(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基本色成分に対して感度を有する撮像素子により、レーザ光を含む照明光の照射下で被検体を撮像し、得られた撮像画像を画像処理して観察画像として出力する内視鏡システムであって、
前記撮像画像は、前記レーザ光のスペックルノイズが重畳した第１の基本色成分と、前記スペックルノイズを含まない第２の基本色成分とを含み、
前記第１の基本色成分と前記第２の基本色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を抽出するスペックルノイズ抽出手段と、
前記抽出したスペックルノイズ成分の量に基づいて、前記第１の基本色成分から前記スペックルノイズ除去のための制御量を決定する制御手段と、
を備えた内視鏡システム。
【請求項２】
請求項１記載の内視鏡システムであって、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記撮像画像の画素毎に、前記第１の基本色成分を前記第２の基本色成分で除算することで前記画素毎に前記スペックルノイズ成分を抽出する内視鏡システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２項記載の内視鏡システムであって、
前記基本色は、原色系の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３つの色を含み、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記撮像画像における前記第１の基本色成分であるＢ色成分と、前記第２の基本色成分であるＧ色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を抽出する内視鏡システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の内視鏡システムであって、
前記基本色は、補色系のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３つの色を含み、
前記撮像画像におけるＣ色成分、Ｍ色成分、Ｙ色成分から、前記第１の基本色成分であるＢ色成分と、前記第２の基本色成分であるＧ色成分とを演算により求める色変換手段と、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記演算により求めたＢ色成分と、前記演算により求めたＧ色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を抽出する内視鏡システム。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載の内視鏡システムであって、
前記基本色は、補色系のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、グリーン（Ｇ）の４つの色を含み、
前記撮像画像におけるＣ色成分、Ｍ色成分、Ｙ色成分から、前記第１の基本色成分であるＢ色成分を演算により求める色変換手段と、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記演算により求めたＢ色成分と、前記撮像画像におけるＧ色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を生成する内視鏡システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の内視鏡システムであって、
前記制御手段が、前記撮像画像の画素毎に、前記第１の基本色成分から当該画素に対応する前記スペックルノイズ成分を減算することで前記観察画像を生成する内視鏡システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の内視鏡システムであって、
第１の波長帯域の光を出射するレーザ光源と、該第１の波長帯域の光により第２の波長帯域の光を励起発光する蛍光体と、前記第１の波長帯域の光を前記レーザ光源から前記蛍光体に導光して照射する光ファイバと、を有し、前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を混合して前記照明光を生成する照明装置と、
前記レーザ光源に供給する駆動電流に高周波信号を重畳して前記レーザ光源を多モード発振させる高周波重畳手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記スペックルノイズ成分の強度パラメータが最小となるように前記高周波信号をフィードバック制御する内視鏡システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の内視鏡システムであって、
第１の波長帯域の光を出射するレーザ光源と、該第１の波長帯域の光により第２の波長帯域の光を励起発光する蛍光体と、前記第１の波長帯域の光を前記レーザ光源から前記蛍光体に導光して照射する光ファイバと、を有し、前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を混合して前記照明光を生成する照明装置と、
内視鏡挿入部内に配置されて前記光ファイバを軸線方向に沿った方向に振動させる加振手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記スペックルノイズ成分の強度パラメータが最小となるように前記加振手段による加振強度をフィードバック制御する内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、広く使用されている内視鏡装置は、光源装置内のランプからの光を内視鏡挿入部に沿って設けたライトガイドにより導光し、このライトガイドで導光された照明光を内視鏡挿入部の先端の照明窓から出射して検査対象部位を照明する構成になっている。これに対し、ランプに代えてレーザ光源を用いて照明を行うものがある。例えば、特許文献１の照明装置は、青色半導体レーザによる光を、光ファイバにより内視鏡挿入部の先端に導き、光ファイバ先端に配置された蛍光体を励起発光させ、これにより得られる白色照明光を検査対象部位に照射する構成となっている。この照明装置によれば、内視鏡に要求される導光路の細さと、照明光の明るさを両立させることができる。
【０００３】
しかし、半導体レーザには強度雑音として、モードホッピングノイズ、戻り光ノイズ、照射面におけるスペックルノイズが発生することが知られている。特許文献１に記載されるように、半導体レーザを用いた場合には、照射面の凹凸形状に応じて、照射面上に斑点状のノイズパターンが揺れ動く現象が生じる。これはスペックル干渉によるもので、この微細な揺らぎは、照明光を内視鏡などに用いた場合に患部観察の妨げとなるため、揺らぎ防止の技術が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、常に安定してスペックル干渉のない画像が得られる内視鏡システム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】
【０００６】
本発明は、下記構成からなる。
複数の基本色成分に対して感度を有する撮像素子により、レーザ光を含む照明光の照射下で被検体を撮像し、得られた撮像画像を画像処理して観察画像として出力する内視鏡システムであって、
前記撮像画像は、前記レーザ光のスペックルノイズが重畳した第１の基本色成分と、前記スペックルノイズを含まない第２の基本色成分とを含み、
前記第１の基本色成分と前記第２の基本色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を抽出するスペックルノイズ抽出手段と、
前記抽出したスペックルノイズ成分の量に基づいて、前記第１の基本色成分から前記スペックルノイズ除去のための制御量を決定する制御手段と、
を備えた内視鏡システム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る内視鏡システムによれば、第１の基本色成分と第２の基本色成分の差分情報からスペックル成分を抽出し、このスペックル成分を評価パラメータとしてスペックルノイズを除去する。これにより、定量的な評価が難しかったスペックルノイズに対して、上記評価パラメータを用いて制御することにより、スペックルノイズを除去する制御量を最適に設定できる。従って、スペックルノイズを除去する際に、無駄な制御や過剰な演算処理等を行うことがなくなり、高効率で適量なスペックルノイズの除去が可能となる。よって、常に安定してレーザ特有の揺らぎやムラのない良好な観察画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡及び内視鏡が接続される各装置を表す内視鏡システムの構成図である。
【図２】内視鏡システムのブロック構成図である。
【図３】青色半導体レーザからの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体により波長変換された発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】ＢＧＲの基本色成分に対して感度を有する撮像素子により撮像された撮像画像の説明図である。
【図５】スペックルノイズ抽出手段によりＢ成分から抽出されたスペックルノイズ成分の説明図である。
【図６】Ｃ，Ｍ，Ｙの基本色成分に対して感度を有する撮像素子により撮像された撮像画像の説明図である。
【図７】Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｇの基本色成分に対して感度を有する撮像素子により撮像された撮像画像の説明図である。
【図８】第２の構成例における照明光学系を概略的に表した構成図である。
【図９】図８に示す光源駆動回路による駆動電流の一例を表すグラフである。
【図１０】青色レーザ光源の駆動電流に対する光出力強度との関係を表すグラフである。
【図１１】波長に対する発振波形を示すグラフである。
【図１２】スペックルノイズが最小となるようにスペックル軽減処理のパラメータをフィードバック制御する制御ブロック図である。
【図１３】マクベスチャートの白色を撮影したときの変調周波数に対するスペックルノイズの状態を示すグラフである。
【図１４】（Ａ）は撮像光学系による撮像で時系列的に得られた複数のフレーム画像を示す説明図、（Ｂ）は各フレーム画像を分類する様子を概念的に示す説明図である。
【図１５】モニタの表示面内の異なる表示領域に、スペックルノイズの少ない白色光による照明画像と、スペックルノイズを多く含む白色光による照明画像とをそれぞれ表示した様子を示す説明図である。
【図１６】第３の構成例における内視鏡挿入部の先端部分の概略断面図である。
【図１７】圧電体の概略的な構成とその駆動回路を示す説明図である。
【図１８】光ファイバに圧電体を巻き付けた構成を表す内視鏡挿入部の先端の概略断面図である。
【図１９】鉗子チャンネルに光ファイバを巻き付けた構成を表す内視鏡挿入部の先端の概略断面図である。
【図２０】振動印加後の加振手段から光出射端までの距離を横軸に、照明光のノイズを表すＲＭＳ値を縦軸として双方の関係をグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る内視鏡システムの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、内視鏡の構成について説明する。
（第１の構成例）
図１は内視鏡及び内視鏡が接続される各装置を表す内視鏡システムの構成図、図２は図１の内視鏡システムのブロック構成図である。
【００１０】
図１に示すように、内視鏡システム１００は、内視鏡１１と、光源装置１３と、撮像信号処理を行うプロセッサ１５と、モニタ１７とを有して構成される。内視鏡１１は、本体操作部１９と、この本体操作部１９に連設され被検体（体腔）内に挿入される挿入部２１とを備える。本体操作部１９には、ユニバーサルコード２３が接続され、このユニバーサルコード２３の先端は、ライトガイド（ＬＧ）コネクタ２５を介して光源装置１３に接続される。また、撮像信号は、ビデオコネクタ３１を介してプロセッサ１５に入力される。
【００１１】
内視鏡１１の本体操作部１９には、挿入部２１の先端側で吸引、送気、送水を実施するためのボタンや、撮像時のシャッターボタン等の各種操作ボタン２７が並設されるとともに、一対のアングルノブ２９Ａ，２９Ｂが設けられている。挿入部２１は、本体操作部１９側から順に軟性部３３、湾曲部３５、及び先端部３７で構成され、湾曲部３５は、本体操作部１９のアングルノブ２９を回動することによって遠隔的に湾曲操作される。これにより、先端部３７を所望の方向に向けることができる。
【００１２】
また、図２に示すように、内視鏡１１の先端部３７には、撮像光学系の観察窓４１と、照明光学系の光照射窓４３が配置され、光照射窓４３から照射される照明光による被検体からの反射光を、観察窓４１を通じて撮像するようになっている。撮像された観察画像は、プロセッサ１５に接続されたモニタ１７に表示される。
【００１３】
ここで、撮像光学系は、ＣＣＤ(charge coupled device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子４５と、結像レンズ４７等の光学部材とを有する。撮像光学系で取り込まれる観察像は、撮像素子４５の受光面に結像されて電気信号に変換され、その電気信号が信号ケーブル４９を通じてプロセッサ１５の撮像信号処理部５１に入力され、ここで映像信号に変換される。
【００１４】
一方、照明光学系（照明装置）は、レーザ光源部５５を有する光源装置１３と、これに接続される光ファイバ５３と、光ファイバ５３の光出射側に配置された波長変換部である蛍光体６９とを有する。光ファイバ５３は、中心のコア層とその外周のクラッド層を有する光ファイバ・ケーブルであり、内視鏡１１の先端部３７へレーザ光を導波し、先端部３７の蛍光体６９から白色照明光を出射させる。レーザ光源部５５は、制御部６１からの指令に基づく光源駆動回路５９からの駆動信号を受けてレーザ光を発する。
【００１５】
制御部６１は、撮像信号を保存するメモリ６３と接続され、撮像信号処理部５１から出力される画像データをモニタ１７に映出したり、図示しないＬＡＮ等のネットワークに接続されて画像データを含む情報を配信したり、内視鏡システム１００全体を制御する。
【００１６】
レーザ光源部５５は、第１の波長帯域の光である波長４４５ｎｍの青色レーザ光を発生する青色半導体レーザを備えている。青色半導体レーザは、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。
【００１７】
レーザ光源部５５（青色半導体レーザ）から出射される青色レーザ光は、図示しない集光レンズにより光ファイバ５３に入力され、内視鏡１１の先端部３７まで伝搬されて、波長変換部である蛍光体６９を励起して、第２の波長帯域の光である蛍光を発光させる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体６９を透過する。
【００１８】
蛍光体６９は、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（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＭＡ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ37）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〜黄色の励起光と、蛍光体６９により吸収されずに透過した青色レーザ光とが合成されて、白色（疑似白色）の照明光が生成される。
【００１９】
図３は、青色半導体レーザからの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体６９により波長変換された発光スペクトルを示すグラフである。青色レーザ光（第１の波長帯域の光）は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体６９からの励起発光光（第２の波長帯域の光）は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルによって、前述した白色照明光が生成される。
【００２０】
ここで、本明細書でいう白色照明光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えばＲ，Ｇ，Ｂ等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。
【００２１】
図２に戻り、上記のように青色レーザ光と蛍光体６９からの励起発光光により生成された白色照明光は、内視鏡１１の先端部３７に設けられた光照射窓４３から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、白色照明光が照射された被観察領域の様子を、結像レンズ４７により撮像素子４５の受光面上に結像させ、電気信号に変換してケーブル４９を通じてプロセッサ１５の撮像信号処理部５１に入力して映像信号に変換する。
【００２２】
このような半導体レーザには、照射面におけるスペックルノイズが発生することが知られている。また、スペックルノイズは、シングルモードの光ファイバよりもマルチモードの光ファイバで顕著となることが知られている。
【００２３】
本構成の撮像素子４５は、原色系である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの基本色成分に対して感度を有している。上記の青色レーザ光を含む白色照明光が照射される被検体（例えば、患部）を、撮像素子４５によって撮像した撮像画像は、図４に示すように、撮像された被検体の形状は各色成分（ＲＧＢ）の各撮像画像で略一致している。しかし、スペックルノイズ成分が重畳するＢ成分（第１の波長帯域）の撮像画像に多くのスペックルノイズが発生しており、他の色成分（Ｒ、Ｇ成分）の撮像画像には殆ど見られない。このスペックルノイズは、内視鏡においては、患部観察の妨げとなるので、スペックルノイズが除去された観察画像としてモニタ１７に表示することが望まれる。
【００２４】
次に、スペックルノイズの除去について説明する。
撮像信号処理部５１は、撮像素子４５によって撮像した撮像画像における、スペックルノイズを含む第１の基本色成分であるＢ成分と、スペックルノイズを含まない第２の基本色成分であるＧ成分との差分情報からスペックルノイズ成分を抽出する。具体的には、スペックルノイズ抽出手段が、撮像画像の画素毎に、Ｂ成分をＧ成分で除算することで、両成分が異なる画素、即ち、スペックルノイズによる輝度変化が抽出され、図５に示すように、画素毎のスペックルノイズ成分Ｂｓが抽出される。
【００２５】
次いで、撮像信号処理部５１が、撮像画像の画素毎に、Ｂ成分から当該画素に対応するスペックルノイズ成分Ｂｓを減算し、Ｂ成分に重畳されたスペックルノイズ成分Ｂｓを除去して、スペックルノイズ成分Ｂｓを含まない撮像画像を生成する。このようにしてスペックルノイズ成分Ｂｓが除去された観察画像は、モニタ１７（図1、図２参照）に表示される。
【００２６】
上記のように、撮像信号処理部５１は、スペックルノイズ抽出手段、演算処理する制御手段として機能し、スペックルノイズ成分Ｂｓの除去は、Ｂ成分の撮像画像からスペックルノイズ成分Ｂｓを抽出し、このＢ成分の撮像画像からスペックルノイズ成分Ｂｓを減算することにより行われる。このため、本方式のスペックルノイズ成分Ｂｓの除去は、より高速な演算が要求さる動画像よりも静止画像に対して効果的に適用される。
【００２７】
なお、スペックルノイズを含まない第２の基本色成分としてＲ成分を用い、Ｂ成分とＲ成分との差分情報からスペックルノイズ成分Ｂｓを求めることも可能である。
【００２８】
（第１変形例）
次に、補色系のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３つの基本色成分に対して感度を有する撮像素子により撮像する第１変形例について説明する。
本変形例の撮像素子４５は、Ｃ、Ｍ、Ｙの３つの基本色成分に対して感度を有している。Ｃ，Ｍ，Ｙの各色成分は、それぞれ原色系の基本色ＲＧＢを用いた（１）、（２）、（３）式で表され、Ｃ成分及びＭ成分には、スペックルノイズ成分Ｂｓが重畳するＢ（青色）成分が含まれている。従って、レーザ光を含む白色照明光が照射される被検体をこの撮像素子４５で撮像した撮像画像には、図６に示すように、Ｃ成分及びＭ成分にスペックルノイズ成分Ｂｓが重畳している。
【００２９】
Ｃ＝Ｂ＋Ｇ  …（１）
Ｍ＝Ｂ＋Ｒ  …（２）
Ｙ＝Ｇ＋Ｒ  …（３）
【００３０】
このＣ、Ｍ、Ｙの３つの基本色成分からスペックルノイズ成分Ｂｓを抽出するため、まず、プロセッサ１５の色変換手段でもある撮像信号処理部５１が、上記（１）〜（３）式を変換して得られる（４）、（５）式に基づいて、撮像されたＣ、Ｍ、Ｙ成分から、Ｂ成分、及びＧ成分を演算により求める。
【００３１】
Ｂ＝（Ｃ＋Ｍ−Ｙ）／２  …（４）
Ｇ＝（Ｃ＋Ｙ−Ｍ）／２  …（５）
【００３２】
Ｂ成分、及びＧ成分が求められれば、以後同様に、撮像信号処理部５１が、撮像画像の画素毎に、Ｂ成分をＧ成分で除算することで、画素毎のスペックルノイズ成分Ｂｓを抽出し、更に、撮像画像の画素毎に、Ｂ成分から当該画素に対応するスペックルノイズ成分Ｂｓを減算することにより、Ｂ成分に重畳されたスペックルノイズ成分Ｂｓを除去して、スペックルノイズ成分Ｂｓを含まないＢｃ（青色）成分が求められる。
【００３３】
そして、スペックルノイズ成分Ｂｓを含まない観察画像をモニタ１７に表示するため、スペックルノイズ成分Ｂｓを含まないＢｃ成分、Ｒ成分、及びＧ成分から（６）、（７）式によりスペックルノイズ成分Ｂｓを含まないＣｃ、Ｍｃ成分を逆演算する（Ｙ成分は元々Ｂ成分を含まないので元のＹ成分を使用）。これにより得られたＣｃ，Ｍｃ，ＹをＲ、Ｇ、Ｂに色変換して、前述同様に観察画像を生成し、モニタ１７に観察画像を表示する。
【００３４】
Ｃｃ＝Ｂｃ＋Ｇ  …（６）
Ｍｃ＝Ｂｃ＋Ｒ  …（７）
【００３５】
（第２変形例）
次に、Ｃ、Ｍ、Ｙ、及びＧの４つの基本色成分に対して感度を有する撮像素子により撮像する第２変形例について説明する。
本変形例の撮像素子４５は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、及びＧの４つの基本色成分に対して感度を有している。本変形例の撮像素子４５によると、図７に示すように、Ｃ、Ｍ、Ｙ、及びＧ色成分の撮像画像が撮像され、Ｃ成分及びＭ成分には、第１変形例で説明したように、スペックルノイズＢｓが重畳している。
【００３６】
本変形例においては、第１変形例と全く同様に、Ｃ、Ｍ、Ｙを用いて（４）、（５）式からＢ成分、及びＧ成分を求めることも可能である。しかし、Ｇ成分が既知であるので、より簡単な処理が可能となる。即ち、撮像信号処理部５１は、既知のＧ成分を用いてＢ成分を（８）式から求める。
【００３７】
Ｂ＝Ｃ−Ｇ  …（８）
【００３８】
そして、（８）式で演算されたＢ成分に対して第１変形例と全く同様に、撮像信号処理部５１が、撮像画像の画素毎に、Ｂ成分を既知のＧ成分で除算することで、画素毎のスペックルノイズ成分Ｂｓを抽出する。更に、撮像画像の画素毎に、Ｂ成分から当該画素に対応するスペックルノイズ成分Ｂｓを減算し、Ｂ成分に重畳されたスペックルノイズ成分Ｂｓを除去して、スペックルノイズ成分Ｂｓを含まないＢｃ成分を求める。
【００３９】
次に、（６）、（７）式によりスペックルノイズ成分Ｂｓを含まないＣｃ、Ｍｃ成分を逆演算する（Ｙ成分は元々Ｂ成分を含まないので元のＹ成分を使用）。これにより得られたＣｃ，Ｍｃ，ＹをＲ、Ｇ、Ｂに色変換して、前述同様に観察画像を生成し、モニタ１７に観察画像を表示する。
【００４０】
（第２の構成例）
次に、図８〜図１５に基づいて第２の内視鏡システムの構成例について説明する。
本構成例は、レーザ光源部の半導体レーザの駆動電流に高周波信号を重畳することで、上述したスペックルノイズ成分Ｂｓを目標値までフィードバック制御しつつ低減させるものである。
【００４１】
レーザ光源部５５は、図８に照明光学系を概略的に表した構成図に示すように、中心波長４４５ｎｍの青色発光のブロードエリア型半導体レーザ（以降、青色半導体レーザと称する）６５と、この青色半導体レーザ６５からのレーザ光を集光する集光レンズ６７とを備える。半導体レーザは、出射光の波長が短いほど、単一モードとなる活性領域（ストライプ）幅が小さくなる。青色半導体レーザの場合、活性領域幅は１〜２μｍが単一モード条件である。従って、その数倍の幅である３〜６μｍ以上の活性領域幅を有するものをブロードエリア型半導体レーザと呼ぶことができる。つまり、本明細書におけるブロードエリア型半導体レーザとは、活性領域幅の狭いナローストライプ型半導体レーザと区別して、例えば３〜６μｍ以上（例えば５μｍ以上、５０μｍ以下）の活性領域幅を持つものと定義する。
【００４２】
なお、出射光の波長が４００ｎｍ台（４０５ｎｍや４４５ｎｍ等）であれば、実用的な観点から上記の通り５０μｍ以下とすることができるが、この活性領域幅の上限は、現在の窒化物結晶成長技術と、選択されている基板面方位では不均一性が高いという事情から５０μｍ程度が限界という意味であり、原理的な限界ではない。例えば、血管ナビゲーションに使用される波長７８０ｎｍの砒素燐系レーザダイオードでは、２００μｍの活性領域幅を有するものがある。
【００４３】
上記構成の照明光学系（照明装置）における青色半導体レーザの駆動回路について説明する。
図８に示すように、青色半導体レーザ６５には、直流の駆動電流を供給する直流電流源７１がインダクタ７３を介して接続され、また、直流電流源７１からの駆動電流に正弦波の高周波信号を重畳する発信器７５がカップリングコンデンサ７７を介して接続されている。この高周波信号は、数百〜数千ＭＨｚの任意に設定できる正弦波の信号であって、駆動電流に重畳することで、青色半導体レーザ６５の縦モードがマルチモード化される。上記構成のうち、インダクタ７３は発信器７５からの高周波信号に対しては高インピーダンスを呈し、駆動電流に対しては低インピーダンスを呈する。また、カップリングコンデンサ７７は発信器７５からの高周波信号から直流成分を除去する。つまり、発信器７５が高周波信号を駆動電流に重畳して青色半導体レーザ６５を多モード発振させる高周波重畳手段として機能するようになっている。
【００４４】
図９は図８に示す光源駆動回路による駆動電流の一例を表すグラフ、図１０は青色半導体レーザの駆動電流に対する光出力強度との関係を表すグラフである。
図９に示すように、駆動電流は、直流電流源７１からのバイアス電流に発信器７５からの高周波信号が重畳されている。この駆動電流が青色半導体レーザ６５に印加され、図１０に示すように、駆動電流が変化すると、レーザ発振の過渡応答時のマルチモード化（緩和振動）が生じ、これによって光出力強度が変化する。このような時間軸に対する乱れにより干渉性が低下して、レーザ光の照射領域におけるスペックル干渉の発生を低減できる。本方法であれば、青色半導体レーザ６５が横シングルモードかマルチモードかにかかわらず、確実にスペックルノイズが低減する。
【００４５】
また、ブロードエリア型半導体レーザは、発光幅が広く、横モードが複数存在している。そして、この複数存在する横モードのぞれぞれは、図１１に波長に対する発振波形を示すように、基本発振周波数ｆ０を中心とする高次モードの異なる波長帯域成分を有しており、所定の波長広がりを持つ。このような横モードの増加と、発光波長の広がりによって、レーザ光の照射領域におけるスペックル干渉の発生を低減できる。
【００４６】
つまり、青色半導体レーザ６５から出射される青色光は、複数の横モードを高周波信号の重畳によって時間軸に対してバラバラに乱れさせ、ホワイトノイズ化することで、結果として波長も横モードの変動に応じた変化を受けて、レーザ光の干渉性が低下する。これにより、スペックル干渉の発生を低減することができる。
【００４７】
また、ブロードエリア型半導体レーザの横モードは、光ファイバ５３に集光レンズ６７で集光させる場合に、それぞれのモード毎に光結合効率が異なっているため、環境温度の変化等の外的要因で横モード変動が起こることがある。そのときにレーザ光の出力変動が生じるが、本構成では各モードが万遍なく励起された状態で使われるので、仮に横モード変動が起きた場合でも、レーザ光の出力変動は小さく抑えられる。
【００４８】
また、蛍光体を励起させる場合に、ブロードエリア型半導体レーザは、その横モードが高周波信号の重畳によって変調できるため、時間に対しても出力が安定化し、比較的遅い数〜数ｋＨｚ程度で生じていた強度ノイズが減少し、安定した画像の取得が行える。
【００４９】
このように、複数の横モードを有するブロードエリア型の青色半導体レーザ６５に対し、高周波信号を重畳した駆動電流を印加することで、縦モードがマルチモード化され、また複数の横モードのそれぞれが波長の広がりを有するようになり、しかも時間軸に対して横モードが変化するため、スペックル干渉の生じにくい光を常に安定して出射させることができる。これにより、照明領域にスペックルノイズが生じることを防止できる。
【００５０】
上記のように、青色半導体レーザ６５に対し、高周波信号を重畳した駆動電流を印加することで、スペックルノイズの低減効果が得られるが、スペックルノイズ成分Ｂｓが最小となるように、駆動電流に印加する高周波信号をフィードバック制御することで、更に効果的にスペックルノイズを低減することができる。
【００５１】
図１２は、スペックルノイズが最小となるようにスペックル軽減処理（本構成例においは高周波信号の重畳）のパラメータをフィードバック制御する制御ブロック図であり、第１の構成例（図４、図５参照）で説明したように、撮像信号処理部５１が、撮像画像のＢ成分をＧ成分で除算することで、青色半導体レーザ６５の駆動電流に高周波信号を印加するスペックルノイズ軽減処理を行った後のスペックルノイズ成分Ｂｓ２を求める。そして、目標スペックルノイズ成分ＢｓｔとＢｓ２との差（ΔＢｓｔ）に基づいて、目標スペックルノイズ成分Ｂｓｔが最小となるように駆動電流に印加する高周波信号のパラメータ（例えば、周波数や振幅）をフィードバック制御する。これにより、スペックルノイズ軽減効果が増大し、スペックルノイズを抑えた良好な観察画像が得られる。
【００５２】
次に、青色半導体レーザ６５を光源駆動回路５９によって変調周波数を変更した場合のスペックル干渉の軽減効果について説明する。
図１３にマクベスチャートの白色を撮影したときの変調周波数に対するスペックルノイズの状態を示すグラフを示した。同図の横軸は光源駆動回路５９による変調周波数であり、縦軸は取得画像の画素値の二乗平均平方根値（ＲＭＳ値）である。ここでの変調の振幅は０〜１００％の範囲であり、デューティ比は５０％とした。また、画素値はＲＧＢ各色で１６ビットの値であり、ＱＬ最大値（量子化レベルの最大値）は６５４１６である。
【００５３】
青色半導体レーザ６５を変調せずに撮像したフルカラー画像には、ＲＭＳ値で４０００程度のスペックルノイズが発生しており、容易に視認できるランダムノイズが重畳されている。このスペックルノイズの発生は励起光である青色レーザ光に起因しており、フルカラー画像から青色（Ｂ）成分のみ抽出するとスペックルノイズが顕著に現れる。
【００５４】
一方、青色半導体レーザ６５を１ｋＨｚで変調すると、撮像したフルカラー画像のＲＭＳ値は３５００程度に低下し、時間的及び空間的に均一な光量分布となり、青色成分のみ抽出した画像にも殆どスペックルノイズが視認できなくなる。変調周波数は、１ｋＨｚ以上では変調周波数に対するＲＭＳ値の変化が減少して、所定の値（図示例では３５００）に収束する傾向を有しており、スペックルノイズの低減には１ｋＨｚ程度で十分な効果が得られる。
【００５５】
なお、スペックルノイズは変調周波数が１００Ｈｚから減少し始めるが、内視鏡の撮像素子による撮像周期は例えば１／３０〜１／６０秒なので、変調周波数を１００Ｈｚ程度とした場合、光照射領域に「ちらつき」となって現れるようになる。変調振幅を小さくすれば「ちらつき」が防止できるが、その場合にはスペックルノイズが現れるようになる。
【００５６】
例を挙げると、変調振幅が１００％の場合、変調周波数が５００Ｈｚ以上では「ちらつき」が無く、スペックルノイズの無い画像が取得される。変調周波数が１ｋＨｚ以上では更にその効果が大きくなり、変調振幅を１割から２割程度低くしてもスペックルノイズの発生が抑制され、より安定したノイズ低減効果が得られる。
【００５７】
また、光源の光量を増大させる場合、例えば精査用内視鏡等では、レーザダイオードの出力を大きくする必要がある。この場合、駆動電流が増大することになるが、大きな駆動電流を変調振幅１００％で駆動するには、回路のマッチング精度要求が高くなり、電源のコストの上昇を招く。このような場合は、更に変調周波数を上げたり、変調振幅を下げたりすることが有効である。上記の事項は、パルス波形が方形パルスに限らず、前述の正弦波や鋸波や三角波形状であっても良い。また、内視鏡の撮像周期（１／３０〜１／６０秒）の電荷蓄積時間内に、パルス周波数を１００Ｈｚ〜数百、数ｋＨｚまでその周波数をスイープしても同様の効果が得られる。
【００５８】
次に、上記構成の内視鏡システム１００の応用例を説明する。
ここでは、スペックルノイズの発生レベルを自在に制御できることを利用して、観察表面の凹凸形状を観察する形状観察モードを設けた場合を示す。
図１，図２に示す内視鏡１１の挿入部２１を被検体（体腔）内に挿入し、挿入部２１の先端から白色照明光を出射させる際、高周波信号の重畳を行う場合と高周波重畳を行わない場合とを切り替え自在とし、それぞれの場合で撮像して得た撮像信号を、図２に示すメモリ６３に取り込み、撮像信号処理部５１により適宜な画像処理を施してモニタ１７に表示する。或いは記録媒体に保存する。
【００５９】
例えば、この内視鏡１１により被検体内で白色の照明光を照射して観察する場合、通常の内視鏡診断時には、制御部６１は、光源駆動回路５９（図２参照）により、青色半導体レーザ６５に対して高周波信号を重畳した駆動電流を印加し、青色レーザ光を発光させる。この青色レーザ光は、可干渉性が低く、蛍光体６９により波長変換された蛍光と、蛍光体６９で拡散して通過する拡散光とが混合することで、スペックルノイズの少ない白色光を生成する。
【００６０】
また、制御部６１が光源駆動回路５９の発信器７５からの高周波信号の駆動電流への重畳を停止すると、スペックルノイズの乗った照明光が生成される。この場合、特に青色成分（Ｂ成分）は、スペックルノイズを含む撮像画像が撮像されるので、観察表面の凹凸形状がより鮮明な画像となる。
【００６１】
このように、制御部６１が、高周波信号の駆動電流への重畳の有無を適宜なタイミングで制御することで、観察目的に適応した画像情報を被検体から選択的に得ることができる。図１４（Ａ）は、撮像光学系による撮像で時系列的に得られた複数のフレーム画像を示す図で、図１４（Ｂ）は、これらフレーム画像を分類する様子を概念的に示す説明図である。ここでは、スペックルノイズの少ない白色光による照明光下の観察像と、スペックルノイズを多く含む照明光下の観察像とを、それぞれモニタ１７の別々の表示位置に表示する制御を行っている。
【００６２】
制御部６１は、図１４（Ａ）に示すように、照明光学系の照明光の出射を制御して、動画撮像時の第１フレーム目では、高周波信号の重畳された駆動電流を青色半導体レーザ６５に印加して中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を出射させ、スペックルノイズの少ない白色光を被検体に照射する。撮像素子４５は、この白色光で照明された被検体を撮像し、その撮像信号をメモリ６３（図２参照）に保存する。
【００６３】
次に、制御部６１は、照明光学系による出射光を制御して、第２フレーム目では、高周波信号の重畳されていない駆動信号を青色半導体レーザ６５に印加して、スペックルノイズを多く含む白色光を被検体に照射する。この白色光で照明された被検体を撮像し、その撮像信号をメモリ６３に保存する。
【００６４】
以降、同様にして、第３フレーム（奇数フレーム）では第１フレーム目と同様に、第４フレーム（偶数フレーム）では第２フレームと同様に照明・撮像・撮像信号保存の処理を行うことを繰り返す。つまり、スペックルノイズの少ない白色光の照明と、スペックルノイズを多く含む白色光の照明とを、撮像素子４５の撮像フレーム毎に交互に切り換える。
【００６５】
そして、図１４（Ｂ）に示すように、メモリ６３に、スペックルノイズの少ない白色光による照明画像と、スペックルノイズを多く含む白色光による照明画像とをそれぞれ保存する。これら２種類の撮像信号による画像情報を、図１５に示すように、モニタ１７の表示面内の異なる表示領域７８，７９にそれぞれ表示する。各表示領域７８，７９のサイズは図示例では同一にしているが、いずれか一方を他方より大きく表示したり、いずれか一方の画像表示領域内に、他方の画像をオーバーラップさせて小さく表示したりする等、任意に設定することができる。
【００６６】
このように、通常の白色照明による通常画像と、凹凸形状の強調された強調画像とを、同じ画面上で同時に表示することで、迅速かつ簡単に観察部位の状態を把握できる。また、各画像情報をリアルタイムで観察できるため、正確な画像情報の認識が可能となり、診断精度をより一層高めることができる。
【００６７】
また、スペックルノイズの少ない白色照明光と、スペックルノイズを多く含む白色照明光とを、内視鏡１１の本体操作部１９に設けた切り替えスイッチ８１（図２参照）等により、簡単な手元操作により切り換え自在とする構成としてもよい。この場合、照明光を手動により任意のタイミングで切り換えることができ、使い勝手を向上できる。
【００６８】
（第３の構成例）
次に、図１６〜図２０に基づいて第３の内視鏡システムの構成例について説明する。
本構成例においては、照明光学系を機械的に振動させることで、上述したスペックルノイズ成分Ｂｓを目標値までフィードバック制御しつつ低減させるものである。
【００６９】
図１６は内視鏡挿入部の先端部分の概略断面図である。挿入部２１の先端部３７には、セラミックスや金属材料からなる先端硬質部８５が配置され、この先端硬質部８５に穿設された光照射窓４３に照明光を照射する部材が配置されている。また同様に、撮像部８７の集光光学系の収容された鏡筒８７ａが、図示しない他の先端硬質部８５に設けられた開口孔に挿入して配置されている。撮像部８７は、鏡筒８７ａの光軸をプリズム８７ｂにより直角に曲げて、基板８９に実装された撮像素子４５に結像させる構成となっている。撮像素子４５からの撮像信号は、基板８９からケーブル４９を通じてプロセッサ１５に送信される。撮像素子４５が感度を有する基本色は、原色系のＲＧＢ、補色系のＣＭＹ、ＣＭＹＧのいずれであってもよい。
【００７０】
照明光学系は、図１６における撮像部８７の紙面手前側に配置され、光ファイバ５３の光出射端に配置された蛍光体６９と、蛍光体６９からの発光を挿入部２１の先端方向に向けて出射させるレンズ群９１と、光照射窓４３を覆う透光性部材９３とを有する。蛍光体６９の発光は、レンズ群９１により光路前方へ出射され、透光性部材９３を通じて体腔内の観察領域に照射される。
【００７１】
また、先端硬質部８５には、開口孔９５が穿設され、この開口孔９５に金属製の鉗子パイプ９７が固設されている。鉗子パイプ９７の開口孔９５側とは反対側の端部はチューブ９９が接続され、これら鉗子パイプ９７及びチューブ９９は鉗子チャンネル１０１を形成している。鉗子チャンネル１０１は、挿入部２１の先端の開口孔９５から、本体操作部１９側の鉗子口開口部１０３（図１参照）までを連通している。
【００７２】
蛍光体６９の手前側の光ファイバ５３には、光ファイバ５３の軸線方向に沿った所定長にわたって加振手段である圧電体１０５が貼着されている。圧電体１０５は細長のシート状として光ファイバ５３の外周に一部に接着してもよく、ブロック体として光ファイバ５３に接着してもよい。光ファイバ５３と圧電体１０５とが密着することで、圧電体１０５の電圧印加による歪みが光ファイバ５３へ高効率で確実に伝播される。
【００７３】
図１７に圧電体１０５の概略的な構成とその駆動回路を示した。
圧電体１０５は、窒化アルミニウム等の圧電材料層１０７を電極層１０９で挟み、電極層１０９間に電界を印加することで圧電材料層１０７を歪ませている。圧電体１０５は、電界印加周期や極性反転周期の調整により任意の振動周波数に調整でき、また、印加電圧によって振幅を調整することができ、制御性に優れる利点を有する。更に形状についても、薄板状から厚肉状まで多様に形成でき、目的に応じて設置自由度を高めた構成にできる。圧電材料層１０７は、上記材料以外にも、いわゆる強誘電体材料である水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ランガサイト、チタン酸ジルコン酸塩、ロッシェル塩、電気石、ポリフッカビニリデン等が使用可能である。なお、電極層１０９は、不図示の電圧印加用リード線によってプロセッサ１５に接続されている。
【００７４】
圧電体１０５は、基本的には図１７に示す構成及び駆動回路からなり、光ファイバ５３に対して軸線方向Ａ（図１６参照）の振動を発生する。つまり、圧電体１０５を圧電材料層１０７と電極層１０９の積層方向が光ファイバ５３の軸方向に合うように貼着し、圧電体１０５がプロセッサ１５からの駆動電圧信号を受けたときに振動を発生する。駆動電圧信号は、少なくとも観察時に発生させる。この振動により、光ファイバ５３で伝送されるレーザ光が蛍光体６９から白色照明光となって照射されたときに、照明光に強度ムラやスペックルノイズが発生することを防止できる。即ち、スペックルノイズの影響を抑えて強度の均一化された照明光を得ることができる。なお、図１７に示す圧電体１０５は、一例として５層構造を示しているが、層数は任意とすることができる。
【００７５】
また、圧電体１０５を挿入部２１の先端側に配置することにより、圧電体１０５による加振部位よりも光路前方で光ファイバ自身に起因する電界分布の偏りによって強度ムラやスペックルノイズが再び重畳されることが防止される。また、僅かな振幅の振動であっても十分な上記防止効果が得られるため、圧電体１０５の振動性能を最小限に抑えられ、小型化を図ることができる。また、挿入部２１を湾曲自在にする湾曲部３５よりも挿入部２１の先端側に圧電体１０５を配置することにより、湾曲部３５が湾曲操作された際に光ファイバ５３に応力が負荷され、これにより、伝送される光の強度分布に変化が生じても、湾曲部３５の先に配置される圧電体１０５の振動によって均質な照明光が得られ、挿入部２１に外力を負荷して動かした場合でも、照明光に乱れを生じさせることがなく、常に良好な照明光の下で観察することが可能となる。
【００７６】
上記したように、青色半導体レーザ６５に対し、圧電体１０５によって振動を付加することで、スペックルノイズの低減効果が得られるが、スペックルノイズ成分Ｂｓが最小となるように、圧電体１０５によって青色半導体レーザ６５に付加する加振強度をフィードバック制御することで、更に効果的にスペックルノイズを低減することができる。
【００７７】
更に、この構成によれば、光ファイバ５３が挿入部２１内で圧電体１０５により支持されるため、内視鏡１１の操作時に挿入部２１が外力により変形した際に、光ファイバ５３の光出射端と蛍光体６９との間等の接続部に応力集中が発生することを防止できる。また、湾曲部３５より先端側に配置することにより、内視鏡操作中の湾曲部３５における光ファイバ５３への応力によるスペックル、いわゆるファイバ内のモード変化の影響も防ぐことができる。なお、圧電体１０５は、光ファイバ５３に直接接触させず、他の中間部材を介して接合されていてもよい。その場合、中間部材の形状を光ファイバ５３の外径形状に沿った半円溝を有する形状や、光ファイバ５３を挿通させて支持する連通孔を形成した形状等にすることで、光ファイバ５３との接触面積を増大させ、密着性や振動の伝播性を一層高めることができる。
【００７８】
次に、第３の構成例の内視鏡システムにおける他の構成例について説明する。
図１８は光ファイバに圧電体を巻き付けた構成を表す内視鏡挿入部の先端の概略断面図である。ここでは、図１６に示す構成と同一の部材については説明を省略又は簡略化する。図１８に示すように、この挿入部２１の先端部においては、光ファイバ５３に、柔軟なテープ状の圧電体１０５Ａを螺旋状に巻き付けて接着している。この場合、圧電体１０５が発生する振動によって、光ファイバ５３が軸線方向Ａの振動を含む捻り振動を受ける。つまり、テープ状の圧電体１０５はその長手方向を振幅方向とする振動を発生し、光ファイバ５３は軸線方向Ａの伸縮挙動により捻れながら軸線方向Ａに振動する。そして、光ファイバ５３は圧電体１０５Ａによって宙吊り状態にて支持され加振されるため、少ない振動エネルギでより大きな振幅を得ることができる。
【００７９】
また、圧電体１０５Ａは、上記のように先端側を光ファイバ５３に螺旋状に巻き付けられ、後端側を鉗子チャンネル１０１のチューブ９９外周に巻き付けて固着されている。圧電体１０５Ａの後端側をチューブ９９に接着して固定することで、細径な光ファイバ５３との接合状態を外力の影響を受けにくい状態にでき、圧電体１０５Ａは光ファイバ５３に対して安定した接合状態を維持できる。なお、圧電体１０５Ａの電極層１０９には電圧印加用リード線が接続されてプロセッサ１５からの駆動信号を圧電体１０５Ａに供給している。
【００８０】
このテープ状の圧電体１０５Ａを光ファイバ５３に巻き付けた構成によれば、光ファイバ５３の外周面を全周にわたって均等に伸縮させることで、強度ムラとスペックルノイズの発生を照射面全体にわたって高い精度で防止でき、より均一な光量分布の照明光を照射できる。
【００８１】
また、光ファイバ５３が挿入部２１内で宙吊り状態にて支持されるため、挿入部２１に働く外力によって光ファイバ５３が僅かに撓み、この撓み変形によっても照明光の強度ムラとスペックルノイズの発生を軽減できる。
【００８２】
次に、第３の構成例の内視鏡システムにおける更に他の構成例について説明する。
図１９は鉗子チャンネルに光ファイバを巻き付けた構成を表す内視鏡挿入部の先端の概略断面図である。ここでは、図１６に示す構成と同一の部材については説明を省略又は簡略化する。
【００８３】
図１９に示すように、この挿入部２１の先端部においては、図１６に示す鉗子パイプ９７のチューブ９９との接続部位を鉗子パイプ９７と略同じ内外径の管状の圧電体１０５Ｂとして形成している。管状の圧電体１０５Ｂは、一端が鉗子パイプ９７に突き当て接合され、他端がチューブ９９に接続されることで、鉗子チャンネル１０１の一部を形成している。
【００８４】
管状の圧電体１０５Ｂは、拡径と縮径を繰り返す振動を発生する。この圧電体１０５Ｂの外周に光ファイバ５３を巻き付けて、接着剤等により固着させることで、圧電体１０５Ｂが発生する振動を光ファイバ５３に伝播させる。これにより、光ファイバ５３が軸線方向Ａに振動するようになる。図示例のように、光ファイバ５３を束ねて重ね巻き（鉗子チャンネル１０１の軸方向に沿って複数回巻回された状態）されることにより、強度ムラとスペックルノイズの発生を相乗的な効果をもって防止することができる。特に、重ね巻きの巻回面に沿った方向、即ち、光ファイバ５３の軸線方向を振動方向に合わせることで、高効率で照射面の光強度を均一にできる。
【００８５】
管状の圧電体１０５Ｂに光ファイバ５３を巻き付ける際、光ファイバ５３同士が交差するように重ねて巻回する構成とすれば、重なった光ファイバ５３に押圧力が付加される。これにより発生する圧縮応力（歪み）によって屈折率が変化し、照明光の強度均一化の効果が高められる。更に、巻回後の光ファイバ５３に引張応力が残留するように、光ファイバ５３を圧電体１０５Ｂに締め付けながら巻回し、張力のかかった状態で接着等により固定することでも光強度均一化の効果が高められる。
【００８６】
なお、圧電体１０５Ｂは、鉗子チャンネル１０１を構成する鉗子パイプ９７の一部に代えて設ける上記構成以外にも、鉗子パイプ９７の外周に設けて二重管構造とする構成や、鉗子パイプ９７の外周面上で周方向の一部に設ける構成としてもよい。
【００８７】
以上説明した内視鏡システム１００によれば、挿入部２１の先端の蛍光体６９にレーザ光を導光する光ファイバ５３を、挿入部２１内の先端側で振動させることにより、蛍光体６９から照射する照明光の光強度分布の均一化が図られる。つまり、レーザ光自身が有する強度ムラとスペックルノイズを低減するとともに、光ファイバ５３の光出射端の近傍位置で加振することで、加振された部位から光路前方の光出射端までの間で、光ファイバ５３自身に起因する電界分布の偏りによる強度ムラとスペックルノイズが、導光されるレーザ光に重畳されることを低減できる。
【００８８】
圧電体１０５，１０５Ａ，１０５Ｂの配置場所は、挿入部２１の先端に近いほど好ましく、光ファイバ５３の光出射端から本体操作部１９までの間がよい。特には、光出射端から２ｍ以内が好ましく、１ｍ以内とするとなお好ましい。つまり、加振手段は、光ファイバ５３の光出射端から挿入部２１の先端側とは反対の基端側へ向けた２ｍ以内の範囲に配設するとよい。
【００８９】
光ファイバ５３を振動させる加振手段としては、上記の圧電体１０５，１０５Ａ，１０５Ｂに限らず、小型で遠隔操作可能な振動源であれば、例えば、ボイスコイルモータ等の動電型、ピストン駆動等による油圧型、アンバランスマス型等、種々のタイプが利用可能である。
【００９０】
また、加振手段の特に好ましい振動発生条件としては、撮像素子４５（図１６参照）による画像取得のフレーム周波数の数倍〜数１０倍程度の振動周波数が好ましい。また、画像取得時に大きな振幅を発生させると挿入部２１の先端部に発熱を招き、振幅が不足すると照明光のノイズ低減効果が薄くなるため、振幅についても所定範囲内に抑える必要がある。
【００９１】
例えば、マルチモード光ファイバのコア径が３０〜１１６μｍ、レーザ光の発光波長が３７５〜８５０ｎｍの条件下では、加振手段の振幅は０．００１〜０．１ｍｍの範囲が好ましく、振動周波数は５０〜１００Ｈｚの範囲が好ましい。また、振動の程度を加速度で表すと、例えば、０．１Ｇ（振幅０．０１ｍｍ、振動周波数５０Ｈｚに相当）から５Ｇの範囲とすることが好ましい。
【００９２】
光ファイバのコア径は、３０μｍ未満では、半導体レーザの発光部の幅が約１０〜３０μｍ程度のため、光ファイバへのレンズ結合効率が低下したり、位置精度に敏感になったりする。また、一般的なコネクタに使用するフェルールの内径は１２５μｍであり、クラッド層を含む光ファイバの外径は、このフェルールの内径以下とすることが好ましい。
従って、クラッド層は最低でも数μｍが必要となるため、光ファイバのコア径は１１６μｍ以下とするのが好ましい。
【００９３】
ここで、前述の図１６に示す加振手段の構成で、照明光の均一性を測定した結果を説明する。
図２０に振動印加後の加振手段から光出射端までの距離を横軸に、照明光のノイズを表すＲＭＳ値を縦軸として双方の関係をグラフで示した。光ファイバに印加する振動は、振動周波数５００Ｈｚ，振幅０．００１ｍｍとした。同図に示すように、加振手段の光出射端までの距離が１００ｃｍを超えると、照明光のノイズの増加率が大きくなる。また、２００ｃｍを超えた後も５００ｃｍに至るまでノイズが増加し続ける。
【００９４】
ＲＭＳ値は、３７００程度では殆ど照明光のノイズが問題とならず、３９００程度になると、目視にてノイズが明瞭に認識できる程度となる。そのため、３８００以下に抑えることが好ましい。なお、上記ＲＭＳ値は、取得された画像のＲＧＢ１６ビット値の単色抽出した２乗平均平方根と定義（ＱＬ最大値が６５４１６時のＲＭＳ）して求めた数値である。
【００９５】
なお、第２の構成例で説明したレーザ光源に供給する駆動電流への高周波信号重畳や、第３の構成例で説明した光ファイバに振動を与える等のスペックルノイズ軽減処理を行った後に、スペックルノイズが残る場合には、このスペックルノイズ軽減処理に加えて、更に第１の構成例で説明したスペックルノイズ除去処理を行うようにしてもよい。
【００９６】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００９７】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  複数の基本色成分に対して感度を有する撮像素子により、レーザ光を含む照明光の照射下で被検体を撮像し、得られた撮像画像を画像処理して観察画像として出力する内視鏡システムであって、
前記撮像画像は、前記レーザ光のスペックルノイズが重畳した第１の基本色成分と、前記スペックルノイズを含まない第２の基本色成分とを含み、
前記第１の基本色成分と前記第２の基本色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を抽出するスペックルノイズ抽出手段と、
前記抽出したスペックルノイズ成分の量に基づいて、前記第１の基本色成分から前記スペックルノイズ除去のための制御量を決定する制御手段と、
を備えた内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、第１の基本色成分と第２の基本色成分の差分情報からスペックル成分を抽出して、このスペックル成分を評価パラメータとしてスペックルノイズを除去する。これにより、定量的な評価が難しかったスペックルノイズに対して、上記評価パラメータを用いて制御することにより、スペックルノイズを除去する制御量を最適に設定できる。従って、スペックルノイズを除去する際に、無駄な制御や過剰な演算処理等を行うことがなくなり、高効率で適量なスペックルノイズの除去が可能となる。よって、常に安定してレーザ特有の揺らぎやムラのない良好な観察画像を得ることができる。
【００９８】
（２）  （１）の内視鏡システムであって、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記撮像画像の画素毎に、前記第１の基本色成分を前記第２の基本色成分で除算することで前記画素毎に前記スペックルノイズ成分を抽出する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、スペックノイズ成分を含む第１の基本色成分による画像を、スペックルノイズを含まない第２の基本色成分による画像で除算することにより、双方で異なる特徴量、即ち、スペックルノイズによる輝度変化を抽出でき、これにより、スペックルノイズ成分を求めることができる
【００９９】
（３）  （１）又は（２）の内視鏡システムであって、
前記基本色は、原色系の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３つの色を含み、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記撮像画像における前記第１の基本色成分であるＢ色成分と、前記第２の基本色成分であるＧ色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を抽出する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、短波長のレーザ光にスペックルノイズが含まれるので、Ｂ色と、Ｂ色以外の色の差分情報を求めることで、スペックルノイズを抽出できる。また、３色のうち比較的輝度の高いＧ色成分を用いることで、Ｂ色成分との差分を求める際のスペックルノイズ以外のノイズが生じにくくなり、スペックルノイズを精度良く求めることができる。
【０１００】
（４）  （１）又は（２）の内視鏡システムであって、
前記基本色は、補色系のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の３つの色を含み、
前記撮像画像におけるＣ色成分、Ｍ色成分、Ｙ色成分から、前記第１の基本色成分であるＢ色成分と、前記第２の基本色成分であるＧ色成分とを演算により求める色変換手段と、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記演算により求めたＢ色成分と、前記演算により求めたＧ色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を抽出する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、補色系の色成分を検出した後に色変換手段によりＢ色成分、及びＧ色成分を求めることで、それらの差分情報からスペックルノイズを抽出できる。
【０１０１】
（５）  （１）又は（２）の内視鏡システムであって、
前記基本色は、補色系のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）、グリーン（Ｇ）の４つの色を含み、
前記撮像画像におけるＣ色成分、Ｍ色成分、Ｙ色成分から、前記第１の基本色成分であるＢ色成分を演算により求める色変換手段と、
前記スペックルノイズ抽出手段が、前記演算により求めたＢ色成分と、前記撮像画像におけるＧ色成分との差分情報から前記スペックルノイズ成分を生成する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、補色系の色成分を検出した後に、色変換手段によりＢ色成分を求め、撮像画像のＧ色成分との差分情報からスペックルノイズ成分を抽出できる。
【０１０２】
（６）  （１）〜（５）のいずれか１つに記載の内視鏡システムであって、
前記制御手段が、前記撮像画像の画素毎に、前記第１の基本色成分から当該画素に対応する前記スペックルノイズ成分を減算することで前記観察画像を生成する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、減算により第１の基本色成分に重畳されたスペックル成分が除去される。
【０１０３】
（７）  （１）〜（６）のいずれか１つに記載の内視鏡システムであって、
第１の波長帯域の光を出射するレーザ光源と、該第１の波長帯域の光により第２の波長帯域の光を励起発光する蛍光体と、前記第１の波長帯域の光を前記レーザ光源から前記蛍光体に導光して照射する光ファイバと、を有し、前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を混合して前記照明光を生成する照明装置と、
前記レーザ光源に供給する駆動電流に高周波信号を重畳して前記レーザ光源を多モード発振させる高周波重畳手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記スペックルノイズ成分の強度パラメータが最小となるように前記高周波信号をフィードバック制御する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、レーザ光源に対し、高周波信号を重畳した駆動電流を印加することで、縦モードがマルチモード化され、また複数の横モードのそれぞれが波長の広がりを有するようになり、しかも時間軸に対して横モードが変化するため、スペックル干渉の生じにくい光を常に安定して出射させることができる。これにより、照明領域にスペックルノイズが生じることを防止できる。また、レーザ光源の駆動電流に重畳する高周波信号をフィードバック制御することにより、スペックルノイズ成分を最小にすることができる。
【０１０４】
（８）  （１）〜（６）のいずれか１つに記載の内視鏡システムであって、
第１の波長帯域の光を出射するレーザ光源と、該第１の波長帯域の光により第２の波長帯域の光を励起発光する蛍光体と、前記第１の波長帯域の光を前記レーザ光源から前記蛍光体に導光して照射する光ファイバと、を有し、前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を混合して前記照明光を生成する照明装置と、
内視鏡挿入部内に配置されて前記光ファイバを軸線方向に沿った方向に振動させる加振手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記スペックルノイズ成分の強度パラメータが最小となるように前記加振手段による加振強度をフィードバック制御する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、加振手段により内視鏡挿入部内の光ファイバが振動されることにより、照明光の強度ムラやスペックルノイズの発生を防止して、患部観察を妨げない良好な観察画像を得ることができる。また、加振手段による加振強度をフィードバック制御することにより、スペックルノイズ成分を最小にすることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
４５  撮像素子
５１  撮像信号処理部（スペックルノイズ抽出手段，制御手段，色変換手段，）
５３  光ファイバ
５９  光源駆動回路
６５  青色半導体レーザ（レーザ光源）
６９  蛍光体
７５  発信器（高周波重畳手段）
１００  内視鏡システム
１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ  圧電体（加振手段）
Ｂｓ  スペックルノイズ成分
Ｂ    第１の基本色成分
Ｇ    第２の基本色成分
【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１３】
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