(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、体腔内の血管を含む被写体組織に照射する照射手段と、
前記被写体組織を撮像して、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を出力する撮像素子を有する電子内視鏡と、
前記撮像信号に含まれる第１〜第３狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３狭帯域光に対応する第１〜第３狭帯域信号を取得する第１狭帯域信号取得手段と、
前記第１〜第３狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段とを備えていることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記第１及び第２狭帯域光は、酸素と結合した酸化ヘモグロビンと結合していない還元ヘモグロビンに対して異なる吸光度を示し、且つ、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じるような波長を含んでおり、前記第３狭帯域光は、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じない波長を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記第１〜第３狭帯域信号間において、第１及び第３狭帯域信号間の第１輝度比と、第２及び第３狭帯域信号間の第２輝度比とを算出する輝度比算出手段と、
第１及び第２輝度比と血管深さ及び酸素飽和度との相関関係を予め記憶する第１記憶手段を備え、
前記血管情報取得手段は、前記第１記憶手段の相関関係に基づいて、前記輝度比算出手段で算出された第１及び第２輝度比に対応する血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記第１記憶手段は、
第１及び第２輝度比を示す輝度座標系の座標と、血管深さ及び酸素飽和度を示す血管情報座標系の座標との対応付けにより相関関係を記憶し、
前記血管情報取得手段は、
前記輝度座標系において、前記輝度比算出手段で算出された第１及び第２輝度比に対応する第１座標を特定し、
前記血管情報座標系において、前記第１座標に対応する第２座標を特定し、
前記第２座標のうち、血管深さを示す座標の値を血管深さ情報とし、酸素飽和度を示す座標の値を酸素飽和度情報とすることを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記第１狭帯域光の波長領域は４４０±１０ｎｍであり、前記第２狭帯域光の波長領域は４７０±１０ｎｍであり、前記第３狭帯域光の波長領域は４００±１０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記撮像素子は白黒の撮像素子であり、
前記照射手段は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射するとともに、第１、第２、及び第３狭帯域光を時分割して照射することが可能であり、
Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する面順次式通常光画像生成手段を有することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記撮像素子は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色のカラーフイルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を有しており、
前記照射手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、
前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記第１〜第３狭帯域光のうち、２つの狭帯域光は、Ｂ画素及びＧ画素のいずれかにのみ感応する波長領域を有しており、残りの１つの狭帯域光は、Ｂ画素及びＧ画素の両方が感応する波長領域を有していることを特徴とする請求項７記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記撮像素子は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の３色のカラーフイルタが設けられたＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の３色の画素を有しており、
前記照射手段は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、
前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記照射手段は、前記第１〜第３狭帯域光の照射が可能であり、
前記第１狭帯域信号取得手段は、第１〜第３狭帯域光のそれぞれを単独で照射して得られた３フレームの撮像信号から、第１〜第３狭帯域信号を取得することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
前記照射手段は、前記第１〜第３狭帯域光の照射が可能であり、
前記第１狭帯域信号取得手段は、第１〜第３狭帯域光のうち、Ｂ画素及びＧ画像のいずれかにのみ感応する波長領域を持つ１つの狭帯域光の照射によって得られた１フレームの撮像信号と、残りの２つの狭帯域光を同時に照射して得られた１フレームの撮像信号の合計２フレームの撮像信号から、第１〜第３狭帯域信号を取得することを特徴とする請求項７または８記載の電子内視鏡システム。
【請求項１２】
広帯域光の照射により得た１フレームの撮像信号に含まれるＢ画素とＧ画素の輝度値の相関関係を予め記憶する第２記憶手段を備えており、
前記照射手段は、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光と、第１〜第３狭帯域光のうちの少なくとも１つを、同時に照射することが可能であり、
前記第１狭帯域信号取得手段は、第１〜第３狭帯域光のうち、Ｂ画素及びＧ画像のいずれかにのみ感応する波長領域を持つ１つの狭帯域光と広帯域光とを同時に照射して得られた１フレームの撮像信号と、残りの２つの狭帯域光と広帯域光とを同時に照射して得られた１フレームの撮像信号の合計２フレームの撮像信号から、前記第２記憶手段の相関関係を用いて、前記広帯域光によるＢ画素とＧ画素のそれぞれの輝度値を分離して、第１〜第３狭帯域信号を取得することを特徴とする請求項７または８記載の電子内視鏡システム。
【請求項１３】
前記照射手段は、第１〜第３狭帯域光のすべての波長領域と、青色領域から赤色領域までの波長領域とを含む白色の広帯域光を照射することが可能であり、
前記被写体組織で反射した広帯域光に含まれる第１〜第３狭帯域光を選択的に透過させ、第１〜第３狭帯域光のうち透過した光を前記撮像素子に入射させる光学フイルタを有しており、
前記第１狭帯域信号取得手段は、前記撮像素子が順次出力する、第１〜第３狭帯域光に対応する撮像信号を第１〜第３狭帯域信号として取得することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１４】
前記第１〜第３狭帯域光とは異なる波長領域を持つ第４狭帯域光に対応する第４狭帯域信号を取得する第２狭帯域信号取得手段を備え、
前記血管情報取得手段は、前記第１〜第４狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１５】
前記撮像素子は白黒の撮像素子であり、
前記照射手段は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射するとともに、第１、第２、第３、及び第４狭帯域光を時分割して照射することが可能であり、
Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する面順次式通常光画像生成手段を有することを特徴とする請求項１４記載の電子内視鏡システム。
【請求項１６】
前記撮像素子は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色のカラーフイルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を有しており、
前記照射手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、
前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする請求項１４記載の電子内視鏡システム。
【請求項１７】
前記撮像素子は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の３色のカラーフイルタが設けられたＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の３色の画素を有しており、
前記照射手段は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、
前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする請求項１４記載の電子内視鏡システム。
【請求項１８】
前記血管深さ情報と前記酸素飽和度情報を選択的に又は同時に表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１９】
４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を照射して、体腔内の血管を含む被写体組織を電子内視鏡の撮像素子で撮像することにより得られる撮像信号であり、前記照明光が反射した反射光の輝度を表す撮像信号を前記電子内視鏡から受信する受信手段と、
前記撮像信号に含まれる第１〜第３狭帯域信号であり、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３狭帯域光に対応する第１〜第３狭帯域信号を取得する狭帯域信号取得手段と、
前記第１〜第３狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段とを備えていることを特徴とする電子内視鏡用のプロセッサ装置。
【請求項２０】
前記第１及び第２狭帯域光は、酸素と結合した酸化ヘモグロビンと結合していない還元ヘモグロビンに対して異なる吸光度を示し、且つ、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じるような波長を含んでおり、前記第３狭帯域光は、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じない波長を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の電子内視鏡用のプロセッサ装置。
【請求項２１】
照明光発生手段が、４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を発するステップと、
撮像素子が、体腔内の血管を含む被写体組織を撮像することにより、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を得るステップと、
第１狭帯域信号取得手段が、前記撮像信号に含まれる第１〜第３狭帯域信号であり、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３狭帯域光に対応する第１〜第３狭帯域信号を取得するステップと、
血管情報取得手段が、前記第１〜第３狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求めるステップとを備えていることを特徴とする電子内視鏡システムの作動方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２狭帯域光は、酸素と結合した酸化ヘモグロビンと結合していない還元ヘモグロビンに対して異なる吸光度を示し、且つ、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じるような波長を含んでおり、前記第３狭帯域光は、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じない波長を含んでいることを特徴とする請求項２１に記載の電子内視鏡システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡で撮像した画像から血管に関する情報を取得するとともに、取得した情報を画像化する電子内視鏡システム、電子内視鏡用のプロセッサ装置、及び電子内視鏡システムの作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は光源装置に接続されており、光源装置で発せられた光は、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被写体組織が、挿入部の先端の撮像装置によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。したがって、電子内視鏡を用いることによって、被検者の体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
【０００３】
光源装置には、波長が青色領域から赤色領域にわたる白色の広帯域光を発することができるキセノンランプなどの白色光源が用いられている。体腔内の照射に白色の広帯域光を用いることで、撮像画像から被写体組織全体を把握することができる。しかしながら、広帯域光を照射したときに得られる撮像画像からは、被写体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、深層血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被写体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。このような被写体組織に対しては、波長を特定領域に制限した狭帯域光を照射することで、明瞭に観察できるようになることが知られている。また、狭帯域光を照射したときの画像データからは、血管中の酸素飽和度など被写体組織に関する各種情報を得られることが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、Ｒ色の光、Ｇ色の光、Ｂ色の光の３種類の狭帯域光を照射し、各色光の照射毎に撮像を行なっている。光は波長を長くするほど、即ちＢ色、Ｇ色、Ｒ色の順で波長を長くするほど深い血管に到達する特性があるため、Ｂ色の光の照射時には表層血管が、Ｇ色の光の照射時には中層血管が、Ｒの光の照射時には深層血管が強調された画像が得られる。また、各色の光の照射時に得られた画像データに基づきカラー画像処理を行なうことによって、表層血管、中層血管、及び深層血管をそれぞれ異なる色で区別して画像化している。
【０００５】
また、特許文献２では、酸素飽和度によって血管の吸光度が変化する近赤外領域の狭帯域光ＩＲ１，ＩＲ３と、血管の吸光度が変化しない近赤外領域の狭帯域光ＩＲ２とを照射し、各光の照射毎に撮像を行なっている。そして、血管の吸光度が変化する狭帯域光ＩＲ１，ＩＲ３を照射したきの画像と吸光度が変化しない狭帯域光ＩＲ２を照射したときの画像とに基づいて画像間の輝度の変化を算出し、算出した輝度の変化をモノクロあるいは擬似カラーで画像に反映させている。この画像から、血管中の酸素飽和度の情報を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３５５９７５５号公報
【特許文献２】特許２６４８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、血管深さと酸素飽和度の両方を同時に把握しながら、診断等を行ないたいという要望がある。しかしながら、血管中のヘモグロビンの吸光度は波長によって著しく変化する（図３参照）など様々な要因によって、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得することは容易ではない。
【０００８】
例えば、特許文献１のように、Ｒ色の光、Ｇ色の光、Ｂ色の光の３種類の狭帯域光を照射することで、血管深さに関する情報を得ることはできるものの、酸素飽和度に関する情報を得ることはできない。一方、特許文献２のように、近赤外領域の狭帯域光ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３を照射することで、酸素飽和度に関する情報を得ることができるものの、照射では血管深さに関する情報を得ることはできない。そして、特許文献１と特許文献２の両方の波長領域を満たすような光を照射したとしても、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得することは困難である。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得するとともに、それら２つの情報を画像化することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡用のプロセッサ装置、及び電子内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、体腔内の血管を含む被写体組織に照射する照射手段と、前記被写体組織を撮像して、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を出力する撮像素子を有する電子内視鏡と、前記撮像信号に含まれる第１〜第３狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３狭帯域光に対応する第１〜第３狭帯域信号を取得する第１狭帯域信号取得手段と、前記第１〜第３狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段とを備えていることを特徴とする。なお、第１及び第２狭帯域光の中心波長の一例としては、波長４４５ｎｍ、４７３ｎｍや、波長４０５ｎｍ、４４５ｎｍや、波長４０５ｎｍ、４７３ｎｍなどが考えられるが、その他の波長であってもよい。
【００１１】
前記第１及び第２狭帯域光は、例えば、酸素と結合した酸化ヘモグロビンと結合していない還元ヘモグロビンに対して異なる吸光度を示し、且つ、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じるような波長を含んでおり、前記第３狭帯域光は、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じない波長を含んでいることが好ましい。
【００１２】
本発明には、更に、前記第１〜第３狭帯域信号間において、第１及び第３狭帯域信号間の第１輝度比と、第２及び第３狭帯域信号間の第２輝度比とを算出する輝度比算出手段と、第１及び第２輝度比と血管深さ及び酸素飽和度との相関関係を予め記憶する第１記憶手段を備えることが好ましく、例えば、前記血管情報取得手段により、前記第１記憶手段の相関関係に基づき、前記輝度比算出手段で算出された第１及び第２輝度比に対応する血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を求めることができる。
【００１３】
前記第１記憶手段は、第１及び第２輝度比を示す輝度座標系の座標と、血管深さ及び酸素飽和度を示す血管情報座標系の座標との対応付けにより相関関係を記憶し、前記血管情報取得手段は、前記輝度座標系において、前記輝度比算出手段で算出された第１及び第２輝度比に対応する第１座標を特定し、前記血管情報座標系において、前記第１座標に対応する第２座標を特定し、前記第２座標のうち、血管深さを示す座標の値を血管深さ情報とし、酸素飽和度を示す座標の値を酸素飽和度情報とすることが好ましい。
【００１４】
前記第１狭帯域光の波長領域は例えば４４０±１０ｎｍであり、前記第２狭帯域光の波長領域は例えば４７０±１０ｎｍであり、前記第３狭帯域光の波長領域は例えば４００±１０ｎｍである。なお、その他の波長領域のパターンとしては、第１狭帯域光の波長領域を４００±１０ｎｍに、第２狭帯域光の波長領域を４４０±１０ｎｍに、第３狭帯域光の波長領域を４７０±１０ｎｍにするパターンや、第１狭帯域光の波長領域を４７０±１０ｎｍに、第２狭帯域光の波長領域を４００±１０ｎｍに、第３狭帯域光の波長領域を４４０±１０ｎｍにするパターンが考えられる。
【００１５】
前記撮像素子は白黒の撮像素子であり、前記照射手段は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射するとともに、第１、第２、及び第３狭帯域光を時分割して照射することが可能であり、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する面順次式通常光画像生成手段を有することが好ましい。前記撮像素子は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色のカラーフイルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることが好ましい。前記第１〜第３狭帯域光のうち、例えば、２つの狭帯域光は、Ｂ画素及びＧ画素のいずれかにのみ感応する波長領域を有しており、残りの１つの狭帯域光は、Ｂ画素及びＧ画素の両方が感応する波長領域を有している。
【００１６】
前記撮像素子は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の３色のカラーフイルタが設けられたＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることが好ましい。
【００１７】
前記照射手段で前記第１〜第３狭帯域光を照射し、前記第１狭帯域信号取得手段によって第１〜第３狭帯域光のそれぞれを単独で照射して３フレームの撮像信号を得ることによって、第１〜第３狭帯域信号を取得することができる。
【００１８】
前記照射手段で前記第１〜第３狭帯域光を照射し、前記第１狭帯域信号取得手段によって、第１〜第３狭帯域光のうち、Ｂ画素及びＧ画像のいずれかにのみ感応する波長領域を持つ１つの狭帯域光の照射によって得られた１フレームの撮像信号と、残りの２つの狭帯域光を同時に照射して得られた１フレームの撮像信号の合計２フレームの撮像信号を得ることによって、第１〜第３狭帯域信号を取得することができる。
【００１９】
本発明は、更に、広帯域光の照射により得た１フレームの撮像信号に含まれるＢ画素とＧ画素の輝度値の相関関係を予め記憶する第２記憶手段を備えることが好ましく、前記照射手段で青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光と、第１〜第３狭帯域光のうちの少なくとも１つを、同時に照射し、前記第１狭帯域信号取得手段は、第１〜第３狭帯域光のうち、Ｂ画素及びＧ画像のいずれかにのみ感応する波長領域を持つ１つの狭帯域光と広帯域光とを同時に照射して得られた１フレームの撮像信号と、残りの２つの狭帯域光と広帯域光とを同時に照射して得られた１フレームの撮像信号の合計２フレームの撮像信号を得るとともに、前記第２記憶手段の相関関係を用いて、前記広帯域光によるＢ画素とＧ画素のそれぞれの輝度値を分離することによって、第１〜第３狭帯域信号を取得することができる。
【００２０】
前記照射手段により第１〜第３狭帯域光のすべての波長領域と青色領域から赤色領域までの波長領域とを含む白色の広帯域光を照射し、光学フィルタを用いて、前記被写体組織で反射した広帯域光に含まれる第１〜第３狭帯域光を選択的に透過させ、第１〜第３狭帯域光のうち透過した光を前記撮像素子に入射させることによって、前記第１狭帯域信号取得手段で、前記撮像素子が順次出力する、第１〜第３狭帯域光に対応する撮像信号を第１〜第３狭帯域信号として取得することができる。
【００２１】
本発明は、さらに、前記第１〜第３狭帯域光とは異なる波長領域を持つ第４狭帯域光に対応する第４狭帯域信号を取得する第２狭帯域信号取得手段を備えることが好ましく、例えば、前記血管情報取得手段により、前記第１〜第４狭帯域信号に基づき、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求めることができる。なお、第１〜第３狭帯域光とは異なる波長領域を持つ複数の狭帯域光に対応する複数の狭帯域信号を取得し、第１〜第３狭帯域信号及びそれら複数の狭帯域信号に基づいて、血管深さ情報及び酸素飽和度情報を求めてもよい。
【００２２】
前記撮像素子は白黒の撮像素子であり、前記照射手段は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射するとともに、第１、第２、第３、及び第４狭帯域光を時分割して照射することが可能であり、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する面順次式通常光画像生成手段を有することが好ましい。前記撮像素子は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色のカラーフイルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることが好ましい。前記撮像素子は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の３色のカラーフイルタが設けられたＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることが好ましい。
【００２３】
本発明は、更に前記血管深さ情報と前記酸素飽和度情報を選択的に又は同時に表示する表示手段を有することが好ましい。
【００２４】
本発明の電子内視鏡用のプロセッサ装置は、４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を照射して、体腔内の血管を含む被写体組織を電子内視鏡の撮像素子で撮像することにより得られる撮像信号であり、前記照明光が反射した反射光の輝度を表す撮像信号を前記電子内視鏡から受信する受信手段と、前記撮像信号に含まれる第１〜第３狭帯域信号であり、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３狭帯域光に対応する第１〜第３狭帯域信号を取得する狭帯域信号取得手段と、前記第１〜第３狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段とを備えていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の電子内視鏡システムの作動方法は、照明光発生手段が、４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を発するステップと、撮像素子が、体腔内の血管を含む被写体組織を撮像することにより、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を得るステップと、第１狭帯域信号取得手段が、前記撮像信号に含まれる第１〜第３狭帯域信号であり、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３狭帯域光に対応する第１〜第３狭帯域信号を取得するステップと、血管情報取得手段が、前記第１〜第３狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求めるステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３狭帯域光に対応する第１〜第３狭帯域信号を取得し、その第１〜第３狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求め、これら情報を選択的又は同時に表示手段に表示することから、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得することができるとともに、それら２つの情報を同時表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の電子内視鏡システムの外観図である。
【図２】第１実施形態の電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】原色系カラーＣＣＤのＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素における分光透過率と広帯域光ＢＢ及び第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の光強度分布を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は通常光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｂ）は特殊光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。
【図５】ヘモグロビンの吸収係数を示すグラフである。
【図６】第１及び２輝度比Ｓ１／Ｓ３，Ｓ２／Ｓ３と血管深さ及び酸素飽和度との相関関係を示すグラフである。
【図７】（Ａ）は第１及び第２輝度比Ｓ１＊／Ｓ３＊，Ｓ２＊／Ｓ３＊から輝度座標系における座標（Ｘ＊，Ｙ＊）を求める方法を、（Ｂ）は座標（Ｘ＊，Ｙ＊）に対応する血管情報座標系の座標（Ｕ＊，Ｖ＊）を求める方法を説明する説明図である。
【図８】血管深さ画像又は酸素飽和度画像のいずれか一方が表示されるモニタの画像図である。
【図９】血管深さ画像又は酸素飽和度画像の両方が同時表示されるモニタの画像図である。
【図１０】血管に関する血管深さ情報及び酸素飽和度情報が文字情報として同時表示されるモニタの画像図である。
【図１１】血管深さ−酸素飽和度情報を算出する手順と、それら情報を反映した血管深さ画像及び酸素飽和度画像を生成する手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。
【図１３】本発明の第２実施形態における他のＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。
【図１４】本発明の第３実施形態におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第５実施形態の電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１７】通常光画像モードおよび特殊光画像モード時に使用する光を透過させるフィルタが設けられたロータリーフィルターを備える電子内視鏡システムの概略図である。
【図１８】通常光画像モードおよび特殊光画像モード時に使用する光を透過させるフィルタが設けられたロータリーフィルターの概略図である。
【図１９】面順次方式に対応したロータリーフィルターの概略図である。
【図２０】各フィルタの配列が図２０のロータリーフィルターと異なる面順次方式のロータリーフィルターの概略図である。
【図２１】（Ａ）は図１９のロータリーフィルターを用いた場合における特殊光画像モード時の撮像動作を、（Ｂ）は図２０のロータリーフィルターを用いた場合における特殊光画像モード時の撮像動作を説明する説明図である。
【図２２】補色系カラーＣＣＤのＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素における分光透過率と広帯域光ＢＢ及び第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の光強度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１２と、体腔内を照射する光を供給する光源装置１３と、体腔内の画像を表示するモニタ１４とを備えている。電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。
【００２９】
挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられており、この先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００３０】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００３１】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、シャッター３１と、シャッター駆動部３２と、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５と、カプラー３６と、光源切替部３７とを備えている。広帯域光源３０はキセノンランプ、白色ＬＥＤ、マイクロホワイト光源などであり、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。広帯域光源３０から発せられた広帯域光ＢＢは、集光レンズ３９により集光されて、広帯域用光ファイバ４０に入射する。
【００３２】
シャッター３１は、広帯域光源３０と集光レンズ３９との間に設けられており、広帯域光ＢＢの光路に挿入されて広帯域光ＢＢを遮光する挿入位置と、挿入位置から退避して広帯域光ＢＢが集光レンズ３９に向かうことを許容する退避位置との間で移動自在となっている。シャッター駆動部３２はプロセッサ装置内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９からの指示に基づいてシャッター３１の駆動を制御する。
【００３３】
第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はレーザーダイオードなどであり、第１狭帯域光源３３は、波長が４４０±１０ｎｍに、好ましくは４４５ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第１狭帯域光Ｎ１」とする）を、第２狭帯域光源３４は波長が４７０±１０ｎｍに、好ましくは４７３ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第２狭帯域光Ｎ２」とする）を、第３狭帯域光源３５は波長が４００±１０ｎｍに、好ましくは４０５ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第３狭帯域光Ｎ３」とする）を発生する。第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はそれぞれ第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａに接続されており、各光源で発せられた第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａに入射する。
【００３４】
カプラー３６は、電子内視鏡内のライトガイド４３と、広帯域用光ファイバ４０及び第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａとを連結する。これにより、広帯域光ＢＢは、広帯域用光ファイバ４０を介して、ライトガイド４３に入射することが可能となる。また、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は、第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａを介して、ライトガイド４３に入射することが可能となる。
【００３５】
光源切替部３７はプロセッサ装置内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９からの指示に基づいて、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５をＯＮ（点灯）またはＯＦＦ（消灯）に切り替える。第１実施形態では、広帯域光ＢＢを用いた通常光画像モードに設定されている場合には、広帯域光ＢＢが体腔内に照射されて通常光画像の撮像が行なわれる一方、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はＯＦＦにされる。これに対して、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を用いた特殊光画像モードに設定されている場合には、広帯域光ＢＢの体腔内への照射が停止される一方、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５が順次ＯＮに切り替えられて特殊光画像の撮像が行なわれる。
【００３６】
具体的には、まず、第１狭帯域光源３３が光源切替部３７によりＯＮに切り替えられる。そして、第１狭帯域光Ｎ１が体腔内に照射された状態で、被写体組織の撮像が行なわれる。撮像が完了すると、コントローラー５９から光源切替の指示がなされ、第１狭帯域光源３３がＯＦＦに、第２狭帯域光源３４がＯＮに切り替えられる。そして、第２狭帯域光Ｎ２を体腔内に照射した状態での撮像が完了すると、同様にして、第２狭帯域光源３４がＯＦＦに、第３狭帯域光源３５がＯＮに切り替えられる。さらに、第３狭帯域光Ｎ３を体腔内に照射した状態での撮像が完了すると、第３狭帯域光源３５がＯＦＦに切り替えられる。
【００３７】
電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置内のカプラー３６に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。光源装置１３で発せられた光は、ライトガイド４３により導光された後、照射レンズ４８に向けて出射する。照射レンズ４８に入射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、体腔内に照射される。体腔内で反射した広帯域光ＢＢ及び第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。
【００３８】
ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、撮像面４４ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のいずれかのカラーフィルターが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が配列されている。
【００３９】
Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターは、図３に示すような分光透過率５２，５３，５４を有している。集光レンズ５１に入射する光のうち、広帯域光ＢＢは波長が約４７０〜７００ｎｍにわたるため、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターは、広帯域光ＢＢのうちそれぞれの分光透過率５２，５３，５４に応じた波長の光を透過する。ここで、Ｒ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｒ、Ｇ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｇ、Ｂ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｂとすると、ＣＣＤ４４に広帯域光ＢＢが入射した場合には、撮像信号Ｒ、撮像信号Ｇ、及び撮像信号Ｂからなる広帯域撮像信号が得られる。
【００４０】
一方、集光レンズ５１に入射する光のうち第１狭帯域光Ｎ１は、波長が４４０±１０ｎｍであるため、Ｂ色のカラーフィルターのみを透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第１狭帯域光Ｎ１が入射することで、撮像信号Ｂからなる第１狭帯域撮像信号が得られる。また、第２狭帯域光Ｎ２は、波長が４７０±１０ｎｍであるため、Ｂ色及びＧ色のカラーフィルターの両方を透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第２狭帯域光Ｎ２が入射することで、撮像信号Ｂと撮像信号Ｇとからなる第２狭帯域撮像信号が得られる。また、第３狭帯域光Ｎ３は、波長が４００±１０ｎｍであるため、Ｂ色のカラーフィルターのみを透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第３狭帯域光Ｎ３が入射することで、撮像信号Ｂからなる第３狭帯域撮像信号が得られる。
【００４１】
ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００４２】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。第１実施形態では、通常光画像モードに設定されている場合、図４（Ａ）に示すように、１フレームの取得期間内で、広帯域光ＢＢを光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を広帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。この動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００４３】
これに対して、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替えられると、図４（Ｂ）に示すように、まず最初に、１フレームの取得期間内で、第１狭帯域光Ｎ１を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第１狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。第１狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第２狭帯域光Ｎ２を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第２狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。第２狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第３狭帯域光Ｎ３を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第３狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。
【００４４】
図２に示すように、プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理部５５（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））と、フレームメモリ５６と、血管画像生成部５７と、表示制御回路５８を備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ＤＳＰ５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力された広帯域撮像信号及び第１〜第３狭帯域撮像信号に対し、色分離、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などを行うことによって、広帯域画像データ及び第１〜第３狭帯域画像データを作成する。フレームメモリ５６は、ＤＳＰ５５で作成された広帯域画像データ及び第１〜第３狭帯域画像データを記憶する。広帯域画像データは、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色が含まれるカラー画像データである。
【００４５】
血管画像生成部５７は、輝度比算出部６０と、相関関係記憶部６１と、血管深さ−酸素飽和度算出部６２と、血管深さ画像生成部６３と、酸素飽和度画像生成部６４とを備えている。輝度比算出部６０は、フレームメモリ５６に記憶した第１〜第３狭帯域光画像データから、血管が含まれる血管領域を特定する。そして、輝度比算出部６０は、血管領域内の同じ位置の画素について、第１及び第３狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１／Ｓ３を求めるとともに、第２及び第３狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２／Ｓ３を求める。ここで、Ｓ１は第１狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｓ２は第２狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｓ３は第３狭帯域光画像データの画素の輝度値を表している。なお、血管領域の特定方法としては、例えば、血管部分の輝度値とそれ以外の輝度値の差から血管領域を求める方法がある。
【００４６】
相関関係記憶部６１は、第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３と、血管中の酸素飽和度及び血管深さとの相関関係を記憶している。この相関関係は、血管が図５に示すヘモグロビンの吸光係数を有する場合の相関関係であり、これまでの診断等で蓄積された多数の第１〜第３狭帯域光画像データを分析することにより得られたものである。図５に示すように、血管中のヘモグロビンは、照射する光の波長によって吸光係数μａが変化する吸光特性を持っている。吸光係数μａは、ヘモグロビンの光の吸収の大きさである吸光度を表すもので、ヘモグロビンに照射された光の減衰状況を表すＩ０ｅｘｐ（−μａ×ｘ）の式の係数である。ここで、Ｉ０は光源装置から被写体組織に照射される光の強度であり、ｘ（ｃｍ）は被写体組織内の血管までの深さである。
【００４７】
また、酸素と結合していない還元ヘモグロビン７０と、酸素と結合した酸化ヘモグロビン７１は、異なる吸光特性を持っており、同じ吸光度（吸光係数μａ）を示す等吸収点（図５における各ヘモグロビン７０，７１の交点）を除いて、吸光度に差が生じる。吸光度に差があると、同じ血管に対して、同じ強度かつ同じ波長の光を照射しても、輝度値が変化する。また、同じ強度の光を照射しても、波長が異なれば吸光係数μａが変わるので、輝度値が変化する。
【００４８】
以上のようなヘモグロビンの吸光特性を鑑みると、酸素飽和度によって吸光度に違いが出る波長が４４５ｎｍと４７３ｎｍにあること、及び血管深さ情報抽出のためには深達度の短い短波長領域が必要となることから、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３には、中心波長が４５０ｎｍ以下の波長領域を持つ狭帯域光を少なくとも１つ含めることが好ましい。このような狭帯域光は、第１実施形態では第１及び第２狭帯域光に相当する。また、酸素飽和度が同じでも、波長が異なれば吸収係数の値も異なり、粘膜中の深達度も異なっている。したがって、波長によって深達度が異なる光の特性を利用することで、輝度比と血管深さの相関関係を得ることができる。
【００４９】
相関関係記憶部６１は、図６に示すように、第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３を表す輝度座標系６６の座標と、酸素飽和度及び血管深さを表す血管情報座標系６７の座標との対応付けによって、相関関係を記憶している。輝度座標系６６はＸＹ座標系であり、Ｘ軸は第１輝度比S１／S３を、Y軸は第２輝度比S２／S３を表している。血管情報座標系６７は輝度座標系６６上に設けられたＵＶ座標系であり、U軸は血管深さを、V軸は酸素飽和度を表している。Ｕ軸は、血管深さが輝度座標系６６に対して正の相関関係があることから、正の傾きを有している。このＵ軸に関して、右斜め上に行くほど血管は浅いことを、左斜め下に行くほど血管が深いことを示している。一方、Ｖ軸は、酸素飽和度が輝度座標系６６に対して負の相関関係を有することから、負の傾きを有している。このＶ軸に関して、左斜め上に行くほど酸素飽和度が低いことを、右斜め下に行くほど酸素飽和度が高いことを示している。
【００５０】
また、血管情報座標系６７においては、U軸とV軸とは交点Ｐで直交している。これは、第１狭帯域光Ｎ１の照射時と第２狭帯域光Ｎ２の照射時とで吸光の大小関係が逆転しているためである。即ち、図５に示すように、波長が４４０±１０ｎｍである第１狭帯域光Ｎ１を照射した場合には、還元ヘモグロビン７０の吸光係数は、酸素飽和度が高い酸化ヘモグロビン７１の吸光係数よりも大きくなるのに対して、波長が４７０±１０ｎｍである第２狭帯域光Ｎ２を照射した場合には、酸化ヘモグロビン７１の吸光係数のほうが還元ヘモグロビン７０の吸光係数よりも大きくなっているため、吸光の大小関係が逆転している。なお、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３に代えて、吸光の大小関係が逆転しない狭帯域光を照射したときには、U軸とV軸とは直交しなくなる。また、波長が４００±１０ｎｍである第３狭帯域光Ｎ３を照射したときには、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数はほぼ等しくなっている。
【００５１】
血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、相関関係記憶部６１の相関関係に基づき、輝度比算出部６０で算出された第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３に対応する酸素飽和度と血管深さを特定する。ここで、輝度比算出部６０で算出された第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３のうち、血管領域内の所定画素についての第１輝度比をＳ１＊／Ｓ３＊とし、第２輝度比をＳ２＊／Ｓ３＊とする。
【００５２】
血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、図７（Ａ）に示すように、輝度座標系６６において、第１及び第２輝度比S１＊／S３＊，S２＊／S３＊に対応する座標（Ｘ＊，Ｙ＊）を特定する。座標（Ｘ＊，Ｙ＊）が特定されたら、図７（Ｂ）に示すように、血管情報座標系６７において、座標（Ｘ＊，Ｙ＊）に対応する座標（Ｕ＊，Ｖ＊）を特定する。これにより、血管領域内の所定位置の画素について、血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊が求まる。
【００５３】
血管深さ画像生成部６３は、血管深さの程度に応じてカラー情報が割り当てられたカラーマップ６３ａ（ＣＭ（Color Map））を備えている。カラーマップ６３ａには、例えば、血管深さが表層であるときには青、中層であるときには緑、深層であるときには赤というように、血管深さの程度に応じて、明瞭に区別することができる色が割り当てられている。血管深さ画像生成部６３は、カラーマップ６３ａから、血管深さ−酸素飽和度算出部６２で算出された血管深さ情報Ｕ＊に対応するカラー情報を特定する。
【００５４】
血管深さ画像生成部６３は、血管領域内の全ての画素についてカラー情報が特定されると、フレームメモリ５６から広帯域画像データを読み出し、読み出された広帯域光画像データに対してカラー情報を反映させる。これにより、血管深さの情報が反映された血管深さ画像データが生成される。生成された血管深さ画像データは再度フレームメモリ５６に記憶される。なお、カラー情報は、広帯域光画像データにではなく、第１〜第３狭帯域画像データのいずれか、あるいはこれらを合成した合成画像に対して反映させてもよい。
【００５５】
酸素飽和度画像生成部６４は、酸素飽和度の程度に応じてカラー情報が割り当てられたカラーマップ６４ａ（ＣＭ（Color Map））を備えている。カラーマップ６４ａには、例えば、低酸素飽和度であるときにはシアン、中酸素飽和度であるときにはマゼンダ、光酸素飽和度であるときにはイエローというように、酸素飽和度の程度に応じて、明瞭に区別することができる色が割り当てられている。酸素飽和度画像生成部６４は、血管深さ画像生成部と同様に、カラーマップ６４ａから血管深さ−酸素飽和度算出部で算出された酸素飽和度情報Ｖ＊に対応するカラー情報を特定する。そして、このカラー情報を広帯域画像データに反映させることにより、酸素飽和度画像データを生成する。生成された酸素飽和度画像データは、血管深さ画像データと同様、フレームメモリ５６に記憶される。
【００５６】
表示制御回路５８は、フレームメモリ５６から１又は複数の画像を読み出し、読み出した画像をモニタ１４に表示する。画像の表示形態としては様々なパターンが考えられる。例えば、図８に示すように、モニタ１４の一方の側に広帯域画像７２を表示させ、他方の側に、画像切替ＳＷ６８（図２参照）により選択された血管深さ画像７３または酸素飽和度画像７４のいずれかを表示させるようにしてもよい。図８の血管深さ画像７３では、血管画像７５は表層血管を示す青色で、血管画像７６は中層血管を示す緑色で、血管画像７７は深層血管を示す赤色で表されている。また、酸素飽和度画像７４では、血管画像８０は低酸素飽和度を示すシアンで、血管画像８１は中酸素飽和度を示すマゼンダで、血管画像８２は高酸素飽和度を示すイエローで表されている。
【００５７】
図８に対して、図９に示すように、血管深さ画像７３及び酸素飽和度画像７４の両方を同時に表示するようにしてもよい。なお、図１０に示すように、血管深さ画像７３及び酸素飽和度画像７４を表示せず、広帯域画像７２のうち所定の血管画像８５を指定し、その指定した血管画像８５について血管深さ（Ｄ（Depth））及び酸素飽和度（ＳｔＯ２（Saturated Oxygen））を文字情報として表示するようにしてもよい。
【００５８】
次に、血管深さ−酸素飽和度情報を算出する手順と、それら情報を反映した血管深さ画像及び酸素飽和度画像を生成する手順を、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。まず、コンソール２３の操作により、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替える。特殊光画像モードに切り替えられると、この切替時点での広帯域画像データが、血管深さ画像または酸素飽和度画像の生成に用いられる画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。なお、血管深さ画像等の生成に用いる広帯域画像データは、コンソール操作前のものを使用してもよい。
【００５９】
そして、コントローラー５９からシャッター駆動部３２に対して照射停止信号が送られると、シャッター駆動部３２は、シャッター３１を退避位置から挿入位置に移動させ、体腔内への広帯域光ＢＢの照射を停止する。広帯域光ＢＢの照射が停止されると、コントローラー５９から光源切替部３７に対して照射開始指示が送られる。これにより、光源切替部３７は、第１狭帯域光源３３をＯＮにし、第１狭帯域光Ｎ１を体腔内に照射する。第１狭帯域光Ｎ１が体腔内に照射されると、コントローラー５９から撮像駆動部４６に対して撮像指示が送られる。これにより、第１狭帯域光Ｎ１が照射された状態で撮像が行なわれ、撮像により得られた第１狭帯域撮像信号は、ＡＦＥ４５を介して、ＤＳＰ５５に送られる。ＤＳＰ５５では第１狭帯域撮像信号に基づいて第１狭帯域画像データが生成される。生成された第１狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００６０】
第１狭帯域画像データがフレームメモリ５６に記憶されたら、光源切替部３７は、コントローラー５９からの光源切替指示により、体腔内に照射する光を第１狭帯域光Ｎ１から第２狭帯域光Ｎ２へと切り替える。そして、第１狭帯域光Ｎ１の場合と同様に撮像が行なわれ、撮像により得られた第２狭帯域撮像信号に基づいて第２狭帯域画像データが生成される。生成された第２狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００６１】
第２狭帯域画像データがフレームメモリ５６に記憶されたら、光源切替部３７は、コントローラー５９からの光源切替指示により、体腔内に照射する光を第２狭帯域光Ｎ２から第３狭帯域光Ｎ３へと切り替える。そして、第１及び第２狭帯域光Ｎ１，Ｎ２の場合と同様に撮像が行なわれ、撮像により得られた第３狭帯域撮像信号に基づいて第３狭帯域画像データが生成される。生成された第３狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００６２】
フレームメモリ５６に広帯域画像データ、第１〜第３狭帯域画像データが記憶されたら、輝度比算出部６０は、第１狭帯域画像データ、第２狭帯域画像データ、第３狭帯域画像データの３つの画像データから、血管を含む血管領域を特定する。そして、血管領域内の同じ位置の画素について、第１及び第３狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１＊／Ｓ３＊と、第２及び第３狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２＊／Ｓ３＊が算出される。
【００６３】
次に、血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、相関関係記憶部６１の相関関係に基づいて、第１及び第２輝度比Ｓ１＊／Ｓ３＊，Ｓ２＊／Ｓ３＊に対応する輝度座標系の座標（Ｘ＊，Ｙ＊）を特定する。さらに、座標（Ｘ＊，Ｙ＊）に対応する血管情報座標系の座標（Ｕ＊，Ｖ＊）を特定することにより、血管領域内の所定画素についての血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊が求められる。
【００６４】
血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊が求められると、血管深さ情報Ｕ＊に対応するカラー情報が血管深さ画像生成部のＣＭ６３ａから特定されるとともに、酸素飽和度情報Ｖ＊に対応するカラー情報が酸素飽和度画像生成部のＣＭ６４ａから特定される。特定されたカラー情報は、プロセッサ装置１２内のＲＡＭ（図示省略）に記憶される。
【００６５】
そして、カラー情報がＲＡＭに記憶されると、血管領域内の全ての画素について、上述した手順で、血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊を求めるとともに、それら血管深さ情報Ｕ＊及び酸素飽和度情報Ｖ＊に対応するカラー情報を特定する。
【００６６】
そして、血管領域内の全ての画素について血管深さ情報及び酸素飽和度情報とそれら情報に対応するカラー情報が得られると、血管深さ画像生成部６３は、フレームメモリ５６から広帯域画像データを読み出し、この広帯域画像データに対して、ＲＡＭに記憶されたカラー情報を反映させることにより、血管深さ画像データを生成する。また、酸素飽和度画像生成部６４は、血管深さ画像と同様にして、酸素飽和度画像データを生成する。生成された血管深さ画像データ及び酸素飽和度画像データは、再度フレームメモリ５６に記憶される。
【００６７】
そして、表示制御回路５８は、フレームメモリ５６から広帯域画像データ、血管深さ画像データ、及び酸素飽和度画像データを読み出し、これら読み出した画像データに基づいて、図８または図９に示すような広帯域画像７２、血管深さ画像７３、及び酸素飽和度画像７４をモニタ１４に表示する。図８に示すモニタ１４では、通常光画像である広帯域画像７２と、血管深さ画像７３または酸素飽和度画像の一方が同時に並列表示され、図９に示すモニタ１４では、広帯域画像７２、血管深さ画像７３、及び酸素飽和度画像７４の３つの画像が同時に並列表示される。
【００６８】
本発明の第２実施形態は、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の照射毎に合計３フレームの撮像信号を得る第１実施形態と異なり、図１２に示すように、まず第３狭帯域光Ｎ３を体腔内に照射して撮像し、その後に第１狭帯域光Ｎ２と第２狭帯域光Ｎ２を合成した合成狭帯域光を照射して撮像を行い、それら撮像による合計２フレームの撮像信号から第１〜第３狭帯域画像データを生成する。第１〜第３狭帯域画像データの生成に３フレームの撮像信号が必要となった第１実施形態に対して、第２実施形態では撮像信号のフレーム数を２に減らしている。血管深さ情報及び酸素飽和度情報は、第１〜第３狭帯域画像データ間において、位置が同じ画素の輝度比を利用して求めるので、フレーム数が少ない方が被検者の体動や挿入部の動きによる画素の位置ズレを防止することができる。
【００６９】
第２実施形態における電子内視鏡システムは、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５の切替順序、及びＣＣＤ４４から出力される撮像信号以外については、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様であるため、図示及び説明を省略する。
【００７０】
第１〜第３狭帯域光源３３〜３５は、通常光画像モードでＯＦＦにされている。そして、通常光画像モードから特殊光画像モードに設定変更されると、第３狭帯域光源３５が光源切替部３７によりＯＮに切り替えられ、第３狭帯域光Ｎ３が体腔内に照射された状態で被写体組織の撮像が行なわれる。撮像が完了すると、コントローラー５９から光源切替の指示がなされ、第３狭帯域光源３５がＯＦＦに、第１及び第２狭帯域光源３３，３４の両方のがＯＮに切り替えられる。そして、第１狭帯域光Ｎ１と第２狭帯域光Ｎ２とからなる合成狭帯域光が体腔内に照射された状態で撮像が行なわれる。撮像が完了すると、第１及び第２狭帯域光源３３，３４の両方がＯＦＦに切り替えられる。
【００７１】
第２実施形態では、以下のようにしてＣＣＤ４４から撮像信号が出力される。まず最初に体腔内に照射される第３狭帯域光Ｎ３はＢ画素のみ透過するため、第３狭帯域光Ｎ３に基づく輝度値Ｌ３のみを有する撮像信号Ｂ１が得られる。第３狭帯域光Ｎ３の後に照射する合成狭帯域光の場合には、第１狭帯域光Ｎ１がＢ画素を透過する一方、第２狭帯域光Ｎ２はＢ画素及びＧ画素の両方を透過する。したがって、第１狭帯域光Ｎ１に基づく輝度値Ｌ１と第２狭帯域光Ｎ２に基づく輝度値Ｌ２とからなる撮像信号Ｂ２、及び輝度値Ｌ２のみ有する撮像信号Ｇ２が得られる。よって、ＣＣＤ４４からは、以下のような撮像信号が、プロセッサ装置のＤＳＰ５５に送られる。
撮像信号Ｂ１＝輝度値Ｌ３
撮像信号Ｂ２＝輝度値Ｌ１＋輝度値Ｌ２
撮像信号Ｇ２＝輝度値Ｌ２
【００７２】
ＤＳＰ５５では、撮像信号Ｂ１、撮像信号Ｂ２、及び撮像信号Ｇ２に基づいて第１〜第３狭帯域画像データを生成する。撮像信号Ｂ１は輝度値Ｌ３のみであるため、この撮像信号Ｂ１から第３狭帯域画像データが得られる。同様にして、撮像信号Ｇ２は輝度値Ｌ２のみであるため、この撮像信号Ｇ２から第２狭帯域画像データが得られる。一方、第１狭帯域画像データについては、Ｂ２−（定数）×Ｇ２の演算を行い、撮像信号Ｂ２から輝度値Ｌ２を分離することにより得られる。なお、（定数）は第１及び２狭帯域光の強度比により定められる。得られた第１〜第３狭帯域画像データはフレームメモリ５６に記憶される。
【００７３】
なお、第２実施形態では、図１３に示すように、最初に照射する光を第１狭帯域光Ｎ１とし、その後に照射する光を、第２狭帯域光Ｎ２と第３狭帯域光Ｎ３とからなる合成狭帯域光としてもよい。この場合、以下に示すような撮像信号を得ることができる。
撮像信号Ｂ１＝第１狭帯域光Ｎ１に基づく輝度値Ｌ１
撮像信号Ｂ２＝第２狭帯域光Ｎ２に基づく輝度値Ｌ２＋第３狭帯域光Ｎ３に基づく輝度値Ｌ３
撮像信号Ｇ２＝第２狭帯域光Ｎ２に基づく輝度値Ｌ２
【００７４】
この場合、ＤＳＰ５５では、撮像信号Ｂ１から第１狭帯域画像データが、撮像信号Ｇ２から第２狭帯域画像データは撮像信号Ｇ２が生成される。一方、第３狭帯域画像データについては、Ｂ２−（定数）×Ｇ２の演算を行い、撮像信号Ｂ２から輝度値Ｌ２を分離することにより得られる。なお、（定数）は第２及び３狭帯域光の強度比により定められる。
【００７５】
本発明の第３実施形態は、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の照射の際に広帯域光ＢＢの照射を行わなかった第１及び第２実施形態と異なり、図１４に示すように、まず最初に第１狭帯域光Ｎ１及び広帯域光ＢＢを同時に照射して撮像を行い、その後に、第２狭帯域光Ｎ２、第３狭帯域光Ｎ３、及び広帯域光ＢＢの３つの光を同時に照射して撮像を行なう。そして、それら合計２回の撮像で得られる２フレームの撮像信号から第１〜第３狭帯域画像データを生成する。また、第３実施形態では、第１〜第３狭帯域画像データの生成の際に、広帯域画像データをも生成することができる。このため、図８〜図１０に示すように、モニタ１４に広帯域画像と血管深さ又は酸素飽和度との両方を表示する場合、第１及び第２実施形態に比べて両者の同時性を確保することができる。
【００７６】
第３実施形態の電子内視鏡システムは、第１実施形態のＤＳＰ５５に代えて図１４に示すＤＳＰ１０１を備えていること、シャッター３１の駆動操作、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５の切替順序、及びＣＣＤ４４から出力される撮像信号以外については、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様であるため、説明を省略する。
【００７７】
シャッター３１は、第３実施形態では、常時退避位置に位置している。したがって、広帯域電源３０は常時ＯＮしているので、電子内視鏡１１の使用中、広帯域光ＢＢが常時体腔内に照射される。第１〜第３狭帯域光源３３〜３５は、通常光画像モード時にはＯＦＦにされている。そして、通常光画像モードから特殊光画像モードに設定変更されると、第１狭帯域光源３３が光源切替部３７によりＯＮに切り替えられる。そして、第１狭帯域光Ｎ１及び広帯域光ＢＢが体腔内に照射された状態で被写体組織の撮像が行なわれる。撮像が完了すると、コントローラー５９から光源切替の指示がなされ、第１狭帯域光源３３がＯＦＦに、第２及び第３狭帯域光源３４，３５の両方のＯＮに切り替えられる。そして、第２狭帯域光Ｎ２、第３狭帯域光Ｎ３、広帯域光ＢＢが体腔内に照射された状態で撮像が行なわれる。撮像が完了すると、第２及び第３狭帯域光源３４，３５の両方がＯＦＦに切り替えられる。
【００７８】
ＣＣＤ４４は、第３実施形態では、以下のようにして撮像信号を出力する。まず最初にＣＣＤの撮像面４４ａに入射する光のうち、第１狭帯域光Ｎ１はＢ画素を透過する一方、広帯域光ＢＢはＢ画素及びＧ画素の両方を透過する。これにより、第１狭帯域光Ｎ１による輝度値Ｌ１と広帯域光ＢＢによる輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ１とからなる撮像信号Ｂ１と、広帯域光ＢＢによる輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｇ１のみを有する撮像信号Ｇ１とが得られる。
【００７９】
次にＣＣＤの撮像面４４ａに入射する光のうち、第２狭帯域光Ｎ２及び広帯域光ＢＢはＢ画素及びＧ画素の両方を透過する一方、第３狭帯域光Ｎ３はＢ画素のみを透過する。したがって、第２狭帯域光Ｎ２による輝度値Ｌ２、第３狭帯域光Ｎ３による輝度値Ｌ３、及び広帯域光ＢＢによる輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ２からなる撮像信号Ｂ２と、輝度値Ｌ２と広帯域光ＢＢによる輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｇ２とからなる撮像信号Ｇ２が得られる。よって、ＣＣＤ４４からは、以下のような撮像信号が、プロセッサ装置のＤＳＰ１０１に送られる。
撮像信号Ｂ１＝輝度値Ｌ１＋輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ１
撮像信号Ｇ１＝輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｇ１
撮像信号Ｂ２＝輝度値Ｌ２＋輝度値Ｌ３＋輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ２
撮像信号Ｇ２＝輝度値Ｌ２＋輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｇ２
【００８０】
ＤＳＰ１０１は、第３実施形態では、輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ１，Ｂｒｏａｄ＿Ｇ１，Ｂｒｏａｄ＿Ｂ２，Ｂｒｏａｄ＿Ｇ２の相関関係を記憶した広帯域輝度値相関関係記憶部１０１ａを備えている。この相関関係は、これまでの診断等で蓄積した多数の画像データの分析の結果、得られたものである。したがって、ＤＳＰ１０１は、広帯域輝度値相関関係記憶部１０１ａの相関関係を参照することにより、輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｇ１と相関関係にある輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ１，Ｂｒｏａｄ＿Ｂ２，Ｂｒｏａｄ＿Ｇ２を求める。そして、ＤＳＰ１０１は、撮像信号Ｂ１，撮像信号Ｂ２、及び撮像信号Ｇ２から、輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ１，Ｂｒｏａｄ＿Ｂ２，Ｂｒｏａｄ＿Ｇ２を分離することにより、以下のような撮像信号を求める。
撮像信号Ｂ１＊＝輝度値Ｌ１
撮像信号Ｂ２＊＝輝度値Ｌ２＋輝度値Ｌ３
撮像信号Ｇ２＊＝輝度値Ｌ２
【００８１】
ＤＳＰ１０１は、撮像信号Ｂ１＊に基づいて第１狭帯域画像データを得るとともに、撮像信号Ｇ２＊に基づいて第２狭帯域画像データを得る。一方、第３狭帯域画像データについては、Ｂ２＊−（定数）×Ｇ２＊の演算を行い、撮像信号Ｂ２＊から輝度値Ｌ２を分離することにより得られる。なお、（定数）は第２及び３狭帯域光の強度比により定められる。得られた第１〜第３狭帯域画像データはフレームメモリ５６に記憶される。
【００８２】
第３実施形態では、広帯域光ＢＢの輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｂ１，Ｂｒｏａｄ＿Ｇ１，Ｂｒｏａｄ＿Ｂ２，Ｂｒｏａｄ＿Ｇ２も得られることから、特殊光画像モード時においても、第１狭帯域画像データ（特殊光画像についての画像データ）のみならず、カラー画像データである広帯域光画像データ（通常光画像についての画像データ）も得ることができる。なお、第３実施形態においては、第２実施形態のように（図１２及び図１３参照）、第１狭帯域光Ｎ１と第３狭帯域光Ｎ３とを入れ替えてもよい。
【００８３】
本発明の第４実施形態は、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を切り替えながら撮像を行なった第１〜３実施形態と異なり、第１〜第３狭帯域光源を設置せずに、広帯域光ＢＢの反射光を音響光学可変フィルタ部で第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３に分光し、分光毎に撮像を行なう。図１５に示すように、第４実施形態の電子内視鏡システム１１０は、電子内視鏡に音響光学可変フィルタ部１１１を設けること、分光毎に撮像を行なうこと、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５を設けないこと以外については、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様であるため、説明を省略する。
【００８４】
第４実施形態の電子内視鏡１１０は、電子内視鏡の観察窓５０と集光レンズ５１との間に設けられた音響光学可変フィルタ部１１１を備えている。音響光学可変フィルタ部１１１は、体腔内で反射した広帯域光ＢＢを、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３に分光する。音響光学可変フィルタ部１１１では、まず最初に第１狭帯域光Ｎ１が分光され、その後に第２狭帯域光Ｎ２、第３狭帯域光Ｎ３の順序で分光されるが、この順序に限られない。また、音響光学可変フィルタ部１１１は撮像制御部４６に接続されており、分光を行なう毎に分光信号を撮像制御部４６に送る。この分光信号に基づいて撮像制御部４６はＣＣＤ４４に撮像信号を送る。したがって、分光毎にＣＣＤ４４で撮像が行なわれるため、ＣＣＤ４４からは第１実施形態と同様に、第１〜第３狭帯域撮像信号が出力される。
【００８５】
なお、第４実施形態では、カラーのＣＣＤ４４に代えて、電子内視鏡１１の先端部から入射する広帯域光ＢＢのうち第１狭帯域光Ｎ１のみを透過させるフィルターが設けられた第１狭帯域用画素、第２狭帯域光Ｎ２のみを透過させるフィルターが設けられた第２狭帯域用画素、第３狭帯域光Ｎ３のみを透過させるフィルターが設けられた第３狭帯域用画素の３種類の画素が配列されたＣＣＤを使用してもよい。このようなＣＣＤを用いることで、音響光学可変フィルタ部１１１によらず、広帯域光ＢＢを分光することができる。
【００８６】
本発明の第５実施形態は、広帯域光源を用いて広帯域光ＢＢを照射した第１〜４実施形態と異なり、広帯域光源を設置せずに、ライトガイドの出射端に蛍光部材を設け、この蛍光部材に第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を照射することによって広帯域光ＢＢを発生させる。図１６に示すように、第５実施形態の電子内視鏡システム１２０は、電子内視鏡のライトガイド４３の出射端に蛍光部材１２１を設けること、広帯域光源３０を設けないこと以外については、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と同様であるため、説明を省略する。
【００８７】
蛍光部材１２１は、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の一部を、波長が約４７０〜７００ｎｍわたる広帯域光ＢＢに変換する一方、それ以外の第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３をそのまま透過させる。第５実施形態では、以下の手順で第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を照射することにより、第３実施形態と同様の撮像信号を得る。
【００８８】
まず第１狭帯域光源３３をＯＮにすることにより、第１狭帯域光Ｎ１が蛍光部材１２１で変換された広帯域光ＢＢと、蛍光部材１２１をそのまま透過した第１狭帯域光Ｎ１とが体腔内に照射される。そして、このような照射状態での撮像が完了すると、第１狭帯域光源３３をＯＦＦにし、第２狭帯域光源３４及び第３狭帯域光源３５の両方をＯＮにする。これにより、第２及び第３狭帯域光Ｎ２，Ｎ３が蛍光部材１２１で変換された広帯域光ＢＢと、蛍光部材１２１をそのまま透過した第２及び第３狭帯域光Ｎ２，Ｎ３とが体腔内に照射される。そして、これら光が照射された状態で撮像が行なわれる。以上の撮像で得られた２フレームの撮像信号は、第３実施形態と同様の手順で、第１〜第３狭帯域画像データに変換される。
【００８９】
なお、上記第１〜５実施形態では、第１〜第３狭帯域光源を用いて血管深さ及び酸素飽和度を求めたが、さらに波長が５３２ｎｍ近傍（例えば５３０±１０ｎｍ）に制限された第４狭帯域光Ｎ４を発生する第４狭帯域光源を追加し、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４の照射によって第１〜第４狭帯域画像データを生成し、これら画像データに基づいて血管深さ及び酸素飽和度を求めてもよい。なお、光は波長が長くなるほど被写体組織の深い層に到達する性質を有するため、第２狭帯域光Ｎ２よりも波長が長い第４狭帯域光Ｎ４を用いることで、更に深い位置にある血管に関する情報を得ることができる。
【００９０】
この場合、輝度比算出部６０は、第１〜第４狭帯域画像データから血管領域を特定する。そして、第１実施形態と同様に、第１及び第２輝度比Ｓ１／Ｓ３，Ｓ２／Ｓ３を求めるとともに、第１及び第４狭帯域画像データ間の第３輝度比Ｓ４／Ｓ３を求める。ここで、Ｓ４は、第４狭帯域画像データの画素の輝度値を表している。そして、血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、予め実験等により得られた第１〜第３輝度比Ｓ１／Ｓ３，Ｓ２／Ｓ３，Ｓ４／Ｓ３と血管深さ及び酸素飽和度との相関関係に基づき、第１実施形態と同様の手順で、輝度比算出部６０で算出した第１〜第３輝度比に対応する血管深さ情報及び酸素飽和度情報を求める。
【００９１】
また、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４の照射毎に撮像を行なうのではなく、第２及び第３実施形態のように、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４のいずれかを合成した光を照射して撮像することにより、撮像信号のフレーム数を減らしてもよい。例えば、まず、最初に第１狭帯域光Ｎ１と第４狭帯域光Ｎ４とを同時に体腔内に照射して撮像する。その後に、第２狭帯域光Ｎ２と第３狭帯域光Ｎ３とを同時に体腔内に照射して撮像をする。これにより、合計２フレームの撮像信号が得られる。
【００９２】
最初の撮像で得られる撮像信号は、以下に示すような輝度値を有する撮像信号Ｂ１と撮像信号Ｇ１である。また、次の撮像により得られる撮像信号は、以下のような輝度値を有する撮像信号Ｂ２と撮像信号Ｇ２である。
撮像信号Ｂ１＝第１狭帯域光Ｎ１による輝度値Ｌ１＋第４狭帯域光Ｎ４による輝度値Ｌ４
撮像信号Ｇ１＝第４狭帯域光Ｎ４による輝度値Ｌ４
撮像信号Ｂ２＝第２狭帯域光Ｎ２による輝度値Ｌ２＋第３狭帯域光Ｎ３による輝度値Ｌ３
撮像信号Ｇ２＝第２狭帯域光Ｎ２による輝度値Ｌ２
【００９３】
ここで、輝度値Ｌ２のみ有する撮像信号Ｇ２から第２狭帯域画像データが、輝度値Ｌ４のみ有する撮像信号Ｇ１から第４狭帯域画像データが生成される。また、Ｂ１−（定数）×Ｇ１の演算により、撮像信号Ｂ１から輝度値Ｌ４を分離することで、第１狭帯域画像データが生成される。ここで、「定数」は第１狭帯域光Ｎ１と第４狭帯域光Ｎ４の強度比から決められる。さらに、Ｂ２−（定数）×Ｇ２の演算により、撮像信号Ｂ２から輝度値Ｌ３を分離することで、第２狭帯域画像データが生成される。ここで、「定数」は第２狭帯域光Ｎ２と第３狭帯域光Ｎ３の強度比から決められる。
【００９４】
なお、第１〜第３実施形態では、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の発生に第１〜第３狭帯域光源を用いたが、第１〜第３狭帯域光源を設置せず、図１７に示すような電子内視鏡システム１２５において、広帯域光源３０に加えて、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢのうち通常光画像モードおよび特殊光画像モードで使用する光を透過させるフィルタを備えたロータリーフィルター１３０を用いて、広帯域光ＢＢおよび第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の照射を行なってもよい。ロータリーフィルター１３０は、広帯域光源３０と集光レンズ３９との間に設けられており、回転軸１３０ａを中心として一定速度で回転する。また、ロータリーフィルター１３０は、回転軸１３０ａに取り付けられたフィルタ切替部１３１によって、その径方向に２段階で移動自在となっている。
【００９５】
図１８に示すように、ロータリーフィルター１３０には、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢのうち通常光画像モード時に使用する光を透過させる第１エリア１３２と、広帯域光ＢＢのうち血管情報取得処理時に使用する光を透過させる第２エリア１３３とが設けられている。したがって、モードや処理を切り替える際には、フィルタ切替部１３１でロータリーフィルター１３０を径方向に移動させ、切り替えようとするモードに対応するエリアが広帯域光ＢＢの光路上に位置するようにする。
【００９６】
第１エリア１３２には、広帯域光ＢＢをそのまま透過させる広帯域光透過フィルタ１３５が設けられている。第２エリア１３３には、広帯域光透過フィルタ１３５と、広帯域光ＢＢのうち、第１狭帯域光Ｎ１のみを透過させる第１狭帯域光透過フィルタ１３６と、第２狭帯域光のみを透過させる第２狭帯域光透過フィルタ１３７と、第３狭帯域光Ｎ３のみを透過させる第３狭帯域光透過フィルタ１３８とが、この順序で周方向に沿って設けられている。
【００９７】
上記第１〜第５実施形態では、広帯域光画像を生成する際には、広帯域光ＢＢをそのまま体腔内に照射し、体腔内で反射した広帯域光ＢＢをカラーＣＣＤで撮像することで得られた広帯域撮像信号に基づいて、広帯域光画像を生成している（同時方式）が、ＲＧＢの３色の光を時分割して体腔内に照射し、体腔内で反射した各色の光をモノクロＣＣＤで撮像することによって得られる３色の撮像信号に基づいて広帯域光画像を生成してもよい（面順次方式）。
【００９８】
この面順次方式で撮像する際には、図１７に示す電子内視鏡システム１２５において、図１８に示すようなロータリーフィルター１３０の代わりに、図１９に示すようなロータリーフィルター１５０が用いる。ロータリーフィルター１５０は、ＢＧＲの３色のカラーフィルター１５１、１５２、１５３が周方向に沿って連続的に設けられた通常光画像モード用の第１エリア１７０と、第１エリア１７０と同様に、ＢＧＲの３色のカラーフィルター１５１、１５２、１５３が周方向に沿って連続的に設けられるとともに、このカラーフィルタ１５３に続いて、第１〜第３狭帯域光透過フィルタ１５４〜１５６が連続的に設けられた特殊光画像モード用の第２エリア１７１とを備えている。
【００９９】
通常光画像モード時には、フィルタ切替部１３１によって、ロータリーフィルター１５０の通常光画像モード用の第１エリア１７０が広帯域光源３０の光路上にセットされる。そして、Ｂ色のカラーフィルター１５１、Ｇ色のカラーフィルター１５２、Ｒ色のカラーフィルター１５３が広帯域光ＢＢの光路上に順に位置するように、ロータリーフィルター１５０を回転させる。このロータリーフィルター１５０の回転により、体腔内には青色、緑色、赤色の光が順に照射される。
【０１００】
そして、各色の光が照射される毎にモノクロのＣＣＤで撮像を行なうことによって、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号の３色の撮像信号が得られる。これら３色の撮像信号から、広帯域光画像が生成される。なお、面順次方式で得られる青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号は、光の照射毎に撮像を行なうため、信号間で時間差が発生している。そのため、体腔内に照射する光の色を切り替えているときに、被検者の体動や内視鏡の挿入部の動きなどがあると、生成された広帯域光画像に位置ズレが生じることがある。これに対して、同時方式によって得られる広帯域画像は、カラーＣＣＤで同時に取得した青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号に基づいて生成されているため、位置ズレなどが生じることがない。
【０１０１】
さらに、特殊光画像モード時においては、フィルタ切替部１３１によって、ロータリーフィルター１５０の特殊光画像モード用の第２エリア１７１が広帯域光源３０の光路上にセットされる。そして、Ｂ色のカラーフィルター１５１、Ｇ色のカラーフィルター１５２、Ｒ色のカラーフィルター１５３、第１狭帯域光透過フィルタ１５４、第２狭帯域光透過フィルタ１５５、及び第３狭帯域光透過フィルタ１５６が広帯域光ＢＢの光路上に順に位置するように、ロータリーフィルター１５０を回転させる。このロータリーフィルター１５０の回転により、体腔内には青色、緑色、赤色の光が順に照射されるとともに、赤色の光の照射の後に、第１狭帯域光Ｎ１、第２狭帯域光Ｎ２、第３狭帯域光Ｎ３が順に照射される。
【０１０２】
そして、各光が照射される毎にモノクロのＣＣＤで撮像を行なうことによって、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号の３色の撮像信号が得られるとともに、第１〜第３狭帯域撮像信号が得られる。通常光画像モードと同様に、得られた３色の撮像信号から、広帯域光画像が生成される。
【０１０３】
なお、面順次方式では、図１９に示すロータリーフィルター１５０の代わりに、図２０に示すロータリーフィルター１５８を用いてもよい。このロータリーフィルター１５８において、通常光画像モード用の第１エリア１８０はロータリーフィルター１５０の第１エリア１７０と同様であるが、特殊光画像モード用の第２エリア１８１についてはロータリーフィルター１５０の第２エリア１７１とフィルタ配列が異なる。
【０１０４】
ロータリーフィルター１５８の第２エリア１８１においては、Ｂ色のカラーフィルター１５１とＧ色のカラーフィルター１５２との間に第１狭帯域光透過フィルタ１５４が、Ｇ色のカラーフィルター１５２とＲ色のカラーフィルター１５３との間に第２狭帯域光透過フィルタ１５５が、Ｒ色のカラーフィルター１５３とＢ色のカラーフィルター１５１との間に第３狭帯域光透過フィルタ１５６が設けられている。したがって、広帯域光源３０の光路がロータリーフィルター１５８の第２エリア１８１上にセットされている状態で、ロータリーフィルター１５８が回転することで、Ｂ色の光→第１狭帯域光Ｎ１→Ｇ色の光→第２狭帯域光Ｎ２→Ｒ色の光→第３狭帯域光Ｎ３が、この順で体腔内に照射される。
【０１０５】
図２１は、特殊光画像モード時は、図１９に示すロータリーフィルター１５０を用いた場合の撮像信号の読み出順序と、図２０に示すロータリーフィルター１５８を用いた場合の撮像信号の読み出し順序を示している。図２１（Ａ）に示すように、図１９に示すロータリーフィルター１５０を回転させることによって、Ｂ色光、Ｇ色光、Ｒ色光、第１狭帯域光Ｎ１、第２狭帯域光Ｎ２、第３狭帯域光Ｎ３が、この順で１フレーム期間毎に照射される。そして、各光の照射毎に、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号、第１狭帯域撮像信号、第２狭帯域撮像信号、第３狭帯域撮像信号が、この順で読み出される。
【０１０６】
一方、図２１（Ｂ）に示すように、図２０に示すロータリーフィルター１５８を回転させることによって、Ｂ色光、第１狭帯域光Ｎ１、Ｇ色光、第２狭帯域光Ｎ２、Ｒ色光、第３狭帯域光Ｎ３が、この順で１フレーム期間毎に照射される。そして、各光の照射毎に、青色撮像信号、第１狭帯域撮像信号、緑色撮像信号、第２狭帯域撮像信号、赤色撮像信号、第３狭帯域撮像信号が、この順で順次読み出される。
【０１０７】
このように、ロータリーフィルター１５０を用いた場合とロータリーフィルター１５８を用いた場合とでは、撮像信号の読み出し順序に相違がある。この相違を鑑みると、ロータリーフィルター１５８を用いて各光の照射を行い、撮像信号の読み出しを行なったほうが、信号の読み出しレートを十分に確保にすることができる。
【０１０８】
また、上記実施形態に示すような、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素からなる原色系カラーＣＣＤに代えて、Ｃ（シアン）画素、Ｍ（マゼンダ）画素、Ｙ（イエロー）画素からなる補色系カラーＣＣＤで撮像することによって、広帯域光画像を生成してもよい。この補色系カラーＣＣＤには、図２２に示すように、Ｃ画素に分光透過率１６０を有するＣ色のカラーフィルターが、Ｍ画素に分光透過率１６１を有するＭ色のカラーフィルターが、Ｙ画素に分光透過率１６２を有するカラーフィルターが設けられている。なお、補色系カラーＣＣＤの画素には、Ｃ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の他に、図３に示す分光透過率５３を有するＧ色のカラーフィルターが設けられたＧ画素を加えてもよい。
【０１０９】
なお、本発明では、血管深さと酸素飽和度の同時取得の際に用いる狭帯域信号は、最低限２つ必要であり、且つ、その２つの狭帯域信号のうちの少なくとも一方が、中心波長４５０ｎｍ以下の狭帯域光に対応する狭帯域信号であればよい。また、上記実施形態では、撮像手段としてカラーＣＣＤを使用しているが、特殊光画像モード時において、第２及び第３実施形態のようなフレーム数を減らす処理を行なわない場合には、モノクロのＣＣＤを使用してもよい。例えば、第１実施形態のように、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を１フレームごとに順に照射して撮像する場合には、モノクロのＣＣＤであってもよい。
【０１１０】
なお、本発明は、挿入部等を有する挿入型の電子内視鏡の他、ＣＣＤなどの撮像素子等をカプセルに内蔵させたカプセル型の電子内視鏡に対しても適用することができる。
【０１１１】
［付記］以上詳述したような本発明の実施形態によれば、以下のような構成を得ることができる。
【０１１２】
［付記１］
４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、体腔内の血管を含む被写体組織に照射する照射手段と、前記被写体組織を撮像して、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を出力する撮像素子を有する電子内視鏡と、前記撮像信号に含まれる第１および２の狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくとも一方の中心波長が４５０ｎｍ以下である第１および第２の狭帯域光に対応する第１および第２の狭帯域信号を取得する第１狭帯域信号取得手段と、前記第１および第２の狭帯域信号に基づいて、血管深さに関する血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段とを備えていることを特徴とする電子内視鏡システム。
【０１１３】
［付記２］
前記第１及び第２狭帯域光は、酸素と結合した酸化ヘモグロビンと結合していない還元ヘモグロビンに対して異なる吸光度を示し、且つ、酸素飽和度によって各ヘモグロビンのそれぞれに対する吸光度に差が生じるような波長を含んでいることを特徴とする付記１に記載の電子内視鏡システム。
【０１１４】
［付記３］
前記撮像素子は白黒の撮像素子であり、前記照射手段は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射するとともに、第１及び第２の狭帯域光を時分割して照射することが可能であり、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する面順次式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする付記１または２記載の電子内視鏡システム。
【０１１５】
［付記４］
前記撮像素子は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色のカラーフイルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする付記１または２記載の電子内視鏡システム。
【０１１６】
［付記５］
前記撮像素子は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の３色のカラーフイルタが設けられたＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする付記１または２記載の電子内視鏡システム。
【符号の説明】
【０１１７】
１０，１１０，１２０  電子内視鏡システム
１４  モニタ
３０  広帯域光源
３３〜３５  第１〜第３狭帯域光源
４４  ＣＣＤ
５５，１０１  ＤＳＰ
５８  表示制御回路
６０  輝度比算出部
６１  相関関係記憶部
６３  血管深さ画像生成部
６４  酸素飽和度画像生成部
７３  血管深さ画像
７４  酸素飽和度画像
１０１ａ  広帯域輝度値相関関係記憶部
１１１  音響光学可変フィルタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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