專利名稱：內窺鏡裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠通過過濾器將白色照明光等寬帶光作為特定的窄帶光進行特殊光觀察的內窺鏡裝置。
背景技術：
近年來，一直應用一種向生物體的粘膜組織照射特定的窄波段光(窄帶光)，而得到生物體組織的期望深度的組織信息的、所謂的能夠進行特殊光觀察的內窺鏡裝置。這種內窺鏡裝置能夠簡單地將例如在粘膜層或者粘膜下層產生的新生血管的微細構造、病變部的強調等、在普通的觀察圖像中無法得到的生物體信息可視化。例如，在觀察對象為癌病變部的情況下，由于向粘膜組織照射藍色(B)的窄帶光時能夠更詳細地觀察組織表層的微細血管或微細構造的狀態(tài)，因此能夠更準確地診斷病變部。另一方面，公知由于光相對于生物體組織的深度方向的深達度依賴于光的波長， 在波長短的藍色(B)光的情況下，基于生物體組織的吸收特性及散射特性，光只到達表層附近，在此處的深度范圍內受到吸收、散射，因此能夠作為主要包括表層組織的信息的返回光進行觀測；在為波長比B光長的綠色(G)光的情況下，G光到達比B光到達的范圍更深的地方，在該范圍內受到吸收、散射，因此能夠作為主要包括中層組織及表層組織的信息的返回光進行觀測；在波長比G光長的紅色(R)光的情況下，光到達更深的組織，在該范圍內受到吸收、散射，因此能夠作為主要包括深層組織及中層組織的信息的返回光進行觀測。S卩、公知將照射B光、G光及R光得到的各返回光通過CXD等攝像傳感器接受而得到的圖像信號，分別主要包括表層組織的信息、中層組織及表層組織的信息、以及深層組織及中層組織的信息。為此，在特殊光觀察的過程中，為了易于觀察生物體組織內的組織表層的微細血管或微細構造，作為向生物體組織照射的窄帶光，不使用主要適于觀察生物體組織的中層及深層組織的紅色(R)的窄帶光，而只使用適于觀察表層組織的藍色(B)的窄帶光和適于觀察中層組織及表層組織的綠色(G)的窄帶光這兩種窄帶光，只使用通過照射B窄帶光由攝像傳感器得到的主要包括表層組織信息的B圖像信號(B窄帶數據)和通過照射G窄帶光由攝像傳感器得到的主要包括中層組織及表層組織信息的G圖像信號(G窄帶數據)進行圖像處理，在監(jiān)視器等上顯示偽彩色圖像并進行觀察。因此，在圖像處理中，將由攝像傳感器得到的G圖像信號(G窄帶數據)乘上規(guī)定系數后分配給彩色圖像的R圖像數據，將B圖像信號(B窄帶數據)分別乘以規(guī)定系數后分配給彩色圖像的G圖像數據及B圖像數據，生成由3ch (通道)的彩色圖像數據構成的偽彩色圖像，并顯示于監(jiān)視器等。因此，將基于窄帶光的返回光由攝像傳感器接收得到的2個GB圖像信號變換成用于在顯示部進行偽彩色顯示的RGB彩色圖像數據的窄帶光模式下的圖像處理，不同于將基于普通光的返回光由攝像傳感器接收得到的3個RGB圖像信號變換成用于在顯示部進行彩色顯示的RGB彩色圖像數據的普通光模式下的圖像處理。
另外，即便在使用R窄帶光、G窄帶光及B窄帶光的特殊光觀察過程中，在以觀察表層組織的微細血管或微細構造為目的的情況下，也不使用R圖像信號(R窄帶數據)，而如上述只使用G圖像信號及B圖像信號來進行圖像處理，在監(jiān)視器等上顯示偽彩色圖像并進行觀察。這種情況下，在圖像處理中，同樣地也將G圖像信號分配給R圖像數據，將B圖像信號分配給G圖像數據及B圖像數據，而生成由3ch彩色圖像數據構成的偽彩色圖像，并顯示于監(jiān)視器等。其結果可知，無論在什么情況下，監(jiān)視器等顯示的偽彩色圖像大多都包括主要含有表層組織信息的B圖像信號(B窄帶數據)，因此表層組織的微細血管或微細構造的狀態(tài)被更加詳細地表現出來，表層組織的微細血管或微細構造更易于觀察(參照專利文獻1及 2)。在以上的特殊光觀察過程中，在病變組織和特殊光的照射位置之間的距離近的情況下，能夠繪制出明亮且易于觀看的組織表層的微細血管或微細構造，但是卻存在著隨著距離的增加而變得越來越暗、難以觀看的問題。此外，如前述，因病變組織和特殊光的照射位置之間的距離變化，被攝體組織放大率變更，因此存在著當向攝像元件投影的血管的像素尺寸變化時，難以辨認表層微細血管的問題。進而，當遠離攝影位置時，不是一根一根的表層微細血管，而是被稱為呈褐色 (brownish)區(qū)域的表層微細血管密集的區(qū)域的一個個的塊變?yōu)橛^察對象，要對攝像圖像適用的圖像處理不同，但是這些圖像處理的切換一般都是手動進行的，因而存在著不一定能進行適當圖像強調的問題。專利文獻1 JP專利第3559755號公報專利文獻2 JP專利第3607857號公報

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種內窺鏡裝置，在特殊光觀察過程中，操作者不需要既觀察攝像圖像又有意地調整射出光量等特殊光與白色照明光的發(fā)光比例及圖像處理，就能針對表層微細血管等生物體的構造與成分的觀察而得到最適且明亮的攝像圖像。為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種內窺鏡裝置，其特征在于，具備光源部，其具有射出具有含可見區(qū)域的寬波段的寬帶光的光源、和具備至少兩組光學過濾器組的過濾器部，所述至少兩組光學過濾器組由縮窄從該光源射出的所述寬帶光的光譜的帶寬以作為規(guī)定的波段的窄帶光的藍色及綠色的二色光學過濾器的組所組成、且所述波段的寬度各不相同，所述光源部將該過濾器部的各組的過濾器組的所述二色光學過濾器作用于所述寬帶光以將由所述窄帶光組成的面順序光照射到成為被攝體的生物體；攝像單元，其根據從所述光源部依次照射到被攝體的所述面順序光以及來自所述生物體的返回光，對所述被攝體的攝像圖像進行拍攝，并輸出攝像圖像信息；圖像處理單元，其對所述攝像圖像信息實施規(guī)定的圖像處理；和攝影信息檢測單元，其將所述攝像單元的用于拍攝所述被攝體的自動曝光值或攝像倍率、或者與由所述攝像單元拍攝到的所述被攝體的所述生物體的構造、成分相關的被攝體信息作為攝像信息檢測出來，所述內窺鏡裝置基于由所述攝影信息檢測單元檢測出的所述攝影信息，以使所述被攝體的所述生物體的構造、成分的檢測及強調度發(fā)生變化的方式，來變更所述過濾器部的所述光學過濾器組及所述圖像處理單元中的圖像處理條件。另外，本發(fā)明優(yōu)選，還具有過濾器組變更單元，其基于所述攝影信息變更從所述過濾器部的所述至少兩組光學過濾器組內選擇的一組光學過濾器組。優(yōu)選，所述攝像信息為所述自動曝光值，所述過濾器組變更單元在所述自動曝光值小時從所述過濾器部的所述至少兩組光學過濾器組內選擇所述波段的寬度窄的那組的光學過濾器組；在所述自動曝光值大時選擇所述波段的寬度寬的那組的光學過濾器組。另夕卜，優(yōu)選，所述攝像信息為所述攝像倍率，所述過濾器組變更單元在所述攝像倍率大時從所述過濾器部的所述至少兩組光學過濾器組內選擇所述波段的寬度窄的那組的光學過濾器組；在所述攝像倍率小時選擇所述波段的寬度寬的那組的光學過濾器組。另外，優(yōu)選，在由所述過濾器組變更單元變更了所述光學過濾器組的情況下，以所述攝像圖像的白平衡不發(fā)生變化的方式，來變更所述攝像單元的電氣增益、攝像時間及所述圖像處理的色調調整中的至少一個。本發(fā)明還優(yōu)選，還具有光學光圈，其調節(jié)從所述光源部的所述光源射出的所述寬帶光或者所述窄帶光的光量，在由所述過濾器組變更單元變更了所述光學過濾器組的情況下，以所述攝像圖像的明亮度不發(fā)生變化的方式，控制所述光學光圈、或者變更所述攝像單元的電氣增益、攝像時間及所述圖像處理的色調調整中的至少一個。優(yōu)選，所述圖像處理單元具有圖像強調單元，其基于所述攝像信息變更所述攝像圖像的頻率強調特性。另外，優(yōu)選，所述圖像強調單元具有頻帶強調單元，其強調所述攝像圖像的至少兩個以上的頻帶，該頻帶強調單元基于所述攝像信息變更頻率強調特性，該頻率強調特性包括使所強調的所述頻帶發(fā)生變化。優(yōu)選，所述攝像信息為所述自動曝光值，所述頻帶強調單元伴隨著所述自動曝光值的增大，將所強調的所述頻帶變更為低的頻率。另外，優(yōu)選，所述攝像信息為所述自動曝光值，所述頻帶強調單元所強調的所述頻帶為帶通特性，所述頻帶強調單元在所述自動曝光值超過第一規(guī)定值時以增大所強調的所述頻帶的寬度的方式進行變更。還優(yōu)選，所述攝像信息為所述自動曝光值，所述頻帶強調單元在所述自動曝光值為第二規(guī)定值以下時將所強調的所述頻帶設為帶通特性，當超過所述第二規(guī)定值時變更為高通特性。優(yōu)選，所述攝像信息為所述攝像倍率，所述頻帶強調單元伴隨著所述攝像倍率的增大，將所強調的所述頻帶變更為高的頻率。另外，優(yōu)選，所述攝像信息為與呈褐色區(qū)域的尺寸或血管的粗細關聯的所述被攝體信息，所述圖像強調單元基于所述呈褐色區(qū)域的尺寸或所述血管的粗細來變更所述攝像圖像的頻率強調特性。優(yōu)選，所述圖像強調單元具有對所述攝像圖像的至少兩個以上的頻帶進行強調的頻帶強調單元，該頻帶強調單元基于所述呈褐色區(qū)域的尺寸或所述血管的粗細來變更包括使所強調的所述頻帶發(fā)生變化的頻率強調特性。優(yōu)選，所述頻帶強調單元伴隨著所述血管的粗細的變小，將所強調的所述頻帶變更為高的頻率。優(yōu)選，所述頻帶強調單元在所述呈褐色區(qū)域的尺寸為規(guī)定尺寸以下時所強調的所述頻帶為帶通特性，當所述呈褐色區(qū)域的尺寸超過所述規(guī)定尺寸時以使所強調的所述頻帶的寬度增大的方式進行變更。
還優(yōu)選，所述攝影信息檢測單元根據所述攝影圖像檢測所述攝影信息。另外，優(yōu)選，所述攝影信息檢測單元根據所述攝影圖像的明亮度檢測所述自動曝光值。根據本發(fā)明的內窺鏡裝置，在特殊光觀察過程中，將拍攝成為被攝體的生物體所需的自動曝光值或攝像倍率、或與被拍攝的生物體的構造成分相關的被攝體信息作為攝像信息檢測出來，并基于所檢測出的攝影信息以使生物體的構造、成分的檢測及強調度發(fā)生變化的方式來變更帶寬不同的光學過濾器組及圖像處理條件，因此在進行特殊光觀察的情況下，例如放大病變部或近位攝影病變部來觀察表層微細血管的情況、或者遠位攝影病變部來觀察表層微細血管密集的呈褐色區(qū)域的情況下，操作者都無需一邊觀察攝像圖像一邊有意地調整或變更這些光源的發(fā)光條件及攝像圖像的圖像處理條件，就能針對病變部或表層微細血管等的特殊光觀察而得到最適且明亮的攝像圖像。


圖1是示意性表示本發(fā)明的一實施方式的內窺鏡裝置的整體構成的一實施例的框圖。圖2是表示在圖1所示的內窺鏡裝置的光源部中設置的可拆卸的(A)第一過濾器組、(B)第二過濾器組、(C)普通光觀察用過濾器組的一例的示意圖。圖3是表示圖1所示的內窺鏡裝置的處理器的一實施例的包含詳細構成的各部的信號處理系統的框圖。圖4是表示圖3所示的過濾器組選擇部所具備的、用于根據自動曝光(AE)值選擇過濾器組的表格的一實施例的曲線圖。圖5是表示圖3所示的特殊光圖像處理部的構造強調部所具備的頻率強度過濾器的一實施例的曲線圖。圖6是表示在圖1所示的內窺鏡裝置中實施的窄帶光觀察的一實施例流程的流程圖。符號說明10-內窺鏡裝置、12-內窺鏡、14-光源部、16-處理器、18-輸入輸出部、20-白色光源、22-光源光圈、24-過濾器部、24A-第一過濾器組、24B-第二過濾器組、24C-普通光過濾器組、26-聚光透鏡、28-光纖、30A-照射口、30B-受光部、32-攝像元件、34-指示器電纜、 36-圖像處理系統、38-顯示部(監(jiān)視器)、40_輸入部(模式切換部)、42_記錄部(記錄裝置)、44-CDS -AGC電路、46-A/D變換器(A/D轉換器)、48_光源控制部、50-光量計算部、 52-DSP (數字信號處理器),54-噪聲去除電路、56-攝影信息計算部、58-過濾器組選擇部、 60-圖像處理切換部(開關)、62_普通光圖像處理部、64-特殊光圖像處理部、66-圖像顯示信號生成部、68-顏色變換部、70、76_色彩強調部、72、78_構造強調部、74-特殊光顏色變換部。
具體實施例方式下面基于附圖所示的優(yōu)選實施方式，對本發(fā)明涉及的內窺鏡裝置進行詳細說明。圖1是示意性表示本發(fā)明的一實施方式的內窺鏡裝置的整體構成的一實施例的框圖。CN 102525375 A
如該圖所示，本發(fā)明的內窺鏡裝置10具有內窺鏡12、光源部14、處理器16及輸入輸出部18。這里，光源部14及處理器16構成內窺鏡12的控制裝置，內窺鏡12與光源部14光學連接，與處理器16電連接。另外，處理器16與輸入輸出部18電連接。并且，輸入輸出部18具有顯示部(監(jiān)視器)38，輸出顯示圖像信息等；記錄部(記錄裝置)42(參照圖3)，輸出圖像信息等；以及輸入部(模式切換部)40，作為受理普通觀察模式(也稱為普通光模式)或特殊光觀察模式(也稱為特殊光模式)等的模式切換、功能設定等的輸入操作的UI (用戶界面)發(fā)揮功能。內窺鏡12是具有從其前端射出照明光的照明光系統和拍攝被觀察區(qū)域的攝像光學系統的電子內窺鏡。另外，雖然未圖示，但是內窺鏡12具備內窺鏡插入部，插入到被檢體內；操作部，用于進行內窺鏡插入部前端的彎曲操作、觀察的操作；以及連接器，將內窺鏡12可自由拆卸地與控制裝置的光源部14及處理器16連接。此外，雖然未圖示，但是在操作部及內窺鏡插入部的內部，設有插入組織采取用處理器具等的鉗子管道、供氣供水用的管道等各種管道。在內窺鏡12的前端部分，如圖1所示，具備向被觀察區(qū)域照射光的照射口 30和與照射口 30相鄰且接收來被觀察區(qū)域的返回光的受光部30B，在受光部30B側配置有取得被觀察區(qū)域的圖像信息的CCD (ChargeCoupled Device)圖像傳感器或CMOS (Complementary Metal-OxideSemiconductor)圖像傳感器等的攝像元件(傳感器)32。在內窺鏡12的照射口 30A配置有構成照射光學系統的蓋片(cover glass)或鏡頭(未圖示)，在受光部30B配置有構成照明光學系統的蓋片或鏡頭(未圖示)，在受光面30B的攝像元件32的受光面配置有構成攝像光學系統的物鏡單元(未圖示)。這里，因為攝像元件32是接收如后述那樣由不同顏色的窄帶光構成的面順序光的返回光的元件，所以只要是單色攝像傳感器即可， 也可以是在受光區(qū)域配置彩色過濾器(filter ；例如，RGB彩色過濾器或補色過濾器)的彩色攝像傳感器或補色傳感器。另外，物鏡單元具備物鏡(未圖示)。物鏡的視角(視場角)基于透鏡的尺寸或焦點距離而唯一求出，由攝像光學系統成像的攝像圖像當內窺鏡12前端接近被攝體時變大， 當遠離時變小，因此拍攝被攝體時的被攝體和攝像圖像之間的倍率即攝像倍率，能夠根據攝影圖像的視角求出。雖然這樣能夠求出攝影倍率，但是求攝影倍率的方法并不限定于此，能采用各種方法。例如，JP特開2000-230807號公開那樣，通過測量將與攝像光學系統的光軸平行的平行光自照明光學系統經由激光器等向被攝體照射、并由該返回光在攝像光學系統上成像的實像的、相對于攝像視野的長度，能夠自動地檢測攝像倍率。進而，物鏡單元為了改變攝像倍率，也可具有高倍率攝影機構，其具備可沿著光軸方向移動的成像透鏡(未圖示)和用于移動該成像透鏡的透鏡驅動機構(未圖示)。這種情況下，透鏡驅動機構例如由壓電元件構成的促動器組成，通過使成像透鏡沿著光軸方向移動從而能夠進一步變更攝像倍率。內窺鏡插入部基于操作部的操作可自由彎曲，根據使用內窺鏡12的被檢體的部位等能彎曲成任意方向及任意角度，能將照射口 30A及受光部30B即攝像元件32的觀察方向朝向期望的觀察部位。
光源部14由白色光源20、光源光圈22、具備可拆卸的過濾器組(filterset)的過濾器部M、聚光透鏡沈及光纖28組成。白色光源是普通光模式及特殊光模式這兩個模式用到的白色照明光用光源，例如將氙光源作為發(fā)光源配備。當然，也可使用激發(fā)光光源和基于熒光體的偽白色光。白色光源20的照射光量通過光源光圈22的范圍縮小來調整。另外，被光源光圈22縮小范圍的照射光，因透過過濾器部24，發(fā)光光譜的帶寬變窄而成為規(guī)定的窄帶光，由聚光透鏡26進行聚光，輸入到光纖觀中，并傳送到連接器部，從而通過構成內窺鏡12的照明光學系統的光纖觀而傳播到內窺鏡12的前端部。過濾器部M如圖2所示，準備了構成圓盤狀、以中心為旋轉軸組合了透過頻帶不同的2種(例如，BpG1)或3種(例如，RGB)的光學過濾器而成的多個過濾器組，從中選出的一個過濾器組，被配置于自白色光源20照射白色照明光的光路上。過濾器部M例如如圖2(A) (C)所示，具備特殊光觀察用的第一過濾器組24A 及第二過濾器組MB、和普通光觀察用的普通光過濾器組24C這3組過濾器組。過濾器部 24還可以具備第一及第二過濾器組以外的窄帶光觀察用的多個第3過濾器組(例如，半光譜幅值比第一及第二過濾器組寬)。這些過濾器組，其中之一的過濾器組通過未圖示的過濾器組更換單元被配置于過濾器部M的白色照明光的光路上，且根據攝像信息進行替換。特殊光觀察用的第一過濾器組24A例如如圖2(A)所示，由光學過濾器Bj中心為 440nm、半光譜幅值為25歷)和Gj中心為540nm、半光譜幅值為25歷)組成，第二過濾器組 24B例如如圖2(B)所示由光學過濾器化(中心為440nm、半光譜幅值為40nm)和&(中心為 540nm、半光譜幅值為60nm)組成。另外，普通光觀察用的普通光過濾器組例如如圖2 (C)所示由RGB三色的過濾器組成。此外，通過第一過濾器組24A的光學過濾器B1的中心波長為 440nm的藍色激光，根據生物體的構造與成分的分光光譜特性，優(yōu)選是具有一致且被窄帶化的波段帶寬的窄帶光，因此生物體的構造與成分的檢出能力更好。另外，圖示的例子為過濾器部M準備的過濾器組，通過由3枚旋轉過濾器板構成的過濾器組24A 24C組成，但是本發(fā)明并不限定于此，也可由在1枚旋轉過濾器板上配置成同心圓狀的2組以上的過濾器組組成。白色光源20、光源光圈22及過濾器部對，通過光源控制部48進行控制，從白色光源20照射白色光、由光源光圈22調節(jié)光量(調節(jié)光量光圈22的大小)、以及第一過濾器組 24A、第二過濾器組24B及普通光過濾器組MC的過濾器組更換單元的更換，都是基于來自光源控制部48的指示進行的。配置于過濾器部M的白色照明光的光路上的過濾器組，通過未圖示的過濾器旋轉單元進行旋轉，每隔規(guī)定間隔更換過濾器，因此從光源部14每隔規(guī)定間隔照射出由不同窄帶光組成的面順序光，通過拍攝由這些不同窄帶光組成的面順序光的返回光，來進行面順序的攝影。例如，在使用第一過濾器組24A進行攝像的情況下，由于來自白色光源20的照射光每隔規(guī)定間隔透過光學過濾器A和G1,因此每隔規(guī)定間隔照射B1的窄帶光和G1的窄帶光。另外，在使用第二過濾器組24B進行攝像的情況下，每隔規(guī)定間隔照射出B2的窄帶光和&的窄帶光；在使用普通光過濾器組24C進行攝像的情況下，每隔規(guī)定間隔照射R光、G 光、B光。
光纖28是多模光纖，作為一例能使用線心直徑為105 μ m、包層直徑為125 μ m、包含外表皮保護層的直徑Ψ為0. 3 0. 5mm的小直徑光纖纜。如上述，從白色光源20照射出的白色光通過過濾器部M變?yōu)橐?guī)定的窄帶光，并從內窺鏡12的前端部的照射口 30A向被攝體的被觀察區(qū)域照射。之后，來自照射出窄帶光的被觀察區(qū)域的返回光，經由受光部30B在攝像元件32的受光面上成像，通過攝像元件32拍攝被觀察區(qū)域。攝像后從攝像元件32輸出的攝像圖像的圖像信號，通過指示器電纜(scope cable) 34輸入到處理器16的圖像處理系統36中。接著，這樣由攝像元件32拍攝到的攝像圖像的圖像信號，被包括處理器16的圖像處理系統36的信號處理系統進行圖像處理，并輸出到監(jiān)視器38或記錄裝置42中，供用戶觀察。圖3是表示本發(fā)明的內窺鏡裝置的處理器的一實施例的詳細構成的各部的信號處理系統的框圖。如圖所示，內窺鏡裝置10的信號處理系統具有內窺鏡12的信號處理系統、光源 14的信號處理系統、處理器16的信號處理系統(圖像處理系統36)、輸入輸出部18的監(jiān)視器38、輸入部(模式切換部)40以及記錄裝置42。內窺鏡12的信號處理系統作為攝像后從攝像元件沈輸出的攝像圖像的圖像信號的信號處理系統，具有CDS -AGC電路44，用于對作為模擬信號的攝像圖像信號進行相關雙重采樣(CDS)或自動增益控制(AGC)；以及A/D變換器(A/D轉換器)46，將由CDS · AGC電路44進行了采樣和增益控制之后的模擬圖像信號變換成數字圖像信號。由A/D變換器46 進行了 A/D變換之后的數字圖像信號，經由連接器部被輸入到處理器16的圖像處理系統36 中。另外，光源部14的信號處理系統為進行白色光源20的接通斷開控制、光源光圈22 的大小控制及過濾器部M中的過濾器組的更換及旋轉的控制，而具有對照射光的光量及頻帶進行控制的光源控制部48。這里，光源控制部48根據與內窺鏡裝置10的工作開始相伴的光源接通信號使白色光源20點亮，或者根據來自模式切換部40的普通光模式和特殊光模式的切換信號進行過濾器部M中的過濾器組的更換控制(第一過濾器組24A及第二過濾器組24B (特殊光模式)和第三過濾器組MC (普通光模式)的切換)，或者根據由后述的光量計算部50計算出的圖像的B光及G光的光量等或者發(fā)光強度等，來控制白色光34的發(fā)光強度、即縮減來自光源20的照射光的光源光圈22的大小。S卩、光源控制部48作為后述的過濾器組選擇部 58以及過濾器組變更單元發(fā)揮功能，該過濾器組變更單元基于由后述的攝影信息檢測部 56檢測出的自動曝光(AE)值(光量值)、攝影倍率、或者呈褐色區(qū)域的尺寸或血管的粗細等生物體的構造與成分所關聯的被攝體信息等攝像信息，來變更從過濾器部M的多組光學過濾器組內選擇一組光學過濾器組。另外，處理器16的信號處理系統為圖像處理系統36 (參照圖1)，且具有光量計算部50、DSP (數字信號處理器)52、噪聲去除電路54、圖像處理切換部(開關)60、普通光圖像處理部62、特殊光圖像處理部64、圖像顯示信號生成部66。光量計算部50使用自內窺鏡12的A/D變換器46經由連接器輸入的數字圖像信號，計算攝像元件26接收到的返回光的光量，例如B光的光量及G光的光量即圖像的B光及G光的光量等。并且，光量計算部50，基于算出的攝像圖像的RGB值來計算攝像圖像的明亮度(亮度值)，并輸出到攝影信息計算部56中。攝影信息計算部56基于算出的攝像圖像的明亮度來計算攝影信息。這里，作為攝影信息能舉出用于拍攝被攝體(生物體)的自動曝光(AE)值(光量值)、攝影倍率、或者呈褐色區(qū)域的尺寸或血管的粗細等生物體的構造與成分所關聯的被攝體信息等。這里，自動曝光值(AE值)是用于自動確定攝像時的曝光的參數，基于由攝像元件沈檢測出的返回光的光量(明亮度)而確定。即便在運動圖像攝影中，也通過根據攝像元件26的蓄積時間(與RGB彩色過濾器相對應的CCD或CMOS的蓄積時間)確定的每幀的攝影時間中的返回光的光量來確定。攝像倍率如前述，能夠根據攝影圖像的視角求出，通常如前述那樣自動檢測。另夕卜，在攝像光學系統具有高倍率攝影機構的情況下，攝像倍率根據物鏡和成像透鏡的透鏡間距離而變更。另外，被攝體信息是指，遠景攝影時病變部等的表層微細血管密集的區(qū)域、即帶有褐色的呈褐色區(qū)域的尺寸、或者放大攝影或近景攝影時各個血管粗細等生物體的構造和成分相關的信息。呈褐色區(qū)域的尺寸或血管粗細，通過從攝像圖像中提取帶有褐色的呈褐色區(qū)域、或者提取各個血管來進行檢測。呈褐色區(qū)域的提取，能夠采用檢測顏色或者形狀的各種公知方法。在本發(fā)明中，優(yōu)選當攝像圖像中的檢測出的呈褐色區(qū)域的尺寸或血管粗細變化時，變更應用于攝像圖像的圖像處理。當檢測出這些攝影信息時，向過濾器組選擇部58及后述的特殊光圖像處理部64 輸出。過濾器組選擇部58基于由攝影信息檢測部56檢測出的攝影信息，從預先準備的過濾器組(例如，第一過濾器組24A及第二過濾器組24B)中選擇過濾器部M攝影所需的過濾器組。過濾器組選擇部58例如具有圖4所示的表示AE值和過濾器組之間關系的表格， 基于算出的AE值和該表格來選擇應該配置于過濾器部M的過濾器組。被選出的過濾器組的信息被輸出到光源控制部48中。另外，當應該配置于過濾器部M的過濾器組發(fā)生變化時，攝像圖像的白平衡也發(fā)生變化，因此向⑶S · AGC44輸出被選出的過濾器組的信息，基于該過濾器組M的信息，用于獲取白平衡的⑶S · AGC44的增益也變更，因而攝像元件沈的電氣增益變更。DSP52 (數字信號處理器)，在由光量計算部50檢測出光源光量之后，對從A/D變換器46輸出的數字圖像信號進行伽馬修正及顏色修正處理。噪聲去除電路M例如用移動平均法或中值過濾法等圖像處理中的噪聲去除方法，從由DSP52實施了伽馬修正及顏色修正處理后的數字圖像信號中去除噪聲。這樣，從內窺鏡12輸入到處理器16中的數字圖像信號，被DSP52及噪聲去除電路 54實施伽馬修正、顏色修正處理及噪聲去除等的前處理。圖像處理切換部60是將基于后述的模式切換部(輸入部)的指示(切換信息) 切換將被前處理過的數字圖像信號送到后級的普通光圖像處理部62還是送到特殊光圖像處理部64中的開關。
另外，在本發(fā)明中，為了便于區(qū)別，將普通光圖像處理部62及特殊光圖像處理部 64進行的圖像處理前的數字圖像信號稱為圖像信號，將圖像處理后的數字圖像信號稱為圖像數據。普通光圖像處理部62是在普通光模式下，實施適合基于白色光的前處理完畢的數字圖像信號的普通光用圖像處理的部分，且具有顏色變換部68、色彩強調部70和構造強調部72。顏色變換部68對前處理完畢的RGB的3通道的數字圖像信號進行3 X 3的矩陣處理、灰度變換處理、三維LUT處理等的顏色變換處理，并變換成顏色變換處理完畢的RGB圖像數據。色彩強調部70，附以畫面內的血管與粘膜之間的色彩差異，用于強調血管從而易于查看，對顏色變換處理完畢的RGB圖像數據進行著眼畫面的處理，例如觀察畫面整體的平均色彩，實施使該色彩沿著附加血管與粘膜之間的色彩差異的方向相對平均值得到強調的處理。構造強調部72，對色彩強調處理完畢的RGB圖像數據，進行銳度或輪廓強調等的構造強調處理。由構造強調部72實施了構造強調處理的RGB圖像數據，被作為普通光用圖像處理完畢的RGB圖像數據從普通光圖像處理部62輸入到圖像顯示信號生成部66中。特殊光圖像處理部64，是在特殊光模式下實施特殊光用圖像處理的部分，特殊光用圖像處理適合基于B光及G光的前處理完畢數字圖像信號，B光及G光通過過濾器組M 變?yōu)檎瓗Ч?，且具有特殊光顏色變換部74、色彩強調部76和構造強調部78。特殊光顏色變換部74將所輸入的前處理完畢的RGB的3通道的數字圖像信號的 G圖像信號乘以規(guī)定系統后分配給R圖像數據，對該B圖像信號分別乘以規(guī)定系數后分配給G圖像數據即B圖像數據，并在生成了 RGB圖像數據之后，對所生成的RGB圖像數據，與顏色變換部68同樣進行3X3矩陣處理、灰度變換處理、三維LUT處理等的顏色變換處理。色彩強調部76與色彩強調部70同樣地，附與畫面內的血管與粘膜之間的色彩差異，用于強調血管以易于觀察，對顏色變換處理完畢的RGB圖像數據，進行著眼畫面的處理，例如觀察畫面整體的平均色彩，實施使該色彩沿著附以血管與粘膜之間色彩差異的方向相對平均值得到強調的處理。構造強調部78與構造強調部72同樣地，對色彩強調處理完畢的RGB圖像數據進行銳度或輪廓強調等的構造處理。另外，除了構造強調部72的構造處理之外，構造強調部78還基于來自攝影信息計算部56的攝影信息、例如AE值，對前述的色彩強調處理完畢的RGB圖像數據進行頻率強調處理。這里進行的頻率強調處理，如圖5(A) 圖5(C)所示，根據AE值的不同而不同。這里，作為攝影信息的代表例，對使用AE值的情況進行了說明，但本發(fā)明并不限定于此。在AE值比第一規(guī)定值(α)小的情況下、即設想內窺鏡前端接近被攝體且必要光量可較少的放大觀察的情況下，將表層微細血管設為攝影對象，為使微細的表層微細血管的構造能作為細線分別分離，如圖5(A)所示將能強調高頻部分的頻率強調過濾器應用于前述的RGB圖像數據。
另外，在AE值處于第一規(guī)定值與第二規(guī)定值之間的規(guī)定范圍(α β的范圍) 內的情況下、即設想內窺鏡前端少許遠離被攝體且需要比放大觀察稍微多的光量的近景觀察的情況下，將較之以表層微細血管細的構造為攝影對象的情況稍大的微細血管的一個一個設想為攝影對象，為使能強調表層微細血管的環(huán)境，如圖5(B)所示，將能強調中頻部分的頻率強調過濾器應用于前述的RGB圖像數據。此外，在AE值比第二規(guī)定值(β)大的情況下、即設想內窺鏡前端遠離被攝體且需要更多光量的遠景觀察的情況下，不是一個一個的表層微細血管，而是將表層微細血管密集作為塊存在的帶有褐色的被稱為呈褐色區(qū)域的區(qū)域假設為攝影對象。被稱為呈褐色區(qū)域的區(qū)域，被認為是早期癌癥，大多數為Imm左右，其中也有2mm、 3mm的情況。在要強調該頻帶而使用帶通特性的過濾器時，在從該帶通頻帶稍微偏離的情況下得不到強調，因此為了強調各種大小的所有呈褐色區(qū)域，可采用高通特性的過濾器。由此，在將呈褐色區(qū)域假設為攝影對象的情況下，如圖5(C)所示，優(yōu)選將能強調高頻整體的高通過濾器作為頻率強調過濾器應用于前述的RGB圖像數據。由構造強調部72基于AE值實施了最適頻率強調處理的RGB圖像數據，被作為特殊光用圖像處理完畢的RGB圖像數據從特殊光圖像處理部64輸入到圖像顯示信號生成部 66中。圖像顯示信號生成部66，在普通光模式下將從普通光圖像處理部62輸入的圖像處理完畢的RGB圖像數據，變換成用于在監(jiān)視器38中作為軟拷貝(soft copy)圖像顯示的顯示圖像信號或者用于在記錄裝置42中作為硬拷貝(hard copy)圖像輸出的顯示圖像信號；在特殊光模式下將從特殊光圖像處理部64輸入的圖像處理完畢的RGB圖像數據，變換成用于在監(jiān)視器38中作為軟拷貝圖像顯示的顯示圖像信號或者用于在記錄裝置42中作為硬拷貝圖像輸出的顯示圖像信號。監(jiān)視器38，將在普通光模式下照射白色光后由攝像元件沈獲得，并基于由處理器 16實施了前處理及普通光圖像處理后的顯示圖像信號的普通觀察用圖像作為軟拷貝進行顯示，將在特殊光模式下除了白色光之外，還照射特殊光后由攝像元件26獲得，并基于由處理器16實施了前處理及特殊光圖像處理后的顯示圖像信號的特殊光觀察圖像作為軟拷貝圖像進行顯示。記錄裝置42也是，將在普通光模式下將照射白色光得到的普通觀察圖像作為硬拷貝圖像進行輸出，將在特殊光模式下照射白色光及特殊光得到的特殊光觀察圖像作為硬拷貝進行輸出。另外，根據需要，由圖像顯示信號生成部66生成的顯示圖像信號也可作為圖像信息被存儲到未圖示的由存儲器或儲存器裝置組成的存儲部中。另一方面，模式切換部(輸入部)40具有用于切換普通光模式和特殊光模式的模式切換按鈕，來自模式切換部40的模式切換信號被輸入到光源14的光源控制部48中。這里，模式切換部40雖然作為輸入輸出部18的輸入部40進行配置，但是也可以配置于處理器16、內窺鏡12的操作部或光源部14中。另外，來自模式切換部40的切換信號，被輸出到光源控制部48及圖像處理切換部60中。本發(fā)明的內窺鏡裝置基本上如以上那樣構成。以下，利用圖6按照每個步驟說明本發(fā)明的內窺鏡裝置的作用。
在本實施方式中，首先，在普通光模式下進行普通光觀察。白色光源20被點亮，由普通光圖像處理部64對基于白色光的攝像圖像數據進行普通光圖像處理。這里，由用戶向特殊光模式切換。用戶通過操作模式切換部40而輸出模式切換信號(打開特殊光)，圖像處理切換部60中的圖像處理被切換成特殊光模式(SlO)。接著，也向光源部14的光源控制部40輸入模式切換信號，通過光源控制部40，將配置于過濾器部M的普通光過濾器組24C切換成第一過濾器組24A(S12)。當過濾器部M的過濾器組被切換成第一過濾器組24A時，與之相應地調節(jié)光源光圈22，而從白色光源20向第一過濾器組輸入期望光量的照射光(S14)。接下來，在過濾器部M中第一過濾器組24A以規(guī)定的速度進行旋轉，面向被攝體， 窄帶光B1和窄帶光G1作為面順序光以規(guī)定間隔交替照射(S16)。交替依次照射的窄帶光&和窄帶光G1分別被被攝體反射，作為返回光入射到攝像元件30中，并由攝像元件30交替取得攝像圖像信息(S18)。由攝像元件30取得的各個攝像圖像信息，在調整白平衡、變換成數字數據之后， 被送到光量計算部50中。在光量計算部50中，根據各個攝像圖像信息計算該攝像圖像(RGB 圖像)的明亮度(亮度值)(S2O)。由光量計算部50算出的RGB圖像的明亮度(亮度值)的信息，被送到攝影信息計算部56中，計算攝像用的AE值(S22)。另外，也可取代AE值，計算攝像中的攝影倍率或被攝體信息(呈褐色區(qū)域的尺寸或血管的粗細等)。被算出的AE值被輸入到過濾器組選擇部58及特殊光圖像處理部64。過濾器組選擇部58接收算出的AE值，并基于該AE值再次選擇過濾器組(S24)。 過濾器組選擇部58如圖4所示，具備表示AE值與所對應的過濾器組之間關系的表格，并根據AE值選擇過濾器組(例如，第二過濾器組MB)。被選出的過濾器組的信息，為了調整白平衡增益而輸出到CDS · AGC44中，另外為了將過濾器組M更換成所選出的過濾器組而輸出到光源控制部48中。光源控制部48基于被選出的過濾器組的信息，由未圖示的過濾器組更換單元，將過濾器部M的第一過濾器組24A更換成被選出的過濾器組(例如，第二過濾器組MB)，以使來自白色光源的照射光量為規(guī)定光量的方式控制光源光圈22(S26)。另外，⑶S · AGC44基于被選出的過濾器組的信息來調整白平衡增益(S28)。當照射光量變化時，與之相應地白平衡增益也變化，因此調整⑶S · AGC以使白平衡增益保持一定值。另外，也可代替⑶S· AGC的白平衡增益的調整，而變更攝像時間或圖像處理的色調調整。另外，基于由攝影信息計算部56算出的AE值，變更與攝像圖像相應的圖像處理 (S30)?；贏E值變更的圖像處理，由特殊光圖像處理部64的構造強調部80進行。在過濾器部M的過濾器組變更之后，進行窄帶光觀察。從白色光源20照射出的白色光，由光源光圈22被縮減成規(guī)定光量，并入射到變更后的過濾器組M (例如，第二過濾器組MB)。入射的白色光通過第二過濾器組MB以規(guī)定間隔交替為窄帶光氏和窄帶光(；2， 并通過光纖觀自內窺鏡12前端的照射口 30A交替照射。在窄帶光觀察中，依次得到的攝像圖像信息被輸出到特殊光圖像處理部64中，并通過特殊光顏色變換部74及色彩強調部76實施前述圖像處理，然后輸入到構造強調部78 中。在構造強調部78中，如前述那樣根據AE值應用圖5(A) 圖5(C)記載的頻率強調過濾器(S32)。在特殊光圖像處理部64中，應用與AE值相應的頻率強調過濾器，受到圖像處理后的圖像信息被輸出到圖像顯示信號生成部66中。圖像顯示信號生成部66，根據該圖像信息生成并輸出圖像顯示信號。被輸出的該圖像顯示信號，作為特殊光圖像被監(jiān)視器38顯示，并被記錄裝置42記錄(S34)。以上，對本發(fā)明的內窺鏡裝置進行了詳細說明，但本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內可進行各種改良及變更。
權利要求
1.一種內窺鏡裝置，其特征在于，具備光源部，其具有射出具有含可見區(qū)域的寬波段的寬帶光的光源、和具備至少兩組光學過濾器組的過濾器部，所述至少兩組光學過濾器組由縮窄從該光源射出的所述寬帶光的光譜的帶寬以作為規(guī)定的波段的窄帶光的藍色及綠色的二色光學過濾器的組所組成、且所述波段的寬度各不相同，所述光源部將該過濾器部的各組的過濾器組的所述二色光學過濾器作用于所述寬帶光，以將由所述窄帶光組成的面順序光照射到成為被攝體的生物體；攝像單元，其根據從所述光源部依次照射到被攝體的所述面順序光以及來自所述生物體的返回光，對所述被攝體的攝像圖像進行拍攝，并輸出攝像圖像信息；圖像處理單元，其對所述攝像圖像信息實施規(guī)定的圖像處理；和攝影信息檢測單元，其將所述攝像單元的用于拍攝所述被攝體的自動曝光值或攝像倍率、或者與由所述攝像單元拍攝的所述被攝體的所述生物體的構造、成分相關的被攝體信息作為攝像信息檢測出來，所述內窺鏡裝置，基于由所述攝影信息檢測單元檢測出的所述攝影信息，以使所述被攝體的所述生物體的構造、成分的檢測及強調度發(fā)生變化的方式，來變更所述過濾器部的所述光學過濾器組及所述圖像處理單元中的圖像處理條件。
2.根據權利要求1所述的內窺鏡裝置，其特征在于，還具有過濾器組變更單元，其基于所述攝影信息，變更從所述過濾器部的所述至少兩組光學過濾器組內選擇的一組光學過濾器組。
3.根據權利要求2所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述攝像信息為所述自動曝光值，所述過濾器組變更單元，在所述自動曝光值小時從所述過濾器部的所述至少兩組光學過濾器組內選擇所述波段的寬度窄的那組的光學過濾器組；在所述自動曝光值大時選擇所述波段的寬度寬的那組的光學過濾器組。
4.根據權利要求2所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述攝像信息為所述攝像倍率，所述過濾器組變更單元在所述攝像倍率大時從所述過濾器部的所述至少兩組光學過濾器組內選擇所述波段的寬度窄的那組的光學過濾器組；在所述攝像倍率小時選擇所述波段的寬度寬的那組的光學過濾器組。
5.根據權利要求2所述的內窺鏡裝置，其特征在于，在由所述過濾器組變更單元變更了所述光學過濾器組的情況下，以所述攝像圖像的白平衡不發(fā)生變化的方式，來變更所述攝像單元的電氣增益、攝像時間及所述圖像處理的色調調整中的至少一個。
6.根據權利要求2所述的內窺鏡裝置，其特征在于，還具有光學光圈，其調節(jié)從所述光源部的所述光源射出的所述寬帶光或者所述窄帶光的光量，在由所述過濾器組變更單元變更了所述光學過濾器組的情況下，以所述攝像圖像的明亮度不發(fā)生變化的方式控制所述光學光圈，或者，變更所述攝像單元的電氣增益、攝像時間及所述圖像處理的色調調整中的至少一個。
7.根據權利要求1至6任意一項所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述圖像處理單元具有圖像強調單元，其基于所述攝像信息變更所述攝像圖像的頻率強調特性。
8.根據權利要求7所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述圖像強調單元具有頻帶強調單元，其強調所述攝像圖像的至少兩個以上的頻帶， 該頻帶強調單元，基于所述攝像信息變更包括使所強調的所述頻帶發(fā)生變化的頻率強調特性。
9.根據權利要求8所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述攝像信息為所述自動曝光值，所述頻帶強調單元伴隨著所述自動曝光值的增大，將所強調的所述頻帶變更為低的頻率。
10.根據權利要求8或9所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述攝像信息為所述自動曝光值，所述頻帶強調單元所強調的所述頻帶為帶通特性，所述頻帶強調單元在所述自動曝光值超過第一規(guī)定值時，以增大所強調的所述頻帶的寬度的方式進行變更。
11.根據權利要求8或9所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述攝像信息為所述自動曝光值，所述頻帶強調單元，在所述自動曝光值為第二規(guī)定值以下時將所強調的所述頻帶設為帶通特性，當超過所述第二規(guī)定值時變更為高通特性。
12.根據權利要求8所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述攝像信息為所述攝像倍率，所述頻帶強調單元伴隨著所述攝像倍率的增大，將所強調的所述頻帶變更為高的頻率。
13.根據權利要求7所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述攝像信息為與呈褐色區(qū)域的尺寸或血管的粗細關聯的所述被攝體信息， 所述圖像強調單元，基于所述呈褐色區(qū)域的尺寸或所述血管的粗細來變更所述攝像圖像的頻率強調特性。
14.根據權利要求13所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述圖像強調單元具有對所述攝像圖像的至少兩個以上的頻帶進行強調的頻帶強調單元，該頻帶強調單元基于所述呈褐色區(qū)域的尺寸或所述血管的粗細來變更包括使所強調的所述頻帶發(fā)生變化的頻率強調特性。
15.根據權利要求14所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述頻帶強調單元伴隨著所述血管的粗細的變小，將所強調的所述頻帶變更為高的頻率。
16.根據權利要求14所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述頻帶強調單元在所述呈褐色區(qū)域的尺寸為規(guī)定尺寸以下時，所強調的所述頻帶為帶通特性，當所述呈褐色區(qū)域的尺寸超過所述規(guī)定尺寸時，以使所強調的所述頻帶的寬度增大的方式進行變更。
17.根據權利要求1至6任意一項所述的內窺鏡裝置，其特征在于， 所述攝影信息檢測單元根據所述攝影圖像檢測所述攝影信息。
18.根據權利要求17所述的內窺鏡裝置，其特征在于，所述攝影信息檢測單元根據所述攝影圖像的明亮度檢測所述自動曝光值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內窺鏡裝置，具備光源部，其具有射出寬帶光的光源、及過濾器部，該過濾器部具備縮窄寬帶光的光譜的帶寬以作為規(guī)定波段的窄帶光的光學過濾器組，該光源部照射面順序光；攝像單元，拍攝攝像圖像并輸出攝像圖像信息；圖像處理單元，對攝像圖像信息實施規(guī)定的圖像處理；以及攝影信息檢測單元，將自動曝光值或攝像倍率或被攝體信息作為攝像信息檢測出來，并且基于攝影信息，以使被攝體的生物體的構造與成分的檢測及強調度發(fā)生變化的方式，來變更光學過濾器組及圖像處理條件。
文檔編號A61B1/00GK102525375SQ20111030212
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者山口博司, 峰苫靖浩 申請人:富士膠片株式會社