活体观察装置的制作方法

专利名称：活体观察装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种观察体腔内等的活体粘膜等的内窥镜装置等的活体 观察装置。
背景技术：
以往，具有内窥镜和光源装置等的内窥镜装置被广泛应用于医疗领 域等。在医疗领域中的内窥镜装置中，例如进行普通观察外，还进行窄带光观察(NBI: Narrow Band Imaging),其中，在所述普通观察中，向活 体内粘膜等的被摄体照射白色光，拍摄与肉眼观察时大致相同的该被摄 体的像，在所述窄带光观察中，向该被摄体照射频带比普通观察的照射 光窄的光即窄带光来进行观察，由此与普通观察相比，能够以良好的对 比度拍摄活体中的粘膜表层的血管等。作为进行该窄带光观察的装置的 第1现有例，例如有日本特开2002—095635号公报。在前面叙述的窄带光观察中使用的窄带光，需要将照明光的频带变 窄。因此，需要针对在普通观察中使用的宽频带的照明光介入滤光片等。对此，作为第2现有例的日本特开2003—93336号公报公开了如下 的窄带光内窥镜装置对通过普通照明光得到的图像信号进行信号处理， 生成离散的分光图像，获得活体组织的所期望的深处部位的组织信息。在上述第2现有例中，存在如下缺点除用于获得分光图像的估计 处理外，例如需要进行使所拍摄的信号不饱和的光量控制等，从而结构 变复杂。发明内容本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种活体观察装置，其利用简单的结构即可生成容易识别表层侧和深层侧的粘膜结 构等活体结构的图像的图像信号。本发明的活体观察装置具有信号处理单元，该信号处理单元可以对 在照射到活体上的宽频带照明光下进行拍摄的摄像元件的输出信号进行 信号处理，将所生成的图像信号输出到显示装置侧，该活体观察装置的 特征在于，所述信号处理单元具有分离单元，该分离单元将所述输出信 号分离为与所述活体的结构对应的空间频率成分。


图1是表示本发明的实施例1的内窥镜装置的整体结构的框图。图2是表示旋转滤光片的结构的图。图3是表示设于旋转滤光片的R、 G、 B滤光片的分光特性的特性图。 图4是表示滤光片电路周边部的结构的框图。 图5是表示构成滤光片电路的BPF的频率特性的特性图。 图6是表示构成滤光片电路的HPF的频率特性的特性图。 图7是表示在第2观察模式下设定的Y校正电路的输入输出特性的特 性图。图8是使用图5的BPF时的作用说明图。 图9是使用图6的HPF时的作用说明图。图10是表示本发明的实施例2的内窥镜装置的整体结构的框图。 图11是表示本发明的实施例3的小波变换部的结构的框图。 图12是表示基于二维的离散小波变换的分解等级2的变换系数组的 结构例的图。图13是表示变形例的小波变换部的结构的框图。
具体实施方式
以下，参照

本发明的实施例。 (实施例1)图1 图9涉及本发明的实施例1。图1是表示本发明的实施例1的内窥镜装置的整体结构的框图。图2是表示旋转滤光片的结构的图。图3 是表示设于旋转滤光片的R、 G、 B滤光片的分光特性的图。图4是表示 滤光片电路周边部的结构的框图。图5是表示构成滤光片电路的BPF的频率特性的图。图6是表示构 成滤光片电路的HPF的频率特性的图。图7是表示在第2观察模式下设 定的Y校正电路的输入输出特性的图。图8是表示使用图5的BPF时的作 用说明图的图。图9是表示使用图6的HPF时的作用说明图的图。如图1所示，作为本发明的活体观察装置的实施例1的内窥镜装置 l具有电子内窥镜2，其被插入体腔内，在该体腔内拍摄活体组织等被 摄体的像并作为摄像信号输出；光源装置3，其向该电子内窥镜2射出用 于照明被摄体侧的宽频带的照明光；作为信号处理单元的视频处理器4， 其驱动内置在电子内窥镜2中的摄像单元，并且对从电子内窥镜2输出 的摄像信号进行信号处理，生成作为图像信号(也称为活体信号)的影 像信号；和作为显示装置的监视器5，其根据从视频处理器4输出的影像 信号，显示该被摄体的图像。电子内窥镜2具有插入体腔内的细长插入部7，在该插入部7的后 端设有操作部8。并且，在插入部7内插通有传送照明光的导光路9，该 导光路9的后端(基端)可自由装卸地连接光源装置3。光源装置3具有例如氙气灯等的灯ll,其借助来自灯驱动电路10 的点亮电力的供给，产生覆盖可见光区域的宽频带的照明光；遮断照明光中的热射线的热射线截止滤光片12;控制经过热射线截止滤光片12的 照明光的光量的光圈装置13;把照明光转换为面次序光的旋转滤光片14;聚光透镜15，其会聚通过旋转滤光片14的面次序光，将其提供给设于电 子内窥镜2内部的导光路9的射入面；和控制旋转滤光片14的旋转的控 制电路16。如图2所示，旋转滤光片14在圆板的周方向上，将用于使红(R)、 绿(G)、蓝(B)波长的光在宽频带中透过的三个R滤光片14R、 G滤光 片14G、 B滤光片14B设置成扇状。图3表示R滤光片14R、 G滤光片14G、 B滤光片14B的分光特性。R滤光片14R、 G滤光片14G、 B滤光片14B分别表示使R、 G、 B波段的光 在宽频带中透过的特性。该旋转滤光片14通过由控制电路16控制驱动的电机17以预定的旋 转速度旋转，通过该旋转，R滤光片14R、 G滤光片14G、 B滤光片14B被 依次配置在照明光路中，R、 G、 B的光通过聚光透镜15被会聚并依次射 入导光路9的射入面。并且，通过该导光路9传送、并经过安装在插入部7的前端部22的 照明窗上的照明透镜23，作为照明光照射到体腔内组织侧。在与该照明窗相邻设置的观察窗上安装有物镜24，在其成像位置配 置有作为摄像元件的电荷耦合元件(简称为CCD) 25，该CCD25对所形成 的光学像进行光电转换。该CCD25通过信号线26连接视频处理器4内的CCD驱动器29和前 置放大器30。另外，信号线26实际上通过未图示的连接器可自由装卸地 连接视频处理器4。借助来自CCD驱动器29的CCD驱动信号的施加并通过CCD25被光电 转换的摄像信号通过前置放大器30被放大，然后经过进行相关双重采样 (CDS)和噪声去除等的处理电路31,输入A/D转换电路32，并且输入 调光电路33。通过该A/D转换电路32从模拟信号的图像数据转换为数字信号的图 像数据，然后输入白平衡电路34，在进行白平衡处理后，输入自动增益 控制电路(简称为AGC电路)35，被放大到预定电平。另夕卜，AGC电路35优先进行基于光源装置3的光圈装置13的照明 光量的调光动作，在该光圈装置13的孔径达到开放状态后，根据该开放 状态的信息，通过AGC电路35进行放大动作，以使不足的信号电平得到 放大。并且，调光电路33根据处理电路31的输出信号，调整光源装置3 的光圈装置13的孔径，生成控制为合适的照明光量的调光信号。上述AGC电路35的输出数据被输入到形成本实施例的分离单元的滤 光片电路36，并通过切换开关40输入到Y校正电路41。并且，电子内窥镜2设有模式切换开关20，以便可以根据医生等的 操作，选择观察例如作为普通观察模式的第1观察模式、和作为强调活 体粘膜结构的观察模式即活体粘膜强调观察模式的第2观察模式这两个 观察模式。并且，通过模式切换开关20进行的观察模式切换的指示被输入视频 处理器4的模式切换电路21，模式切换电路21根据模式切换指示进行切 换开关40的切换，并向定时产生器49发送模式切换信号。另外，模式切换开关20不限于设在电子内窥镜2中，例如也可以设 在视频处理器4的未图示的前面板上，还可以构成为能够连接视频处理 器4的未图示的键盘上的预定的键。在根据模式切换开关20的操作，通过模式切换电路21而处于与普 通观察对应的第1观察模式时，切换开关40选择a接点，在第2观察模 式时，切换开关40选择b接点。因此，在选择了第2观察模式时，AGC电路35的输出信号经过形成 分离单元的滤光片电路36，再经过同步化电路37、颜色转换电路38和 面次序电路39进行处理后，经过切换开关40输入Y校正电路41，其中， 所述分离单元用于分离提取观察对象的活体具有的主要结构、具体地讲 是较细的粘膜结构和较粗的粘膜结构的空间频率成分。滤光片电路36如图4所示由以下部分构成根据来自定时产生器 49的定时信号被切换的选择器51;被设定为能够分离提取与活体的主要 粘膜结构对应的空间频率成分的频率特性的带通滤光片(简称为BPF) 52 和高通滤光片(简称为HPF) 53。如图4所示，在滤光片电路36中，按照在宽频带的R、 G、 B信号以 面次序输入的定时，选择器51通过定时产生器49被切换。并且，R信号直接通过并存储在同步化电路37的R存储器37a中， G信号经过BPF52存储在G存储器37b中，B信号经过HPF53存储在B存 储器37c中。即，R信号直接存储在R存储器37a中，G信号在通过BPF52进行滤 波处理后存储在G存储器37b中，B信号在通过HPF53进行滤波处理后存储在B存储器37c中。该情况时，如图5所示，BPF52被设定为如下的滤光片特性(频率 特性)针对中频或中低频部Fa的频率成分，增强其振幅，使该振幅大 于l，并抑制高频部Fb。并且，如图6所示，HPF53被设定为如下的滤光 片特性针对高频部Fc的频率成分，增强其振幅，使该振幅大于l。另 外，BPF52、 HPF53各自的DC成分都被设定为，其振幅为1，以使该DC 成分的值不发生变化。构成本实施例的分离单元的滤光片电路36分离活体中的较细的粘 膜结构和较粗的粘膜结构，并且在y校正电路41中实施后述的对比度转 换处理，以便容易识别这些结构。分别存储在上述同步化电路37的R、 G、 B存储器37a、 37b、 37c中 的R、 G、 B信号数据，成为被同时读出并被同步化的R、 G、 B信号，并 输入到作为颜色调整单元的颜色转换电路38而进行颜色转换。另外，如 图4所示，G、 B信号分别通过滤光片BPF52、 HPF53实施滤波处理，所以 利用BPF (B)、 HPF (B)表示。颜色转换电路38利用3X3的矩阵对被同步化的R、 BPF (B)、 HPF (B)的图像信息进行颜色转换。由此进行颜色转换处理，使分别利用不 同的色调显示粘膜的表层侧的较细的结构部分和深层侧的较粗的结构部 分。这样，通过进行颜色转换处理，使显示被分离的粘膜结构的色调不 同，从而形成更加容易识别的图像。从该情况时的R、 BPF (B)、 HPF (B)颜色转换为R'、 G'、 B'的转 换式，可以使用3行3列的矩阵K表示为下式(1)。<formula>formula see original document page 9</formula> 式(1)<formula>formula see original document page 10</formula>其中，矩阵K例如由3个实数成分ml m3 (其他成分为0)构成， 利用该式(1)所示的转换式，增大R、 BPF (G)、 HPF (B)的色彩信号中 的BPF (G)和HPF (B)的颜色信号的加权(比率)。在此，抑制了长波 长的R颜色信号。该颜色转换电路38的输出信号(虽然已转换成为R'、 G'、 B'，但 以下除不会混淆的情况之外，为了简化而使用R、 G、 B进行说明)，被输 入到面次序电路39。面次序电路39利用帧存储器构成，把同时存储的R、 G、 B图像数据 作为颜色成分图像依次读出，从而转换为面次序的图像数据。该面次序 的R、 G、 B图像数据经过切换开关40输入到Y校正电路41而进行Y校正。该Y校正电路41例如在其内部具有存储了Y校正的输入输出特性的Y 表，通过定时产生器49切换Y校正的输入输出特性。在第1观察模式下，该Y校正电路41被设定为对按照面次序输入的R、 G、 B信号进行相同的Y校正的输入输出特性，但在第2观察模式下，该Y 校正电路41针对按照面次序输入的每个R、 G、 B信号，切换Y校正的输 入输出特性。具体地讲，y校正电路41针对R信号设定为图7中实线表示的gammal 的输入输出特性，针对相比于该R信号再现粘膜表层的细微的结构信息的G和B信号，设定为图7中虚线表示的gamrna2的输入输出特性，进行 对比度转换处理。gaMna2的输入输出特性被设定为在较小的输入区域中为小于 garanal的输入输出特性的输出，在较大的输入区域中为大于gammal的输 入输出特性的输出。通过按照这种输入输出特性对G和B信号进行Y校正，可以提高图像 信号中再现的细微的粘膜结构信息的对比度。在利用该Y校正电路41进行Y校正后，输入放大电路42进行放大插 值处理，然后输入强调电路43。通过该强调电路43进行结构强调或轮廓强调处理后，经过选择器 44输入同步化电路45。该同步化电路45利用3个存储器45a、45b和45c 形成。通过同步化电路45被同步化的R、 G、 B图像数据被输入图像处理电 路46，在实施动态画像的颜色偏差校正等图像处理后，输入D/A转换电 路47a、 47b和47c。并且，通过D/A转换电路47a、 47b、 47c转换为模 拟影像信号或图像信号(广义的活体信号)，然后输入到作为显示装置的 监视器5。监视器5显示对应于所输入的影像信号的内窥镜图像。并且， 在视频处理器4中设有定时产生器49，并从光源装置3的控制电路16输 入与旋转滤光片14的旋转同步的同步信号，把与该同步信号同步的各种 定时信号输出给上述各个电路。并且，调光电路33控制光源装置3的光圈装置13，控制其照明光 量，以便形成适合于观察的合适明亮度的图像。下面，说明这种结构的本实施例的内窥镜装置1的作用。首先，医生等如图1所示那样，把电子内窥镜2连接光源装置3和 视频处理器4，并接通电源。并且，医生等把电子内窥镜2插入体腔内， 观察体腔内的观察对象部位的活体组织。内窥镜装置1的各个部分在初 始状态下，例如被设定成作为普通观察的第1观察模式的状态。在照明光的光路上，旋转滤光片14以恒定速度旋转，R、 G、 B的照 明光通过聚光透镜15被会聚后射入导光路9。如图3所示，宽频带的R、G、 B的各个照明光从导光路9的前端面经过照明透镜23依次照射活体组 织。并且，在宽频带的R、 G、 B的各个照明光下通过CCD25进行拍摄， 通过CCD25被光电转换后的CCD输出信号在视频处理器4内的前置放大 器30中被放大，然后通过处理电路31内的CDS电路被提取信号成分。 处理电路31的输出信号通过A/D转换电路32被转换为数字信号，(如上 所述在第1观察模式时)经过白平衡电路34、 AGC电路35，由切换开关 40输入到Y校正电路41。通过Y校正电路41进行丫校正后，输入放大电路42进行放大插值处 理，然后输入强调电路43，通过该强调电路43进行结构强调或轮廓强调 处理后，经过选择器44输入同步化电路45。通过该同步化电路45被同 步化的图像数据输入图像处理电路46，在实施动态画像的颜色偏差校正 等图像处理后，通过D/A转换电路47a、 47b、 47c转换为模拟影像信号， 然后输出给监视器5。并且，监视器5显示对应于所输入的影像信号的内 窥镜图像。在该第1观察模式下，在监视器5上显示基于可见光区域的照明光 的普通彩色图像。另一方面，在电子内窥镜2的模式切换开关20被操作而进行向第2 观察模式的切换指示后，该信号输入视频处理器4的模式切换电路21。模式切换电路21向定时产生器49发送已进行向第2观察模式的切 换指示的模式切换信号，切换开关40的接点b切换为接通状态。定时产生器49按照图4所示，按照滤光片电路36被输入宽频带的 R、 G、 B各个信号的定时依次切换选择器51。该情况时，R信号不进行滤 波处理而在滤光片电路36中直接通过，并存储在同步化电路37的R存 储器37a中。对此，G信号如图5所示，通过被设定为抑制高频部Fb并增强中低 频部Fa的频率特性的BPF52，提取(分离)中低频部Fa的频率成分。并且，B信号如图6所示，通过被设定为增强高频部Fc的特性的 HPF53，提取(分离)高频部Fc的频率成分。这样，通过滤光片电路36的BPF52和HPF53,按照以下说明的那样 生成容易识别活体粘膜的表层侧和相比该表层侧的深层侧结构、具体地 讲是对应于血管走向结构的信号，其中，该滤光片电路36的BPF52和 HPF53被设定为分别分离提取与这些结构对应的空间频率成分的频率分 离特性，以及容易识别这些结构的特性。图8是表示使用图5的BPF52分离提取与在窄带的G照明光下拍摄 的G信号类似的G信号成分的说明图。图8中的梯形表示宽频带的G照明光。该G照明光包括被限制为中 央附近的频带而适合于获得较粗的粘膜结构的波长区域GO、比其短的短 波长侧的短波长区域Ga、和比波长区域GO长的长波长侧的长波长区域 Gb。对于短波长区域Ga而言，由于血红蛋白的吸光度较低，所以在利用 CCD25拍摄的G信号中，血管像等的对比度低于波长区域GO，但是有助 于浅层(表层)的较细的粘膜结构的图像。该较细的粘膜结构表现为高频成分，BPF52的特性是抑制高频侧的 特性，所以抑制了其再现。长波长区域Gb再现相比波长区域GO更深层的信息，但其大部分是 深层的较粗的血管的结构，所以可以认为与相邻的波长区域GO的再现信 息没有大的差异。另外，由于血红蛋白的吸光度更低，其对比度降低， 与基于波长区域GO的高对比度的图像信息重合并被平均化，所以整体上 使对比度降低。因此，如图5所示，如果将BPF52的频率特性设定为针对低 中频 的频率成分增强对比度的频率特性，则能够增强而提取低 中频的频率 成分信号，所以能够获得对应于深层侧的较粗的粘膜结构的图像的G信 号成分。并且，图9是表示使用图6的HPF53提取与在窄带的B照明光下拍 摄的B信号类似的B信号成分的说明图。图9中的梯形表示宽频带的B照明光。该B照明光包括被限制为窄 带而适合于获得较细的粘膜结构的波长区域B0、和比其长的长波长侧的 长波长区域Ba。长波长区域Ba由于波长比波长区域BO长，所以有助于还再现比波长区域B0略微深层的粘膜信息。并且，在该长波长区域Ba获得的B图像数据是中频的频率成分，属 于抑制对象。因此，HPF53的频率特性如图6所示被设定为抑制该频带的 特性。并且，该长波长区域Ba有助于与波长区域B0相同的粘膜信息的再 现，但由于血红蛋白的吸光度低，其对比度降低。该信息成为与对比度 较髙的波长区域B0进行平均化的图像，所以与只照射波长区域B0的情 况相比，图像的对比度降低。因此，在本实施例中针对所拍摄的信号，通过HPF53设定为增强高 频的频率特性，增强高频区域的对比度。这样，可以生成容易识别表层 侧的较细的粘膜结构的B图像。这样，体现与窄带的G信号和B信号类似的粘膜结构的G信号和B 信号，在与R信号一起被同步化后，通过颜色转换电路38进行颜色转换， 被转换为更容易识别粘膜结构的色调。另外，在被转换为面次序的信号 后，在Y校正电路41中，针对G信号和B信号，实施增大较小的输入区 域和较大的输入区域各自的输出差异的对比度转换处理，所以能够在监 视器5上显示容易识别表层侧的粘膜结构的图像。这样显示在监视器5上的图像被显示为以下状态的图像，即，活体 中的较细的粘膜结构部分和较粗的粘膜结构部分按照与它们的空间频率 对应的频率特性被分离，而且容易利用不同的色调识别。因此，根据本实施例，能够利用简单的结构观察容易识别活体中的 较细的粘膜结构部分和较粗的粘膜结构部分的图像。所以也具有能够提 高容易进行诊断的图像的效果。 (实施例2)下面，参照图10说明本发明的实施例2。图10表示本发明的实施 例2的内窥镜装置1B。实施例1的内窥镜装置1是面次序式内窥镜装置， 但在本实施例中是同步式的内窥镜装置1B。该内窥镜装置1B由电子内窥镜2B和光源装置3B、视频处理器4B 和监视器5构成。电子内窥镜2B在图1所示的电子内窥镜2中，在CCD25的摄像面， 按照各个像素单位安装有进行光学颜色分离的分色滤光片60、例如补色 系滤光片。虽然没有图示，但该补色系滤光片在各个像素前分别按照在 水平方向上交替配置Mg和G，在纵方向上以Mg、 Cy、 Mg、 Ye、和G、 Ye、 G、 Cy的排列顺序进行配置的方式配置深红色(Mg)、绿色(G)、青绿色 (Cy)、黄色(Ye)这四种颜色的色卡。并且，在使用了该补色系滤光片的CCD25的情况下，将在纵方向上 相邻的两列像素相加而依次读出，但此时按照奇数域和偶数域将像素的 列错开读出。并且，可以通过后级侧的分色电路，生成公知的亮度信号 和色差信号。并且，在电子内窥镜2B的例如操作部8内设有ID产生电路61。通 过利用该ID产生电路61的ID信息，例如可以根据电子内窥镜2B的CCD25 的分色滤光片60的类型、偏差等变更要进行信号处理时的特性，从而进 行更加合理的信号处理。并且，光源装置3B构成为在图1所示的光源装置3中去除了旋转滤 光片14、电机17和控制电路16。艮P，该光源装置3B将白色照明光通过聚光透镜15会聚后射入导光 路9的基端面。并且，该照明光从导光路9的前端面再经过照明透镜23 照射到体腔内的观察对象部位的活体粘膜上。且被照明的活体粘膜的光 学像通过分色滤光片60被分离为补色系，并被CCD25拍摄。CCD25的输出信号输入视频处理器4B内的CDS电路62。并且，CCD25 的输出信号通过该CDS电路62被从输出信号中提取信号成分，并转换为 基带的信号，然后输入A/D转换电路63而转换为数字信号，同时输入明 亮度检测电路64而检测出明亮度(信号的平均亮度)。通过明亮度检测电路64检测的明亮度信号输入调光电路33，根据 其与基准明亮度(调光的目标值)的差分，生成调光用的调光信号。来 自该调光电路33的调光信号控制光源装置3B的光圈装置13,并调光成 为适合于观察的照明光量。从A/D转换电路64输出的数字信号输入Y/C分离电路65，生成亮度信号Y和(作为广义上的颜色信号C的)线次序的色差信号Cr (=2R 一G)、 Cb (=2B—G)。亮度信号Y通过Y电路66输入选择器67 (把该亮 度信号表述为Yh)，同时输入限制信号的通过频带的LPF71。该LPF71被设定为与亮度信号Y对应的较宽的通过频带。并且，根 据该LPF71的通过频带特性设定的频带的亮度信号Yl输入第1矩阵电路 72。并且，色差信号Cr、 Cb通过限制信号的通过频带的第2LPF73 (线 次序)输入同步化电路74。该情况时，第2LPF73通过控制电路68根据观察模式变更其通过频 带特性。具体地讲，在对应于普通观察的第1观察模式时，第2LPF73被 设定为比第1LPF71低的通过频带(低频带)。另一方面，在进行粘膜强调观察的第2观察模式时，第2LPF73被变 更为比普通观察用的第1观察模式时的低频带宽的频带。例如，第2LPF73 被设定(变更)为与第1LPF41大致相同的宽频带。这样，第2LPF73与 观察模式的切换联动，变更针对色差信号Cr、 Cb的通过频带。另外，与 该观察模式的切换联动的第2LPF73的特性变更，在控制电路68的控制 下进行。同步化电路74生成被同步化的色差信号Cr、 Cb，该色差信号Cr、 Cb被输入第1矩阵电路72。第l矩阵电路72从亮度信号Y和色差信号Cr、 Cb转换为Rl、 Gl、 Bl的颜色信号。该第1矩阵电路72由控制电路68控制，根据CCD25的分色滤光片 60的特性，变更(确定转换特性的)矩阵系数的值，转换为没有混色或 基本消除了混色的R1、 Gl、 Bl的颜色信号。例如，有时根据实际连接视频处理器4B的电子内窥镜2B，安装在 该电子内窥镜2B上的CCD25的分色滤光片60的特性有所不同，控制电 路68利用ID信息，根据实际使用的CCD25的分色滤光片60的特性，变 更第l矩阵电路72的系数。这样，在实际使用的摄像单元的类型不同时也能够合理对应，可以防止产生伪色彩，变更为没有混色的R1、 Gl、 Bl的三原色信号。通过该第1矩阵电路72生成的Rl、 Gl、 Bl的颜色信号，经过对应 于实施例1的滤光片电路36的滤光片电路36B，输出给白平衡电路86。在实施例1中，由于按照面次序输入R、 G、 B信号的结构，在滤光 片电路36中采用了图4所示的选择器51,但在本实施例中，由于同时输 入R1、 Gl、 Bl的颜色信号的结构，不需要图4所示的选择器51。并且，Rl信号在滤光片电路36B中直接通过并输入白平衡电路86。 Gl信号和Bl信号分别经过BPF52和HPF53成为Gl'信号和Bl'信号， 分别输入白平衡电路86。在本实施例中，通过该滤光片电路36B实施实质上与实施例1相同 的信号处理。并且，输入已通过了该滤光片电路36B的R1信号、Gl'信 号和B1'信号的白平衡电路86、以及输入该白平衡电路86的输出信号 的Y电路75，由控制电路68控制。白平衡电路86针对所输入的R1信号、Gl，信号和B1'信号进行白 平衡调整，向Y电路75输出白平衡调整后的R1信号、Gl，信号和B1'信 号。在本实施例中，通过y电路75对所拍摄的信号实施与实施例1的y校 正电路41基本相同的对比度转换处理。g卩，在第l观察模式下，按照相 同的输入输出特性进行Y校正，但在第2观察模式下，对每个R1、 Gl、 Bl 按照不同的输入输出特性进行Y校正。该情况时，在实施例1中，先进行颜色转换，然后在Y校正电路41 中进行y校正，而相对于此，在本实施例中变更为在进行y校正后，在后述 的第2矩阵电路76中进行颜色转换的结构。为此，在本实施例中，在第2观察模式下，对R1、 Gl信号按照图7 的gamnimal的输入输出特性进行Y校正，且对Bl信号按照图7的gamma2的输入输出特性(此时为同时)进行Y校正。这样，通过本实施例的Y电路75，在第2观察模式时变更为相比于第 l观察模式时强调了y校正的特性的y特性，实施对比度转换处理，由此强 调对比度，实现容易识别的显示。通过Y电路75进行了y校正的R2、 G2、 B2的颜色信号，通过第2矩 阵电路76被转换为亮度信号Y和色差信号R—Y、 B—Y。该情况时，控制电路68在第1观察模式时，将第2矩阵电路76的矩 阵系数设定为从R2、 G2、 B2信号仅仅转换为亮度信号Y和色差信号R—Y、 B—Y。并且，控制电路68在第2观察模式时，把第2矩阵电路76的矩阵 系数变更为还兼备基于实施例1的颜色转换电路38的颜色转换、即颜色 调整单元的功能的矩阵系数。通过第2矩阵电路76输出的亮度信号Yn输入选择器67。该选择器 67通过控制电路68来控制切换。即，在第1观察模式时选择亮度信号 Yh，在第2观察模式时选择亮度信号Yn。从第2矩阵电路76输出的色差信号R—Y、 B—Y，与通过选择器67 的亮度信号Yh或Yn (表述为Yh/Yn) —起输入放大电路77。通过该放大电路77进行放大处理的亮度信号Yh/Yn，在通过强调电 路78强调轮廓后输入第3矩阵电路79。并且，通过放大电路77进行放 大处理的色差信号R—Y、 B—Y不通过强调电路78而输入第3矩阵电路 79。并且，亮度信号Yh/Yri、色差信号R—Y和色差信号B—Y通过第3 矩阵电路79被转换为R、 G、 B的三原色信号，然后通过D/A转换电路80 转换为模拟三原色信号，然后从影像信号输出端输出给监视器5。另外，强调电路78的轮廓强调也根据CCD25和分色滤光片60等的 类型，变更其强调特性(强调频带设为中低频带或中高频带)等。基于这种结构的本实施例的作用为将如下的方法适用于同步式的情 况而得到的效果对基本按照实施例1的面次序拍摄的信号，按照空间 频率成分分离通过CCD25拍摄的信号。艮P，在实施例1中，通过滤光片电路36对按照面次序拍摄并依次输 入的R、 G、 B信号进行按照空间频率成分分离等的处理，但在本实施例 中，通过滤光片电路36B对同时输入的R、 G、 B信号进行按照空间频率 成分分离等的处理。因此，根据本实施例，在同步式的情况下，也具有与次序式的情况 的实施例l基本相同的效果。艮P，在与普通观察时相同的照明状态下，能够把与在窄带光下拍摄 时类似的活体粘膜的表层侧的较细的粘膜结构和深层侧的较粗的粘膜结 构形成为容易识别的图像来进行观察。另外，在上述实施例1和2中，通过滤光片电路36、 36B按照频率 进行分离，并且还考虑活体粘膜的反射特性(吸光特性)而进行对比度 转换处理，但本发明也包括仅仅按照活体结构的想要分离的空间频率进 行分离(提取)的情况。例如，包括如下的情况使用把分别与表层侧的较细的粘膜结构和 较粗的粘膜结构对应的两个空间频率成分之间的空间频率作为截止频率 的HPF或LPF等，分离为与两个粘膜结构的至少一个粘膜结构对应的活体信号。(实施例3)下面，参照图11 图13说明本发明的实施例3。图11表示本发明 的实施例3中作为分离单元的小波变换部36C。本实施例的内窥镜装置构 成为例如在图10的内窥镜装置1B中，使用图11所示的小波变换部36C 取代滤光片电路36B。如图11所示，该小波变换部36C由以下部分构成小波变换电路(以 下简称为DWT) 81,其对图10所示的Gl信号和Bl信号进行二维的离散 小波变换；系数转换电路82，其对从该DWT81输出的小波变换系数进行 预定的加权处理；以及小波逆变换电路(以下简称为IDWT) 83，其对该 系数转换电路82的输出进行二维的离散小波逆变换。另外，R信号在小波变换部36C中直接通过，输入第1矩阵电路72。在DWT81中，使用Haar基进行二维的离散小波变换。该二维的离散 小波变换采用由在水平方向和垂直方向上分别适用的两个一维滤光片构 成的分离式二维滤光片，由于是公知的，所以省略其说明。图12是在基于DWT81的二维离散小波变换中，分解等级2的变换系 数组的结构例。在此，利用HH1、 LH1、 HL1、 HH2、 LH2、 HL2、 LL2表示通过离散小波变换被分割为子频带的变换系数(图像成分)。在此，例如HH1表示在水平和垂直方向上都适用高通滤光片得到的 图像成分，朋x的x表示针对原始图像的分解等级。并且，LH、 HU LL 分别表示在水平方向上适用低通式滤光片、在垂直方向上适用高通式滤 光片的图像成分，在水平方向上适用高通式滤光片、在垂直方向上适用 低通式滤光片的图像成分，以及在水平方向上适用低通式滤光片、在垂 直方向上适用低通式滤光片的图像成分。并且，LL2、 HL2、 LH2、 LL2是 通过把LL1分解为子频带而导出的。另外，在分解等级为l时，分解前 的图像被分解为4个变换系数HH1、 LH1、 HL1、 LL1。DWT81把针对所输入的(原始信号的)G信号的分解等级设为小于B 信号，例如把分解等级设为l，分解为朋l、 LH1、 HL1、 LL1。另一方面， 针对所输入的B信号，相比G信号时，提高分解等级，例如设为分解等 级4，分解为HH1、 LH1、 HL1、朋2、 LH2、 HL2、 HH3、 LH3、 HL3、朋4、 LH4、 HL4、 LL4。这样通过DWT81生成的变换系数被输入到系数转换电路82。关于该系数转换电路82中的加权，针对G信号乘上使HH1、 LH1、 HL1的变换系数更小的权重系数。例如，作为权重系数一律设定为零。由此，可以抑制水平方向、垂 直方向、对角方向的高频成分。并且，对于LL1，作为权重系数l乘上l。另一方面，针对B信号乘上使HH2、 LH2、 HL2、 HH3、 LH3、 HL3、 HH4、 LH4、 HL4的变换系数更小的权重系数。例如，权重系数一律设定为零。 由此，抑制中低频的频率成分。并且，对于HH1、 LH1、 HL1和LL4乘上 权重系数l。这样，通过系数转换电路82进行加权处理而输出的系数被输入到 IDWT83，进行二维的离散小波逆变换。该情况时，针对G信号，使用加权处理后的HH1、 LH1、 HL1和LL1 进行离散小波逆变换。其结果，在合成的图像信号(G信号)中抑制了较 细的粘膜结构信息。另一方面，针对B信号，使用加权后的HH2、 LH2、 HL2、 HH3、 LH3、HL3、 HH4、 LH4、 HL4、和HH1、 LH1、 HL1及LL4进行离散小波逆变换。 其结果，在合成的图像信号(B信号)中主要再现较细的粘膜信息。这样处理的R、 G、 B信号输入图10所示的Y电路75，进行与在实施 例2中说明的处理相同的处理。根据本实施例，通过使用分离式的二维滤光片，可以获得再现画质 更加良好的状态的粘膜结构的图像。此外，能够获得与实施例2相同的 作用效果。另外，在上述的说明中，作为不进行加权时的权重系数采用 了l，但也可以设定l以上的权重系数来增强对比度。即，针对G信号， 向LL1乘上1以上的权重系数，增强由中低频成分构成的图像成分的对 比度，并且针对B信号，向HH1、 LH1、 HL1乘上1以上的权重系数，增 强较细的粘膜信息的对比度。 (变形例)图13表示变形例的小波变换部36D。该小波变换部36D在图11的 小波变换部36C中设置计算B信号的明亮度平均值的明亮度平均图像生 成电路84、和将明亮度平均图像生成电路84的输出信号与从IDWT83输 出的B信号相加的加法器85。并且，与图ll所示的结构相同，R信号在该小波变换部36D中直接 通过并输出给Y电路75， G信号和B信号被依次输入DWT81、系数转换电 路82和工DWT83。另外，B信号输入明亮度平均图像生成电路84，使该明 亮度平均图像生成电路84的输出信号与IDWT83的输出信号相加，并输 出给y电路75。在该变形例中，在DWT81中对于G信号和B信号都分解为相同的分 解等级，例如分解为分解等级1的子频带。系数转换电路82对G信号乘上使HH1、 LH1、 HL1的变换系数更小的 权重系数(例如一律乘上零的权重系数)，向LL1乘1。另一方面，系数转换电路82向B信号中的LL1的系数乘上权重系数 零，向HH1、 LH1、 HL1的系数乘1。在该系数转换电路82中进行了加权处理的系数，在IDWT83中被进 行二维的离散小波逆变换。B信号以加权后的LL1和朋l、 LH1、 HL1为基础生成合成图像。G信号也以加权后的LL1和HH1、 LH1、 HL1为基础生成 合成图像。并且，明亮度平均图像生成电路84计算B信号的明亮度平均，向所 有像素输出该明亮度平均的像素值的图像信号。从该明亮度平均图像生 成电路84输出的图像信号被输入加法器85，与从IDWT83输出的B信号 相加后的B2信号从该小波变换部36D输出。在本变形例中，通过对G、 B信号设定相同的分解等级，可以简化结 构，并且通过设置明亮度平均图像生成单元，可以容易生成进一步抑制 了B信号中的低频成分的图像信号。此外，具有与实施例3相同的效果。另外，关于实施例3及其变形例说明了适用于实施例2的情况，但 同样也可以适用于面次序方式。在上述各个实施例等中，活体观察装置也可以只利用具有信号处理 单元的功能的视频处理器4或4B来构成。并且，在上述各个实施例等中构成为，通过导光路9传送由光源装 置3或3B产生的宽频带的照明光，使从该导光路9的前端面通过照明透 镜23传送的照明光照射活体粘膜等。本发明不限于该结构，也可以构成为例如在电子内窥镜2或2B的前 端部22配置发光二极管(简称为LED)等发光元件来形成照明单元，从 该发光元件或者通过照明透镜23照明活体粘膜等的被摄体。另外，将上述各个实施例等部分地组合等构成的实施例等也属于本 发明。并且，本发明不限于上述各实施方式，当然可以在不脱离本发明的 宗旨范围内进行各种变更和应用。本发明以在2006年3月3日提出申请的特愿2006—058711号日本 专利申请为基础并对其主张优先权，并将上述公开内容引用于本申请说 明书、权利要求书和附图中。
权利要求
1.一种具有信号处理单元的活体观察装置，其中，该信号处理单元可以对在照射到活体上的宽频带照明光下进行拍摄的摄像元件的输出信号进行信号处理，将所生成的图像信号输出到显示装置侧，该活体观察装置的特征在于，所述信号处理单元具有分离单元，该分离单元将所述输出信号分离为与所述活体的结构对应的空间频率成分。
2. 根据权利要求1所述的活体观察装置，其特征在于， 所述分离单元将所述输出信号分离为体现了所述活体中的较细的粘膜结构及较粗的粘膜结构中的至少一种的信号。
3. 根据权利要求1或2所述的活体观察装置，其特征在于，所述信号处理单元具有颜色调整单元，该颜色调整单元针对从所述 分离单元输出的分离单元输出信号调整色调。
4. 根据权利要求1 3中的任一项所述的活体观察装置，其特征在于，所述信号处理单元具有对比度转换处理单元，该对比度转换处理单 元针对从所述分离单元输出的分离单元输出信号实施对比度转换处理。
5. 根据权利要求1 4中的任一项所述的活体观察装置，其特征在于，所述分离单元针对所述输出信号而利用与所述活体的结构对应的频 率通过特性不同的滤光片构成。
6. 根据权利要求1 4中的任一项所述的活体观察装置，其特征在于，所述分离单元针对所述输出信号而利用小波变换单元构成。
7. 根据权利要求1 4中的任一项所述的活体观察装置，其特征在于，所述分离单元具有带通滤光片，该带通滤光片的频率特性被设定为， 增强作为所述输出信号输出的绿色信号具有的频带中的低频部和中频部的振幅、而且抑制高频部的振幅。
8.根据权利要求7所述的活体观察装置，其特征在于， 所述分离单元具有高通滤光片，该高通滤光片的频率特性被设定为，增强作为所述输出信号输出的蓝色信号具有的频带中的高频部的振幅。
全文摘要
本发明提供活体观察装置。来自灯(11)的白色光经过旋转滤光片(14)的R、G、B滤光片成为宽频带的R、G、B的面次序照明光，并经过电子内窥镜(2)照射到体腔内的活体粘膜上，被CCD(25)依次拍摄。CCD(25)的输出信号在滤光片电路(36)中通过选择器来依次切换，按照针对R信号为直接通过、针对G信号为通过BPF、针对B信号为通过HPF的方式分离为与活体粘膜结构的空间频率成分对应的信号成分。通过该分离，生成容易识别活体粘膜结构的图像的图像信号。
文档编号H04N9/04GK101336087SQ20068005236
公开日2008年12月31日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年3月3日
发明者后野和弘, 山崎健二 申请人:奥林巴斯医疗株式会社