專利名稱：內(nèi)鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)鏡裝置，特別涉及醫(yī)療領(lǐng)域使用的、用來形成并顯示由任選波段的圖像信息所構(gòu)成的光譜圖像(影像)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，在使用固體攝像元件的電子內(nèi)鏡裝置中，組合基于消化器官(胃粘膜等)中的光譜反射率的窄帶帶通過濾器的光譜成像裝置，即窄帶過濾器內(nèi)置電子內(nèi)鏡裝置(Narrow Band Imaging-NBI)越來越受到矚目。該裝置中，取代面順次方式的R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的旋轉(zhuǎn)過濾器，設(shè)置了3個窄(波長)帶域的帶通過濾器，并通過這些窄帶帶通過濾器依次輸出照明光，然后對由這些照明光得到的3個信號改變各自的權(quán)值，同時進(jìn)行與R、G、B(RGB)信號的情況同樣的處理，從而形成光譜圖像。根據(jù)這樣的光譜圖像，就可以在胃、大腸等消化器官中，抽出以往無法得到的細(xì)微構(gòu)造等。
另一方面，除了使用上述的窄帶帶通過濾器的面順次式的內(nèi)鏡裝置以外，如特開2003-93336號公報所示，還提出有在固體攝像元件上配置細(xì)小馬賽克的彩色過濾器的同時方式中，根據(jù)用白光取得的圖像信號，通過運算處理形成光譜圖像。該方案是將以下關(guān)系，即RGB的各彩色敏感度特性的數(shù)值數(shù)據(jù)化結(jié)果、與特定的窄帶帶通的光譜特性的數(shù)值數(shù)據(jù)化結(jié)果的關(guān)系，作為矩陣數(shù)據(jù)(系數(shù)組)求出，通過對該矩陣數(shù)據(jù)和RGB信號的運算，人工地獲得經(jīng)窄帶帶通過濾器取得的光譜圖像信號。在通過這種運算形成光譜圖像的情況下，由于無需準(zhǔn)備多個過濾器來對應(yīng)所希望的波段，也不需要它們的交換配置，所以，可以避免裝置的大型化，實現(xiàn)低成本化。
專利文獻(xiàn)1特開2003-93336號公報
非專利文獻(xiàn)1財團法人東京大學(xué)出版會發(fā)行，作者三宅洋一，數(shù)字彩色圖像的解析·評價(P148～P153)然而，最近的內(nèi)鏡裝置中，常常是將不同種類的內(nèi)鏡(scope觀測儀器)與單一的處理器裝置連接起來進(jìn)行使用，因此，希望有一種能夠?qū)⑦@種情況考慮在內(nèi)并且好用的裝置。
此外，在上述內(nèi)鏡裝置的光譜圖像的運算處理中，作為基礎(chǔ)的RGB彩色圖像信號會因攝像元件(固體攝像元件等)的彩色過濾器種類和光譜敏感度特性、光源種類、光導(dǎo)等內(nèi)鏡的光學(xué)系部件的光譜敏感度特性的不同而異，從而產(chǎn)生的問題是內(nèi)鏡和光源的結(jié)構(gòu)會影響光譜圖像的形成，相同波段下的再現(xiàn)性會有所不同。也就是說，固體攝像元件即CCD中，存在具有Mg、Ye、Cy、G的彩色過濾器的補色型的，以及具有RGB的彩色過濾器的原色型的，此外，相同種類的CCD中，也會由于個體的差異而使光譜敏感度特性不同。圖5是表示補色型CCD的彩色過濾器的光譜敏感度特性的一個例子，該彩色過濾器的Mg、Ye、Cy、G的各個光譜敏感度，會由于CCD的個體差異而各不相同，在使用單一矩陣數(shù)據(jù)的運算處理當(dāng)中，這種光譜特性的不同會反映在運算結(jié)果中，影響光譜圖像的形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問題點而提出的，其目的在于提供一種好用的內(nèi)鏡裝置，即便是在攝像元件或內(nèi)鏡的特性、或光源的種類不同的情況下，也可以形成同一波段下的再現(xiàn)性良好的光譜圖像。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第1發(fā)明中，提供一種內(nèi)鏡裝置，具有裝有用來形成被觀察物體的彩色圖像信號的攝像元件的內(nèi)鏡；以及設(shè)有圖像信號處理電路的處理器裝置，所述內(nèi)鏡裝卸自由地與該處理器裝置相連接，該內(nèi)鏡裝置中，設(shè)置有光譜圖像形成電路，其配置在所述處理器裝置中，根據(jù)所述攝像元件得到的彩色圖像信號進(jìn)行矩陣運算，形成任選波段的光譜圖像；特性信息保持·生成部，其配置在所述內(nèi)鏡中并且具有內(nèi)鏡特性識別信息，該內(nèi)鏡特性識別信息，至少包含所述攝像元件的彩色過濾器的種類或光譜特性且對光譜圖像的形成有影響；特性信息取得部，其配置在所述處理器裝置中，用于取得該特性信息生成部的內(nèi)鏡特性識別信息；存儲部，保存與所述內(nèi)鏡特性信息相對應(yīng)的用于形成光譜圖像的多個矩陣數(shù)據(jù)；以及，控制部，根據(jù)所述特性信息取得部得到的內(nèi)鏡特性識別信息，從所述存儲部讀出相應(yīng)的矩陣數(shù)據(jù)，并根據(jù)該讀出的矩陣運算數(shù)據(jù)，利用所述光譜圖像形成電路來實施矩陣運算。
本發(fā)明的第2發(fā)明中的內(nèi)鏡裝置，其特征在于，所述特性信息取得部，取得用于從內(nèi)鏡前端部進(jìn)行光照明的光源的種類的信息，并根據(jù)該光源的種類選擇矩陣數(shù)據(jù)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，作為特性信息保持·生成部的內(nèi)鏡側(cè)存儲器中，保存著例如攝像元件的彩色過濾器的種類或與光譜特性有關(guān)的特性信息，或者將光導(dǎo)等光學(xué)系部件的特性加入到該攝像元件的特性中的內(nèi)鏡(觀測儀器)的特性信息，同時，處理器側(cè)的運算用存儲器中，保存著與上述特性信息相對應(yīng)地預(yù)先制成的多個矩陣數(shù)據(jù)(系數(shù)組)。而且，當(dāng)內(nèi)鏡連接時，處理器裝置側(cè)的微處理器，通過與內(nèi)鏡側(cè)微處理器進(jìn)行通信，接收攝影元件的特性信息或內(nèi)鏡的特性信息，將適于該特性信息的矩陣數(shù)據(jù)從存儲器中讀出，提供給光譜圖像形成電路。從而，光譜圖像形成電路中，根據(jù)上述相應(yīng)的矩陣數(shù)據(jù)和RGB信號進(jìn)行矩陣運算，以便形成被選波段(窄帶域)的組合的光譜圖像。
在上述第2發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，保存的矩陣數(shù)據(jù)，是將作為光源例如是使用氙燈還是鹵素?zé)舻男畔⒓尤氲缴鲜鎏匦孕畔⒅衼碇瞥傻?，處理器裝置通過識別和判斷光源的種類，不僅使用攝像元件或內(nèi)視鏡的特性，還使用對應(yīng)光源特性信息的矩陣數(shù)據(jù)，來形成光譜圖像。
根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)鏡裝置，即使是在攝影元件或內(nèi)鏡的特性或光源的種類不同的情況下，也可以形成同一波段中的再現(xiàn)性良好的光譜圖像，即使是將種類不同的內(nèi)鏡連接到單一的處理器裝置上來使用的情況下，也可以得到良好的光譜圖像。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第2發(fā)明中的內(nèi)鏡裝置，其優(yōu)點是，即使使用不同的光源，也可以形成顏色再現(xiàn)性好的良好的光譜圖像。


圖1是表示本發(fā)明實施例中的內(nèi)鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是表示實施例的觀測儀器或CCD的特性及其識別信息[圖A]，以及對應(yīng)該識別信息選擇的矩陣數(shù)據(jù)[圖(B)、(C)]的圖。
圖3是將一例實施例中形成的光譜圖像的波段與原色型CCD的光譜敏感度特性放在一起表示的圖線。
圖4是將一例實施例中形成的光譜圖像的波段與生物體的反射光譜放在一起表示的圖線。
圖5是表示補色型CCD的光譜敏感度特性的一例的圖線。
圖中10-觀測儀器(電子內(nèi)鏡)，12-處理器裝置，14-光源，15-CCD，20、35-微處理器，21-ROM(內(nèi)鏡特性信息生成部)，24-光導(dǎo)，25-DSP，29-彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路，30-模式選擇器，36-存儲器。
具體實施例方式
圖1表示實施例中的電子內(nèi)鏡裝置的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該電子內(nèi)鏡裝置，構(gòu)成為觀測儀器(電子內(nèi)鏡)10裝卸自由地與處理器裝置12相連接。該處理器裝置12中配有光源14。另外，該光源14也可以配置在獨立的光源裝置上。上述的觀測儀器10中，其前端部設(shè)有固體攝像元件CCD15，作為該CCD15，在攝影面上采用具有Mg、Ye、Cy、G的彩色過濾器的補色型、或具有RGB的彩色過濾器的原色型。
在該CCD15上，設(shè)有根據(jù)同步信號形成驅(qū)動脈沖的CCD驅(qū)動電路16，同時，還設(shè)有將從該CCD15所輸入的圖像(影像)信號采樣并放大的CDS/AGC(相關(guān)二重采樣/自動增益控制)電路17、A/D轉(zhuǎn)換器18。此外，還設(shè)有控制觀測儀器10內(nèi)各種電路且與處理器裝置12之間進(jìn)行通信控制的微處理器20以及存儲器(ROM)21。該存儲器21中，保存與上述CCD15的彩色過濾器種類(補色型或原色型)和光譜特性有關(guān)的特性識別信息(C1、C2、C3、C4…)，或者將后述的光導(dǎo)(light guide)(24)等光學(xué)系部件的特性加入到該CCD15的特性中的觀測儀器10的特性識別信息(A、B、C、D…)。另外，上述觀測儀器10中，在其前端設(shè)有照明窗23，該照明窗23通過光導(dǎo)24與上述光源14連接。
另一方面，處理器裝置12中，設(shè)置有DSP(數(shù)字信號處理器)25，它對被數(shù)字轉(zhuǎn)換過的圖像信號實施各種圖像處理，不論上述CCD15是補色型還是原色型，該DSP25中都通過內(nèi)部的彩色轉(zhuǎn)換電路輸出亮度(Y)信號和色差[C(R-Y，B-Y)]信號。在該DSP25中，經(jīng)切換器26(的一個端子)設(shè)置第1彩色轉(zhuǎn)換電路28，該第1彩色轉(zhuǎn)換電路28中，將從上述DSP 25輸出的Y(亮度)/C(色差)信號轉(zhuǎn)換成RGB的信號。另外，上述DSP 25，也可以配置在觀測儀器10側(cè)。
在該第1彩色轉(zhuǎn)換電路28的后段，設(shè)有彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路29，進(jìn)行光譜圖像用的矩陣運算，并輸出所選波長λ1、λ2、λ3的光譜圖像信號；模式選擇器30，從下列光譜圖像、即1個波段(窄帶域)的光譜圖像(單色模式)和由3個波段構(gòu)成的光譜圖像(3色模式)中任選一個；第2彩色轉(zhuǎn)換電路31，為了實施對應(yīng)以往的RGB信號的處理，將1個波段或3個波段的圖像信號(λ1、λ2、λ3)作為Rs、Gs、Bs信號輸入，并將該Rs、Gs、Bs信號轉(zhuǎn)換成Y/C信號；以及，進(jìn)行其他信號處理(鏡像處理、屏蔽生成、字符生成等)的信號處理電路32、D/A轉(zhuǎn)換器33。
此外，還設(shè)有微處理器35，其對處理器裝置12內(nèi)的各電路進(jìn)行控制，同時，通過與觀測儀器10之間的通信取得內(nèi)鏡特性識別信息，并據(jù)此將相應(yīng)的矩陣數(shù)據(jù)從存儲器36中讀出，輸出到上述彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路29。上述的存儲器36中，對應(yīng)上述的A、B、C、D…或C1、C2、C3、C4…的特性識別信息，保存有Pa1、Pa2、Pa3…或Pb1、Pb2、Pb3…的多個矩陣數(shù)據(jù)(表)。
下列的表1、表2，是表示用來形成實施例的光譜圖像并且存放在上述存儲器36中的矩陣數(shù)據(jù)的一個例子。該表1使用補色型CCD15，表2使用原色型CCD15，它們與觀測儀器10的特性識別信息相對應(yīng)。



上述表1和表2中的矩陣數(shù)據(jù)，由例如將400nm至700nm的波段按5nm的間隔分割出的61個波段參數(shù)(系數(shù)組)p1～p61構(gòu)成，該參數(shù)p1～p61，由用于矩陣運算的系數(shù)kpr、kpg、kpb(p相當(dāng)于p1～p61)構(gòu)成。
然后，上述彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路29中，通過上述系數(shù)kpr、kpg、kpb和從第1彩色轉(zhuǎn)換電路28輸出的RGB信號，進(jìn)行下列數(shù)式1的矩陣運算。
λ1λ2λ3=k1rk1gk1bk2rk2gk2bk3rk3gk3b×RGB]]>也就是說，例如在選擇表1的參數(shù)p4(中心波長為415nm)、p6(中心波長為425nm)、p9(中心波長為440nm)來作為λ1、λ2、λ3的情況下，將p4的(-0.00039，-0.00027，0.00394)、p6的(-0.00057，-0.00015，0.004175)、p9的(-0.00086，0.00005，0.004364)作為(kpr、kpg、kpb)代入即可。
此外，在上述切換器26的另一個端子上，連接配置著彩色信號處理電路38和D/A轉(zhuǎn)換器39，用來形成普通的彩色圖像(影像)，而不是光譜圖像。
實施例由以上結(jié)構(gòu)組成，如圖1所示，當(dāng)觀測儀器10與處理器裝置12連接時，該處理器裝置12的微處理器35與觀測儀器10的微處理器20進(jìn)行通信，取得觀測儀器特性識別信息或CCD識別信息，然后選擇與這些信息對應(yīng)的矩陣數(shù)據(jù)，并從存儲器36中讀出。
圖2中，表示實施例的觀測儀器或CCD的特性及識別信息[圖A]，以及對應(yīng)該識別信息而選擇的矩陣數(shù)據(jù)[圖(B)、(C)]。例如，如圖2(A)所示，對于A型的觀測儀器10而言，其識別信息是A，裝載彩色過濾器為補色型且光譜特性為I1的識別信息C1的CCD15，此外使用氙作為光源14，光導(dǎo)等其他的光譜特性為q1；對于B型的觀測儀器10而言，其識別信息是B，裝載補色型且光譜特性為I2的識別信息C2的CCD15，使用鹵素作為光源14，光導(dǎo)等其他的光譜特性為q2。另外，上述光源14的種類信息保存在存儲器34等中，該光源信息可以被處理器裝置12的微處理器35查詢。
然后，在對應(yīng)觀測儀器特性識別信息的情況下，如圖2(B)所示，對識別信息A、B、C、D…依次選擇Pa1、Pa2、Pa3、Pa4…的矩陣數(shù)據(jù)(表1、表2所示內(nèi)容)，將該矩陣數(shù)據(jù)從存儲器36中讀出，提供給彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路29。此外，在對應(yīng)CCD特性識別信息的情況下，如圖2(C)所示，對識別信息C1、C2、C3、C4…依次選擇Pb1、Pb2、Pb3、Pb4…的矩陣數(shù)據(jù)，將該矩陣數(shù)據(jù)提供給彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路29。
為了形成光譜圖像，該彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路29中，通過上述數(shù)式1進(jìn)行矩陣運算，例如，在選擇表1的矩陣數(shù)據(jù)，并且選擇p3(中心波長為410nm)、p10(中心波長為445nm)、p26(中心波長為525nm)來作為3個波段(λ1、λ2、λ3)的情況下，根據(jù)RGB信號，通過以下數(shù)式2的矩陣運算，求出λ1、λ2、λ3的信號。
λ1λ2λ3=-0.00029-0.000320.003698-0.000970.0001470.004412-0.002180.006796-0.00098×RGB]]>然后，在用模式選擇器30選擇3色模式的情況下，上述λ1、λ2、λ3的信號會被作為Rs(＝λ1)、Gs(＝λ2)、Bs(＝λ3)的信號提供給第2彩色轉(zhuǎn)換電路31；此外，在選擇單色模式的情況下，上述λ1、λ2、λ3的其中一個信號，會被作為Rs(＝λ2)、Gs(＝λ2)、Bs(＝λ2)的信號(例如，λ2被選的情況下)提供給第2彩色轉(zhuǎn)換電路31。該第2彩色轉(zhuǎn)換電路31中，將Rs(＝λ2)、Gs(＝λ2)、Bs(＝λ2)的信號轉(zhuǎn)換為Y/C信號(Y、Rs-Y、Bs-Y)，通過信號處理電路32和D/A轉(zhuǎn)換器33將此Y/C信號提供給顯示器等。
這樣，在顯示器等上顯示的光譜圖像，由圖3和圖4所示的波段的顏色成分構(gòu)成。也就是說，圖3是將形成光譜圖像的3個波段重疊到CCD15(原色型)的彩色過濾器的光譜靈敏度特性上的概念圖(彩色過濾器與λ1λ2λ3信號波段的靈敏度刻度不一致)。此外，圖4是將3個波段重疊到生物體的反射光譜上的概念圖。在上述實施例中，被作為λ1、λ2、λ3信號選擇的波長p3、p10、p26，如圖所示，依次是以410nm、445nm、525nm為中心波長，且波段范圍在±10nm左右的彩色信號，將這三個波段的顏色進(jìn)行組合，就可以顯示出由其構(gòu)成的光譜圖像(動態(tài)畫面和靜止畫面)。另外，在形成普通的彩色圖像的情況下，通過用微處理器35對切換器26實施切換，從而可以在顯示器等上顯示出跟以往一樣的彩色圖像(動態(tài)畫面和靜止畫面)。
雖然在上述實施例中，處理器裝置12保存有光源14的種類(特性)的信息，但在與單獨的光源裝置連接來使用的情況下，通過與該光源裝置之間進(jìn)行通信等來掌握光源14的種類的信息。此外，對于觀測儀器特性識別信息、CCD特性識別信息和光源特性識別信息而言，可以不通過微處理器之間的通信，而是通過訪問觀測儀器10內(nèi)規(guī)定結(jié)構(gòu)的電路，或解析由CCD15得到的圖像信號來得到。還可以構(gòu)成為，通過在實施連接時，對配置在通向電路等的連接器連接部上的識別形狀部件等進(jìn)行判定，來識別上述信息。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)鏡裝置，具有裝有用來形成被觀察物體的彩色圖像信號的攝像元件的內(nèi)鏡；以及設(shè)有圖像信號處理電路的處理器裝置，所述內(nèi)鏡裝卸自由地與該處理器裝置相連接，該內(nèi)鏡裝置中，設(shè)置有光譜圖像形成電路，其配置在所述處理器裝置中，根據(jù)所述攝像元件得到的彩色圖像信號進(jìn)行矩陣運算，形成任選波段的光譜圖像；特性信息保持·生成部，其配置在所述內(nèi)鏡中并且具有內(nèi)鏡特性識別信息，該內(nèi)鏡特性識別信息，至少包含所述攝像元件的彩色過濾器的種類或光譜特性且對光譜圖像的形成有影響；特性信息取得部，其配置在所述處理器裝置中，用于取得該特性信息生成部的內(nèi)鏡特性識別信息；存儲部，保存與所述內(nèi)鏡特性信息相對應(yīng)的用于形成光譜圖像的多個矩陣數(shù)據(jù)；以及，控制部，根據(jù)所述特性信息取得部得到的內(nèi)鏡特性識別信息，從所述存儲部讀出相應(yīng)的矩陣數(shù)據(jù)，并根據(jù)該讀出的矩陣運算數(shù)據(jù)，利用所述光譜圖像形成電路來實施矩陣運算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)鏡裝置，其特征在于，所述特性信息取得部，取得用于從內(nèi)鏡前端部進(jìn)行光照明的光源的種類的信息，并根據(jù)該光源的種類選擇矩陣數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種好用的內(nèi)鏡裝置，即便是在攝像元件或內(nèi)鏡的特性或者光源的種類不同的情況下，也可以形成同一波段中的再現(xiàn)性良好的光譜圖像。在觀測儀器裝卸自由地與處理器裝置連接的內(nèi)鏡裝置中，設(shè)有使用CCD對形成的RGB信號進(jìn)行矩陣運算、并形成任選波段的光譜圖像的彩色空間轉(zhuǎn)換處理電路，同時，觀測儀器中，將包含CCD的彩色過濾器的種類或光譜特性的CCD特性識別信息、或觀測儀器特性識別信息保存在ROM中；處理器裝置中，將對應(yīng)該特性識別信息的多個矩陣數(shù)據(jù)保存在存儲器中，通過從存儲器中讀出相應(yīng)于所取得的特性識別信息的矩陣數(shù)據(jù)，來形成對CCD或觀測儀器的特性使用最佳的數(shù)據(jù)的良好的光譜圖像。
文檔編號G02B23/24GK1827034SQ20061005971
公開日2006年9月6日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者竹內(nèi)信次, 阿部一則, 綾目大輔 申請人:富士能株式會社