JP5789280B2 - プロセッサ装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、狭帯域の波長情報を含む狭帯域信号に基づいて、血管強調観察などの特殊光観察を行うプロセッサ装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムの作動方法に関する。

医療分野においては、光源装置、内視鏡装置、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。この内視鏡システムでは、光源装置から白色光を生体内の被写体に照射することにより、肉眼による観察と略同様の検体の像の画像を得ることが可能な通常観察の他に、通常観察における照明光よりも狭い帯域を有する光である青色狭帯域光と緑色狭帯域光を検体に交互に照射することにより、通常観察に比べ、生体における粘膜表層の血管等が強調された像の画像を得ることが可能な特殊光観察（特許文献１参照）も行われつつある。

特許文献１では、表層血管等を強調表示するために、青色狭帯域光の照射時に得られる青色狭帯域信号を青の表示用画像信号と緑の表示用画像信号に割り当てるとともに、緑色狭帯域光の照射時に得られる緑色狭帯域信号を赤の表示用画像信号に割り当てている。これにより、表層血管等と粘膜とのコントラストを向上させることができる。しかしながら、このような色の割り当てを行った結果、残渣、残液、胆汁、又は腸液などの像が血液の色と同様の赤色で表示されてしまう。そのため、残渣等の像に対して、病変が疑われる出血部位の像と同様の注意を払いつつ観察を進めていく必要があるため、術者に対して無用な負担をかけることになる。

これに対して、特許文献２では、青色狭帯域信号を緑の表示用画像信号に割り当てるとともに、緑色狭帯域信号を青の表示用画像信号及び赤の表示用画像信号に割り当てることにより、残渣等がマゼンタで表示されるようにしている。これにより、残渣等と出血部位とを区別できるようになる。

特開２００２−９５６３５号公報 特許４８９１９９０号公報

しかしながら、特許文献２のように、残渣等をマゼンタで表示した場合には、残渣等の下にある血管などの各種構造が見えにくくなる（図５Ａ参照）。このような場合には、病変部を見落としてしまう可能性がある。また、残渣等だけでなく、表層血管やＢＡ（Brownish Area）なども一部マゼンタで表示されることがあるため、残渣等とＢＡとを明確に区別することができない場合がある。

本発明は、残渣等の下にある血管などの各種構造を透けて見えるようにするとともに、残渣等とＢＡとの違いが分かるように表示することができるプロセッサ装置、内視鏡システム、及び内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、青色領域の波長帯域に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号及び緑色領域の波長帯域に対応する緑色信号を入力する画像信号入力手段と、青、緑、赤の表示用画像信号に基づいて、検体の像を表示する表示手段とを有する内視鏡システムに組み込まれるプロセッサ装置において、青色信号を青の表示用画像信号に割り当て、青色信号と緑色信号に重み付け係数を乗じて足し合わせたものを緑の表示用画像信号に割り当て、緑色信号を赤の表示用画像信号に割り当てる色変換手段を備え、色変換手段は、青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号に基づいて、検体の色特徴量を算出する色特徴量算出部と、色特徴量に基づいて、重み付け係数を算出する重み付け係数算出部とを有することを特徴とする。

色特徴量は、検体内に存在する残渣、残液、胆汁、又は腸液のうち少なくとも１つ含む第１対象物の色に近づくほど、大きくなる一方、ＢＡ（Brownish Area）を含む第２対象物の色に近づくほど、小さくなっており、色特徴量が大きくなるのに伴って、緑色信号に乗じる第１の重み付け係数を大きくする一方で、青色信号に乗じる第２の重み付け係数を小さくすることが好ましい。第１の重み付け係数と第２の重み付け係数の和は「１」であり、色特徴量が第１閾値以下の場合は、第１の重み付け係数は「０」、第２の重み付け係数は「１」であり、色特徴量が、第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合には、第１の重み付け係数は「１」、第２の重み付け係数は「０」であり、色特徴量が第１閾値と第２閾値との間にある場合に、色特徴量が大きくなるのに伴って、第１の重み付け係数を大きくする一方で、第２の重み付け係数を小さくすることが好ましい。

色特徴量は、青色信号及び緑色信号に基づく演算で得られる第１色情報に基づいて算出されることが好ましい。画像信号入力手段は、青色信号及び緑色信号に加えて、赤色領域の波長帯域に対応する赤色信号を入力し、色特徴量は、第１色情報に加えて、緑色信号及び赤色信号に基づく演算で得られる第２色情報に基づいて算出されることが好ましい。色特徴量は、第１色情報と第２色情報とを重み付して足し合わせたものであって、第２色情報よりも第１色情報のほうの重み付けを大きくしたものであることが好ましい。表示手段では、検体内に存在する残渣、残液、胆汁、又は腸液のうち少なくとも１つ含む第１対象物の色が黄色調になることが好ましい。前記表示手段では、第１対象物の下にある構造が透けて表示されることが好ましい。

本発明の内視鏡システムは、青色領域の波長帯域に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号と、緑色領域の波長帯域に対応する緑色信号とを入力する画像信号入力手段と、青色信号を青の表示用画像信号に割り当て、青色信号と緑色信号に重み付け係数を乗じて足し合わせたものを緑の表示用画像信号に割り当て、緑色信号を赤の表示用画像信号に割り当てる色変換手段と、青、緑、赤の表示用画像信号に基づいて、検体の像を表示する表示手段とを備え、色変換手段は、青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号に基づいて、検体の色特徴量を算出する色特徴量算出部と、色特徴量に基づいて、重み付け係数を算出する重み付け係数算出部とを有することを特徴とする。

青色狭帯域光を含む照明光を検体に照射する第１照明手段を有し、画像信号入力手段は、検体を撮像して、青色狭帯域光に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号及び緑色信号を出力するカラーの撮像素子を有することが好ましい。青色狭帯域光と緑色狭帯域光とを検体に交互に照射する第２照明手段を有し、画像信号入力手段は、検体を撮像して、青色狭帯域光に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号を出力し、緑色狭帯域光に対応する緑色狭帯域信号を含む緑色信号を出力するモノクロの撮像素子を有することが好ましい。波長域が青色領域から赤色領域に及ぶ広帯域光を検体に照射する第３照明手段を有し、画像信号入力手段は、検体を撮像して、青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号を出力するカラーの撮像素子と、複数の画像信号に基づく分光演算により、青色信号及び緑色信号を生成する分光演算部とを有することが好ましい。

本発明の内視鏡システムの作動方法は、画像信号入力手段が、青色領域の波長帯域に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号と、緑色領域の波長帯域に対応する緑色信号とを入力するステップと、色特徴量算出部が、青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号に基づいて、検体の色特徴量を算出するステップと、重み付け係数算出部が、色特徴量に基づいて、青色信号と緑色信号に対する重み付け係数を算出するステップと、色変換手段が、青色信号を青の表示用画像信号に割り当て、青色信号と緑色信号に重み付け係数を乗じて足し合わせたものを緑の表示用画像信号に割り当て、緑色信号を赤の表示用画像信号に割り当てるステップと、表示手段が、青、緑、赤の表示用画像信号に基づいて、検体の像を表示するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、残渣等の下にある血管などの各種構造が透けて見えるようになり、また、残渣等とＢＡとの違いが分かるように表示することができる。

内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 原色系のセンサに設けられるＢフィルタ、Ｇフィルタ、Ｒフィルタの分光透過率を示すグラフである。 補色系のセンサに設けられるＹ（イエロー）フィルタ、Ｍ（マゼンタ）フィルタ、Ｃ（シアン）フィルタ、Ｇ（グリーン）フィルタの分光透過率を示すグラフである。 重み付け係数ｗ１が「０」の場合の特殊光画像を示す画像図である。 重み付け係数ｗ１が「０」よりも大きく「１」よりも小さい場合の特殊光画像を示す画像図である。 二次元色空間における残渣・残液とＢＡの色分布を示すグラフである。 １ＤＬＵＴの入出力関係を示すグラフである。 本発明の作用を示すフローチャートである。 蛍光体が光源装置内に設けられた内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 第２実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 回転フィルタの平面図である。 Ｂｎフィルタ、Ｇｎフィルタの分光透過率を示すグラフである。 分光演算部が設けられた特殊光画像処理部を示すブロック図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１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、コンソール２０とを有する。内視鏡１２は光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、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及び先端部２４を有している。操作部２２のアングルノブ２２aを操作することにより、湾曲部２３は湾曲動作する。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。

また、操作部２２には、アングルノブ２２aの他、モード切替SW２２ｂと、ズーム操作部２２ｃが設けられている。モード切替SW２２ｂは、通常観察モードと、特殊観察モードの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、白色光を用いて通常光画像をモニタ１８上に表示するモードであり、特殊観察モードは青味を帯びた特殊光を用いて、モニタ１８上に特殊光画像を表示するモードである。ズーム操作部２２ｃは、内視鏡１２内のズーミングレンズ４７（図２参照）を駆動させて、検体を拡大させるズーム操作に用いられる。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール２０と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。コンソール２０は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（ユーザーインターフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、光源部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（４４５ＬＤ）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（４０５ＬＤ）３６とを発光源として備えている。これら各光源３４、３６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部４０により個別に制御されており、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自在になっている。光源制御部４０は、通常観察モードの場合には、青色レーザ光源３４のみを駆動させる。これに対して、特殊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３６の両方を駆動させるとともに、青紫色レーザ光の発光比率を青色レーザ光の発光比率よりも大きくなるように制御している。

なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０nm程度にすることが好ましい。また、通常観察モードの場合にも、青紫色レーザ光源３６を駆動してもよい。ただし、この場合には、青紫色レーザ光の発光強度を低く抑えることが好ましい。また、青色レーザ光源３４及び青紫色レーザ光源３６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

これら各光源３４、３６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器などの光学部材（いずれも図示せず）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、光源装置１４と内視鏡１２を接続するユニバーサルコード（図示せず）内に内蔵されている。中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光又は中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、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。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

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からの中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光又は中心波長４０５ｎｍの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、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、検体内に照射される。

ここで、通常観察モードにおいては、青色レーザ光のみが蛍光体４４に入射するため、図３Aに示すように、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する蛍光を合波した白色光が、検体内に照射される。一方、特殊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に入射するため、図３Ｂに示すように、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する蛍光を合波した特殊光が、検体内に照射される。この特殊観察モードでは、青紫色レーザ光の発光比率を青色レーザ光の発光比率よりも大きくしているため、特殊光は、青色成分を多く含み且つ波長範囲がほぼ可視光全域に及ぶ光となっている。

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系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）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。本構成例のように、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。

図２に示すように、内視鏡１２の撮像光学系２４ｂは、撮像レンズ４６、ズーミングレンズ４７、センサ４８を有している。検体からの反射光は、撮像レンズ４６及びズーミングレンズ４７を介して、センサ４８に入射する。これにより、センサ４８に検体の反射像が結像される。ズーミングレンズ４７は、ズーム操作部２２ｃを操作することで、テレ端とワイド端との間を移動する。ズーミングレンズ４７がワイド端側に移動すると検体の反射像が拡大する一方で、テレ端側に移動することで、検体の反射像が縮小する。

センサ４８はカラーの撮像素子であり、検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。なお、センサ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。本発明で用いられるイメージセンサは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青)の３色の画像信号を得るためのカラーイメージセンサ、撮像面にＲＧＢフィルタを備えた、いわゆるＲＧＢイメージセンサである。図４Aに示すように、RGBイメージセンサのBフィルタは３８０〜５７０nmの光を透過させ、Gフィルタは４５０〜６３０nmの光を透過させ、Rフィルタは５８０〜７７０nmの光を透過させる。

なお、センサ４８としては、RGBイメージセンサの代わりに、図４Bに示すような分光透過率を有するＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色イメージセンサであっても良い。補色イメージセンサの場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号から色変換によってＲＧＢの３色の画像信号を得ることができる。この場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号からＲＧＢの３色の画像信号に色変換する色変換手段を、内視鏡１２、光源装置１４又はプロセッサ装置１６のいずれかに備えている必要がある。

センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は、受信部５４と、画像処理切替部６０と、通常光画像処理部６２と、特殊光画像処理部６４と、画像表示信号生成部６６とを備えている。受信部５４は内視鏡１２からのＲＧＢのデジタル画像信号を受信する。Ｒ画像信号はセンサ４８のＲ画素（Ｒフィルタが設けられた画素）から出力される信号に対応し、Ｇ画像信号はセンサ４８のＧ画素（Ｇフィルタが設けられた画素）から出力される信号に対応し、Ｂ画像信号はセンサ４８のＢ画素（Ｂフィルタが設けられた画素）から出力される信号に対応している。受信部５４は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６とノイズ除去部５８を備えている。ＤＳＰ５６は、ＲＧＢ画像信号に対してガンマ補正、色補正処理を行う。ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でガンマ補正等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、ＲＧＢ画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、画像処理切替部６０に送信される。

画像処理切替部６０は、モード切替ＳＷ２２ｂにより通常観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を通常光画像処理部６２に送信し、特殊観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を特殊光画像処理部６４に送信する。ここで、特殊光画像処理部６４に送信されるＲＧＢ画像信号のうちＢ画像信号には、特殊光のうちヘモグロビンの吸光係数が高い波長域を有する青色レーザ光及び青紫色レーザ光に対応する青色狭帯域信号が含まれている。

通常光画像処理部６２は、色変換部６８と、色彩強調部７０と、構造強調部７２とを有し、検体内を通常の生体の色調で表現した通常光画像を生成する。色変換部６８は、ＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号（Ri,Gi,Biと表記）に対して、下記式（１）に基づくマトリックス変換を施すことにより、表示用RGB画像信号（Ro,Go,Boと表記）を出力する。これら表示用ＲＧＢ画像信号に対しては、更に、階調変換処理などを行って、色変換処理済ＲＧＢ画像信号に変換する。なお、式（１）のうち、ｋ１、ｋ２、ｋ３は任意の定数である。

色彩強調部７０は、色変換済ＲＧＢ画像信号に対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部７２は、色彩強調処理済ＲＧＢ画像信号に対して、シャープネスや輪郭強調等の構造強調処理を行う。構造強調部７２で構造強調処理が施されたＲＧＢ画像信号は、通常光画像として通常光画像処理部６２から画像表示信号生成部６６に入力される。

特殊光画像処理部６４は、色変換部７４と、色彩強調部７６と、構造強調部７８とを有し、表層血管などを強調表示するとともに、出血部位と区別するために、残渣、残液、胆汁、又は腸液（以下単に「残渣・残液」とする）を黄色調で表示する特殊光画像を生成する。色変換部７４は、ＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号（Ri,Gi,Biと表記）に対して、下記式（２）に基づくマトリックス変換を施すことにより、表示用RGB画像信号（Ro,Go,Boと表記）を出力する。これら表示用ＲＧＢ画像信号に対しては、更に、階調変換処理などを行って、色変換処理済ＲＧＢ画像信号に変換する。

ここで、式（２）において、ｗ１はＧ画像信号に乗ずる重み付け係数で、ｗ２はＢ画像信号に乗ずる重み付け係数であり、ｗ２＝１−ｗ１の関係を有している。ｗ１が「０」で、ｗ２が「１」の場合には、（Ro,Go,Bo）＝（Gi,Bi,Bi）となる。この場合、残渣・残液は、B画像信号（Bi）ではなく（Ｂ画像信号の画素値は「０」に近い）、G画像信号（Gi）に多く含まれているため、モニタ１８で真っ赤に表示される。そのため、残渣・残液は出血部位と同色となる。また、残渣・残液下の血管等の構造情報は、B画像信号（Bi）ではなく、G画像信号（Gi）に多く含まれている。そのため、表示用G画像信号（Go）にB画像信号（Bi）を割り付けると、図５Ａに示すように、残渣・残液８０下の血管や病変等の各種構造８２は本来の色で表示されず、また、それら各種構造８２は、残渣・残液８０に遮られて見えない可能性が高い。

そこで、ｗ１を「０」〜「１」の間で大きくして、表示用G画像信号（Go）に対して、G画像信号（Gi）を加えるようにすることで、特殊光画像は、通常光画像と略同等の色調で表示されるようになる。これによって、特殊光画像上での残渣・残液の色が「黄色」調で表示されるようになる。これにより、残渣・残液と出血部位とを区別することができるようになる。さらに、図５Ｂに示すように、残渣・残液８０下の血管や病変等の各種構造８２が本来の色で表示されるとともに、それら各種構造８２は、残渣・残液に遮られることなく、見えるようになる。これにより、残渣・残液が存在する状況下においても、残渣・残液下の血管や病変等に関する情報を、より分かりやすく表示することできる。なお、ｗ１を大きくする程、残渣・残液の色は、本来の色である「黄色」に近づくことから、ｗ１は残渣・残液らしさを表す係数となっている。

ここで、図６に示すように、横軸が「logB-logG」であり、縦軸が「logR-logG」である二次元色空間においては、残渣・残液がある画素の値（「□」と表記）と、病変部である可能性があるブラウニッシュエリア（Brownish Area（BA））がある画素の値（「×」と表記）とは近似している。即ち、残渣・残液の色とブラウニッシュエリアの色とは類似している。そのため、ｗ１、ｗ２を「０」〜「１」の間の定数にして、上記式（２）基づくマトリックス変換を行った場合、BAが「黄色」調で表示されて、残渣・残液と同じ色になってしまうおそれがある。この場合には、BAを検出することが困難になって、病変部を見落としやすくなる。そこで、色変換部７４では、残渣・残液を本来の色である「黄色」調で表示する一方、BAを「黄色」以外での色で表示するために、各画素が持つ色特徴量ｘに応じて、重み付け係数ｗ１、ｗ２を設定する。なお、図６の横軸「logB-logG」は血管深さ（粘膜組織の深さ方向における血管の位置）によって変動する値であり、縦軸「logR-logG」は血液量（血中ヘモグロビン量）によって変動する値となっている。

色特徴量算出部７４aは、RGB画像信号（Ri,Gi,Biと表記）に基づいて、下記式（３）により色特徴量ｘ（「０」〜「１」の数値）を算出する。

ここで、式（３）のうち、「R」、「G」、「B」は、R画像信号、G画像信号、B画像信号である。また、ａ、ｂは、残渣・残液及びＢＡの色分布から予め定められる定数である。図６に示すように、残渣・残液とＢＡとでは、「logB-logG」の違いが、「logR-logG」の違いよりも大きいことから、本実施形態では、ａ＝0.8、ｂ＝0.2に設定されている。また、残渣・残液の色に近づくほど、「logB-logG」が小さくなる、即ち「｜logB-logG|」が大きくなっていることを鑑みると、ＢＡの色に近い場合には色特徴量ｘは小さく、残渣・残液の色に近い場合には色特徴量ｘが大きくなっている。なお、色特徴量ｘを、Ｇ画像信号とＢ画像信号の差、Ｇ画像信号とＲ画像信号の差で表わすが、その他の演算により得られる値で表わしてもよい。

重み付け算出部７４ｂは、色特徴量ｘに基づいて、重み付け係数ｗ１、ｗ２を算出する。重み付け係数ｗ１は、色特徴量ｘと重み付け係数ｗ１との対応関係を記憶する１ＤＬＵＴ（ｘ）により、算出される。この１ＤＬＵＴ（１−dimension Look Up Table）は、図７に示すような非線形な入出力関係を有している。一方、重み付け係数ｗ２は、「１」から重み付け係数ｗ１を減ずることで得られる。したがって、色特徴量ｘが第１閾値Ｔｈ１未満の場合には、重み付け係数ｗ１は「０」で、重み付け係数ｗ２は「１」となる。そして、色特徴量ｘが第１閾値Ｔｈ１以上になった場合に、重み付け係数ｗ１が大きくなる一方で、重み付け係数ｗ２は小さくなる。そして、色特徴量ｘが第２閾値Ｔｈ２以上となった場合には、重み付け係数ｗ１が「１」となる一方で、重み付け係数ｗ２は「０」となる。

このように、色特徴量ｘに応じて重み付け係数ｗ１、ｗ２を変えることで、上記式（２）に基づくマトリックス変換は、単純なマトリックス変換ではなく、ＢＡのコントラストをある程度保ちつつ、且つ残渣・残液を本来の色である「黄色」にすることできる非線形なマトリックス変換となる。

色彩強調部７６は、色変換済ＲＧＢ画像信号に対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部７８は、色彩強調処理済ＲＧＢ画像信号に対して、シャープネスや輪郭強調等の構造強調処理を行う。構造強調部７８で構造強調処理が施されたＲＧＢ画像信号は、特殊光画像として特殊光画像処理部６４から画像表示信号生成部６６に入力される。

画像表示信号生成部６６は、通常光画像処理部６２又は特殊光画像処理部６４から入力された通常光画像又は特殊光画像を、モニタ１８で表示可能画像として表示するための映像信号に変換する。この変換後の映像信号に基づいて、モニタ１８は、通常光画像又は特殊光画像を表示する。

次に、本発明の作用について、図８に示すフローチャートに従って、説明する。まず、モード切替ＳＷ２２ｂを操作して、特殊観察モードに切り替える。これにより、検体内には特殊光が照射される。この特殊光が照射された検体内をセンサ４８で撮像する。これにより、ＲＧＢ画像信号が得られる。これらＲＧＢ画像信号は、特殊光画像処理部６４にて各種画像処理が施される。

特殊光画像処理部６４では、まず、色特徴量算出部７４ａにおいて、ＲＧＢ画像信号に基づいて、色特徴量ｘを算出する。この色特徴量ｘは、ＢＡの場合には小さく、反対に、残渣・残液の場合には大きい。そして、重み付け係数算出部７４ｂにおいて、色特徴量ｘから、重み付け係数ｗ１、ｗ２を算出する。重み付け係数ｗ１は、色特徴量ｘが一定値以上の場合に、「０」よりも大きくなる。そして、式（２）に基づくマトリックス変換により、ＲＧＢ画像信号（Ri,Gi,Bi）を表示用RGB画像信号（Ro,Go,Boと表記）に変換する。そして、この表示用画像信号に基づいて、特殊光画像をモニタ１８に表示する。

この特殊光画像においては、残渣・残液は「黄色」調で表示されるため、残渣・残液は出血部位と区別することができる。また、残渣・残液８０下の血管や病変等の各種構造８２が本来の色で表示されるとともに、透けて表示されるようになる（図５Ｂ参照）。さらに、色特徴量ｘに応じた非線形なマトリックス変換を行っているため、残渣・残液は本来の色である「黄色」調で表示される一方で、BAは「黄色」と異なる色で表示される。これにより、ＢＡは残渣・残液を区別することができる。

なお、上記第１実施形態では、内視鏡１２の先端部２４に蛍光体４４を設けたが、これに代えて、図９の内視鏡システム１００に示すように、光源装置１４の内部に蛍光体４４を設けてもよい。この場合には、青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３４及び青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３６と、ライトガイド４１との間に、蛍光体４４を設ける。通常観察モード時には、青色レーザ光源３４から青色レーザ光を蛍光体４４に向けて照射して、蛍光体４４から白色光を発する。一方、特殊観察モード時には、青色レーザ光源３４及び青紫色レーザ光源３６から青色レーザ光及び青紫色レーザ光を蛍光体４４に向けて照射して、蛍光体から特殊光を発する。これら白色光又は特殊光は、ライトガイド４１を介して、検体内に照射される。それ以外については、内視鏡システム１００は、内視鏡システム１０と同様である。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、各観察モードに必要な複数の画像信号をカラーのセンサで同時に取得する同時方式で本発明の実施を行ったが、これに代えて、各観察モードに必要な複数の画像信号をモノクロのセンサで順次取得する面順次式であっても同様に本発明の実施が可能である。

図１０に示すように、面順次式の内視鏡システム２００の光源装置１４には、青色レーザ光源３４、青紫色レーザ光源３６、光源制御部４０の代わりに、広帯域光源２０２、回転フィルタ２０４、フィルタ切替部２０５が設けられている。また、内視鏡１２の照明光学系２４ａには、蛍光体４４が設けられていない。また、撮像光学系２４ｂには、カラーのセンサ４８の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロのセンサ２０６が設けられている。それ以外については、第１実施形態の内視鏡システム１０と同様である。

広帯域光源２０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ２０４は、内側に設けられた通常観察モード用フィルタ２０８と、外側に設けられた特殊観察モード用フィルタ２０９とを備えている（図１１参照）。フィルタ切替部２０５は、回転フィルタ２０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ２２ｂにより通常観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の通常観察モード用フィルタ２０８を白色光の光路に挿入し、特殊観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の特殊観察モード用フィルタ２０９を白色光の光路に挿入する。

図１１に示すように、通常観察モード用フィルタ２０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ２０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０８ｃが設けられている。したがって、通常観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に検体内に照射される。ＢＧＲフィルタ２０８ａ〜２０８ｃの透過率は、第１実施形態のセンサ４８のＢＧＲフィルタの透過率と同様である（図３参照）。

特殊観察モード用フィルタ２０９には、周方向に沿って、白色光のうち中心波長４１５nmの青色狭帯域光を透過させるＢｎフィルタ２０９ａと、白色光のうち中心波長５４０nmの緑色狭帯域光を透過させるＧｎフィルタ２０９ｂが設けられている。したがって、特殊観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色狭帯域光、緑色狭帯域光が交互に検体内に照射される。なお、図１２に示すように、Ｂｎフィルタ２０９ａは、４００〜４４０nmに透過率を有し、Ｇｎフィルタ２０９ｂは５２０〜５６０nmに透過率を有している。

面順次方式の内視鏡システム２００では、通常観察モード時には、青色光、緑色光、赤色光が検体内に照射される毎にモノクロのセンサ２０６で検体内を撮像する。これにより、ＲＧＢの３色の画像信号が得られる。そして、それらＲＧＢの画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、通常光画像が生成される。

一方、特殊観察モード時には、青色狭帯域光、緑色狭帯域光が検体内に照射される毎にモノクロのセンサ２０６で検体内を撮像する。これにより、Ｂｎ画像信号と、Ｇｎ画像信号が得られる。特殊光画像処理部６４では、Ｂｎ画像信号と、Ｇｎ画像信号（Bn,Gnと表記）に対して、下記式（４）に基づくマトリックス変換を施すことにより、表示用RGB画像信号（Ro,Go,Boと表記）を出力する。そして、表示用ＲＧＢ画像信号に基づいて、第１実施形態と同様の方法で特殊光画像の生成が行われる。

なお、第２実施形態では、重み付け係数ｗ１、ｗ２を算出する際に用いる色特徴量ｘは、Ｂｎ画像信号とＧｎ画像信号（Bn,Gnと表記）に基づいて、下記式（５）により算出される。

［第３実施形態］
第３実施形態では、白色画像などの広帯域画像に基づく分光演算により、４１５nmの波長情報を持つＢｎ画像信号と、５４０nmの波長情報を持つＧｎ画像信号を生成し、これらＢｎ画像信号とＧｎ画像信号に基づいて、特殊光画像を作成する。

この第３実施形態では、同時式の内視鏡システム１０の特殊観察モード時において、特殊光の代わりに、広帯域光である白色光（蛍光体４４により得られる白色光の他、キセノンランプなどの広帯域光源から発せられる広帯域光など）を照明する。そして、図１３に示すように、受信部５４と色彩強調部７６との間に設けた分光演算部３００において、白色光の発光・撮像により得られるＲＧＢ画像信号に基づく分光演算処理を行う。これにより、４１５nmの波長情報を持つＢn画像信号と、５４０nmの波長情報を持つＧｎ画像信号が得られる。なお、分光演算の方法は、特開2003-093336号公報に記載の方法を用いる。

そして、特殊光画像処理部６４では、第２実施形態と同様に、Ｂｎ画像信号と、Ｇｎ画像信号（Bn,Gnと表記）に対して、上記式（４）に基づくマトリックス変換を施すことにより、表示用RGB画像信号（Bo,Go,Roと表記）を出力する。また、重み付け係数ｗ１、ｗ２を算出する際に用いる色特徴量ｘは、Ｂｎ画像信号、Ｇｎ画像信号、Ｒ画像信号に基づいて、第１実施形態と同様に、式（３）により算出する（ただし、式（３）のＢｉをＢｎ画像信号、ＧｉをＧｎ画像信号、ＲｉをＲ画像信号とする）。そして、表示用ＲＧＢ画像信号に基づいて、第１実施形態と同様の方法で特殊光画像の生成を行う。

なお、上記実施形態では、本発明の実施を内視鏡の診断中に行ったが、これに限らず、内視鏡診断後、内視鏡システムの記録部に記録しておいた内視鏡画像に基づいて、本発明の実施を行ってもよく、また、カプセル内視鏡で取得したカプセル内視鏡画像に基づいて、本発明の実施を行ってもよい。

１０，１００，２００ 内視鏡システム
１６ プロセッサ装置
１８ モニタ
４８ （カラーの）センサ
７４ 色変換部（色変換手段）
７４ａ 色特徴量算出部
７４ｂ 重み付け係数算出部
２０６ （モノクロの）センサ
３００ 分光演算部

Claims (13)

1. 青色領域の波長帯域に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号及び緑色領域の波長帯域に対応する緑色信号を入力する画像信号入力手段と、青、緑、赤の表示用画像信号に基づいて、検体の像を表示する表示手段とを有する内視鏡システムに組み込まれるプロセッサ装置において、
   前記青色信号を前記青の表示用画像信号に割り当て、前記青色信号と前記緑色信号に重み付け係数を乗じて足し合わせたものを前記緑の表示用画像信号に割り当て、前記緑色信号を前記赤の表示用画像信号に割り当てる色変換手段を備え、
   前記色変換手段は、
   前記青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号に基づいて、前記検体の色特徴量を算出する色特徴量算出部と、
   前記色特徴量に基づいて、前記重み付け係数を算出する重み付け係数算出部とを有することを特徴とするプロセッサ装置。
2. 前記色特徴量は、前記検体内に存在する残渣、残液、胆汁、又は腸液のうち少なくとも１つ含む第１対象物の色に近づくほど、大きくなる一方、ＢＡ（Brownish Area）を含む第２対象物の色に近づくほど、小さくなっており、
   前記色特徴量が大きくなるのに伴って、前記緑色信号に乗じる第１の重み付け係数を大きくする一方で、前記青色信号に乗じる第２の重み付け係数を小さくすることを特徴とする請求項１記載のプロセッサ装置。
3. 前記第１の重み付け係数と前記第２の重み付け係数の和は「１」であり、
   前記色特徴量が第１閾値以下の場合は、前記第１の重み付け係数は「０」、前記第２の重み付け係数は「１」であり、
   前記色特徴量が、前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合には、前記第１の重み付け係数は「１」、前記第２の重み付け係数は「０」であり、
   前記色特徴量が前記第１閾値と前記第２閾値との間にある場合に、前記色特徴量が大きくなるのに伴って、前記第１の重み付け係数を大きくする一方で、前記第２の重み付け係数を小さくすることを特徴とする請求項２記載のプロセッサ装置。
4. 前記色特徴量は、前記青色信号及び緑色信号に基づく演算で得られる第１色情報に基づいて算出されることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のプロセッサ装置。
5. 前記画像信号入力手段は、前記青色信号及び緑色信号に加えて、赤色領域の波長帯域に対応する赤色信号を入力し、
   前記色特徴量は、前記第１色情報に加えて、前記緑色信号及び赤色信号に基づく演算で得られる第２色情報に基づいて算出されることを特徴とする請求項４記載のプロセッサ装置。
6. 前記色特徴量は、前記第１色情報と前記第２色情報とを重み付して足し合わせたものであって、前記第２色情報よりも前記第１色情報のほうの重み付けを大きくしたものであることを特徴とする請求項５記載のプロセッサ装置。
7. 前記表示手段では、前記検体内に存在する残渣、残液、胆汁、又は腸液のうち少なくとも１つ含む第１対象物の色が黄色調になることを特徴とする請求項１記載のプロセッサ装置。
8. 前記表示手段では、前記第１対象物の下にある構造が透けて表示されることを特徴とする請求項７記載のプロセッサ装置。
9. 青色領域の波長帯域に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号と、緑色領域の波長帯域に対応する緑色信号とを入力する画像信号入力手段と、
   前記青色信号を青の表示用画像信号に割り当て、前記青色信号と前記緑色信号に重み付け係数を乗じて足し合わせたものを緑の表示用画像信号に割り当て、前記緑色信号を赤の表示用画像信号に割り当てる色変換手段と、
   前記青、緑、赤の表示用画像信号に基づいて、検体の像を表示する表示手段とを備え、
   前記色変換手段は、
   前記青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号に基づいて、前記検体の色特徴量を算出する色特徴量算出部と、
   前記色特徴量に基づいて、前記重み付け係数を算出する重み付け係数算出部とを有することを特徴とする内視鏡システム。
10. 青色狭帯域光を含む照明光を前記検体に照射する第１照明手段を有し、
    前記画像信号入力手段は、前記検体を撮像して、前記青色狭帯域光に対応する青色狭帯域信号を含む前記青色信号及び前記緑色信号を出力するカラーの撮像素子を有することを特徴とする請求項９記載の内視鏡システム。
11. 青色狭帯域光と緑色狭帯域光とを前記検体に交互に照射する第２照明手段を有し、
    前記画像信号入力手段は、前記検体を撮像して、前記青色狭帯域光に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号を出力し、前記緑色狭帯域光に対応する緑色狭帯域信号を含む緑色信号を出力するモノクロの撮像素子を有することを特徴とする請求項９記載の内視鏡システム。
12. 波長域が青色領域から赤色領域に及ぶ広帯域光を前記検体に照射する第３照明手段を有し、
    前記画像信号入力手段は、
    前記検体を撮像して、青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号を出力するカラーの撮像素子と、
    前記複数の画像信号に基づく分光演算により、前記青色信号及び緑色信号を生成する分光演算部とを有することを特徴とする請求項９記載の内視鏡システム。
13. 画像信号入力手段が、青色領域の波長帯域に対応する青色狭帯域信号を含む青色信号と、緑色領域の波長帯域に対応する緑色信号とを入力するステップと、
    色特徴量算出部が、前記青色信号及び緑色信号を含む複数の画像信号に基づいて、検体の色特徴量を算出するステップと、
    重み付け係数算出部が、前記色特徴量に基づいて、前記青色信号と前記緑色信号に対する重み付け係数を算出するステップと、
    色変換手段が、前記青色信号を青の表示用画像信号に割り当て、前記青色信号と前記緑色信号に前記重み付け係数を乗じて足し合わせたものを緑の表示用画像信号に割り当て、前記緑色信号を赤の表示用画像信号に割り当てるステップと、
    表示手段が、前記青、緑、赤の表示用画像信号に基づいて、前記検体の像を表示するステップとを有することを特徴とする内視鏡システムの作動方法。

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