(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で互いに異なる波長帯域を少なくとも３つ含む照明光を、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狭帯域信号であって、互いに異なる波長帯域を有する青色帯域の第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２狭帯域信号と、緑色帯域の第３狭帯域光に対応する第３の狭帯域信号とを取得する狭帯域信号取得手段と、
前記第１及び第２狭帯域信号間の第１輝度比と、前記第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血液濃度との相関関係を予め記憶する第１記憶手段と、
前記第１記憶手段の相関関係を参照して、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血液濃度に関する血液濃度情報の両方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、血管深さ及び血液濃度を示す血液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、
前記血液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、血液濃度を示す座標の値を血液濃度情報とす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】
前記第１狭帯域光の波長帯域は４０５±１０ｎｍであり、前記第２狭帯域光の波長帯域は４７０±１０ｎｍであり、前記第３狭帯域光の波長帯域は５６０±１０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
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３いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記照射手段は、
青色帯域から赤色帯域までの波長領域を含む白色の広帯域光を発する白色光源と、
前記白色光源と前記撮像素子との間に設けられ、前記白色光源からの広帯域光の波長を、波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で少なくとも３つの波長帯域に制限する波長帯域制限手段とを備え、
前記波長帯域制限手段で所定の波長帯域に制限された光を照明光として照射す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６】
前記狭帯域信号取得手段は、前記第１〜第３狭帯域信号に加えて、前記第１〜第３狭帯域光と異なる波長帯域を有する第４狭帯域光に対応する第４狭帯域信号を取得し、
前記血管情報取得手段は、前記第１、第２、第４狭帯域信号に基づいて、血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報を含む血管情報を求め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】
前記第２及び第４狭帯域信号は、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請求項６記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で互いに異なる波長帯域を少なくとも３つ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狭帯域信号であって、互いに異なる波長帯域を有する青色帯域の第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２狭帯域信号と、緑色帯域の第３狭帯域光に対応する第３の狭帯域信号とを取得する狭帯域信号取得手段と、
前記第１及び第２狭帯域信号間の第１輝度比と、前記第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血液濃度との相関関係を予め記憶する第１記憶手段と、
前記第１記憶手段の相関関係を参照して、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血液濃度に関する血液濃度情報の両方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９】
照明手段が、波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で互いに異なる波長帯域を少なくとも３つ含む照明光を発する照明ステップと、
撮像素子が、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出力する撮像ステップと、
狭帯域信号取得手段が、前記撮像信号に含まれる狭帯域信号であって、互いに異なる波長帯域を有する青色帯域の第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２狭帯域信号と、緑色帯域の第３狭帯域光に対応する第３の狭帯域信号とを取得する狭帯域信号取得ステップと、
輝度比算出手段が、前記第１及び第２狭帯域信号間の第１輝度比と、前記第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ステップと、
血管情報取得手段が、第１記憶手段に記憶された第１及び第２輝度比と血管深さ及び血液濃度との相関関係を参照して、前記輝度比算出ステップで算出された第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血液濃度に関する血液濃度情報の両方を求める血管情報取得ステップとを備え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、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、及び血管情報取得方法に関する。
【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１では、狭帯域光の照射時には、それぞれの色の光の波長帯域が互いに重なり合わないように、各照射光の波長帯域を更に制限するとともに、撮像後の信号処理時には、撮像信号に対して、血液濃度（ヘモグロビンインデックス）を考慮した画像処理や空間周波数フィルタリング処理を施している。これにより、生体組織表面近くの深部の組織情報を分離することができるため、表層血管の画像や中層血管の画像に、深層血管の画像が入り込んだりすることが無くなる。
【０００６】
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】
【０００７】
【特許文献１】特許３５５９７５５号公報（特開２００２−３４８９３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】
【０００８】
画像診断の際には、体腔内の撮像画像とともに、その撮像画像から得られる血液濃度や酸素飽和度などの数値的な血管情報も合わせて利用することによって、診断能を向上させている。しかしながら、血管の血液濃度や酸素飽和度は、血管深さによって変化するため、血管の深さによっては、撮像画像から得られた血液濃度や酸素飽和度が正確でないことが起こりうる。
【０００９】
これに対して、特許文献１及び２の適用が考えられるが、特許文献１の場合であれば、血管深さを確実に求めることについての記載はあるものの、その求めた血管深さを用いて、特定深さの血管の血液濃度や酸素飽和度を求めることについては、記載や示唆が全く無い。また、特許文献２の場合であれば、酸素飽和度を求めることについての記載はあるものの、その求めた酸素飽和度は血管深さを考慮したものでないため、血管深さによっては正確でない場合がある。
【００１０】
本発明は、血管深さに応じて、血液濃度や酸素飽和度などの血管情報を正確に求め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、及び血管情報取得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】
【００１１】
本発明の電子内視鏡システムは、波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で互いに異なる波長帯域を少なくとも３つ含む照明光を、体腔内の血管を含む被写体組織に照射する照射手段と、被写体組織を撮像して、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、撮像信号に含まれる狭帯域信号であって、互いに異なる波長帯域を有する青色帯域の第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２狭帯域信号と、緑色帯域の第３狭帯域光に対応する第３の狭帯域信号とを取得する狭帯域信号取得手段と、第１及び第２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血液濃度との相関関係を予め記憶する第１記憶手段と、第１記憶手段の相関関係を参照して、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血液濃度に関する血液濃度情報の両方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。
【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、血管深さ及び血液濃度を示す血液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、血液濃度を示す座標の値を血液濃度情報とすることが好ましい。
【００１４】
前記第１狭帯域光の波長帯域は４０５±１０ｎｍであり、前記第２狭帯域光の波長帯域は４７０±１０ｎｍであり、前記第３狭帯域光の波長帯域は５６０±１０ｎｍであることが好ましい。
【００１５】
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が好ましい。前記照射手段は、青色帯域から赤色帯域までの波長領域を含む白色の広帯域光を発する白色光源と、前記白色光源と前記撮像素子との間に設けられ、前記白色光源からの広帯域光の波長を、波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で少なくとも３つの波長帯域に制限する波長帯域制限手段とを備え、前記波長帯域制限手段で所定の波長帯域に制限された光を照明光として照射することが好ましい。
【００１６】
狭帯域信号取得手段は、第１〜第３狭帯域信号に加えて、第１〜第３狭帯域光と異なる波長帯域を有する第４狭帯域光に対応する第４狭帯域信号を取得し、血管情報取得手段は、第１、第２、第４狭帯域信号に基づいて、血管深さ情報及び酸素飽和度に関する酸素飽和度情報を含む血管情報を求めることが好ましい。
【００１７】
前記複数の特定狭帯域信号は、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が好ましい。
【００１８】
本発明の電子内視鏡用のプロセッサ装置は、波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で互いに異なる波長帯域を少なくとも３つ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、照明光が反射した反射光の輝度を表す撮像信号を電子内視鏡から受信する受信手段と、撮像信号に含まれる狭帯域信号であって、互いに異なる波長帯域を有する青色帯域の第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２狭帯域信号と、緑色帯域の第３狭帯域光に対応する第３の狭帯域信号とを取得する狭帯域信号取得手段と、第１及び第２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血液濃度との相関関係を予め記憶する第１記憶手段と、第１記憶手段の相関関係を参照して、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血液濃度に関する血液濃度情報の両方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。
【００１９】
本発明の電子内視鏡システムの作動方法は、照明手段が、波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で互いに異なる波長帯域を少なくとも３つ含む照明光を発する照明ステップと、撮像素子が、被写体組織を撮像することにより、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ステップと、狭帯域信号取得手段が、撮像信号に含まれる狭帯域信号であって、互いに異なる波長帯域を有する青色帯域の第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２狭帯域信号と、緑色帯域の第３狭帯域光に対応する第３の狭帯域信号とを取得する狭帯域信号取得ステップと、輝度比算出手段が、第１及び第２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ステップと、血管情報取得手段が、第１記憶手段に記憶された第１及び第２輝度比と血管深さ及び血液濃度との相関関係を参照して、輝度比算出ステップで算出された第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血液濃度に関する血液濃度情報の両方を求める血管情報取得ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、波長４００ｎｍから６００ｎｍまでの間で互いに異なる波長帯域を少なくとも３つ含む照明光であってその波長帯域には青色帯域と緑色帯域が含まれる照明光を体腔内に照射し、この照明光が照射された状態の被写体組織を撮像することによって、互いに異なる波長帯域を持つ狭帯域光にそれぞれ対応する複数の狭帯域信号を取得し、その取得した複数の狭帯域信号に基づいて、血管深さ情報及び血液濃度情報の両方を含む血管情報を求めていることから、血管深さに応じて、血液濃度や酸素飽和度などの血管情報を正確に求めることができる。
【００２１】
また、本発明は、青色領域の第１及び第２狭帯域光を用いることで表層の血管情報を得るとともに、緑色帯域の第３狭帯域光を用いることで深層の血管情報を得ていることから、診断上関心のある表層から比較的深層（〜５００ｎｍ程度）の血液濃度を、特に正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】（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４】第１及び２輝度比Ｓ１，Ｓ２と血管深さ及び血液濃度との相関関係を示すグラフである。
【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３及び４輝度比Ｓ３，Ｓ４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）は輝度座標系における第１及び第２輝度比の座標（Ｓ１＊，Ｓ２＊）を、（Ｂ）は座標（Ｓ１＊，Ｓ２＊）に対応する血管情報座標系の座標（Ｋ＊，Ｌ＊）を求める方法を説明する説明図である。
【図８】（Ａ）は輝度座標系における第３及び第４輝度比の座標（Ｓ３＊，Ｓ４＊）を、（Ｂ）は座標（Ｓ３＊，Ｓ４＊）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９】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１０】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１１】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１２】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１３】第２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１４】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１５】Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターの分光透過率と広帯域光ＢＢ及び第１、第２、第４狭帯域光の分光強度を表すグラフである。
【図１６】第３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】広帯域光透過領域及び第１〜第４狭帯域光透過領域が設けられたロータリーフィルターの概略図である。
【図１８】Ｂ色のカラーフィルター、Ｇ色のカラーフィルター、Ｒ色のカラーフィルター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】Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターと第１〜第４狭帯域光透過領域とが設けられたロータリーフィルターの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
第１〜第４狭帯域光源３３〜３５，３８はレーザーダイオードやＬＥＤなどであり、第１狭帯域光源３３は波長が４００±１０ｎｍに、好ましくは４０５ｎｍに制限された青色帯域の狭帯域の光（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に制限された青色帯域の狭帯域の光（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５６０±１０ｎｍに、好ましくは５６０ｎｍに制限された緑色帯域の狭帯域の光（以下「第４狭帯域光Ｎ４」とする）を、第４狭帯域光源３８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）を発生する。第１〜第４狭帯域光源３３〜３５，３８はそれぞれ第１〜第４狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａ，３８ａに接続されており、各光源で発せられた第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４は第１〜第４狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａ，３８に入射する。
【００２９】
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４狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａ，３８ａ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４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４は、第１〜第４狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａ,３８ａを介して、ライトガイド４３に入射することが可能となる。
【００３０】
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４狭帯域光源３３〜３５，３８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４狭帯域光源３３〜３５，３８はＯＦＦにされる。これに対して、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４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４狭帯域光源３３〜３５，３８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。
【００３１】
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。そして、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、第４狭帯域光源３８がＯＮに切り替えられる。そして、第４狭帯域光Ｎ４を体腔内に照射した状態での撮像が完了すると、第４狭帯域光源３８がＯＦＦに切り替えられる。
【００３２】
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４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４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。
【００３３】
ＣＣＤ４４はモノクロのＣＣＤであり、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する。そして、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出し、読み出した撮像信号をＡＦＥ４５に送る。ここで、ＣＣＤ４４に広帯域光ＢＢが入射したときの撮像信号を広帯域撮像信号とし、ＣＣＤ４４に第１〜４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４が入射したときの撮像信号を第１〜第４狭帯域撮像信号とする。
【００３４】
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。
【００３５】
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。通常光画像モードに設定されている場合、図３（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。
【００３６】
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３（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。第３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４狭帯域光Ｎ４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４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。
【００３７】
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４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４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４狭帯域画像データを記憶する。
【００３８】
血管画像生成部５７は、輝度比算出部６０と、血管深さ−血液濃度相関関係記憶部６１と、血管深さ−酸素飽和度相関関係記憶部６５と、血管深さ−血液濃度算出部６２と、血管深さ−酸素飽和度算出部６９と、血管深さ画像生成部６３と、血液濃度画像生成部６４と、酸素飽和度画像生成部７８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４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。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。
【００３９】
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、輝度比算出部６０は、血管領域内の同じ画素の位置について、第１及び第２狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１（Ｌｏｇ（Ｂ１／Ｂ２））を求めるとともに、第３及び第２狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２（Ｌｏｇ（Ｇ／Ｂ２））を求める。ここで、Ｂ１は第１狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｂ２は第２狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｇ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。さらに、第４及び第１狭帯域画像データ間の第３輝度比Ｓ３（Ｂ４／Ｂ１）を求めるとともに、第２及び第１狭帯域画像データ間の第４輝度比Ｓ４（Ｂ２／Ｂ１）を求める。ここで、Ｂ４は第４狭帯域光画像データの画素の輝度値を表している。
【００４０】
血管深さ−血液濃度相関関係記憶部６１は、第１及び第２輝度比S１，S２と、血管中の血液濃度（ヘモグロビンインデックス）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、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。
【００４１】
血管深さ−血液濃度相関関係記憶部６１は、図４に示すように、第１及び第２輝度比S１，S２を表す輝度座標系７９の座標と、血液濃度及び血管深さを表す血管情報座標系８３の座標との対応付けによって、相関関係を記憶している。血管情報座標系８３は輝度座標系７９上に設けられたＫＬ座標系であり、Ｋ軸は血管深さを、Ｌ軸は血液濃度を表している。Ｋ軸は、血管深さが輝度座標系７９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Ｋ軸に関して、左斜め下に行くほど血管は浅いことを、右斜め上に行くほど血管が深いことを示している。また、Ｌ軸は、血液濃度が輝度座標系６６に対して正の相関関係を有することから、正の傾きを有している。このＬ軸に関して、左斜め下に行くほど血液濃度が高いことを、右斜め上に行くほど血液濃度が低いことを示している。
【００４２】
血管深さ−酸素飽和度相関関係記憶部６５は、第３及び第４輝度比S３，S４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２、第４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。
【００４３】
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。
【００４４】
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４０５ｎｍ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２、第４狭帯域光Ｎ１，Ｎ２，Ｎ４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。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。
【００４５】
血管深さ−酸素飽和度相関関係記憶部６５は、図６に示すように、第３及び第４輝度比S３，S４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。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。
【００４６】
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４狭帯域光Ｎ４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２、第４狭帯域光Ｎ１，Ｎ２，Ｎ４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１狭帯域光Ｎ１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。
【００４７】
血管深さ−血液濃度算出部６２は、図７（Ａ）に示すように、輝度座標系７９において、観測値である第１及び第２輝度比S１＊，S２＊に対応する座標（Ｓ１＊，Ｓ２＊）を特定する。座標（Ｓ１＊，Ｓ２＊）が特定されたら、図７（Ｂ）に示すように、血管情報座標系８３において、座標（Ｓ１＊，Ｓ２＊）に対応する座標（Ｋ＊，Ｌ＊）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Ｋ＊及び血液濃度情報Ｌ＊が求まる。
【００４８】
血管深さ−酸素飽和度算出部６９は、図８（Ａ）に示すように、輝度座標系６６において、観測値である第３及び第４輝度比S３＊，S４＊に対応する座標（Ｓ３＊，Ｓ４＊）を特定する。座標（Ｓ３＊，Ｓ４＊）が特定されたら、図８（Ｂ）に示すように、血管情報座標系６７において、座標（Ｓ３＊，Ｓ４＊）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。
【００４９】
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−血液濃度算出部６２で算出された血管深さ情報Ｋ＊に対応するカラー情報を特定する。なお、血管深さ−酸素飽和度算出部６９で算出された血管深さ情報Ｕ＊から、カラー情報を特定してもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
血液濃度画像生成部６４は、血液濃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、低血液濃度であるときには赤、中血液濃度であるときにはグレー、高血液濃度であるときにはシアンというように、血液濃度の程度に応じて、明瞭に区別することができる色が割り当てられている。血液濃度画像生成部６４は、カラーマップ６４ａから血管深さ−血液濃度算出部で算出された血液濃度情報Ｌ＊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、血液濃度画像データを生成する。生成された血液濃度画像データは、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。
【００５２】
酸素飽和度画像生成部７８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７８ａ（ＣＭ（Color Map））を備えている。カラーマップ７８ａ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、高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７８は、血管深さ画像生成部と同様に、カラーマップ７８ａ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。
【００５３】
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９に示すように、モニタ１４の一方の側に広帯域光画像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、血液濃度画像８４、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、血液濃度画像８４では、血管画像８６は低血液濃度を示す赤で、血管画像８７は中血液濃度を示すグレー、血管画像８８は高血液濃度を示すシアンで表されている。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。
【００５４】
図９に対して、図１０に示すように、血管深さ画像７３、血液濃度画像８４、酸素飽和度画像７４の３つの画像を同時に表示するようにしてもよい。なお、図１１に示すように、血管深さ画像７３、酸素飽和度画像７４、血液濃度画像８４を表示せず、広帯域光画像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））、酸素飽和度（ＳｔＯ２（Saturated Oxygen））、血液濃度（Index of Hemoglobin（ＩＨｂ））を文字情報として表示するようにしてもよい。
【００５５】
次に、本発明の作用について、図１２に示すフローチャートに沿って説明する。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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
第３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３狭帯域光Ｎ３から第４狭帯域光Ｎ４へと切り替える。そして、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の場合と同様に撮像が行なわれ、撮像により得られた第４狭帯域撮像信号に基づいて第４狭帯域画像データが生成される。生成された第４狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。
【００６０】
フレームメモリ５６に広帯域画像データ、第１〜第４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〜第４狭帯域画像データの４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２狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１＊と、第３及び第２狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２＊を算出するとともに、第４及び第１狭帯域画像データ間の第３輝度比Ｓ３＊と、第２及び第１狭帯域画像データ間の第４輝度比Ｓ４＊を算出する。
【００６１】
次に、血管深さ−血液濃度算出部６２は、血管深さ−血液濃度相関関係記憶部６１の相関関係に基づいて、観測値である第１及び第２輝度比Ｓ１＊，Ｓ２＊に対応する血管情報座標系８３の座標（Ｋ＊，Ｌ＊）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Ｋ＊及び酸素飽和度情報Ｌ＊が求められる。
【００６２】
次に、血管深さ−酸素飽和度算出部６９は、血管深さ−酸素飽和度相関関係記憶部６５の相関関係に基づいて、観測値である第３及び第４輝度比Ｓ３＊，Ｓ４＊に対応する血管情報座標系６７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。
【００６３】
血管深さ情報Ｋ＊、血液濃度情報Ｌ＊、及び酸素飽和度情報Ｖ＊が求められると、血管深さ情報Ｋ＊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。また、血液濃度情報Ｌ＊に対応するカラー情報が血液濃度画像生成部のＣＭ６４ａから特定される。また、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ＣＭ７８ａ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。
【００６４】
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Ｋ＊、血液濃度情報Ｌ＊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Ｋ＊、血液濃度情報Ｌ＊、酸素飽和度情報Ｖ＊に対応するカラー情報を特定する。
【００６５】
そして、血管領域内の全ての画素について血管深さ情報、血液濃度情報、酸素飽和度情報とそれら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、血液濃度画像生成部６４は、血管深さ画像と同様にして、血液濃度画像データを生成する。また、酸素飽和度画像生成部７８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、血液濃度画像データ、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。
【００６６】
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、血液濃度画像データ、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９または図１０に示すような広帯域光画像７２、血管深さ画像７３、血液濃度画像８４、酸素飽和度画像７４をモニタ１４に表示する。図９に示すモニタ１４では、通常光画像である広帯域光画像７２に加え、血管深さ画像７３、血液濃度画像８４、酸素飽和度画像７４のいずれかが同時に並列表示され、図９に示すモニタ１４では、広帯域光画像７２、血管深さ画像７３、血液濃度画像８４、酸素飽和度画像７４の４つの画像が同時に並列表示される。
【００６７】
本発明の第２実施形態の電子内視鏡システム１００は、図１３に示すように、ＣＣＤ９０をＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素からなるカラーＣＣＤで構成することに加え、特殊光画像モード時においては、図１４に示すように、第３狭帯域光Ｎ３を照射する代わりに、広帯域光ＢＢを体腔内に照射する。そして、広帯域光ＢＢを照射したときにＣＣＤ９０のＧ画素で得られる撮像信号を使って、第２輝度比Ｓ２を求める。第２実施形態の電子内視鏡システム１００では、第３狭帯域光Ｎ３を照射しないため、第１実施形態と異なり、第３狭帯域光源を備えていない。なお、それら以外については、第１実施形態と略同様であるため、説明を省略する。
【００６８】
ＣＣＤ９０のＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素には、それぞれＲ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターが設けられており、それらカラーフィルターは、図１５に示すような分光透過率５２，５３，５４を有している。したがって、広帯域光ＢＢは波長が約４７０〜７００ｎｍにわたるため、広帯域光ＢＢを体腔内に照射したときには、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の全てが感応する。一方、第１狭帯域光Ｎ１は波長が４０５±１０ｎｍであるため、第１狭帯域光Ｎ１を体腔内に照射したときには、Ｂ画素のみが感応する。また、第２狭帯域光Ｎ２は波長が４７０±１０ｎｍであるため、第２狭帯域光Ｎ２を体腔内に照射したときには、Ｂ画素及びＧ画素が感応する一方、Ｒ画素は感応しない。また、第４狭帯域光Ｎ４は波長が４４０±１０ｎｍであるため、Ｂ画素のみが感応する。
【００６９】
以上のように、ＣＣＤ９０で感応する画素が照射する光によって異なることから、第１〜第４輝度比Ｓ１〜Ｓ４の算出方法が第１実施形態と異なる。第２実施形態では、第１輝度比Ｓ１を求める際には、第１狭帯域光Ｎ１を照射したときにＣＣＤ９０のＢ画素で得られる輝度値Ｂ１と、第２狭帯域光Ｎ２を照射したときにＣＣＤ９０のＢ画素で得られる輝度値Ｂ２とに基づき、Ｌｏｇ（Ｂ１／Ｂ２）により第１輝度比Ｓ１算出する。一方、第２輝度比Ｓ２を求める際には、第２狭帯域光Ｎ２を照射したときにＣＣＤ９０のＢ画素で得られる輝度値Ｂ２と、広帯域光ＢＢを照射したときにＣＣＤ９０のＧ画素で得られる輝度値Ｂｒｏａｄ＿Ｇとに基づき、Ｌｏｇ（Ｂｒｏａｄ＿Ｇ／Ｂ２）から第２輝度比Ｓ２を求める。
【００７０】
また、第３輝度比Ｓ３を求める際には、第１狭帯域光Ｎ１を照射したときにＣＣＤ９０のＢ画素で得られる輝度値Ｂ１と、第４狭帯域光Ｎ２を照射したときにＣＣＤ９０のＢ画素で得られるＢ４とに基づき、Ｂ４／Ｂ１から第３輝度比Ｓ３を求める。さらに、第４輝度比Ｓ４を求める際には、第２狭帯域光Ｎ２を照射したときにＣＣＤ９０のＢ画素で得られる輝度値Ｂ２と、第１狭帯域光Ｎ１を照射したときにＣＣＤ９０のＢ画素で得られる輝度値Ｂ１とに基づき、Ｂ２／Ｂ１から第４輝度比Ｓ４を求める。
【００７１】
本発明の第３実施形態は、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４を切り替えながら撮像を行なった第１実施形態と異なり、第１〜第４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４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４に分光し、分光毎に撮像を行なう。図１６に示すように、第３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。
【００７２】
第３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４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４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、第４狭帯域光Ｎ４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４狭帯域撮像信号が出力される。
【００７３】
なお、第３実施形態では、ＣＣＤ４４として、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、第４狭帯域光Ｎ４のみを透過させるフィルターが設けられた第４狭帯域用画素の４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。
【００７４】
なお、第１実施形態では、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４の発生に第１〜第４狭帯域光源を用いたが、第１〜第４狭帯域光源を設置せず、図２において、シャッター３１に代わりに図１７に示すロータリーフィルタ１３０を設け、このロータリーフィルタ１３０により第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４を発生させてもよい。ロータリーフィルタ１３０は、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢをそのまま透過させる広帯域光透過領域１３１と、広帯域光ＢＢのうち第１狭帯域光Ｎ１を透過させる第１狭帯域光透過領域１３２と、広帯域光ＢＢのうち第２狭帯域光Ｎ２を透過させる第２狭帯域光透過領域１３３と、広帯域光ＢＢのうち第３狭帯域光Ｎ３を透過させる第３狭帯域光透過領域１３４と、広帯域光ＢＢのうち第４狭帯域光Ｎ４を透過させる第４狭帯域光透過領域１３５とを備えている。ロータリーフィルタ１３０は回転自在であり、広帯域光ＢＢを発生させるときには広帯域光透過領域１３１が、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４いずれかの光を発生させるときにはその光に対応する第１〜第４狭帯域光透過領域１３２〜１３５が、広帯域光源３０の光軸上にセットされるように、ロータリーフィルタ１３０を回転させる。なお、ロータリーフィルタ１を広帯域光源３０の光軸に対して挿脱自在にし、体腔内に第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４のいずれかを照射するときには前記光軸上にロータリーフィルタを挿入させ、体腔内に広帯域光ＢＢを照射するときには前記光軸上からロータリーフィルタを退避させてもよい。この場合には、ロータリーフィルタ１３０に広帯域光透過領域１３１を設ける必要が無くなる。
【００７５】
なお、第１実施形態では、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４の照射毎に撮像して合計４フレームの撮像信号を得ていたが、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４が特定の波長帯域であり、ＣＣＤが第２実施形態のようなカラーＣＣＤである場合には、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４のいずれかを単独で体腔内に照射して撮像するとともに、残りの狭帯域光を同時に体腔内に照射して撮像することで、撮像信号の合計のフレーム数を４よりも少なくすることができる。なお、撮像により得られた撮像信号から、第１〜第４狭帯域光Ｎ１〜Ｎ４にそれぞれ対応する第１〜第４狭帯域信号に分離する際には、カラーＣＣＤの分光特性が利用される。
【００７６】
なお、第１実施形態では、広帯域光画像を生成する際、広帯域光源からの広帯域光ＢＢをそのまま体腔内に照射してモノクロのＣＣＤで撮像し、そのモノクロのＣＣＤ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たが、広帯域光画像を生成する方法はこれに限られない。
【００７７】
例えば、面順次方式で広帯域光画像を生成してもよい。この面順次方式では、広帯域光源の手前に、図１８に示すような、ＢＧＲの３色のカラーフィルター１４０、１４１、１４２が設けられたロータリーフィルタ１４３を設ける。そして、広帯域光画像を生成する際には、Ｂ色のカラーフィルター１４０、Ｇ色のカラーフィルター１４１、Ｒ色のカラーフィルター１４２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１４３を回転させる。このロータリーフィルター１４３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。
【００７８】
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、撮像信号、赤色撮像信号の３色の撮像信号が得られる。これらの青色撮像信号、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、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。なお、面順次方式の場合には、図１９に示すように、ロータリーフィルター１５０に、図１８と同様のＢＧＲの３色のカラーフィルター１５１、１５２、１５３を設けるとともに、図１７と同様の第１〜第４狭帯域光透過領域１５４〜１５７を設けることによって、光源装置１２に第１〜第４狭帯域光源３３〜３５，３８を設ける必要が無くなる。
【００７９】
また、面順次方式に代えて、同時式で広帯域光画像を生成してもよい。この同時式では、面順次方式のようにロータリーフィルタを設ける代わりに、ＣＣＤとして、波長によって感度が異なるＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素からなるカラーＣＣＤを用いる。そして、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で受光する。この受光により、Ｂ画素からは青色撮像信号が、Ｇ画素からは緑色撮像信号、Ｒ画素からは赤色撮像信号が同時に出力される。これら出力された青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号の３色の撮像信号から、広帯域光画像が生成される。このように、同時式の場合であれば、各色の撮像信号が同時に出力されるため、時間差が生じることがない。したがって、被検者の体動や内視鏡の挿入部の動きがあったとしても、生成された広帯域光画像に位置ズレが生じることはない。なお、カラーＣＣＤとしては、原色系の３色のカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が設けられた原色系カラーＣＣＤの他に、補色系の３色のカラーフィルター（Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー））が設けられた補色系カラーＣＣＤを用いてもよい。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
１０，１００，１１０  電子内視鏡システム
３０  広帯域光源
３３〜３５，３８  第１〜第４狭帯域光源
４４  ＣＣＤ
６０  輝度比算出部
６１  血管深さ−血液濃度相関関係記憶部
６２  血管深さ−血液濃度算出部
６３  血管深さ画像生成部
６４  血液濃度画像生成部
７９  輝度座標系
８３  血管情報座標系
【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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