內窺鏡裝置的制作方法

專利名稱：內窺鏡裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠同時獲取血管深度信息和分光推斷信息的內窺鏡裝置。
背景技術：
近年來，活用能夠進行將特定的較窄的波長頻帶光(窄頻光)作為照明光照射于活體的粘膜組織并得到活體組織的所希望深度的組織信息的所謂特殊光觀察的內視鏡裝置。根據該特殊光觀察，能夠簡單可見在粘膜層或粘膜底層發生的新生血管的表層微細結構、病變部的強調等在通常的觀察圖像中無法得到的活體信息。例如，當觀察對象為癌 病變部時，通過將適于觀察表層組織的藍色(B)窄頻光與適于觀察中層組織及表層組織的綠色(G)窄頻光照射于粘膜組織，從而能夠更詳細地觀察組織表層的微細血管或微細結構的狀態，因此能夠更準確地診斷病變部。并且，一直以來活用能夠由通過通常光觀察得到的白色圖像根據預定算法進行分光推斷并得到具備預定波長頻帶的信息的分光推斷圖像的內窺鏡裝置(專利文獻I)。專利文獻I :日本專利第4504324號公報根據分光推斷圖像(分光圖像)，容易觀察粘膜的凹凸形狀或組織的褪色程度，并與前述相同地能夠更準確地診斷病變部。并且，若為血管深度圖像，例如強調表層血管部分的血管深度圖像，則能夠更好地觀察有助于癌診斷的呈褐色區域等的表層血管的狀態。但是，關于同時獲取血管深度信息與分光推斷信息，由于具備通過由窄頻光源照射預定窄頻光并使熒光體發出熒光來照射虛擬白光的光源裝置的內窺鏡裝置中，作為窄頻光的B光成分較強，分光推斷時B圖像信號呈飽和狀態，因此很難獲取血管深度信息的同時進行分光推斷。并且，當為前述光源裝置時，在計算血管深度信息時也因窄頻光的B光成分加上熒光的B光成分，因此很難計算與用單個窄頻光提取血管深度信息相比精確度更高的血管深度信息。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠通過同時獲取精確度較高的血管深度信息與分光推斷信息，并同時生成、顯示血管深度圖像與分光圖像來更準確地診斷病變部的內窺鏡
>J-U裝直。為了解決上述課題，提供一種內窺鏡裝置，其特征在于，具備光源裝置，其包含光源及熒光體，且照射由窄頻光和熒光組成的照明光，所述光源照射根據作為被攝物的活體的結構或成分的分光光譜特性被窄頻化且具有預定波長頻帶寬的窄頻光，所述熒光體通過所述窄頻光激發并發出預定熒光；內窺鏡主體，其向所述被攝物照射所述照明光，且具有通過所述照明光從所述被攝物的回光進行拍攝并輸出圖像信號的攝像元件；及處理器裝置，其具有將所述圖像信號分離成與所述窄頻光對應的第I圖像信號和與所述熒光對應的第2圖像信號的信號分離部、根據所述第I圖像信號及第2圖像信號計算血管深度信息的血管深度信息計算部、根據所述第2圖像信號計算分光推斷信息的分光推斷信息計算部、及由所述第I圖像信號、所述第2圖像信號、所述血管深度信息及所述分光推斷信息生成攝像圖像的圖像處理部。并且，優選所述圖像信號由按照所述攝像元件的分光靈敏度特性輸出的B圖像信號、G圖像信號及R圖像信號構成，所述信號分離部具備信號推斷構件和校正運算構件，通過所述信號推斷構件由所述圖像信號的G圖像信號推斷與所述熒光對應的B圖像信號，通過所述校正運算構件進行所述圖像信號的B圖像信號除與所述熒光對應的B圖像信號的運算，由此將所述圖像信號分離成與所述窄頻光對應的所述第I圖像信號和與所述熒光對應的所述第2圖像信號。并且，優選所述血管深度信息計算部具備記錄所述第I圖像信號與所述G圖像信號之比(B/G比)及血管深度的對應的深度信息表，根據所述B/G比和所述深度信息表計算所述血管深度信息。
并且，優選所述圖像處理部具備根據所述&/6比生成血管深度圖像的血管深度圖像生成構件。并且，優選所述分光推斷信息為用于由所述第2圖像信號生成分光圖像信號的矩陣信息，所述分光推斷信息計算部通過計算所述分光推斷信息而由所述第2圖像信號生成所述分光圖像信號。并且，優選所述圖像處理部具備由所述分光圖像信號生成具有不同波長頻帶的信息的多個分光圖像的分光圖像生成構件。并且，優選所述多個分光圖像為波長頻帶以5nm間隔不同的分光圖像。并且，優選所述光源為中心發光波長為445nm的藍色激光光源。另外，優選所述處理器裝置進一步具有根據所述圖像信號生成通常光觀察圖像的通常光觀察圖像生成部和顯示所述處理器裝置生成的圖像的顯示裝置。并且，優選具有多個所述顯示裝置，在至少I個所述顯示裝置上顯示至少I個包含所述血管深度圖像及所述分光圖像的特殊光觀察圖像，在其他至少I個所述顯示裝置上顯示所述通常光觀察圖像。另外，優選所述處理器裝置具有控制所述顯示裝置上的圖像顯示的控制部，并且，所述處理器裝置中設定有如下顯示模式中的至少2個模式，即僅將通常光觀察圖像顯示于所述顯示裝置上的顯示模式、僅將特殊光觀察圖像顯示于所述顯示裝置上的顯示模式、將通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像兩者均顯示于所述顯示裝置上的顯示模式、顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像兩者且可切換顯示范圍的顯示模式、及切換顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像顯示模式，此外，具有所述顯示模式的選擇構件。發明效果根據本發明，由于在內窺鏡觀察時能夠同時獲取血管深度信息與分光推斷信息，并同時生成、顯示血管深度圖像與分光圖像，因此能夠更準確地診斷病變部。


圖I是表示本發明所涉及的內窺鏡裝置的一例的外觀圖。圖2是概括示出圖I所示的內窺鏡裝置的結構的塊圖。圖3是表示圖2所示的攝像元件的彩色濾波器的一例的概念圖。圖4是表示圖2所示的光源裝置的波長分布的圖表。圖5是表示圖3的彩色濾波器的分光靈敏度特性的圖表。圖6是表示作為被檢體的活體的分光反射率的圖表。圖7是概括示出圖I所示的內窺鏡裝置的信號處理系統的塊圖。圖8是說明圖7所示的信號分離部的作用的概念的說明圖。圖9是表示圖7所示的血管深度信息計算部所具備的血管深度表的圖表。圖10是圖7的血管深度圖像生成部中的血管深度圖像生成的說明圖。
具體實施例方式以下，根據附圖所示的優選實施方式對本發明所涉及的內窺鏡裝置進行詳細說明。圖I中示出表示本發明的內窺鏡裝置10的結構的外觀圖，圖2中示出概括表示圖I所示的內窺鏡裝置的結構的塊圖。如圖I所示，內窺鏡裝置10作為一例具有內窺鏡12、進行內窺鏡拍攝的圖像的處理等的處理器裝置14、及供給用于進行內窺鏡12中的觀察(拍攝)的照明光的光源裝置16而構成。并且，處理器裝置14具有顯示內窺鏡拍攝的圖像的顯示裝置18和用于輸入各種指示等的輸入裝置20 (顯示裝置18與輸入裝置20相連接)。另外，本發明的內窺鏡裝置10還可具有輸出內窺鏡拍攝的圖像以作為硬拷貝的打印機(記錄裝置)。如圖I所示，內窺鏡12為利用CXD傳感器48等攝像元件對圖像進行光電拍攝的電子內窺鏡。該內窺鏡12與一般內窺鏡相同地具有插入部26、操作部28、通用軟線30、連接器32及視頻連接器36。進行一般觀察時(診斷時)，內窺鏡12分別將視頻連接器36連接于處理器裝置14的連接部，將連接器32連接于光源裝置16的連接部16a。另外，與一般內窺鏡相同地在連接器32上連接進行觀察部位的吸引或送氣的吸引部或者用于向觀察部位噴射水的供水
百P -rf* o另外，與一般內窺鏡相同，內窺鏡12的插入部26具有基端側的長形軟性部38、配置CCD傳感器48等的前端的探測部(內窺鏡前端部)42、及軟性部38和探測部42之間的彎曲部(角部)40，另外，操作部28上設有使彎曲部40彎曲的操作鈕28a等。如圖2中概括示出，探測部42上配設拍攝透鏡46、(XD傳感器(攝像元件)48、彩色濾波器48a、照明用透鏡50及用于保護光纖52或透鏡等的蓋玻片(省略圖示)等。并且，作為光源裝置16的一部分的熒光體24配置在光纖52的前端。熒光體24包含吸收B光的一部分并激發發出綠色 黃色的多種熒光體(例如YAG系熒光體或BAM(BaMgAl10O17)等熒光體)而構成。由此，以B光為激發光的綠色 黃色熒光體和未經熒、光體24吸收而透射的B光相結合成為虛擬白光。另外，雖然省略圖示，但內窺鏡12上還設有用于插通鉗子等各種處置工具的鉗子通道及鉗子口以及用于進行吸引、送氣、送水等的送氣/送水通道及送氣/送水口。鉗子通道通過彎曲部40及軟性部38連通于設在操作部28的鉗子插入口，送氣/送水通道通過彎曲部40、軟性部38、操作部28及通用軟線30連通于與連接器32的吸引部、送氣部及送水部的連接部。光纖52通過彎曲部40、軟性部38、操作部28及通用軟線30插通至與光源裝置16連接的連接器32。后述的光源裝置16照射的窄頻光從連接器32入射于光纖52，由光纖52傳播，在探測部42中從光纖52的前端部入射于設置在其端部的熒光體24，并使熒光體24激發發光。被激發發光的熒光與所述窄頻光一同入射于照明用透鏡50，并通過照明用透鏡50作為 照明光照射于觀察部位。另外，在本發明中，不管是否為所述窄頻光與所述熒光，只要是照射于觀察部位的光就是照明光。并且，被照射照明光的觀察部位的圖像通過攝像透鏡46成像在CXD傳感器48的受光面上。在此，在本發明中，在內窺鏡12中使用的CCD傳感器48為如圖2所示具備彩色濾波器48a，如圖3所示在各像素中設有B(藍)濾波器、G(綠)濾波器及R(紅)濾波器中的任一種，將入射的光分光為B光、G光及R光來進行測光的彩色CCD傳感器。換言之，在本發明的內窺鏡裝置10中的內窺鏡12中使用的CCD傳感器48為將通過彩色濾波器48a A射的光分光為B光、G光及R光并同時測光的同時式彩色傳感器，而不是對入射的光不進行分光而對B光、G光及R光依次進行測光的所謂幀順序式單色傳感器。另外，在本發明中，攝像元件不限定于CXD傳感器48，若為CMOS圖像傳感器等對B光、G光及R光進行分光并同時測光的彩色傳感器，則能夠利用各種攝像元件。(XD傳感器48的輸出信號通過信號線從探測部42經彎曲部40、軟性部38、操作部28、通用軟線30及連接器32送至視頻連接器36。在圖示例中，視頻連接器36上配置AFE(Analog Front End)基板56。AFE基板56上作為一例配置相關雙采樣電路、放大器(自動增益控制電路)及A/D轉換器。CCD傳感器48的輸出信號在AFE基板56上被進行基于相關雙米樣的干擾去除和基于放大器的放大，再通過A/D轉換器從模擬信號轉換成數字信號，并將該信號作為數字圖像信號輸出于處理器裝置14(后述的DSP76)。另外，在本發明的內窺鏡裝置中，這些處理并非通過視頻連接器36進行，可通過連接器32進行或者也可通過處理器裝置14進行。如前述，在內窺鏡裝置10中，內窺鏡12的連接器32與光源裝置16的連接部16a連接。光源裝置16向內窺鏡12供給用于進行活體內的觀察的照明光。如前述，從光源裝置16供給至內窺鏡12的窄頻光從連接器32入射于光纖52并傳播，且在探測部42中從光纖52的前端部入射于設置在其端部的熒光體24，并使熒光體24激發發光。被激發發光的熒光與所述窄頻光一同入射于照明用透鏡50，并通過照明用透鏡50作為照明光照射于觀察部位。如在圖2中概括示出，在內窺鏡裝置10中，光源裝置16具有光源60、光纖62、前述的連接部16a及前述的熒光體24。光源60為照射中心波長為445nm的窄頻光的藍色激光光源，其激發前述熒光體24并發出熒光，向觀察部位照射混合窄頻光和熒光的虛擬白色照明光。圖4是表示從本發明的內窺鏡裝置10向觀察部位作為照明光照射的光的發光光譜的圖表。如前述，圖4中為由中心波長為445nm的藍色激光(B窄頻光)和熒光體的熒光組成的混合光。本發明的內窺鏡裝置10利用前述的藍色激光和熒光作為照明光，將這些光同時照射于觀察部位，并且通過將入射光分光為B光、G光及R光而進行測光的CXD傳感器48拍攝觀察部位的圖像。并且，如在后面詳細敘述，內窺鏡裝置10 (處理器裝置14)利用內窺鏡12的CXD傳感器48拍攝的B圖像、G圖像及R圖像生成通常光觀察圖像(通常光圖像)，再利用CXD 傳感器48拍攝的B圖像、G圖像及R圖像生成特殊光觀察圖像(特殊光圖像)。其中，特殊光觀察圖像是指后述的血管深度圖像及分光圖像(窄頻光圖像)。如圖5中概括示出，CXD傳感器48大多情況下的B、G及R各色像素根據B、G及R各色濾波器特性(彩色濾波器特性)，直到相鄰顏色區域具有靈敏度。S卩，對G像素除了入射G頻帶光還入射R頻帶光(或其一部分)并被測光。并且，對B像素除了入射B窄頻光(藍色激光)還入射G頻帶光(或其一部分)并被測光。與此相對，例如通過使B頻帶的光量高于G頻帶的光量，能夠使B頻帶光在入射于CXD傳感器48的B像素的B頻帶的光及G頻帶光中成為主導。同樣，通過使G頻帶光的光量高于R頻帶光的光量，能夠使G頻帶光在入射于CXD傳感器48的G像素的G頻帶光及R頻帶光中成為主導。本發明的光源裝置16由于包括藍色激光光源和通過藍色激光激發發光熒光的熒光體24作為光源60，因此具有上述結構(B光> G光及G光> R光)。由于具有這種結構(B光> G光及G光>1 光)，所以能夠由CXD傳感器48所讀取的圖像適當地生成通常光觀察圖像。另外，在本發明中，由于利用藍色激光光源及熒光體作為光源，因此B頻帶光和G頻帶光的光量比及G頻帶光和R頻帶光的光量比取決于根據藍色激光的光量由作為熒光的G頻帶光和R頻帶光確定的關系，還可根據藍色激光的光量確定前述光量比。藍色激光的光量通過由后述的控制部14b控制的未圖示的光量調整部進行調整。供給至光源裝置16的連接部16a的光供給至內窺鏡12的連接器32，并從連接器32入射于光纖52并傳播，作為照明光從內窺鏡12的探測部42照射于觀察部位。被照射的照明光根據圖6所示的活體的分光反射率被活體反射并入射于拍攝透鏡46，成像在CXD傳感器48的受像面上。被照射照明光的觀察部位的圖像被CXD傳感器48拍攝。CXD傳感器48拍攝的圖像(CCD傳感器48的輸出信號)如前述通過AFE基板56進行A/D轉換等處理，作為數字圖像信號(圖像數據/圖像信息)供給至處理器裝置14。處理器裝置14為進行內窺鏡裝置10的整體控制，并且對從內窺鏡12供給(輸出)的圖像信號實施預定處理，并將該信號作為內窺鏡12拍攝的圖像顯示在顯示裝置18上的裝置，具有圖像信號的處理部14a及控制處理器裝置14和內窺鏡裝置10整體的控制部 14b。圖7中通過塊圖概括示出處理器裝置14中圖像信號的處理部14a。如圖7所示，處理部 14a具有DSP76、存儲部78、通常光圖像生成部80、特殊光圖像生成部82及顯示信號生成部84。處理器裝置14中，首先在DSP (Digital Signal Processor) 76中對通過CO)傳感器48拍攝且AFE56中處理的圖像信號(B圖像信號、G圖像信號及R圖像信號)實施伽馬校正、顏色校正處理等預定處理，之后圖像信號存儲于存儲部(存儲器)78中。若圖像信號存儲于存儲部78中，則通常光圖像生成部80從存儲部78讀出B、G及R圖像信號并生成通常光觀察圖像，并且，與此相同，特殊光圖像生成部82從存儲部78讀出B、G及R圖像信號并生成特殊光觀察圖像。另外，通過預先輸入裝置20等指示僅生成(顯示)通常光觀察圖像或者僅生成特殊光觀察圖像時，只有接受生成指示的圖像生成部從存儲部78讀出圖像信號并進行后述的處理即可。如前述，在內窺鏡裝置10中，將從光源裝置16供給的圖4所示的照明光，即藍色激光和熒光同時照射于觀察部位。并且，通過將入射光分光為B光、G光及R光而進行測光的CXD傳感器48拍攝觀察部位的圖像。即，在本發明的內窺鏡裝置10中，利用混合藍色激光和熒光而成的虛擬白光作為照明光，通過同時對入射光的B光、G光及R光(各色光成分)進行測光的彩色CCD傳感器48進行觀察部位的拍攝。因此，通過利用CXD傳感器48所測光的B圖像信號、G圖像信號及R圖像信號生成顯示用圖像，能夠生成利用白光即通常光作為照明光的通常光觀察圖像。并且，如后述，通過利用CXD傳感器48所測光的B圖像信號及G圖像信號生成顯示用圖像，能夠生成特殊光觀察圖像。即，根據本發明的內窺鏡裝置，以一般的內窺鏡裝置(內窺鏡系統)的結構為基本，不產生通常光觀察與特殊光觀察的切換時滯，能夠從I個拍攝圖像同時得到通常光觀察圖像和特殊光觀察圖像。通常光圖像生成部80具有增益調整部80a及圖像處理部80b。增益調整部80a作為優選形態對從存儲部78讀出的B、G及R圖像信號進行增益調整來設為與通常情況下通過白光觀察時相同的圖像信號。增益調整部80a通過B、G及R圖像信號的增益調整，例如進行G及R圖像信號的放大處理或B及G圖像信號的縮減處理，將圖像信號設為與利用B、G及R的光量相等的白色照明光進行拍攝時相同的圖像信號。增益調整方法不特別限定，只要是能夠相互抵消照明光的B、G及R的光量差并將圖像信號(CCD傳感器48拍攝的圖像)設為與利用B、G及R的光量均勻的照明光進行拍攝時相同的圖像信號的方法，則能夠利用各種方法。作為其中一例，例示根據B和G的光量差(光量比)及G和R的光量差對以相互抵消各光的光量差的方式制作的校正系數和各圖像信號進行乘法或加法或者除法或減法運算的方法。并且，還能夠利用根據B和G的光量差及G和R的光量差使用以相互抵消各光的光量差的方式制作的LUT處理各圖像信號的方法。
圖像處理部80b對實施增益調整的圖像信號進行3X3矩陣處理、灰度變換處理、基于三維LUT處理等的顏色轉換處理、為了使畫面內的血管與粘膜的色調差明顯并容易看清血管而向比圖像的平均色調更使血管與粘膜的色調差更明顯的方向進行強調的色彩強調處理、及銳度處理或輪廓強調等圖像結構強調處理等，并將該信號作為通常光觀察圖像的圖像信號供給于顯示信號生成部84。另一方面，特殊光圖像生成部82具有信號分離部86、血管深度信息計算部88、分光推斷信息計算部90及圖像處理部92。信號分離部86作為優選形態，具備信號推斷部86a和校正運算部86b，并將圖像信號分離成基于藍色激光的第I圖像信號和基于熒光的第2圖像信號。具體而言，藍色激光僅為B光成分，從活體的反射光也為B光成分，因此將圖像信號的B圖像信號分離成基于藍色激光的第IB圖像信號和基于熒光的第2B圖像信號。圖8為說明在信號分離部86中將(A)圖像信號分離成⑶第I圖像信號和(C)第2圖像信號的概念的說明圖。另外，如圖8(A)中也示出，實際上在CCD傳感器48中測定圖 4的照明光的分光分布乘以圖5所示的“CCD傳感器的彩色濾波器特性”和圖6所示的“活體的分光反射率”的信號，并向信號分離部86輸出。在信號分離部86中將輸出的圖像信號分離成基于窄頻光的圖像信號和基于熒光的圖像信號，但前述的“活體的分光反射率”及“CCD傳感器的彩色濾波器特性”通用于兩個圖像信號，因此，為了方便起見，如圖8(A) (C)所示，根據照明光的分光分布說明圖像信號的分離。具體而言，首先，在信號分離部86中利用信號推斷部86a由圖像信號中的G圖像信號的值推斷作為基于熒光的B圖像信號的第2B圖像信號的值。此時，照明光的分光分布如前述呈圖4所示的形狀，其發光強度根據作為激發光的445nm激光的照射光量(發光強度)改變，但其分光分布的整體形狀大體上不會改變，因此能夠由熒光的G光成分即圖像信號的G光圖像信號推斷熒光的B光成分即第2B圖像信號。信號分離部86利用通過信號推斷部86a推斷出的第2B圖像信號，在校正運算部86b中通過進行圖像信號的B圖像信號除第2B圖像信號來計算第IB圖像信號。計算出的第IB圖像信號成為第I圖像信號，第2B圖像信號、G圖像信號及R圖像信號成為第2圖像信號。這樣，信號分離部86將從存儲部78讀出的圖像信號分離成基于藍色激光的第I圖像信號和基于熒光的第2圖像信號。被分離的第I圖像信號及第2圖像信號分別送出至血管深度信息計算部88和分光推斷信息計算部90。血管深度信息計算部88由作為獲取的第I圖像信號的第IB圖像信號和第2圖像信號中的G圖像信號計算作為它們的比的&/6 t匕并由計算出的&/6比和圖9所示的深度信息表88a計算血管深度信息。血管深度信息與B1Ai比一同向圖像處理部92輸出。并且，分光推斷信息計算部90具備矩陣計算部90a及圖像信號校正部90b，由圖像信號(第2圖像信號)計算作為分光推斷信息的矩陣并生成分光圖像信號。分光圖像信號的生成為如在專利文獻I中也公開的周知技術，因此，以下簡單說明。矩陣計算部90a由作為彩色圖像信號的第2圖像信號計算作為生成分光圖像信號時使用的預定系數的矩陣。矩陣的計算對作為攝像元件的CCD傳感器48的作為分光靈敏度特性的彩色靈敏度特性進行數值數據化，例如設為n維列矢量“R” “G” “B”。接著，對作為欲提取的分光信號，例如3個分光信號的基本分光特性的分光圖像用窄頻帶通濾波器Fl -F2 -F3的特性進行數值數據化，設為n維列矢量“F1”*“F2”*“F3”。并且，以得到的數值為基礎，求出近似以下(I)式的關系的最適當的系數組。即，求出成為如下式的矩陣“A”即可。(R、G、B) .A = (F1、F2、F3)......(I) 如上述公知矩陣“A”的計算方法，分光推斷信息計算部90利用計算出的矩陣“A”由第2圖像信號生成分光圖像信號。并且，分光推斷信息計算部90為了計算更更準確的矩陣(分光推斷信息)并求出準確的分光圖像信號而具備圖像信號校正部90b。當CCD傳感器48所接受的光束為完整的白光時(即，RGB的輸出均相同時)，上述矩陣計算部90a被正確地應用，成為最適當的近似。但是，在實際內窺鏡觀察下，照明的光束(光源的光束)并不是完整的白光，活體的反射光譜(分光反射率)也不一致，因此固體攝像元件接受的光束也不是白光。因此，實際處理時，優選考慮CCD傳感器48的分光靈敏度特性(彩色濾波器特性)、照明光的分光靈敏度特性及活體的分光反射率。由此，在圖像信號校正部90b中對第2圖像信號進行考慮到這些特性的信號校正。關于校正方法利用如前述在專利文獻I中記載的公知的校正方法。通過第2圖像信號計算出的R、G、B各自的分光圖像信號向圖像處理部92輸出。圖像處理部92具備血管深度圖像生成部92a和分光圖像生成部92b，由前述血管深度信息及B1A比生成血管深度圖像，并且由前述的分光圖像信號生成分光圖像。有關基于血管深度圖像生成部92a的血管深度圖像的生成通過根據前述的B/G比生成血管深度圖像來進行。關于血管深度圖像的生成，例如如圖10所示，通過根據像素的B1A比計算亮度信號Y與色差信號Cr、Cb (以下稱為YCC信號)并將計算出的YCC信號再次轉換為RGB圖像信號來進行。這與如圖10的虛線內所示相對于預定B1圖像信號及G圖像信號的輸入而輸出預定R、G、B圖像信號的信號轉換的含義相同。根據這些信號轉換在血管深度圖像生成部92a中生成血管深度圖像。另外，由血管深度信息計算部88計算的血管深度信息可與所生成的血管深度圖像相對應。通過血管深度圖像與血管深度信息相對應，能夠輕松判斷圖像的預定區域中的血管深度為多少。生成的血管深度圖像及與其相對應的血管深度信息向顯示信號生成部84輸出。分光圖像生成部92b根據由分光推斷信息計算部90計算出的分光圖像信號生成分光圖像。分光圖像能夠通過將預定分光圖像信號分配成R、G、B各自的圖像信號來生成。分光圖像信號例如能夠以5nm間隔計算，在分光圖像生成部92b中波長頻帶以5nm間隔生成不同的多個分光圖像。生成的多個分光圖像向顯示信號生成部84輸出。
另外，圖像處理部92對各個圖像信號進行3X3矩陣處理、灰度變換處理、基于三維LUT處理等的顏色轉換處理、為了使畫面內的血管與粘膜的色調差明顯并容易看清血管而向比圖像的平均色調更使血管與粘膜的色調差更明顯的方向進行強調的色彩強調處理、及銳度處理或輪廓強調等圖像結構強調處理等，并將該信號作為特殊光觀察圖像(血管深度圖像及分光圖像)的圖像信號供給于顯示信號生成部84。顯示信號生成部84對被供給的通常光觀察圖像的圖像信號及特殊光觀察圖像的圖像信號進行顏色空間的轉換等所需的處理，從而設為基于顯示裝置18的顯示用圖像信號。在此，內窺鏡裝置10中，作為其中一例，設定有如下顯示模式中的至少2個模式，即僅顯示通常光觀察圖像的顯示模式、僅顯示特殊光觀察圖像(血管深度圖像或分光推斷圖像)的顯示模式、以在顯示裝置18的I個畫面內的尺寸并列顯示通常光觀察圖像的整個面及特殊光觀察圖像的整個面或2種不同的特殊光觀察圖像(包含血管深度圖像及分光推斷圖像)的整個面的顯示模式(兩個圖像的尺寸可調整為相同或不同)、以超過顯示裝置18的I個畫面的尺寸并列顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像并能夠通過滑桿或追蹤球等切換顯示范圍的顯示模式、及根據來自輸入裝置20和/或設定在內窺鏡12的操作部28的切換部的切換指示切換顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像的顯示模式(切換顯示包含分光推斷圖像的波長頻帶的切換)。并且，這些顯示模式能夠通過輸入裝置20和/或設定在內窺鏡12的操作部28的選擇部進行選擇/指示。顯示信號生成部84根據所選擇的顯示模式進行圖像的放大/縮小、圖像的分配、及被實驗者的姓名等文字信息的編入等，生成顯示用圖像信號，并在顯示裝置18上顯示該圖像。并且，血管深度信息的數值顯示及分光圖像中所對應的波長頻帶的數值顯示等也在顯示信號生成部84中編入于前述的顯示用圖像信號中。并且，當具有多臺顯示裝置18時，顯示信號生成部84可以以在其中I臺顯示裝置18上顯示通常光觀察圖像、在其他I臺顯示裝置18上顯示特殊光觀察圖像的方式生成圖像信號。或者，當具有3臺以上顯示裝置18時，如上述那樣，可在2臺顯示裝置上各顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像之后，在另外I臺顯示裝置上顯示按照上述各顯示模式的圖像。并且，顯示信號生成部84通過來自輸入裝置20的指示并根據顯示的分光圖像的波長頻帶選擇分光圖像并生成顯示圖像。并且，顯示裝置18中顯示的分光圖像可通過來自輸入裝置20的指示階段性變更所對應的波長頻帶。以下，說明內窺鏡裝置10的動作的一例。若通過輸入裝置20指示開始進行基于內窺鏡12的拍攝，則光源裝置16的光源60打開，預定光量的照明光照射于被攝物，進而CCD傳感器48開始拍攝(測光)圖像。光源60照射的藍色激光(窄頻光)通過光纖62從連接部16a供給至內窺鏡12、的連接器32，并通過光纖52傳播至探測部的前端部42。被傳播的藍色激光激發設置在光纖52的前端的熒光體24來發出熒光，作為由藍色激光和熒光構成的照明光通過照明用透鏡50照射至觀察部位(活體內)。照射照明光的觀察部位的圖像通過拍攝透鏡46成像在CXD傳感器48的受光面上，并通過CXD傳感器48拍攝(測光)。CXD傳感器48的輸出信號供給至AFE基板56。AFE基板56對CXD傳感器48的輸出信號進行基于相關雙采樣的干擾去除、放大、A/D轉換等，并將該信號作為數字圖像信號供給至處理器裝置14(圖像信號的處理部14a)的DSP76。DSP76對圖像信號進行伽馬校正、顏色校正處理等預定處理之后，將完成處理的圖像信號存儲于存儲部78中。若圖像信號存儲于存儲部78中，則通常光圖像生成部80及特殊光圖像生成部82 分別從存儲部78讀出B、G及R圖像信號。通常光圖像生成部80中，增益校正部80a對讀出的圖像信號進行增益校正，如前述使之成為根據B、G及R的光量相等的白光拍攝的圖像。另外，圖像處理部80b對完成增益校正的圖像信號進行顏色轉換處理、色彩強調處理及圖像結構強調處理，并將該信號作為通常光觀察圖像的圖像信號供給于顯示信號生成部84。另一方面，特殊光圖像生成部82中，信號分離部86將讀出的圖像信號分離成第I圖像信號(第IB圖像信號)和第2圖像信號(第2B圖像信號、G圖像信號及R圖像信號)，并分別輸出于血管深度信息計算部88和分光推斷信息計算部。由血管深度信息計算部88計算第IB圖像信號和G圖像信號之比即B1A比，并且根據B/G比和深度信息表88a計算血管深度信息。計算出的B1Ai比及血管深度信息向圖像處理部92的血管深度圖像生成部92a輸出。并且，分光推斷信息計算部90中，通過矩陣計算部90a及圖像信號校正部90b進行分光推斷信息的計算(矩陣的計算)并生成分光圖像信號。生成的分光圖像信號輸出于圖像處理部92的分光圖像生成部92b。圖像處理部92根據B1Ai比及血管深度信息通過血管深度圖像生成部92a生成如圖10所示的血管深度圖像。并且，圖像處理部92根據分光圖像信號通過分光圖像生成部92b生成分光圖像。另外，圖像處理部92對圖像信號進行顏色轉換處理、色彩強調處理及圖像結構強調處理，并將該信號作為由血管深度圖像及分光圖像構成的特殊光觀察圖像的圖像信號供給于顯不信號生成部84。接收通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像的圖像信號的顯示信號生成部84根據通過輸入裝置20選擇/指示的顯示模式，例如生成在顯示裝置18的I個畫面并列顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像的整個面的顯示用圖像信號，并使該圖像顯示在顯示裝置18中。并且，也可以通過從輸入裝置20輸入分光圖像所對應的波長頻帶來改變顯示的分光圖像。以上為本發明的實施方式所涉及的內窺鏡裝置10的動作。并且，在本發明的內窺鏡裝置10中，也可直接使用B圖像信號及G圖像信號生成特殊光觀察圖像。此時，如前述，根據其彩色濾波器特性對G像素除了入射G窄頻光還入射R頻帶光并被測光，對B像素除了入射B窄頻光還入射G窄頻光并被測光。因此，若直接使用B圖像信號及G圖像信號生成特殊光觀察圖像，則CCD傳感器48拍攝的圖像成為B圖像受G圖像成分的影響且G圖像受R圖像成分的影響的圖像。因此，優選信號分離部86利用R圖像信號處理G圖像信號，從G圖像信號去除R圖像信號的成分，利用G圖像信號處理B圖像信號，從B圖像信號去除G圖像信號的成分。另外，在G圖像信號的處理中使用的R圖像信號及在B圖像信號的處理中使用的 G圖像信號均使用進行處理的像素且成為構成I個像素的子像素的R像素及G像素的圖像信號即可。或者，可適當選擇與進行處理的像素鄰接的像素，并使用其像素的圖像信號。G圖像信號的校正作為一例根據下述式進行。校正G圖像"[目號=G圖像/[目號-a X R圖像/[目號(即，校正G像素=G像素-a X R像素)其中，a為用于得到由G像素測光的R光成分的系數，根據CXD傳感器48的彩色濾波器特性適當設定能夠計算由G像素測光的R光成分的系數即可。校正G圖像信號可代替計算血管深度信息及血管深度圖像時使用的B/G比的G圖像信號而使用。以上，對本發明的內窺鏡裝置進行了詳細說明，但本發明不限于上述實施方式，可在不脫離本發明要旨的范圍內進行各種改良或變更。
權利要求
1.一種內窺鏡裝置，其特征在于，具備 光源裝置，其包含光源及熒光體，且照射由窄頻光和熒光組成的照明光，所述光源照射根據作為被攝物的活體的結構或成分的分光光譜特性被窄頻化且具有預定波長頻帶寬的窄頻光，所述熒光體通過所述窄頻光激發并發出預定熒光； 內窺鏡主體，其向所述被攝物照射所述照明光，且具有通過所述照明光從所述被攝物的回光進行拍攝并輸出圖像信號的攝像元件；及 處理器裝置，其具有將所述圖像信號分離成與所述窄頻光對應的第I圖像信號和與所述熒光對應的第2圖像信號的信號分離部、根據所述第I圖像信號及第2圖像信號計算血管深度信息的血管深度信息計算部、根據所述第2圖像信號計算分光推斷信息的分光推斷信息計算部、及由所述第I圖像信號、所述第2圖像信號、所述血管深度信息及所述分光推斷信息生成攝像圖像的圖像處理部。
2.如權利要求I所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述圖像信號由按照所述攝像元件的分光靈敏度特性輸出的B圖像信號、G圖像信號及R圖像信號構成， 所述信號分離部具備信號推斷構件和校正運算構件， 通過所述信號推斷構件由所述圖像信號的G圖像信號推斷與所述熒光對應的B圖像信號，通過所述校正運算構件進行所述圖像信號的B圖像信號除與所述熒光對應的B圖像信號的運算，由此將所述圖像信號分離成與所述窄頻光對應的所述第I圖像信號和與所述熒光對應的所述第2圖像信號。
3.如權利要求2所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述血管深度信息計算部具備記錄所述第I圖像信號與所述G圖像信號之比，即B/G比及血管深度的對應的深度信息表， 根據所述B/G比和所述深度信息表計算所述血管深度信息。
4.如權利要求3所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述圖像處理部具備根據所述B/G比生成血管深度圖像的血管深度圖像生成構件。
5.如權利要求I 4中任一項所述的內窺鏡裝置,其特征在于， 所述分光推斷信息為用于由所述第2圖像信號生成分光圖像信號的矩陣信息， 所述分光推斷信息計算部通過計算所述分光推斷信息而由所述第2圖像信號生成所述分光圖像信號。
6.如權利要求5所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述圖像處理部具備由所述分光圖像信號生成具有不同波長頻帶的信息的多個分光圖像的分光圖像生成構件。
7.如權利要求6所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述多個分光圖像為波長頻帶以5nm間隔不同的分光圖像。
8.如權利要求I 7中任一項所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述光源為中心發光波長為445nm的藍色激光光源。
9.如權利要求I 8中任一項所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述處理器裝置進一步具有根據所述圖像信號生成通常光觀察圖像的通常光觀察圖像生成部；及顯示所述處理器裝置生成的圖像的顯示裝置。
10.如權利要求9所述的內窺鏡裝置，其特征在干， 具有多個所述顯示裝置，在至少I個所述顯示裝置上顯示至少I個包含所述血管深度圖像及所述分光圖像的特殊光 觀察圖像，在其他至少I個所述顯示裝置上顯示所述通常光觀察圖像。
11.如權利要求9或10所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述處理器裝置具有控制所述顯示裝置上的圖像顯示的控制部， 并且，所述處理器裝置中設定有如下顯示模式中的至少2個模式，即僅將通常光觀察圖像顯示于所述顯示裝置上的顯示模式、僅將特殊光觀察圖像顯示于所述顯示裝置上的顯示模式、將通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像兩者均顯示于所述顯示裝置上的顯示模式、顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像兩者且可切換顯示范圍的顯示模式、及切換顯示通常光觀察圖像及特殊光觀察圖像或2種不同的特殊光觀察圖像的顯示模式， 此外，具有所述顯示模式的選擇構件。
全文摘要
本發明提供一種內窺鏡裝置，該內窺鏡裝置(10)的特征在于，具備光源裝置(16)，其包含照射具有預定波長頻帶寬的窄頻光的光源(60)及被激發并發出熒光的熒光體(24)，并照射由窄頻光和熒光組成的照明光；內窺鏡主體(12)，其具有輸出圖像信號的攝像元件(48)；及處理器裝置(14)，其具有將圖像信號分離成與窄頻光對應的第1圖像信號和與熒光對應的第2圖像信號的信號分離部(86)、根據第1圖像信號及第2圖像信號計算血管深度信息的血管深度信息計算部(88)、根據第2圖像信號計算分光推斷信息的分光推斷信息計算部(90)、及由第1圖像信號、第2圖像信號、血管深度信息及分光推斷信息生成攝像圖像的圖像處理部(92)。
文檔編號A61B1/04GK102727157SQ20121009626
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者加來俊彥, 峰苫靖浩 申請人:富士膠片株式會社