WO2017073181A1 - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

内視鏡装置１は、被検体を動かす臓器の動きを検出して検出信号を出力する検出装置３１と、被検体を撮像して複数の撮像画像を出力する撮像部２１と、検出装置３１の検出信号に応じて評価処理された動き評価値を、複数の撮像画像の少なくとも一部について算出し、評価処理された動き評価値に基づいて、複数の撮像画像の中から静止画像を決定するフリーズ処理部４４と、を有する。

Description

内視鏡装置

　本発明は、内視鏡装置に関する。

　従来、例えば、日本国特開平１０－３２３３２６号公報に示されるように、動画像を静止させたフリーズ画像を出力できる内視鏡装置がある。

　従来の内視鏡装置は、より高い解像度によって被検体を観察できるように、赤色、緑色及び青色（以下「ＲＧＢ」と略す）の各画像を順次撮像し、ＲＧＢの各画像を重ね合わせて１つの画像を合成する面順次方式によって撮像する。面順次方式で動きのある被検体を撮像すると、ＲＧＢの各画像の撮像が完了するまでの間に被検体が動き、色ずれを生じさせることがある。従来の内視鏡装置では、各色のエッジのずれから色ずれ量を算出し、動画像の中で色ずれ量が最小である画像をフリーズ画像として出力する技術が提案されている。

　しかしながら、従来の内視鏡装置は、例えば、心臓の近くに位置する食道等、拍動によって動かされる被検体のフリーズ画像を出力すると、算出される色ずれ量が最小であっても、実際のフリーズ画像に大きな色ずれやぶれが生じていることがあった。さらに、従来の内視鏡装置では、拍動によって被写体となる部位が動かされることにより、内視鏡の光源と被写体の距離が近くなり、内視鏡から照射した光が強く反射してハレーションを起こし、色ずれ量が正しく算出されないことがあった。

　そこで、本発明は、臓器によって動かされる被検体に対し、色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を得ることができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様の内視鏡装置は、被検体を動かす臓器の動きを検出して検出信号を出力する検出装置と、前記被検体を撮像して複数の撮像画像を出力する撮像部と、前記検出装置の前記検出信号に応じて評価処理された動き評価値を、前記複数の撮像画像の少なくとも一部について算出し、前記評価処理された動き評価値に基づいて、前記複数の撮像画像の中から静止画像を決定するフリーズ処理部と、を有する。

本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置のＣＰＵ、フリーズ処理部及びメモリの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置の心拍計の検出信号の入力波形の例を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置の動き信号を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置のフリーズ処理部における評価処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置のフリーズ処理部における評価処理を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置のメモリのデータ構造を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置のメモリのデータ構造を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置のメモリのデータ構造を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置のフリーズ処理部におけるフリーズ処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の変形例１に係わる、内視鏡装置のフリーズ処理部における評価処理を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態の変形例２に係わる、内視鏡装置のフリーズ処理部における評価処理を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係わる、内視鏡装置のＣＰＵ、フリーズ処理部及びメモリの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係わる。内視鏡装置のフリーズ処理部における評価処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係わる、内視鏡装置の評価処理フリーズ処理部を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態の変形例１に係わる、内視鏡装置の評価処理を説明する説明図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１の構成を示すブロック図である。

　内視鏡装置１は、光源装置１１と、撮像部であるスコープ２１と、検出装置である心拍計３１と、プロセッサ４１と、表示部５１とを有して構成される。

　光源装置１１には、図示しない、光源ランプと、ＲＧＢ回転フィルタとが設けられる。光源ランプから照射される照明光は、回転駆動されるＲＧＢ回転フィルタを介することによって、ＲＧＢが周期的に変化する面順次の照明光となる。面順次の照明光は、後述するライトガイド２２に導光される。

　スコープ２１は、ライトガイド２２と、対物レンズ２３と、ＣＣＤ２４と、相関二重サンプリング回路（以下「ＣＤＳ」という）２５と、ＡＤ変換回路２６と、フリーズスイッチ２７とを有して構成される。スコープ２１は、先端が患者の体内に挿入され、患者の体内の被検体をＲＧＢ面順次によって撮像し、複数の撮像画像をプロセッサ４１に出力できるように構成される。

　ライトガイド２２は、光源装置１１から照射される面順次の照明光を、導光し、スコープ先端面Ｓから被検体に照射する。

　対物レンズ２３は、照明光が照射された被検体の反射光を取り込み、ＣＣＤ２４に結像させる。

　ＣＣＤ２４は、光電変換可能である撮像素子によって構成される。ＣＣＤ２４は、ＣＤＳ２５に接続され、結像された被検体の反射光を撮像信号に変換し、ＣＤＳ２５に出力する。

　ＣＤＳ２５は、相関二重サンプリングによってノイズを除去する回路である。ＣＤＳ２５は、ＡＤ変換回路２６に接続され、ＣＣＤ２４から入力される撮像信号からノイズを除去し、撮像信号をＡＤ変換回路２６に出力する。

　ＡＤ変換回路２６は、プロセッサ４１に接続され、デジタル信号に変換された撮像信号をプロセッサ４１に出力する。

　フリーズスイッチ２７は、ユーザがフリーズ処理の開始を指示入力できるように構成される。フリーズスイッチ２７は、プロセッサ４１に接続され、ユーザによってフリーズ処理開始の指示入力があると、フリーズ処理を開始させるための制御信号をプロセッサ４１に出力する。

　検出装置である心拍計３１は、被検体を動かす臓器の動きを検出して検出信号を出力できるように構成される。より具体的には、心拍計３１は、例えば、食道等の被検体を動かす心臓の動きを心拍によって検出できるように構成される。心拍計３１は、例えば、図示しないクリップ型プローブによって患者の指を挟み、赤外線センサによって患者の指の血流を測定し、心拍を検出するように構成される。心拍計３１は、プロセッサ４１に接続される。心拍計３１は、心臓の動きを検出し、検出信号をプロセッサ４１に出力する。

　プロセッサ４１は、同時化回路４２ａと、調光検波回路４２ｂと、自動利得制御回路（以下、「ＡＧＣ回路」という）４２ｃと、ホワイトバランス回路（以下、「ＷＢ回路」という）４２ｄと、制御部４３と、フリーズ処理部４４と、メモリ４５と、ガンマ補正回路４６ａと、拡大縮小回路４６ｂと、輪郭強調回路４６ｃと、マトリクス回路（以下「ＭＡＴ回路」という）４６ｄと、ＤＡ変換回路４６ｅと、スコープ通信制御部４７とを有して構成される。

　同時化回路４２ａは、面順次の撮像信号を、同時化し、撮像画像である撮像フレームに変換する回路である。同時化回路４２ａは、調光検波回路４２ｂ及びＡＧＣ回路４２ｃに接続され、ＡＤ変換回路２６から入力される面順次の撮像信号を同時化して撮像フレームに変換し、調光検波回路４２ｂ及びＡＧＣ回路４２ｃに出力する。

　調光検波回路４２ｂは、光源装置１１と、ＡＧＣ回路４２ｃと、制御部４３とに接続される。調光検波回路４２ｂは、同時化回路４２ａから入力される撮像フレームの明るさに基づき、照明光の明るさを調整するための制御信号を光源装置１１に出力する。また、調光検波回路４２ｂは、自動利得制御のための制御信号をＡＧＣ回路４２ｃに出力する。

　ＡＧＣ回路４２ｃは、自動利得制御をする回路である。ＡＧＣ回路４２ｃは、ＷＢ回路４２ｄに接続され、調光検波回路４２ｂから入力される制御信号に基づいて、ＡＤ変換回路２６から入力される撮像フレームのゲイン調整をし、ＷＢ回路４２ｄに出力する。

　ＷＢ回路４２ｄは、ホワイトバランス調整をする回路である。ＷＢ回路４２ｄは、フリーズ処理部４４に接続され、制御部４３の制御の下、ＡＧＣ回路４２ｃから入力される撮像フレームに対してホワイトバランス調整をし、フリーズ処理部４４に出力する。

　スコープ通信制御部４７は、スコープ２１との通信を制御する回路である。スコープ通信制御部４７は、制御部４３に接続され、フリーズスイッチ２７からフリーズ指示信号が入力されると、制御部４３にフリーズ指示信号を出力する。

　図２は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１のＣＰＵ４３ａ、フリーズ処理部４４及びメモリ４５の構成を示すブロック図である。図２では、評価処理における処理の流れを実線で示し、フリーズ処理における処理の流れを破線で示す。図３は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１の心拍計３１の検出信号の入力波形の例を説明する説明図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１の動き信号を説明する説明図である。

　制御部４３は、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という）４３ａと、ＲＯＭ及びＲＡＭを含んで構成される記憶部４３ｂを有して構成される。ＣＰＵ４３ａの機能は、記憶部４３ｂに記憶された制御処理に関する各種プログラムを実行することにより実現される。

　ＣＰＵ４３ａは、ＷＢ回路４２ｄと、フリーズ処理部４４と、ガンマ補正回路４６ａと、拡大縮小回路４６ｂと、輪郭強調回路４６ｃに接続され、各部及び各回路の動作を制御する。

　ＣＰＵ４３ａは、スコープ通信制御部４７からフリーズ指示信号を受信すると、フリーズ処理部４４にフリーズ指示信号を出力する。

　ＣＰＵ４３ａは、心拍計３１に接続され、心拍計３１の検出信号が入力される。

　記憶部４３ｂには、動き信号処理部４３ｃのプログラムが記憶される。

　動き信号処理部４３ｃは、心拍計３１から入力される検出信号に基づいて、動き信号を生成する処理部である。

　動き信号は、複数の撮像フレームの各々に対応付けられる信号値を有して構成される。動き信号処理部４３ｃは、臓器の動き量が、所定量より小さいとき、動き信号に第１信号値をセットし、また、心臓の動き量が所定量より大きいとき、動き信号に第２信号値をセットする。より具体的には、動き信号処理部４３ｃは、検出信号の信号値が所定値Ｖより小さいとき、動き信号に第１信号値をセットし、また、検出信号の信号値が所定値Ｖより大きいとき、動き信号に第２信号値をセットする。所定値Ｖは、フリーズ画像に適さない画像を除外できる値に調整され、予め設定される。

　例えば、図３の検出信号の入力波形の例では、心臓の動き量が大きいとき、検出信号の信号値は高くなり（図３の入力波形の山部）、心臓の動き量が小さいとき、検出信号は低くなる（図３の入力波形の谷部）。例えば、図４では、入力波形の谷部において第１信号値「０」がセットされ、入力波形の山部において第２信号値「１」がセットされる。

　動き信号処理部４３ｃによって生成された動き信号は、フリーズ処理部４４に出力される。

　フリーズ処理部４４は、制御部Ｉ／Ｆ４４ａと、動き評価値算出部４４ｂと、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃと、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄと、撮像フレーム判定部４４ｅと、撮像フレーム指定部４４ｆと、を有して構成される。フリーズ処理部４４は、心拍計３１の検出信号に応じて評価処理された動き評価値を、複数の撮像フレームの少なくとも一部について算出し、評価処理された動き評価値に基づいて、複数の撮像フレームの中から静止画像を決定する。

　制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、制御部４３から各種信号を入力するための回路である。制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、動き評価値算出部４４ｂと、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃと、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄとに接続される。制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、制御部４３から入力される動き信号を動き評価値算出部４４ｂに出力する。制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、制御部４３から入力されるフリーズ指示信号を、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃと、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄとに出力する。

　動き評価値算出部４４ｂは、複数の撮像フレームの各々に対し、動き評価値を算出する回路である。動き評価値算出部４４ｂは、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃに接続され、算出された動き評価値をメモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃに出力する。

　メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃは、ＷＢ回路４２ｄから入力される撮像フレームと、動き評価値算出部４４ｂから入力される動き評価値及び動き信号の信号値とをメモリ４５に出力して記憶させる回路である。メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃは、制御部Ｉ／Ｆ４４ａを介し、制御部４３からフリーズ指示信号が入力されると、メモリ４５に対する、撮像フレーム、動き評価値及び動き信号の信号値の出力を停止する。

　メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、メモリ４５に記憶された撮像フレーム、動き評価値及び動き信号の信号値を読み出す回路である。メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、ガンマ補正回路４６ａと、撮像フレーム判定部４４ｅに接続される。

　メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、評価処理では、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃを介してメモリ４５に記憶された撮像フレームを即座に読み出し、ガンマ補正回路４６ａに出力する。

　メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、フリーズ処理では、メモリ４５に記憶される全ての動き評価値と、動き信号の信号値とを読出し、撮像フレーム判定部４４ｅに出力する。また、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、フリーズ処理では、撮像フレーム指定部４４ｆによって撮像フレームが指定されると、撮像フレームをメモリ４５から読み出し、ガンマ補正回路４６ａに出力する。

　撮像フレーム判定部４４ｅは、複数の動き評価値の中から最小の動き評価値を判定する回路である。撮像フレーム判定部４４ｅは、動き評価値が最小である動き評価値を判定し、撮像フレーム指定部４４ｆに判定結果を出力する。

　撮像フレーム指定部４４ｆは、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄに対して撮像フレームを指定する回路である。撮像フレーム指定部４４ｆは、撮像フレーム判定部４４ｅから入力された判定結果に基づいて、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄに対して最小の動き評価値に対応付けられる撮像フレームを指定する。

　メモリ４５は、評価処理及びフリーズ処理に関する各種データの書込み及び読出しが可能であるＲＡＭ又は不揮発性メモリによって構成される。メモリ４５には、撮像フレームと、撮像フレームに対応付けられる動き評価値及び動き信号の信号値とが順次記憶される。

　図１に戻り、ガンマ補正回路４６ａは、撮像フレームにガンマ補正をする回路である。ガンマ補正回路４６ａは、拡大縮小回路４６ｂに接続され、制御部４３の制御の下、フリーズ処理部４４から入力される撮像フレームにガンマ補正処理をし、拡大縮小回路４６ｂに出力する。

　拡大縮小回路４６ｂは、撮像フレームに拡大縮小処理をする回路である。拡大縮小回路４６ｂは、輪郭強調回路４６ｃに接続され、制御部４３の制御の下、ガンマ補正回路４６ａから入力される撮像フレームに拡大縮小処理をし、輪郭強調回路４６ｃに出力する。

　輪郭強調回路４６ｃは、撮像フレームに輪郭強調処理をする回路である。輪郭強調回路４６ｃは、ＭＡＴ回路４６ｄに接続され、制御部４３の制御の下、拡大縮小回路４６ｂから入力される撮像フレームに輪郭強調処理をし、ＭＡＴ回路４６ｄに出力する。

　ＭＡＴ回路４６ｄは、表示部５１に出力するための画像を生成する回路である。ＭＡＴ回路４６ｄは、ＤＡ変換回路４６ｅに接続され、輪郭強調回路４６ｃから出力される撮像フレームから表示部５１に出力する表示画像データを生成し、ＤＡ変換回路４６ｅに出力する。

　ＤＡ変換回路４６ｅは、デジタル信号をアナログ信号に変換する回路である。ＤＡ変換回路４６ｅは、表示部５１に接続され、ＭＡＴ回路４６ｄから入力される表示画像データをアナログ信号に変換し、表示部５１に出力する。

　表示部５１は、ＤＡ変換回路４６ｅから出力される表示画像データに基づいて、画像を画面表示する。

　（フリーズ処理部の動作）
　第１の実施形態におけるフリーズ処理部４４の評価処理の流れについて説明をする。

　図５は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１のフリーズ処理部４４における評価処理の流れの例を示すフローチャートである。

　スコープ２１によって被検体が撮像され、ＷＢ回路４２ｄから撮像フレームが入力されると、フリーズ処理部４４は、評価処理を行う。

　動き評価値算出部４４ｂは、撮像フレームを取得する（Ｓ１）。

　動き評価値算出部４４ｂは、色ずれ量を算出する（Ｓ２）。Ｓ２では、動き評価値算出部４４ｂは、ＷＢ回路４２ｄから入力される撮像フレームに基づき、色ずれ量を算出する。色ずれ量は、撮像フレームに含まれる、ＲＧＢの各画像について、画素毎に隣接画素との傾き値を算出し、各色の画像間で画素値の傾き値が異なる画素の数を求めることにより、算出される。例えば、撮像フレームが１０２４画素により構成されるとき、隣接画素との傾き値がＲＧＢ間で同じである画素が９００画素あり、一方、隣接画素との傾き値がＲＧＢ間で互いに異なる画素が１２４画素あるとき、色ずれ量は１２４になる。なお、ここで説明した色ずれ量の算出方法は例示であり、他の方法で算出されても構わない。

　動き評価値算出部４４ｂは、色ずれ量の重み付けをするか否かを判定する（Ｓ３）。Ｓ３では、動き評価値算出部４４ｂは、制御部Ｉ／Ｆ４４ａを介し、制御部４３から撮像フレームに対応付けられる動き信号の信号値を取得し、信号値に基づいて、色ずれ量の重み付けをするか否かを判定する。動き評価値算出部４４ｂは、動き信号の信号値が第１信号値（例えば、「０」）であるとき、色ずれ量の重み付けをすると判定し（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理は、Ｓ４に進む。一方、動き評価値算出部４４ｂは、動き信号の信号値が第２信号値（例えば、「１」）であるとき、色ずれ量の重み付けをしないと判定し（Ｓ３：ＮＯ）、処理はＳ５に進む。

　Ｓ４では、動き評価値算出部４４ｂは、色ずれ量に重み付けをする。Ｓ４では、動き評価値算出部４４ｂは、色ずれ量に重み付け係数を乗算し、色ずれ量に重み付けをする。より具体的には、動き評価値算出部４４ｂは、撮像フレームに対応付けられた動き信号の信号値が、第１信号値であるとき、重み付け係数を乗算し、動き評価値を算出する。例えば、色ずれ量が１２４であって、動き信号の信号値が第１信号値である「０」であるとき、例えば、重み付け係数「０．５」を乗算すると、動き評価値は６２になる。

　重み付け係数は、撮像フレーム判定部４４ｅにおいて、色ずれや、ぶれを抑えた撮像フレームが適切に判定されるように調整され、予め設定される。

　Ｓ３とＳ４の処理により、動き評価値算出部４４ｂは、動き信号の信号値が第１信号値である場合、色ずれ量に重み付け係数を乗算して動き評価値を算出し、また、動き信号の信号値が第２信号値である場合、色ずれ量に重み付け係数を乗算せずに動き評価値を算出する。すなわち、動き信号の信号値が第２信号値である場合、色ずれ量が動き評価値になる。

　動き評価値算出部４４ｂは、撮像フレームと、動き評価値と、動き信号の信号値とをメモリ４５に記憶させる（Ｓ５）。Ｓ５では、動き評価値算出部４４ｂは、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃを介し、互いに対応付けられた撮像フレームと、動き評価値と、動き信号の信号値とをメモリ４５に記憶させる。

　メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、メモリ４５に記憶された最新の撮像フレームを読み出し、ガンマ補正回路４６ａに出力する（Ｓ６）。

　Ｓ１からＳ６の評価処理が繰り返されることにより、メモリ４５上には、撮像フレームと、撮像フレームに対応付けられた動き評価値及び動き信号の信号値が順次記憶される。

　図６は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１のフリーズ処理部４４における評価処理を説明する説明図である。

　例えば、図６では、動き評価値算出部４４ｂによって取得された最新の撮像フレームは撮像フレームＮであり（Ｓ１）、撮像フレームＮの色ずれ量は「２１２」であると算出され（Ｓ２）、動き信号の信号値は第１信号値「０」であるため、色ずれ量の重み付けをすると判定され（Ｓ３）、重み付け係数「０．５」を乗算し、動き評価値「１０６」が算出される（Ｓ４）。なお、第１の実施形態では、全ての撮像フレームがメモリ４５に記憶されるため、図６では、撮像フレームＮの「メモリへの保存」は「Ｙｅｓ」と表記されている。

　撮像フレームＮ－１は、撮像フレームＮよりも１フレーム前に動き評価値算出部４４ｂによって取得された撮像フレームであり、また、撮像フレームＮ－２は、撮像フレームＮよりも２フレーム前に動き評価値算出部４４ｂによって取得された撮像フレームであり、説明を省略する。

　撮像フレームＮ－３は、撮像フレームＮよりも３フレーム前に動き評価値算出部４４ｂによって取得された撮像フレームであり、撮像フレームの色ずれ量は「２１８」であると算出され、動き信号の信号値は第２信号値「１」であるため、色ずれ量の重み付けはしないと判定され（Ｓ３）、重み付け係数が乗算されることなく、動き評価値「２１８」が算出される。

　撮像フレームＮ－４から撮像フレームＮ－８、撮像フレームＮ－５９及び撮像フレームＮ－６０については、説明を省略する。

　図７、図８及び図９は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１のメモリ４５上に記憶されるデータを説明する説明図である。

　例えば、図７では、メモリ４５に記憶された最新の撮像フレームは、撮像フレームＮであり、動き評価値は「１０６」であり、動き信号の信号値は「０」である。撮像フレームＮ－１は、撮像フレームＮよりも１フレーム前に記憶された撮像フレームであり、動き評価値は「８９」であり、動き信号の信号値は「０」である。また、撮像フレームＮ－６０は、撮像フレームＮよりも６０フレーム前に記憶された撮像フレームであり、動き評価値は「１５６」であり、動き信号の信号値は「０」である。撮像フレームＮ－２から撮像フレームＮ－５９は、説明を省略する。

　図８は、さらに、撮像フレームＮ＋１、動き評価値「１０２」、動き信号の信号値「０」がメモリ４５に追加記憶された例である。図９は、さらに、撮像フレームＮ＋２、動き評価値「７１」、動き信号の信号値「０」がメモリ４５に追加記憶された例である。

　Ｓ１～Ｓ６の処理が、評価処理を構成する。

　続いて、第１の実施形態におけるフリーズ処理部４４におけるフリーズ処理の流れについて説明をする。

　図１０は、本発明の第１の実施形態に係わる、内視鏡装置１のフリーズ処理部４４におけるフリーズ処理の流れの例を示すフローチャートである。

　制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、制御部４３からフリーズ指示信号が入力されているか否かを判定する（Ｓ１１）。制御部４３からフリーズ指示信号が入力されているとき（Ｓ１：ＹＥＳ）、処理は、Ｓ１２に進む。一方、制御部４３からフリーズ指示信号が入力されていないとき（Ｓ１１：ＮＯ）、処理は、Ｓ１１に戻る。すなわち、制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、制御部４３からフリーズ指示信号が入力されるまで待機する。

　メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃは、メモリ４５への書込みを停止する（Ｓ１２）。Ｓ１２では、制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃにフリーズ指示信号を送信する。フリーズ指示信号が受信されると、メモリ書込みＩ／Ｆ４４ｃは、メモリ４５への書き込みを停止する。

　メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、メモリ４５に記憶される全ての動き評価値と、動き信号の信号値とを読み出す（Ｓ１３）。Ｓ１３では、制御部Ｉ／Ｆ４４ａは、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄにフリーズ指示信号を送信する。フリーズ指示信号が受信されると、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、メモリ４５に記憶される全ての動き評価値と、動き信号の信号値とを読み出し、撮像フレーム判定部４４ｅに出力する。

　撮像フレーム判定部４４ｅは、最小の動き評価値を判定する（Ｓ１４）。Ｓ１４では、撮像フレーム判定部４４ｅでは、Ｓ１３でメモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄを介してメモリ４５から入力される全ての動き評価値から所定数Ａ遡った動き評価値の中に含まれる最小の動き評価値を判定し、判定結果を撮像フレーム指定部４４ｆに出力する。所定数Ａは、最適なフリーズ画像を取得できる数に調整され、予め設定される。

　例えば、所定数Ａを５とすると、図７のメモリ４５の記憶状態では、撮像フレームＮからＮ－４の中で、撮像フレームＮ－１に対応付けられる動き評価値「８９」が最小であると、撮像フレーム判定部４４ｅは判定する。例えば、図８のメモリ４５の記憶状態では、撮像フレームＮ＋１からＮ－３の動き評価値の中で、撮像フレームＮ－１に対応付けられる動き評価値「８９」が最小であると、撮像フレーム判定部４４ｅは判定する。例えば、図９のメモリ４５の記憶状態では、撮像フレームＮ＋２からＮ－２の動き評価値の中で、撮像フレームＮ＋２に対応付けられる動き評価値「７１」が最小であると、撮像フレーム判定部４４ｅは判定する。

　撮像フレーム指定部４４ｆは、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄに対し、最小の動き評価値の撮像フレームを指定する（Ｓ１５）。Ｓ１５では、撮像フレーム指定部４４ｆは、Ｓ１４で入力される判定結果から、最小の動き評価値に対応付けられる撮像フレームのメモリ４５上のアドレスを抽出し、メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄに出力する。

　メモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄは、メモリ４５から撮像フレームを読み出し、ガンマ補正回路４６ａに出力する（Ｓ１６）。Ｓ１６では、Ｓ１５で撮像フレーム指定部４４ｆから入力されるアドレスに基づいて、メモリ４５から撮像フレームを読み出し、ガンマ補正回路４６ａに出力する。

　Ｓ１１からＳ１６の処理がフリーズ処理部４４におけるフリーズ処理の流れを構成する。

　上述の第１の実施形態によれば、心臓によって動かされる被検体に対し、色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を出力することができる。

　（第１の実施形態の変形例１）
　第１の実施形態では、撮像フレーム判定部４４ｅは、動き信号の信号値が第２信号値である動き評価値を除外せずに、最小の動き評価値を判定するが、動き信号の信号値が第２信号値である動き評価値を除外しても構わない。

　図１１は、本発明の第１の実施形態の変形例１に係わる、内視鏡装置１のフリーズ処理部４４における評価処理を説明する説明図である。

　撮像フレーム判定部４４ｅは、Ｓ１３でメモリ読出しＩ／Ｆ４４ｄを介してメモリ４５から入力される全ての動き評価値から、動き信号の信号値が第２信号値（例えば、「１」）である動き評価値を除外し、最新の動き評価値から所定数Ａ遡った動き評価値の中に含まれる最小の動き評価値を判定し、判定結果を撮像フレーム指定部４４ｆに出力するように構成される。

　例えば、所定数Ａを５とすると、図７のメモリ４５の記憶状態では、動き信号の信号値が第２信号値「１」である撮像フレームＮ－３からＮ－６が除外され、撮像フレームＮ、Ｎ－１、Ｎ－２、Ｎ－７及びＮ－８の動き評価値（図７の一点鎖線Ｐ１）の中で、撮像フレームＮ－７に対応付けられる動き評価値「７４」が最小であると、撮像フレーム判定部４４ｅは判定する。例えば、図８のメモリ４５の記憶状態では、撮像フレームＮ＋１、Ｎ、Ｎ－１、Ｎ－２及びＮ－７の動き評価値（図８の一点鎖線Ｐ２）の中で、撮像フレームＮ－７に対応付けられる動き評価値「７４」が最小であると、撮像フレーム判定部４４ｅは判定する。例えば、図９のメモリ４５の記憶状態では、撮像フレームＮ＋２からＮ－２の動き評価値（図８の一点鎖線Ｐ３）の中で、撮像フレームＮ＋２に対応付けられる動き評価値「７１」が最小であると、撮像フレーム判定部４４ｅは判定する。

　なお、上述の第１の実施形態の変形例１では、動き信号の信号値が第２信号値であって撮像フレーム判定部４４ｅによって除外される撮像フレームの動き評価値もメモリ４５に記憶されるが、動き評価値算出部４４ｂは、動き信号の信号値が第２信号値であるとき、動き評価値をメモリ４５に記憶させなくても構わない。図１１は、撮像フレームＮ－３から撮像フレームＮ－６が、動き信号の信号値が第２信号値「１」であり、色ずれ量及び動き評価値の算出をせず（一点鎖線Ｐ４）、動き評価値をメモリ４５に記憶させない例である。

　なお、除外される撮像フレームの動き評価値は、例えば、「０」等の任意の値がセットされても構わない。

　上述の第１の実施形態の変形例１の構成によれば、動き信号の信号値によって動き評価値を除外し、心臓によって動かされる被検体に対し、より確実に色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を出力することができる。

　（第１の実施形態の変形例２）
　第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例１では、動き評価値算出部４４ｂは、動き信号の信号値が、第１信号値であるとき、重み付け係数を乗算するが、第１信号値及び第２信号値であるとき、各信号値に対応付けられた重み付け係数が乗算されても構わない。

　図１２は、本発明の第１の実施形態の変形例２に係わる、内視鏡装置１のフリーズ処理部４４における評価処理を説明する説明図である。

　第１の実施形態の変形例２では、動き評価値算出部４４ｂは、撮像画像に対応付けられた動き信号の信号値が、第１信号値（例えば、「０」）であるとき、第１重み付け係数（例えば、「０．８」）を乗算し、動き信号の信号値が第２信号値（例えば、「１」）であるとき、第１重み付け係数よりも大きな第２重み付け係数（例えば、「１」）を乗算し、動き評価値を算出するように構成される。

　例えば、図１２の撮像フレームＮでは、色ずれ量が「１００」であると算出され、動き信号の信号値が第１信号値「０」であるため重み付け係数「０．８」が乗算され、動き評価値「８０」が算出される。撮像フレームＮ－３では、色ずれ量が「９０」であると算出され、動き信号の信号値が第２信号値「１」であるため重み付け係数「１」が乗算され、動き評価値「９０」が算出される。他の撮像フレームについては、説明を省略する。

　上述の第１の実施形態の変形例２の構成によれば、心臓によって動かされる被検体に対し、２値の動き信号に応じて評価処理をし、より高い精度で色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を出力することができる。

　（第１の実施形態の変形例３）
　第１の実施形態、第１の実施形態の変形例１及び第１の実施形態の変形例２では、動き信号の信号値は第１信号値及び第２信号値の２値であるが、３値以上であっても構わない。

　第１の実施形態の変形例３は、動き信号の信号値が３値の例である。

　動き信号処理部４３ｃは、臓器の動き量が、第１動き量より小さいとき、動き信号に第１信号値をセットし、また、第１動き量よりも大きく、かつ第２動き量よりも小さいとき、動き信号に第２信号値をセットし、また、第２動き量よりも大きいとき、動き信号に第３信号値をセットするように構成される。

　より具体的には、動き信号処理部４３ｃは、検出信号により、検出信号の信号値が、所定値Ｗ１より小さいとき、動き信号に第１信号値をセットし、また、所定値Ｗ１よりも大きく、かつ所定値Ｗ２よりも小さいとき、動き信号に第２信号値をセットし、また、所定値Ｗ２よりも大きいとき、動き信号に第３信号値をセットするように構成される。所定値Ｗ１、Ｗ２は、フリーズ画像に適さない画像を除外できる値に調整され、予め設定される。

　動き評価値算出部４４ｂは、撮像画像に対応付けられた動き信号の信号値が、第１信号値であるとき、第１重み付け係数（例えば、「０．５」）を乗算し、第２信号値であるとき、第１重み付け係数よりも大きな第２重み付け係数（例えば、「１」）を乗算し、第３信号値であるとき、第２重み付け係数よりも大きな第３重み付け係数（例えば、「２」）を乗算し、動き評価値を算出するように構成される。

　上述の第１の実施形態の変形例３の構成によれば、心臓によって動かされる被検体に対し、３値の動き信号に応じて評価処理をし、より高い精度で色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を出力することができる。

　（第２の実施形態）
　第１の実施形態、第１の実施形態の変形例１、第１の実施形態の変形例２及び第１の実施形態の変形例３では、全ての撮像フレームをメモリ４５に記憶するが、動き信号の信号値が所定値であるときのみ、撮像フレームをメモリ４５に記憶させてもよい。

　図１３は、本発明の第２の実施形態に係わる、内視鏡装置１ａのＣＰＵ４３ａ、フリーズ処理部１４４及びメモリ４５の構成を示すブロック図である。図１４は、本発明の第２の実施形態に係わる。内視鏡装置１ａのフリーズ処理部１４４における評価処理の流れの例を示すフローチャートである。図１５は、本発明の第２の実施形態に係わる、内視鏡装置１のフリーズ処理部１４４における評価処理を説明する説明図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と同じ構成については、図１３において同じ符号を付し、説明を省略する。

　図１３に示すように、制御部Ｉ／Ｆ１４４ａは、制御部４３から入力される動き信号を、メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃに出力するように構成される。

　メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃは、制御部Ｉ／Ｆ１４４ａを介して制御部４３から入力される動き信号の信号値が第１信号値であるとき、ＷＢ回路４２ｄから入力される撮像フレームと、動き評価値算出部４４ｂから入力される動き評価値及び動き信号の信号値とをメモリ４５に出力して記憶させる。動き信号の信号値が第２信号値であるとき、メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃは、ＷＢ回路４２ｄから入力される撮像フレームを直接ガンマ補正回路４６ａに出力する。

　以下、第２の実施形態のフリーズ処理部１４４の評価処理について説明をする。

　動き評価値算出部１４４ｂは、撮像フレームを取得する（Ｓ２１）。

　動き評価値算出部１４４ｂは、色ずれ量を算出する（Ｓ２２）。

　メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃは、撮像フレームをメモリ４５に記憶させるか否かを判定する（Ｓ２３）。Ｓ２３では、メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃは、制御部Ｉ／Ｆ１４４ａを介し、制御部４３から撮像フレームに対応付けられる動き信号の信号値を取得し、信号値に基づいて、メモリ４５に記憶させるか否かを判定する。メモリ読出しＩ／Ｆ１４４ｄは、動き信号の信号値が第１信号値（例えば、「０」）であるときにはメモリ４５に記憶させると判定し（Ｓ２３：ＹＥＳ）、処理は、Ｓ２３Ｙに進む。一方、動き信号の信号値が第２信号値（例えば、「１」）であるときにはメモリ４５に記憶させないと判定し（Ｓ２３：ＮＯ）、処理はＳ２３Ｎに進む。

　Ｓ２３Ｙでは、メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃは、撮像フレームと、動き評価値と、動き信号の信号値とをメモリ４５に記憶させる。

　Ｓ２３Ｎでは、メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃは、映像フレームをガンマ補正回路４６ａに直接出力する。Ｓ２３Ｎの処理の後、評価処理は終了する。

　Ｓ２４では、メモリ読出しＩ／Ｆ１４４ｄは、メモリ４５に記憶された最新の撮像フレームを読み出し、ガンマ補正回路４６ａに出力する。Ｓ２４の処理の後、評価処理は終了する。

　例えば、図１５では、制御部Ｉ／Ｆ１４４ａからメモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃに対し、撮像フレームＮから撮像フレームＮ－２では動き信号の信号値「０」が入力され、撮像フレームＮ－３から撮像フレームＮ－６では動き信号の信号値「１」が入力され、撮像フレームＮ－７では動き信号の信号値「０」が入力された例である（図１５の上段）。メモリ書込みＩ／Ｆ１４４ｃは、動き信号の信号値「１」の撮像フレームである撮像フレームＮ、Ｎ－１、Ｎ－２、Ｎ－７を、動き信号の信号値及び動き評価値とともにメモリ４５に記憶させる（図１４のＳ２３Ｙ、図１５の下段）。

　Ｓ２１からＳ２４の処理が、評価処理を構成する。

　第２の実施形態におけるフリーズ処理の動作は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

　上述の第２の実施形態によれば、メモリ４５の記憶量を抑えることができ、心臓によって動かされる被検体に対し、色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を出力することができる。

　（第２の実施形態の変形例１）
　上述の第２の実施形態では、動き信号の信号値は２値であるが、動き信号の信号値は３値以上であっても構わない。

　図１６は、本発明の第２の実施形態の変形例１に係わる、内視鏡装置１のフリーズ処理部１４４における評価処理を説明する説明図である。

　第２の実施形態の変形例１では、動き信号処理部４３ｃは、検出信号により、検出信号の信号値が、所定値Ｗ１より小さいとき、動き信号に第１信号値をセットし、また、所定値Ｗ１よりも大きく、かつ所定値Ｗ２よりも小さいとき、動き信号に第２信号値をセットし、また、所定値Ｗ２よりも大きいとき、動き信号に第３信号値をセットするように構成される。

　動き評価値算出部１４４ｂは、撮像画像に対応付けられた動き信号の信号値が、第１信号値（図１６では、「０」）であるとき、第４重み付け係数（図１６では、「０．８」）を乗算し、第２信号値（図１６では、「１」）であるとき、第４重み付け係数よりも大きな第５重み付け係数（例えば、「１」）を乗算し、第３信号値（図１６では「２」）であるとき、撮像フレームをメモリ４５に記憶させないように構成される。

　例えば、図１６では、撮像フレームＮは、動き信号の信号値が「０」であり、色ずれ量が「１００」であり、重み付け係数が「０．８」であり、動き評価値が、色ずれ量に重み付け係数を乗算した「８０」である。撮像フレームＮ－２では、動き信号の信号値が「１」であり、色ずれ量は「１３０」であり、重み付け係数が、「１」であり、動き評価値は「１３０」である。撮像フレームＮ－３は、動き信号の信号値が「２」であるため、メモリ４５に記憶されない。撮像フレームＮ－１、Ｎ－４、Ｎ－５、Ｎ－６、Ｎ－７の説明は省略する。

　上述の実施形態２の変形例１によれば、メモリ４５の記憶量を抑えることができ、３値の動き信号に応じて評価処理をし、より高い精度で色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を出力することができる。

　なお、実施形態では、撮像フレームは面順次方式によって撮像され、動き評価値算出部４４ｂは、評価値である色ずれ量を算出しているが、撮像フレームは、ＲＧＢ画素が同一平面に配置された撮像素子によって撮像され、動き評価値算出部４４ｂは、評価値であるぶれ量を算出しても構わない。

　なお、実施形態では、心拍計３１の例として、赤外線センサによって心拍を検出する心拍計３１を説明しているが、これに限られず、例えば、電圧変化によって心拍を検出するもの等、患者の心拍を検出できるものであればどのようなものでも構わない。

　なお、実施形態では、被検体は食道であり、被検体を動かす臓器は心臓であるが、被検体は食道以外であっても構わないし、被検体を動かす臓器は心臓以外の臓器であっても構わない。

　なお、実施形態では、心拍計３１から逐次入力される検出信号によって動き信号が生成されるが、心拍計３１から入力される検出信号の一部を使用し、制御部４３が周期的な動き信号を生成しても構わない。

　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

　本発明によれば、臓器によって動かされる被検体に対し、色ずれや、ぶれを抑えた静止画像を得ることができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

　本出願は、２０１５年１０月２９日に日本国に出願された特願２０１５－２１３１５３号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (15)

1. 　被検体を動かす臓器の動きを検出して検出信号を出力する検出装置と、
   　前記被検体を撮像して複数の撮像画像を出力する撮像部と、
   　前記検出装置の前記検出信号に応じて評価処理された動き評価値を、前記複数の撮像画像の少なくとも一部について算出し、前記評価処理された動き評価値に基づいて、前記複数の撮像画像の中から静止画像を決定するフリーズ処理部と、
   　を有する、
   　ことを特徴とする内視鏡装置。
2. 　前記検出装置は、心拍計を含むことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 　動き信号処理部を有し、
   　前記動き信号処理部は、前記検出信号に基づいて動き信号を生成し、
   　前記動き評価値は、前記動き信号に基づいて評価処理される、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 　前記動き信号は、前記複数の撮像画像の各々に対応付けられる信号値を有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
5. 　前記フリーズ処理部は、前記複数の撮像画像の各々に対し、前記動き評価値を算出する動き評価値算出部を有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
6. 　前記動き信号処理部は、前記臓器の動き量が、
   　　所定量よりも小さいとき、前記動き信号に第１信号値をセットし、
   　　所定量よりも大きいとき、前記動き信号に第２信号値をセットし、
   　前記動き評価値算出部は、前記動き信号が第１信号値である場合のみ、重み付け係数を乗算し、前記動き評価値を算出する、
   　ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
7. 　前記動き信号処理部は、前記臓器の動き量が、
   　　所定量よりも小さいとき、前記動き信号に第１信号値をセットし、
   　　所定量よりも大きいとき、前記動き信号に第２信号値をセットし、
   　前記動き評価値算出部は、撮像画像に対応付けられた前記動き信号の信号値が、
   　　第１信号値であるとき、第１重み付け係数を乗算し、
   　　第２信号値であるとき、第１重み付け係数よりも大きな第２重み付け係数を乗算し、
   　前記動き評価値を算出する、
   　ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
8. 　前記動き信号処理部は、前記臓器の動き量が、
   　　第１動き量より小さいとき、前記動き信号に第１信号値をセットし、
   　　第１動き量よりも大きく、かつ第２動き量よりも小さいとき、前記動き信号に第２信号値をセットし、
   　　第３動き量よりも大きいとき、前記動き信号に第３信号値をセットし、
   　前記動き評価値算出部は、撮像画像に対応付けられた前記動き信号の信号値が、
   　　第１信号値であるとき、第１重み付け係数を乗算し、
   　　第２信号値であるとき、第１重み付け係数よりも大きな第２重み付け係数を乗算し、
   　　第３信号値であるとき、第２重み付け係数よりも大きな第３重み付け係数を乗算し、
   　前記動き評価値を算出する、
   　ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
9. 　前記フリーズ処理部は、撮像フレーム判定部を有し、
   　前記撮像フレーム判定部は、複数の前記動き評価値の中から最小の前記動き評価値を判定する、
   　ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
10. 　前記撮像フレーム判定部は、前記動き信号の信号値が所定の信号値である前記動き評価値を除外して最小の前記動き評価値を判定する、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
11. 　前記複数の撮像画像は、ＲＧＢ面順次で撮像され、
    　各撮像画像の前記動き評価値は、ＲＧＢの色ずれ量に基づいて算出される値である、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
12. 　前記複数の撮像画像は、ＲＧＢ画素が同一平面に配置された撮像素子によって撮像され、
    　前記動き評価値は、ぶれ量に基づいて算出される値である、
    　請求項５に記載の内視鏡装置。
13. 　メモリを有し、
    　前記メモリは、前記複数の撮像画像と、前記複数の撮像画像の各々に対応付けられる、前記動き評価値と、前記動き信号の信号値とを記憶する、
    　ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
14. 　前記動き信号処理部は、前記臓器の動き量が、
    　　所定量よりも小さいとき、前記動き信号に第１信号値をセットし、
    　　所定量よりも大きいとき、前記動き信号に第２信号値をセットし、
    　撮像画像に対応付けられた前記動き信号の信号値が、
    　　第１信号値であるとき、前記撮像画像が前記メモリに記憶される、
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡装置。
15. 　前記動き信号処理部は、前記臓器の動き量が、
    　　第１動き量より小さいとき、前記動き信号に第１信号値をセットし、
    　　第１動き量よりも大きく、かつ第２動き量よりも小さいとき、前記動き信号に第２信号値をセットし、
    　　第３動き量よりも大きいとき、前記動き信号に第３信号値をセットし、
    　前記動き評価値算出部は、撮像画像に対応付けられた前記動き信号の信号値が、
    　　第１信号値であるとき、第４重み付け係数を乗算し、
    　　第２信号値であるとき、第４重み付け係数よりも大きな第５重み付け係数を乗算し、
    　前記動き評価値を算出し、
    　前記メモリに記憶させる、
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡装置。

Images