医疗设备的制作方法

医疗设备的制作方法
【专利摘要】处理器(4)具备：第一至第三矩阵电路(40)、(46)，它们根据CCD(16)的输出来生成普通光的图像信号和特殊光的图像信号，该CCD(16)对照射到生物体组织的光的返回光进行拍摄；颜色辨别电路(47)，其针对特殊光的图像信号按每个像素辨别颜色；以及颜色校正电路(48)，其在特殊光的观察模式时，基于颜色辨别电路(47)的辨别结果对生物体组织以外的观察对象的颜色进行颜色校正，使得与普通光的观察模式时的颜色相似。
【专利说明】医疗设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及ー种医疗设备，特别是涉及ー种对照射到生物体组织的光的返回光的图像信号进行处理的医疗设备。
【背景技术】
[0002]以往，广泛应用了对照射到生物体组织的光的返回光进行拍摄，来生成图像信号并进行输出的医疗设备。例如，内窥镜装置是如下ー种医疗设备:具有插入部，将该插入部插入被检体内并在监视器上显示通过设置于插入部的前端的摄像元件进行拍摄而得到的生物体组织的图像，来用于诊断等。
[0003]内窥镜装置不仅具有对生物体组织照射白色光并观察来自生物体组织的反射光的图像的白色光观察模式即普通光观察模式，还具有特殊光观察模式，该特殊光观察模式是对生物体组织照射规定频带的波长的照明光，并观察来自生物体组织的返回光的图像。[0004]作为特殊光观察模式之一的窄频带光观察模式例如是用于对比度良好地观察血管图像、粘膜的微细结构的模式。另外，在特殊光观察模式中还存在对生物体组织照射窄频带光的激励光并拍摄由生物体组织内的荧光物质发出的荧光的荧光观察模式。
[0005]在特殊光观察模式下获得的图像中有时包含生物体组织以外的对象物。作为生物体组织以外的对象物，例如具有残渣(残便、肠液、胆汁等)。
[0006]特殊光观察图像中包含的残渣等是手术操作者诊断病变部时的干扰因素，因此在日本特开2004-8230号公报中提出了如下一种技术:在荧光观察中，识别附着于生物体组织的血液、残渣等干扰因素的区域并进行处理。并且，在日本特开2003-79568号公报中提出了如下一种技术:在荧光观察中，为了不将附着于生物体组织的血液、残渣等干扰因素的区域误认为病変组织，进行使干扰区域变为与其它区域不同的顔色的处理。另外，在日本特开2007-125245号公报中提出了如下一种技术:在荧光观察中，变更由残渣形成的荧光图像部分的显示状态，以能够在荧光图像上进行识别。
[0007]但是，在特殊光观察下，例如在用于对比度良好地观察血管图像、粘膜的微细结构的以往的窄频带光观察模式下，生物体组织以外的黄色的物质、例如残渣有时显示为鲜红色。这是由于当进行规定的顔色转换时，该颜色转换的结果是在肉眼或者在白色光观察模式下黄色的对象物转换为红色。
[0008]另外，红色与血液的颜色相同，因此手术操作者等有时会瞬间条件反射地误认为监视器上映出的图像中的红色的物体正是血液，或者对该图像产生不适感。另外，内窥镜被检者有时也一起看监视器，因此被检者也可能同样错认红色的对象物。
[0009]另外，在生物体组织上散布了蓝色色素的情况下，在窄频带图像上，所散布的蓝色色素有时由绿色再现为蓝绿色。
[0010]另外，在窄频带光观察模式下，贯穿粘膜深部的比较粗的血管也由緑色再现为蓝緑色，因此当图像中存在与这样的血管类似的顔色的对象物时，手术操作者等有时会产生不适感。[0011]看图像的人之所以对图像产生不适感，是由于在特殊光观察模式下显示的图像中，生物体组织以外的对象物与在白色光模式下表现的色调不同。
[0012]在上述各提案所涉及的技术中都将残渣等处理成不同的顔色，但没有公开以下内容:在特殊光观察图像模式下，将监视器上显示的图像变为不会给手术操作者等带来不适感的图像。
[0013]因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供如下ー种医疗设备:在特殊光观察图像模式下，以与在白色光观察模式下显示的图像的顔色相似的色调来显示生物体组织以外的对象物。

【发明内容】

[0014] 用于解决问题的方案
[0015]本发明的ー个方式的医疗设备具备:图像信号生成単元，其根据摄像単元的输出来生成普通光的图像信号和特殊光的图像信号，该摄像单元对由照明単元照射到生物体组织的光的返回光进行拍摄；顔色辨别单元，其针对上述特殊光的图像信号按每个像素辨别顔色；以及颜色校正単元，其在上述特殊光的观察模式时，基于上述顔色辨别单元的辨别结果，对上述生物体组织以外的观察对象的顔色进行颜色校正，使得与上述普通光的观察模式时的颜色相似。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的第一实施方式的内窥镜装置I的结构的图。
[0017]图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的窄频带用滤波器25的光谱特性的一例的图。
[0018]图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的存储有在颜色辨别电路47中辨别出的色相区域及其辨别基准的表TBL的结构的图。
[0019]图4是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的由颜色辨别电路47辨别出的颜色空间及其顔色校正处理的图。
[0020]图5是表示在本发明的第一实施方式所涉及的颜色辨别电路47和顔色校正电路48中按每个像素进行的颜色辨别和颜色校正的处理的流程图。
[0021]图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的窄频带用滤波器25A的光谱特性的一例和对象物的反射率的图。
[0022]图7是用于说明本发明的第二实施方式所涉及的由颜色辨别电路47辨别出的颜色空间及其顔色校正处理的图。
[0023]图8是用于说明在本发明的第二实施方式所涉及的向颜色辨别电路47输入的信号Rin、Gin、Bin中，残渣和血红蛋白Hb各自对应的强度的差异的图。
[0024]图9是表示本发明的第二实施方式的变形例2-1所涉及的窄频带用滤波器25A的光谱特性的一例和对象物的反射率的图。
[0025]图10是用于说明在本发明的第二实施方式的变形例2-1所涉及的向顔色辨别电路47输入的信号Rin、Gin、Bin中，残渣和血红蛋白Hb各自对应的强度的差异的图。
[0026]图11是表示本发明的第三实施方式所涉及的胶囊型内窥镜系统的结构的结构图。
【具体实施方式】
[0027]下面，參照附图来说明本发明的实施方式。
[0028](第一实施方式)
[0029]图1是表示第一实施方式的内窥镜装置I的结构的图。如图1所示，第一实施方式的内窥镜装置I具备插入到体腔内来进行内窥镜检查的电子内窥镜(以下简称为内窥镜)2和对该内窥镜2提供照明光的光源装置3。并且，作为医疗设备的该内窥镜装置I还具备:作为内窥镜用影像信号处理装置的视频处理器(以下称为处理器)4，其对内置于内窥镜2的摄像单元进行驱动，并且对摄像単元的输出信号进行信号处理；以及监视器5，其被输入由处理器4输出的影像信号，由此显示对由摄像単元拍摄到的摄像图像进行信号处理而得到的图像来作为内窥镜图像。
[0030]内窥镜2具有:在内窥镜2中产生固有的识别信息(ID)的ID产生部6、细长的插入部7、设置于该插入部7的后端的操作部8以及从该操作部8延伸出的通用线缆9，该通用线缆9的一个端部的光导件连接器10装卸自如地连接于光源装置3，另ー个端部的信号连接器IOa装卸自如地连接于还作为医疗设备的处理器4。
[0031 ] 在插入部7内贯穿有用于传送照明光的光导件11，通过将该光导件11中的近手侧的端部的光导件连接器10连接于光源装置3，对光导件11提供来自光源装置3的照明光。
[0032]在作为白色光的普通光的观察模式(以下称为白色光观察模式)时，光源装置3产生覆盖可视波长区域的白色照明光来作为照明光，并提供给光导件11，在特殊光的观察模式即窄频带光观察模式时，光源装置3产生规定的窄频带的照明光来作为照明光，并提供给光导件11。
[0033]例如能够通过由内窥镜2的操作部8中设置的内窥镜开关等形成的模式切换开关12来进行白色光观察模式和窄频带光观察模式的切換指示。此外，模式切换开关12除了由内窥镜2中设置的内窥镜开关构成以外，也可以由脚踏开关构成，既可以在处理器4的前置面板上设置模式切换开关，还可以由未图示的键盘来构成模式切换开关等。
[0034]由该模式切换开关12产生的切換信号被输入到处理器4内的控制电路(后述)，当被输入切換信号时，该控制电路对光源装置3的滤波器插拔机构(后述)进行控制，来选择性地切換白色照明光和窄频带照明光。
[0035]另外，在插入部7的前端部13设置有构成安装于照明窗的照明単元的照明透镜
14。来自光源装置3的照明光经由光导件11被传送到其前端面，通过设置在插入部7的前端部12的照明透镜14而射出到外部，来对体腔内的患部等的生物体组织的表面进行照明。如上所述，光源装置4、光导件11等构成以能够在普通光和特殊光之间切换的方式进行照射的照明単元。
[0036]并且，在前端部13与照明窗相邻地设置有观察窗，在该观察窗上安装有物镜15。该物镜15通过来自生物体组织的反射光来形成光学图像。在该物镜15的成像位置处配置有(XD16来作为构成摄像单元的固体摄像元件，由该(XD16对通过物镜15的光进行光电转换。
[0037]在该(XD16的摄像面上设置有以光学方式进行颜色分离的颜色分离滤波器17，在颜色分离滤波器17中例如以各像素为单位安装有补色系滤色器。
[0038]关于该补色系滤色器，在各像素的前面，品红色(Mg)、緑色(G)、青色(Cy)、黄色(Ye)这四种颜色的色卡在水平方向上使Mg和G交替地配置，而在纵向上按Mg、Cy、Mg、Ye和G、Ye、G、Cy的排列顺序分别进行配置。
[0039]光源装置3中内置有产生照明光的灯20，该灯20产生包含可视波长区域的照明光。该照明光在被红外线截止滤波器21截止红外光而变为大致接近白色光的波长频带的照明光之后，入射到光圈22。该光圈22通过光圈驱动电路23来调整光圈值(Aperturevalue)以控制其通过光量。
[0040]通过该光圈22的照明光在窄频带光观察模式时通过窄频带用滤波器25，或者在白色光观察模式时不通过窄频带用滤波器25而被聚光透镜26会聚并入射到光导件11的近手侧的端面即入射端面，该窄频带用滤波器25通过由柱塞等构成的滤波器插拔机构24被插入照明光路中或从照明光路中拔出。
[0041]图2是表示窄频带用滤波器25的光谱特性的一例的图。该窄频带用滤波器25表示双峰性滤波器特性，例如在緑色、蓝色各波长域中分别具有窄带带通滤波器特性部Ga、Ba。
[0042]更为具体地说， 窄带带通滤波器特性部Ga、Ba的各自的中心波长为540nm、415nm,其半值宽度具有20nm~40nm的带通特性。
[0043]因而，在窄频带用滤波器25被配置在照明光路中的情况下，透过该窄带带通滤波器特性部Ga、Ba的二频段的窄频带照明光入射到光导件11。
[0044]与此相对地，在没有将窄频带用滤波器24配置在照明光路中的情况下，宽频带的白色光被提供给光导件11。
[0045]处理器4是处理内窥镜图像的内窥镜用处理器，具有控制电路31和各种电路，各种电路的中的主要电路在控制电路的控制的下进行动作。控制电路31还与从光源装置3提供给光导件13的照明光的切換控制连动地进行切换处理器4内的信号处理系统的特性的控制。由此，处理器4通过由模式切换开关12进行的切換操作来切換信号处理系统的特性，由此能够进行适于白色光模式和窄频带光模式各观察模式的信号处理。
[0046](XD16与信号线的一端相连接，通过将连接有该信号线另一端的信号连接器IOa与处理器4相连接，使(XD16与处理器4内的CXD驱动电路32与⑶S电路33相连接。
[0047]此外，产生内窥镜2的固有的识别信息(ID)的ID产生部6的ID信号被输入到控制电路31，控制电路31根据所接收到的ID信号来识别连接于处理器4的内窥镜2的种类、内置于该内窥镜2的CCD16的像素数、种类等。控制电路31控制CCD驱动电路32，使得恰当地驱动所识别出的内窥镜2的(XD16。
[0048]通过施加来自CXD驱动电路32的CXD驱动信号，(XD16将进行光电转换后得到的摄像信号输出到进行相关双采样的CDS电路33。由CDS电路33从摄像信号提取信号成分并转换为基带的信号，被输入到A/D转换电路34并转换为数字信号，并且该基带的信号被输入到亮度检测电路35，来检测亮度(信号的平均亮度)。
[0049]由亮度检测电路35检测出的亮度信号被输入到调光电路36，来生成用于通过与基准的亮度(调光的目标值)的差来进行调光的调光信号。来自该调光电路36的调光信号被输入到光圈驱动电路23，光圈驱动电路23调整光圈22的光圈值使得所生成的图像的亮度为基准的亮度。
[0050]从A/D转换电路34输出的数字信号被输入到Y/C分离电路37，Y/C分离电路37生成亮度信号Y和(作为广义的顔色信号C的)线顺次的色差信号Cr、Cb。在顔色分离滤波器17中使用了补色系滤色器的CCD16的情况下，将纵向相邻的两列像素相加并依次读出，但此时在奇数场和偶数场中使像素的列移位并读出。而且，从CCD16读出的信号被输入到Y/C分离电路37，关于各像素，如公知那样生成亮度信号和色差信号。
[0051]该Y/C分离电路37形成颜色分离单元，因而，作为Y/C分离电路37的输出信号的亮度信号Y相当于亮度信号，色差信号Cr、Cb相当于色差信号。
[0052]亮度信号Y被输入到Y (伽玛)电路38，并且被输入到用于限制信号的通带的第一低通滤波器(以下简写为LPF) 39a。
[0053]该LPF39a与亮度信号Y相对应地被设定为宽的通带，根据该LPF39a的通带特性而设定的频带的亮度信号Yl被输入到作为颜色转换单元的第一矩阵电路40。
[0054]另外，色差信号Cr、Cb经由用于限制信号的通带的第二 LPF39b被输入到用于使线顺次色差信号同时化的同时化电路41。
[0055]在这种情况下，与观察模式相应地利用控制电路31变更第二 LPF39b的通带的特性。具体地说，在白色光观察模式时，第二 LPF39b被设定为比第一 LPF39a低的低频带。也就是说，在白色光观察模式时，设定为进行依据标准的影像信号的标准的信号处理。
[0056]另ー方面，在窄频带光观察模式时，第二 LPF39b被变更为比白色光观察模式时的低频带宽的频带。例如第二 LPF39b与第一 LPF39a大致同样地被设定、即变更为宽频带。
[0057]这样，第二 LPF39b形成处理特性变更单元，该处理特性变更单元与观察模式的切换连动地变更对色差信号Cr、Cb进行通带制限的处理特性。
[0058]通过将第二 LPF39b的信号的通带特性进行宽频带化，能够提高毛细血管的走向状态、通过基于与由窄带带通滤波器特性部Ga产生的亮度信号接近的緑色(G)的照明光而拍摄到的緑色(G)的顔色信号获得的靠近表层附近的血管走向状态等的分辨率(re so I ut i on),能够获得易于诊断的画质良好的图像。
[0059]同时化电路41生成被同时化的色差信号Cr、Cb，该色差信号Cr、Cb被输入到作为顔色转换单元的第一矩阵电路40。
[0060]第一矩阵电路40是将亮度信号Yl和色差信号Cr、Cb转换为三原色信号R1、G1、B1并输出的电路，所输出的三原色信号R1、G1、B1被输入到进行伽玛校正的Y电路42。对三原色信号中的信号Rl、Gl分配通过照射中心波长为540nm的窄频带光而获得的图像信号，对三原色信号中的信号BI分配通过照射中心波长为415nm的窄频带光而获得的图像信号。
[0061]该第一矩阵电路40被控制电路31控制，根据CCD16的灵敏度特性、颜色分离滤波器17的特性、窄频带用滤波器25的特性对决定转换特性的矩阵系数的值进行变更或者切换。而且，第一矩阵电路40将所输入的信号转换为无混色或者几乎消除了混色的三原色信号 RUGUBl0
[0062]例如，根据实际连接于处理器4的内窥镜2的不同，有时装载于该内窥镜2的CCD16的光谱灵敏度、顔色分离滤波器17的特性不同，控制电路31与根据ID信号的信息而被实际使用的CCD16的光谱灵敏度、顔色分离滤波器17的特性相应地，利用第一矩阵电路40来变更转换为三原色信号Rl、Gl、BI的矩阵系数。[0063]通过这样，即使在实际使用的摄像单元的种类不同的情况下也能够恰当地进行应对，能够防止伪色的产生，或者能够转换为混色少的三原色信号R1、G1、B1。
[0064]此外，控制电路31内置有作为存储部的存储器31a，该存储部存储有为了设定第一矩阵电路40、后述的第二矩阵电路、第三矩阵电路的矩阵系数而參照的參照用的各种表的数据。
[0065]y电路42也被控制电路31控制。具体地说，在窄频带光观察模式时，变更为与白色光观察模式时相比增强Y校正的特性的Y特性。由此，增强低信号水平侧的对比度，成为更易于识别的显示特性。
[0066]通过该Y电路42进行Y校正而得到的三原色信号R2、G2、B2被输入到构成颜色转换单元的第二矩阵电路43。该第二矩阵电路43通过以下的(式I)将三原色信号R2、G2、B2转换为色差信号R-Y、B-Y并输出。此外，例如像(式2)那样表示(式I)的矩阵Matl。
[0067][数I]
【权利要求】
1.ー种医疗设备，其特征在于，具备: 图像信号生成単元，其根据摄像単元的输出来生成普通光的图像信号和特殊光的图像信号，该摄像单元对由照明単元照射到生物体组织的光的返回光进行拍摄； 顔色辨别单元，其针对上述特殊光的图像信号按每个像素识别颜色，辨别是否为上述生物体组织以外的观察对象；以及 顔色校正単元，其在上述特殊光的观察模式吋，基于上述顔色辨别单元的辨别结果，对上述生物体组织以外的观察对象的顔色进行颜色校正，使得与上述普通光的观察模式时的颜色相似。
2.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 上述顔色辨别单元根据上述特殊光的图像信号的亮度水平，按每个像素辨别色相。
3.根据权利要求2所述的医疗设备，其特征在干， 上述特殊光的图像信号的亮度水平是RGB信号的亮度水平。
4.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 在上述顔色辨别单元将上述生物体组织以外的观察对象辨别为红色调的情况下，上述颜色校正单元进行向黄色调的上述颜色校正。
5.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 在上述顔色辨别单元将上述生物体组织以外的观察对象辨别为绿色调或者蓝绿色调的情况下，上述顔色校正单元进行向蓝色调的上述顔色校正。
6.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 上述照明単元以能够在上述普通光和上述特殊光之间切换的方式进行照射， 上述图像信号生成単元生成由上述照明単元照射到上述生物体组织的上述特殊光的图像信号。
7.根据权利要求6所述的医疗设备，其特征在干， 上述特殊光至少是两个窄频带光。
8.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 上述照明単元照射上述普通光， 上述图像信号生成単元根据上述普通光的上述返回光，通过光谱估计处理来生成上述特殊光的图像信号。
9.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 上述颜色校正单元针对上述生物体组织以外的观察对象的颜色，与来自上述摄像单元的上述特殊光的图像信号的亮度水平相应地变更上述颜色校正时的校正參数。
10.根据 权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 上述顔色校正単元通过使用了校正系数的矩阵的矩阵运算对上述生物体组织以外的观察对象的颜色进行上述顔色校正处理。
11.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 上述顔色校正单元将色相分割为10个区域，基于这10个色相区域进行颜色校正处理。
12.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干， 上述医疗设备是对内窥镜图像进行处理的内窥镜用处理器。
13.根据权利要求1所述的医疗设备，其特征在干，上述医疗设备是胶 囊型内窥镜。
【文档编号】A61B1/04GK103533878SQ201280021974
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年4月18日 优先权日:2011年9月22日
【发明者】山崎健二, 五十岚诚 申请人:奥林巴斯医疗株式会社