JPH0796005B2

JPH0796005B2 - 内視鏡装置

Info

Publication number: JPH0796005B2
Application number: JP62272611A
Authority: JP
Inventors: 久雄矢部
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: US4885634A; JPH01113022A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、診断能を向上させるための画像処理手段を備
えた内視鏡装置に関する。

［従来の技術］近年、CCD等の固体撮像素子を撮像手段に用いたテレビ
カメラが広く普及し、またこの撮像手段を内視鏡にも適
用されるようになった。

従来は上記CCD等により可視光（およそ400〜700nm）を
撮像し、これをビデオ信号に変換して観察モニタ上にカ
ラー表示していた。その為、ファイバスコープで肉眼視
していたものと同じ映像しか得られず、診断能もファイ
バスコープと同程度のものになるという問題があった。

このため、内視鏡画像信号に対し、画像処理ないし画像
解析を行ったところ以下のことが分かってきた。

（ａ）体腔内壁は赤系統の色をしているが、赤成分のみ
を描出してみると、高周波成分が少なく（被写体上の微
笑変位が大きな明暗差を有しない）のっぺりと、もしく
はもやがかかったように見え、可視波長全域としてのコ
ントラストを低下させている。

（ｂ）一方、赤成分は粘膜下への浸透性に優れ、緑成
分、青成分よりも粘膜下血管の描出能に優れる。すなわ
ち、粘膜下血管を見ようとした場合、緑成分・青成分は
そのコントラストを低下させる。

（ｃ）緑成分は人間の視感度特性が高いこともあるが、
内視鏡像においても明暗差の主体をなしている。また、
青成分よりも情報量が多く（体腔内壁は青みが元々少な
く、また固体撮像素子は一般に青に対する感度が低
い。）S/Nのよい画像が得られる。青成分は短波長なの
で、体腔内壁の極めて表面において反射する。その結
果、微細な凹凸の描出能に優れている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、ただ単に赤成分のみを赤に、緑成分のみ
を緑に、青成分のみを青に表示したのでは、極めて見に
くいものとなってしまう。また、適正な調光状態も得ら
れない。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、診断
能の高い内視鏡画像を得ることのできる信号処理手段を
有する内視鏡装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明では、赤成分、緑成分、青成分等、特定の波長域
成分のみを表示する手段を設けるようにしたので、各成
分の有する固有の情報が他成分によって妨害されること
なく、且つそれらを白黒変換して表示できるようにした
ので視認性良く表示することができる。

そのため、診断能を向上させることができる。具体的に
は赤成分により粘膜下ないし上皮下の血管の走行状態が
より鮮明に分るので、病気による粘膜下ないし上皮下の
変質の有無及びその内容が分る。

また、微小癌の存在診断には、微小発赤の有無（これは
特に明るさの変化して現われる。）及び発赤中の模様
（これは色、特に明るさの変化として現われる。）及び
微細な凹凸不整がその診断指標となるが、緑成分によ
り、明るさの変化が、青成分により凹凸がより鮮明に分
ることになる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の第１実施例の内視鏡装置を示す。

第１図に示すように第１実施例の内視鏡装置１は、ファ
イバスコープ２と、このファイバスコープ２に照明光を
供給する光源装置３と、ファイバスコープ２の接眼部４
に装着されるカメラヘッド５と、このカメラヘッド５に
対する信号処理手段を有するビデオプロセッサ６と、こ
のビデオプロセッサ６から出力される映像信号を表示す
る複数（第1,第2,第3,第４）の観察モニタ7,8,9,10と、
これらのモニタ7,8,9,10とビデオスイッチャ11で接続さ
れたVTR12と、このVTR12の出力端に接続された第５観察
モニタ13とから構成される。

上記ファイバスコープ２は、細長の挿入部14を有し、こ
の挿入部14内にはライトガイドが挿通され、このライト
ガイドは操作部から延出されたライトガイドケーブル内
を挿通され、光源装置３から白色光が供給される。つま
り、ランプ15の白色光はコンデンサレンズ15aによりラ
イトガイドの入射端面に集光照射する。このライトガイ
ドにより照明された被写体は、挿入部14の先端に取付け
た対物レンズで結像され、イメージガイドにて接眼部４
側に伝送される。しかして、接眼部４に着脱自在のカメ
ラヘッド５内の結像レンズ16によりCCD17に結像され
る。カメラヘッド５は、CCD17の撮像面に、モザイクフ
ィルタ17aを取付けた単板式のカラー撮像手段である。
（勿論３板式のものでも３管式のカラー撮像手段でも良
い。）このカメラヘッド５のCCD17は、上記ビデオプロセッサ
６内の図示しないドライブ回路のドライブ信号により、
撮像した信号電荷が読出され、このビデオプロセッサ６
内の映像信号処理手段にてNTSC出力端18からはNTSCコン
ポジットビデオ信号を出力すると共に、NTSC方式のRGB
出力端19からRGBビデオ信号を出力する。このRGB出力端
19は、Red信号出力端（第１図ではＲ−OUTと記してい
る。）と、Green信号出力端（第１図ではＧ−OUTと記し
ている。）と、lue信号出力端（第１図ではＢ−OUTと記
している。）と、Synchro信号出力端（第１図ではＳ−O
UTと記している。）との４端子からなる。

上記ビデオプロセッサ６の出力端19の４端子に接続され
るモニタ７と、R,G,B端子及びＳ−端子に接続されたモ
ニタ8,9,10と、VTR12と接続されるモニタ13は、全て外
部同期が可能なモニタで、それぞれＳ−端子から出力さ
れる同期信号に同期した表示を行う。また、少くとも第
１モニタ７と、第５モニタ13とはカラーモニタであり、
一方、第2,第3,第４モニタ8,9,10は白黒モニタでもカラ
ーモニタでも良い。

尚、第１モニタ７は、NTSC方式のRGBビデオ信号入力端
を有するNTSC−RGB方式の観察モニタである。

一方、第2,第3,第４モニタ8,9,10は、NTSCコンポジット
ビデオ信号入力端（NTSC−IN）及びNTSC−Synchro信号
入力端（Ｓ−IN）及びNTSCコンポジットビデオ信号出力
端子（NTSC−OUT）を有するNTSCコンポジット方式のモ
ニタであり、Synchro信号により外部同期され、NTSC−I
Nからのビデオ信号の内容を表示すると共に、NTSC−IN
からのビデオ信号をNTSC−OUTより出力する。

また第５モニタ13は、NTSCコンポジット方式のモニタで
あり、VTR12はNTSCコンポジット方式のVTRであり、NTSC
コンポジットビデオ信号入力端（NTSC−IN）、Synchro
信号入力端（Ｓ−IN）及びNTSCコンポジットビデオ信号
出力端（NTSC−OUT）を有し、録画及び再生を行う。こ
こで録画・再生信号は同期信号を含む。

ところで、上記第１モニタ７は、光源装置３内のランプ
15の分光強度とか、ファイバスコープ２のライトガイド
及びイメージガイドの分光透過特性とか、カメラヘッド
５の撮像手段、つまりCCD17の分光感度及びモザイクカ
ラーフィルタ17aのカラーフィルタ特性とか、ビデオプ
ロセッサ６の信号処理系の色特性及び第１モニタ７の色
特性によって決定される波長域（おおむね可視光全域と
等しい）の内視鏡像が所定の色再現性のもとにカラー表
示される。

上記第2,第3,第４モニタ8,9,10には、それぞれ内視鏡像
のうちの赤成分、緑成分、青成分がそれぞれ白黒表示さ
れる。

ここで、赤成分、緑成分、青成分の波長域及び分光特性
は前述の諸特性によって決定される。特に、カメラヘッ
ド５のカラー撮像手段が単管カメラでありＹ（輝度信
号）、Ｒ−Y,B−Ｙの各信号を出力する場合、これらの
信号からNTSC−RGBビデオ信号を作成するための逆マト
リクス回路（これはビデオプロセッサ６の内にある。）
のマトリクスとかカラーフィルタの分光透過特性によっ
て、波長域は主として決定される。

第2,第3,第４モニタ8,9,10に表示される各画像の明るさ
は、被写体によっては適正な明るさにならないことが多
い。一般に、体腔内壁は赤っぽいので、第２モニタ８は
オーバーぎみ、第４モニタ10はアンダーぎみになること
が多い。そこで、第2,第3,第４モニタ8,9,10にある明る
さ調整機構によって補正する。同様に、VTR12からの出
力に対しても第５モニタ13にある明るさ調整機構によっ
て、その都度補正する。

尚、ビデオプロセッサ６からのNTSCコンポジットビデオ
信号をNTSCコンポジット方式のモニタに入力し、クロマ
（彩度）を落して表示すると、白黒画像が得られるが、
これは0.30R＋0.59G＋0.11Bと、全波長域成分を含んで
いるので、各波長域成分のみを白黒表示したものと比較
すると、各波長域成分独自の診断上のメリットは阻害さ
れている（つまり各波長域成分のみで表示したものの方
が、診断上のメリットが大きい。）。

尚、VTR12は、スイッチャ11により選択された色青分の
信号を記録できるし、または通常のNTSCコンポジット
（カラー）ビデオ信号も記録でき、従ってこの選択され
た色信号をモニタ13で表示できると共に、通常のカラー
表示もできる。

この第１実施例によれば、各波長域の色信号成分のみで
選択的に白黒表示できるようにしてあるので、同一診断
部位に対しても異る特徴を顕著化でき診断能を向上でき
る。

第２図は本発明の第２実施例の内視鏡装置21を示す。

この第２実施例の内視鏡装置21は、電子スコープ22と、
この電子スコープ22に照明光を供給する面順次式光源部
23及びこの電子スコープ22の信号処理手段を内蔵した内
視鏡制御装置（ビデオプロセッサ）24と、このビデオプ
ロセッサ24で信号処理されたビデオ信号を表示するNTSC
−RGB方式モニタ25とNTSC−コンポジットビデオ方式モ
ニタ26と、各種の信号処理を行わせるためのキーボード
27と、前記モニタ26に入力されるコンポジットビデオ信
号を記録／再生するためのVTR28及び撮影用のスチルビ
デオフロッピー装置（SVFと略記）29及びその他の記録
装置（AUXと略記する。）30と、フロッピーディスクド
ライブ装置（FDDと略記する。）31とから構成される。

上記電子スコープ22には、ライトガイド32が挿通され、
光源部23から入射端面に供給される照明光を伝送し、出
射端面からさらに照明レンズ33を経て被写体側に照射す
る。この光源部23は照明ランプ34の照明光をコリメート
用レンズ35で平行光束にし、絞り36を通した後、モータ
37で回転される回転フィルタ38を通して赤，緑，青の各
波長域の照明光にした後、集光レンズ39で集光してライ
トガイド32の入射端面に照射する。

上記回転フィルタ38には、扇状の赤透過フィルタ40R、
緑透過フィルタ40G、青透過フィルタ40Bが取付けてあ
り、回転フィルタ38を回転することにより各色透過フィ
ルタ40R,40G,40Bが順次光路中に介装される。従って、
ライトガイド32の入射端面には赤，緑，青の照明光が時
系列的に照射され、被写体も赤，緑，青の照明光で順次
照明される。

上記ライトガイド32で伝送した照明光で照明された被写
体は、電子スコープ22の先端部に取付けた対物レンズ41
にてCCD42の撮像面に結像される。

このCCD42は光学像を光電変換して信号電荷として蓄積
し、ビデオプロセッサ24内のCCDドライバ43からのドラ
イブ信号の印加により読出され、プリアンプ44で増幅さ
れた後、信号ケーブルを経てビデオプロセッサ24内のサ
ンプル・ホールド回路45に入力され、サンプルホールド
される。このサンプル・ホールド回路45でサンプルホー
ルドされた信号は、マルチプレクサ46を介してそれぞれ
A/Dコンバータ47でディジタル信号に変換された後、Ｒ
フレームメモリ48R、Ｇフレームメモリ48G、Ｂフレーム
メモリ48Bに書き込まれる。

尚、上記サンプル・ホールド回路45のサンプリングパル
スはタイミング制御回路49からのタイミング信号に同期
して生成される。またマルチプレクサ46は、タイミング
制御回路49のタイミング信号に同期してその切換が制御
される。

例えば、タイミング制御回路49は、上記光源部23におけ
る色透過フィルタ40R,40G,40Bが光路中に介装されてい
る期間、つまり赤，緑，青の各照明期間の終了と共に、
CCDドライバ43にはドライブ信号を出力させるタイミン
グ信号を印加すると共に、マルチプレクサ46を切換える
（このマルチプレクサ46の切換は、終了期間の終了時刻
よりも以前でも良い。）。

尚、赤透過フィルタ（以下Ｒフィルタと略記する。他の
各透過フィルタ40G,40Bについても同様）40Rは、約600n
mにピークを持ち、約535〜約700nmの範囲の波長の光を
透過する。又、Ｇフィルタ40Gは、約535nmにピークを持
ち、約470nm〜約605nmを透過する。Ｂフィルタ40Bは約4
50nmにピークを持ち、約390nm〜約520nmを透過する。こ
のようにR,G,Bフィルタ40R,40G,40Bはその透過波長域が
オーバラップしているが、これは通常のカラー観察時の
色再現性を良くするためである。このようにしても、こ
の実施例は十分に効果を発揮するが、オーバラップしな
いようにすることが望ましい。従って、回転フィルタ38
をオーバラップしないR,G,Bフィルタと取換えて使用で
きるようにしても良い。

尚、この実施例では面順次式のカラー撮像方式である
が、白色照明のもとで、カラー撮像するカラーフィルタ
内蔵式電子スコープの場合には、CCDに取付けるカラー
フィルタの透過波長域をオーバラップさせないようにす
ることが望ましい。しかし、オーバラップさせても、後
述する画像処理によって、特定波長域成分のみを出力で
きる。

上記照明ランプ34の照明光を平行光束にするレンズ35及
び集光レンズ39と、ライトガイド32と、照明レンズ33と
対物レンズ41は、全可視域の光を透過及び伝送するもの
であり、CCD42は少くとも約390〜700nmの光に対して感
度を有する。

上記電子スコープ22には、５つの第1,第2,第3,第4,第５
スイッチ51,52,53,54,55が操作部に設けてあり、ビデオ
プロセッサ24内の画像切換制御回路56と接続されてい
る。

ところで、上記R,G,Bフレームメモリ48R,48G,48Bは赤，
緑，青の照明光のもとで撮像した信号が１フレーム分づ
つ書込まれると同時に読出され、調色・マトリクス・演
算回路61に入力され、調色、マトリクス変換、及び各種
の演算が行われた後、コントラスト変換回路62に入力さ
れ、コントラスト変換が行われる。その後、輪郭強調回
路63に入力され、輪郭強調が行われ、調光回路64に入力
される。この調光回路64で入力される信号を次段のカラ
ー処理回路65に出力すると共に、調光制御信号を生成し
て絞り36の絞り制御装置66に印加し、絞り36の絞り量を
制御する。この絞り制御装置66は、絞り36と、この絞り
36を回動するモータと図示しないモータドライバとから
なる。

上記カラー処理回路65にてカラー化処理された後、D/A
コンバータ67でアナログ信号に変換された後、スーパー
インポーズ回路68に入力され、キーボード27から入力さ
れる文字信号等がスーパーインポーズされた後、RGB出
力端からモニタ25に出力すると共に、NTSC変換回路69に
出力する。このNTSC変換回路69のNTSCコンポジットビデ
オ信号は、NTSCコンポジットビデオ出力端からVTR28、S
VF29、AUX30とスイッチャー71に入力される。また、VTR
28、SFV29、AUX30の出力端はスイッチャ71と接続され、
選択されたものがモニタ26で表示される。

尚、ビデオプロセッサ24の前面には操作パネル72が設け
てあり、このパネル72のスイッチ等の操作は、画像切換
制御回路56に伝送されると共に、このスイッチ操作によ
りスイッチャ71の選択を制御できるようにしてある。

ところで、上記電子スコープ22の操作部に設けた第１ス
イッチ51はレリーズスイッチであり、以下のレリーズ機
能を有する。

第１スイッチ51を押すと、SVF29と、AUX30にレリーズト
リガ信号が与えられる。また、このレリーズトリガ信号
は第３図に示す操作パネル72に設けたレリーズスイッチ
74によっても発生できる。

このレリーズスイッチ74には、○印で示すLED75が設け
てある。尚、この○印が付いてない長方形状スイッチ
は、LEDが付いてない押しボタンスイッチであり、○印
が付いているものは中央にLEDが設けてある自照式押し
ボタンスイッチである。

従って、第１スイッチ51又はレリーズスイッチ74を押す
と、画像切換制御回路56からの指令でレリーズが行われ
る。この時、レリーズスイッチ74のLED75は0.5秒間点灯
し、その後自動的に消灯する。（平時は消灯してい
る。）これはレリーズしたということを告知するためで
ある。

次にフリーズ機能について説明する。

第２スイッチ52はフリーズスイッチであり、この第２ス
イッチ52を押すと、フリーズし、もう一度押すと、フリ
ーズが解除される。このフリーズ機能は、フレームメモ
リ48R,48G,48Bに対する書込みを停止することにより行
われるので、フリーズ中にも後段の諸回路（つまり調色
・マトリクス・演算回路61、コントラスト変換回路62、
輪郭強調回路63、カラー処理回路65、スーパーインポー
ズ回路68等）の機能は作動する。

また、操作パネル72のフリーズスイッチ群76のフリーズ
スイッチ77を押すと、フリーズし、フリーズ解除スイッ
チ78を押すとフリーズが解除される。フリーズ中は、フ
リーズスイッチ77のLED75が点灯し、平時はフリーズ解
除スイッチ78のLED75が点灯する。

次に出力切換機能について説明する。

操作パネル72の出力切換スイッチ群81を構成するAUX出
力スイッチ82、SVF出力スイッチ83、VTR出力スイッチ8
4、SCOPE出力スイッチ85の各スイッチは、４者択一であ
り、結果別にビデオスイッチャ71を制御して、AUX30又
はSVF29又はVTR28又はNTSC変換回路69のNTSCコンポジッ
トビデオ信号を選択してモニタ26に対し出力する。この
場合、選択されたスイッチ82,83,84,85のLED75が点灯
し、他は消灯する。

次にVTR制御機能について説明する。

VTR28がREC PAUSEの状態の時、VTR ON/OFFスイッチ群
86を形成するVTR ONスイッチ87を押すと、REC PLAYと
なり、このスイッチ87のLED75が点灯する。一方、VTR
OFFスイッチ88を押すと、REC PAUSEとなり、このスイ
ッチ88のLED75が点灯する。

一方、VTR28がPAUSEの時に、VTR ONスイッチ87を押す
と、PLAYとなり、このスイッチ87のLED75が点灯し、一
方VTR OFFスイッチ88を押すと、PAUSEとなり、このス
イッチ88のLED75が点灯する。

次に調色機能について説明する。

調色機能は、演算スイッチ群89では通常出力スイッチ91
がセット（選択）され、色選択スイッチ群92では通常出
力スイッチ93がセットされている時のみ作動し、それ以
外の時は基準ゲインとなる。

しかして、この基準ゲインの時には、可視光全域が通常
にカラー表示される。カラー化スイッチ群94では、白黒
表示スイッチ95がセットされている時は、R,G,Bの各ゲ
インは基準にもどる。つまり、調色機能は働かない。カ
ラー化スイッチ群94の疑似カラースイッチ96が選択され
ている時は、このスイッチ群94が通常画像スイッチ97の
時と同じように作動する。

上記操作パネル72の調色スイッチ群98は、R,G,Pi,Ye,W
の右側に赤，青，桃色，黄色、白の各ゲイン増加スイッ
チ101,102,103,104,105を設けると共に、その左側にゲ
イン減少スイッチ106,107,108,109,110を設けてある。
しかして、これらスイッチ101〜110の操作に対応して、
調色・マトリクス・演算回路61は色を断続的に変化させ
る。例えば、スイッチ101を１回押すと、Ｒのゲインが
１ステップ上がって１ステップ赤っぽくなり、更に１回
押すと更に１ステップ赤っぽくなる。調色・マトリクス
・演算回路61からの出力信号をもとに調光回路64の調光
が行われるので、色は変わっても明るさは一定である。

また、例えばスイッチ103を押すと、１ステップ桃色っ
ぽくなり、スイッチ104を押すと、１ステップ黄色っぽ
くなる。また、スイッチ105を押すと、１ステップ白っ
ぽくなる（彩度が下がる。）尚、調光回路64が後段にあ
るので、いずれも明るさは一定である。

ところで、内視鏡検査を行なうのは、医者でありカラー
調整の専門家でない。そのため、赤及び青の量をコント
ロールして調色するよりも単刀直入に桃色っぽくした
り、黄色っぽくしたり、白っぽくした方がやり易い。
尚、ここで白っぽいとは明るさのことではなく、彩度が
高いか低いかを意味している。明るさは、別途調整でき
る。その他、もっと緑っぽくしたり、オレンジっぽくし
たり、青白くしたりできるようにしても良いが、特に桃
色、黄色、白は重要である。

尚、構造的には公知の方法でR,G,Bの各ゲインをコント
ロールする。

上記調色スイッチ群98の基準色スイッチ111を押すと、
R,G,Bの各成分には基準のゲインがかけられ、基準の色
バランスになる。その際、このスイッチ111のLED75が点
灯する。電子スコープ22は各種の画像処理、画像解析を
行えるというメリットがあるが、そのために極力加工さ
れてない生データを出力できることが望ましい。そこで
基準出力を行えるようにしてある。尚、画像処理装置そ
の他は、ビデオプロセッサ24のNTSC−RGB出力端に、モ
ニタ25の代りに接続して使用できる。

尚、RGBの各色に対して、基準ゲインと比較して、どの
ような倍率のゲインが与えられているかは、スーパーイ
ンポーズして表示される。

尚、基準色スイッチ111の両側に延びるラインは、ノー
マルライン112を示す。

次に調光機能について説明する。

調光回路64は、この回路64に入力される映像信号の大き
さが、予め設定された値になるように、絞り36の絞り量
を制御する。その設定値は操作パネル72の明るさスイッ
チ群113の操作によって、段階的または連続的に変更さ
れる。このスイッチ群113には明るさ固定スイッチ114、
明るさ上下変動スイッチ115、明るさ増加スイッチ116、
明るさ基準化スイッチ117と、明るさ減少スイッチ118が
設けてある。

しかして、明るさ増加スイッチ116を１回押すと、設定
値が１ステップUPし、モニタ25,26の内視鏡画像は１ス
テップ明るくなる。このスイッチ116をもう１回押す
と、さらに１ステップ明るくなる。逆に明るさ減少スイ
ッチ118を押すと、１ステップ暗くなる。

また、明るさ上下変動スイッチ115を押すと、このスイ
ッチ115のLED75が点灯すると共に、絞り制御装置66は調
光回路64の指令により絞り36を全開と全閉の間を往復す
るように駆動し、従って明るさが明るくなったり、暗く
なったりを繰り返すようになる。尚、電子スコープ22の
第３スイッチ53、つまり調光スイッチを１度押してもこ
のように明るさが明暗と変動するようになり、明るさ上
下変動スイッチ115のLED75は点灯する。

上記明るさ上下変動スイッチ115がオンになっている時
に、明るさ固定スイッチ114又は第３スイッチ53を押す
と、明るさはその状態で固定される。つまり、明るさ固
定スイッチ114を押した時の調光回路64に入力される映
像信号の大きさが設定値になり、以後は映像信号がその
設定値になるように自動調光が行われる。この場合明る
さ上下変動スイッチ115のLED75は消灯する。

後述するコントラスト強調においては、適正明るさ範囲
が狭くなるので、このように明暗変動機能によって適正
明るさを簡単に得ることができる。また、色選択後の白
黒表示を行う時も、病例に応じて明るさを変えるのに便
利である。

調光回路64は調色・マトリクス・演算回路61、コントラ
スト変換回路62、輪郭強調回路63の後段にあり、これら
各回路61,62,63で処理された信号をもとに自動調光が行
われるので、常に適正な明るさになる。尚、上記電子ス
コープ22に調光スイッチとしての第３スイッチ53を設け
てあるので操作性が良い。

一方、明るさ基準化スイッチ117を押すと、調光レベル
（設定値）は基準値にセットされる。このスイッチ117
のLED75は、調光レベルが基準値の時点灯し、それ以外
では消灯する。なお、明暗変動は１往復あたり、約４秒
程度で行うようにすると、早すぎもせず、且つ遅すぎる
こともなくて良い。

次に演算機能について説明する。

この演算機能には第１の演算機能としての血流機能解析
モードと第２の演算機能としてのＲ−Ｂモードと、第３
のR/Gモードとがある。

演算スイッチ群89には血流解析スイッチ121とＲ−Ｂ出
力スイッチ122とR/G出力スイッチ123と通常出力スイッ
チ91とが設けてある。

血流解析スイッチ121を押すと、第４スイッチ54つまり
マルチスイッチが血流機能解析モードにセットされ、こ
の血流解析スイッチ121のLED75が点滅する。この状態で
第４スイッチ54を押すと、血流解析スイッチ121のLEDは
点灯し、調色・マトリクス・演算回路61において下記の
演算が行われる。すなわち、CCD42の各画素（ｉ）から
のＲ入力（これをＲiiで表わす。つまりＲiiはｉ番目の
画素の調色・マトリクス・演算回路61へのＲ入力であ
る。）とＧ入力（Ｇii）とから演算し、この回路61から
の出力（Ｙoi）を生成する。（ここでＹoiはｉ番目の画
素のこの回路61からのNTSCコンポジット信号の輝度信号
換算出力を表わす。）ここで、出力ＹoiはＹoi＝C₁log₂｛（Ｒii＋C₂）／（Ｇii＋C₂）｝である。尚、C₁,C₂は定数で、C₂を回転フィルタ38のR,
G,Bフィルタ40R,40G,40Bの分光透過特性とCCD42の分光
感度特性と、ビデオプロセッサ24の出力特性等に応じて
適切に設定することによりＹoi（各ポイントの輝度信号
レベル）は粘膜ヘモグロビン濃度と正の相関を有するよ
うになる。（このことは、GASTROENTEROLOGICAL ENDOS
COPY日本消化器内視鏡学会雑誌Vol.29No.3「電子内視鏡
を用いた胃粘膜機能画像解析の検討」にその一部が記載
されている。）上記定数C₂は、例えばC₂＝１であり、C₁,C₂の値はキー
ボード27から設定又は変更が可能である。ここで、カラ
ー化スイッチ群94が白黒表示スイッチ95または通常画像
スイッチ97にセットされている時で、血流解析モードが
作業している時は、白黒表示スイッチ95のLED75が点灯
する。

もう一度第４スイッチ54を押すと、カラー化スイッチ群
94が通常画像スイッチ97にセットされている時は通常画
像（カラー）に戻り、カラー化スイッチ群94が白黒表示
スイッチ95にセットされている時は、通常画像（白黒）
に戻る。

カラー化スイッチ群94が疑似カラースイッチ96にセット
されている時は、血流解析モード作動中は、Ｙ信号に応
じた疑似カラー処理が行われ、作業が停止すると通常画
像が通常にカラー表示される。

上記電子スコープ22の操作部に第４スイッチ54を設けた
ので、操作性が良く通常画像と演算画像を交互に比較す
ることができる。血流解析機能は、コントラスト強調機
能、輪郭強調機能、疑似カラー機能との併用が可能であ
る。また調光及び調光レベル切換も可能である。

尚、このモードの作動中は、R,G,Bの各信号に対するゲ
インは基準値に自動的に設定され（基準色スイッチ111
のLED75が点灯）、作動停止により作動前の状態に復帰
する。このモードは調光レベルの設定値に影響を与えな
い。尚、C₁は絞り36の絞り量が基準値の時標準的明るさ
になるように設定される。ただし、キーボード27から変
更が可能である。

尚、この演算はディジタル演算で行っている。演算に時
間がかかる場合は、表示フレーム数を毎秒30フレームか
ら毎秒10フレーム程度に減らし、同一の内容を３フレー
ムづつ出力させても良い。

ここで、調色・マトリクス・演算回路61からのR,G,B各
出力は、Ｒoi＝0.3Yoi,Goi＝0.59Yoi,Boi＝0.11Yoiとす
る。（なお、Ｒoiはｉ番目の画素のこの回路61からのＲ
出力である。他のＧoi,Boiについても同様の内容であ
る。）すなわち、各出力とも白黒出力となる。

血流解析モード、Ｒ−Ｂモード、R/Gモード等は各波長
域成分間で加算以外の演算が行われる場合、カラー化ス
イッチ群94の選定によらず、調色・マトリクス・演算回
路61からは結果的に白黒画面になるような映像信号が出
力される。カラー処理回路65は結果的に白黒画面になる
ような映像信号を処理して結果的に疑似カラー画面にな
るような映像信号に変換する。各波長域成分間で加算以
外の演算を行うモードにおいては、白黒表示スイッチ95
又は通常画像スイッチ97が選択されている時は白黒画面
となり、疑似カラースイッチ96が選択されている時は疑
似カラー画面となる。

演算モード、色選択モードにおいては調色は自動的にノ
ーマルとなり、R,G,B各々に対するゲインは基準ゲイン
となる。これは調色によって、表示される内容が大きく
影響を受け定量的及び恒常的な診断ができなくなるから
である。

色選定モードでは、通常画像スイッチ97が選択されてい
る時は、選択された色のままの画面となり、白黒表示ス
イッチ95の時は白黒画面となり、疑似カラースイッチ96
の時は疑似カラー画面となる。

演算モード、色選定モードでは選択されたモード及び定
数が画面内にスーパーインポーズされる。「Ｇ（1.
7）」はＧモードでC₁₁＝1.7であることを示し、「Ｇ＋
Ｂ（1.25/2）」はＧ＋ＢモードでC₆＝1.25、C₇＝２であ
ることを示す。

次に第２の演算機能、つまりＲ−Ｇモードについて説明
する。

このモードでは調色はノーマルになる。又、このモード
では、調色・マトリクス・演算回路61からはＹoi＝C₃（Ｒii＋C₄×Ｇii）（ここで、C₃,C₄は定数）なる白黒信号が出力される。
一般的にC₄＝２〜４であり、C₃は５程度である。C₃,C₄
はキーボード27により設定及び変更できる。作動させる
方法及びＲ−Ｂ出力スイッチ122のLED75の点滅・点灯は
血流解析スイッチ121と同じである。スイッチ121〜12
3、114,115及び後述する色選択スイッチ群92のＧ＋Ｂス
イッチ125、Ｒ＋Ｂスイッチ126、Ｒスイッチチ127、Ｇ
スイッチ128、Ｂスイッチ129は10者択一の選択スイッチ
であり、スイッチ121〜123,125〜129のうちの１つを押
すと、第４スイッチ54の内容がセットされる。一方、ス
イッチ114,115は同じ機能を有し、通常の状態に戻る。

このモードでは、表面反射による明暗の影響がとりのぞ
かれるので、体腔壁の深部のみの状態に近いものを可視
化することができる。

C₃,C₄は主たる対象病変及び検査部位によって、適切な
数値を設定する。

次に第３の演算機能、つまりR/Gモードについて説明す
る。

このモードでは調色はノーマルになる。又、このモード
では体腔壁の色相の変化の状態を強調して可視化するこ
とができる。C₅,C₁₃は主たる対象病変及び検査部位によ
って適切な数値を設定する。

次に色選択機能について説明する。

調色はノーマルになる。又、Ｇ＋Ｂモードは主として明
るさの変化をピックアップする。後述のＧモードと異な
り、青系の色素内視鏡検査の時に有効である。

Ｒ＋Ｇモードでは、茶系または青色及びその混合にる色
素内視鏡検査において、非色素の明るさの変化の影響を
除外し、色素検査自体による明るさの変化をピックアッ
プする。ここでC₉を設けたので、用いる色素に応じて最
適な表示をすることができる。

ＲモードではＲ成分により粘膜下ないし上皮下の血管の
走行状態がより鮮明にかわるので、病気による粘膜下な
いし上皮下の変質の有無及びその内容が分る。

Ｇモードでは、明るさの変化により、微小癌の存在診断
における微小発赤の有無及び発赤中の模様及び微細な凹
凸不整が分る。

Ｂモードでは、この凹凸の具合がより鮮明に分る。スイ
ッチ121〜123,125〜129の８機能のON/OFFは第４スイッ
チ54によって行われる。操作パネル72上でスイッチ121
〜123,125〜129が押されると、そのLED75が点滅状態に
なり、第３スイッチ54を一度押すと、設定されているモ
ードになり、もう一度押すと、通常の状態つまりＲoi＝
Ｒii,Goi＝Ｇii,Boi＝Ｂii（ただし、調色は演算モー
ド、色選択モードになる前の状態にもどる。）となる。

次に疑似カラー機能について説明する。

カラー化スイッチ群94のスイッチ95〜97は３者択一スイ
ッチである。演算機能及び色選択機能の作動中は、白黒
表示スイッチ95または通常画像スイッチ97が選択された
時は、カラー処理回路65は何も行わず、入力信号をその
まま出力する。疑似カラースイッチ96が選択された時は
入力信号のの輝度に対応した疑似カラー化処理を行な
う。

通常状態（通常出力スイッチ91または93の時）では、ス
イッチ95〜97がどこにあってもカラー処理回路65は何も
行なわない。ただし、白黒表示スイッチ95がセットされ
ている時は、調色・マトリクス・演算回路61が表１のよ
うな演算を行なうので、結果的には疑似カラースイッチ
96又は通常画像スイッチ97にセットされている時は、通
常のカラー表示となり、白黒表示スイッチ95にセットさ
れている時は白黒表示となる。尚、表１は調色・マトリ
クス・演算回路61からのRGB各出力信号を表わす。ここ
で、C₁〜C₁₃は主たる対象病変の種類及び対象部位に対
応して設定値をキーボード27から入力する。

演算機能または色選択機能を疑似カラー機能と組合わせ
て使用する時は、疑似カラースイッチ96をセットしてお
くと良い。その状態で、第４スイッチ54を操作することにより、通常のカラー画像と、
演算処理または色選択処理がされて、且つ疑似カラー処
理された画像とを交互に出力して見比べることができ
る。

次にコントラスト変換機能について説明する。

操作パネル72のコントラストスイッチ群130には、５つ
のタイプ（Ａ〜Ｅ）のコントラスト強調スイッチ131〜1
35と、ノーマルスイッチ136と、γ補正解除スイッチ137
とが設けてある。モニタ25,26に内蔵されているCRTは、
入力輝度信号と発光との関係がリニアではない。そのた
め、CCD42からの出力信号と、モニタ25,26での発光の関
係をリニアにする必要がある。そこで、ノーマルスイッ
チ136が選択されている時は、コントラスト変換回路62
ではγ＝0.45のγ補正が行なわれる。

一方、微小癌の診断においては、微妙な明るさの変化が
重要な診断指標となっている。そこで、コントラストを
強くすることによって、明るさの変化を強調する機能を
設けた。コントラストの特性として第４図ないし第８図
の５種類を設け、適宜選択できるようにした。

第４図は中間領域のリニア領域を広くした折れ線状の入
出力特性で、第５図はしきい値入力以下は０でこの値以
上の狭い入力範囲に対してリニアな出力する特性のもの
であり、第６図はしきい値以下は０出力で、このしきい
値以上の入力信号に対してリニアな出力となる多価関数
的特性を示すものであり、第７図はしきい値を有しない
リニア出力する多価関数特性のものであり、第８図はリ
ニアな増加及び減少関数を有する多価関数特性を示す。

上記コントラスト強調スイッチ131〜135と、ノーマルス
イッチ136及びγ補正解除スイッチ137は、７者択一のス
イッチであり、コントラスト強調スイッチ131〜135を押
すと、そのLED75が点滅する。その状態で操作部に設け
た第５スイッチ55、つまりコントラストスイッチを押す
と、LED75が点灯し、スイッチ131〜135の各々に対応す
る特性（第４図ないし第８図）のコントラスト変換が行
われる。もう一度第５スイッチ55を押すと、点灯中のLE
D75は点滅状態に戻り、通常のコントラスト特性に戻
る。ノーマルスイッチ136を押した時は、通常のコント
ラストに戻り、コントラスト強調スイッチ131〜135及び
γ補正解除スイッチ137は消灯する。通常のコントラス
トで出力されている時は、常にノーマルスイッチ136のL
ED75は点灯しており、それ以外の時はこのスイッチ136
のLED75は消灯する。

ここで、通常のコントラスト特性とは、γ＝0.45（モニ
タ25,26を含めたシステムとしてのトータルのγ＝１）
の状態を意味する。

コントラスト変換回路62は、R,G,B各々に対して、８ビ
ットの記憶容量を有し、256段階の入力信号に対する出
力の関係を変換する。

Ａタイプのコントラスト強調スイッチ131を選択した時
は、その特性は第４図のようになる。すなわち、入力信
号の中央3/8の領域のコントラストが通常の２倍とな
る。暗部及び明部はコントラストが低下する。このＡタ
イプでは、明るさと色相の見え方を極度に変えてしまう
ことなく、診断にとって重要部分（中間的な明るさの部
分）のコントラストを強調するものである。

Ｂタイプのコントラスト強調スイッチ132が選択された
場合は、第５図の特性になる。中央付近のコントラスト
を通常の５倍とする。このＢタイプでは、明るさの変化
のみに着目し、これを強調する場合に用いる。実際に表
示されるラチチュードが極度に狭くなるので、明るさス
イッチ群113または第３スイッチ53、特に第３スイッチ5
3を用いて明るさを連続的に変化させ、見たい部分がう
まく表示されたときに第３スイッチ53を操作して、これ
を固定するようにできるので便利である。

Ｃタイプのコントラスト強調スイッチ133の場合の特性
は第６図に示すものとなる。第５図よりもラチチュード
を拡大したもの。最暗部及び最明部を黒として表示した
ので、特に最明部のように診断に使用しないところを削
除することにより、すっきりとした画面を与えている。

Ｄタイプのコントラスト強調スイッチ134が選択された
場合は第７図の特性になる。本来のラチチュードを損な
うことなく、コントラストを強調している。

Ｅタイプのコントラスト強調スイッチ135が選択された
場合には第８図の特性になる。

ここで、見え方を極度に変えないレベルのコントラスト
強調時には、1.5倍ないし2.5倍程度にとどめるのが良
い。輪郭強調との併用により、より一層明暗差の識別が
し易くなる。見え方を極度に変える場合には、４倍以上
の強調が効果的である。この場合も、輪郭強調、さらに
は疑似カラー化との併用がより効果的である。輪郭強調
回路63をコントラスト変換回路62の後に設けたので、輪
郭強調量（プレシュート量、オーバシュート量）自体が
さらに大きくなることがなく、自然な見え方になる。

尚、γ補正解除スイッチ137は、γ補正機能を働かせな
いようにするためのスイッチである。CCD42の出力を極
力加工せずに出力しない場合に用いる。すなわち、γ補
正解除スイッチ137がセットされ、第５スイッチ55が押
されると、コントラスト変換回路62の機能を停止し、ビ
デオプロセッサ24からはCCD42の出力信号に比例した出
力信号が出力される（γ＝１）。

次に輪郭強調機能について説明する。

輪郭強調スイッチ群140は、強度の異る３つの輪郭強調
スイッチ141〜143と、解除スイッチ144とを有する。

上記スイッチ141〜144は４者択一のスイッチで、セット
されたスイッチのLED75が点灯し、他は消灯する。ノー
マルの強調量の輪郭強調スイッチ143が選択されると、
カラー化スイッチ群94の選定によらず、普通程度の輪郭
強調がR,G,Bのすべての信号に対して行われる。

強（ハイ）レベルの輪郭強調スイッチ142が選択される
と、カラー化スイッチ群94の設定によらず、普通よりも
強い輪郭強調がR,G,Bのすべての信号に対して行われ
る。

特強レベルの輪郭強調スイッチ141が選択されると、カ
ラー化スイッチ群94の設定によらず、ビデオプロセッサ
24として通常のカラー画像を出力する時は、R,Bに対し
ては普通よりも強い輪郭強調が行われ、Ｇに対しては強
レベルの輪郭強調スイッチ142が選択された時よりも更
に強い輪郭強調が行われる。ビデオプロセッサとして白
黒表示または疑似カラー画像を出力する時は、強レベル
の輪郭強調スイッチ142が選択された時と同じ強調が行
われる。人間の視感度はＧに対して鋭いので、Ｇに対す
る輪郭強調は効果が高い。それに対し、R,Bに対する輪
郭強調は効果がＧに比較して低いので、行いすぎるとノ
イズのみがめだつという欠点がある。

そこで、R,Bに対しては強調量を著しく高くすることを
せず、Ｇのみを強く強調することにより、ノイズの発生
を最小におさえつつ、最大の強調を行った。その際、普
通、Ｇのみを２段階とせず、普通、強いＧのみを特強の
３段階としたので、症例に応じたきめ細かい細かな選択
が可能である。輪郭強調解除スイッチ144が選択される
と、カラー化スイッチ群94の設定によらず、輪郭強調は
いっさい行われず、なるべく加工されていない信号が出
力される。

次に外部制御機能について説明する。

操作パネル72の外部制御スイッチ151を押すと、外部制
御モードになり、このスイッチ151のLED75が点灯する。
もう一度このスイッチ151を押すと、このスイッチ151の
LED75が消灯し、その前の状態に戻る。外部制御モード
では、演算処理とコントラスト強調処理とカラー化処
理、それに回転フィルタ38の分光透過特性と画像の関係
のない特定の波長域成分のみを抽出（例えば各画素毎に
R,G,Bフレームメモリ48R,48G,48B上のRGB強度比から波
長が同定できるので、例えば600nm〜622nmまでの波長域
成分のみを出力することができる。）等して、各種の画
像処理が行われる。

画像処理の内容は、フロッピーディスクに予め記録させ
ておき、これをFDD31から読み取る。すなわち、術者は
任意の特性で処理を行うことができる。フロッピーディ
スクへの書込みは図示しないコンピュータ及びFDDで行
う。

本実施例のビデオプロセッサ24は極めて多機能であるた
め、術者が操作に混乱して内視鏡検査に支障をきたす危
険がなくはない。そこで、操作パネル72にノーマルライ
ン112を設け、通常状態（もしくは基準状態）を一列に
ならべた。そのため、混乱した時は通常状態もしくは基
準状態に復帰させ易い。

更に、操作パネル72にはオールクリアスイッチ152を設
けた。このスイッチ152を押すと、全ての機能は通常状
態もしくは基準状態（全てのスイッチはノーマルライン
112上に設定される。）に移行する。非常に便利であ
る。

ところで、スーパーインポーズ回路68は、データとか各
機能の設定状態を第９図に示すようにモニタ画面に内視
鏡像155に重畳して表示する。ここで、R1.00,G1.00,B1.
00は、調色に関するR,G,Bそれぞれの基準ゲインに対
し、R,G,Bそれぞれが何倍のゲインにセットされている
かを表示している。この画面では色選択としてＧが選択
され、それが疑似カラー表示されているので、R,G,Bの
ゲインは自動的に基準に戻るので、いずれも1.00となっ
ている。第４スイッチ54を押すと、通常カラー画像に戻
り、その時のR,G,Bの各ゲインは元に戻る。例えば、R0.
8,G1.02,B0.97と表示される。

ここで、調色・マトリクス・演算回路61、コントラスト
変換回路62、輪郭強調回路63、カラー処理回路65は、各
々フレームメモリを有するディジタル画像処理回路であ
る。各々における処理のフローは、公知技術を用いれば
良いので省略する。尚、フレームメモリ48R,48G,48Bと
符号61〜65で示す回路を１つのディジタル画像処理回路
と考え、フリームメモリの数を減らす等して回路構成と
かプログラム構成の簡略化をはかっても良い。

更に、ディジタル画像処理でなく、アナログ画像処理を
行っても良い。特に、輪郭強調等は、アナログにした時
の回路が比較的小規模で済む。

本発明は、第２図に示す面順次式の内視鏡装置（内視鏡
システム）だけでなく、白色照明のもとでカラーフィル
タ内蔵式電子スコープからなるシステムにおいても同様
に実施可能である。また、ファイバスコープの接眼部に
TVカメラを取付けて撮像した場合に対しても適用でき
る。

上記調色・マトリクス・演算回路61をコントラスト変換
回路62とか輪郭強調回路63の前に設けたので、正確に機
能する。尚、調色・マトリクス・演算回路61は、一般的
なγ補正（この実施例ではコントラスト変換回路62で行
う）の前なので、その点についても正確な出力が得られ
る。この調色・マトリクス・演算回路61をカラー処理回
路65の前にするのは当然である。

尚、輪郭強調回路63は、カラー処理回路65の後にしても
良い。

調光回路64を調色・マトリクス・演算回路61、コントラ
スト変換回路62、輪郭強調回路６の後にしたので、種々
の処理を行っても適正な明るさの画像が得られる。調光
回路64はカラー処理回路65の後にしても良い。尚、D/A
変換をせずに映像信号をディジタル出力しても良い。ス
ーパーインポーズ回路68をディジタル回路とし、D/Aコ
ンバータ67の前にしても良い。

尚、VTR28、SVF29、AUX30は、通常のNTSC用の民生品が
使用できる。

キーボード27の他に、磁気カードとかICカード、光カー
ドから患者データをインプットするようにしても良い。

また、NTSCのみでなく、PALとかSECAMでも良い。また白
黒表示の場合、色温度が高くても低くても良い。また多
少の色相差を含んでいても良い。すなわち、同様の効果
が得られる範囲での変更は可能である。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、撮像手段により可視
光で撮像した撮像信号と、特定の波長域成分に対し、白
黒表示できる手段を設けてあるので、診断しようとする
特徴部分を識別し易い状態で表示できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の内視鏡装置の構成図、第
２図ないし第９図は本発明の第２実施例に係り、第２図
は第２実施例の内視鏡装置の構成図、第３図は操作パネ
ルに設けられた各種スイッチを示す正面図、第４図ない
し第８図は５タイプのコントラスト強調スイッチが選択
された場合におけるコントラスト変換回路の入出力特性
を示す特性図、第９図はモニタ画面上にデータとか各機
能の設定状態がスーパーインポーズされる様子を示す説
明図である。 1,21……内視鏡装置、２……ファイバスコープ５……カメラヘッド 6,24……ビデオプロセッサ７〜10,13,25,26……モニタ 12,28……VTR、22……電子スコープ 27……キーボード、51〜55……スイッチ 61……調色・マトリクス・演算回路 62……コントラスト変換回路 63……輪郭強調回路、64……調光回路 65……カラー処理回路、72……操作パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段によって可視光で撮像し、カラー
表示可能とする内視鏡装置において、特定の波長域成分
のみを白黒表示可能にしたことを特徴とする内視鏡装
置。