(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内を照明するための照明光を体腔内に照射する照明光照射手段と、
体腔内の生体組織から蛍光を励起するための励起光を体腔内に照射する励起光照射手段と、
青色帯域に含まれ且つ励起光の波長と異なる波長を有する参照光を、励起光と同時に体腔内に照射する参照光照射手段と、
青色帯域の光に感応するＢ画素、緑色帯域の光に感応するＧ画素、及び赤色帯域の光に感応するＲ画素からなるカラー撮像素子を有し、体腔内からの照明光をＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素で撮像することにより照明光画像を取得し、体腔内から発せられた蛍光をＧ画素、Ｒ画素で撮像することにより蛍光画像を取得し、体腔内からの参照光をＢ画素で撮像することにより参照光画像を取得する電子内視鏡と、
照明光画像と参照光画像に基づいて、照明光照射時と励起光および参照光照射時とで撮像距離に変化が生じたか否かを判定する判定手段と、
照明光画像に基づいて前記照明光照射手段から照射する照明光の光量を制御する手段であって、その光量制御の際に前記判定手段の判定結果を反映させる照明光制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記判定手段は、
前記照明光画像の輝度値のうち参照光の波長域の輝度値を求める分光推定部と、
前記照明光画像における参照光の波長域の第１輝度値と前記参照光画像の第２輝度値とを比較することにより、前記撮像距離に変化があったか否かを判定する判定部とを有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】
前記照明光制御手段は、前記第１輝度値と前記第２輝度値とが略同一である場合には、前記照明光画像の輝度平均値に基づき次に照射する照明光の光量値を設定し、この設定された照明光の光量値に基づいて、前記照明光照射手段を制御することを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記照明光制御手段は、前記第１輝度値と前記第２輝度値とで大小関係が生じている場合には、前記照明光画像の輝度平均値と第１輝度値に対する第２輝度値の変化率に基づき次に照射する照明光の光量値を設定し、この設定された照明光の光量値に基づいて、前記照明光照射手段を制御することを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
照明光画像と蛍光画像における特性値をバランス調整する手段であって、前記第１輝度値に対する第２輝度値の変化率に応じて、バランス調整を変化させるバランス調整手段を備えることを特徴とする請求項２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】
前記バランス調整手段は、照明光画像と蛍光画像のコントラスト比の逆数であるコントラスト調整値で、蛍光画像のコントラストを調整することが可能であり、前記第１輝度値と前記第２輝度値とが略同一である場合には、コントラスト調整値でコントラスト調整を行なうことを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記バランス調整手段は、照明光画像と蛍光画像のコントラスト比の逆数であるコントラスト調整値で、蛍光画像のコントラストを調整することが可能であり、前記第１輝度値と前記第２輝度値とで大小関係が生じている場合には、前記第１輝度値に対する第２輝度値の変化率に応じて補正したコントラスト調整値で、コントラスト調整を行なうことを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記照明光は、青色帯域から赤色帯域までおよぶ白色光であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記照明光は、波長が緑色帯域に含まれる緑色光であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記蛍光画像は、ＡＦＩで得られる自家蛍光画像であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
前記蛍光画像は、ＰＤＤや近赤外蛍光観察で得られる薬剤蛍光画像であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１２】
体腔内を照明するための照明光を体腔内に照射し、体腔内の生体組織から蛍光を励起するための励起光と青色帯域に含まれ且つ励起光の波長と異なる波長を有する参照光とを体腔内に同時照射し、体腔内からの戻り光を、青色帯域の光に感応するＢ画素、緑色帯域の光に感応するＧ画素、及び赤色帯域の光に感応するＲ画素からなるカラー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のプロセッサ装置において、
体腔内からの照明光をＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素で撮像して得られる照明光画像、体腔内から発せられた蛍光をＧ画素、Ｒ画素で撮像して得られる蛍光画像、及び体腔内からの参照光をＢ画素で撮像して得られる参照光画像を電子内視鏡から受信する受信手段と、
照明光画像と参照光画像に基づいて、照明光照射時と励起光および参照光照射時とで撮像距離に変化が生じたか否かを判定する判定手段と、
照明光画像に基づいて前記照明光の光量を制御する手段であって、その光量制御の際に前記判定手段の判定結果を反映させる照明光制御手段とを備え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１３】
照明光発生手段は、体腔内を照明するための照明光を発するステップと、
励起光発生手段は、体腔内の生体組織から蛍光を励起するための励起光を発するステップと、
参照光発生手段は、青色帯域に含まれ且つ励起光の波長と異なる波長を有する参照光を、励起光と同時に発するステップと、
青色帯域の光に感応するＢ画素、緑色帯域の光に感応するＧ画素、及び赤色帯域の光に感応するＲ画素からなるカラー撮像素子を有する電子内視鏡が、体腔内からの照明光をＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素で撮像して照明光画像を取得し、体腔内から発せられた蛍光をＧ画素、Ｒ画素で撮像して蛍光画像を取得し、体腔内からの参照光をＢ画素で撮像して参照光画像を取得するステップと、
判定手段が、照明光画像と参照光画像に基づいて、照明光照射時と励起光および参照光照射時とで撮像距離に変化が生じたか否かを判定するステップと、
照明光制御手段が、照明光画像に基づいて前記照明光の光量を制御する際に、前記判定手段の判定結果を反映させるステップとを有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、体腔内を照明する照明光と体腔内の生体組織から蛍光を励起するための励起光とを照射する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、及び照明光制御方法に関する。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３４８７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＦＩにおける自家蛍光は微弱光であるため、この自家蛍光の撮像により得られる自家蛍光画像のみだけでは、病変部と正常部との見分けが付きにくいことがある。そこで、自家蛍光を励起させる励起光に加えて、自家蛍光よりも明るい白色光や緑色光などの諸上名光を体腔内を照射して撮像し、その撮像により得られる照明光画像に、自家蛍光画像を合成している。この合成により得られる合成画像によって観察を行うことで、病変部と正常部とが識別し易くなため、病変部を確実に発見することができるようになる。
【０００７】
合成画像を生成する際には、白色光等の光量値の制御を確実に行なうとともに、自家蛍光画像や照明光画像におけるγ値、輝度レベル、コントラスト等のバランス調整を適切に行なうことで、病変部と正常部とが識別しやすい高画質な合成画像を生成することができる。例えば、特許文献１では、ＣＣＤ等で受光した蛍光の強度のみ基づいて励起光の照射量の制御を行なっているが、白色光の光量制御や照明光画像と自家蛍光画像とのバランス調整までは行われていないため、上述したような高画質な合成画像を生成することは難しい。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、白色光画像などの照明光画像と自家蛍光画像との合成画像を生成する場合において、白色光等の光量値の制御を確実に行なうとともに、自家蛍光画像や通常光画像におけるコントラスト等のバランス調整を適切に行なう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、及び照明光制御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】
本発明の電子内視鏡システムは、体腔内を照明するための照明光を体腔内に照射する照明光照射手段と、体腔内の生体組織から蛍光を励起するための励起光を体腔内に照射する励起光照射手段と、青色帯域に含まれ且つ励起光の波長と異なる波長を有する参照光を、励起光と同時に体腔内に照射する参照光照射手段と、青色帯域の光に感応するＢ画素、緑色帯域の光に感応するＧ画素、及び赤色帯域の光に感応するＲ画素からなるカラー撮像素子を有し、体腔内からの照明光をＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素で撮像することにより照明光画像を取得し、体腔内から発せられた蛍光をＧ画素、Ｒ画素で撮像することにより蛍光画像を取得し、体腔内からの参照光をＢ画素で撮像することにより参照光画像を取得する電子内視鏡と、照明光画像と参照光画像に基づいて、照明光照射時と励起光および参照光照射時とで撮像距離に変化が生じたか否かを判定する判定手段と、照明光画像に基づいて前記照明光照射手段から照射する照明光の光量を制御する手段であって、その光量制御の際に前記判定手段の判定結果を反映させる照明光制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記判定手段は、前記照明光画像の輝度値のうち参照光の波長域の輝度値を求める分光推定部と、前記照明光画像における参照光の波長域の第１輝度値と前記参照光画像の第２輝度値とを比較することにより、前記撮像距離に変化があったか否かを判定する判定部とを有することが好ましい。
【００１１】
前記照明光制御手段は、前記第１輝度値と前記第２輝度値とが略同一である場合には、前記照明光画像の輝度平均値に基づき次に照射する照明光の光量値を設定し、この設定された照明光の光量値に基づいて、前記照明光照射手段を制御することが好ましい。前記照明光制御手段は、前記第１輝度値と前記第２輝度値とで大小関係が生じている場合には、前記照明光画像の輝度平均値と第１輝度値に対する第２輝度値の変化率に基づき次に照射する照明光の光量値を設定し、この設定された照明光の光量値に基づいて、前記照明光照射手段を制御することが好ましい。
【００１２】
照明光画像と蛍光画像における特性値をバランス調整する手段であって、前記第１輝度値に対する第２輝度値の変化率に応じて、バランス調整を変化させるバランス調整手段を備えることが好ましい。前記バランス調整手段は、照明光画像と蛍光画像のコントラスト比の逆数であるコントラスト調整値で、蛍光画像のコントラストを調整することが可能であり、前記第１輝度値と前記第２輝度値とが略同一である場合には、コントラスト調整値でコントラスト調整を行なうことが好ましい。前記バランス調整手段は、照明光画像と蛍光画像のコントラスト比の逆数であるコントラスト調整値で、蛍光画像のコントラストを調整することが可能であり、前記第１輝度値と前記第２輝度値とで大小関係が生じている場合には、前記第１輝度値に対する第２輝度値の変化率に応じて補正したコントラスト調整値で、コントラスト調整を行なうことが好ましい。
【００１３】
前記照明光は、青色帯域から赤色帯域までおよぶ白色光であることが好ましい。前記照明光は、波長が緑色帯域に含まれる緑色光であることが好ましい。
【００１４】
前記蛍光画像は、ＡＦＩで得られる自家蛍光画像であることが好ましい。前記蛍光画像は、ＰＤＤや近赤外蛍光観察で得られる蛍光画像であることが好ましい。
【００１５】
本発明は、体腔内を照明するための照明光を体腔内に照射し、体腔内の生体組織から蛍光を励起するための励起光と青色帯域に含まれ且つ励起光の波長と異なる波長を有する参照光とを体腔内に同時照射し、体腔内からの戻り光を、青色帯域の光に感応するＢ画素、緑色帯域の光に感応するＧ画素、及び赤色帯域の光に感応するＲ画素からなるカラー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のプロセッサ装置において、体腔内からの照明光をＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素で撮像して得られる照明光画像、体腔内から発せられた蛍光をＧ画素、Ｒ画素で撮像して得られる蛍光画像、及び体腔内からの参照光をＢ画素で撮像して得られる参照光画像を電子内視鏡から受信する受信手段と、照明光画像と参照光画像に基づいて、照明光照射時と励起光および参照光照射時とで撮像距離に変化が生じたか否かを判定する判定手段と、照明光画像に基づいて照明光の光量を制御する手段であって、その光量制御の際に前記判定手段の判定結果を反映させる照明光制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の電子内視鏡システムの作動方法は、照明光発生手段は、体腔内を照明するための照明光を発するステップと、励起光発生手段は、体腔内の生体組織から蛍光を励起するための励起光を発するステップと、参照光発生手段は、青色帯域に含まれ且つ励起光の波長と異なる波長を有する参照光を、励起光と同時に発するステップと、青色帯域の光に感応するＢ画素、緑色帯域の光に感応するＧ画素、及び赤色帯域の光に感応するＲ画素からなるカラー撮像素子を有する電子内視鏡が、体腔内からの照明光をＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素で撮像して照明光画像を取得し、体腔内から発せられた蛍光をＧ画素、Ｒ画素で撮像して蛍光画像を取得し、体腔内からの参照光をＢ画素で撮像して参照光画像を取得するステップと、判定手段が、照明光画像と参照光画像に基づいて、照明光照射時と励起光および参照光照射時とで撮像距離に変化が生じたか否かを判定するステップと、照明光制御手段が、照明光画像に基づいて照明光の光量を制御する際に、前記判定手段の判定結果を反映させるステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、励起光と同時に照射される参照光を、蛍光の撮像に必要のない空きチャンネルであるカラー撮像素子のＢ画素で撮像し、この撮像により得られる参照光画像とその直前に撮像された照明光画像とを比較することにより撮像距離が変化したか否かを判定し、その判定結果をその直後に照射する照明光の光量の制御に反映させていることから、白色光等の照明光の照射量の制御を確実に行なうことができる。さらには、撮像距離が変化したか否かの判定結果は、照明光画像と蛍光画像における特性値のバランス調整にも反映されるため、バランス調整をも適切に行なうことができる。なお、本発明は、照明光画像を１フレーム分撮像し、その後に蛍光画像を複数フレーム分撮像するような場合に、特に効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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、参照光、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４Ａ】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４Ｂ】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５】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６】図３の分光強度分布とＲ，Ｇ，Ｂ色のカラーフィルタの分光透過率とを示すグラフである。
【図７Ａ】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７Ｂ】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８】ＡＥ部の構成を示すブロック図である。
【図９】ＡＥ部内における処理フローを示すブロック図である。
【図１０】色調補正部および画像処理部における処理フローを示すブロック図である。
【図１１】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１２】バランス調整部内における処理フローを示すブロック図である。
【図１３】各フレームにおいて照射される光の種類と撮像により取得する画像の処理フローとを説明するための説明図である。
【図１４】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１５】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１６】白色光照射用の投光ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、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狭帯域光の光源装置１７と、体腔内の画像を表示するモニタ１８とを備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
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照明窓５７（図２参照）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２参照）の他に、挿入部２０内の鉗子チャンネル２５に挿通された各種処置具の出口となる鉗子出口（図２参照）が設けられている。なお、各種処置具は操作部２１に設けられた鉗子口２７から挿入される。
【００２２】
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１１５（図２参照）に送信される。
【００２３】
ここで、通常光観察モードに設定されている場合には、電子内視鏡の先端部から白色光が体腔内に常に照射される。一方、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、白色光を断続的に体腔内に照射するとともに、白色光が照射されない期間には、鉗子チャンネル２５に挿通された狭帯域光用プローブ３３から体腔内に励起光を照射する。この励起光の照射によって、体腔内の生体組織から自家蛍光が発せられる。狭帯域光用プローブ３３は狭帯域光の光源装置１７に接続されており、励起光を導光する長尺状のプローブ本体３４と、導光された励起光を体腔内に向けて照射する照射部３５とを備えている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図２に示すように、白色光の光源装置１６は、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、ライトガイド５５に入射する。
【００２７】
ライトガイド５５は大口径光ファイバなどから構成されている。ライトガイド５５の入射側端部は、白色光の光源装置１６に接続されており、その出射側端部は電子内視鏡１１の先端部２４ａの照明窓５７に向けられている。この照明窓５７から白色光が体腔内に向けて出射される。なお、白色光が出射する先端部２４ａにはフード１４が装着されているが、このフードは観察窓６２のみを覆っている。したがって、フード１４の装着によって、照明窓５７から白色光が出射することは妨げられない。
【００２８】
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ＡＥ部１１１で設定された光量値に基づいて、絞り量（すなわち、白色光の光量）を制御する。
【００２９】
図４A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。
【００３０】
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４A及びBにおいては、位置検出部４９はロータリシャッタ４８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４８の内部であってもよい。
【００３１】
図４Aに示すように、光透過部４８ａが光路P上に位置する間は、白色光がライトガイド５５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４Bに示すように、遮光部４８ｂが光路P上に位置する間は、ライトガイド５５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、狭帯域光の光源装置内の狭帯域光制御部７５およびプロセッサ装置のコントローラ１１５に適宜送信する。
【００３２】
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。
【００３３】
図２に示すように、狭帯域光の光源装置１７は、励起光光源７２，参照光光源７３、狭帯域光制御部７５を備えている。励起光光源７２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、波長が緑色帯域から青色帯域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。一方、参照光光源７３も発光ダイオード等から構成され、図３に示すような、４４５±１０ｎｍの波長を有する狭帯域光である参照光を発する。参照光は、自家蛍光観察モードにおいて、白色光の照射時とその直後の励起光の照射時とで、撮像距離に変化があったか否かを調べるために用いられる。なお、参照光の光量は、白色光のうち４４５ｎｍの光量と同じになるように設定されている。
【００３４】
以上の励起光および参照光は、白色光遮光期間にカプラー７４で合波されて、プローブ本体３４に入射する。この狭帯域光用プローブの照射部３５から、励起光および参照光が体腔内に向けて照射される。そして、体腔内から電子内視鏡の先端部２４ａに戻ってくる光のうち、励起光は、４２０ｎｍ〜４３０ｎｍ以下の波長光をカットする励起光カットフィルタ３２によりカットされるため、観察窓６２に入射しない。一方、参照光は、励起光カットフィルタ３２によりカットされず、観察窓６２を介して、ＣＣＤ１００に入射する。
【００３５】
狭帯域光制御部７５は、ドライバ７５ａ，７５ｂを介して、励起光光源７２および参照光光源７３の光量を制御する。狭帯域光制御部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。一方、参照光の光量制御は、参照光の光量と白色光の４４５ｎｍ成分の光量とが同じになるように、参照光の光量を変化させる。
【００３６】
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５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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタは、図６に示すように、それぞれ赤色帯域、緑色帯域、青色帯域に光透過特性を有している。この図６に示すように、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。なお、自家蛍光は主として緑色帯域に光量を有するため、Ｇ色のカラーフィルタの光透過帯域を他の色のカラーフィルタに比べて広く設けているが、撮影条件その他条件によって、各色のカラーフィルタの光透過特性を変えてもよい。
【００３９】
一方、自家蛍光は、比較的光量が大きい部分が緑色帯域と青色帯域にある。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、Ｒ画素が自家蛍光に感応する一方、Ｂ画素はほとんど感応しない。また、参照光は青色帯域に含まれる狭帯域光であるため、参照光が撮像面１００ａに入射したときには、Ｂ画素のみが参照光に感応する。したがって、自家蛍光および参照光がCCDの撮像面に入射したときには、自家蛍光がR画素、G画素に感応し、参照光がB画素に感応する。
【００４０】
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。
【００４１】
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１１５に接続されており、撮像時においてコントローラ１１５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。
【００４２】
ここで、図７A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。
【００４３】
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７B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。この期間に、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信されると、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、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、自家蛍光および参照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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、狭帯域光の光源装置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、A／D変換部１１０、ＡＥ部１１１、色調補正部１１２、画像処理部１１３、フレームメモリ１１４と、コントローラ１１５とを備えている。
【００４６】
A／D変換部１１０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。この画像データへの変換により、通常光観察モード時には、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素から出力された撮像信号に基づく白色光画像の画像データが得られる。一方、自家蛍光観察モード時には、Ｇ画素、Ｒ画素から出力された撮像信号に基づく自家蛍光画像の画像データと、Ｂ画素から出力された撮像信号に基づく参照光画像の画像データが得られる。
【００４７】
図８に示すように、ＡＥ部１１１は分光推定部１１６、判定部１１７、白色光光量設定部１１８とを備えており、図９に示すようなフローに従って、白色光の光量値を設定する処理を行なう。分光推定部１１６は、白色光画像の中で、参照光の波長域である４４５ｎｍの成分の輝度値を分光推定によって算出する。分光推定は、分光推定部内のマトリクス（Matrix（ＭＴＸ））用メモリ１１６ａに記憶されている推定マトリックスデータを用い、以下の［数１］に従って、行なわれる。
【数１】
0005539841.tif 000002
ここで、［数１］において、白色光画像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分はＲ、Ｇ、Ｂで表されている。また、推定マトリックスデータは４１０ｎｍから７００ｎｍの波長域を５ｎｍ間隔で分けた５９の波長域パラメータからなり、各波長域パラメータは、それぞれ係数ｋｎｒ、ｋｎｇ、ｋｎｂ（ｎ＝１〜５９）から構成されている。
【００４８】
この波長域パラメータに白色光画像のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分を掛け合わせることによって、白色光画像において、４１０ｎｍから７００ｎｍの波長域の輝度値ｑｎ（ｎ＝１〜５９）を、５ｎｍ間隔で求めることができる。したがって、この分光推定部１１６において、白色光画像から４４５ｎｍの成分の輝度値を求めることができる。
【００４９】
判定部１１７は、白色光画像の４４５ｎｍ成分の輝度値Ｗｂと、参照光画像の輝度値Ｒｂとを比較する。比較の結果、ＷｂがＲｂと略同一である場合には、観察対象との距離を示す撮像距離が、白色光照射時と励起光および参照光の照射時の前後で変化していないと判定される。一方、ＷｂとＲｂとが略同一で無い場合、即ち、ＷｂがＲｂよりも大きい又は小さい場合には、撮像距離が変化したと判定される。
【００５０】
このように輝度値Ｗｂ、Ｒｂの比較によって、撮像距離に変化が生じたか否かを判定できるのは、以下の理由による。参照光の照射時においては、上述したように、参照光の光量はその直前に照射された白色光の４４５ｎｍ成分の光量と同じになるように設定されている。したがって、電子内視鏡の先端部２４ａに戻ってくる光の光量が、白色光照射時と励起光および参照光の照射時とで一致する場合には、撮像距離に変化がないと考えられる。この場合には、輝度値Ｗｂ、Ｒｂは一致する。一方、先端部２４ａに戻ってくる光の光量が、白色光照射時と励起光および参照光の照射時の前後で、大きくなったり小さくなったりする場合には、撮像距離に変化が生じていないと考えられる。この場合には、輝度値Ｗｂ、Ｒｂに大小関係が生じる。したがって、輝度値Ｗｂ、Ｒｂから撮像距離の変化を捉えることができる。
【００５１】
なお、白色光画像の輝度平均値と参照光画像の比較からも、撮像距離の変化を行なうことができる。白色光の輝度平均値Ｙは、Ｙ＝Ｓｂ×白色光の青色成分（例えば０．１）＋Ｓｇ×白色光の緑色成分（例えば０．６）＋Ｓｒ×白色光の赤色成分（例えば０．３）で表される。ここで、Ｓｂ、Ｓｇ、ＳｒはＣＣＤ１００のＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の感度を表している。したがって、Ｙと参照光画像との比較は困難である。したがって、白色光の輝度平均値で参照光画像との比較を行なった場合は、白色光画像の４４５ｎｍ成分の輝度値で参照光画像との比較を行なった場合に比べて、精度はかなり落ちる。
【００５２】
白色光光量設定部１１８は、白色光画像における輝度平均値と、判定部における判定結果とに基づいて、次に照射する白色光の光量値を設定する。判定部において輝度値Ｗｂ、Ｒｂが略同一であると判定された場合には、白色光画像の輝度平均値に基づき、所望の白色光の光量値となるように、白色光の光量値を設定する。一方、Ｗｂ、Ｒｂに大小関係が生じている場合には、前記のように設定される白色光の光量値に対して、輝度値Ｗｂ、Ｒｂの変化率（Ｒｂ／Ｗｂ）を掛け合わせたものを、白色光の光量値として設定する。このように白色光光量値を輝度値の変化率によって調整することで、撮影条件の変化を白色光の光量値に反映させることができる。そして、この光量算出部に接続された白色光制御部では、設定された白色光の光量値に基づいて、白色光の光量制御を行なう。
【００５３】
色調補正部１１２および画像処理部１１３は、図１０に示すようなフローに従って処理を行なう。色調補正部１１２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１１２によって補正する。
【００５４】
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）
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
図１１に示すように、画像処理部１１３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。バランス調整は、図１２のフローに従って行なわれる。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。なお、バランス調整する特性値には、コントラスト、輝度レベル、γ値などが含まれている。
【００５８】
本実施形態では、判定部１１７での判定結果に基づき、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、等しくなるようにバランス調整する。バランス調整は、白色光画像に対する自家蛍光画像のコントラスト比（自家蛍光画像／白色光画像）の逆数をコントラスト調整値とし、このコントラスト調整値を判定部１１７の判定結果に応じて増減させる。したがって、判定部において白色光画像の４４５ｎｍの輝度値Ｗｂと参照光画像の輝度値Ｒｂとが略同一であると判定された場合には、コントラスト調整値で自家蛍光画像のコントラストを調整する。例えばコントラスト比が１／５である場合には、コントラスト調整値は５となるため、自家蛍光画像のコントラストは５倍になる。
【００５９】
一方、輝度値Ｗｂ、Ｒｂに大小関係が生じている場合には、コントラスト調整値に輝度値Ｗｂ、Ｒｂの変化率（Ｒｂ／Ｗｂ）を掛け合わせて、コントラスト調整値を補正する。そして、この補正後のコントラスト調整値で自家蛍光画像のコントラストを調整する。例えば、コントラスト比が１／５で、輝度値Wｂ、Rｂの変化率９／１０である場合には、コントラスト調整値は１／５×９／１０＝９／５０に補正されるため、自家蛍光画像のコントラストは９／５０になる。このように輝度値Ｗｂ、Ｒｂの変化率に合わせてコントラスト調整値を補正することで、バランス調整に撮像距離の変化が反映されるため、精度良くバランス調整を行なうことができる。
【００６０】
高感度化処理部１２１は、デジタルゲイン、フレーム加算、ソフトウエアビニングなどの高感度化処理を自家蛍光画像に対して施す。デジタルゲインは、自家蛍光画像の画像データを所定の増幅率で増幅する処理である。フレーム加算は、連続する複数のフレームを加算して、１フレームの高画質な画像にする処理である。デジタルビニングはソフトウエアビニングとも呼ばれ、自家蛍光画像において隣接する複数の画素を画素群としてひとまとめにした上で、各画素群における画素の輝度値を加算し、その加算した輝度値を各画素群の輝度値とする処理である。なお、プロセッサ装置１５内の回路でビニング処理するソフトウエアビニングのほかに、電子内視鏡内のCCD１００でビニングするハードウエアビニングを行なってもよい。
【００６１】
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１８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１８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、青色成分が映像信号のBチャンネル信号に、緑色成分が映像信号のGチャンネル信号に、赤色成分がRチャンネル信号に割り当てられる。
【００６２】
一方、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、白色光画像の青色成分が映像信号のBチャンネル信号に、白色光画像の赤色成分が映像信号のRチャンネル信号に割り当てられ、自家蛍光画像の緑色成分が映像信号の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。
【００６３】
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１１３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。
【００６４】
なお、色調補正部１１２および画像処理部１１３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１１３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１１４に記憶される。
【００６５】
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が体腔内に照射され、白色光遮光期間には励起光と参照光が体腔内に照射される。励起光の照射によって、体腔内の生体組織からは自家蛍光が発せられる。そして、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００の撮像によって、白色光照射期間のときには白色光画像を取得し、白色光遮光期間のときには、自家蛍光画像と参照光画像とを取得する。これら画像はプロセッサ装置１５に送られる。
【００６６】
プロセッサ装置１５では、A／D変換部１１０によって、撮像信号をデジタルの画像データに変換する。ＡＥ部１１１では、白色光画像の４４５ｎｍ成分の輝度値と参照光成分の輝度値の略一致するか否かを判定部１１７で判定し、その判定結果に応じて、次に照射する白色光の光量値を設定する。そして、色調補正部１１２で色調補正がされた後、画像処理部１１３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。バランス調整の際には、判定部１１７の判定結果に応じて、バランス調整を変化させる。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。
【００６７】
次に、連続する特定のフレーム間において、プロセッサ装置１５内でどのような処理が行われるかを、図１３を用いて具体的に説明する。この図１３では、１フレーム目と３フレーム目で白色光を照射し、２フレーム目と４フレーム目で励起光および参照光を照射する。
【００６８】
１フレーム目では、体腔内で反射した白色光を、撮像することにより白色光画像を得る。この白色光画像を得た後は、次の２フレーム目において照射する励起光の光量を、１フレーム目の白色光画像の輝度平均値に基づいて決める。例えば、励起光の光量が白色光の光量の１／１０になるようにする。そして、２フレーム目では、その決められた光量値を有する励起光を照射し、これと同時に参照光も合わせて照射される。この２フレーム目では、ＣＣＤ１００のＧ画素、Ｒ画素で自家蛍光を撮像することによって自家蛍光画像が得られるとともに、ＣＣＤのＢ画素で参照光を撮像することによって参照光画像が得られる。
【００６９】
１フレーム目と２フレーム目とで白色光画像、自家蛍光画像、参照光画像を得た後は、分光推定によって、１フレーム目の白色光画像の４４５ｎｍの輝度値を算出する。そして、この算出された白色光画像の４４５ｎｍの輝度値Ｗｂと参照光画像との輝度値Ｒｂとを比較する。そして、次の３フレーム目で照射する白色光の光量を、輝度値の比較の結果と１フレーム目の白色光画像の輝度平均値とに基づいて、設定する。また、自家蛍光画像のコントラスト調整は、白色光画像と自家蛍光画像のコントラスト比の逆数であるコントラスト調整値に基づいて、行なわれる。
【００７０】
一方、輝度値Ｗｂ、Ｒｂに大小関係が生じている場合には、１フレーム目の白色光画像の輝度平均値と輝度値Ｗｂ、Ｒｂの変化率とに基づいて、次の３フレーム目で照射する白色光の光量値を設定する。また、自家蛍光画像のコントラスト調整は、通常のコントラスト調整値に輝度値Ｗｂ、Ｒｂの変化率を掛け合わせたものに基づいて、行なわれる。
【００７１】
そして、３フレーム目においては、上述のように設定された白色光の光量値に基づいて、白色光の照射を行なう。この３フレーム目、及びその後の４フレーム目においても、１フレーム目と２フレーム目と同様の処理を行なう。
【００７２】
なお、上記実施形態では、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４A及びBに示すロータリシャッタ４８に代えて、図１４に示すようなロータリフィルタ２００が用いられる。ロータリフィルタ２００には、ロータリシャッタ４８の遮光部４８ｂと同様の遮光部２０１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２０３ｒ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２０３ｇ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２０３ｂ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２００ａ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。
【００７３】
また、上記実施形態では、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１５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に入射する。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。また、電子内視鏡システム３００では、コントローラ１１５が、白色光遮光期間に青色レーザ光源３０４から青色レーザ光を発するように、青色レーザ光源３０４を制御している。
【００７４】
図１６に示すように、投光ユニット３０６は、蛍光体３１０、この蛍光体３１０の外周を覆う筒状のスリーブ部材３１１と、スリーブ部材３１１の一端側を封止する保護ガラス３１２と、スリーブ部材３１１内に挿入されライトガイド５５を保持するフェルール３１３とを備えている。また、フェルール３１３の後端側から外皮に覆われて延出されライトガイド５５には、その外皮の外側を覆うフレキシブルスリーブ３１５がスリーブ部材３１１との間に挿入されている。
【００７５】
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。
【００７６】
また、上記実施形態では、自家蛍光観察モードにおいて白色光を照射したが、これに代えて、緑色光を照射してもよい。したがって、緑色光の撮像により得られる緑色光画像と自家蛍光画像とから合成画像を生成する。なお、表示階調処理部における緑色光画像の処理は、白色光画像と同様に、緑色光画像の青色成分を映像信号のBチャンネル信号に、緑色光画像の赤色成分を映像信号のRチャンネル信号に割り当て、自家蛍光画像の緑色成分を映像信号のGチャンネル信号に割り当てる。
【００７７】
また、上記実施形態では、中心波長４４５ｎｍを有する参照光をＬＤなどの参照光光源から発生させたが、これに代えて、ロータリシャッタの遮光部４８ｂの一部に、白色光のうち参照光の波長域を透過させるバンドパスフィルタを設けてもよい。また、上記実施形態では、１枚のＣＣＤで白色光と自家蛍光の両方を撮像したが、白色光用のＣＣＤと自家蛍光用の高感度ＥＭＣＣＤの２枚のＣＣＤで撮像を行なってもよい。この場合、参照光を高感度ＥＭＣＣＤで撮像し、この撮像により得られる参照光画像を用いて白色光の光量制御や自家蛍光画像のコントラスト調整を行なえば、２枚のＣＣＤの感度差を補正する必要がない。
【００７８】
なお、本実施形態では、白色光における４４５ｎｍ成分の光量と参照光の光量とを同じにしたが、一定の条件の下では、参照光の光量は白色光の光量の１／１００としてもよい。この場合、ＬＤから白色光の光量の１／１００で４４５ｎｍの参照光を生成してもよく、また、ロータリシャッタの遮光部に、白色光の光量を１／１００に減衰するＮＤフィルタを設け、そのＮＤフィルタに白色光を透過させることによって参照光を生成してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、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。
【００８０】
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。
【００８１】
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】
【００８２】
１０，３００  電子内視鏡システム
１１  電子内視鏡
１５  プロセッサ装置
１６  白色光の光源装置
１７  狭帯域光の光源装置
４５  白色光光源
７２  励起光光源
７３  参照光光源
１００  ＣＣＤ
１０６  撮像制御部
１１１  ＡＥ部
１１３  画像処理部
１１６  分光推定部
１１７  判定部
１１８  白色光光量算出部
１２０  バランス調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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