(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内の生体組織から自家蛍光を励起させるための励起光と、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光とを体腔内に向けて照射する光源装置と、
前記励起光の照射により自家蛍光が発せられた体腔内を撮像素子で撮像して得られる自家蛍光画像と、前記体腔内からの白色光の反射光を撮像素子で撮像して得られる白色光画像とを取得する電子内視鏡と、
前記白色光画像の露光量に基づいて、体腔内における観察対象との距離を示す被写体距離を求める距離算出手段と、
前記自家蛍光画像に対してビニング処理を施すビニング処理手段と、
前記被写体距離に応じて、前記ビニング処理におけるビニング数を変化させる制御を行なうビニング処理制御手段とを備え、
前記ビニング処理制御手段は、前記被写体距離が遠いときにはビニング数を減少させ、前記被写体距離が近いときにはビニング数を増加させることによって、前記自家蛍光画像の解像度を調整することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記ビニング処理手段は、前記自家蛍光画像において隣接する複数の画像を画素群として再構成し、各画素郡群内の画素の輝度値を加算したものを各画素群における輝度値とするソフトウエアビニングであり、
前記ビニング数は前記画素群内の画素数であることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記ビニング処理手段は、前記撮像素子において隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力するように撮像素子を制御するハードウエアビニングであり、
前記ビニング数は前記画素群内の画素数であることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、
前記自家蛍光画像に対してフレーム加算を施すフレーム加算手段と、
前記観察対象の動きに応じて、フレーム加算におけるフレーム加算数を変化させる制御を行なうフレーム加算制御手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
体腔内の生体組織から自家蛍光を励起させるための励起光と波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光とを体腔内に向けて照射し、体腔内からの戻り光を撮像素子で撮像する電子内視鏡に接続された電子内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記励起光の照射により自家蛍光が発せられた体腔内を前記撮像素子で撮像して得られる自家蛍光画像と、前記体腔内からの白色光の反射光を前記撮像素子で撮像して得られる白色光画像とを、前記電子内視鏡から受信する受信手段と、
前記白色光画像の露光量に基づいて、体腔内における観察対象との距離を示す被写体距離を求める距離算出手段と、
前記自家蛍光画像に対してビニング処理を施すビニング処理手段と、
前記被写体距離に応じて、前記ビニング処理におけるビニング数を変化させる制御を行なうビニング処理制御手段とを備え、
前記ビニング処理制御手段は、前記被写体距離が遠いときにはビニング数を減少させ、前記被写体距離が近いときにはビニング数を増加させることによって、前記自家蛍光画像の解像度を調整することを特徴とする電子内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項６】
光源装置が、体腔内の生体組織から自家蛍光を励起させるための励起光と、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光とを発するステップと、
電子内視鏡が、前記励起光の照射により自家蛍光が発せられた体腔内を撮像素子で撮像して得られる自家蛍光画像と、前記体腔内からの白色光の反射光を撮像素子で撮像して得られる白色光画像とを取得するステップと、
距離算出手段が、前記白色光画像の露光量に基づいて、体腔内における観察対象との距離を示す被写体距離を求めるステップと、
ビニング処理手段が前記自家蛍光画像に対してビニング処理を施すステップと、
ビニング処理制御手段が、前記被写体距離に応じて、前記ビニング処理におけるビニング数を変化させる制御を行なうステップとを有し、
前記ビニング処理制御手段は、前記被写体距離が遠いときにはビニング数を減少させ、前記被写体距離が近いときにはビニング数を増加させることによって、前記自家蛍光画像の解像度を調整することを特徴とする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、ＡＦＩ、ＮＢＩなどの特殊光観察機能を備える電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡システムを用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡システムでは、波長が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶ白色光を体腔内を照射し、体腔内で反射した光をＣＣＤなどの撮像素子で撮像する。そして、撮像により得られた画像をモニタに表示する。これにより、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】
白色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は病変部が潜んでいる可能性があることから、微細血管や陥凹や隆起なども撮像画像から確実に把握できるようにすることが求められている。
【０００４】
例えば、癌などの腫瘍性病変を観察する方法としては、特許文献１に示すように、特定波長に制限した励起光を体腔内に照射し、その励起光によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像素子で撮像するＡＦＩ（Auto Fluorescence Imaging）が知られている。ＡＦＩにおいては、腫瘍性病変がある病変部から発せられる自家蛍光の強度が、腫瘍性病変が存在しない正常部から発せられる自家蛍光の強度よりも弱くなる性質を利用して、撮像画像においては病変部と正常部とを別々の色で表示している。したがって、このＡＦＩによって、正常部とほとんど見分けが付かない病変部であっても観察できるようになる。
【０００５】
また、特許文献２に示すように、波長を特定領域に制限した狭帯域光を照射することによって、生体組織の表面にある表層血管などを明瞭に観察できるようにするＮＢＩ（Narrow Band Imaging）が知られている。ＮＢＩでは、狭帯域光を照射したときに現れる血管の吸光特性とその血管周辺の生体組織の光散乱特性を利用することによって、表層血管などを強調表示している。このように表層血管などを強調表示することにより、白色光を用いた観察だけでは見出すことができない病変部を発見できる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３４２２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のような、ＡＦＩ、ＮＢＩなどの特殊光観察においては、画像診断における様々な目的に合わせて、最適な内視鏡画像を取得する必要がある。例えば、全体的に明るい内視鏡画像から病変部の発見を試みるような場合には、観察対象と電子内視鏡の先端部が遠く離れる遠景状態にある場合であっても、内視鏡画像における輝度を十分に確保する必要がある。また、血管の小さな塊など微細な部位から病変部の発見を試みるような場合には、遠景状態においてもそのような微細な部位を確実に識別できるように、解像度を上げておく必要がある。しかしながら、このように各種の目的に応じた最適な内視鏡画像を取得することができる電子内視鏡システムについては、上記特許文献１及び２に記載されておらず、また示唆もされていない。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ＡＦＩ、ＮＢＩなどの特殊光観察において、様々な目的に合った最適な画像を取得することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像処理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】
【０００９】
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、波長を特定帯域に制限した特殊光を体腔内に向けて照射する光源装置と、特殊光が照射されたときの体腔内の特殊光画像を含む内視鏡画像を、撮像素子による撮像で取得する電子内視鏡と、前記内視鏡画像に基づいて、体腔内における観察対象との距離を示す被写体距離を求める距離算出手段と、前記特殊光画像に対してビニング処理を施すビニング処理手段と、被写体距離に応じて、ビニング処理におけるビニング数を変化させる制御を行なうビニング処理制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電子内視鏡システムは、体腔内の生体組織から自家蛍光を励起させるための励起光と、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光とを体腔内に向けて照射する光源装置と、励起光の照射により自家蛍光が発せられた体腔内を撮像素子で撮像して得られる自家蛍光画像と、体腔内からの白色光の反射光を撮像素子で撮像して得られる白色光画像とを取得する電子内視鏡と、白色光画像の露光量に基づいて、体腔内における観察対象との距離を示す被写体距離を求める距離算出手段と、自家蛍光画像に対してビニング処理を施すビニング処理手段と、被写体距離に応じて、ビニング処理におけるビニング数を変化させる制御を行なうビニング処理制御手段とを備え、ビニング処理制御手段は、被写体距離が遠いときにはビニング数を減少させ、被写体距離が近いときにはビニング数を増加させることによって、自家蛍光画像の解像度を調整することを特徴とする。ビニング処理制御手段は、被写体距離が遠いときにはビニング数を増加させ、被写体距離が近いときにはビニング数を減少させることによって、自家蛍光画像の輝度値を調整することが好ましい。
【００１１】
前記特殊光は、表層血管を含む特定部位を強調表示させるためのＮＢＩ（Narrow Band Imaging）用狭帯域光であり、前記特殊光画像は、ＮＢＩ用狭帯域光が照射された体腔内のＮＢＩ用狭帯域光画像であることが好ましい。前記特殊光は、血管深さおよび酸素飽和度を含む血管情報を取得するために用いられる血管情報取得用狭帯域光であり、この血管情報取得用狭帯域光には、血管中の還元ヘモグロビンの吸光度と酸化ヘモグロビンの吸光度が略等しい波長の狭帯域光と、双方の吸光度に差を有する波長の狭帯域光とを含み、前記特殊光画像は、血管情報取得用狭帯域光が照射された体腔内の血管情報取得用狭帯域光画像であることが好ましい。
【００１２】
前記ビニング処理制御手段は、被写体距離が近い近景状態と被写体距離が遠い遠景状態との間においては、被写体距離が大きくなるほどビニング数を増加させるとともに、観察対象に接近して拡大観察を行なう強拡大時おけるビニング数を、その強拡大時よりも観察対象から少し離れて拡大観察を行なう弱拡大時と近景状態の間におけるビニング数よりも大きくすることが好ましい。
【００１３】
体腔内の生体組織から自家蛍光を励起させるための励起光を前記光源装置から発し、その励起光の照射により自家蛍光が発せられた体腔内の自家蛍光画像を前記電子内視鏡で取得する自家蛍光観察モード、表層血管を含む特定部位を強調表示させるためのＮＢＩ用励起光を前記光源装置から発し、そのＮＢＩ用狭帯域光の照射により表層血管などの特定部位が強調表示されたＮＢＩ用狭帯域光画像を前記電子内視鏡で取得するＮＢＩモード、血管中の還元ヘモグロビンの吸光度と酸化ヘモグロビンの吸光度が略等しい波長の狭帯域光と、双方の吸光度に差を有する波長の狭帯域光を含む血管情報取得用狭帯域光を前記光源装置から発し、その血管情報取得用狭帯域光が照射された体腔内の血管情報取得用狭帯域光画像を前記電子内視鏡で取得する血管情報取得モードのいずれかのモードに切り替えるモード切替手段を備え、前記ビニング処理制御手段は、各モードと被写体距離に応じて、ビニング数を変化させる制御を行なうことが好ましい。
【００１４】
前記ビニング処理手段は、前記特殊光画像において隣接する複数の画像を画素群として再構成し、各画素郡群内の画素の輝度値を加算したものを各画素群における輝度値とするソフトウエアビニングであり、前記ビニング数は前記画素群内の画素数であることが好ましい。前記ビニング処理手段は、前記撮像素子において隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力するように撮像素子を制御するハードウエアビニングであり、前記ビニング数は前記画素群内の画素数であることが好ましい。
【００１６】
前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、前記特殊光画像に対してフレーム加算を施すフレーム加算手段と、観察対象の動きに応じて、フレーム加算におけるフレーム加算数を変化させる制御を行なうフレーム加算制御手段を備えることが好ましい。
【００１７】
本発明は、体腔内の生体組織から自家蛍光を励起させるための励起光と波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光とを体腔内に向けて照射し、体腔内からの戻り光を撮像素子で撮像する電子内視鏡に接続された電子内視鏡システムのプロセッサ装置において、励起光の照射により自家蛍光が発せられた体腔内を前記撮像素子で撮像して得られる自家蛍光画像と、体腔内からの白色光の反射光を前記撮像素子で撮像して得られる白色光画像とを、電子内視鏡から受信する受信手段と、白色光画像の露光量に基づいて、体腔内における観察対象との距離を示す被写体距離を求める距離算出手段と、自家蛍光画像に対してビニング処理を施すビニング処理手段と、被写体距離に応じて、ビニング処理におけるビニング数を変化させる制御を行なうビニング処理制御手段とを備え、ビニング処理制御手段は、被写体距離が遠いときにはビニング数を減少させ、被写体距離が近いときにはビニング数を増加させることによって、前記自家蛍光画像の解像度を調整することを特徴とする。
【００１８】
本発明の電子内視鏡システムの作動方法は、光源装置が、体腔内の生体組織から自家蛍光を励起させるための励起光と、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光とを発するステップと、電子内視鏡が、励起光の照射により自家蛍光が発せられた体腔内を撮像素子で撮像して得られる自家蛍光画像と、体腔内からの白色光の反射光を撮像素子で撮像して得られる白色光画像とを取得するステップと、距離算出手段が、白色光画像の露光量に基づいて、体腔内における観察対象との距離を示す被写体距離を求めるステップと、ビニング処理手段が自家蛍光画像に対してビニング処理を施すステップと、ビニング処理制御手段が、被写体距離に応じて、ビニング処理におけるビニング数を変化させる制御を行なうステップとを有し、ビニング処理制御手段は、被写体距離が遠いときにはビニング数を減少させ、被写体距離が近いときにはビニング数を増加させることによって、自家蛍光画像の解像度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自家蛍光画像などの狭帯域光画像にビニング処理を施す際に、狭帯域光画像の輝度値や解像度に影響を与える被写体距離に応じて、ビニング数を変化させる制御を行なっていることから、目的に合った最適な画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の電子内視鏡システムを示す概略図である。
【図２】第１実施形態の電子内視鏡システムにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図３】励起光、自家蛍光、及び白色光の分光強度分布を示すグラフである。
【図４】オーバーチューブおよびフードが装着された第１実施形態の電子内視鏡の先端部を示す斜視図である。
【図５】白色光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図６Ａ】白色光照射期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図６Ｂ】白色光遮光期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図７】白色光の光量に応じて励起光の光量を制御する方法を説明するための説明図である。
【図８】励起光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図９】励起光照射用の第１投光ユニットの断面図である。
【図１０Ａ】通常光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１０Ｂ】自家蛍光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１１】信号処理部における処理フローを示すブロック図である。
【図１２】高感度化処理部の構成を示すブロック図である。
【図１３】輝度値調整処理時におけるビニング数と被写体距離との関係を示すグラフである。
【図１４】解像度調整処理時おけるビニング数と被写体距離との関係を示すグラフである。
【図１５】被写体距離とその被写体距離に対応するビニング処理とを記憶したＬＵＴを示す表である。
【図１６】第２実施形態における電子内視鏡システムを示すブロック図である。
【図１７】第２実施形態で行なうビニング処理におけるビニング数と被写体距離との関係を示すグラフである。
【図１８】第２実施形態における電子内視鏡システムを示すブロック図である。
【図１９】酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光特性を示すグラフである。
【図２０】二次元マップを示すグラフである。
【図２１】第４実施形態における電子内視鏡システムを示すブロック図である。
【図２２】ＲＧＢの面順次光の照射に用いられるロータリフィルタの平面図である。
【図２３】青色励起光と蛍光部材によって白色光を照射する投光ユニットを備えた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２４】白色光照射用の投光ユニットの断面図である。
【図２５】励起光用プローブ、フード、及び先端部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示す、本発明の第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、体腔内の生体組織から発せられる自家蛍光の観察（ＡＦＩ）機能を備えている。電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内をCCDなどの撮像素子で撮像する電子内視鏡１１と、この電子内視鏡１１の挿入部２０が挿通されるオーバーチューブ１３と、挿入部２０における先端部２４ａに装着されるフード１４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１５と、体腔内に照射する白色光を供給する白色光の光源装置１６と、生体組織内から自家蛍光を励起するための励起光を供給する励起光の光源装置１７と、体腔内の画像を表示するモニタ１８とを備えている。
【００２２】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部２０と、挿入部の基端部分に設けられた操作部２１と、操作部２１とプロセッサ装置１５及び白色光の光源装置１６との間を連結するユニバーサルコード２３とを備えている。挿入部２０の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２４が形成されている。湾曲部２４は、操作部のアングルノブ２６における操作によって、上下左右方向に湾曲動作する。
【００２３】
湾曲部２４の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部２４ａが設けられいる。先端部２４ａは、湾曲部２４の湾曲動作によって、体腔内の所望の方向に向けられる。先端部２４ａには、白色光や励起光を照射する２つの第１および第２照明窓５７，５９（図４参照）と、体腔内からの白色光や自家蛍光を受光する観察窓６２（図４参照）と、観察窓に向けて水やエアを吹き付ける送気・送水ノズル６３（図４参照）と、挿入部２０内の鉗子チャンネルに挿通された処置具の出口となる鉗子出口６４（図４参照）とが設けられている。
【００２４】
操作部２１には、白色光を用いて体腔内の観察を行なう通常光観察モード、励起光を用いて生体組織内から発せられる自家蛍光を観察する自家蛍光観察モードのいずれかに切り替える観察モード切替ボタン２８が設けられている。この観察モード切替ボタン２８による切替情報はプロセッサ装置のコントローラ１１３（図２参照）に送信される。
【００２５】
ここで、通常光観察モードに設定されている場合には、体腔内で反射した白色光を撮像することにより得られる白色光画像がモニタ１８に表示され、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、自家蛍光を撮像することにより得られる自家蛍光画像、または白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像がモニタ１８に表示される。
【００２６】
ユニバーサルコード２３のうち、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６側の端部にはコネクタ３０が取り付けられている。コネクタ３０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３０を介して、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６に着脱自在に接続される。
【００２７】
電子内視鏡１１の先端部２４ａには、励起光カットフィルタ３２を備えるフード１４が装着される。励起光カットフィルタ３２は、先端部２４ａに設けられた観察窓６２（図４参照）を覆うことにより、観察窓６２に入る前の光のうち励起光の波長帯域の光をカットまたは減光する。エネルギーが非常に高い励起光を観察窓６２の手前でカットし、その励起光が観察窓６２の奥側に設けられたCCD１００（図２参照）に入らないようにすることで、CCD１００の画素が電荷飽和状態になって画面が真っ白になるハレーションを防止することができる。
【００２８】
オーバーチューブ１３は、チューブ本体３５と、このチューブ本体３５内に設けられ、電子内視鏡１１の挿入部２９が挿通される内視鏡挿通管路３７と、この内視鏡挿通管路３７の周囲に設けられ、励起光の光源装置１７からの励起光を導光する２本の第１および第２光ファイバ３８，３９とを備えている。
【００２９】
内視鏡挿通管路３７は、電子内視鏡の挿入部２０の挿入口となる基端側開口３７ａと、その挿入部２０の出口となる先端側開口３７ｂとを備えている。したがって、挿入部２０を内視鏡挿通管路３７に挿通したときには、先端側開口３７ｂから電子内視鏡の先端部２４ａ及びその先端部２４ａに装着されたフード１４が露呈される。電子内視鏡の挿入部２０を体腔内に挿入する際には、オーバーチューブ１３に挿入部２０を挿通させた状態で挿入する。また、フード１４の外周面には、第１および第２光ファイバ３８，３９からの励起光を体腔内に照射する第１および第２投光ユニット４１，４２が固着されている。なお、第１および第２光ファイバ３８，３９と第１および第２投光ユニット４１，４２との間はコネクタ等によって光結合されている。
【００３０】
図２に示すように、白色光の光源装置１６、白色光光源４５、絞り調節機構４６、白色光制御部４７、ロータリシャッタ４８、位置検出部４９、回転制御部５０を備えている。白色光光源４５は、白色光の光源装置１６の電源がオンのときに、常にオンにして白色光を発する。白色光は、波長が青色帯域から赤色帯域に及ぶ広帯域光であり、例えば、図３に示すように、４００nm〜７００nmの波長帯域を有している。白色光光源４５としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、蛍光発光素子ランプ、またはＬＤ（レーザーダイオード）などが使用される。白色光光源４５から発せられる白色光は、レンズ５３で集光される。レンズ５３で集光された光は、絞り調節機構４６を介して、第１および第２ライトガイド５５，５６に入射する。
【００３１】
第１および第２ライトガイド５５，５６は大口径光ファイバなどから構成されている。第１および第２ライトガイド５５，５６の入射側端部は、白色光の光源装置１６に接続されている。一方、図４に示すように、第１ライトガイド５５の出射側端部は電子内視鏡１１の先端部２４ａの第１照明窓５７に向けられおり、第２ライトガイド５５の出射側端部は先端部２４ａの第２照明窓５９に向けられている。これら第１および第２照明窓５７，５９のそれぞれから白色光が体腔内に向けて出射される。
【００３２】
第１照明窓５７と第２照明窓５９は、フード１４に設けられた励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図５に示すように、第１照明窓５７から出射される白色光の照射範囲WL1と第２照明窓５９から出射される白色光の照射範囲WL２とはほぼ重なり合っている。したがって、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲WL１，WL２の重複領域WLR内に観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、白色光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。
【００３３】
なお、フード１４は、先端部２４ａのうち観察窓６２のみを覆い、それ以外は開口部１４ａから体腔内に露呈している。したがって、第１および第２照明窓５７，５９からの白色光の照射をフード１４が妨げることはない。また送気・送水ノズル６３からのエアや水をフードの励起光カットフィルタ３２に吹き付けることができる。さらには、鉗子出口６４から処置具を体腔内に向けて突出させることができる。
【００３４】
図２に示すように、絞り調節機構４６は、レンズ５３とロータリシャッタ４８との間に配置され、白色光光源４５から発せられる白色光の光量を調節する。絞り調節機構４６は、例えば、絞り径を可変させる複数の絞り羽根、及びこの絞り羽根を移動させるモータなどから構成される。絞り調節機構の絞り量（すなわち、白色光の光量）は、ドライバ４７ａを介して、白色光制御部４７によって制御される。白色光制御部４７は、プロセッサ装置１５内の信号処理により得られる白色光画像に基づいて、絞り量（すなわち、白色光の光量）を制御する。
【００３５】
図６A及びBに示すように、ロータリシャッタ４８は、円板形状で一部に扇形の切欠部分を有する。ロータリシャッタ４８のうち、切欠部分が白色光を透過させる光透過部４８ａとなり、残りの部分が白色光を遮断する遮光部４８ｂとなっている。ロータリシャッタ４８は、白色光光源４５の光軸と平行に配置されたモータ７０の回転軸７０ａに接続されている。このモータ７０の駆動によってロータリシャッタ４８が回転することで、白色光光源の光路P上に光透過部４８ａと遮光部４８ｂとが交互に位置する。
【００３６】
光路P上に光透過部４８ａ、遮光部４８ｂのいずれが位置しているかは、フォトセンサなどから構成される位置検出部４９によって検出される。ここで、図２や図６A及びBにおいては、位置検出部はロータリシャッタの外周近傍に配置されているが、配置位置はそれ以外、例えば、ロータリシャッタの内部であってもよい。
【００３７】
図６Aに示すように、光透過部４８ａが光路P上に位置する間は、白色光が第１および第２ライトガイド５５，５６に入射するため、体腔内に白色光が照射される。この期間を、以下において白色光照射期間する。一方、図６Bに示すように、遮光部４８ｂが光路P上に位置する間は、第１および第２ライトガイド５５，５６へ白色光が入射しないため、体腔内において白色光が遮光された状態となる。この期間を、以下において白色光遮光期間とする。位置検出部４９は、白色光照射期間と白色光遮光期間のいずれの状態にあるかについての情報を、励起光の光源装置内の励起光制御部７５およびプロセッサ装置のコントローラ１１３に適宜送信する。
【００３８】
白色光照射期間と白色光遮光期間は観察モードによって異なり、自家蛍光観察モード時における各期間は通常光観察モード時の２倍に設定されている。したがって、図２に示す回転制御部５０は、自家蛍光観察モード時においては、ロータリシャッタ４８の回転速度を通常光観察モード時の回転速度の半分とする回転制御を行なっている。なお、回転制御部５０は、モータ７０に接続されたドライバ５０ａを介して、ロータリシャッタ４８の回転速度を制御する。
【００３９】
図２に示すように、励起光の光源装置１７は、第１および第２レーザ光源７２，７３、励起光制御部７５を備えている。第１および第２レーザ光源７２，７３は発光ダイオード等から構成され、図３に示すような、４０５±１０ｎｍの波長を有する励起光を発する。このような波長域を有する励起光を体腔内に照射することで、波長が４２０ｎｍ〜６５０ｎｍにおよぶ自家蛍光が生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる。
【００４０】
第１および第２レーザ光源７２，７３は、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、常に励起光が発せられる。これにより、生体組織からは常に自家蛍光が発せられる。図３に示すように、電子内視鏡の先端部２４ａに戻ってくる励起光は励起光カットフィルタによりカットされ、また自家蛍光の光量は白色光に比べて微弱である。したがって、体腔内において白色光だけでなく励起光や自家蛍光が存在する状態で、白色光画像を取得したとしても、その取得した白色光画像においては励起光や自家蛍光は全く影響を与えない。
【００４１】
励起光制御部７５は、ドライバ７５ａ，７５ｂを介して、励起光光源の光量を制御する。励起光制御部７５は、白色光制御部４７に接続されており、白色光制御部４７による白色光の光量制御に従って、励起光の光量も制御する。励起光の光量の制御は、白色光と励起光とが所定の相関を有するように、例えば、励起光の光量と白色光の光量との光量比が１／１０等を保持するように、励起光の光量を変化させる。
【００４２】
このように白色光の光量が変更された場合であっても、これに追従して、励起光の光量も励起光制御部で自動的に変更されるため、白色光画像と自家蛍光画像との露出バランスを常に適正な状態に維持することができる。なお、励起光の光量制御は、白色光の光量制御に連動してごとに行なうのではく、図７に示すように、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときに、白色光と励起光とが所定の相関を有するように制御してもよい。
【００４３】
第１レーザー光源７２から発せられた励起光は、オーバーチューブの第１光ファイバ３８に入射する。もう一方の第２レーザー光源７３から発せられた励起光は、オーバーチューブの第２光ファイバ３９に入射する。そして、図４に示すように、第１光ファイバ３８内の励起光ELはフード１４の第１投光ユニット４１から出射し、第２光ファイバ内の励起光ELはフード１４の第２投光ユニット４２から出射する。
【００４４】
第１および第２投光ユニット４１，４２は、先端部２４ａの第１および第２照明窓５７，５９と同様に、フード１４の励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図８に示すように、第１投光ユニット４１から出射される励起光の照射範囲EL１と第２投光ユニット４２から出射される励起光の照射範囲EL２とはほぼ重なり合っている（重複領域ELR）。さらに、この重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲が重なりあった重複領域WLRに含まれている。
【００４５】
以上のような照射範囲EL１，EL2を有することから、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲EL１，EL２の重複領域ELRに観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、励起光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。したがって、例えば、観察対象Tの全体が正常部である場合には、その観察対象の全域からほぼ同一強度の自家蛍光が発せられる。さらには、２つの励起光の照射範囲が重なり合った重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲の重複領域WLRに含まれていることから、観察対象T全体において、白色光と励起光の光量比は一定に保持される。
【００４６】
図９に示すように、第１投光ユニット４１は、光拡散部材９０、この光拡散部材の外周を覆う筒状のスリーブ部材９１と、スリーブ部材９１の一端側を封止する保護ガラス９２と、スリーブ部材内に挿入され第１光ファイバ３８を保持するフェルール９３とを備えている。また、フェルール９３の後端側から外皮に覆われて延出される第１光ファイバ３８には、その外皮の外側を覆うフレキシブルスリーブ９５がスリーブ部材９１との間に挿入されている。なお、第２投光ユニットについては第１投光ユニットと同様であることから説明を省略する。
【００４７】
光拡散部材９０は、第１光ファイバ３８からの励起光を拡散させる透光性樹脂材料からなる。透光性樹脂材料の他にも、例えば、透光性セラミックスやガラス等が利用可能である。また、光拡散部材９０は、その表面や中間層等に、微小の凹凸や屈折率の異なる粒子（フィラー等）を混在させた光拡散層を設けた構成や、半透明の材料を用いた構成としてもよい。これにより、光拡散部材９０から出射する励起光は、光の偏光作用や拡散作用によって光量が均一化される。したがって、光拡散部材の材料や分量を適宜変更することによって、第１投光ユニット内で、励起光の照射範囲や光量を調節することができる。なお、第１投光ユニット内での光の照射範囲や光量は、光拡散部材の他、レンズや保護ガラスを適宜変更することによっても調節することができる。
【００４８】
図２に示すように、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００、アナログ処理回路１０４（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部１０６を備えている。ＣＣＤ１００は、励起光カットフィルタ３２、観察窓６２、及び集光レンズ１０２を透過した光を、撮像面１００ａで受光する。そして、CCD１００では、撮像面１００ａで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、ＡＦＥ１０４に送られる。
【００４９】
ＣＣＤ１００はカラーＣＣＤであり、撮像面１００ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色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。ここで、白色光は波長域が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶことから、白色光がCCDの撮像面に入射したときには、R画素、G画素、B画素の全てが感応する。したがって、白色光受光時に得られる撮像信号には、R画素から出力される撮像信号、G画素から出力される撮像信号、及びB画素から出力される撮像信号の３種類が含まれている。
【００５０】
一方、自家蛍光は主たる波長域が緑色帯域であり、一部が青色帯域または赤色帯域にまで及ぶ。そのため、自家蛍光がCCDの撮像面１００ａに入射したときには、G画素は確実に自家蛍光に感応する。したがって、自家蛍光受光時に得られる撮像信号には、G画素から出力される撮像信号が含まれている。
【００５１】
ＡＦＥ１０４は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）および自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ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、ＣＣＤ１００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。
【００５２】
撮像制御部１０６はＣＣＤ４４の撮像制御を行なう。この撮像制御部１０６の撮像制御に従って、AFE４５から所定のフレームレートで撮像信号が出力される。撮像制御部１０６は、プロセッサ装置１５内のコントローラ１１３に接続されており、撮像時においてコントローラ１１３が認識している観察モード等によって、撮像制御部１０６は制御方法を適宜変更する。
【００５３】
ここで、図１０Aに示すように、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光照射期間のときに、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、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。
【００５４】
これに対して、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、図１０Bに示すように、白色光照射期間のときには、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。これとほぼ同時に、自家蛍光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。自家蛍光は微弱であるが、自家蛍光観察モード時の白色光遮光期間、即ち自家蛍光観察期間を通常光観察モード時の白色光遮光期間の２倍にすることで、自家蛍光画像を形成できる程度の光量はCCD１００で確実に受光することができる。
【００５５】
そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わってから一定時間経過後、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。これに応じて、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、自家蛍光観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００５６】
図２に示すように、プロセッサ装置１５は、電子内視鏡１１、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１７、モニタ１８、キーボード（図示省略）、プリンタ（図示省略）等と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１５は、信号処理部１１０と、フレームメモリ１１２と、コントローラ１１３とを備えている。
【００５７】
信号処理部１１０は、電子内視鏡１１のAFE１０４から出力される撮像信号に対して、A／D変換部１１５、色調補正部１１６、及び画像処理部１１７で各種処理を施すことによって、モニタ１８に表示可能な映像信号を生成する。そして、この映像信号に基づいて、各種画像がモニタ１８に表示される。なお、色調補正部１１６および画像処理部１１７は、例えば、それぞれ対応する処理を行なうソフトウエアと、このソフトウエアを格納するEPROM（書き換え可能型ROM）等の記憶装置等によって構成される。また、A／D変換後のデジタルの画像データや画像処理部において画像処理された後の映像信号は、一時的にまたは処理が施される毎に、フレームメモリ１１２に記憶される。
【００５８】
A／D変換部１１５は、AFE１０４からの撮像信号をデジタルの画像データに変換する。画像データには、CCD１００のB画素から出力された撮像信号から得られるB画像、G画素から出力された撮像信号から得られるG画像、R画素から出力された撮像信号から得られるR画像が含まれている。また、A／D変換後の画像データには、通常光観察モード時または自家蛍光観察モード時に取得する白色光画像の画像データと、自家蛍光観察モード時に取得する自家蛍光画像の画像データとがある。
【００５９】
色調補正部１１６および画像処理部１１７は、図１１に示すようなフローに従って処理を行なう。色調補正部１１６は、白色光画像のうち励起光カットフィルタ３２によってカットまたは減光されたB画像の成分を補う。図３に示すように、電子内視鏡１１は４１５nm以下の波長帯域の成分をカットまたは減光する励起光カットフィルタ３２を通して撮像を行なうため、白色光画像及び自家蛍光画像のB画像のうちの低波長側の一部がカットされている。したがって、このカットされた部分の画像を色調補正部１１６によって補正する。
【００６０】
白色光画像のB画像の補正は、以下のようにして行われる。まず、内視鏡使用前に、以下の補正式（１）、（２）を求めておく。ここで、励起光カットフィルタを装着しない場合における白色光画像のB画像の光量をB´とし、励起光カットフィルタを装着した場合における白色光画像のB´画像の光量をBとした場合には、BとB´との関係は次式（１）で表される。
B＝B´×α  ・・・（１）
ここで、αは励起光カットフィルタによる光量カット率である。したがって、B´は、次式（２）で求めることができる。
B´＝B／α  ・・・（２）
【００６１】
式（２）に示すように、BとB´との関係が線形の関係にある場合には、励起光カットフィルタを装着したときに得られる白色光画像のB画像の光量Bを係数αで除算することで、励起光カットフィルタによりカットされた部分の光量B´が求まる。そして、白色光のB画像のうちカットされた部分の光量Bを光量B´に置き換えることで、励起光カットフィルタを装着しない場合と同様の白色光画像を得ることができる。
【００６２】
なお、BとB´との関係が線形の関係にない場合には、例えば、乗算、加算、マトリックス変換等の演算処理によって、B画像のカットされた部分に相当する光量を増加させることができる。また、B画像のカットされた成分に相当する成分だけG画像およびR画像の成分を減少させてもよい。さらに、励起光カットフィルタによってG画像のうち低周波側の一部の成分がカットされた場合には、B画像の場合と同様にして、色調補正を行うことが好ましい。
【００６３】
図２に示す画像処理部１１７は、バランス調整部１２０、高感度化処理部１２１、表示階調処理部１２２を備えている。バランス調整部１２０は、自家蛍光観察モードに設定されている場合に、較正データを用いて、白色光画像と自家蛍光画像とのバランス調整を行なう。較正データは、不特定の被写体の病変部（早期ガン等の発生部）および正常部について、予め撮像した白色光画像および自家蛍光画像から得られる。
【００６４】
較正データを用いてバランス調整を行なうことで、例えば、白色光画像における病変部と正常部のコントラストと、自家蛍光画像における病変部と正常部とのコントラストとが、等しくなる。例えば、白色光画像のコントラストに対して自家蛍光画像のコントラストが１／５であった場合には、色調補正部１１６は、較正データに基づいて、自家蛍光画像のコントラストを５倍にするバランス調整を行なう。なお、上述したように、白色光と励起光の光量比は一定に保持されていることにより、バランス調整はより精度良く行なわれる。
【００６５】
白色光画像と自家蛍光画像のバランスは、CCD等の特性に依存するため、バランス調整は、電子内視鏡システムの工場出荷前、もしくは、電子内視鏡システムを初めて使用する前等に、少なくとも１回実施することが好ましい。
【００６６】
図１２に示すように、高感度化処理部１２１は、距離算出部１３０、ビニング処理部１３１、ビニング数記憶部１３２を備えている。距離算出部１３０は、白色光画像から露光量を検出し、検出した露光量に基づいて、ＣＣＤ１００が設けられた先端部２４ａと観察対象との間の被写体距離を算出する。ここで、露光量が大きいときには被写体距離は近いとされ、露光量が小さいときには被写体距離は遠いとされる。なお、被写体距離は自家蛍光画像から求めてもよい。
【００６７】
ビニング処理部１３１は、自家蛍光画像に対してソフトウエアビニングを施すことによって、自家蛍光画像の高感度化する。ソフトウエアビニングは、自家蛍光画像において隣接する複数の画素を１つの画素群として再構成するとともに、各画素群内における画素の輝度値を加算したものを各画素群の輝度値とする処理である。ここで、画素群内における画素数をビニング数といい、ビニング数は、例えば、垂直方向に沿って配置された画素数と水平方向に沿って配置された画素数との掛け合わせ、例えば２×２のように表される。ビニング数はビニング数記憶部１３２に予め記憶されている。なお、高感度化処理は自家蛍光画像だけでなく白色光画像にも施してもよい。
【００６８】
ビニング処理部１３１では、自家蛍光画像の輝度値をソフトウエアビニングで調整する輝度値調整処理と、自家蛍光画像の解像度をソフトウエアビニングで調整する解像度調整処理の２種類の処理を行なう。輝度値調整処理または解像度調整処理のいずれの処理を行なうかは、ビニング処理選択部１３３（図２参照）の操作によって、決定される。
【００６９】
輝度値調整処理は、図１３のグラフ１３４に示すように、被写体距離が近い近景状態のときはビニング数を小さくし、被写体距離が大きくなるのに従ってビニング数を大きくする。そして、被写体距離が遠くなる遠景状態のときには、ビニング数を最大にする。近景状態から遠景状態に変化するにつれて、即ち、被写体距離が大きくなるほど自家蛍光画像における輝度の不足も大きくなるが、この輝度不足は、被写体距離の増加に合わせてビニング数を大きくすることで、解消することができる。
【００７０】
一方、解像度調整処理は、図１４のグラフ１３５に示すように、近景状態のときにはビニング数を最大にし、被写体距離が大きくなるのに従ってビニング数を小さくする。そして、遠景状態のときには、ビニング数を最小にする。近景状態から遠景状態に変化するにつれて、即ち被写体距離が大きくなるのに従って、観察対象の像は小さくなり、観察対象の視認性が低下するが、この視認性の低下は、ビニング数を減少させて解像度を向上させることによって、解消される。
【００７１】
なお、本実施形態では、被写体距離に応じてビニング数を増減させるが、その他、観察対象の動きに応じたフレーム加算を行なってもよい。フレーム加算は、連続する複数フレームの自家蛍光画像の画像データを加算して、１フレームの高画質な自家蛍光画像を生成する処理であり、このフレーム加算においては、１フレームの高画質な自家蛍光画像の生成に用いられる自家蛍光画像のフレーム数を示すフレーム加算数を、観察対象の動きに応じて変化させる。例えば、観察対象に動きが無いときには、フレーム加算数を大きくして自家蛍光画像の高画質化を図る。そして、観察対象に動きが生じたときには、フレーム加算数を小さくすることによって、自家蛍光画像において像ブレが生じないようにする。
【００７２】
また、本実施形態では、ビニング数を図１３および図１４に示すようなグラフ１３４，１３５に従って変化させたが、これに代えて、図１５に示すような、被写体距離とその被写体距離に対応するビニング数を記憶したＬＵＴ１３５に従って、ビニング数を変化させてもよい。また、高感度化処理部１２１においては、観察対象内に高周波構造を多く含む場合にはビニング数を減らし、観察対象内において高周波構造が少ない場合にはビニング数を増やしてもよい。また、ビニング数が大きくなる場合には、高周波強調信号処理を行なってもよい。また、被写体距離に応じてビニング数を変化させたが、その他、スクリーニング時と詳細診断時とでビニング数を変化させてもよい。また、高画素なＣＣＤを使用する場合には、通常時はビニング処理を使用し、高解像度な画像が必要なときだけビニング処理を行なわないようにしてもよい。
【００７３】
表示階調処理部１２２では、白色光画像または自家蛍光画像をモニタに表示可能な映像信号に変換する表示階調処理を行なう。この表示階調処理には、モニタに対応したγ補正処理や階調補正処理が含まれる。この表示階調処理においては、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のうち、B画像が映像信号のBチャンネル信号に、G画像が映像信号のGチャンネル信号に、R画像がRチャンネル信号に割り当てられる。
【００７４】
一方、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のB画像が映像信号のBチャンネル信号に、白色光画像のR画像が映像信号のRチャンネル信号に割り当てられ、自家蛍光画像のG画像が映像信号のGチャンネル信号に割り当てられる。これにより、白色光画像と自家蛍光画像とが合成された合成画像が得られる。このような合成画像をモニタ１８に表示することで、正常部は緑色で、病変部はマゼンダ色で表示される。
【００７５】
なお、自家蛍光の輝度レベルが低くなるのは、病変部が原因である他に、撮像距離が遠くなることも原因の一つにある。そこで、画像処理部は、モニタにマゼンダ色を表示する前には、白色光画像のG画像と自家蛍光画像のG画像の輝度レベルを比較する。その比較の結果、両者がともに低い場合には、病変部ではなく、単に撮像距離が遠くて輝度レベルが低くなっているだけと判断し、マゼンダ色ではなく緑色で表示する。一方、白色光画像のG画像の輝度レベルが高く、自家蛍光画像の輝度レベルが低い場合には、病変部であると判断し、マゼンダ色で表示する。
【００７６】
次に、本発明の作用について説明する。まず、観察モード切替ボタン２８により、自家蛍光観察モードに設定される。自家蛍光観察モードでは、白色光照射期間に白色光と励起光が体腔内に照射され、白色光遮光期間には励起光のみが体腔内に照射される。励起光は白色光照射期間および白色光遮光期間の両方で照射されるため、体腔内の生体組織からは自家蛍光が常時発せられる。そして、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００を用いて、白色光照射期間のときには白色光画像を撮像し、白色光遮光期間のときには、自家蛍光画像を撮像する。これら撮像によって取得した撮像信号はプロセッサ装置１５に送られる。
【００７７】
プロセッサ装置１５では、A／D変換部１１５によって、撮像信号をデジタルの画像データに変換する。そして、得られた画像データに基づき色調補正部１１６で色調補正がされた後、画像処理部１１７のバランス調整部１２０で較正データを用いたバランス調整が、高感度化処理部１２１で高感度化処理が、表示階調処理部１２２で表示階調処理が行なわれる。これら処理を経て、白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像が得られる。そして、この合成画像がモニタ１８に表示される。
【００７８】
画像処理部１１７のうち高感度化処理部１２１では、自家蛍光画像に対してソフトウエアビニングを施すことによって、自家蛍光画像の高感度化を行なう。まず、距離算出部１３０が、白色光画像に基づいて、被写体距離を算出する。被写体距離が算出された後は、ビニング処理部１３１が、被写体距離に応じてビニング数を増減させる。
【００７９】
ここで、輝度値調整モードに設定されている場合には、図１３のグラフ１３４に示すように、被写体距離の増加に合わせてビニング数を大きくする。これにより、近景状態から遠景状態に変化するにつれて生じる輝度不足を解消することができる。一方、解像度調整モードに設定されている場合には、図１４のグラフ１３５に示すように、被写体距離の増加に合わせてビニング数を小さくことによって解像度を向上させる。したがって、この解像度の向上により、遠景状態のときに生ずる観察対象の視認性の低下を解消することができる。
【００８０】
なお、上記実施形態では、電子内視鏡からプロセッサ装置に送られた自家蛍光画像に対してビニング処理するソフトウエアビニングを行なったが、これに代えて、電子内視鏡内のＣＣＤで撮像したときにビニング処理するハードウエアビニングを行なってもよい。ハードウエアビニングは、ＣＣＤにおいて隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力する処理をいう。したがって、観察対象の動き量が小さいときには、画素群内の画素数を減らす一方で、動き量が大きいときには、画素群内の画素数を増やす。
【００８１】
本発明の第２実施形態では、図１６に示す電子内視鏡システム２００によって、体腔内に狭帯域光を照射して表層血管などを強調表示するＮＢＩ観察を行なう。第２実施形態の電子内視鏡システム２００は、第１実施形態の電子内視鏡システム１０とでは構成が一部相異する。
【００８２】
電子内視鏡システム２００においては、第１実施形態の白色光の光源装置１６および励起光の光源装置１７の２台の光源装置のに代わりに、ＮＢＩ専用のＮＢＩ用光源装置２０１が設けらている。また、電子内視鏡システム２００では、第１実施形態のように、励起光カットフィルタ３２と投光ユニット４１，４２を備えたフード１４が電子内視鏡の先端部２４ａに装着されておらず、光ファイバ３８，３９を内蔵したオーバーチューブ１３は挿入部２０に挿通されていない。また、電子内視鏡システム２００においては、プロセッサ装置１５内の高感度化処理部１２１および表示階調処理部１２２で、ＮＢＩに対応した処理が行なわれる。それ以外については、電子内視鏡システム２００は電子内視鏡システム１０と同様である。
【００８３】
ＮＢＩ用光源装置２０１は、白色光光源ユニット２０３と、ＮＢＩ用光源ユニット２０４とを備えている。白色光光源ユニット２０３は、第１実施形態の白色光の光源装置１６と同様の構成を備えている。白色光光源ユニット２０３からの白色光は、白色光照射期間において、白色光用光ファイバ２０６に入射する。光ファイバに入射した白色光は、カプラー２０７を介して、ライトガイド５５，５６に入射する。
【００８４】
ＮＢＩ用光源ユニット２０４は、青色帯域のうち特定の波長に制限した狭帯域光であるＮＢＩ用青色光を発するＮＢＩ用青色光光源２０８と、緑色帯域のうち特定の波長に制限した狭帯域光であるＮＢＩ用緑色光を発するＮＢＩ用緑色光光源２０９と、これら光源をドライバ２０８ａ，２０９ａを介して制御するＮＢＩ用光源制御部２１０とを備えている。ＮＢＩ用青色光は、中心波長が４１５ｎｍである狭帯域光であることが好ましく、ＮＢＩ用緑色光は、中心波長が５４０ｎｍである狭帯域光であることが好ましい。
【００８５】
ＮＢＩ用青色光光源２０８から発せられたＮＢＩ用青色光はＮＢＩ用光ファイバ２１２に入射し、ＮＢＩ用緑色光光源２０９から発せられたＮＢＩ用緑色光はＮＢＩ用光ファイバ２１３に入射する。各光ファイバ２１２，２１３に入射した光は、カプラー２０７を介して、ライトガイド５５，５６に入射する。ＮＢＩ用光源制御部２１０は、白色光光源ユニット２０３内の位置検出部４９と接続されており、白色光遮光期間において、ＮＢＩ用青色光およびＮＢＩ用緑色光がそれぞれ一定時間だけ照射されるように、ＮＢＩ用青色光光源２０８およびＮＢＩ用緑色光光源２０９を制御する。
【００８６】
電子内視鏡１１は、白色光照射期間においては、白色光で照明された体腔内を撮像することによって白色光画像を取得する。一方、白色光遮光期間においては、ＮＢＩ用青色光で照明された体腔内を撮像して青色狭帯域光画像を取得するとももに、ＮＢＩ用緑色光で照明された体腔内を撮像して緑色狭帯域光画像を取得する。電子内視鏡で得られた画像はプロセッサ装置１５に送られる。
【００８７】
プロセッサ装置１５内の画像処理部１１７では、第１実施形態と同様のバランス調整が行なわれる一方、高感度化処理および表示階調処理についてはＮＢＩに対応した処理が行なわれる。高感度化処理部１２１では、図１７のグラフ２２０に示すように、近景状態のときはビニング数を小さくし、被写体距離が大きくなるのに従ってビニング数を大きくする。そして、遠景状態のときにはビニング数を最大にする。一方、観察対象に接近して拡大観察を行なう強拡大時はビニング数は、強拡大時よりも観察対象から少し離れて拡大観察を行なう弱拡大時と近景状態との間におけるビニング数よりも若干大きくする。例えば、強拡大時のビニング数は２×２とし、弱拡大時〜近景状態間のビニング数は１×１とする。
【００８８】
ＮＢＩにおいても、被写体距離が大きくなることで生ずる輝度不足は、ビニング数の増加によって、解消することができる。特に、ＮＢＩでは、遠景状態で輝度不足を解消することで、血管の固まりであるブラウニッシュエリアの発見も容易になる。更に、近景状態における強拡大時には、ビニング数を弱拡大時よりも若干増加させて輝度を向上させることによって、観察対象における微細な構造までも鮮明に観察することができるようになる。
【００８９】
表示階調処理部１２２では、ＮＢＩ機能を使用している際には、青色狭帯域光画像が映像信号のＢチャンネルとＧチャンネルに、緑色狭帯域光画像が映像信号のＲチャンネルに割り当てられる。これにより、青色狭帯域光画像と緑色狭帯域光画像とが合成された合成画像が得られる。この合成画像では、表層血管などが他の部位によりも強調されて表示されている。
【００９０】
図１８に示す本発明の第３実施形態の電子内視鏡システム２３０は、体腔内における血管の深さおよび血管内の酸素飽和度に関する血管情報を取得する機能を備えている。第３実施形態の電子内視鏡システム２３０は、第１実施形態の電子内視鏡システム１０と構成が一部相異する。
【００９１】
電子内視鏡システム２３０においては、第１実施形態の白色光の光源装置１６および励起光の光源装置１７の２台の光源装置のに代わりに、血管情報取得用の光源装置２３１が設けらている。また、電子内視鏡システム２３０では、励起光カットフィルタ３２と投光ユニット４１，４２を備えたフード１４が電子内視鏡の先端部２４ａに装着されておらず、光ファイバ３８，３９を内蔵したオーバーチューブ１３は挿入部２０に挿通されていない。また、電子内視鏡システム２３０においては、プロセッサ装置１５内に血管情報取得部２３２が設けられるとともに、そのプロセッサ装置１５内の高感度化処理部１２１および表示階調処理部１２２で、血管情報取得機能に対応した処理が行なわれる。それ以外については、電子内視鏡システム２３０は電子内視鏡システム１０と同様である。
【００９２】
血管情報取得用光源装置２３１は、白色光光源ユニット２３３と、血管情報取得用光源ユニット２３４とを備えている。白色光光源ユニット２３３は、第１実施形態の白色光の光源装置１６と同様の構成を備えている。白色光光源ユニット２３３からの白色光は、白色光照射期間において、白色光用光ファイバ２２６に入射する。光ファイバに入射した白色光は、カプラー２３７を介して、ライトガイド５５，５６に入射する。
【００９３】
血管情報取得用光源ユニット２３４は、中心波長が４４５ｎｍである第１狭帯域光を発する第１狭帯域光光源２３８と、中心波長が４７２ｎｍである第２狭帯域光を発する第２狭帯域光源２３９、中心波長が４０５ｎｍである第３狭帯域光を発する第３狭帯域光源２４０と、これら光源をドライバ２３８ａ，２３９ａ，２４０ａを介して制御する狭帯域光光源制御部２４１とを備えている。
【００９４】
第１狭帯域光源２３８から発せられた第１狭帯域光は狭帯域光用光ファイバ２４２に入射し、第２狭帯域光源２３９から発せられた第２狭帯域光は狭帯域光用光ファイバ２４３に入射し、第３狭帯域光源２４０から発せられた第３狭帯域光は狭帯域光用光ファイバ２４４に入射する。各光ファイバ２４２，２４３，２４４に入射した光は、カプラー２３７を介して、ライトガイド５５，５６に入射する。狭帯域光光源制御部２４１は、白色光光源ユニット内の位置検出部４９と接続されており、白色光遮光期間において、第１〜第３狭帯域光がそれぞれ一定時間だけ照射されるように、第１〜第３狭帯域光源２３８〜２４０を制御する。
【００９５】
電子内視鏡１１は、白色光照射期間においては、白色光で照明された体腔内を撮像することによって白色光画像を取得する。一方、白色光遮光期間においては、第１〜第３狭帯域光で照明された体腔内を撮像して第１〜第３狭帯域光画像を取得する。電子内視鏡で得られた画像はプロセッサ装置１５に送られる。
【００９６】
プロセッサ装置１５内の画像処理部１１７では、第１実施形態と同様のバランス調整が行なわれた後、血管情報取得機能に対応した高感度化処理が行なわれる。高感度化処理部１２１では、ＮＢＩを実施した第２実施形態と同様の高感度化処理を、第１〜第３狭帯域光画像に対して施す。即ち、図１７のグラフ２２０に示すように、近景状態のときはビニング数を小さくし、被写体距離が大きくなるのに従ってビニング数を大きくする。そして、遠景状態のときにはビニング数を最大にする。一方、近景状態においては、強拡大時のビニング数は弱拡大時のビニング数よりも若干大きくする。
【００９７】
第３実施形態においては、第１〜第３狭帯域光画像から血管深さと酸素飽和度の２つの血管情報を取得するためには、画像内において血管が明瞭に表示されていることが必要となる。したがって、ＮＢＩを実施する第２実施形態と同様のビニング処理を施すことによって、精度の良い血管情報を取得することができる。
【００９８】
血管情報取得部２３２は、第１〜第３狭帯域光画像から、血管深さおよび酸素飽和度の２つの血管情報を取得する。血管深さおよび酸素飽和度の２つの血管情報は、血管中の赤血球に含まれるヘモグロビンの中で、酸化ヘモグロビンとＨｂＯ２と、酸素放出後の還元ヘモグロビンＨｂの吸収スペクトルの差を利用することにより取得することができる。酸化ヘモグロビンＨｂＯ２は、図１９の吸光度の分光特性に示すように、第３狭帯域光の中心波長である４０５ｎｍ付近では吸光度は略等しく、第１狭帯域光の中心波長である４０５ｎｍ付近では４４５ｎｍ付近では還元ヘモグロビンＨｂが酸化ヘモグロビンＨｂＯ２よりも吸光度が高く、第２狭帯域光の中心波長である４７２ｎｍ付近では酸化ヘモグロビンＨｂＯ２が還元ヘモグロビンＨｂよりも吸光度が高くなっている。また、生体組織表層における光の深達度は、波長が長くなるほど大きくなる特性を有している。
【００９９】
このような特性を利用して、血管深さおよび酸素飽和度の２つの血管情報を求める。具体的には、以下の（Ａ）〜（Ｃ）に従って、血管情報を求める。
（Ａ）第１狭帯域光画像から輝度値Ｓ１を、第２狭帯域光画像から輝度値Ｓ２を、第３狭帯域光画像から輝度値Ｓ３を求める。
（Ｂ）Ｓ１，Ｓ２の値をそれぞれＳ３の値で標準化する。即ち、Ｓ１／Ｓ３、Ｓ２／Ｓ３の値を求める。
（Ｃ）図２０に示すように、Ｓ１／Ｓ３の値と、Ｓ２／Ｓ３の値の大小を直交二軸で表した二次元マップを生成し、この二次元マップ上に、求めたＳ１／Ｓ３、Ｓ２／Ｓ３の値をプロットする。二次元マップ上では、Ｓ１／Ｓ３の値が大きいほど、血管深さは浅く、酸素飽和度は高くなり、Ｓ１／Ｓ３の値が小さいほど、血管深さは深く、酸素飽和度は低くなる。また、Ｓ２／Ｓ３の値が大きいほど、血管深さは浅く、酸素飽和度は低くなり、Ｓ２／Ｓ３の値が小さいほど、血管深さは深く、酸素飽和度は高くなる。このような相関関係を利用することによって、酸素飽和度の高低、血管深さの情報を得ることができる。
【０１００】
表示階調処理部１２２では、血管情報機能を使用している際には、血管情報取得部２３２で得た酸素飽和度の高低、血管深さの程度に対応する擬似カラーを、白色光画像に付与する。この擬似カラーが付与された白色光画像によって、酸素飽和度の高低、血管深さの程度を色で把握することができる。
【０１０１】
図２１に示すように、本発明の第４実施形態の電子内視鏡システム２５０は、ＡＦＩ、ＮＢＩ、血管情報取得機能の３機能を備えている。この第４実施形態の電子内視鏡システム２５０は、第１実施形態の電子内視鏡システム１０の構成が一部相異する。
【０１０２】
電子内視鏡システム２５０においては、第１実施形態の白色光の光源装置１６および励起光の光源装置１７の２台の光源装置のに代わりに、多機能用の光源装置２５１が設けらている。また、電子内視鏡システム２５０では、励起光カットフィルタ３２と投光ユニット４１，４２を備えたフード１４が電子内視鏡の先端部２４ａに装着されておらず、光ファイバ３８，３９を内蔵したオーバーチューブ１３は挿入部２０に挿通されていない。また、電子内視鏡システム２５０においては、プロセッサ装置１５内に血管情報取得部２３２が設けられるとともに、そのプロセッサ装置１５内の高感度化処理部１２１および表示階調処理部１２２で、ＡＦＩ、ＮＢＩ、血管情報取得機能に対応した処理が行なわれる。それ以外については、電子内視鏡システム２５０は電子内視鏡システム１０と同様の構成を備えている。
【０１０３】
多機能用の光源装置２５１は、白色光光源ユニット２５３と、多機能用光源ユニット２５４と、光源ユニット制御部２５５とを備えている。白色光光源ユニット２５３は、第１実施形態の白色光の光源装置１６と同様の構成を備えている。白色光光源ユニット２３３からの白色光は、白色光照射期間において、白色光用光ファイバ２５６に入射する。光ファイバに入射した白色光は、カプラー２５７を介して、ライトガイド５５，５６に入射する。
【０１０４】
多機能用光源ユニット２５４は、第１実施形態の第１および第２レーザ光源７２，７３、第２実施形態のＮＢＩ用青色光光源２０８およびＮＢＩ用緑色光光源２０９、第３実施形態の第１〜第３狭帯域光光源２３８〜２４０を備えている。光源ユニット制御部２５５は、観察モード切替ボタン２８に接続されており、この観察モード切替ボタン２８によって設定された観察モードに応じて、多機能用光源ユニット２５４内の各光源を切り替える。第４実施形態における観察モードには、自家蛍光観察モード（ＡＦＩモード）、狭帯域光観察モード（ＮＢＩモード）、血管情報取得モードの３種類がある。また、光源ユニット制御部２５５は、位置検出部４９に接続されており、白色光遮光期間において、設定されたモードに対応した光が照射されるように、多機能用光源ユニット２５４内の各光源を制御する。
【０１０５】
したがって、ＡＦＩモードに設定されている場合には、第１および第２レーザ光源７２，７３から励起光が発せられる。ＮＢＩモードに設定されている場合には、ＮＢＩ用青色光光源２０８およびＮＢＩ用緑色光光源２０９からＮＢＩ用青色光およびＮＢＩ用緑色光が発せられる。血管情報取得モードに設定されている場合には、第１〜第３狭帯域光光源２３８〜２４０から第１〜第３狭帯域光が発せられる。多機能用光源ユニット２５４からの光は、多機能用光ファイバ２５８およびカプラー２７５を介して、ライトガイド５５，５６に入射する。なお、多機能用光源ユニット２５４内の各光源における光量制御は、ドライバ２５５ａを介して、光源ユニット制御部２５５により行なわれる。
【０１０６】
プロセッサ装置１５内における各種処理は、各モードに対応した処理がなされる。即ち、ＡＦＩモードに設定されている場合には第１実施形態で示した処理が行なわれ、ＮＢＩモードに設定されている場合には第２実施形態で示した処理が行なわれ、血管情報取得モードに設定されている場合には第３実施形態で示した処理が行なわれる。なお、第４実施形態では、電子内視鏡の先端部２４ａに励起光カットフィルタを装着していないので、ＡＦＩモード時には、励起光の照射によるハレーションを防止する処理を施すことが好ましい。
【０１０７】
なお、上記第１実施形態では、体腔内に白色光をそのまま照射したが、これに代えて、R色の光、G色の光、B色の光からなる面順次光を体腔内に照射してもよい。面順次光を照射するためには、図６A及びBに示すロータリシャッタ４８に代えて、図２２に示すようなロータリフィルタ２８０が用いられる。ロータリフィルタ２８０には、ロータリシャッタ４８の遮光部４８ｂと同様の遮光部２８１と、白色光光源４５からの白色光のうちR色の光を透過させるR色カラーフィルタ２８３ｒと、白色光光源４５からの白色光のうちG色の光を透過させるG色カラーフィルタ２８３ｇと、白色光光源４５からの白色光のうちB色の光を透過させるB色カラーフィルタ２８３ｂとが、周方向に沿って設けられている。このロータリフィルタ２８０が回転軸２８０ａを中心に回転することで、白色光照射期間に、R色の光、G色の光、B色の光がこの順で体腔内に照射される。
【０１０８】
また、上記第１実施形態では、体腔内に照射する白色光を白色光の光源装置内の白色光光源で発生させているが、これに代えて、図２３の電子内視鏡システム３００に示すように、白色光の光源装置内の青色レーザ光源３０４と電子内視鏡の先端部２４ａ内に設けられた投光ユニット３０６，３０７とによって白色光を発生させてもよい。青色レーザ光源３０４は、中心波長４４５ｎｍを有する青色レーザ光を発する。発せられた青色レーザ光は、ライトガイド５５，５６を介して、投光ユニット３０６，３０７から体腔内に向けて照射される。なお、青色レーザ光源３０４は、ドライバ３０５ａを介して、青色レーザ光制御部３０５によって制御される。
【０１０９】
図２４に示すように、投光ユニット３０６は、第１および第２投光ユニット４１，４２において、光拡散部材の代わりに蛍光体３１０を備える以外は、同一の構成を備えている。蛍光体３１０は、ライトガイド５５からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質（例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体３１０により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光が生成される。なお、投光ユニット３０７も、投光ユニット３０６と同様であるので、説明を省略する。
【０１１０】
また、上記第１実施形態では、フード１４に固着された第１および第２投光ユニット４１，４２から励起光を照射したが、これに代えて、図２５に示すように、挿入部２０の鉗子チャンネル２０ａに挿通させた励起光用プローブ４００をフード４０２のプローブ保持部４０３から突出させ、その励起光用プローブ４００の照射部４００ａから励起光を照射してもよい。なお、励起光用プローブ４００は、上記実施形態と同様の第１および第２レーザ光源７２，７３を有する励起光の光源装置４０１に接続されている。
【０１１１】
フード４０２は、励起光カットフィルタ３２を備えている点は上記実施形態のフード１４と同様であるが、プローブ保持部４０３と、第１および第２照明窓５７，５９用の開口４０５，４０６と形成されている点がフードと異なる。したがって、プローブ保持部４０３に保持された励起光用プローブ４００の照射部４００ａは体腔内に向けられ、また第１および第２照明窓５７，５９は、開口４０５，４０６から露呈しているため、フード４０２の装着が、励起光や白色光の照射を妨げることはない。
【０１１２】
なお、上記第１実施形態では、励起光の照射によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を観察するＡＦＩを本発明に適用した場合について説明したが、本発明は、蛍光薬剤を用いるＰＤＤ（Photo Dynamic Diagnosis）や近赤外蛍光観察においても適用することができる。
【０１１３】
ＰＤＤでは、患者に投与する蛍光薬剤によって、蛍光の波長が異なっている。例えば、薬剤として「フォトフィリン」、「レザフィリン」、「ビスダイン」を投与したときには、中心波長４０５ｎｍの励起光を体腔内の生体組織に照射することで、生体組織からは中心波長６６０ｎｍの蛍光が発せられる。また、薬剤として「５−ＡＬＡ（アミノアレブミン）」を投与したときには、中心波長４０５ｎｍの励起光を体腔内の生体組織に照射することで、生体組織からは波長６３５ｎｍ、６７０ｎｍの２つのピークを有する蛍光が発せられる。一方、近赤外蛍光観察においては、薬剤としてＩＣＧ（Indocyanine Green）が用いられる。このＩＣＧを患者に投与して、８００ｎｍ前後の励起光を体腔内の生体組織に照射することによって、生体組織からはピーク波長８４５ｎｍを有する近赤外域の蛍光が発せられる。
【０１１４】
以上のようなＰＤＤや近赤外蛍光観察で観察される薬剤蛍光は、ＡＦＩで観察される自家蛍光よりも光量は大きいが、蛍光薬剤が生体組織に十分に蓄積しない等その他の要因によって、光量不足となることがある。このような場合には、薬剤蛍光の撮像により得られる薬剤蛍光画像に対して、上記実施形態のようなフレーム加算およびビニング処理を施す。そして、それらフレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる。これにより、薬剤蛍光画像の高感度化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０，２００，２３０，２５０，３００  電子内視鏡システム
１１  電子内視鏡
１５  プロセッサ装置
１６  励起光の光源装置
７２，７３  第１および第２レーザ光源
１００  ＣＣＤ
１０６  撮像制御部
１１０  信号処理部
１２１  高感度化処理部
１３０  距離算出部
１３１  ビニング処理部
２０８  ＮＢＩ用青色光光源
２０９  ＮＢＩ用緑色光光源
２３８  第１狭帯域光光源（４４４ｎｍ）
２３９  第２狭帯域光光源（４７２ｎｍ）
２４０  第３狭帯域光光源（４０５ｎｍ）
【図１】
0005496852.tif 000002
【図２】
0005496852.tif 000003
【図３】
0005496852.tif 000004
【図４】
0005496852.tif 000005
【図５】
0005496852.tif 000006
【図６Ａ】
0005496852.tif 000007
【図６Ｂ】
0005496852.tif 000008
【図７】
0005496852.tif 000009
【図８】
0005496852.tif 000010
【図９】
0005496852.tif 000011
【図１０Ａ】
0005496852.tif 000012
【図１０Ｂ】
0005496852.tif 000013
【図１１】
0005496852.tif 000014
【図１２】
0005496852.tif 000015
【図１３】
0005496852.tif 000016
【図１４】
0005496852.tif 000017
【図１５】
0005496852.tif 000018
【図１６】
0005496852.tif 000019
【図１７】
0005496852.tif 000020
【図１８】
0005496852.tif 000021
【図１９】
0005496852.tif 000022
【図２０】
0005496852.tif 000023
【図２１】
0005496852.tif 000024
【図２２】
0005496852.tif 000025
【図２３】
0005496852.tif 000026
【図２４】
0005496852.tif 000027
【図２５】
0005496852.tif 000028