JP6570490B2 - Endoscope system and method for operating endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、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。 The present invention relates to an endoscope system and a method for operating the endoscope system.
医療分野においては、光源装置、内視鏡、及び、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて診断することが一般的になっている。光源装置は照明光を発生する。内視鏡は、イメージセンサを用いて観察対象を撮像する。そして、プロセッサ装置は観察対象の画像を生成し、モニタに表示する。 In the medical field, diagnosis is generally performed using an endoscope system including a light source device, an endoscope, and a processor device. The light source device generates illumination light. An endoscope images an observation target using an image sensor. Then, the processor device generates an image to be observed and displays it on the monitor.
内視鏡が搭載するイメージセンサは、機種によって、モノクロセンサである場合と、カラーセンサである場合がる。モノクロセンサは、画素にカラーフィルタが設けられておらず、入射する光を波長に依らず受光して観察対象を撮像する。このため、モノクロセンサを用いる場合、観察対象のカラー画像を得るためには、例えば、照明光を赤色、緑色、及び青色(以下、RGBという)に順次切り替えて、これら各色の画像を得る。一方、カラーセンサは、各画素が例えばRGBいずれかのカラーフィルタを有する。このため、カラーセンサを用いる場合、例えば、照明光に白色光を使用するすればRGB各色の画像を同時に得る。 Depending on the model, the image sensor mounted on the endoscope may be a monochrome sensor or a color sensor. The monochrome sensor is not provided with a color filter in the pixel, and receives incident light regardless of the wavelength and images an observation target. For this reason, when using a monochrome sensor, in order to obtain a color image to be observed, for example, the illumination light is sequentially switched to red, green, and blue (hereinafter referred to as RGB) to obtain an image of each color. On the other hand, in the color sensor, each pixel has one of RGB color filters, for example. For this reason, when a color sensor is used, for example, if white light is used as illumination light, RGB images are obtained simultaneously.
また、イメージセンサには、観察対象からの光を光電変換して電荷を蓄積する期間(以下、蓄積期間という)等の長さを調節可能なものがある。蓄積期間等のが長さ調節可能なイメージセンサがカラーセンサである場合には、例えばRGBの各色ごとに蓄積期間等を調節することができる。例えば、特許文献1の内視鏡システムにおいては、赤色光を受光する赤色画素の蓄積期間を、他の色の光を受光する画素の蓄積期間よりも長くすることで、画質を向上している(特許文献1)。 Some image sensors can adjust the length of a period for accumulating charges by photoelectrically converting light from an observation target (hereinafter referred to as an accumulation period). When an image sensor whose length can be adjusted is a color sensor, for example, the storage period can be adjusted for each color of RGB. For example, in the endoscope system of Patent Document 1, the image quality is improved by making the accumulation period of red pixels that receive red light longer than the accumulation period of pixels that receive light of other colors. (Patent Document 1).
内視鏡システムにおいては、観察対象について担持している情報が撮像して得る画像の色毎に異なる。例えば、青色画素で観察対象を撮像して得る青色画像(以下、B画像という)、緑色画素で観察対象を撮像して得る緑色画像(以下、G画像という)、及び赤色画素で観察対象を撮像して得る赤色画像(以下、R画像という)を取得し、これらの画像を用いて表示用のカラー画像を生成する内視鏡システムにおいては、ピットパターン等の粘膜表面の微細構造及び粘膜下の比較的浅い位置にある細い血管の像は主にB画像に表れる。R画像にはピットパターン及び細い血管等は殆ど写らず、主に観察対象の大局的な凹凸が表れる。G画像は、B画像とR画像の中間的な情報を担持する。すなわち、短波長の光で観察対象を撮像して得た画像ほど、浅い位置にある細かい構造等の情報を多く担持する。 In an endoscope system, information carried about an observation object differs for each color of an image obtained by imaging. For example, a blue image (hereinafter referred to as B image) obtained by imaging an observation target with blue pixels, a green image (hereinafter referred to as G image) obtained by imaging the observation target with green pixels, and an observation target with red pixels In an endoscope system that obtains a red image (hereinafter referred to as an R image) obtained and generates a color image for display using these images, the fine structure of the mucosal surface such as a pit pattern and the submucosa An image of a thin blood vessel at a relatively shallow position appears mainly in the B image. In the R image, almost no pit pattern, thin blood vessels, and the like are shown, and general unevenness of the observation object appears mainly. The G image carries intermediate information between the B image and the R image. That is, an image obtained by imaging an observation target with short-wavelength light carries more information such as a fine structure at a shallow position.
診断においては、ピットパターン及び細い血管等が特に重要な判断材料になるので、B画像等のピットパターン及び細い血管等が写る画像は歪み等が少ない画像であることが望ましい。逆に、R画像等のピットパターン及び細い血管等がそもそも写らない画像は、ある程度の歪みを許容できる。その代わりに、観察対象を明瞭に観察するために、明るい画像であることが求められる。 In diagnosis, a pit pattern and a thin blood vessel are particularly important judgment materials. Therefore, an image showing a pit pattern such as a B image and a thin blood vessel is preferably an image with little distortion. Conversely, an image in which a pit pattern such as an R image and a thin blood vessel are not reflected in the first place can allow a certain degree of distortion. Instead, a bright image is required to clearly observe the observation target.
ところで、近年においては、性能その他の理由からイメージセンサにCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを採用する内視鏡システムが多くなっている。CMOSセンサは、一般に、縦横に配列した画素の信号を行ごとに順次読み出すローリングシャッタ方式で読み出しを行う。ローリングシャッタ方式の読み出しは、画素行ごとに読み出すタイミングに時間差があるので、得られる画像にはこの読み出しの時間差に起因した歪み(以下、ローリングシャッタ歪みという)が生じやすい。このため、CMOSセンサを用いてローリングシャッタ方式で読み出しを行う場合には、特にB画像等のピットパターン及び細い血管等が写る画像のローリングシャッタ歪みを低減することが求められ、かつ、R画像の明るさを確保する工夫が求められる。 By the way, in recent years, an endoscope system which employs a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor as an image sensor is increasing for performance and other reasons. In general, a CMOS sensor performs readout by a rolling shutter system that sequentially reads out signals of pixels arranged vertically and horizontally for each row. In the rolling shutter method readout, there is a time difference in the readout timing for each pixel row, and thus distortion due to the readout time difference (hereinafter referred to as rolling shutter distortion) is likely to occur in the obtained image. For this reason, when reading is performed by a rolling shutter method using a CMOS sensor, it is particularly required to reduce rolling shutter distortion of an image in which a pit pattern such as a B image or a thin blood vessel is captured, and an R image A device to ensure brightness is required.
本発明は、診断において特に重要な像に対するローリングシャッタ歪みの影響を低減し、その結果、明瞭な画像が得られる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。 An object of the present invention is to provide an endoscope system and an operation method of the endoscope system that can reduce the influence of rolling shutter distortion on an image particularly important in diagnosis, and as a result, can obtain a clear image.
本発明の内視鏡システムは、第1色光と第1色光とは波長帯域または分光スペクトルが異なる第2色光の点灯及び消灯を各々独立に制御可能であり、かつ、第1色光または第2色光のいずれかを含む照明光を発生する光源部と、第1色光を受光する第1色画素と、第2色光を受光する第2色画素と、を有し、少なくとも第1色画素または第2色画素を用いて観察対象を撮像するイメージセンサと、蓄積期間に少なくとも第1色画素及び第2色画素において電荷を蓄積し、かつ、蓄積期間に続く読出期間に、第1色画素及び第2色画素からローリングシャッタ方式で信号を読み出す撮像制御部と、蓄積期間において第1色光及び第2色光を点灯し、読出期間において第1色光の点灯を維持し、かつ、読出期間において第2色光を消灯する光源制御部と、を備え、第2色光は赤色光であり、かつ、第1色光は赤色光よりも短波長帯域の光である。 In the endoscope system of the present invention, the first color light and the first color light can be independently controlled to turn on and off the second color light having different wavelength bands or spectral spectra, and the first color light or the second color light can be controlled. A light source unit that generates illumination light including any one of the following: a first color pixel that receives the first color light, and a second color pixel that receives the second color light, and at least the first color pixel or the second color pixel. An image sensor that picks up an observation target using color pixels, charges are accumulated in at least the first color pixel and the second color pixel during the accumulation period, and the first color pixel and the second color are read during the readout period following the accumulation period. An imaging control unit that reads out a signal from a color pixel by a rolling shutter method, lights up the first color light and the second color light during the accumulation period, maintains the first color light during the readout period, and emits the second color light during the readout period. Light source control to turn off Comprising a part, the second color light is red light, and the first color light is the light in the short wavelength band than the red light.
イメージセンサは、第1色画素を含む画素行の集合体である第1画素群と、第1色画素を含まない画素行の集合体である第2画素群と、を有し、かつ、撮像制御部は、第1画素群と第2画素群の各画素群ごとに信号の読み出しを行うことが好ましい。 The image sensor includes a first pixel group that is an aggregate of pixel rows including the first color pixels, and a second pixel group that is an aggregate of pixel rows that do not include the first color pixels. It is preferable that the control unit reads a signal for each pixel group of the first pixel group and the second pixel group.
イメージセンサは、第1色画素を含む画素行の集合体である第1画素群と、第1色画素を含まない画素行の集合体である第2画素群と、を有し、かつ、第1画素群または第2画素群が含む色ごとに画像を生成することが好ましい。 The image sensor includes a first pixel group that is an aggregate of pixel rows that include the first color pixels, and a second pixel group that is an aggregate of pixel rows that do not include the first color pixels. It is preferable to generate an image for each color included in the one pixel group or the second pixel group.
光源制御部は、読出期間における第1色光の光量を、蓄積期間における第1色光の光量と等しくすることが好ましい。 The light source control unit preferably makes the light amount of the first color light in the readout period equal to the light amount of the first color light in the accumulation period.
光源制御部は、読出期間における第2色光の光量を、少なくとも蓄積期間における第2色光の光量よりも小さくすることが好ましい。 The light source control unit preferably makes the light amount of the second color light in the reading period smaller than at least the light amount of the second color light in the accumulation period.
光源制御部は、蓄積期間ごとに照明光の波長帯域または分光スペクトルを変更することが好ましい。 The light source controller preferably changes the wavelength band or spectral spectrum of the illumination light for each accumulation period.
複数の読出期間においてそれぞれ取得する複数の信号、または、複数の読出期間において取得した信号を用いて生成した複数の画像を用いて1つの画像を生成する画像生成部を備えることが好ましい。 It is preferable to include an image generation unit that generates one image using a plurality of signals acquired in a plurality of readout periods or a plurality of images generated using signals acquired in a plurality of readout periods.
第1色画素から得た信号、または、第1色画素から得た信号を用いて生成した画像を用いて、観察対象の静止度を算出する静止度算出部を備えることが好ましい。 It is preferable to include a staticity calculation unit that calculates the staticity of the observation target using an image generated using the signal obtained from the first color pixel or the signal obtained from the first color pixel.
本発明の内視鏡システムの作動方法は、第1色光と第1色光とは波長帯域または分光スペクトルが異なる第2色光の点灯及び消灯を各々独立に制御可能であり、かつ、第1色光または第2色光のいずれかを含む照明光を発生する光源部と、第1色光を受光する第1色画素と、第2色光を受光する第2色画素と、を有し、少なくとも第1色画素または第2色画素を用いて観察対象を撮像するイメージセンサと、を備え、第2色光は赤色光であり、かつ、第1色光は赤色光よりも短波長帯域の光である内視鏡システムの作動方法において、撮像制御部が、蓄積期間に少なくとも第1色画素及び第2色画素において電荷を蓄積するステップと、撮像制御部が、蓄積期間に続く読出期間に、第1色画素及び第2色画素からローリングシャッタ方式で信号を読み出すステップと、光源制御部が、蓄積期間において第1色光及び第2色光を点灯するステップと、光源制御部が、読出期間において第1色光の点灯を維持し、かつ、読出期間において第2色光を消灯するステップと、を備える。
The operation method of the endoscope system according to the present invention is capable of independently controlling the turning on and off of the second color light in which the first color light and the first color light have different wavelength bands or spectral spectra, and the first color light or A light source unit that generates illumination light including any one of the second color lights, a first color pixel that receives the first color light, and a second color pixel that receives the second color light, and at least the first color pixel Or an image sensor that captures an image of an observation object using a second color pixel , the second color light is red light, and the first color light is light in a shorter wavelength band than the red light. In the operation method, the imaging control unit accumulates charges in at least the first color pixel and the second color pixel during the accumulation period, and the imaging control unit performs the first color pixel and the first color during the readout period following the accumulation period. Rolling shutter method from 2 color pixels The light source control unit turns on the first color light and the second color light during the accumulation period, and the light source control unit maintains the first color light lighting during the readout period and the second light source during the readout period. Turning off the colored light.
本発明の内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法は、蓄積期間において第1色光及び第2色光を点灯し、読出期間において第1色光の点灯を維持し、かつ、読出期間において第2色光を消灯する。したがって、本発明の内視鏡システム及び内視鏡システムの作動方法は、イメージセンサにCMOSセンサを用いてローリングシャッタ方式で読み出しを行う場合に、診断において特に重要な像に対するローリングシャッタ歪みの影響を低減した明瞭な画像が得られる。 According to the endoscope system and the operation method of the endoscope system of the present invention, the first color light and the second color light are turned on in the accumulation period, the first color light is kept on in the reading period, and the second color light is turned on in the reading period. Turn off the colored light. Therefore, according to the endoscope system and the operation method of the endoscope system of the present invention, when reading is performed by the rolling shutter method using a CMOS sensor as an image sensor, the influence of rolling shutter distortion on an image particularly important in diagnosis is affected. Reduced and clear images can be obtained.
[第1実施形態]
図1に示すように、内視鏡システム10は、観察対象を撮像する内視鏡12と、照明光を発生する光源装置14と、観察対象を撮像して得た画像(以下、撮像画像という)を用いて観察用の画像(以下、観察画像という)を生成するプロセッサ装置16と、観察画像を表示するモニタ18と、ユーザインタフェースの1つであるコンソール19と、を有する。内視鏡12は、光源装置14と光学的に接続し、かつ、プロセッサ装置16と電気的に接続する。内視鏡12は、被検体内に挿入する挿入部12aと、挿入部12aの基端部分にある操作部12bと、挿入部12aの先端側に設けられた湾曲部12cと、先端部12dと、を有している。挿入部12aにあるアングルノブ12eを操作すると、湾曲部12cが湾曲する。湾曲部12cが湾曲した結果、先端部12dが所望の方向に向く。なお、先端部12dには、観察対象に向けて空気または水等を噴出する噴出口(図示しない)が設けられている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, an
また、操作部12bには、アングルノブ12eの他、モード切り替えスイッチ13a及びズーム操作部13bが設けられている。モード切り替えスイッチ13aは、内視鏡システム10が複数の観察モードを有する場合に、観察モードの切り替え操作に用いる。本実施形態においては、内視鏡システム10は、観察モードの1つである通常観察モードで作動する。通常観察モードは、照明光に白色光を用いて観察対象を撮像する。そして、得られた撮像画像を用いて、自然な色合いの観察画像(以下、通常観察画像という)を生成し、表示部であるモニタ18に表示する。
In addition to the
図2に示すように、光源装置14は、光源部20と、光源部20を制御する光源制御部22と、を備える。光源部20は、第1色光と、第1色光とは波長帯域または分光スペクトルが異なる第2色光の点灯及び消灯を各々独立に制御可能であり、かつ、少なくとも第1色光または第2色光のいずれかを含む照明光を発生する。
As shown in FIG. 2, the
より具体的には、図3に示すように、本実施形態においては、光源部20は、B広帯域光源24、G広帯域光源25、及び、R広帯域光源26の3つの光源を備える。また、B広帯域光源24、G広帯域光源25、及び、R広帯域光源26は、例えば、LED(Light Emitting Diode)等の半導体光源である。
More specifically, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
B広帯域光源24は、青色の広帯域な光(以下、B広帯域光という)を発光する光源である。青色とは、主に約400nmから約500nm程度の波長を有する光の色を言う。広帯域とは、内視鏡システム10において単一の波長(単波長)であるとはみなせない程度に広い波長帯域を言う。例えば、数10nmから100nm以上の波長帯域が広帯域である。B広帯域光源24が発光するB広帯域光27は、例えば、図4に示す波長帯域及び分光スペクトルを有する。
The B broadband light source 24 is a light source that emits blue broadband light (hereinafter referred to as B broadband light). Blue refers mainly to the color of light having a wavelength of about 400 nm to about 500 nm. The broadband means a wavelength band that is so wide that the
G広帯域光源25は、緑色の広帯域な光(以下、G広帯域光という)を発光する光源である。緑色とは、主に約500nmから約600nm程度の波長を有する光の色を言う。また、R広帯域光源26は、赤色の広帯域な光(以下、R広帯域光という)を発光する光源である。赤色とは、主に約600nmから約700nm程度の波長を有する光の色を言う。G広帯域光源25が発光するG広帯域光28、及び、R広帯域光源26が発光するR広帯域光29は、例えば、図4に示す波長帯域及び分光スペクトルを有する。
The G broadband light source 25 is a light source that emits green broadband light (hereinafter referred to as G broadband light). Green means a color of light mainly having a wavelength of about 500 nm to about 600 nm. The R
光源制御部22は、B広帯域光源24、G広帯域光源25、及び、R広帯域光源26の点灯、消灯、及び光量を、イメージセンサ48の駆動タイミングに合わせて各々に制御する。点灯とは、イメージセンサ48において観察対象を撮像できる程度(すなわち観察画像において観察対象の像を視認できる程度)の光量で発光することを言う。消灯とは、完全に発光を停止することの他、イメージセンサ48において観察対象を撮像し得ない程度の光量に減光することを含む。
The light
なお、本実施形態においては、赤色光であるR広帯域光29が第1色光であり、かつ、赤色光の波長帯域よりも短波長帯域の青色光であるB広帯域光27が第2色光である。上記の通り、R広帯域光29とB広帯域光27は、波長帯域及び分光スペクトルが異なる。また、本実施形態においては、B広帯域光27はイメージセンサ48の駆動タイミングに合わせて点灯と消灯を繰り返す。一方、光源部20は、内視鏡12が観察対象を撮像する際に、R広帯域光29の点灯を維持する。したがって、光源部20は、イメージセンサ48の駆動タイミングに合わせて、照明光を、B広帯域光27とR広帯域光29の両方を含む照明光と、R広帯域光29だけを含む照明光とで切り替えるが、少なくともR広帯域光29またはB広帯域光27のいずれかを含む照明光を発生する。また、本実施形態においては、B広帯域光27の代わりにG広帯域光28を第2色光と捉えることもできる。G広帯域光28も、R広帯域光29に対して上記B広帯域光27と同様の関係にあるからである。
In this embodiment, the
光源部20が発生した照明光は、ライトガイド41に入射する。ライトガイド41は、内視鏡12及びユニバーサルコード内に内蔵されており、照明光を内視鏡12の先端部12dまで伝搬する。ユニバーサルコードは、内視鏡12と光源装置14及びプロセッサ装置16とを接続するコードである。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できる。
The illumination light generated by the
内視鏡12の先端部12dには、照明光学系30aと撮影光学系30bが設けられている。照明光学系30aは、照明レンズ45を有しており、この照明レンズ45を介して照明光を観察対象に照射する。撮影光学系30bは、対物レンズ46、ズームレンズ47、及びイメージセンサ48を有している。イメージセンサ48は、対物レンズ46及びズームレンズ47を介して、観察対象から戻る照明光の反射光等(反射光の他、散乱光、観察対象が発する蛍光、または、観察対象に投与等した薬剤に起因した蛍光等を含む)を用いて観察対象を撮影する。なお、ズームレンズ47は、ズーム操作部13bの操作をすることで移動し、イメージセンサ48を用いて撮影する観察対象を拡大または縮小する。
An illumination
イメージセンサ48は、CMOSセンサであり、かつ、いわゆる原色系のカラーセンサである。すなわち、イメージセンサ48の各画素は、青色の光を透過する青色カラーフィルタ、緑色の光を透過する緑色カラーフィルタ、または、赤色の光を透過する赤色カラーフィルタのうちいずれかを有する。青色カラーフィルタを有する画素がB画素(「B」)であり、緑色カラーフィルタを有する画素がG画素(「G」)であり、赤色カラーフィルタを有する画素がR画素(「R」)である。これら各色のカラーフィルタは、例えば、図5に示す分光透過特性を有する。このため、例えば、イメージセンサ48は、観察対象によるB広帯域光27の反射光をB画素で受光し、観察対象によるG広帯域光28の反射光をG画素で受光し、かつ、観察対象によるR広帯域光29の反射光はR画素で受光する。本実施形態においては、R広帯域光29が第1色光であるため、R画素が第1色光を受光する第1色画素である。また、本実施形態においては、B広帯域光27が第2色光であるため、B画素が第2色光を受光する第2色画素である。したがって、イメージセンサ48は、少なくとも第1色画素または第2色画素を用いて観察対象を撮像する。
The
図6に示すように、イメージセンサ48は、RGB各色の画素を配列した撮像面を有する。例えば、図6に示す通り、奇数番目の画素行(図6において横方向に並んだ画素の組)にはB画素とG画素を交互に配列してあり、かつ、偶数番目の画素行にはG画素とR画素を交互に配列してある。また、列方向(図6の縦方向)に見れば、B画素を含む画素列はB画素とG画素が交互に配列してあり、かつ、R画素を含む画素列はG画素とR画素が交互に配列してある。
As shown in FIG. 6, the
イメージセンサ48はCMOSセンサであるため、各画素ごとに信号の読み出し及びリセット等を任意に行うことができるが、本実施形態においては、イメージセンサ48は信号の読み出し及びリセット等の動作を画素行ごとにまとめて行う。また、イメージセンサ48は、信号の読み出し及びリセット等の動作を任意の画素行を選択して行うことができるが、本実施形態においては、行番号が小さい順に全ての画素行の信号の読み出し及びリセットを順次行う。すなわち、本実施形態においては、イメージセンサ48の信号の読み出し方式は、いわゆるプログレッシブ方式である。
Since the
また、イメージセンサ48の読み出し方式は、いわゆるローリングシャッタ方式である。すなわち、イメージセンサ48の各画素は、各画素の信号の読み出しを行って各画素が蓄積した電荷を破棄(リセット)すると、光電変換により電荷を蓄積し得る状態になる。前述のとおり、イメージセンサ48は画素行ごとに順次信号の読み出し及びリセットを行うので、1回の撮像において光電変換により電荷を蓄積し得る期間の開始及び終了のタイミングには画素行ごとにずれがある。
Further, the reading method of the
プロセッサ装置16は、制御部52と、画像取得部54と、画像処理部61と、表示制御部66と、を有する。
The
制御部52は、内視鏡システム10を統括的に制御するCPU(Central Processing Unit)等であり、少なくともイメージセンサ48の動作を制御する撮像制御部53を含む。例えば、制御部52は、照明光の発光タイミングと撮影フレームの同期制御を行う。具体的には、制御部52による同期制御の結果、光源制御部22は、蓄積期間において第1色光及び第2色光を点灯し、読出期間において第1色光の点灯を維持し、かつ、読出期間において第2色光を消灯する。「点灯を維持する」とは、読出期間における第1色光の光量を、蓄積期間における第1色光の光量と実質的に等しくすることを言う。光量を「実質的に等しくする」とは、自動露光制御による光量変化を含めて、取得する撮像画像の明るさが等しくなるように光量を制御することを言う。また、本実施形態においては、光源制御部22は、読出期間における第2色光の光量を、少なくとも蓄積期間における第2色光の光量よりも小さくすることで、読出期間において第2色光を消灯する。
The
また、内視鏡システム10が複数の観察モードを有する場合、制御部52は、モード切り替えスイッチ13aからモード切り替え信号の入力を受けて、光源制御部22、撮像制御部53、及び画像処理部61等に制御信号を入力することにより、観察モードを切り替える。
When the
撮像制御部53は、蓄積期間と読出期間とに分けてイメージセンサ48を制御し、かつ、蓄積期間と読出期間と一定の時間ごとに(例えば1/60秒ごとに)交互に繰り返すようにイメージセンサ48を制御する。本実施形態においては、1つの蓄積期間と、この1つの蓄積期間に続く読出期間の合計が1単位の撮像フレームである。
The imaging control unit 53 controls the
蓄積期間とは、どの画素行からも信号の読み出しをせずに、イメージセンサ48の全画素が照明光の反射光等を各々受光して電荷を蓄積する期間である。読出期間とは、蓄積期間に続き、イメージセンサ48の各画素から信号を読み出す期間である。また、本実施形態においては、撮像制御部53は、信号の読み出し後直ちに画素が蓄積した電荷を破棄して、画素のリセットを行う。したがって、読出期間には、信号の読み出し及びリセットを行う期間である。
The accumulation period is a period in which all the pixels of the
すなわち、撮像制御部53は、蓄積期間にイメージセンサ48の各画素において電荷を蓄積し、かつ、蓄積期間に続く読出期間に、イメージセンサ48の各画素から信号をローリングシャッタ方式で読み出す。ここで言うイメージセンサ48の各画素には、少なくとも第1色画素(R画素)または第2色画素(B画素)を含む
In other words, the imaging control unit 53 accumulates electric charge in each pixel of the
画像取得部54は、撮像制御部53がイメージセンサ48から読み出す信号を受信することで、イメージセンサ48から撮像画像を取得する。より具体的には、画像取得部54は、撮像フレームごとに、B画素から読み出した信号によって形成するB画像、G画素から読み出した信号によって形成するG画像、及び、R画像から読み出した信号によって形成するR画像の3種類の撮像画像を取得する。
The
画像取得部54は、DSP(Digital Signal Processor)56と、ノイズ低減部58と、変換部59と、を有し、これらを用いて、取得した撮像画像に各種処理を施す。
The
DSP56は、取得した撮像画像に対し、必要に応じて欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、及びYC変換処理等の各種処理を施す。
The
欠陥補正処理は、イメージセンサ48の欠陥画素に対応する画素の画素値を補正する処理である。オフセット処理は、欠陥補正処理を施した撮像画像から暗電流成分を低減し、正確な零レベルを設定する処理である。ゲイン補正処理は、オフセット処理をした撮像画像にゲインを乗じることにより各撮像画像の信号レベルを整える処理である。リニアマトリクス処理は、オフセット処理をした撮像画像の色再現性を高める処理であり、ガンマ変換処理は、リニアマトリクス処理後の撮像画像の明るさや彩度を整える処理である。デモザイク処理(等方化処理または同時化処理とも言う)は、欠落した画素の画素値を補間する処理であり、ガンマ変換処理後の撮像画像に対して施す。欠落した画素とは、カラーフィルタの配列のため、イメージセンサ48において他の色の画素を配置しているために、画素値がない画素である。例えば、B画像はB画素において観察対象を撮像して得る撮像画像なので、イメージセンサ48のG画素やR画素に対応する位置の画素には画素値がない。デモザイク処理は、B画像を補間して、イメージセンサ48のG画素及びR画素の位置にある画素の画素値を生成する。YC変換処理は、デモザイク処理後の画像を、輝度チャンネルYと色差チャンネルCb及び色差チャンネルCrに変換する処理である。
The defect correction process is a process for correcting the pixel value of the pixel corresponding to the defective pixel of the
ノイズ低減部58は、輝度チャンネルY、色差チャンネルCb及び色差チャンネルCrに対して、例えば、移動平均法またはメディアンフィルタ法等を用いてノイズ低減処理を施す。変換部59は、ノイズ低減処理後の輝度チャンネルY、色差チャンネルCb及び色差チャンネルCrを再びBGRの各色の撮像画像に再変換する。
The
画像処理部61は、上記各種処理を施した撮像画像に対して、必要に応じて例えば、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理等を施し、1つのカラーの観察画像を生成する。通常観察モードにおいては、画像処理部61が生成する観察画像は通常観察画像である。色変換処理においては、BGR各色の画像に対して3×3のマトリクス処理、階調変換処理、3次元LUT(ルックアップテーブル)処理等を行う。色彩強調処理は、画像の色彩を強調する処理であり、構造強調処理は、例えば、血管やピットパターン等の観察対象の組織や構造を強調する処理である。表示制御部66は、画像処理部61が生成した観察画像を順次取得し、適した形式に変換してモニタ18に順次出力表示する。これにより、医師等は、観察画像を用いて観察対象を観察できる。
The
次に、内視鏡システム10の一連の動作の流れを、図7に示すフローチャートに沿って説明する。まず、観察を開始すると、撮像制御部53は、イメージセンサ48の動作を蓄積期間の動作にする(S11)。同時に、光源制御部22は、光源部20によって白色の照明光を発生する(S12)。具体的には、光源制御部22は、B広帯域光源24、G広帯域光源25、及びR広帯域光源26を全て点灯する。これにより、光源部20は、B広帯域光27と、G広帯域光28と、R広帯域光29と、を含み、全体として白色の照明光を発生する。このため、上記蓄積期間(S11)においては、イメージセンサ48は、各画素において白色の照明光の反射光等を光電変換し、電荷を蓄積する。
Next, a flow of a series of operations of the
蓄積期間(S11)の開始後一定時間が経過すると、撮像制御部53は、イメージセンサ48の動作を読出期間の動作に切り替える(S13)。同時に、光源制御部22は、照明光を切り替える(S14)。具体的には、光源制御部22は、読出期間においては、B広帯域光27とG広帯域光28を消灯し、かつ、R広帯域光29の点灯は維持する。このため、読出期間においても、光源部20はR広帯域光29を照明光として発生する。
When a certain time has elapsed after the start of the accumulation period (S11), the imaging control unit 53 switches the operation of the
撮像制御部53は、読出期間(S13)において、イメージセンサ48から画素行ごとに信号を読みだすと、画像取得部54はRGB各色の撮像画像を取得する(S15)。そして、図8に示すように、画像処理部61は、画像取得部54が各種処理を施したR画像、G画像、及びB画像の3色の撮像画像を用いて通常観察画像を生成し、かつ、表示制御部66は、通常観察画像をモニタ18に表示する(S16)。内視鏡システム10は、これらの動作を、通常観察モードを終了して他の観察モードに切り替えるか、観察自体を終了するまで、繰り返し行う(S17)。
When the imaging control unit 53 reads a signal for each pixel row from the
上記のように、内視鏡システム10は、ローリングシャッタ方式で読み出しを行うイメージセンサ48が蓄積期間と読出期間の動作を交互に繰り返し行う際に、蓄積期間においては、B広帯域光27、G広帯域光28、及びR広帯域光29を点灯する。そして、読出期間においては、B広帯域光27及びG広帯域光28を消灯する一方、R広帯域光29の点灯は維持する。このため、内視鏡システム10は、B画像とG画像との同時性を向上し、B画像及びG画像のローリングシャッタ歪みを低減できる。かつ、これらローリングシャッタ歪みを低減したB画像及びG画像とともに、内視鏡システム10では、読出期間にR広帯域光29も消灯する場合よりも明るいR画像が得られる。したがって、内視鏡システム10で生成及び表示する観察画像は、ローリングシャッタ方式で読み出しを行うイメージセンサを用いた従来の内視鏡システムにおける観察画像よりも、診断において特に重要な像が写る画像のローリングシャッタ歪みが小さく、かつ、明瞭である。
As described above, in the
より具体的には、イメージセンサ48が蓄積期間と読出期間を交互に繰り返し、かつ、読出期間においてはローリングシャッタ方式で読出を行う場合に、蓄積期間においてB広帯域光27、G広帯域光28、及びR広帯域光29を点灯し、かつ、読出期間においてB広帯域光27及びG広帯域光28を消灯すると、図9に示すように、1つの撮像フレームF1においてイメージセンサ48がB広帯域光27及びG広帯域光28の反射光等を受光する期間は蓄積期間に一致する。例えば、時刻T1から時刻T2の蓄積期間(以下、蓄積期間T1−T2と記す。他の蓄積期間及び読出期間についても同じ。)に電荷を蓄積した各画素の信号は、この蓄積期間T1−T2に続く、次の読出期間T2−T3において読み出す。しかし、読出期間T2−T3においてはB広帯域光27及びG広帯域光28の反射光等は発生しないので、読出期間T2−T3におけるB画素及びG画素が蓄積した電荷の量は、蓄積期間T1−T2において蓄積した量のまま増減しない。したがって、読出期間T2−T3においてローリングシャッタ方式で画素行ごとに信号を順次読み出ししたとしても、B画像及びG画像にはローリングシャッタ歪みはほぼ発生しない。B画像及びG画像に写る細かい血管等の像は、その細かさ故、わずかなローリングシャッタ歪みがあるだけでも観察し難くなってしまう場合がある。しかし、上記のように、B画像及びG画像のローリングシャッタ歪みを抑えたことで、このB画像及びG画像を用いて生成した観察画像を用いれば、診断に特に重要な細かい血管等の像を明瞭に観察可能である。
More specifically, when the
一方、R広帯域光29については、蓄積期間だけでなく、読出期間においても点灯を維持するので、R画素がR広帯域光29の反射光等を受光する期間は、イメージセンサ48における蓄積期間よりも長い。例えば、読出期間T2−T3に信号を読み出すR画素が、R広帯域光29の反射光等を受光する期間は、以前の読出期間T0−T1において信号を読み出てリセットした後、読み出し期間T2−T3において実際に信号を読み出すまでの期間(以下、実質的蓄積期間という)L2になる。このR画素の実質的蓄積期間L2は、各蓄積期間の長さL1よりも長い(L1<L2)。蓄積期間の長さと読出期間の長さが全て等しければ、実質的蓄積期間L2は、各蓄積期間の長さL1の2倍である。したがって、B画像及びG画像と比較して、R画像は明るさが確保しやすくなっている。この明るいR画像を観察画像の生成に用いれば、観察画像の明るさ等が向上する。もちろん、読出期間までR広帯域光29の点灯を維持しているので、R画像にローリングシャッタ歪みは生じる。しかし、R画像にはB画像等と比べると、もともと細かい血管等の像は写らないので、多少のローリングシャッタ歪みがあったとしても診断に支障はない。
On the other hand, since the
[第2実施形態]
上記第1実施形態においては、内視鏡システム10は通常観察モードで動作し、自然な色合いの通常観察画像を生成及び表示しているが、いわゆる狭帯域観察画像を生成及び表示する狭帯域観察モードにおいても本発明は好適である。狭帯域光観察モードとは、青色及び緑色の狭帯域光を用いて観察対象を撮像し、得られた撮像画像を用いて、血管等を強調した観察画像(狭帯域観察画像)を生成及び表示する観察モードである。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the
内視鏡システム10に狭帯域観察モードを設ける場合、図10に示すように、光源部20に、少なくともB狭帯域光源224、G狭帯域光源225、及びR広帯域光源26を設ける。B狭帯域光源224及びG狭帯域光源225は、第1実施形態のB広帯域光源24及びG広帯域光源25の代わりに設けても良いが、狭帯域観察モードを通常観察モードと切り替えて使用する場合には、第1実施形態のB広帯域光源24及びG広帯域光源25に加えて、B狭帯域光源224及びG狭帯域光源225を設ける。また、光学フィルタ等と第1実施形態のB広帯域光源24及びG広帯域光源25とでB狭帯域光源224及びG狭帯域光源225を構成しても良い。R広帯域光源26は、第1実施形態と同様である。
When the narrow band observation mode is provided in the
B狭帯域光源224は、青色の狭帯域な光(以下、B狭帯域光という)を発光する光源である。狭帯域とは、内視鏡システム10において概ね単波長であるとみなせる程度に狭い波長帯域を言う。例えば、中心波長に対して±数10nmの波長帯域が狭帯域である。B狭帯域光源224が発光するB狭帯域光227は、例えば、図11に示す波長帯域及び分光スペクトルを有する。すなわち、B狭帯域光227は、中心波長が約450nmであり、この中心波長を中心に概ね±数10nm程度の波長帯域を有する。B狭帯域光227の反射光等は、B画素が受光する(図5参照)。
The B narrow band light source 224 is a light source that emits blue narrow band light (hereinafter referred to as B narrow band light). The narrow band refers to a wavelength band that is narrow enough to be regarded as a single wavelength in the
G狭帯域光源225は、緑色の狭帯域な光(以下、G狭帯域光という)を発光する光源である。G狭帯域光源225が発光するG狭帯域光228は、例えば、図11に示す波長帯域及び分光スペクトルを有する。すなわち、G狭帯域光228は、中心波長が約550nmであり、この中心波長を中心に概ね±数10nm程度の波長帯域を有する。G狭帯域光228の反射光等は、G画素が受光する(図5参照)。
The G narrow band light source 225 is a light source that emits green narrow band light (hereinafter referred to as G narrow band light). The G narrow band light 228 emitted from the G narrow band light source 225 has, for example, a wavelength band and a spectrum shown in FIG. That is, the G narrow-
狭帯域観察モードの場合、図12に示すように、光源制御部22は、第1実施形態におけるB広帯域光27及びG広帯域光28の代わりに、イメージセンサ48の蓄積期間に合わせてB狭帯域光227及びG狭帯域光228を点灯し、かつ、読出期間においてはB狭帯域光227及びG狭帯域光228を消灯する。また、R広帯域光29については、第1実施形態の通常観察モードと同様である。すなわち、光源制御部22は、イメージセンサ48の蓄積期間においてR広帯域光29を点灯し、かつ、読出期間においてもR広帯域光29の点灯を維持する。
In the narrow band observation mode, as shown in FIG. 12, the light
したがって、狭帯域観察モードにおいては、B狭帯域光227の反射光等を用いて観察対象を撮像して得るB画像と、G狭帯域光228の反射光等を用いて観察対象を撮像して得るG画像には、ローリングシャッタ歪みがほぼ生じない。また、R広帯域光29の反射光等を用いて観察対象を撮像して得るR画像は従来よりも明るい。
Therefore, in the narrowband observation mode, the observation object is imaged using the B image obtained by imaging the observation object using the reflected light of the B narrowband light 227, the reflected light of the G narrowband light 228, and the like. The obtained G image has almost no rolling shutter distortion. Also, the R image obtained by imaging the observation object using the reflected light of the
狭帯域観察モードにおいては、図13に示すように、画像処理部61は、画像取得部54からB画像及びG画像を取得する。そして、B画像及びG画像を用いて、狭帯域観察モードの観察画像である狭帯域観察画像を生成及び表示する。具体的には、画像処理部61は、例えば、B画像をBチャンネル及びGチャンネルに割り当て、かつ、G画像をRチャンネルに割り当てることにより、狭帯域観察画像を生成する。
In the narrow band observation mode, as shown in FIG. 13, the
上記の通り、狭帯域観察モードにおいては、R画像を狭帯域観察画像の生成に使用しない。その代わり、図13に示すように、狭帯域観察モードを設ける内視鏡システム10においては、プロセッサ装置16に静止度算出部251を設けることが好ましい。
As described above, in the narrow band observation mode, the R image is not used to generate the narrow band observation image. Instead, as shown in FIG. 13, in the
静止度算出部251は、1または複数のR画像を用いて静止度を算出する。静止度とは、観察対象の動きを大きさ、観察対象の動きの向き、または、観察対象の動きの大きさ及び向きを表す数値である。ここで言う観察対象の動きには、観察対象自身の動きの他、内視鏡12の動きによる相対的な観察対象の動きを含む。静止度は、1枚のR画像を用いて算出する場合、例えば周波数解析により算出する。R画像に高周波成分が少なければ観察対象の動きが大きいと評価できるので、高周波数成分の量に基づいて静止度を算出することができる。また、複数のR画像を用いて静止度を算出する場合、例えば、各R画像に写る観察対象の対応する点間の位置から求まる動きベクトルの向きや大きさから静止度を算出することができる。いずれにしても、静止度算出部251は、読出期間まで点灯を維持したR広帯域光29の反射光等を用いて観察対象を撮像して得たR画像を使用する。このR画像は従来のR画像よりも明るいので、このR画像を用いた結果、従来よりも正確に静止度を算出することができる。
The
静止度算出部251は、算出した静止度を、例えば、表示制御部66に入力し、狭帯域観察画像とともに、モニタ18に静止度を表示する。医師等は、静止度をみれば、観察対象の動きの大きさを容易かつ客観的に把握することができる。
The
また、上記第2実施形態においては、B狭帯域光源224を用いているが、内視鏡システム10に狭帯域観察モードを設ける場合、図14に示すように、B狭帯域光源224の代わりに、あるいは、B狭帯域光源224に加えて、V狭帯域光源252を設けることができる。V狭帯域光源252は、紫色の狭帯域な光(以下、V狭帯域光という)を発光する光源である。紫色とは、主に約350nmから約400nm程度の波長を有する光の色を言う。
In the second embodiment, the B narrow-band light source 224 is used. However, when the
V狭帯域光源252を設ける場合、光源制御部22は、V狭帯域光を上記第2実施形態のB狭帯域光227とともに、または、B狭帯域光227の代わりに、イメージセンサ48の蓄積期間に点灯し、読出期間においては消灯する。B狭帯域光227とV狭帯域光を比較すると、より波長が短いV狭帯域光の方が、観察対象の粘膜表面に近い血管等を捉えやすい。このため、V狭帯域光をB狭帯域光227の代わりに用いれば、B狭帯域光227を用いた場合とは狭帯域観察画像において強調する血管等が変わる。また、B狭帯域光227とともにV狭帯域光を用いれば、狭帯域観察画像において、B狭帯域光227だけを用いた場合には強調できなかった血管等が強調できるようになることがある。
When the V narrowband light source 252 is provided, the light
上記第2実施形態においては、イメージセンサ48の蓄積期間において、B狭帯域光227とG狭帯域光228を同時に点灯しているが、B狭帯域光227及びG狭帯域光228の光量が足りていれば、図15に示すように、B狭帯域光227とG狭帯域光228は、蓄積期間内において順次に点灯することができる。すなわち、B狭帯域光227とG狭帯域光228を時分割点灯にすることができる。第1実施形態におけるB広帯域光27及びG広帯域光28についても同様である。また、図16に示すように、B狭帯域光227、G狭帯域光228、及び、R広帯域光29を時分割点灯にすることができる。第1実施形態におけるB広帯域光27、G広帯域光28、及び、R広帯域光29についても同様である。
In the second embodiment, the B
上記第2実施形態においては、R広帯域光29が第1色光であり、かつ、B狭帯域光227とG狭帯域光228の両方またはいずれか一方が第2色光である。B狭帯域光227を第2色光とする場合にはB画素が第2色画素であり、G狭帯域光228を第2色光とする場合にはG画素が第2色画素である。B狭帯域光227及びG狭帯域光228を第2色光とする場合には、イメージセンサ48にはB狭帯域光227及びG狭帯域光228を両方とも受光する画素がないが、B画素及びG画素の集合(例えば、行方向に隣接するB画素とG画素のペア)が実質的に第2色画素を構成する。いずれにしても、第2実施形態においては、第1色光は赤色光であり、第2色光は赤色光の波長帯域よりも短波長帯域の光である。
In the second embodiment, the
[第3実施形態]
第1実施形態の通常観察モード、及び、第2実施形態の狭帯域観察モードの他に、本発明は、観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度観察モードにも好適である。
[Third Embodiment]
In addition to the normal observation mode of the first embodiment and the narrow-band observation mode of the second embodiment, the present invention is also suitable for an oxygen saturation observation mode for calculating the oxygen saturation of an observation target.
内視鏡システム10に酸素飽和度観察モードを設ける場合、図17に示すように、光源部20には、B広帯域光源24、G広帯域光源25、及び、R広帯域光源26に加え、酸素飽和度を測定するための狭帯域な光を発光する狭帯域光源301を設ける。狭帯域光源301は、酸素飽和度を測定するための光(以下、測定光という)を発光する。測定光は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が大きい波長を中心波長に有する狭帯域光である。図18に示すように、例えば、約470nmの波長において、酸化ヘモグロビンの吸光係数303と還元ヘモグロビンの吸光係数304の差が大きくなる。したがって、本実施形態においては、狭帯域光源301は、中心波長が約470nmの狭帯域光である。図18から分かる通り、約470nm以外にも、紫色、青色、または、緑色の波長帯域において、酸化ヘモグロビンの吸光係数303と還元ヘモグロビンの吸光係数304の差が大きい波長がある。したがって、これらのいずれかの波長を中心波長とする狭帯域光を発光する光源を狭帯域光源301にすることができる。
When the oxygen saturation observation mode is provided in the
酸素飽和度観察モードにおいては、撮像フレームF1を第1撮像フレームと、次の撮像フレームF2を第2撮像フレームとする場合、図19に示すように、光源制御部22は、第1撮像フレームF1の蓄積期間においては、R広帯域光29と測定光を点灯する。そして、第1撮像フレームF1の読出期間においては、R広帯域光29の点灯を維持し、かつ、測定光等その他の光を消灯する。一方、第2撮像フレームF2の蓄積期間においては、B広帯域光27、G広帯域光28、及びR広帯域光29を点灯する。そして、第2撮像フレームF2の読出期間においてはR広帯域光29の点灯を維持し、かつ、その他の光を消灯する。
In the oxygen saturation observation mode, when the imaging frame F1 is the first imaging frame and the next imaging frame F2 is the second imaging frame, as illustrated in FIG. 19, the light
したがって、第1撮像フレームF1において取得するB画像は、測定光の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像であり、かつ、ローリングシャッタ歪みがほぼない。第1撮像フレームF1において取得するR画像は、第1実施形態と同様、従来よりも明るい。また、第2撮像フレームF2において取得するB画像、G画像、及びR画像は、第1実施形態におけるB画像、G画像、及び、R画像と同様であり、B画像及びG画像はローリングシャッタ歪みがほぼない画像であり、R画像は従来よりも明るい。以下では、区別のため、第1撮像フレームF1において取得するB画像をB1画像といい、第1撮像フレームF1において取得するR画像をR1画像という。そして、第2撮像フレームF2において取得するB画像、G画像、及びR画像をそれぞれB2画像、G2画像、R2画像という。 Therefore, the B image acquired in the first imaging frame F1 is an image obtained by imaging the observation target using the reflected light of the measurement light and has almost no rolling shutter distortion. The R image acquired in the first imaging frame F1 is brighter than the conventional one, as in the first embodiment. Further, the B image, the G image, and the R image acquired in the second imaging frame F2 are the same as the B image, the G image, and the R image in the first embodiment, and the B image and the G image are rolling shutter distortion. There is almost no image, and the R image is brighter than before. Hereinafter, for distinction, the B image acquired in the first imaging frame F1 is referred to as a B1 image, and the R image acquired in the first imaging frame F1 is referred to as an R1 image. The B image, the G image, and the R image acquired in the second imaging frame F2 are referred to as a B2 image, a G2 image, and an R2 image, respectively.
図20に示すように、内視鏡システム10に酸素飽和度観察モードを設ける場合、画像処理部61には、信号比算出部311、酸素飽和度算出部312、相関関係記憶部313、及び、画像生成部314を設ける。そして、酸素飽和度観察モードの場合、画像処理部61は、画像取得部54からB1画像、B2画像、G2画像、及び、R2画像を取得する。
As shown in FIG. 20, when the oxygen saturation observation mode is provided in the
信号比算出部311は、例えば、G2画像に対するB1画像の比(以下、信号比B1/G2という)と、R2画像に対するG2画像の比(以下、信号比R2/G2)と、をそれぞれ画素ごとに算出する。信号比B1/G2は、主に観察対象の酸素飽和度の値と血液量によって変化し、信号比R2/G2は、主に観察対象の血液量に応じて変化する。
The signal
酸素飽和度算出部312は、信号比算出部311が算出した信号比B1/G2、及び、信号比R2/G2を、相関関係記憶部313が記憶する相関関係に照らし合わせることにより、観察対象の酸素飽和度を画素ごとに算出する。相関関係記憶部313は、例えば図21に示すように、信号比B1/G2及び信号比R2/G2と、酸素飽和度の相関関係をLogスケールで記憶している。なお、信号比B1/G2及び信号比R2/G2と、酸素飽和度の相関関係はシミュレーション等によって予め求めることができる。
The oxygen
画像生成部314は、観察対象の酸素飽和度を色で表す観察画像(以下、酸素飽和度画像という)を生成する。より具体的には、画像生成部314は、B2画像、G2画像、及びR2画像を用いて、第1実施形態と同様に、カラーの観察画像を生成する。その後、生成した観察画像の各画素を、酸素飽和度算出部312が算出した酸素飽和度の値に応じて着色することによって酸素飽和度画像を生成する。画像生成部314は、生成した酸素飽和度画像を表示制御部66に入力することにより、モニタ18に表示する。
The
上記酸素飽和度観察モードにおいては、撮像画像にローリングシャッタ歪みがあると、酸素飽和度の算出精度が低下する。酸素飽和度の算出には、上記の通り、B1画像、G2画像、及び、R2画像を用いるが、これらのうち酸素飽和度の算出精度向上のためにローリングシャッタ歪みをより厳密に取り除く必要がある撮像画像は、B1画像とG2画像である。本質的に酸素飽和度の情報を持っているのは信号比B1/G2だからである。信号比B1/G2は信号比B1/G2の血液量依存性を排除するためのリファレンスである。 In the oxygen saturation observation mode, if there is a rolling shutter distortion in the captured image, the oxygen saturation calculation accuracy decreases. As described above, the B1 image, the G2 image, and the R2 image are used for the oxygen saturation calculation. Of these, the rolling shutter distortion needs to be more strictly removed to improve the oxygen saturation calculation accuracy. The captured images are a B1 image and a G2 image. It is because the signal ratio B1 / G2 has information on oxygen saturation essentially. The signal ratio B1 / G2 is a reference for eliminating the blood volume dependency of the signal ratio B1 / G2.
上記第3実施形態においては、B1画像を得るための測定光と、G2画像を得るためのG広帯域光28は、イメージセンサ48の蓄積期間において点灯し、読出期間においては消灯するので、B1画像及びG2画像はローリングシャッタ歪みがほぼない。したがって、内視鏡システム10に上記のように酸素飽和度観察モードを設ければ、従来よりも正確に酸素飽和度を算出及び表示できる。
In the third embodiment, the measurement light for obtaining the B1 image and the
なお、上記第3実施形態のように、内視鏡システム10に酸素飽和度観察モードを設ける際には、プロセッサ装置16に静止度算出部321を設けることが好ましい(図20参照)。静止度算出部321は、第2実施形態の静止度算出部251と同様にR画像を用いて静止度を算出する。但し、本実施形態の静止度算出部321は、画像取得部54からR1画像及びR2画像を取得し、R1画像、R2画像、または、R1画像及びR2画像を用いて静止度を算出する。また、静止度算出部321は、算出した静止度を画像処理部61に入力する。
Note that when the oxygen saturation observation mode is provided in the
画像処理部61においては、例えば、信号比算出部311において静止度を使用する。具体的には、信号比算出部311は、信号比B1/G2を算出する際に、静止度を用いてB1画像及びG2画像の位置合わせをする。これらの撮像画像にローリングシャッタ歪みがないとしても、取得した撮像フレームが異なるので、観察対象等に動きがあれば、信号比B1/G2の算出精度が低下する。このため、信号比算出部311は静止度を用いてB1画像とG2画像の位置合わせをすることにより、より正確に信号比B1/G2を算出する。その結果、酸素飽和度算出部312においては、より正確に酸素飽和度を算出することができる。
In the
上記第3実施形態においては、R広帯域光29が第1色光であり、かつ、測定光とG広帯域光28の両方またはいずれか一方が第2色光である。測定光を第2色光とする場合には、測定光を受光可能な画素が第2色画素である。上記第3実施形態においては測定光は青色の光なのでB画素が第2色画素である。G広帯域光28を第2色光とする場合には、G画素が第2色画素である。また、測定光とG広帯域光28の両方を第2色光とする場合、使用する測定光の波長によっては、イメージセンサ48に測定光とG広帯域光28の両方を受光する画素がない場合があるが、測定光を受光可能な画素とG画素の集合が実質的に第2色画素を構成する。上記第3実施形態においては、B画素及びG画素の集合(例えば、行方向に隣接するB画素とG画素のペア)が実質的に第2色画素を構成する。いずれにしても、第3実施形態においては、第1色光は赤色光であり、かつ、第2色光は赤色光の波長帯域よりも短波長帯域の光である。
In the third embodiment, the
[第4実施形態]
第1実施形態の通常観察モード、第2実施形態の狭帯域観察モード、及び、第3実施形態の酸素飽和度観察モードの他に、本発明は、特定の深さにある組織または構造を選択的に強調する特定深さ強調観察モードにも好適である。
[Fourth Embodiment]
In addition to the normal observation mode of the first embodiment, the narrow-band observation mode of the second embodiment, and the oxygen saturation observation mode of the third embodiment, the present invention selects a tissue or structure at a specific depth. It is also suitable for a specific depth emphasis observation mode for emphasizing automatically.
内視鏡システム10に特定深さ強調観察モードを設ける場合、図22に示すように、光源部20には、少なくとも、第1狭帯域光源401、第2狭帯域光源402、及び、R広帯域光源26を設ける。第1狭帯域光源401及び第2狭帯域光源402は、互いに異なる中心波長を有する狭帯域光を発光する。本実施形態においては、図23に示すように、第1狭帯域光源401はV狭帯域光(以下、本実施形態において第1狭帯域光という)403を発光し、かつ、第2狭帯域光源402はB狭帯域光(以下、本実施形態において第2狭帯域光という)404を発光する。なお、第1狭帯域光源401及び第2狭帯域光源402は、発光する狭帯域光の波長を変更可能にすることが好ましい。この場合、第1狭帯域光源401は、例えば、互いに波長が異なる狭帯域光を発光する複数のLED、広帯域光源と複数の光学フィルタの組み合わせ等によって構成することができる。第2狭帯域光源402も同様である。
When the
特定深さ強調観察モードにおいては、撮像フレームF1を第1撮像フレームと、次の撮像フレームF2を第2撮像フレームとする場合、図24に示すように、光源制御部22は、第1撮像フレームF1の蓄積期間においては、R広帯域光29と第1狭帯域光403を点灯する。そして、第1撮像フレームF1の読出期間においては、R広帯域光29の点灯を維持し、かつ、第1狭帯域光403は消灯する。一方、第2撮像フレームF2の蓄積期間においては、R広帯域光29と第2狭帯域光404を点灯する。そして、第2撮像フレームF2の読出期間においては、R広帯域光29の点灯を維持し、かつ、第2狭帯域光404は消灯する。
In the specific depth enhancement observation mode, when the imaging frame F1 is the first imaging frame and the next imaging frame F2 is the second imaging frame, as shown in FIG. In the accumulation period of F1, the
したがって、第1撮像フレームF1において取得するB画像は、第1狭帯域光403の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像であり、かつ、ローリングシャッタ歪みがほぼない。第2撮像フレームF2において取得するB画像は、第2狭帯域光404の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像であり、かつ、ローリングシャッタ歪みがほぼない。第1撮像フレームF1及び第2撮像フレームF2において取得するR画像は、第1実施形態と同様、従来よりも明るい。以下、区別のため、第1撮像フレームF1において取得するB画像をB1画像といい、第2撮像フレームにおいて取得するB画像をB2画像という。R画像については、第1撮像フレームF1及び第2撮像フレームF2においてR広帯域光29の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像であり、実質的な蓄積期間の長さも共通するので、区別せずにR画像という。
Therefore, the B image acquired in the first imaging frame F1 is an image obtained by imaging the observation target using the reflected light of the first
図25に示すように、内視鏡システム10に特定深さ強調観察モードを設ける場合、画像処理部61には、変化量算出部411と画像生成部412を設ける。そして、特定深さ強調観察モードの場合、画像処理部61は、画像取得部54からB1画像とB2画像を取得する。
As shown in FIG. 25, when the specific depth enhancement observation mode is provided in the
変化量算出部411は、B1画像とB2画像の変化量を画素ごとに算出し、この変化量を各画素の画素値とした変化量画像(図示しない)を生成する。変化量とは、例えば、B1画像とB2画像の各画素の比または差である。
The change
画像生成部412は、B1画像とB2画像のうちいずれか一方を輝度チャンネルに割り当て、かつ、変化量算出部411が生成した変化量画像を色差チャンネルに割り当てた観察画像を生成する。この観察画像は、第1狭帯域光403及び第2狭帯域光404の波長の組み合わせによって定まる特定の深さにある組織または構造等を強調した画像(以下、特定深さ強調画像という)になる。画像生成部412は、生成した特定深さ強調画像を表示制御部66に入力することにより、モニタ18に表示する。なお、色差チャンネルは、CrチャンネルとCbチャンネルの2つのチャンネルがあるので、画像生成部412は、CrチャンネルとCbチャンネルに、例えば、それぞれ異なる重み付けをした変化量画像を割り当てる。
The
上記特定深さ強調観察モードにおいては、撮像画像にローリングシャッタ歪みがあると、変化量算出部411が算出する変化量の算出精度が低下する。変化量の算出精度が低い場合、例えば、特定深さ強調画像において強調する組織または構造等の深さの精度(深さの選択精度)が低下する。しかし、B1画像及びB2画像にはローリングシャッタ歪みがほぼないので、本実施形態の特定深さ強調観察モードにおいては正確な変化量を算出することができる。その結果、特定深さ強調画像においては、第1狭帯域光403及び第2狭帯域光404の波長によって定まる任意深さの組織または構造を正確に強調することができる。
In the specific depth emphasis observation mode, if the captured image has rolling shutter distortion, the calculation accuracy of the change amount calculated by the change
なお、上記第4実施形態のように、内視鏡システム10に特定深さ強調観察モードを設ける際には、プロセッサ装置16に静止度算出部421を設けることが好ましい(図25参照)。静止度算出部421は、第2実施形態の静止度算出部251及び第3実施形態の静止度算出部321と同様に、R画像を用いて静止度を算出する。また、本実施形態の静止度算出部421は、第3実施形態の静止度算出部321と同様に、算出した静止度を画像処理部61に入力する。
In addition, when providing the specific depth emphasis observation mode in the
画像処理部61においては、変化量算出部411において静止度を使用する。具体的には、変化量算出部411は、変化量を算出する際に、静止度を用いてB1画像及びB2画像の位置合わせをする。これらの撮像画像にはローリングシャッタ歪みがないとしても、取得した撮像フレームが異なるので、観察対象等に動きがあれば、変化量の算出精度が低下するからである。変化量算出部411は、静止度を用いてB1画像とB2画像の位置合わせをすることにより、より正確に変化量を算出することができる。その結果、特定深さ強調画像においては、強調する組織又は構造の深さの選択精度が向上する。
In the
上記第4実施形態においては、R広帯域光29が第1色光であり、かつ、第1狭帯域光403及び第2狭帯域光404の両方またはいずれか一方が第2色光である。上記第4実施形態においては第1狭帯域光403と第2狭帯域光404はいずれもB画素において受光するのでB画素が第2色画素である。但し、第1狭帯域光403及び第2狭帯域光404の各波長の選択の仕方によっては、第1狭帯域光403の反射光等を受光する画素と、第2狭帯域光404の反射光等を受光する画素とが異なることがあるが、第1狭帯域光403を第2色光とする場合には第1狭帯域光403の反射光等を受光する画素が第2色画素であり、第2狭帯域光404の反射光等を第2色光とする場合には第2狭帯域光404を受光する画素が第2色画素である。そして、第1狭帯域光403及び第2狭帯域光404の両方を第2色光とする場合には、第1狭帯域光403の反射光等を受光する画素と第2狭帯域光404の反射光等を受光する画素の集合が実質的に第2色画素を構成する。いずれにしても、第1色光は赤色光であり、かつ、第2色光は赤色光の波長帯域よりも短波長帯域の光である。
In the fourth embodiment, the
[第5実施形態]
上記第1実施形態から第4実施形態の各観察モードの他に、本発明は、粘膜下の特に深い位置にある太い血管(以下、深層血管という)を強調する深層血管強調観察モードにも好適である。
[Fifth Embodiment]
In addition to the observation modes of the first to fourth embodiments, the present invention is also suitable for a deep blood vessel emphasis observation mode for emphasizing a thick blood vessel (hereinafter referred to as a deep blood vessel) in a particularly deep position under the mucous membrane. It is.
内視鏡システム10に深層血管強調観察モードを設ける場合、図26に示すように、光源部20には、少なくとも、第1R狭帯域光源501、第2R狭帯域光源502、R広帯域光源26、及び、Cy広帯域光源503を設ける。第1R狭帯域光源501は、図27に示すように、例えば中心波長が約600nmの赤色の狭帯域光(以下、第1R狭帯域光という)506を発光する。また、第2R狭帯域光源502は、例えば中心波長が約630nmの赤色の狭帯域光(以下、第2R狭帯域光という)507を発光する。そして、Cy広帯域光源503は、波長帯域が約400nmから約550nmに及ぶシアン色の広帯域光(以下、Cy広帯域光という)509を発光する。
When the deep blood vessel enhancement observation mode is provided in the
深層血管強調観察モードにおいては、撮像フレームF1を第1撮像フレームと、次の撮像フレームF2を第2撮像フレームとする場合、図28に示すように、光源制御部22は、第1撮像フレームF1の蓄積期間においては、第1R狭帯域光506とCy広帯域光509を点灯する。そして、第1撮像フレームF1の読出期間においては、第1R狭帯域光506を消灯し、代わりにR広帯域光29を点灯し、かつ、Cy広帯域光509の点灯を維持する。一方、第2撮像フレームF2の蓄積期間においては、第2R狭帯域光507とCy広帯域光509を点灯する。そして、第2撮像フレームF2の読出期間においては、第2R狭帯域光507を消灯し、代わりにR広帯域光29を点灯し、かつ、Cy広帯域光509の点灯を維持する。
In the deep blood vessel enhancement observation mode, when the imaging frame F1 is the first imaging frame and the next imaging frame F2 is the second imaging frame, as illustrated in FIG. 28, the light
したがって、第1撮像フレームF1において取得するR画像は、第1R狭帯域光506の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像成分と、R広帯域光29の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像成分と、を重ね合わせた画像であり、少なくとも第1R狭帯域光506の反射光等を用いて撮像した画像成分にはローリングシャッタ歪みがほぼない。同様に、第2撮像フレームF2において取得するR画像は、第2R狭帯域光507の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像成分と、R広帯域光29の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像成分と、を重ね合わせた画像であり、少なくとも第2R狭帯域光507の反射光等を用いて撮像した画像成分にはローリングシャッタ歪みがほぼない。以下、区別のため、第1撮像フレームF1において取得するR画像をR1画像といい、第2撮像フレームF2において取得するR画像をR2画像という。なお、第1撮像フレームF1及び第2撮像フレームF2において取得するB画像は、Cy広帯域光509が含む青色の成分の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像である。同様に、第1撮像フレームF1及び第2撮像フレームF2において取得するG画像は、Cy広帯域光509が含む緑色の成分の反射光等を用いて観察対象を撮像した画像である。
Therefore, the R image acquired in the first imaging frame F1 is the image component obtained by imaging the observation target using the reflected light of the first R
図29に示すように、内視鏡システム10に深層血管強調観察モードを設ける場合、画像処理部61には、変化量算出部511と画像生成部512を設ける。そして、深層血管強調観察モードの場合、画像処理部61は、画像取得部54からR1画像及びR2画像と、少なくともG画像を取得する。
As shown in FIG. 29, when the deep blood vessel enhancement observation mode is provided in the
変化量算出部511は、R1画像とR2画像の変化量を画素ごとに算出する。本実施形態における変化量とは、例えば、R1画像とR2画像の各画素の比または差である。また、変化量算出部511は、変化量を算出すると、算出した変化量に基づく補正係数を算出し、R1画像またはR2画像にこの補正係数を乗算して補正画像(図示しない)を生成する。そして、変化量算出部511は、生成した補正画像を画像生成部512に入力する。
The change
画像生成部512は、R1画像またはR2画像のうち補正画像の生成に使用していない方の画像と、変化量算出部511が生成した補正画像と、画像取得部54から取得するG画像を、Bチャンネル、Gチャンネル、及びRチャンネルに割り当てることによって観察画像を生成する。この観察画像は、深層血管を強調した画像(以下、深層血管強調画像という)になる。画像生成部512は、生成した深層血管強調画像を表示制御部66に入力することにより、モニタ18に表示する。
The
上記深層血管強調観察モードにおいては、R1画像における第1R狭帯域光506によって撮像した画像成分と、R2画像における第2R狭帯域光507を用いて観察対象を撮像した画像成分にローリングシャッタ歪みがあると、変化量算出部511が算出する変化量の算出精度が低下する。変化量の算出精度が低い場合、例えば、深層血管強調画像において、深層血管の強調が弱まって、深層血管の視認性が低下する。しかし、R1画像においては、少なくとも第1R狭帯域光506によって撮像した画像成分にローリングシャッタ歪みはほぼなく、かつ、R2画像においては、少なくとも第2R狭帯域光507を用いて観察対象を撮像した画像成分にローリングシャッタ歪みがほぼない。したがって、本実施形態の深層血管強調観察モードにおいては正確な変化量を算出することができる。その結果、深層血管強調画像においては、深層血管を明瞭に強調することができる。
In the deep blood vessel enhancement observation mode, there is a rolling shutter distortion in the image component captured by the first R
なお、上記第5実施形態のように、内視鏡システム10に深層血管強調観察モードを設ける際には、プロセッサ装置16に静止度算出部521を設けることが好ましい(図29参照)。静止度算出部521は、第2実施形態から第4実施形態の各静止度算出部と同様の静止度を算出する。但し、本実施形態においては、静止度算出部521は、G画像またはB画像を用いて静止度を算出する。本実施形態におけるG画像及びB画像は、ローリングシャッタ歪みがあるため、第1実施形態から第4実施形態のG画像またはB画像よりも、細かい血管等の像が写りにくくなっている。このため、本実施形態においてはG画像またはB画像を用いて正確な静止度を算出可能である。
Note that when the deep blood vessel emphasis observation mode is provided in the
静止度算出部521は、第4実施形態の静止度算出部421と同様に、算出した静止度を画像処理部61に入力する。画像処理部61では、変化量算出部511が変化量を算出する際に、静止度を用いてR1画像とR2画像の位置合わせをする。これにより、変化量算出部511は、より正確に変化量を算出することができる。その結果、深層血管強調画像においては、より明瞭に深層血管を強調することができるので、深層血管の視認性が向上する。
The
上記第5実施形態においては、Cy広帯域光509が第1色光であり、Cy広帯域光509を受光するG画素またはB画素が第1色画素である。また、第5実施形態においては、第1R狭帯域光506及び第2R狭帯域光507が第2色光であり、これらの反射光等を受光するR画素が第2色画素である。したがって、第1実施形態から第4実施形態とは異なり、第5実施形態においては第2色光が赤色光であり、かつ、第1色光は赤色光よりも短波長帯域の光である。
In the fifth embodiment, the
なお、上記第3実施形態から第5実施形態の各観察モードにおいてはいずれも、光源制御部22が、イメージセンサ48の蓄積期間ごとに照明光の波長帯域または分光スペクトルを変更し、これら複数の撮像フレームにおいて取得した複数の撮像画像を用いた演算(以下、マルチフレーム演算という)をし、かつ、これら複数の撮像フレームにおいて取得した複数の撮像画像を用いて観察画像(以下、マルチフレーム観察画像という)を生成する。上記第3実施形態から第5実施形態から分かる通り、マルチフレーム演算をする場合、または、マルチフレーム観察画像を生成する場合には、静止度算出部を設け、静止度算出部が算出した静止度を用いて、マルチフレーム演算またはマルチフレーム観察画像の生成に使用する撮像画像の位置合わせをすることが好ましい。
In each of the observation modes of the third to fifth embodiments, the light
また、上記第3実施形態から第5実施形態においては、複数の読出期間において取得した信号を用いて生成した複数の撮像画像を用いて、1つのマルチフレーム観察画像を静止しているが、複数の読出期間においてそれぞれ取得する複数の信号を用いて1つのマルチフレーム観察画像を生成することができる。例えば、画像処理部61が画像取得部54の機能を有する場合、または、画像取得部54が画像処理部61の機能を有する場合は、複数の読出期間においてそれぞれ取得する複数の信号を用いて1つのマルチフレーム観察画像を生成することになる。
In the third embodiment to the fifth embodiment, one multi-frame observation image is stationary using a plurality of captured images generated using signals acquired in a plurality of readout periods. One multi-frame observation image can be generated using a plurality of signals respectively acquired in the readout period. For example, when the
また、上記第3実施形態から第5実施形態の通り、マルチフレーム演算をするシステムまたはマルチフレーム観察画像を生成するシステムにおいて静止度算出部を設ける場合には、静止度算出部は、第1色画素から得た信号、または、第1色画素から得た信号を用いて生成した撮像画像を用いて静止度を算出することが好ましい。第1色画素から得た信号、または、第1色画素から得た信号を用いて生成した撮像画像を用いれば、静止度を正確に算出できるからである。 Further, as described in the third to fifth embodiments, when a static degree calculation unit is provided in a system that performs multi-frame calculation or a system that generates a multi-frame observation image, the static degree calculation unit includes the first color. It is preferable to calculate the degree of stillness using a captured image generated using a signal obtained from a pixel or a signal obtained from a first color pixel. This is because the degree of stillness can be accurately calculated by using a signal obtained from the first color pixel or a captured image generated using the signal obtained from the first color pixel.
なお、第1実施形態から第5実施形態の各観察モードは、内視鏡システム10に任意に組み合わせて設けることができる。
Note that the observation modes of the first to fifth embodiments can be provided in any combination in the
上記第1実施形態から第5実施形態においては、撮像制御部23は、いわゆるプログレッシブ方式でイメージセンサ48の画素から信号を読み出すが、いわゆるインタレース方式でイメージセンサ48の画素から信号を読み出しても良い。この場合、撮像制御部53は、1画素行おきに信号の読み出し及びリセットを行う。この場合、イメージセンサ48の各画素は、R画素(第1色画素)を含む画素行の集合体である第1画素群と、R画素(第1色画素)を含まない画素行の集合体である第2画素群と、を構成する。すなわち、インタレース方式で読み出しを行う場合には、第1画素群と第2画素群の各画素群ごとに信号の読み出し及びリセットを行う。そして、第1画素群または第2画素群が含む色ごとに、撮像画像を取得する。
In the first to fifth embodiments, the imaging control unit 23 reads signals from the pixels of the
例えば、第1実施形態の通常観察モードの場合、図30に示すように、画素行ごとの読み出しを、奇数行の読み出しと偶数行の読み出しとに分けて、順次読み出す。各画素群の信号の読み出し及びリセットはローリングシャッタ方式である。また、各画素群なかでは、画素行の番号が小さい順に順次信号の読み出し及びリセットを行う。上記のように、インタレース方式で読み出しを行う場合、第1画素群のR画素の信号を用いて形成するR画像と、第1画素群のG画像の信号を用いて形成するG画像(以下、区別のためGr画像という)と、第2画素群のB画素の信号を用いて形成するB画像と、第2画素群のG画素の信号を用いて形成するG画像(以下、区別のためGb画像という)と、の4種類の撮像画像を取得することになる。このため、図31に示すように、画像処理部61は、まずGr画像とGb画像を用いて、上記第1実施形態と同様のG画像を生成し、その後、このG画像と、B画像及びR画像とを用いて通常観察画像を生成する。なお、第2実施形態から第5実施形態の各観察モードにおいても、第1実施形態の通常観察モードと同様にインタレース方式で信号の読み出しをすることができる。
For example, in the normal observation mode of the first embodiment, as shown in FIG. 30, reading for each pixel row is divided into odd-numbered row reading and even-numbered row reading and sequentially read. Reading and resetting signals of each pixel group is a rolling shutter system. In each pixel group, signals are sequentially read and reset in ascending order of pixel row numbers. As described above, when reading is performed by the interlace method, an R image formed using the R pixel signal of the first pixel group and a G image formed using the G image signal of the first pixel group (hereinafter, referred to as “R image”). , A Gr image for distinction), a B image formed using the B pixel signal of the second pixel group, and a G image formed using the G pixel signal of the second pixel group (hereinafter, for distinction). 4 types of captured images are acquired. For this reason, as shown in FIG. 31, the
第1実施形態から第5実施形態においては、イメージセンサ48はいわゆる原色系のカラーセンサであるが、シアン、マゼンタ、イエロー、及びグリーン等の補色系のカラーフィルタを用いた補色系カラーセンサも使用することができる。イメージセンサ48を補色系のカラーセンサを使用する場合には、照明光が含む第1色光及び第2色光の成分を第1実施形態から第5実施形態のように制御すれば良い。また、補色系のカラーセンサから取得する補色画像は、第1実施形態から第5実施形態のようにRGB各色の画像に変換可能であるから、画像処理等は上記第1実施形態から第5実施形態と同様に行うことができる。
In the first to fifth embodiments, the
上記第1実施形態から第5実施形態においては、イメージセンサ48の画素配列はいわゆる正方配列であるが、イメージセンサ48の画素配列はいわゆるハニカム配列等、正方配列以外の配列であっても良い。
In the first to fifth embodiments, the pixel array of the
上記第1実施形態から第5実施形態においては、光源部20が有する光源はLEDであるが、内視鏡システム10は、LEDの代わりに、LD(Laser Diode)等の他の半導体光源を用いても良い。半導体光源と、半導体光源が発光する光を励起光として他の色の光を発光する蛍光体等を組み合わせて用いても良い。キセノンランプ等のランプ光源も光源部20に使用しても良い。また、半導体光源、半導体光源と蛍光体、及び、ランプ光源とともに波長帯域または分光スペクトルを調節する光学フィルタを組み合わせて光源部20の光源を構成しても良い。例えば、白色LEDに光学フィルタを組み合わせて使用することで、第1実施形態から第5実施形態で使用する各色の光を発生することができる。
In the first to fifth embodiments, the light source of the
第1実施形態から第5実施形態においては、イメージセンサ48が設けられた内視鏡12を被検体内に挿入して観察を行う内視鏡システムにおいて本発明を実施しているが、カプセル内視鏡システムにおいても本発明は好適である。図32に示すように、例えば、カプセル内視鏡システムにおいては、カプセル内視鏡700と、プロセッサ装置(図示しない)とを少なくとも有する。
In the first to fifth embodiments, the present invention is implemented in an endoscope system that performs observation by inserting an
カプセル内視鏡700は、光源部702と制御部703と、イメージセンサ704と、画像処理部706と、送受信アンテナ708と、を備えている。光源部702は、光源部20に対応する。制御部703は、光源制御部22及び制御部52と同様に機能する。また、制御部703は、送受信アンテナ708を用いて、カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置と無線を使用して通信可能である。カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置は、上記各実施形態のプロセッサ装置16とほぼ同様であるが、画像取得部54及び画像処理部61に対応する画像処理部706はカプセル内視鏡700に設けられ、観察画像は、送受信アンテナ708を介してプロセッサ装置に送信される。イメージセンサ704はイメージセンサ48と同様である。
The
10 内視鏡システム
12 内視鏡
12a 挿入部
12b 操作部
12c 湾曲部
12d 先端部
12e アングルノブ
13a モード切り替えスイッチ
13b ズーム操作部
14 光源装置
16 プロセッサ装置
18 モニタ
19 コンソール
20、702 光源部
22 光源制御部
23 撮像制御部
24 B広帯域光源
25 G広帯域光源
26 R広帯域光源
27 B広帯域光
28 G広帯域光
29 R広帯域光
30a 照明光学系
30b 撮影光学系
41 ライトガイド
45 照明レンズ
46 対物レンズ
47 ズームレンズ
48、704 イメージセンサ
52、703 制御部
53 撮像制御部
54 画像取得部
56 DSP
58 ノイズ低減部
59 変換部
61、706 画像処理部
66 表示制御部
224 狭帯域光源
225 G狭帯域光源
227 B狭帯域光
228 G狭帯域光
251、321、421、521 静止度算出部
252 V狭帯域光源
301 狭帯域光源
311 信号比算出部
312 酸素飽和度算出部
313 相関関係記憶部
314、412、512 画像生成部
401 第1狭帯域光源
402 第2狭帯域光源
403 第1狭帯域光
404 第2狭帯域光
411、511 変化量算出部
501 第1R狭帯域光源
502 第2R狭帯域光源
503 Cy広帯域光源
506 第1R狭帯域光
507 第2R狭帯域光
509 Cy広帯域光
700 カプセル内視鏡
708 送受信アンテナ
F1、F2 撮像フレーム
L1 蓄積期間の長さ
L2 実質的蓄積期間
DESCRIPTION OF
58
Claims (9)
前記第1色光を受光する第1色画素と、前記第2色光を受光する第2色画素と、を有し、少なくとも前記第1色画素または前記第2色画素を用いて観察対象を撮像するイメージセンサと、
蓄積期間に少なくとも前記第1色画素及び前記第2色画素において電荷を蓄積し、かつ、前記蓄積期間に続く読出期間に、前記第1色画素及び前記第2色画素から信号をローリングシャッタ方式で読み出す撮像制御部と、
前記蓄積期間において前記第1色光及び前記第2色光を点灯し、前記読出期間において前記第1色光の点灯を維持し、かつ、前記読出期間において前記第2色光を消灯する光源制御部と、
を備え、
前記第2色光は赤色光であり、かつ、前記第1色光は前記赤色光よりも短波長帯域の光である内視鏡システム。 The first color light and the first color light can be independently controlled to turn on and off the second color light having different wavelength bands or spectral spectra, and the illumination includes either the first color light or the second color light A light source unit for generating light;
A first color pixel that receives the first color light and a second color pixel that receives the second color light, and images an observation target using at least the first color pixel or the second color pixel. An image sensor;
Charges are accumulated in at least the first color pixel and the second color pixel during the accumulation period, and signals are output from the first color pixel and the second color pixel in a rolling shutter system during the readout period following the accumulation period. An imaging control unit for reading;
A light source controller that turns on the first color light and the second color light in the accumulation period, maintains lighting of the first color light in the readout period, and turns off the second color light in the readout period;
Equipped with a,
The endoscope system, wherein the second color light is red light, and the first color light is light in a shorter wavelength band than the red light .
前記撮像制御部は、前記第1画素群と前記第2画素群の各画素群ごとに信号の読み出しを行う請求項1に記載の内視鏡システム。 The image sensor includes a first pixel group that is an aggregate of pixel rows including the first color pixels, and a second pixel group that is an aggregate of pixel rows that do not include the first color pixels. And,
The endoscope system according to claim 1, wherein the imaging control unit reads a signal for each pixel group of the first pixel group and the second pixel group.
前記第1画素群または前記第2画素群が含む色ごとに画像を生成する請求項1または2に記載の内視鏡システム。 The image sensor includes a first pixel group that is an aggregate of pixel rows including the first color pixels, and a second pixel group that is an aggregate of pixel rows that do not include the first color pixels. And,
The endoscope system according to claim 1 or 2, wherein an image is generated for each color included in the first pixel group or the second pixel group.
撮像制御部が、蓄積期間に少なくとも前記第1色画素及び前記第2色画素において電荷を蓄積するステップと、
前記撮像制御部が、前記蓄積期間に続く読出期間に、前記第1色画素及び前記第2色画素からローリングシャッタ方式で信号を読み出すステップと、
光源制御部が、前記蓄積期間において前記第1色光及び前記第2色光を点灯するステップと、
前記光源制御部が、前記読出期間において前記第1色光の点灯を維持し、かつ、前記読出期間において前記第2色光を消灯するステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。 The first color light and the first color light can be independently controlled to turn on and off the second color light having different wavelength bands or spectral spectra, and the illumination includes either the first color light or the second color light A light source unit that generates light; a first color pixel that receives the first color light; and a second color pixel that receives the second color light, and at least the first color pixel or the second color pixel. An image sensor for imaging an observation object using the second imaging device , wherein the second color light is red light, and the first color light is light in a shorter wavelength band than the red light. In the method
An imaging controller that accumulates charges in at least the first color pixel and the second color pixel during an accumulation period;
The imaging control unit reading a signal from the first color pixel and the second color pixel by a rolling shutter method in a reading period following the accumulation period;
A light source control unit lighting the first color light and the second color light in the accumulation period;
The light source control unit maintaining the lighting of the first color light in the reading period and turning off the second color light in the reading period;
A method of operating an endoscope system comprising:
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