JP6740481B2 - 光源装置、内視鏡システム、及び光源装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の照明光を切り替えて発光する光源装置、内視鏡システム、及び光源装置の作動方法に関する。

近年の医療分野では、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムが広く用いられている。内視鏡システムでは、内視鏡から観察対象に照明光を照射し、その照明光で照明中の観察対象を内視鏡の撮像素子で撮像して得られるＲＧＢ画像信号に基づいて、観察対象の画像をモニタ上に表示する。

また、内視鏡システムにおいては、診断目的に合わせて、観察対象に照射する照明光を切り替え、また、観察対象の画像に対する画像処理を切り替えることができるように、複数の観察モードが設けられている。このように観察モードを切り替える際には、モード切替に伴う問題が生ずる場合がある。

例えば、特許文献１に示すように、モード切替によって、使用する光源を切り替えた場合、切替後に使用する光源から、目標の強度を有する光を発光できるようになるまで、一定の時間を要する（立ち上がり時間）。この立ち上がり時間において得られる画像は色調が安定しないため、特許文献１では、モード切替による画像処理の切替タイミングを制御するようにしている。

また、特許文献２に示すように、モードの切替時に、照明光の切替タイミングと、画像の取得タイミングが一致しない場合には、切替後のモードに対応するパラメータにより処理が行われない場合がある。これに対して、特許文献２では、取得した画像からいずれのモードの画像かを判別し、その判別結果により得られたモードに対応するパラメータにより処理を行うようにしている。

特開２０１２−５０６４１号公報 特許第６０４２７９８号

内視鏡システムによっては、モード切替操作が行われた場合に、画像処理の切替に要する時間が、光源の切替に要する時間よりも長くかかる場合がある。この場合には、モードの切替時において、モード切替後の光源に対応していない画像処理が施された異常画像が表示されることがあった。例えば、モード切替によって、青色光などの短波光を多く含む特殊光から白色光に切り替えた場合、白色光の画像に対して、特殊光に対応する画像処理が施されることがあり、この場合、赤みを帯びた画像が表示されることがあった。したがって、モード切替時に、モード切替に伴う異常画像の発生を抑えることが求められていた。

本発明は、モード切替時において、モード切替に伴う異常画像の発生を抑えることができる光源装置、内視鏡システム、及び光源装置の作動方法を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、光源部と、光源制御部とを有する。光源部は、複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能である。光源制御部は、第１の発光比率を有する第１照明光と、第１の発光比率と異なる第２の発光比率を有する第２照明光の切替を行う場合において、少なくとも１フレーム以上の切替期間にて、第１の発光比率及び第２の発光比率と異なる切替期間用発光比率を有する切替期間用照明光を発光する制御を行う。

光源制御部は、切替期間において、切替期間用発光比率を変更しながら切替期間用照明光を発光する第１の切替期間用発光制御を行うことが好ましい。第１の切替期間用発光制御では、切替期間において時間的に後のフレームになるほど、切替期間用発光比率を、切替後に発光する照明光の発光比率に近づける制御を行うことが好ましい。光源制御部は、切替期間において、切替期間用発光比率が、第１の発光比率と第２の発光比率の間にある切替期間用照明光を発光する第２の切替期間用発光制御を行うことが好ましい。

光源制御部は、切替期間において、切替期間用発光比率を変更しながら切替期間用照明光を発光する第１の切替期間用発光制御、又は、切替期間において、切替期間用発光比率が、第１の発光比率と第２の発光比率の間にある切替期間用照明光を発光する第２の切替期間用発光制御のいずれか一方を行う場合において、第１の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間を、第２の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間よりも長くすることが好ましい。

本発明の内視鏡システムは、光源部及び光源制御部を備える光源装置と、プロセッサ装置とを備える。光源部は、複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能である。光源制御部は、第１の発光比率を有する第１照明光と、第１の発光比率と異なる第２の発光比率を有する第２照明光との切替を行う場合において、少なくとも１フレーム以上の切替期間にて、第１の発光比率及び第２の発光比率と異なる切替期間用発光比率を有する切替期間用照明光を発光する制御を行う。プロセッサ装置は、第１照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第１画像に対して第１照明光用処理を行い、第２照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第２画像に対して第２照明光用処理を行う。光源制御部は、第１照明光用処理から第２照明光用処理に切り替えられたタイミングで、切替期間用発光比率を特定のカラーバランスに合わせる制御を行う。

第１照明光用処理は、第１照明光用ゲイン処理、又は第１照明光用色調整処理であり、第２照明光用処理は、第２照明光用ゲイン処理、又は第２照明光用色調整処理であることが好ましい。

本発明は、光源部を有する光源装置の作動方法において、照明光切替ステップを有する。光源部は、複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能である。照明光切替ステップは、光源制御部は、第１の発光比率を有する第１照明光と、第１の発光比率と異なる第２の発光比率を有する第２照明光の切替を行う場合において、少なくとも１フレーム以上の切替期間にて、第１の発光比率及び第２の発光比率と異なる切替期間用発光比率を有する切替期間用照明光を発光する制御を行う。

照明光切替ステップでは、光源制御部は、光源制御部は、切替期間において、切替期間用発光比率を変更しながら切替期間用照明光を発光する第１の切替期間用発光制御を行うことが好ましい。照明光切替ステップでは、光源制御部は、切替期間において、切替期間用発光比率が、第１の発光比率と第２の発光比率の間にある切替期間用照明光を発光する第２の切替期間用発光制御を行うことが好ましい。

本発明によれば、モード切替時において、モード切替に伴う異常画像の発生を抑えることができる。

第１実施形態の内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを含む第１特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを含む第２特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 第１の切替期間用発光制御を示す説明図である。 第２の切替期間用発光制御を示す説明図である。 モード切替操作が行われた場合の情報の流れを示すブロック図であ。 切替期間におけるゲイン処理及び色調整処理の切替を示す説明図である。 モード切替が行われた場合における光源制御の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 通常光の発光スペクトルを示すグラフである。 第１特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 第２特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 切替期間用照明光の発光スペクトルを示すグラフである。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は光源装置１４と光学的に接続され、且つ、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられる湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。なお、コンソール１９は図示したキーボードの他、マウスなどが含まれる。

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ１３ａが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、通常観察モードと、第１特殊観察モードと、第２特殊観察モードと、マルチ観察モードとの切替操作に用いられる。通常観察モードは、通常画像をモニタ１８上に表示するモードである。第１特殊観察モードは、表層血管を強調した第１特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。第２特殊観察モードは、深層血管を強調した第２特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。

なお、モードを切り替えるためのモード切替部としては、モード切替ＳＷ１３ａの他に、フットスイッチを用いてもよい。また、モード切替SW１３ａの操作によりモードを手動で切り替えることに代えて、モードを自動的に切り替えるマルチ観察モードを設けてもよい。例えば、マルチ観察モードでは、第１特殊観察モードと第２特殊観察モードを自動的に切り替える。また、操作部１２ｂには、静止画を取得するためのフリーズボタン（図示しない）が設けられている。ユーザーが診断に有効と思われる部位を検出した場合には、モード切替ＳＷ１３ａとフリーズボタンが交互に操作されることがある。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（User Interface：ユーザーインターフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、光源装置１４は、光源部２０と、光源制御部２１と、光路結合部２３とを有している。光源部２０は、複数波長帯域の光を発光し、且つ、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能となっている。光源部２０は、複数波長帯域の光を発するために、V-LED（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、B-LED（Blue Light Emitting Diode）２０ｂ、G-LED（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、R-LED（Red Light Emitting Diode）２０ｄを有している。なお、LEDの代わりに、LD（Laser Diode）を用いてもよい。

光源制御部２１は、ＬＥＤ２０a〜２０ｄの駆動を制御する。光路結合部２３は、４色のLED２０a〜２０ｄから発せられる４色の光の光路を結合する。光路結合部２３で結合された光は、挿入部１２a内に挿通されたライトガイド４１及び照明レンズ４５を介して、被検体内に照射される。

図３に示すように、V-LED２０ａは、中心波長４０５±１０nm、波長範囲３８０〜４２０nmの紫色光Ｖを発生する。B-LED２０ｂは、中心波長４６０±１０nm、波長範囲４２０〜５００nmの青色光Ｂを発生する。G-LED２０ｃは、波長範囲が４８０〜６００nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。R-LED２０ｄは、中心波長６２０〜６３０nmで、波長範囲が６００〜６５０nmに及ぶ赤色光Ｒを発生する。

光源制御部２１は、いずれの観察モードにおいても、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、及びR-LED２０ｄを点灯する制御を行う。また、光源制御部２１は、通常観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒ間の光強度比がＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃとなる通常光を発光するように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。

また、光源制御部２１は、第１特殊観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光比率がＶｓ１：Ｂｓ１：Ｇｓ１：Ｒｓ１である第１特殊光を発光するように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。第１特殊光は、表層血管を強調するために、４００ｎｍ以上４４０ｎｍ以下にピークを有することが好ましい。そのため、第１特殊光は、図４に示すように、紫色光Ｖの光強度が、その他の青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの光強度よりも大きくなるように、Ｖｓ１：Ｂｓ１：Ｇｓ１：Ｒｓ１が設定されている（Ｖｓ１＞Ｂｓ１、Ｇｓ１、Ｒｓ１）。また、第１特殊光には、赤色光Ｒのような第１の赤色帯域を有しているため、粘膜の色を正確に再現することができる。さらに、第１特殊光には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇのように第１の青色帯域及び第１の緑色帯域を有しているため、上記のような表層血管の他、腺管構造や凹凸など各種構造も強調することができる。

また、光源制御部２１は、第２特殊観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光比率がＶｓ２：Ｂｓ２：Ｇｓ２：Ｒｓ２である第２特殊光を発光するように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。第２特殊光は、深層血管を強調するために、第１特殊光に対して、５４０ｎｍ、６００ｎｍ、６３０ｎｍの強度比を大きくすることが好ましい。

そのため、第２特殊光は、図５に示すように、第１特殊光における青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの光量と比較して、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの光量が大きくなるように、Ｖｓ２：Ｂｓ２：Ｇｓ２：Ｒｓ２が設定されている。また、紫色光Ｖの光強度は、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの光強度よりも小さくなるように、Ｖｓ２：Ｂｓ２：Ｇｓ２：Ｒｓ２が設定されている（Ｖｓ２＜Ｂｓ２、Ｇｓ２、Ｒｓ２）。また、第２特殊光には、赤色光Ｒのような第２の赤色帯域を有しているため、粘膜の色を正確に再現することができる。さらに、第２特殊光には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇのように第２の青色帯域及び第２の緑色帯域を有しているため、上記のような深層血管の他、腺管構造や凹凸など各種構造も強調することができる。

また、光源制御部２１は、モードの切り替えを行う場合には、切替期間を少なくとも１フレーム以上設け、この切替期間において、モード切替の際に生ずる異常画像の発生を抑えるための切替期間用照明光を発光するように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。異常画像は、後述するように、光源装置１４における発光比率の変更に要する時間よりも、プロセッサ装置１６における処理（ゲイン処理、色調整処理など）の切替に要する時間が長くかかることにより、照明光に対応していない処理がプロセッサ装置１６にて行われることにより発生する。なお、切替期間を設けること及び切替期間にて切替期間用照明光を発光することについては、通常観察モードと第１特殊観察モードとの切替、通常観察モードと第２特殊観察モードとの切替、第１特殊観察モードと第２特殊観察モードとの切替のうち少なくとも１以上において、行うことが好ましい。

例えば、光源制御部２１は、切替期間において、切替期間用発光比率Ｖｐ（ｎ）：Ｂｓｐ（ｎ）：Ｇｐ（ｎ）：Ｒｐ（ｎ）（ｎは１以上Ｎ以下。ｎ、Ｎは自然数）を徐々に変更しながら（シームレスに）切替期間用照明光を発光する第１の切替期間用発光制御を行うことによって、切替前の第１照明光の発光比率から切替後の第２照明光の発光比率に徐々に近づける。これにより、切替期間においては、異常画像の発生を抑えて、ユーザーにとって違和感の少ない画像を取得することができる。

例えば、第１特殊観察モードから第２特殊観察モードに切り替える場合には、第１の切替期間用発光制御は以下のようにして行われる。第１特殊光（第１照明光）の発光期間が終了すると、図６に示すように、切替期間に移行する。切替期間の最初の第１フレーム（切替期間第１フレーム）においては、切替期間用発光比率がＶｐ（１）：Ｂｐ（１）：Ｇｐ（１）：Ｒｐ（１）である切替期間用照明光が発光される。この切替期間用発光比率Ｖｐ（１）：Ｂｐ（１）：Ｇｐ（１）：Ｒｐ（１）は、第１特殊光よりも短波長成分の光強度を小さくする一方、長波長成分の光強度を大きくするように設定された発光比率となっている。即ち、少なくともＶｐ（１）＜Ｖｓ１、Ｒｐ（１）＞Ｒｓ１となっている。

そして、切替期間において、切替期間第１フレームの次の切替期間第２フレームにおいては、切替期間用発光比率をＶｐ（２）：Ｂｐ（２）：Ｇｐ（２）：Ｒｐ（２）に変更して、切替期間用照明光が発光される。この切替期間用発光比率Ｖｐ（２）：Ｂｐ（２）：Ｇｐ（２）：Ｒｐ（２）は、切替期間第１フレームの切替期間用照明光よりも短波長成分の光強度を小さくする一方、長波長成分の光強度を大きくするように設定された発光比率となっている。即ち、少なくともＶｐ（２）＜Ｖｐ（１）、Ｒｐ（２）＞Ｒｐ（１）となっている。

以降、同様にして、切替期間において、時間的に後にフレームになるほど、切替期間用照明光のうち短波長成分の光強度を小さくする一方、長波長成分の光強度を大きくするように、切替期間用発光比率Ｖｐ（ｎ）：Ｂｐ（ｎ）：Ｇｐ（ｎ）：Ｒｐ（ｎ）を変更する。即ち、少なくとも、Ｖｐ（ｎ＋１）＜Ｖｐ（ｎ）、Ｒｐ（ｎ＋１）＞Ｒｐ（ｎ）となるように変更する。

そして、切替期間の最後のフレーム（切替期間第Ｎフレーム）においては、切替期間用発光比率Ｖｐ（Ｎ）：Ｂｐ（Ｎ）：Ｇｐ（Ｎ）：Ｒｐ（Ｎ）が第２特殊光（第２照明光）の発光比率Ｖｓ２：Ｂｓ２：Ｇｓ２：Ｒｓ２に近づいた切替期間用照明光が発光される。切替期間第Ｎフレームの切替期間用照明光は、第２特殊光よりも短波長成分がやや高く、長波長成分がやや低くなっているものの、ほぼ第２特殊光の波長スペクトルに近づいている。即ち、少なくともＶｐ（Ｎ）＞Ｖｓ２、Ｒｐ（Ｎ）＜Ｒｓ２となっている。
に近づいている。

また、光源制御部２１は、図７に示すように、切替期間において、第１照明光の発光比率と第２照明光の発光比率との間の比率である切替期間用発光比率Ｖｐａ：Ｂｐ：Ｇｐａ：Ｒｐａにて、切替期間用照明光を発光する第２の切替期間用発光制御を行うことによって、切替前の第１照明光の発光比率から切替後の第２照明光の発光比率に急に変わらないようにする。これにより、切替期間においては、異常画像の発生を抑えて、ユーザーにとって違和感の少ない画像を取得することができる。

例えば、第１特殊観察モードから第２特殊観察モードに切り替える場合には、切替期間用発光比率Ｖｓｐａ：Ｂｓｐａ：Ｇｓｐａ：Ｒｓｐａは、第１特殊光の発光比率Ｖｓ１：Ｂｓ１：Ｇｓ１：Ｒｓ１と第２特殊光の発光比率Ｖｓ２：Ｂｓ２：Ｇｓ２：Ｒｓ２の間の比率に設定される。なお、切替期間用発光比率Ｖｓｐａ：Ｂｓｐａ：Ｇｓｐａ：Ｒｓｐａは、第１特殊光の発光比率と第２特殊光の発光比率の平均比率であることが好ましい。即ち、Ｖｓｐａ＝（Ｖｓ１＋Ｖｓ２）／２、Ｂｓｐａ＝（Ｂｓ１＋Ｂｓ２）／２、Ｇｓｐａ＝（Ｇｓ１＋Ｇｓ２）／２、Ｒｓｐａ＝（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）／２とすることが好ましい。

なお、光源制御部２１において、第１の切替期間用発光制御と第２の切替期間用発光制御のいずれを行うかは、コンソール１９によって設定することが可能である。また、第１の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間と、第２の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間とについても、コンソール１９によって適宜設定が可能である。ここで、第１の切替期間用発光制御は、ユーザーにとって更に違和感の無い画像を得るためには、切替期間を長く設定することが好ましい。例えば、第１の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間は、第２の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間よりも長く設定することが好ましい。

図２に示すように、ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（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）内に内蔵されており、光路結合部２３で結合された光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。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することができる。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することができる。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０aと撮像光学系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、ライトガイド４１からの光が観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６及び撮像センサ４８を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ４６を介して、撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象の反射像が結像される。

撮像センサ４８はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像センサ４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ４８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＲＧＢ画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Ｒフィルタが設けられたＲ画素、Ｇフィルタが設けられたＧ画素、Ｂフィルタが設けられたＢ画素を備えた、いわゆるＲＧＢ撮像センサである。

なお、撮像センサ４８としては、RGBのカラーの撮像センサの代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色撮像センサであっても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるため、補色−原色色変換によって、CMYGの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換する必要がある。また、撮像センサ４８はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部２１は青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを時分割で点灯させて、撮像信号の処理では同時化処理を加える必要がある。

撮像センサ４８から出力される画像信号は、CDS・ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（Correlated Double Sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto Gain Control））を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ（Analog /Digital）コンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は、内視鏡１２で得られた画像などの医用画像を処理する医用画像処理装置に対応している。このプロセッサ装置１６は、画像取得部５３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、画像処理部６０と、パラメータ切替部６２と、映像信号生成部６６と、中央制御部６８とを備えている。画像取得部５３には、内視鏡１２からのデジタルのカラー画像信号が入力される。カラー画像信号は、撮像センサ４８のＲ画素から出力されるＲ画像信号と、撮像センサ４８のＧ画素から出力されるＧ画像信号と、撮像センサ４８のＢ画素から出力されるＢ画像信号とから構成されるＲＧＢ画像信号である。

ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン処理、色調整処理、ガンマ変換処理、又はデモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施されたＲＧＢ画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。

ゲイン処理では、オフセット処理後のＲＧＢ画像信号に特定のゲインパラメータを乗じることにより信号レベルが整えられる。特定のゲインパラメータは、観察モード毎に異なっている。例えば、通常観察モードの場合であれば、通常光の照明及び撮像により得られた画像信号に対して、特定のゲインパラメータとして、通常光用ゲインパラメータを乗じる通常光用ゲイン処理を行う。また、第１特殊観察モードの場合であれば、第１特殊光の照明及び撮像により得られたRGB画像信号（第１画像）に対して、特定のゲインパラメータとして、第１特殊光用ゲインパラメータを乗じる第１特殊光用ゲイン処理を行う。また、第２特殊観察モードの場合であれば、第２特殊光の照明及び撮像により得られたRGB画像信号（第２画像）に対して、特定のゲインパラメータとして、第２特殊光用ゲインパラメータを乗じる第２特殊光用ゲイン処理を行う。

その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のＲＧＢ画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、同時化処理とも言う）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。

ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でガンマ補正等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、ＲＧＢ画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、画像処理部６０に送信される。

画像処理部６０は、ＲＧＢ画像信号に対して、各種の画像処理を施す。各種の画像処理には、観察モードに関わらず同じ条件で行われる画像処理の他、観察モード毎に異なる条件で行われる画像処理がある。観察モード毎に異なる条件で行われる画像処理には、色再現性を高めるための色調整処理、及び、血管や凹凸などの各種構造を強調するための構造強調処理が含まれる。色調整処理及び構造強調処理は、２次元ＬＵＴ（Look Up Table）、３次元ＬＵＴ（Look Up Table）、又はマトリックスなどを用いる処理である。画像処理部６０では、色強調処理及び構造強調処理を行う場合には、観察モード毎に設定された色強調処理パラメータと、構造強調処理パラメータが用いられる。これら色強調処理パラメータ又は構造強調処理パラメータの切替は、モード切替SW１３ａが操作されたことに従って、パラメータ切替部６２により行われる。

画像処理部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、通常観察モードにセットされている場合には、パラメータ切替部６２によって通常光用色強調処理パラメータと通常光用構造強調処理パラメータに切り替えられる。そして、通常光用色強調処理パラメータを用いて、ＲＧＢ画像信号に対して通常光用色強調処理を施し、且つ、通常光用構造強調処理パラメータを用いて、ＲＧＢ画像信号に対して通常光用構造強調処理を施す。そして、その他の通常観察モードに対応する画像処理が施されたＲＧＢ画像信号は、通常画像として、映像信号生成部６６に入力される。

画像処理部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、第１特殊観察モードにセットされている場合には、パラメータ切替部６２によって第１特殊光用色強調処理パラメータと第１特殊光用構造強調処理パラメータに切り替えられる。そして、第１特殊光用色強調処理パラメータを用いて、ＲＧＢ画像信号に対して第１特殊光用色強調処理を施し、且つ、第１特殊光用構造強調処理パラメータを用いて、ＲＧＢ画像信号に対して第１特殊光用構造強調処理を施す。そして、その他の第１特殊観察モードに対応する画像処理が施されたＲＧＢ画像信号は、第１特殊画像として、映像信号生成部６６に入力される。

画像処理部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、第２特殊観察モードにセットされている場合には、パラメータ切替部６２によって第２特殊光用色強調処理パラメータと第２特殊光用構造強調処理パラメータに切り替えられる。そして、第２特殊光用色強調処理パラメータを用いて、ＲＧＢ画像信号に対して第２特殊光用色強調処理を施し、且つ、第２特殊光用構造強調処理パラメータを用いて、ＲＧＢ画像信号に対して第２特殊光用構造強調処理を施す。そして、その他の第２特殊観察モードに対応する画像処理が施されたＲＧＢ画像信号は、第２特殊画像として、映像信号生成部６６に入力される。

映像信号生成部６６は、画像処理部６０から入力された通常画像、第１特殊画像、又は第２特殊画像を、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号に基づいて、モニタ１８は、通常画像、第１特殊画像、又は第２特殊画像を表示する。

中央制御部６８は、プロセッサ装置１６の各部の制御を行う。また、中央制御部６８は、内視鏡１２又は光源装置１４からの情報を受信し、受信した情報に基づいて、プロセッサ装置１６の各部の制御や、内視鏡１２又は光源装置１４の制御を行う。

例えば、図８に示すように、内視鏡１２において、モード切替ＳＷ１３ａが操作された場合には、モード切替に関する情報が中央制御部６８に送信される。中央制御部６８は、モード切替に関する情報を受信したことを契機に、光源装置１４に対して、切替期間の間、切替期間用照明光を発光するように指示を行う。光源装置１４においては、光源制御部２１が、切替期間用照明光の発光の指示を受信したことを契機に、切替期間用照明光の発光を行う。光源制御部２１では、中央制御部６８からの指示に対して、ほとんど時間を要することなく光源制御を行うことができる。例えば、モード切替ＳＷ１３ａの操作から、１フレームかからずに、発光比率の変更を行うことができる。

また、中央制御部６８は、モード切替に関する情報を受信したことを契機に、プロセッサ装置１６内のＤＳＰ５６、又は信号切替部６０に対して、モード切替により各処理を変更するように指示を行う。例えば、第１特殊観察モードから第２特殊観察モードに切り替えられた場合には、ＤＳＰ５６は、第１特殊光用ゲインパラメータから第２特殊光用ゲインパラメータに切り替えることにより、ゲイン処理を、第１特殊光用ゲイン処理から第２特殊光用ゲイン処理に切り替える。また、パラメータ切替部６２は、第１特殊光用色調整処理パラメータから第２特殊光用色調整処理パラメータに切り替えることにより、第１特殊光用色調整処理から第２特殊光用色調整処理に切り替える。また、パラメータ切替部６２は、第１特殊光用構造強調処理パラメータから第２特殊光用構造強調処理パラメータに切り替えることにより、第１特殊光用構造強調処理から第２特殊光用構造強調処理に切り替える。

以上のゲイン処理、色調整処理等の切替は、プロセッサ装置１６の内部の処理状況等から、直ぐには行われないことが多い。例えば、ゲイン処理、色調整処理等が完全に切り替わるまで、モード切替ＳＷ１３ａの操作から、２フレーム以上要する場合がある。

したがって、切替期間は、ゲイン処理や色調整処理などモード切替後に使用する処理の切り替えに要する時間より長めに設定することが好ましい。ただし、切替期間が終了しない場合であっても、モード切替後に使用する処理に切り替わった場合には、それに合わせて、切替期間用照明光の発光比率を特定のカラーバランスになるように切り替えることが好ましい。なお、特定のカラーバランスは、例えば、ホワイトバランスであることが好ましい。

例えば、第１特殊観察モードを第２特殊観察モードに切り替える場合には、図９に示すように、切替期間において、ゲイン処理を第１特殊光用ゲイン処理（第１照明光用処理）から第２特殊光用ゲイン処理（第２照明光用処理）に切り替える。また、色調整処理を第１特殊光用色調整処理（第１照明光用処理）から第２特殊光用色調整処理（第２照明光用処理）に切り替え、構造強調処理を第１特殊光用構造強調処理（第１照明光用処理）から第２特殊光用構造強調処理（第２照明光用処理）に切り替える。ゲイン処理や色調整処理の切替に要する時間（フレーム数）については、おおよそ分かっていることから、処理切替時間として、予め設定されている。

したがって、切替期間において、処理切替時間が経過したタイミング、即ち、第２特殊光用ゲイン処理、第２特殊光用色調整処理、又は第２特殊光用構造強調処理に切り替えられたタイミングで、光源制御部２１は、切替期間用照明光の発光比率を、特定のカラーバランスにするための発光比率に変更する。処理切替時間の経過後であって切替期間が終了するまでの間においては、切替期間用照明光の発光比率は、特定のカラーバランスにするための発光比率に維持される。このように、切替期間用照明光の発光比率を特定のカラーバランスにして、色再現性を向上することにより、切替後の発光比率に切り替わる前であっても、ユーザーに与える違和感を軽減することができる。

次に、第１特殊観察モードから第２特殊観察モードに切り替えた場合に行われる光源制御について、図１０のフローチャートに沿って説明を行う。第１特殊観察モードにおいては、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光比率がＶｓ１：Ｂｓ１：Ｇｓ１：Ｒｓ１である第１特殊光を発光する。そして、モード切替ＳＷ１３ａにより、第２特殊観察モードに切り替えられた場合には、第２特殊観察モードへの切替に関する情報が、プロセッサ装置１６の中央制御部６８に送信される。

中央制御部６８は、第２特殊観察モードへの切替に関する情報を受信したことを契機に、光源装置１４に対して、切替期間の間、切替期間用照明光を発光するように指示する。光源装置１４では、光源制御部２１が、切替期間用照明光を発光する制御を行う。また、中央制御部６８は、プロセッサ装置１６内のＤＳＰ５６、又はパラメータ切替部６２に対して、第２特殊観察モードに対応するパラメータに変更するように指示を行う。

これに従って、ＤＳＰ５６は、第１特殊光用ゲインパラメータから第２特殊光用ゲインパラメータに切り替える。これにより、ゲイン処理は、第１特殊光用ゲイン処理から第２特殊光用ゲイン処理に切り替えられる。また、パラメータ切替部６２は、第１特殊光用色調整処理パラメータから第２特殊光用色調整処理パラメータに切り替える。これにより、第１特殊光用色調整処理から第２特殊光用色調整処理に切り替えられる。また、パラメータ切替部６２は、第１特殊光用構造強調処理パラメータから第２特殊光用構造強調処理パラメータに切り替える。これにより、第１特殊光用構造強調処理から第２特殊光用構造強調処理に切り替えられる。そして、切替期間が終了した後は、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光比率がＶｓ２：Ｂｓ２：Ｇｓ２：Ｒｓ２である第２特殊光を発光する。これにより、第２特殊観察モードへの切替が完了する。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

図１１に示すように、第２実施形態の内視鏡システム１００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、中心波長４４５±１０ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（図１１では「４４５ＬＤ」と表記）１０４と、中心波長４０５±１０ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（図１１では「４０５ＬＤ」と表記）１０６とが設けられている。これら各光源１０４及び１０６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部１０８により個別に制御されており、青色レーザ光源１０４の出射光と、青紫色レーザ光源１０６の出射光の光量比は変更自在になっている。

光源制御部１０８は、通常観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４を駆動させる。第１特殊観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４と青紫色レーザ光源１０６の両方を駆動させ、且つ、青紫色レーザ光の発光比率Ｌｖ１を青色レーザ光Ｌｂ１の発光比率よりも大きくなるように制御する。第２特殊観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４と青紫色レーザ光源１０６の両方を駆動させ、且つ、青色レーザ光の発光比率Ｌｂ２を青紫色レーザ光の発光比率Ｌｖ２よりも大きくなるように制御する。

なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０nm程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源１０４及び青紫色レーザ光源１０６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

照明光学系３０aには、照明レンズ４５の他に、ライトガイド４１からの青色レーザ光又は青紫色レーザ光が入射する蛍光体１１０が設けられている。蛍光体１１０に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体１１０から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体１１０を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体１１０を励起させることなく透過する。蛍光体１１０を出射した光は、照明レンズ４５を介して、検体内に照射される。

ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体１１０に入射するため、図１２に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した通常光が、観察対象に照射される。第１特殊観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体１１０に入射するため、図１３に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した第１特殊光が、検体内に照射される。この第１特殊光においては、青紫色レーザ光の光強度は青色レーザ光の光強度よりも大きくなっている。

第２特殊観察モードにおいても、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体１１０に入射するため、図１４に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した第２特殊光が、検体内に照射される。この第２特殊光においては、青色レーザ光の光強度は青紫色レーザ光の光強度よりも大きくなっている。

第２実施形態においても、モードの切替時において、切替期間を設け、且つ切替期間において切替期間用照明光の発光を行う。例えば、第１特殊観察モードから第２特殊観察モードに切り替えを行う場合には、図１５に示すように、青紫色レーザ光の発光比率Ｌｖｐが、第１特殊光の青紫色レーザ光の発光比率Ｌｖ１と第２特殊光の青紫色レーザ光Ｌｖ２の間にあり、且つ、青色レーザ光の発光比率Ｌｂｐが、第１特殊光の青色レーザ光の発光比率Ｌｂ１と第２特殊光の青色レーザ光Ｌｂ２の間にある切替期間用照明光を発光することが好ましい。

なお、蛍光体１１０は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体１１０の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度及び色度の変化を小さく抑えることができる。

上記実施形態において、画像取得部５３、ＤＳＰ５６、ノイズ除去部５８、画像処理部６０、パラメータ切替部６２、中央制御部６８など、プロセッサ装置１６に含まれる処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。

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
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１８ モニタ
１９ コンソール
２０ 光源部
２０ａ Ｖ−ＬＥＤ
２０ｂ Ｂ−ＬＥＤ
２０ｃ Ｇ−ＬＥＤ
２０ｄ Ｒ−ＬＥＤ
２１ 光源制御部
２３ 光路結合部
３０ａ 照明光学系
３０ｂ 撮像光学系
４１ ライトガイド
４５ 照明レンズ
４６ 対物レンズ
４８ 撮像センサ
５０ ＣＤＳ・ＡＧＣ回路
５２ Ａ／Ｄ変換器
５３ 画像取得部
５６ ＤＳＰ
５８ ノイズ除去部
６０ 信号切替部
６２ 通常画像処理部
６３ 第１特殊画像処理部
６４ 第２特殊画像処理部
６６ 映像信号生成部
６８ 中央制御部
１００ 内視鏡システム
１０４ 青色レーザ光源
１０６ 青紫色レーザ光源
１０８ 光源制御部
１１０ 蛍光体

Claims (10)

1. 複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能な光源部と、
   第１の発光比率を有する第１照明光と、前記第１の発光比率と異なる第２の発光比率を有する第２照明光の切替を行う場合において、少なくとも１フレーム以上の切替期間にて、前記第１の発光比率及び前記第２の発光比率と異なる切替期間用発光比率を有する切替期間用照明光を発光する制御を行う光源制御部を有する光源装置。
2. 前記光源制御部は、前記切替期間において、前記切替期間用発光比率を変更しながら前記切替期間用照明光を発光する第１の切替期間用発光制御を行う請求項１記載の光源装置。
3. 前記第１の切替期間用発光制御では、前記切替期間において時間的に後のフレームになるほど、前記切替期間用発光比率を、切替後に発光する照明光の発光比率に近づける制御を行う請求項２記載の光源装置。
4. 前記光源制御部は、前記切替期間において、前記切替期間用発光比率が、前記第１の発光比率と前記第２の発光比率の間にある前記切替期間用照明光を発光する第２の切替期間用発光制御を行う請求項１記載の光源装置。
5. 前記光源制御部は、前記切替期間において、前記切替期間用発光比率を変更しながら前記切替期間用照明光を発光する第１の切替期間用発光制御、又は、前記切替期間において、前記切替期間用発光比率が、前記第１の発光比率と前記第２の発光比率の間にある前記切替期間用照明光を発光する第２の切替期間用発光制御のいずれか一方を行う場合において、
   前記第１の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間を、前記第２の切替期間用発光制御を行う場合の切替期間よりも長くする請求項１記載の光源装置。
6. 複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能な光源部、及び、第１の発光比率を有する第１照明光と、前記第１の発光比率と異なる第２の発光比率を有する第２照明光との切替を行う場合において、少なくとも１フレーム以上の切替期間にて、前記第１の発光比率及び前記第２の発光比率と異なる切替期間用発光比率を有する切替期間用照明光を発光する制御を行う光源制御部を備える光源装置と、
   前記第１照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第１画像に対して第１照明光用処理を行い、前記第２照明光により照明された観察対象を撮像して得られる第２画像に対して第２照明光用処理を行うプロセッサ装置とを備え、
   前記光源制御部は、前記第１照明光用処理から前記第２照明光用処理に切り替えられたタイミングで、前記切替期間用発光比率を特定のカラーバランスに合わせる制御を行う内視鏡システム。
7. 前記第１照明光用処理は、第１照明光用ゲイン処理、又は第１照明光用色調整処理であり、前記第２照明光用処理は、第２照明光用ゲイン処理、又は第２照明光用色調整処理である請求項６記載の内視鏡システム。
8. 複数波長帯域の光を発光する光源部であり、各波長帯域の光の発光比率の変更が可能な光源部を有する光源装置の作動方法において、
   光源制御部は、第１の発光比率を有する第１照明光と、前記第１の発光比率と異なる第２の発光比率を有する第２照明光の切替を行う場合において、少なくとも１フレーム以上の切替期間にて、前記第１の発光比率及び前記第２の発光比率と異なる切替期間用発光比率を有する切替期間用照明光を発光する制御を行う照明光切替ステップを有する光源装置の作動方法。
9. 前記照明光切替ステップでは、前記光源制御部は、前記光源制御部は、前記切替期間において、前記切替期間用発光比率を変更しながら前記切替期間用照明光を発光する第１の切替期間用発光制御を行う請求項８記載の光源装置の作動方法。
10. 前記照明光切替ステップでは、前記光源制御部は、前記切替期間において、前記切替期間用発光比率が、前記第１の発光比率と前記第２の発光比率の間にある前記切替期間用照明光を発光する第２の切替期間用発光制御を行う請求項８記載の光源装置の作動方法。

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