＢ成分のＢ信号が出力される。なお、以下、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号をまとめてＲＧＢ信号と呼ぶことがある。フィルタ配列としては、ベイヤー配列でもよいし、ハニカム配列でもよい。
【００５１】
また、撮像素子４８としては、撮像面にＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）およびＧ（緑）のＣＭＹＧフィルタを備えたイメージセンサであっても良い。ＣＭＹＧフィルタを備えたイメージセンサの場合には、Ｃ（シアン）のカラーフィルタが設けられた素子からＣ成分のＣ信号が出力され、Ｍ（マゼンダ）のカラーフィルタが設けられた素子からＭ成分のＭ信号が出力され、Ｙ（イエロー）のカラーフィルタが設けられた素子からＹ成分のＹ信号が出力され、Ｇ（緑）のカラーフィルタが設けられた素子からＧ成分のＧ信号が出力される。
【００５２】
撮像素子４８から出力されたＲＧＢ信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０に出力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号であるＲＧＢ信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（correlated double sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto gain control））を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０を経たＲＧＢ信号は、ガンマ変換部５１においてガンマ変換が施された後、Ａ／Ｄ変換部５２により、デジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたＲＧＢ信号は、プロセッサ装置１６に入力される。
【００５３】
プロセッサ装置１６は、画像信号取得部６０と、ノイズ除去部６１と、通常光画像生成部６２と、狭帯域光画像生成部６３と、表示制御部６５とを備える。プロセッサ装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリおよびハードディスクなどを備えたコンピュータから構成されるものであり、本発明の内視鏡画像信号処理プログラムの一実施形態がインストールされたものである。この内視鏡画像信号処理プログラムがＣＰＵによって実行されることによって、上記各部が機能する。
【００５４】
画像信号取得部６０は、内視鏡１２から出力されたＲＧＢ信号を取得するものである。画像信号取得部６０によって取得されたＲＧＢ信号は、メモリなどに一旦記憶される。また、画像信号取得部６０によって取得されたＲＧＢ信号には、図示省略したデモザイク処理部によってデモザイク処理が施され、画素毎について、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号が生成される。
【００５５】
ノイズ除去部６１は、デモザイク処理の施されたＲＧＢ信号に対してノイズ除去処理を施すものである。具体的には、移動平均フィルタまたはメディアンフィルタ処理を施すものである。
【００５６】
通常光画像生成部６２は、マトリックス処理部６２ａ、階調処理部６２ｂ、３次元ＬＵＴ処理部６２ｃ、色彩強調部６２ｄおよび構造強調部６２ｅを備えている。マトリックス処理部６２ａ、階調処理部６２ｂおよび３次元ＬＵＴ処理部６２ｃは、ＲＧＢ信号に対して色変換処理を施すものである。具体的には、ＲＧＢ信号に対して、マトリックス処理部６２ａによって３×３のマトリックス処理が施され、階調処理部６２ｂによって階調処理が施され、３次元ＬＵＴ処理部６２ｃによって３次元ＬＵＴ処理が施される。
【００５７】
階調処理部６２ｂには、ＲＧＢ信号の入力値と出力とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルが予め設定されており、階調処理部６２ｂは、このＲＧＢ階調テーブルを用いて、入力されたＲＧＢ信号に対して階調処理を施すものである。
【００５８】
図５は、階調処理部６２ｂの具体的な構成を示すブロック図である。階調処理部６２ｂは、図５に示すように、第１ＬＵＴ処理部７０と、第２ＬＵＴ処理部７１と、輝度算出部７２とを備えている。
【００５９】
第１ＬＵＴ処理部７０は、通常光観察モードにおける通常画像生成の際に用いられる通常画像用のＲＧＢ階調テーブルが予め設定されたものである。
【００６０】
第２ＬＵＴ処理部７１は、通常光観察モードにおける特殊画像生成の際に用いられる特殊画像用のＲＧＢ階調テーブルが予め設定されたものである
第１ＬＵＴ処理部７０と第２ＬＵＴ処理部７１とは、通常画像生成の指示入力を受けた場合と特殊画像生成の指示入力を受けた場合とで切り替えて使用される。
【００６１】
第２ＬＵＴ処理部７１には、ＲＧＢ信号から算出される輝度毎のＲＧＢ階調テーブルがそれぞれ設定されている。輝度算出部７２は、階調処理部６２ｂに入力されたＲＧＢ信号の輝度を算出するものである。輝度算出部７２によって算出された輝度は、第２ＬＵＴ処理部７１に入力され、第２ＬＵＴ処理部７１は、入力された輝度に応じたＲＧＢ階調テーブルを用いてＲＧＢ信号に対して階調処理を施すものである。
【００６２】
図６Ｉおよび図６IIは、輝度毎に設定されたＲＧＢ階調テーブルの一例を示す図である。以下、図６Ｉおよび図６IIに示すＲＧＢ階調テーブルについて説明するが、ここでは、説明を分かりやすくするために、撮像対象がグレーであり、内視鏡１２から出力されたＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号の比が１：１：１である場合について説明する。
【００６３】
図６Ｉは、入力値であるＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号が、それぞれＲ_ｉｎ１、Ｇ_ｉｎ１およびＢ_ｉｎ１である場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルの一例を示しており、図６IIは、入力値であるＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号が、それぞれＲ_ｉｎ２、Ｇ_ｉｎ２およびＢ_ｉｎ２である場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルの一例を示している。すなわち、図６Ｉは、Ｒ_ｉｎ１、Ｇ_ｉｎ１およびＢ_ｉｎ１から算出される輝度に応じたＲＧＢ階調テーブルであり、図６IIは、Ｒ_ｉｎ２、Ｇ_ｉｎ２およびＢ_ｉｎ２から算出される輝度に応じたＲＧＢ階調テーブルである。なお、図６Ｉおよび図６IIにおいては、Ｒ_ｉｎ１、Ｇ_ｉｎ１およびＢ_ｉｎ１を「Ａ」で示し、Ｒ_ｉｎ２、Ｇ_ｉｎ２およびＢ_ｉｎ２を「Ｂ」で示している。
【００６４】
図６Ｉおよび図６IIに示すように、ＲＧＢ階調テーブルは、Ｒ信号の入力値と出力値とを対応付けたＲ階調テーブルＲＣ１，ＲＣ２と、Ｇ信号の入力値と出力値とを対応付けたＧ階調テーブルＧＣ１，ＧＣ２と、Ｂ信号の入力値と出力値とを対応付けたＢ階調テーブルＢＣ１，ＢＣ２を備えている。
【００６５】
Ｒ階調テーブルＲＣ１，ＲＣ２と、Ｇ階調テーブルＧＣ１，ＧＣ２と、Ｂ階調テーブルＢＣ１，ＢＣ２とは、たとえば正常粘膜など特定の撮像対象の色相および彩度が所定の位置になるようにしつつ、発赤などの他の撮像対象の色が強調されるような階調テーブルであることが好ましい。すなわち、正常粘膜を表すＲＧＢ信号については、階調処理後にそのＲＧＢの比率が所定の比率になるようにし、発赤を表すＲＧＢ信号については、階調処理後に上記所定の比率よりもＲ成分の比率が大きくなるような階調テーブルとすることが好ましい。このような階調テーブルは、正常粘膜を表すＲＧＢ信号の分布と、発赤を表すＲＧＢ信号の分布とを予め取得し、それらの分布と出力値との関係を解析することによって設定することができる。
【００６６】
さらに、図６Ｉに示すＲＧＢ階調テーブルと、図６IIに示すＲＧＢ階調テーブルとは、上述したように輝度毎に設定されたＲＧＢ階調テーブルであるが、これらのＲＧＢ階調テーブルは、入力値のＲＧＢ信号から算出される輝度が変化した場合でも、ＲＧＢの比率が所定の比率のＲＧＢ信号の入力に対して、出力値のＲＧＢの比率が所定の比率となるように設定されている。すなわち、図６Ｉおよび図６IIに示す各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率であるＲＧＢ信号（たとえば正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号）が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されている。
【００６７】
具体的には、図６Ｉに示すＲＧＢ階調テーブルは、入力値がＡの場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルであり、Ｒ信号の出力値はＲ_ｏｕｔ１、Ｇ信号の出力値はＧ_ｏｕｔ１およびＢ信号の出力値はＢ_ｏｕｔ１になる。一方、図６IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、入力値がＢの場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルであり、Ｒ信号の出力値はＲ_ｏｕｔ２、Ｇ信号の出力値はＧ_ｏｕｔ２およびＢ信号の出力値はＢ_ｏｕｔ２になる。そして、図６Ｉおよび図６IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、Ｒ_ｏｕｔ１とＧ_ｏｕｔ１とＢ_ｏｕｔ１の比率と、Ｒ_ｏｕｔ２とＧ_ｏｕｔ２とＢ_ｏｕｔ２の比率とが同じになるように設定されている。なお、図６Ｉに示す直線ＲＬ，ＢＬ，ＧＬと図６IIに示す直線ＲＬ，ＢＬ，ＧＬとは同じ直線であり、Ｒ_ｏｕｔ１とＧ_ｏｕｔ１とＢ_ｏｕｔ１の比率と、Ｒ_ｏｕｔ２とＧ_ｏｕｔ２とＢ_ｏｕｔ２の比率とが変わっていないことが分かる。
【００６８】
このように輝度毎にＲＧＢ階調テーブルを設定し、所定の入力値の輝度が変化した場合でも、出力値のＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号の比率が変化しないようにすることによって、たとえば内視鏡１２によって大腸または小腸などの管腔臓器を撮像した際、明るさが異なる手前の撮像範囲と奥側の撮像範囲とでたとえば正常粘膜のカラーバランスを維持することができ、より正確な色を表した画像を生成することができる。これにより、より高精度な画像診断を行うことができる。
【００６９】
第２ＬＵＴ処理部７１は、具体的には、画素毎について、下式に従って輝度Ｙを算出し、その輝度に応じたＲＧＢ階調テーブルを用いて、画素毎の出力値Ｒ_ｏｕｔ，Ｇ_ｏｕｔ，Ｂ_ｏｕｔを算出する。なお、下式におけるＬＵＴ_Ｒ[Ｒ][Ｙ]が輝度に応じたＲ階調テーブルであり、ＬＵＴ_Ｇ[Ｇ][Ｙ]が輝度に応じたＧ階調テーブルであり、ＬＵＴ_Ｂ[Ｂ][Ｙ]が輝度に応じたＢ階調テーブルである。
Ｙ＝０．３×Ｒ_ｉｎ＋０．６×Ｇ_ｉｎ＋０．１×Ｂ_ｉｎ
Ｒ_ｏｕｔ＝ＬＵＴ_Ｒ[Ｒ_ｉｎ][Ｙ]
Ｇ_ｏｕｔ＝ＬＵＴ_Ｇ[Ｇ_ｉｎ][Ｙ]
Ｂ_ｏｕｔ＝ＬＵＴ_Ｂ[Ｂ_ｉｎ][Ｙ]
なお、輝度Ｙは、０〜２５５の値となるが、ＲＧＢ階調テーブルは、０〜２５５の値の全てについて設定する必要はなく、０〜２５５の値のうち一部の輝度の値についてのみ設定するようにしてもよい。
【００７０】
そして、たとえば入力値Ｒ_ｉｎ，Ｇ_ｉｎ，Ｂ_ｉｎから算出された輝度Ｙに対応するＲＧＢ階調テーブルが予め設定されていない場合には、その輝度Ｙの前後の輝度の値について設定されたＲＧＢ階調テーブルを用いて出力値Ｒ_ｏｕｔ，Ｇ_ｏｕｔ，Ｂ_ｏｕｔを算出するようにすればよい。具体的には、前後の輝度に設定されたＲＧＢ階調テーブルを補間して用いるようにすればよい。
【００７１】
また、撮像素子４８が、ＣＭＹＧの補色系のカラーフィルタを備えたものである場合には、ＣＭＹＧ信号をＲＧＢ信号に変換した後、上述したＲＧＢ階調テーブルを用いた階調処理を行うようすればよい。
【００７２】
図２に戻り、色彩強調部６２ｄは、ユーザによる設定入力を受け付けて色変換済のＲＧＢ信号に対して、さらに各種の色彩強調処理を施すものである。構造強調部６２ｅは、色彩強調処理済のＲＧＢ信号に対して、空間周波数強調などの構造強調処理を行うものである。
【００７３】
マトリックス処理部６２ａ、色彩強調部６２ｄおよび構造強調部６２ｅには、それぞれ通常画像生成用のパラメータと特殊画像生成用のパラメータとが予め設定されている。
【００７４】
通常画像生成と特殊画像生成は、ユーザが入力装置２０から指示入力することによって切り替えられる。なお、入力装置２０からの指示入力に限らず、操作部２２に通常画像生成と特殊画像生成とを切り替えるスイッチを設けるようにしてもよい。
【００７５】
ユーザによって通常画像生成の指示入力がされた場合には、通常光画像生成部６２に入力されたＲＧＢ信号に対して各部において通常画像用の処理が施され、通常画像信号として通常光画像生成部６２から表示制御部６５に出力される。ユーザによって特殊画像生成の指示入力がされた場合には、通常光画像生成部６２に入力されたＲＧＢ信号に対して各部において特殊画像用の処理が施され、特殊画像信号として通常光画像生成部６２から表示制御部６５に出力される。
【００７６】
狭帯域光画像生成部６４は、マトリックス処理部６４ａ、階調処理部６４ｂ、３次元ＬＵＴ処理部６４ｃ、色彩強調部６４ｄおよび構造強調部６４ｅを備えている。マトリックス処理部６４ａ、階調処理部６４ｂおよび３次元ＬＵＴ処理部６２ｃは、ＲＧＢ信号に対して狭帯域画像用の色変換処理を施すものである。具体的には、ＲＧＢ信号に対して、マトリックス処理部６４ａによって３×３のマトリックス処理が施され、階調処理部６４ｂによって階調処理が施され、３次元ＬＵＴ処理部６４ｃによって３次元ＬＵＴ処理が施される。
【００７７】
階調処理部６４ｂにも、階調処理部６２ｂと同様に、ＲＧＢ信号の入力値と出力とを対応付けたＲＧＢ階調テーブルが予め設定されており、階調処理部６４ｂは、このＲＧＢ階調テーブルを用いて、入力されたＲＧＢ信号に対して階調処理を施すものである。
【００７８】
階調処理部６４ｂの基本的な構成は、階調処理部６２ｂと同様であり、図７に示すように、第１ＬＵＴ処理部７３と、第２ＬＵＴ処理部７４と、輝度算出部７５とを備えている。
【００７９】
第１ＬＵＴ処理部７３は、狭帯域光観察モードにおける狭帯域画像生成の際に用いられる狭帯域画像用のＲＧＢ階調テーブルが予め設定されたものである。
【００８０】
第２ＬＵＴ処理部７４は、狭帯域光観察モードにおける特殊狭帯域画像生成の際に用いられる特殊狭帯域画像用のＲＧＢ階調テーブルが予め設定されたものである。
第１ＬＵＴ処理部７３と第２ＬＵＴ処理部７４とは、狭帯域画像生成の指示入力を受けた場合と特殊狭帯域画像生成の指示入力を受けた場合とで切り替えて使用される。
【００８１】
そして、第２ＬＵＴ処理部７４は、通常光画像生成部６２の第２ＬＵＴ処理部７１と同様に、輝度毎に設定されたＲＧＢ階調テーブルを有するものである。この輝度毎のＲＧＢ階調テーブルも、輝度毎の各ＲＧＢ階調テーブルにＲＧＢの比率が第１の比率であるＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率が第２の比率となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されている。図８および図９は、階調処理部６４ｂに設定されるＲＢＧ階調テーブルの具体的な例を示す図である。
【００８２】
図８Ｉおよび図８IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、入力されるＲＧＢ信号のＲＧＢの比率（第１の比率）と階調処理後のＲＧＢ信号のＲＧＢの比率（第２の比率）とが同じになるように設定されたものである。そして、図８Ｉに示すＲＧＢ階調テーブルは、輝度がＹ＝８２の場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルであり、図８IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、輝度がＹ＝１４３の場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルである。
【００８３】
図８Ｉに示すＲＧＢ階調テーブル（ＲＣ１，ＧＣ１，ＢＣ１）は、Ｒ_ｉｎ＝１２８，Ｇ_ｉｎ＝６７，Ｂ_ｉｎ＝３４のＲＧＢ信号に対して、Ｒ_ｏｕｔ＝１２８，Ｇ_ｏｕｔ＝６７，Ｂ_ｏｕｔ＝３４の出力値を出力する。このとき入力されるＲＧＢ信号のＲＧＢの比率は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７であり、出力値のＲＧＢの比率も、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７である。
【００８４】
一方、図８IIに示すＲＧＢ階調テーブル（ＲＣ２，ＧＣ２，ＢＣ２）は、Ｒ_ｉｎ＝２２４，Ｇ_ｉｎ＝１１８，Ｂ_ｉｎ＝５９のＲＧＢ信号に対して、Ｒ_ｏｕｔ＝２２４，Ｇ_ｏｕｔ＝１１８，Ｂ_ｏｕｔ＝５９の出力値を出力する。このとき入力されるＲＧＢ信号のＲＧＢの比率は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７であり、出力値のＲＧＢの比率も、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７である。
【００８５】
すなわち、図８Ｉに示すＲＧＢ階調テーブルと図８IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、ともにＲＧＢの比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７（第１の比率）であるＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７（第２の比率）となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されている。
【００８６】
次に、図９Ｉおよび図９IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、入力されるＲＧＢ信号のＲＧＢの比率（第１の比率）がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７の場合、階調処理後のＲＧＢ信号のＲＧＢの比率（第２の比率）がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５：０．３となるように設定されたものである。
【００８７】
そして、図９Ｉに示すＲＧＢ階調テーブル（ＲＣ１，ＧＣ１，ＢＣ１）は、輝度がＹ＝８２の場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルであり、図９IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、輝度がＹ＝１４３の場合に用いられるＲＧＢ階調テーブルである。
【００８８】
図９Ｉに示すＲＧＢ階調テーブルは、Ｒ_ｉｎ＝３４，Ｇ_ｉｎ＝６７，Ｂ_ｉｎ＝１２８のＲＧＢ信号に対して、Ｒ_ｏｕｔ＝１２８，Ｇ_ｏｕｔ＝６３，Ｂ_ｏｕｔ＝３８の出力値を出力する。このとき入力されるＲＧＢ信号のＲＧＢの比率は、上述したようにＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７であり、出力値のＲＧＢの比率は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５：０．３である。
【００８９】
一方、図９IIに示すＲＧＢ階調テーブル（ＲＣ２，ＧＣ２，ＢＣ２）は、Ｒ_ｉｎ＝２２４，Ｇ_ｉｎ＝１１８，Ｂ_ｉｎ＝５９のＲＧＢ信号に対して、Ｒ_ｏｕｔ＝２２４，Ｇ_ｏｕｔ＝１１１，Ｂ_ｏｕｔ＝６６の出力値を出力する。このとき入力されるＲＧＢ信号のＲＧＢの比率は、上述したようにＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７であり、出力値のＲＧＢの比率は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５：０．３である。
【００９０】
すなわち、図９Ｉに示すＲＧＢ階調テーブルと図９IIに示すＲＧＢ階調テーブルは、ともにＲＧＢの比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５３：０．２７（第１の比率）であるＲＧＢ信号が入力された場合、ＲＧＢの比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：０．５：０．３（第２の比率）となる出力値が各ＲＧＢ階調テーブルから出力されるように設定されている。
【００９１】
狭帯域光観察モードで強調表示させたい萎縮粘膜は、萎縮粘膜と正常粘膜が同一輝度の場合、Ｇ信号およびＢ信号が正常粘膜に比べて大きく、Ｒ信号が正常粘膜に比べて小さい。また、発赤は、発赤と正常粘膜が同一輝度の場合、Ｒ信号が正常粘膜に比べて大きく、Ｇ信号およびＢ信号が正常粘膜に比べて小さい。図８および図９に示すＲＧＢ階調テーブルのように、基準点よりも高い入力値に対しては入力値に対する出力値の比率を基準点より高くし、基準点より低い入力値に対しては入力値に対する出力値の比率を基準点より低くすることで色強調することが可能になる。すなわち、各ＲＧＢ階調テーブルは、入力値が大きくなるほど入力値に対する出力値の比が大きくなるように設定することが好ましい。
【００９２】
より具体的には、各ＲＧＢ階調テーブルは、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比よりも発赤を有する粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比を大きくするものであることが好ましい。
【００９３】
また、各ＲＧＢ階調テーブルは、正常粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比よりも萎縮粘膜を撮像して得られたＲＧＢ信号が入力された場合のＲの入力値に対するＲの出力値の比を小さくするものであることが好ましい。
【００９４】
図２に戻り、色彩強調部６４ｄは、ユーザによる設定入力を受け付けて色変換済のＲＧＢ信号に対して、さらに各種の色彩強調処理を施すものである。構造強調部６４ｅは、色彩強調処理済のＲＧＢ信号に対して、空間周波数強調などの構造強調処理を行うものである。
【００９５】
マトリックス処理部６４ａ、色彩強調部６４ｄおよび構造強調部６４ｅには、それぞれ狭帯域画像生成用のパラメータと特殊狭帯域画像生成用のパラメータとが予め設定されている。
【００９６】
狭帯域画像生成と特殊狭帯域画像生成は、ユーザが入力装置２０から指示入力することによって切り替えられる。なお、入力装置２０からの指示入力に限らず、操作部２２に狭帯域画像生成と特殊狭帯域画像生成とを切り替えるスイッチを設けるようにしてもよい。
【００９７】
ユーザによって狭帯域画像生成の指示入力がされた場合には、狭帯域光画像生成部６４に入力されたＲＧＢ信号に対して各部において狭帯域画像用の処理が施され、狭帯域画像信号として狭帯域光画像生成部６４から表示制御部６５に出力される。ユーザによって特殊狭帯域画像生成の指示入力がされた場合には、狭帯域光画像生成部６４に入力されたＲＧＢ信号に対して各部において特殊狭帯域画像用の処理が施され、特殊狭帯域画像信号として狭帯域光画像生成部６４から表示制御部６５に出力される。
【００９８】
表示制御部６５は、通常光画像生成部６２または狭帯域光画像生成部６４から出力された通常画像信号、特殊画像信号、狭帯域画像信号または特殊狭帯域画像信号を、モニタ１８で表示可能な表示画像信号に変換する。モニタ１８は、表示画像信号に基づいて、通常画像、特殊画像、狭帯域画像または特殊狭帯域画像を表示する。
【００９９】
次に、本実施形態の内視鏡システムの作用について、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０１００】
まず、ユーザによってモード切替スイッチ２２ｂが操作され、通常光観察モードまたは狭帯域光観察モードが選択されて設定される（Ｓ１０）。通常光観察モードが設定された場合には、内視鏡１２によって撮像対象に対して白色光ＷＬが照射され、撮像対象を撮像することによって撮像素子４８から出力されたＲＧＢ信号は、プロセッサ装置１６の画像信号取得部６０によって取得され、デモザイク処理が施される（Ｓ１２）。
【０１０１】
デモザイク処理の施されたＲＧＢ信号はノイズ除去部６１に入力され、ノイズ除去部６１においてノイズ除去処理が施された後、通常光画像生成部６２に入力される。通常光画像生成部６２に入力されたＲＧＢ信号は、マトリックス処理部６２ａにおいてマトリックス処理が施される。
【０１０２】
そして、ユーザによって通常画像生成の指示入力がされた場合には（Ｓ１４、通常画像）、階調処理部６２ｂの第１ＬＵＴ処理部７０にＲＧＢ信号が入力され、そのＲＧＢ信号に対して通常画像用のＲＧＢ階調テーブルを用いた階調処理が施される（Ｓ２４）。
【０１０３】
階調処理の施されたＲＧＢ信号は３次元ＬＵＴ処理部６２ｃに入力されて３次元ＬＵＴ処理が施された後、色彩強調部６２ｄに入力されて色彩強調処理が施される。次いで、色彩強調処理済のＲＧＢ信号に対して構造強調部６２ｅにおいて構造強調処理が施されて通常画像信号が生成され（Ｓ２６）、表示制御部６５に出力される。表示制御部６５は、入力された通常画像信号に基づいてモニタ１８に通常画像を表示させる（Ｓ２８）。
【０１０４】
ユーザが処理を終了したいと考えた場合には、処理の終了指示が入力されて処理を終了する（Ｓ４８，ＹＥＳ）。または、処理を終了しない場合には（Ｓ４８，ＮＯ）、Ｓ１０に戻り、引き続き通常光観察モードが継続されるか、狭帯域光観察モードに切り換えられる。
【０１０５】
一方、ユーザによって特殊画像生成の指示入力がされた場合には（Ｓ１４、特殊画像）、ＲＧＢ信号は第２ＬＵＴ処理部７１と輝度算出部７２に入力される。輝度算出部７２は、入力された画素毎のＲＧＢ信号に基づいて、画素毎に輝度を算出する（Ｓ１６）。そして、輝度算出部７２によって算出された輝度は第２ＬＵＴ処理部７１に出力され、第２ＬＵＴ処理部７１は、入力された輝度に基づいて、輝度毎に設定された特殊画像用のＲＧＢ階調テーブルを用いて、画素毎のＲＧＢ信号に対して階調処理を施す（Ｓ１８）。
【０１０６】
階調処理の施されたＲＧＢ信号は３次元ＬＵＴ処理部６２ｃに入力されて３次元ＬＵＴ処理が施された後、色彩強調部６２ｄに入力されて色彩強調処理が施される。次いで、色彩強調処理済のＲＧＢ信号に対して構造強調部６２ｅにおいて構造強調処理が施されて特殊画像信号が生成され（Ｓ２０）、表示制御部６５に出力される。表示制御部６５は、入力された特殊画像信号に基づいてモニタ１８に特殊画像を表示させる（Ｓ２２）。
【０１０７】
ユーザが処理を終了したいと考えた場合には、処理の終了指示が入力されて処理を終了する（Ｓ４８，ＹＥＳ）。または、処理を終了しない場合には（Ｓ４８，ＮＯ）、Ｓ１０に戻り、引き続き通常光観察モードが継続されるか、狭帯域光観察モードに切り換えられる。
【０１０８】
ユーザによってモード切替スイッチ２２ｂが操作され、狭帯域光観察モードが設定された場合には、内視鏡１２によって撮像対象に対して狭帯域光ＳＬが照射され、撮像対象を撮像することによって撮像素子４８から出力されたＲＧＢ信号は、プロセッサ装置１６の画像信号取得部６０によって取得され、デモザイク処理が施される（Ｓ３０）。
【０１０９】
デモザイク処理の施されたＲＧＢ信号はノイズ除去部６１に入力され、ノイズ除去部６１においてノイズ除去処理が施された後、狭帯域光画像生成部６４に入力される。狭帯域光画像生成部６４に入力されたＲＧＢ信号は、マトリックス処理部６４ａにおいてマトリックス処理が施された後、階調処理部６４ｂに入力される。
【０１１０】
そして、ユーザによって狭帯域画像生成の指示入力がされた場合には（Ｓ３２、狭帯域画像）、階調処理部６４ｂの第１ＬＵＴ処理部７３にＲＧＢ信号が入力され、そのＲＧＢ信号に対して狭帯域画像用のＲＧＢ階調テーブルを用いた階調処理が施される（Ｓ４２）。
【０１１１】
階調処理の施されたＲＧＢ信号は３次元ＬＵＴ処理部６４ｃに入力されて３次元ＬＵＴ処理が施された後、色彩強調部６４ｄに入力されて色彩強調処理が施される。次いで、色彩強調処理済のＲＧＢ信号に対して構造強調部６４ｅにおいて構造強調処理が施されて狭帯域画像信号が生成され（Ｓ４４）、表示制御部６５に出力される。表示制御部６５は、入力された狭帯域画像信号に基づいてモニタ１８に狭帯域画像を表示させる（Ｓ４６）。
【０１１２】
ユーザが処理を終了したいと考えた場合には、処理の終了指示が入力されて処理を終了する（Ｓ４８，ＹＥＳ）。または、処理を終了しない場合には（Ｓ４８，ＮＯ）、Ｓ１０に戻り、引き続き通常光観察モードが継続されるか、狭帯域光観察モードに切り換えられる。
【０１１３】
一方、ユーザによって特殊狭帯域画像生成の指示入力がされた場合には（Ｓ３２、特殊画像）、ＲＧＢ信号は第２ＬＵＴ処理部７４と輝度算出部７５に入力される。輝度算出部７５は、入力された画素毎のＲＧＢ信号に基づいて、画素毎に輝度を算出する（Ｓ３４）。そして、輝度算出部７５によって算出された輝度は第２ＬＵＴ処理部７４に出力され、第２ＬＵＴ処理部７４は、入力された輝度に基づいて、輝度毎に設定された特殊狭帯域画像用のＲＧＢ階調テーブルを用いて、画素毎のＲＧＢ信号に対して階調処理を施す（Ｓ３６）。
【０１１４】
階調処理の施されたＲＧＢ信号は３次元ＬＵＴ処理部６４ｃに入力されて３次元ＬＵＴ処理が施された後、色彩強調部６４ｄに入力されて色彩強調処理が施される。次いで、色彩強調処理済のＲＧＢ信号に対して構造強調部６４ｅにおいて構造強調処理が施されて特殊狭帯域画像信号が生成され（Ｓ３８）、表示制御部６５に出力される。表示制御部６５は、入力された特殊狭帯域画像信号に基づいてモニタ１８に特殊狭帯域画像を表示させる（Ｓ４０）。
【０１１５】
ユーザが処理を終了したいと考えた場合には、処理の終了指示が入力されて処理を終了する（Ｓ４８，ＹＥＳ）。または、処理を終了しない場合には（Ｓ４８，ＮＯ）、Ｓ１０に戻り、引き続き狭帯域光観察モードが継続されるか、通常光観察モードに切り換えられる。
【０１１６】
次に、本発明の内視鏡画像信号処理装置および方法並びにプログラムの第２の実施形態を用いた内視鏡システムについて説明する。図１１は、本実施形態の内視鏡システムの階調処理部の概略構成を示す図である。なお、図１１は、図２に示す通常光画像生成部６２の階調処理部６２ｂと特殊光画像生成部６４の階調処理部６４ｂとをまとめて示した図である。第２の実施形態の内視鏡システムの階調処理部６２ｂ，６４ｂは、第１の実施形態の内視鏡システムの各階調処理部６２ｂ，６４ｂに対して、さらに低周波画像生成処理部６６，６７をそれぞれ設けたものである。
【０１１７】
低周波画像生成処理部６６，６７は、画像信号取得部６０においてデモザイク処理の施されたＲＧＢ信号に対して低周波画像生成処理を施すものである。そして、階調処理部６２ｂ，６４ｂの輝度算出部７２，７５は、低周波画像生成処理部６６，６７において低周波画像生成処理の施されたＲＧＢ信号を用いて輝度を算出する。低周波画像生成処理は、いわゆるボケ処理であり、公知のフィルタ処理などを用いることができる。
【０１１８】
このように輝度を算出する際に低周波画像生成処理の施されたＲＧＢ信号を用いることによって、極端に輝度が高いノイズ信号などを除去することができ、構造をとらえやすくなるので、より適切なＲＧＢ階調テーブルを用いることができる。なお、階調処理部６２ｂは、階調処理の入力値としては、低周波画像生成処理の施されていないＲＧＢ信号を用いる。
【０１１９】
なお、その他の構成については、上記第１の実施形態の内視鏡システム１０と同様である。
【０１２０】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システム１０，１１においては、ＲＧＢ階調テーブルとして、Ｒ階調テーブルＲＣ１，ＲＣ２，Ｂ階調テーブルＢＣ１，ＢＣ２およびＧ階調テーブルＧＣ１，ＧＣ２を用い、入力値のＲ_ｉｎ，Ｇ_ｉｎおよびＢ_ｉｎに対して直接、Ｒ_ｏｕｔ，Ｇ_ｏｕｔおよびＢ_ｏｕｔを出力する階調テーブルを用いるようにしたが、ＲＧＢ階調テーブルの構成としてはこれに限られるものではない。
【０１２１】
たとえばＲＧＢ信号をＲＧＢ以外の色空間に変換する色空間変換テーブルと、その変換した色空間の階調テーブルと、その階調テーブルの出力値を再びＲＧＢ信号に変換するＲＧＢ変換テーブルとからＲＧＢ階調テーブルを構成するようにしてもよい。すなわち、本発明のＲＧＢ階調テーブルは、このようにＲＧＢ以外の色空間の階調テーブルを用いて階調処理を行うものも含むものとする。
【０１２２】
具体的には、たとえばＲＧＢ信号をＨＣＬ色空間の信号に変換する。そして、この変換によって得られる入力値の輝度Ｉｎ_ＬとＣ（彩度）の出力値Ｏｕｔ_Ｃとを対応付けたＣ階調テーブルと、入力値の輝度Ｉｎ_ＬとＨ（色相）の出力値Ｏｕｔ_Ｈとを対応付けたＨ階調テーブルと、入力値の輝度Ｉｎ_ＬとＬ（明度）の出力値Ｏｕｔ_Ｌとを対応付けたＬ階調テーブルとを予め設定しておき、これらの階調テーブルを用いて、輝度Ｉｎ_Ｌに応じた出力値Ｏｕｔ_Ｃ，Ｏｕｔ_Ｈ，Ｏｕｔ_Ｌを算出する。
【０１２３】
Ｃ階調テーブル、Ｈ階調テーブルおよびＬ階調テーブルは、図１２に示すように、輝度が変化しても所定の色相を維持し、明度および彩度が輝度に応じて変化するように設定されていることが好ましい。このように輝度が変化しても色相は変化しないので、上記第１および第２の実施形態と同様に、輝度の変化に対してカラーバランスを維持する効果を得ることができる。
【０１２４】
そして、出力値Ｏｕｔ_Ｃ，Ｏｕｔ_Ｈ，Ｏｕｔ_Ｌを、ＲＧＢ変換テーブルを用いて再びＲＧＢ信号に変換する。ＲＧＢ信号に変換された後の処理については、上記第１および第２の実施形態と同様である。
【０１２５】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システム１０，１１においては、輝度毎のＲＧＢ階調テーブルを予め設定するようにしたが、輝度の代わりにＲＧＢ信号のうちのＲ成分のＲ信号の大きさ毎のＲＧＢ階調テーブルを予め設定するようにしてもよい。長波長の光は、血管などが多い粘膜に対する吸収特性がその他のＧ成分およびＢ成分よりも低い。したがって、Ｒ信号は、粘膜の吸収特性の影響を受けずに粘膜の表面のおおまかな構造を表した信号となるので、輝度の代わりに用いることができる。
【０１２６】
このように輝度の代わりにＲ信号を用いるようにした場合には、ＲＧＢ信号から輝度を算出する構成を省略することができ、処理を簡略化することができる。なお、輝度の代わりにＲ信号を用いる場合にも、０〜２５５の値の全てについてＲＧＢ階調テーブルを設定する必要はなく、０〜２５５の値のうち一部のＲ信号の値についてのみ設定するようにしてもよい。輝度の代わりにＲ信号を用いる場合においてもボケ処理を施したＲ信号を用いるようにしてもよい。
【０１２７】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システムにおいては、通常光観察モードと狭帯域光観察モードとで、異なるＲＧＢ階調テーブルを備えるようにしてもよい。
【０１２８】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システムにおいては、通常光を撮像対象に照射する通常光観察モードにおいて、通常画像を生成するようにしたが、さらに通常光画像生成部６２に入力されたＲＧＢ信号に対して予め設定されたマトリクス演算を施すことによって、所望の波長帯域の画像信号を生成するようにしてもよい。具体的には、上述したマトリクス演算を行うことによって、たとえば狭帯域光観察モードにおいて取得されるようなＲＧＢ信号を生成するようにしてもよい。なお、このようなマトリクス演算としては、既に公知な演算方法を用いることができる。
【０１２９】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システムにおいては、狭帯域光を撮像対象に照射する狭帯域光観察モードにおいて、狭帯域画像を生成するようにしたが、さらに狭帯域光画像生成部６４に入力されたＲＧＢ信号に対して予め設定されたマトリクス演算を施すことによって、所望の波長帯域の画像信号を生成するようにしてもよい。具体的には、上述したマトリクス演算を行うことによって、たとえば青紫色レーザ光ＶＬの波長帯域の画像信号を生成するようにしてもよい。なお、このようなマトリクス演算としては、既に公知な演算方法を用いることができる。
【０１３０】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システム１０，１１では、粘膜の吸収物質に対して光吸収性が高い青色狭帯域光（青色レーザ光および青紫色レーザ光）を含む狭帯域光を用いた場合について説明したが、粘膜の吸収物質に対して光吸収性が高い緑色狭帯域光（例えば、５４０〜５６０nmの波長成分）を含む光を用いるようにしてもよい。
【０１３１】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システム１０，１１においては、光源として、青色レーザ光源３４と青紫色レーザ光源３６とを用い、蛍光体４４に青色レーザ光を照射することによって白色光を得るようにしたが、光源装置１４の構成は、これに限らず、その他の構成でもよい。
【０１３２】
具体的には、図１３に示す内視鏡システム１５のように、光源装置１４が、Ｖ−ＬＥＤ（Violet Light Emitting Diode）４２ａ、Ｂ-ＬＥＤ（Blue Light Emitting Diode）４２ｂ、Ｇ-ＬＥＤ（Green Light Emitting Diode）４２ｃ、およびＲ-ＬＥＤ（Red Light Emitting Diode）４２ｄを備えるようにしてもよい。光源装置１４は、さらに４色のＬＥＤ４２a〜４２ｄの駆動を制御する光源制御部４０と４色のＬＥＤ４２a〜４２ｄから発せられる４色の光の光路を結合する光路結合部４３とを備えている。光路結合部４３で結合された光は、ライトガイド４１を介して、被検体内に照射される。
【０１３３】
図１４に示すように、Ｖ-ＬＥＤ４２ａは、中心波長４０５±１０nm、波長範囲３８０〜４２０nmの紫色光Ｖを発生する。Ｂ-ＬＥＤ４２ｂは、中心波長４６０±１０nm、波長範囲４２０〜５００nmの青色光Ｂを発生する。Ｇ-ＬＥＤ４２ｃは、波長範囲が４８０〜６００nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。Ｒ-ＬＥＤ４２ｄは、中心波長６２０〜６３０nmで、波長範囲が６００〜６５０nmに及ぶ赤色光Ｒを発生する。
【０１３４】
光源制御部４０は、通常光観察モード、第１狭帯域光観察モード、及び第２狭帯域光観察モードのいずれの観察モードにおいても、Ｖ−ＬＥＤ４２ａ、Ｂ-ＬＥＤ４２ｂ、Ｇ-ＬＥＤ４２ｃ、Ｒ-ＬＥＤ４２ｄを点灯する。したがって、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの４色の光が混色した光が、観察対象に照射される。また、光源制御部４０は、通常光観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃとなるように、各ＬＥＤ４２ａ〜４２ｄを制御する。一方、光源制御部４０は、第１及び第２狭帯域光観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓとなるように、各ＬＥＤ４２ａ〜４２ｄを制御する。なお、第１狭帯域光観察モードは、ピロリ菌の除菌が成功したか否かを判断する場合に用いられ、第１狭帯域画像をモニタ１８上に表示するモードである。第２狭帯域光観察モードは、ピロリ菌に感染しているか否かを判断する場合に用いられ、第２狭帯域画像をモニタ１８上に表示するモードである。
【０１３５】
また、上記第１および第２の実施形態の内視鏡システム１０，１１においては、同時式撮像素子を用いるようにしたが、本発明は、いわゆる面順次方式の内視鏡システムにも適用することができる。
【０１３６】
面順次方式の内視鏡システムにおいては、通常光観察モードの場合には、Ｒ（赤）フィルタ、Ｇ（緑）フィルタおよびＢ（青）フィルタが周方向に沿って設けられた回転フィルタが回転することで、青色光、緑色光および赤色光が撮像対象に順次照射される。
【０１３７】
青色光、緑色光および赤色光の照射による撮像対象からの反射像がモノクロの撮像素子によって撮像され、撮像素子からＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号が順次出力され、この信号が画像信号取得部６０によって取得されることになる。
【０１３８】
また、狭帯域光観察モードにおいては、中心波長４１５ｎｍの青色狭帯域光を透過させるＢｎフィルタ、ＧフィルタおよびＲフィルタが周方向に沿って設けられた回転フィルタを回転させることによって、撮像対象に対して青色狭帯域光、緑色光および赤色光が撮像対象に順次照射される。
【０１３９】
青色狭帯域光、緑色光および赤色光の照射による撮像対象からの反射像がモノクロの撮像素子によって撮像され、撮像素子からＲ信号、Ｇ信号およびＢｎ信号が順次出力され、この信号が画像信号取得部６０によって取得されることになる。なお、Ｂｎ信号は、Ｂ信号と同様に取り扱われて処理される。
【０１４０】
また、本発明は、第１および第２の実施形態の内視鏡システム１０，１１のような挿入部２１を備えた内視鏡システムに限らず、カプセル内視鏡にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１０，１１，１５       内視鏡システム
１２   内視鏡
１３   ユニバーサルコード
１４   光源装置
１６   プロセッサ装置
１８   モニタ
２０   入力装置
２１   挿入部
２２   操作部
２２ａ アングルノブ
２２ｂ モード切替スイッチ
２２ｃ ズーム操作部
２３   湾曲部
２４   先端部
２４a  照明光学系
２４ｂ 撮像光学系
３４   青色レーザ光源
３６   青紫色レーザ光源
４０   光源制御部
４１   ライトガイド
４３   光路結合部
４４   蛍光体
４５   照明レンズ
４６   撮像レンズ
４７   ズームレンズ
４８   撮像素子
５０   ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
５１   ガンマ変換部
５２   Ａ／Ｄ変換部
６０   画像信号取得部
６２ｂ 階調処理部
６２   ノイズ除去部
６３   通常光画像生成部
６４   狭帯域光画像生成部
６５   表示制御部
６６   ボケ処理部
７０，７３     第１ＬＵＴ処理部
７１，７４     第２ＬＵＴ処理部
７２，７５     輝度算出部
Ａ     入力値
Ｂ     入力値
ＢＣ，ＢＣ１，ＢＣ２   Ｂ階調テーブル
ＧＣ，ＧＣ１，ＧＣ２   Ｇ階調テーブル
ＲＣ，ＲＣ１，ＲＣ２   Ｒ階調テーブル
ＲＬ，ＢＬ，ＧＬ       直線
ＳＬ   狭帯域光
ＢＬ   青色レーザ光
ＦＬ   蛍光
ＶＬ   青紫色レーザ光
ＷＬ   白色光
Ｖ     紫色光
Ｒ     赤色光
Ｇ     緑色光
Ｂ     青色光
４２ａ Ｖ−ＬＥＤ
４２ｂ Ｂ-ＬＥＤ
４２ｃ Ｇ-ＬＥＤ
４２ｄ Ｒ-ＬＥＤ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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