JP5231841B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の画像処理機能を備えた電子内視鏡装置の、機能選択およびパラメータ設定に関する。

一般に、電子内視鏡装置は、色調整機能、明彩度調整機能、シャープネス調整機能、ノイズ除去機能など複数種類の画像処理機能を備えている。これらの画像処理は、電子内視鏡装置の本体（処理装置）側で行われる。電子内視鏡装置のユーザは、プロセッサに対し、各画像処理機能のオン／オフを設定したり、処理に必要な処理パラメータを設定することで、モニタに表示される診断画像が所望の画像となるようにする。

画像処理機能の設定内容は、検査対象や検査目的が同じであれば、概ね同じになることが多い。このため、多くの電子内視鏡装置は、各機能について行った一連の設定を、後日再利用できるよう処理装置のメモリに保存できるようにしている（例えば、特許文献１，２）。
特開平９−２７６２１４号公報 特開平７−１１６１１５号公報

しかし、検査対象や検査目的が同じであっても、病院ごとに推奨される設定が異なることもある。また、画像が診断に適しているか否かは、診断を行う医師の経験や好みにも依存するため、検査対象や検査目的が同じでも医師ごとに好ましいと考える設定が異なる場合もある。このため、複数の病院を掛け持ち勤務する医師など、常に同じ場所で検査を行うとは限らない医師は、検査を行う度に、各機能のオン／オフ設定や処理パラメータの設定を行わなければならない。特に多機能な装置の場合には、設定しなければならない項目が多いため、検査の準備に時間を要することになり、好ましくない。本発明は、このような検査前の設定作業の負担を軽減することを目的とする。

本発明の電子内視鏡装置は、電子内視鏡（スコープ）と、電子内視鏡により取得された画像を処理する処理装置（プロセッサ）とを備え、処理装置と電子内視鏡はそれぞれ次の手段を備える。

処理装置は、画像に対し、それぞれ異なる画像処理を施す複数の画像処理手段であって、画像処理手段ごとに、機能のオン／オフおよび／または処理パラメータを設定することが可能な複数の画像処理手段を備える。複数の画像処理手段は、例えば、色調整手段、明るさ調整手段、シャープネス強調処理手段、ノイズ除去手段などである。また、処理装置は、各画像処理手段の機能をオンまたはオフに設定し、各画像処理手段に対し所定の処理パラメータを供給する第１設定手段を備える。一方、電子内視鏡は、各画像処理手段の機能のオン／オフ設定および／または前記各画像処理手段が使用する前記処理パラメータの値を記憶し得る少なくとも１つの領域を有するメモリを備える。そして、処理装置の第１設定手段は、電子内視鏡のメモリの前記領域に記憶されている情報を読み込み、その情報に基づいて各機能の設定を行う。

上記構成では、処理装置の各機能に関する設定情報は電子内視鏡が保持しており、処理装置の各機能は、電子内視鏡のメモリから読み込まれた設定情報に基づいて、自動的に設定される。したがって、医師は、所望の設定情報が記憶された電子内視鏡を持ち歩き、検査を行う場所にある処理装置に接続することで、その処理装置を瞬時に所望の状態に設定することができる。

処理装置は、さらに、画像処理手段ごとに、機能のオン／オフおよび／または処理パラメータの指定を受け付ける入力手段と、入力手段を介して指定された機能のオン／オフおよび／または処理パラメータの情報を前記電子内視鏡の前記メモリに記憶せしめる第２設定手段とを備えることが好ましい。これにより電子内視鏡側に、設定を記憶させるための入力手段を設ける必要がなくなり、上記機能を追加しても、電子内視鏡の構造を従来どおりの構造とすることができる。

電子内視鏡のメモリには、前記領域を複数設けておくことが好ましい。これにより、検査対象や検査目的ごとに、機能のオン／オフ設定や処理パラメータの値を記憶させることができる。あるいは、同じ内視鏡を複数の医師が使用する場合、医師ごとに機能のオン／オフ設定や処理パラメータの値を記憶させることもできる。

電子内視鏡のメモリからの情報の読み込みは、所定の操作が行われたときのみ行われるようにすることが好ましい。これにより、医師は、電子内視鏡に記憶されている設定情報を利用するか、処理装置に記憶されている設定情報を利用するか、さらには新たに設定を行うか、状況に応じて選択することが可能になる。

以下、本発明の一実施形態として、消化器検査に用いられる電子内視鏡システムを例示する。

図１に、電子内視鏡システムの概略構成を示す。電子内視鏡システム１は、図に示すように、電子内視鏡２（以下、スコープ２）と、電子内視鏡により取得された画像を処理する処理装置３（以下、プロセッサ３）と、図示されない光源装置、モニタおよびプリンタなどを備える。電子内視鏡システム１では、内視鏡検査の目的に応じた複数種類のスコープを使用することができるが、図のスコープ２は、それらのスコープに共通する構成を示したものである。

スコープ２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）２１、ＣＣＤ２１により取得された信号を処理する信号処理回路２２、各種制御処理を行うマイコン２３、メモリ２４およびプロセッサ３に接続されるコネクタ部（図示せず）を備える。

ＣＣＤ２１は、対物レンズとともにスコープ２の先端に取り付けられ、観察対象からの反射光を取得し、電気信号に変換する。本実施形態ではＣＣＤの撮像分解能は約５μｍである。信号処理回路２２は、ＣＣＤ２１の出力信号に対し相関二重サンプリング、自動利得制御およびＡ／Ｄ変換などの信号処理を施す。マイコン２３は、信号処理回路の動作やプロセッサ３へのデータ伝送を制御する。

メモリ２４には、複数の設定情報記憶領域が設けられている。各設定情報記憶領域には、プロセッサ３が備える全機能についてのオン／オフ設定値および処理パラメータを記憶することができる。本実施形態では、先頭の記憶領域にはメーカーが設定したデフォルトの設定情報が記憶されている。

図２に、メモリ２４の設定情報記憶領域を例示する。図に示すように、設定情報記憶領域には、デフォルトカラー値、ドクターカラー値、カラーエンハンス係数、ハイパートーンレベル、シャープネスレベル、ノイズリダクションレベル、制限周波数帯域を特定する識別子が記憶される。

デフォルトカラーは、スコープが出荷されるときにメーカーにより設定されるデフォルトの色値であり、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれについて値が記憶される。ドクターカラーは、スコープの所有者もしくは使用者にとってのデフォルトの色値であり、同じくＲ，Ｇ，Ｂそれぞれについて値が記憶される。この色値は、普段そのスコープを使用する医師が、所定の操作を行うことにより設定する。

カラーエンハンス係数は、所定の色の強調度合いを示すパラメータであり、デフォルトカラーもしくはドクターカラーとして設定された色値に、カラーエンハンス係数を乗じた値が、モニタに表示されるときの色値となる。カラーエンハンス係数が０に設定された場合には、色強調処理機能はオフとなる。

ハイパートーンレベルは、輝度の調整レベルを示すパラメータである。ハイパートーン処理は、明るい領域の輝度値はそのままとし、暗い領域の輝度値のみをより高い輝度値に変換する処理であるが、本実施形態では、ハイパートーンレベルの設定値によって輝度値の変換度合いを３段階に変化させることができる。ハイパートーンレベルが０に設定された場合には、ハイパートーン処理機能はオフとなる。

シャープネスレベルは、シャープネス強調のレベルを示すパラメータである。本実施形態では、シャープネスレベルの設定値によってシャープネス強調の度合いを３段階に変化させることができる。シャープネスレベルが０に設定された場合には、シャープネス強調処理機能はオフとなる。また、ノイズリダクションレベルは、ノイズの除去の精度を指定するパラメータである。ノイズリダクションレベルが０に設定された場合には、ノイズリダクション処理機能はオフとなる。

制限周波数帯域を特定する識別子は、所定の周波数を示す番号その他の識別子である。周波数帯域と識別子の対応付けはスコープ２およびプロセッサ３内のメモリに予め記憶されている。本実施形態の電子内視鏡装置は、画像に含まれる所定帯域の周波数信号を強調することで、特定の構造（例えば血管）を見易くする機能を備えている。制限周波数帯域の設定は、この機能に関する設定である。

次に、再び図１を参照して、プロセッサ３の構成について説明する。プロセッサ３は、図示されないコネクタ部を備える。プロセッサ３のコネクタ部は、上記各スコープのコネクタ部を簡単に接続したり取り外したりできる構造となっている。

また、プロセッサ３は、スコープ２の信号処理回路２２から、コネクタ部を介して入力された信号に対し、ガンマ補正を施してビデオ信号を生成する信号処理回路３１を備える。信号処理回路３１は、スコープの信号処理回路２２の出力信号がＣＭＹＧ信号の場合には、ＣＭＹＧ信号からＲＧＢ信号への変換処理も行う。また、プロセッサ３は、信号処理回路３１の動作や、スコープ２との通信を制御するマイコン３２を備える。信号処理回路３１の後段には、画素数変換やＤ／Ａ変換を行ってモニタ出力用の信号を生成する信号処理回路３５が配置されている。

また、プロセッサ３は、複数の設定情報記憶領域を有するメモリ３７を備える。メモリ３７には、スコープ２のメモリ２４に記憶されている設定情報と同等の設定情報を記憶することができる。本実施形態では、先頭の記憶領域にはメーカーが設定したデフォルトの設定情報が記憶されている。

また、プロセッサ３は、マイコン３２に対し外部から文字や数値を入力するための入力キー３６を備える。入力キー３６はプロセッサ３本体に備え付けられたものでも、プロセッサ３に外付けされたキーボードでもよい。

さらに、プロセッサ３は、信号処理回路３１、マイコン３２および信号処理回路３５が搭載された主基板とは別に、画像処理専用基板４を備える。画像処理専用基板４には、信号処理回路３１から出力された画像信号に対し各種画像処理を施す画像処理回路４１と、画像処理回路４１を制御するマイコン４２が搭載されている。画像処理回路４１は信号処理回路３１，３５とセレクタ３３，３４を介して接続されている。セレクタ３３，３４はマイコン３２からの制御信号に基づいて切り替わる。

図３に、画像処理専用基板４の詳細構成を示す。図に示すように、画像処理回路４１はハイパートーン処理部４１１、シャープネス処理部４１２、色調整部４１３、ノイズリダクション処理部４１４および周波数強調処理部４１５の５つの処理部に分類される。各処理部４１１〜４１５は、セレクタ４１６ａ〜ｆの切り替えにより、選択的に動作させることができる。すなわち、各処理部の機能のオン／オフは個別に設定することができる。セレクタ４１６ａ〜ｆは、マイコン４２から供給される制御信号に基づいて切り替わる。また、画像処理専用基板４には、メモリ４３が搭載されている。メモリ４３には、ハイパートーン処理部４１１、シャープネス処理部４１２および色調整部４１３が利用するルックアップテーブルなどが記憶されている。マイコン４２は、設定に応じて、各処理部に必要なルックアップテーブルを供給する。

スコープ２のメモリ２４への設定情報の保存およびプロセッサ３のメモリ３７への設定情報の保存は、操作パネル（あるいはプロセッサ３に接続されているモニタ）に表示される設定画面で行うことができる。図４に、スコープ２のメモリ２４に設定情報を記憶させるときの設定画面の一例を示す。設定画面に表示される項目１〜５は、それぞれ、ハイパートーン処理部４１１、シャープネス処理部４１２、色調整部４１３、ノイズリダクション処理部４１４および周波数強調処理部４１５に対応し、各処理部の機能のオン／オフ設定、またオンに設定する場合のレベルが、選択肢として表示される。項目６は項目５においてＯＮを選択した場合にのみ設定する項目で、番号を入力することで、予めその番号と対応づけられた周波数帯域を選択することができる。表示項目間の移動や選択は、入力キー３６を使って行う。項目１〜６についてそれぞれ選択を行った後、項目７において「Ｙｅｓ」を選択すると、図に示すように、設定情報を記憶する領域の番号を問うメッセージが出力される。記憶領域を指定する番号を入力してＥｎｔｅｒキーを押すと、最終確認を促すメッセージが出力され（図示せず）、さらにＥｎｔｅｒキーを押すと、メモリ２４の指定された番号に対応する記憶領域に、設定情報が保存される。

上記設定画面の表示は、マイコン３２により制御される。マイコン３２は入力キー３６からの選択入力を受け付け、スコープ２のマイコン２３に対し、記憶領域を特定する番号と、項目１〜６において選択された値とを転送する。メモリ２４への設定情報の保存は、これらの情報を受信したスコープ２のマイコン２３が行う。

プロセッサ３のメモリ３７に設定情報を記憶させるときの設定画面は、図４に例示した画面と概ね同じである。但し、項目７でＹｅｓを選択した場合には、プロセッサ３のメモリ３７内の領域の番号を問うメッセージが出力される。また、指定された番号と項目１〜６において選択された値は、マイコン３２自身がメモリ３７に保存する。

続いて、設定情報が記憶されたスコープ２をプロセッサ３に接続して内視鏡検査を行うときの、プロセッサ３の動作について説明する。プロセッサ３の電源が投入されると、マイコン３２はスコープ２のマイコン２３との間で接続状態を確認するための通信を行った後、メモリ３７の先頭の記憶領域に記憶されているデフォルトの設定情報を読み込み、そのデフォルトの設定情報に基づいて、セレクタ３３、３４を制御するとともにマイコン４２に対し設定情報を供給する。

図５は、保存されている設定情報に基づいてプロセッサ３を設定するときの、マイコン３２の処理を示すフローチャートである。ユーザが予め定められた所定の操作を行うと、その操作はマイコン３２により検出される（Ｓ１０１）。検出した操作がスコープ２側に記憶された設定情報の読み込みを要求する操作であれば、マイコン３２は、マイコン２３に対しメモリ２４に記憶されている設定情報の転送を要求する。検出された操作が記憶領域の指定をも含む操作であれば、指定された記憶領域の設定情報のみの転送を要求する。検出された操作が記憶領域の指定を含まない操作であるときは、全記憶領域の設定情報の転送を要求し、モニタなどに記憶領域を選択させるための選択メッセージを表示する。マイコン２３は、マイコン３２から指定された記憶領域に設定情報が記憶されていれば、その設定情報をマイコン３２に転送する。これにより、マイコン３２に、スコープ２が保持する設定情報が読み込まれる（Ｓ１０２）。

なお、マイコン２３は、指定された記憶領域に設定情報が記憶されていなければ、マイコン３２にエラーを通知する信号を送出する。マイコン３２はエラーが通知された場合には、モニタなどに指定された記憶領域に設定情報が記憶されていないことを示すメッセージを出力する。

一方、マイコン３２が検出した操作が、プロセッサ３側に記憶された設定情報の読み込みを要求する操作であれば、マイコン３２はメモリ３７に直接アクセスする。これにより、プロセッサ３が保持する設定情報がマイコン３２に読み込まれる（Ｓ１０３）。

マイコン３２は、設定情報の読み込みが完了すると、画像処理専用基板４との接続要否を判定する（Ｓ１０４）。具体的には、設定情報のうち、カラーエンハンス係数、ハイパートーンレベル、シャープネスレベル、ノイズリダクションレベル、制限周波数帯域の設定値を参照し、これらの設定値がすべて０であれば画像処理専用基板４との接続は不要と判断し、０以外の値に設定されている項目が１つでもあれば、画像処理専用基板４との接続は必要と判断する。

マイコン３２は、画像処理専用基板４との接続が必要と判断した場合には、信号処理回路３１と信号処理回路３５が画像処理専用基板４と接続されるように、セレクタ３３およびセレクタ３４を制御する（Ｓ１０５）。そして、ドクターカラーの設定値と、カラーエンハンス係数、ハイパートーンレベル、シャープネスレベル、ノイズリダクションレベル、制限周波数帯域の設定値を、画像処理専用基板４のマイコン４２に転送する（Ｓ１０６）。

一方、マイコン３２は、画像処理専用基板４との接続が不要と判断した場合には、信号処理回路３１と信号処理回路３５とが画像処理専用基板４から切り離されるように、すなわち、信号処理回路３１の出力が信号処理回路３５に直接入力されるように、セレクタ３３およびセレクタ３４を制御する（Ｓ１０７）。

図６は、ステップ１０６において転送された設定情報を受信するマイコン４２の処理を示すフローチャートである。マイコン４２は、マイコン３２から転送された設定情報を受信すると（Ｓ２０１）、使用する機能を判別し、その機能に関与する処理部のみが動作するようにセレクタ４１６ａ〜４１６ｆを制御する（Ｓ２０２）。使用する機能の判別は、カラーエンハンス係数、ハイパートーンレベル、シャープネスレベル、ノイズリダクションレベル、制限周波数帯域の設定値が０か否かを判定することにより行う。例えば、シャープネスレベルの値が０のときは、シャープネス強調処理部はオフに設定されたということなので、ハイパートーン処理部４１１の出力が直接色調整部４１３に入力されるように、セレクタ４１６ｂとセレクタ４１６ｃを制御する。

マイコン４２は、動作させる処理部がルックアップテーブルを用いた処理を行う場合には、メモリ４３に記憶されているルックアップテーブルを読み込む（Ｓ２０３）。ルックアップテーブルの選択は、設定情報に基づいて行う。例えば、ハイパートーン処理部４１１が輝度値の変換に用いるルックアップテーブルは、設定されたレベルごとに異なるので、レベルに応じて選択したルックアップテーブルをメモリ４３から読み込む。続いて、マイコン４２は、機能がオンに設定された処理部に、それぞれ必要なルックアップテーブルを供給する（Ｓ２０３）。

以上に説明した実施形態では、画像処理基板４が備える各処理部４１１〜４１５の機能をオンにするかオフにするか、さらには各処理部４１１〜４１４が行う処理のレベルや処理部４１５により制限される周波数帯域を示すパラメータは、プロセッサ３側のメモリ３７のみならず、スコープ２側のメモリ２４にも記憶される。そして、医師が所定の操作を行った場合には、スコープ２側のメモリ２４に記憶された設定情報がプロセッサ３に読み込まれ、画像処理基板４の各処理部の設定が自動的に行われる。したがって、医師は、所望の設定情報が記憶されたスコープを持ち歩き、検査を行う場所にあるプロセッサに接続することで、検査に使用する電子内視鏡システムを瞬時に所望の状態に設定することができる。

また、上記実施形態では、スコープ２への設定情報の記憶は、スコープ２をプロセッサ３に接続した状態で、プロセッサ３側の表示／入力機能を利用して行う。よって、スコープ２に設定情報を記憶させるために特別な設備を設ける必要はなく、プロセッサ３に設定情報を保存するときと同様の手順で、スコープ２に設定情報を記憶せしめることができる。なお、上記実施形態では、マイコン３２が本発明における第１設定手段の機能と第２設定手段の機能を兼ね備えているが、スコープ２に設定情報を記憶させるための設定手段をマイコン３２とは別個に設けてもよい。また、他の実施形態として、スコープ２側に簡易入力／設定手段を設ける形態も考えられる。

さらに、上記実施形態では、スコープ２のメモリ２４には複数の設定情報記憶領域が設けられているので、検査対象や検査目的ごとに、複数種類の設定情報をスコープ２に記憶せしめることができる。また、設定情報の１つとしてドクターカラーを設定することができるので、１本のスコープを複数の医師が共有する場合でも、各医師が所望の設定情報をスコープに記憶せしめることができる。但し、設定情報記憶領域は必ずしも複数ある必要はなく、１つでもよい。

また、上記実施形態は、従来の装置と同様、プロセッサ３側にも設定情報を保存できるようにしており、所定の操作が行われたときのみスコープ２側に記憶された設定情報を読み込むので、医師は、自らがスコープに記憶させた設定情報を利用するか、プロセッサに保存されている設定情報を利用するか、あるいは新たに設定情報を入力するか、状況に応じて選択することができる。但し、プロセッサ側にはメモリを設けず、設定情報をスコープ側にのみ保存できるようにしてもよい。

電子内視鏡システムの概略構成を示す図 メモリの設定情報記憶領域を示す図 画像処理専用基板の詳細構成を示す図 設定画面の一例を示す図 マイコン３２の処理を示すフローチャート マイコン４２の処理を示すフローチャート

符号の説明

１ 電子内視鏡システム、 ２ スコープ（電子内視鏡）、 ３ プロセッサ（処理装置）、 ４ 画像処理専用基板、 ３３，３４，４１６ａ〜ｆ セレクタ

Claims (4)

1. 電子内視鏡と、該電子内視鏡により取得された画像を処理する処理装置とを備えた電子内視鏡装置であって、
   前記処理装置は、
   主基板上の信号処理回路と、
   前記画像に対し、それぞれ異なる画像処理を施す複数の画像処理手段であって、該画像処理手段ごとに、機能のオン／オフおよび／または処理パラメータを設定することが可能な複数の画像処理手段を含む画像処理専用基板と、
   前記各画像処理手段の機能のオン／オフ設定および／または前記各画像処理手段が使用する前記処理パラメータの値を記憶し得る少なくとも１つの領域を有する第一メモリと、
   前記各画像処理手段の機能をオンまたはオフに設定し、該各画像処理手段に対し所定の処理パラメータを供給する第１設定手段とを備え、
   前記電子内視鏡は、
   前記各画像処理手段の機能のオン／オフ設定および／または前記各画像処理手段が使用する前記処理パラメータの値を記憶し得る少なくとも１つの領域を有する第二メモリを備え、
   前記処理装置の前記第１設定手段が、ユーザの選択に応じて、前記第一メモリの前記領域に記憶されている情報および前記第二メモリの前記領域に記憶されている情報のいずれかを読み込み、読み込まれた該情報に基づいて前記信号処理回路と前記画像処理専用基板との接続が必要と判断された場合にのみ、前記信号処理回路を前記画像処理専用基板に接続して前記設定を行うことを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記処理装置がさらに、
   前記画像処理手段ごとに、前記機能のオン／オフおよび／または処理パラメータの指定を受け付ける入力手段と、
   前記入力手段を介して指定された機能のオン／オフおよび／または処理パラメータの情報を前記電子内視鏡の前記メモリに記憶せしめる第２設定手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
3. 前記メモリが前記領域を複数備えることを特徴とする請求項１または２記載の電子内視鏡装置。
4. 前記処理装置の前記第１設定手段は、当該電子内視鏡装置に対し所定の操作が行われたときに、前記電子内視鏡の前記メモリに記憶されている情報を読み込むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電子内視鏡装置。

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