(57)【要約】【課題】表層微細血管などの血管パターンを強調表示するとともに、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を表示する。【解決手段】酸素飽和度測定光と血管強調用照明光を交互に検体に照射し、その反射像をカラーの撮像素子で撮像する。酸素飽和度測定光の照射時には青色信号B１、緑色信号G１、赤色信号R１が得られ、血管強調用照明光の照射時には青色信号B２、緑色信号G２、赤色信号R２得られる。青色信号B１、緑色信号G２、赤色信号R２から血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する。酸素飽和度に応じて信号値を変化させた青色信号B２を表示装置のBチャンネルに、緑色信号G２を表示装置のGチャンネルに、赤色信号G２を表示装置のRチャンネルに割り当てる。これにより、表層血管及び中深層血管が強調表示され、また、それら表層血管及び中深層血管の色が、酸素飽和度に応じて変化する酸素飽和度＋血管強調画像が表示装置に表示される。【選択図】図２１B
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭帯域光を含む照明光を検体に照射する照明手段と、
前記狭帯域光で照明された前記検体の反射像を撮像することにより第１画像信号を取得するとともに、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により吸光係数が変化する波長範囲の照明光で照明された前記検体の反射像を撮像することにより第２画像信号を取得する画像信号取得手段と、
前記第１画像信号の信号値を前記酸素飽和度に応じて変化させた表示画像を表示手段に表示させるための表示制御手段とを備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記第１画像信号は複数色の画像信号からなることを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記複数色の画像信号には、青色狭帯域波長成分を有する青色信号と、緑色狭帯域波長成分を有する緑色信号のうち少なくとも１つの信号が含まれることを特徴とする請求項２記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記表示制御手段は、
前記表示手段のB,G,Rチャンネルに割り当てる前記複数色の画像信号のうち少なくとも１つの画像信号の信号値を前記酸素飽和度に応じて変化させることを特徴とする請求項２または３記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記表示制御手段は、
前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させた青色信号を前記表示手段のBチャンネルに割り当て、前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させない青色信号を前記表示手段のGチャンネルに、前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させない緑色信号を前記表示手段のRチャンネルに割り当てることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記表示制御手段は、
前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させない青色信号を前記表示手段のBチャンネルに割り当て、前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させた青色信号を前記表示手段のGチャンネルに、前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させない緑色信号を前記表示手段のRチャンネルに割り当てることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記表示制御手段は、
前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させない青色信号を前記表示手段のBチャンネルに割り当て、前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させない緑色信号を前記表示手段のGチャンネルに、前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させた赤色信号を前記表示手段のRチャンネルに割り当てることを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記表示制御手段は、
前記表示手段のB,G,Rチャンネルに割り当てる前記複数色の画像信号のうち、２つの色信号については前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させ、残りの１色の画像信号については前記酸素飽和度に応じて信号値を変化させないことを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記第２画像信号、もしくは前記第１及び第２画像信号を用いて、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段を備えることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記第１又は第２画像信号に基づいて、前記検体上における血管の深さを判別する血管深さ判別手段を備え、
前記表示制御手段は、前記血管の深さと前記酸素飽和度に応じて前記第１画像信号の信号値を変化させて表示画像を制御することを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記表示制御手段は、前記酸素飽和度を下回った場合又は前記第２画像信号を前記第１画像信号で規格化した規格化信号が予め設定した範囲から外れた場合に、前記第１画像信号の信号値を前記酸素飽和度に応じて変化させることを特徴とする請求項１ないし１０いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記表示画像を表示する狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに加え、前記第１画像信号に基づく狭帯域画像を表示する狭帯域光観察モードと、広帯域の照明光で照明された前記検体の反射像を撮像することで得られる通常画像の色特性値を、前記酸素飽和度に応じて変化させた画像を表示する通常画像＋酸素飽和度観察モードのうち少なくともいずれか１つのモード間で、各モードの切替を行うためのモード切替手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１１いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記第１画像信号は、４４０〜４６０nmの青色狭帯域光と、この４４０〜４６０nmの青色狭帯域光を波長変換部材で波長変換することで得られる蛍光と、中心波長４００〜４１０nmの青色狭帯域光とが同時に照射された前記検体をカラーの撮像素子で撮像することで得られ、
前記第２画像信号は、４６０〜４８０nmの青色狭帯域光と、この４６０〜４８０nmの青色狭帯域光を波長変換部材で波長変換することで得られる蛍光とが同時に照射された前記検体をカラーの撮像素子で撮像することで得られることを特徴とする請求項１ないし１２いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記第１画像信号は、４００〜４２０nmの青色光が照射された前記検体と、５３０〜５５０nmの緑色光が照射された前記検体を、モノクロの撮像素子でそれぞれ撮像することで得られ、
前記第２画像信号は、４５０〜５００nmの青色光が照射された前記検体をモノクロの撮像素子で撮像することで得られることを特徴とする請求項１ないし１２いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
狭帯域光を含む照明光を検体に照射するとともに、その反射像を撮像する内視鏡装置に接続された内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記狭帯域光で照明された前記検体の反射像を前記内視鏡装置で撮像することで得られる第１画像信号と、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により吸光係数が変化する波長範囲の照明光で照明された前記検体の反射像を前記内視鏡装置で撮像することで得られる第２画像信号とを受信する受信手段と、
前記第１画像信号の信号値を前記酸素飽和度に応じて変化させた表示画像を表示手段に表示させるための表示制御手段とを備えることを特徴とする内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項１６】
狭帯域光を含む照明光を検体に照射し、
前記狭帯域光で照明された前記検体の反射像を内視鏡装置で撮像することにより、第１画像信号を取得し、
血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により吸光係数が変化する波長範囲の照明光で照明された前記検体の反射像を内視鏡装置で撮像することにより、第２画像信号を取得し、
前記第１画像信号の信号値を前記酸素飽和度に応じて変化させた表示画像を表示手段に表示させることを特徴とする内視鏡画像の表示制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表層微細血管などの血管パターンを強調表示するとともに、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を表示する内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡画像の表示制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の医療分野においては、内視鏡を使ったガン診断が広く行われている。この内視鏡のガンの診断においては、内視鏡の挿入部を検体内に挿入し、その先端部から検体に所定波長の照明光で照明してから、先端部の撮像素子で検体を撮像することにより、検体上に表れる様々な生体情報が反映された画像を取得している。例えば、特許文献１のような、特定波長の狭帯域光を照明光として用いることで、白色光などの広帯域の照明光では観察が難しかった表層血管や表層微細構造を強調表示することができる。このように表層血管などが明瞭化された血管パターンに基づいて診断を行うことで、ガンか否かの識別だけでなく、ガンの深達度の推定を行うことができる。
【０００３】
また、特許文献２では、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる波長帯域を含む光を照明光として用いることで、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化している。酸素飽和度の画像上では、低酸素状態を示すガンなどの病変部位とそれ以外の高酸素状態を示す正常部位とが、異なる色で表示される。これにより、ガンの分布を酸素飽和度＋血管強調画像から直感的に把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３５５９７５５号公報
【特許文献２】特許２６４８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、表層微細血管など強調表示された血管パターンからガンの診断を行う場合、血管パターンによってはガンか否かを判別しにくい場合がある。一方、特許文献２のように、酸素飽和度の画像を用いてガン診断を行う場合には、ガンか否かの識別を容易に行うことができる。しかしながら、ガンの深達度など更に踏み込んだ診断を行うためには、酸素飽和度の情報だけでは不十分な場合がある。したがって、ガンに対する診断能を向上させるためには、表層微細血管などガンに特異的な血管パターンを強調表示するとともに、血管の酸素状態を表示することが求められている。
【０００６】
本発明は、表層微細血管などの血管パターンを強調表示するとともに、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を表示することができる内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像表示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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、狭帯域光を含む照明光を検体に照射する照明手段と、狭帯域光で照明された検体の反射像を撮像することにより第１画像信号を取得するとともに、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により吸光係数が変化する波長範囲の照明光で照明された検体の反射像を撮像することにより第２画像信号を取得する画像信号取得手段と、第１画像信号の信号値を酸素飽和度に応じて変化させた表示画像を表示手段に表示させるための表示制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第１画像信号は複数色の画像信号からなることが好ましい。複数色の画像信号には、青色狭帯域波長成分を有する青色信号と、緑色狭帯域波長成分を有する緑色信号のうち少なくとも１つの信号が含まれることが好ましい。表示制御手段は、表示手段のB,G,Rチャンネルに割り当てる複数色の画像信号のうち少なくとも１つの画像信号の信号値を酸素飽和度に応じて変化させることが好ましい。
【０００９】
表示制御手段は、酸素飽和度に応じて信号値を変化させた青色信号を表示手段のBチャンネルに割り当て、酸素飽和度に応じて信号値を変化させない青色信号を表示手段のGチャンネルに、酸素飽和度に応じて信号値を変化させない緑色信号を表示手段のRチャンネルに割り当てることが好ましい。
【００１０】
表示制御手段は、酸素飽和度に応じて信号値を変化させない青色信号を表示手段のBチャンネルに割り当て、酸素飽和度に応じて信号値を変化させた青色信号を表示手段のGチャンネルに、酸素飽和度に応じて信号値を変化させない緑色信号を表示手段のRチャンネルに割り当てることが好ましい。
【００１１】
表示制御手段は、酸素飽和度に応じて信号値を変化させない青色信号を表示手段のBチャンネルに割り当て、酸素飽和度に応じて信号値を変化させない緑色信号を表示手段のGチャンネルに、酸素飽和度に応じて信号値を変化させた赤色信号を表示手段のRチャンネルに割り当てることが好ましい。
【００１２】
表示制御手段は、表示手段のB,G,Rチャンネルに割り当てる複数色の画像信号のうち、２つの色信号については酸素飽和度に応じて信号値を変化させ、残りの１色の画像信号については酸素飽和度に応じて信号値を変化させないことが好ましい。
【００１３】
第２画像信号、もしくは第１及び第２画像信号を用いて、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段を備えることが好ましい。第１又は第２画像信号に基づいて、検体上における血管の深さを判別する血管深さ判別手段を備え、表示制御手段は、血管の深さと酸素飽和度に応じて第１画像信号の信号値を変化させて表示画像を制御することが好ましい。
【００１４】
表示制御手段は、酸素飽和度を下回った場合又は第２画像信号を第１画像信号で規格化した規格化信号が予め設定した範囲から外れた場合に、第１画像信号の信号値を酸素飽和度に応じて変化させることが好ましい。
【００１５】
表示画像を表示する狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに加え、第１画像信号に基づく狭帯域画像を表示する狭帯域光観察モードと、広帯域の照明光で照明された検体の反射像を撮像することで得られる通常画像の色特性値を、酸素飽和度に応じて変化させた画像を表示する通常画像＋酸素飽和度観察モードのうち少なくともいずれか１つのモード間において、各モードの切替を行うためのモード切替手段を備えることが好ましい。
【００１６】
第１画像信号は、４４０〜４６０nmの青色狭帯域光と、この４４０〜４６０nmの青色狭帯域光を波長変換部材で波長変換することで得られる蛍光と、中心波長４００〜４１０nmの青色狭帯域光とが同時に照射された検体をカラーの撮像素子で撮像することで得られ、第２画像信号は、４６０〜４８０nmの青色狭帯域光と、この４６０〜４８０nmの青色狭帯域光を波長変換部材で波長変換することで得られる蛍光とが同時に照射された検体をカラーの撮像素子で撮像することで得られることが好ましい。
【００１７】
第１画像信号は、４００〜４２０nmの青色光が照射された検体と、５３０〜５５０nmの緑色光が照射された検体を、モノクロの撮像素子でそれぞれ撮像することで得られ、第２画像信号は、４５０〜５００nmの青色光が照射された検体をモノクロの撮像素子で撮像することで得られることが好ましい。
【００１８】
本発明は、狭帯域光を含む照明光を検体に照射するとともに、その反射像を撮像する内視鏡装置に接続された内視鏡システムのプロセッサ装置において、狭帯域光で照明された前記検体の反射像を内視鏡装置で撮像することで得られる第１画像信号と、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により吸光係数が変化する波長範囲の照明光で照明された検体の反射像を内視鏡装置で撮像することで得られる第２画像信号とを受信する受信手段と、第１画像信号の信号値を酸素飽和度に応じて変化させた表示画像を表示手段に表示させるための表示制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の内視鏡画像の表示制御方法は、狭帯域光を含む照明光を検体に照射し、狭帯域光で照明された検体の反射像を内視鏡装置で撮像することにより、第１画像信号を取得し、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により吸光係数が変化する波長範囲の照明光で照明された検体の反射像を内視鏡装置で撮像することにより、第２画像信号を取得し、第１画像信号の信号値を酸素飽和度に応じて変化させた表示画像を表示手段に表示させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、表層微細血管などの血管パターンを強調表示するとともに、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内視鏡システムの外観図である。
【図２】第１実施形態における内視鏡システムの内部構成を表すブロック図である。
【図３Ａ】通常モード時に発光する通常光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図３Ｂ】狭帯域画像観察モード時に発光する血管強調用照明光の発光スペクトルを示す図である。
【図３Ｃ】狭帯域画像＋酸素飽和度観察モード時に発光する酸素飽和度測定光及び血管強調用照明光の発光スペクトルを表すグラフである。
【図４Ａ】カラーの撮像素子に設けられたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素を示す図である。
【図４Ｂ】Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の分光透過率を示すグラフである。
【図５Ａ】第１実施形態の通常モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。
【図５Ｂ】第１実施形態の狭帯域画像観察モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。
【図５Ｃ】第１実施形態の狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。
【図６】画像処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図７】狭帯域画像観察モードにおける色割り当てを説明するための図である。
【図８】酸素飽和度と信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２との相関関係を示すグラフである。
【図９】ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。
【図１０】図８のグラフにおいて信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊、Ｒ２＊／Ｇ２＊から酸素飽和度を求める方法を説明するためのである。
【図１１】B２／G２と表層血管、粘膜、中深層血管の関係を示すグラフである。
【図１２】表層血管の画素における色割り当てを説明するための図である。
【図１３】ゲインアップ用のゲインと酸素飽和度との関係を示すグラフである。
【図１４】高酸素時の表層血管の色を説明するための図である。
【図１５】低酸素時の表層血管の色を説明するための図である。
【図１６】中深層血管の画素における色割り当てを説明するための図である。
【図１７】ゲインダウン用のゲインと酸素飽和度との関係を示すグラフである。
【図１８】高酸素時の中深層血管の色を説明するための図である。
【図１９】低酸素時の中深層血管の色を説明するための図である。
【図２０】狭帯域画像観察モード及び狭帯域画像＋酸素飽和度観察モード一連の流れを示すフローチャートである。
【図２１Ａ】高酸素飽和度下でモード切替したときの血管の色の違いを説明するための図である。
【図２１Ｂ】低酸素飽和度下でモード切替したときの血管の色の違いを説明するための図である。
【図２２】第２実施形態における内視鏡システムの内部構成を表すブロック図である。
【図２３】回転フィルタの正面図である。
【図２４】回転フィルタの各フィルタ部の透過率を示すグラフである。
【図２５Ａ】第２実施形態の通常モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。
【図２５Ｂ】第２実施形態の狭帯域画像観察モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。
【図２５Ｃ】第２実施形態の狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。
【図２６】第３実施形態における色割り当てを説明するための図である。
【図２７】高酸素時の表層血管及び中深層血管の色を説明するための図である。
【図２８】低酸素時の表層血管及び中深層血管の色を説明するための図である。
【図２９】ゲインアップ用のゲインと信号比B１／G２との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、被検体内を照明する光を発生する光源装置１１と、光源装置１１からの光を被検体の被観察領域に照射し、その反射像を撮像する内視鏡装置１２と、内視鏡装置１２での撮像により得られた画像信号を画像処理するプロセッサ装置１３と、画像処理によって得られた内視鏡画像等を表示する表示装置１４と、キーボード等で構成される入力装置１５とを備えている。
【００２３】
内視鏡装置１２には、操作部１６側から順に、軟性部１７、湾曲部１８、スコープ先端部１９が設けられている。軟性部１７は可撓性を有しているため、屈曲自在にすることができる。湾曲部１８は、操作部１６に配置されたアングルノブ１６ａの回動操作により湾曲自在に構成されている。この湾曲部１８は、被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲させることができるため、スコープ先端部１９を所望の観察部位に向けることができる。
【００２４】
内視鏡システム１０は、波長範囲が青色から赤色に及ぶ可視光の被検体像からなる通常画像を表示装置１４に表示する通常モードと、検体における表層血管及び中深層血管を強調した強調血管像を含む血管強調画像を表示装置１４に表示する狭帯域画像観察モードと、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて、強調血管像の色調を変化させた酸素飽和度＋血管強調画像を表示装置１４に表示する狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードを備えている。これら３つのモードは、内視鏡装置に設けられた切り替えスイッチ２１や入力装置１５によって、切り替え可能である。
【００２５】
図２に示すように、光源装置１１は、３種のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３と、光源制御部２０とを備えている。レーザ光源ＬＤ１は、中心波長が４７３ｎｍの第１レーザ光を発する。この第１レーザ光は、内視鏡装置１２のスコープ先端部１９に配置された蛍光体５０（波長変換部材）で、緑色から赤色に波長範囲を有する蛍光に波長変換される。レーザ光源ＬＤ２は、中心波長が４４５ｎｍの第２レーザ光を発する。この第２レーザ光も、蛍光体５０によって、蛍光に波長変換される。レーザ光源ＬＤ３は、中心波長４０５nmの第３レーザ光を発する。この第３レーザ光は、その一部がスコープ先端部１９の蛍光体５０に吸収されて蛍光に波長変換されるが、その大部分は蛍光体５０をそのまま透過する。各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３から発せられる第１〜第３レーザ光は、集光レンズ（図示省略）を介してそれぞれ光ファイバ２４〜２６に入射する。
【００２６】
なお、第１レーザ光の波長範囲は４６０〜４８０ｎｍにすることが好ましく、第２レーザ光の波長範囲は４４０〜４６０ｎｍにすることが好ましく、第３レーザ光の波長範囲は４００〜４１０nmにすることが好ましい。また、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが使用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオード等を用いることもできる。
【００２７】
光源制御部２０は、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３を制御する。通常モードのときには、図３Ａに示すように、レーザ光源ＬＤ２をオンにし、それ以外のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ３をオフにする。したがって、レーザ光源ＬＤ２の第２レーザ光とこの第２レーザ光により蛍光体５０で励起発光する蛍光とを含む通常光が、検体に照射される。また、狭帯域画像観察モードのときには、図３Bに示すように、レーザ光源ＬＤ２、LD３をオンにし、レーザ光源ＬＤ１をオフにする。したがって、通常光に加えて、レーザ光源LD３の第３レーザ光を含む血管強調用照明光が、検体に照射される。
【００２８】
なお、図３Bにおいては、血管強調用照明光は、青色領域において吸光特性が高い表層血管を強調表示するために、第２レーザ光（４４５nm）の光量を第３レーザ光（４０５nm）の光量よりも大きくしている。反対に、中深層血管（緑色領域において吸光特性が高い）を強調表示する場合には、第３レーザ光の光量を第２レーザ光の光量よりも大きくすることによって、蛍光の光量を大きくすることが好ましい。なお、第２レーザ光と第３レーザ光の光量比は、光源制御部２０で調整可能である。
【００２９】
狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードのときには、図３Cに示すように、レーザ光源ＬＤ１をオンにし、それ以外のレーザ光源ＬＤ２，３をオフにする第１発光パターンと、レーザ光源ＬＤ２、３をオンにし、レーザ光源ＬＤ１をオフにする第２発光パターンとを、交互に繰り返す発光制御が行われる。これにより、レーザ光源LD１の第１レーザ光とこの第１レーザ光により蛍光体５０で励起発光する蛍光とを含む酸素飽和度測定光と、血管強調用照明光とが、交互に検体上に照射される。
【００３０】
図２に示すように、カプラ２２は、光ファイバ２４〜２６からの第１〜第３レーザ光を２系統の光に分波し、その２系統の光をライトガイド２８，２９に入射させる。ライトガイド２８，２９は多数の光ファイバを束ねたバンドルファイバなどから構成される。
【００３１】
内視鏡装置１２は電子内視鏡から構成され、ライトガイド２８，２９で導光された２系統（２灯）の光を被観察領域に向けて照射する照明部３３と、被観察領域を撮像する１系統の撮像部３４と、内視鏡装置１２と光源装置１１及びプロセッサ装置１３とを着脱自在に接続するコネクタ部３６を備えている。
【００３２】
照明部３３は、撮像部３４の両脇に設けられた２つの照明窓４３，４４を備えており、各照明窓４３，４４は、蛍光体５０を透過した光を被観察領域に向けて照射する。撮像部３４は、スコープ先端部１９の略中心位置に、被観察領域からの反射光を受光する１つの観察窓４２を備えている。
【００３３】
照明窓４３，４４の奥には、それぞれ投光ユニット４７，５４が収納されている。各投光ユニット４７，５４は、ライトガイド２８，２９からの第１〜第３レーザ光を蛍光体５０に当てて、蛍光を励起発光させる。第１〜第３レーザ光と蛍光は、レンズ５１を介して被観察領域に向けて照射される。
【００３４】
蛍光体５０は、第１〜第３レーザ光の一部を吸収して緑色〜赤色に励起発光する複数種の蛍光物質（例えばＹＡＧ系蛍光物質、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光物質）を含んで構成される。第１〜第３レーザ光が蛍光体５０に照射されると、蛍光体５０から発せられる緑色〜赤色の励起発光光（蛍光）と、蛍光体５０により吸収されず透過した第１〜第３レーザ光の励起光とが合わされて、疑似白色光が生成される。
【００３５】
なお、蛍光体５０は略直方体形状を有していることが好ましい。この場合、蛍光体５０は、蛍光体物質をバインダで略直方体状に固めて形成してもよく、また、無機ガラスなどの樹脂に蛍光体物質を混合したものを略直方体状に形成してもよい。この蛍光体５０は、商品名としてマイクロホワイト（登録商標）（Micro White（ＭＷ））とも呼ばれている。
【００３６】
観察窓４２の奥には、被検体の被観察領域の像光を取り込むための対物レンズユニット（図示省略）等の光学系が設けられており、さらにその対物レンズユニットの奥には、被観察領域の像光を受光して被観察領域を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子６０が設けられている。なお、撮像素子６０として、ＩＴ（インターライントランスファー）型のＣＣＤを使用するが、そのほか、グローバルシャッターを有するＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）を使用してもよい。
【００３７】
撮像素子６０は、対物レンズユニットからの光を受光面（撮像面）で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力する。撮像素子６０はカラーＣＣＤであり、図４Ａに示すように、その受光面には、Ｂ色のカラーフィルタが設けられたＢ画素６０ｂ、Ｇ色のカラーフィルタが設けられたＧ画素６０ｇ、Ｒ色のカラーフィルタが設けられたＲ画素６０ｒを１組とする画素群が、マトリックス状に配列されている。Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルタは、図４Ｂの曲線６３，６４，６５に示すように、それぞれ青色帯域、緑色帯域、赤色帯域に分光透過率を有している。
【００３８】
図２に示すように、撮像素子６０から出力される撮像信号（アナログ信号）は、スコープケーブル６７を通じてＡ／Ｄ変換器６８に入力される。Ａ／Ｄ変換器６８は、撮像信号（アナログ信号）をその電圧レベルに対応する画像信号（デジタル信号）に変換する。変換後の画像信号は、コネクタ部３６を介して、プロセッサ装置１３に入力される。
【００３９】
撮像制御部７０は、撮像素子６０の撮像制御を行う。この撮像制御は、モード毎に異なっている。通常モード時には、図５Aに示すように、１フレーム期間内で、通常光を撮像素子６０で光電変換して電荷を蓄積するステップと、撮像素子６０のB画素、G画素、R画素から青色信号Ｂｃ、緑色信号Ｇｃ、赤色信号Ｒｃを読み出すステップが行われる。これは通常モードに設定されている間、繰り返し行われる。狭帯域画像観察モード時には、図５Bに示すように、１フレーム期間内で、血管強調用照明光を撮像素子６０で光電変換して電荷を蓄積するステップと、撮像素子６０のB画素、G画素、R画素から青色信号Ｂｎ、緑色信号Ｇｎ、赤色信号Ｒｎを読み出すステップが行われる。これは狭帯域画像観察モードに設定されている間、繰り返し行われる。
【００４０】
一方、狭帯域画像＋酸素飽和度観察モード時には、図５Cに示すように、まず、最初の１フレーム目において、酸素飽和度測定光を撮像素子６０で光電変換して電荷を蓄積するステップと、撮像素子６０のB画素、G画素、R画素から青色信号Ｂ１、緑色信号Ｇ１、赤色信号Ｒ１を読み出すステップが行われる。そして、次の２フレーム目において、血管強調用照明光を撮像素子６０で光電変換して電荷を蓄積するステップと、撮像素子６０のB画素、G画素、R画素から青色信号Ｂ２、緑色信号Ｇ２、赤色信号Ｒ２を読み出すステップが行われる。この合計２フレームの撮像制御は、狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに設定されている間、繰り返し行われる。
【００４１】
図２に示すように、プロセッサ装置１３は、制御部７１と、画像処理部７２と、記憶部７４とを備えており、制御部７２には表示装置１４及び入力装置１５が接続されている。制御部７２はプロセッサ装置１３内の各部を制御するとともに、内視鏡装置１２の切り替えスイッチ２１や入力装置１５から入力される入力情報に基づいて、光源装置１１の光源制御部２０、内視鏡装置１２の撮像制御部７０、及び表示装置１４の動作を制御する。
【００４２】
図２に示すように、画像処理部７２は、通常画像処理部８０、血管強調画像処理部８１、酸素飽和度＋血管強調画像処理部８２を備えている。通常画像生成部８０は、通常モード時に得られる青色信号Bｃ、緑色信号Gｃ、赤色信号Rｃを、それぞれ表示装置１４のBチャンネル、Gチャンネル、Rチャンネルに割り当てる処理を行う。これにより、表示装置１４上に、通常画像が表示される。
【００４３】
血管強調画像処理部８１は、図７に示すように、狭帯域画像観察モード時に得られる画像信号のうち、青色信号Bｎを表示装置１４のB,Gチャンネルに、緑色信号Gｎを表示装置１４のRチャンネルに割り当てる処理を行う。これにより、表示装置１４上には、表層血管が「茶色」で、中深層血管が「シアン」で表された疑似カラーの血管強調画像が表示される。
【００４４】
酸素飽和度＋血管強調画像処理部８２は、図６に示すように、信号比算出部８４と、相関関係記憶部８５と、酸素飽和度算出部８６と、血管深さ判別部８７と、色変換部８８とを備えている。信号比算出部８４は、狭帯域画像＋酸素飽和度観察モード時に取得した画像信号のうち、青色信号Ｂ１と緑色信号Ｇ２の信号比Ｂ１／Ｇ２と、緑色信号Ｇ２と赤色信号Ｒ２の信号比Ｒ２／Ｇ２とを求める。信号比算出部８４では、信号間で同じ位置にある画素間の信号比を算出し、また、信号比は画像信号の全ての画素に対して算出される。なお、信号比は画像信号のうち血管部分の画素のみ求めてもよい。この場合、血管部分は、血管部分の画像信号とそれ以外の部分の画像信号との差に基づいて特定される。
【００４５】
相関関係記憶部８５は、信号比Ｂ１／Ｇ２及びＲ２／Ｇ２と酸素飽和度との相関関係を記憶している。この相関関係は、図８に示すように、二次元空間上に酸素飽和度の等高線を定義した２次元テーブルで記憶されている。この等高線の位置、形は光散乱の物理的なシミュレーションで得られ、血液量に応じて変わるように定義されている。例えば、血液量の変化があると、各等高線間の間隔が広くなったり、狭くなったりする。なお、信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２はlogスケールで記憶されている。
【００４６】
上記相関関係は、図９に示すような酸化ヘモグロビンや還元ヘモグロビンの吸光特性や光散乱特性と密接に関連性し合っている。ここで、曲線９０は酸化ヘモグロビンの吸光係数を、曲線９１は還元ヘモグロビンの吸光係数を示している。例えば、４７３ｎｍのように吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り易い。しかしながら、４７３ｎｍの光に対応する信号を含む青色信号Ｂ１は、酸素飽和度だけでなく血液量にも依存度が高い。そこで、青色信号Ｂ１に加え、主として血液量に依存して変化する赤色信号Ｒ２と、青色信号Ｂ２と赤色信号Ｒ２のリファレンス信号（規格化用信号）となる緑色信号Ｇ２から得られる信号比Ｂ１／Ｇ２及びＲ２／Ｇ２を用いることで、血液量に依存することなく、酸素飽和度を正確に求めることができる。
【００４７】
また、４７０〜７００ｎｍの波長範囲の光は、粘膜組織内での散乱係数が小さく、かつ波長依存性が小さいという性質がある。このため、この波長範囲の光を照明光として用いることによって、血管の深さの影響を低減しつつ、血液量および酸素飽和度の情報を含む血液情報を得ることができる。
【００４８】
なお、相関関係記憶部８５には、信号比Ｒ２／Ｇ２と血液量との相関関係についても記憶させてもよい。この相関関係は、信号比Ｒ２／Ｇ２が大きくなればなるほど血液量も大きくなるように定義される１次元テーブルとして記憶されている。この信号比Ｒ２／Ｇ２と血液量の相関関係は血液量の算出時に用いられる。
【００４９】
また、血中ヘモグロビンの吸光係数の波長依存性から、以下のことが言える。
・波長４７０ｎｍ近辺（例えば、中心波長４７０ｎｍ±１０ｎｍの青色の波長領域）では酸素飽和度の変化に応じて吸光係数が大きく変化する。
・５４０〜５８０ｎｍの緑色の波長範囲で平均すると、酸素飽和度の影響を受けにくい。
・５９０〜７００ｎｍの赤色の波長範囲では、酸素飽和度によって一見吸光係数が大きく変化するように見えるが、吸光係数の値自体が非常に小さいので、結果的に酸素飽和度の影響を受けにくい。
【００５０】
また、図８に示すように、信号比Ｒ２／Ｇ２が大きくなるのに従って、信号比Ｂ１／Ｇ２の信号値も大きくなるの（酸素飽和度＝０％限界の等高線が斜め上方にスライドする）は、以下の理由からである。上記したように、信号比Ｒ２／Ｇ２は血液量と相関関係があるため、信号比Ｒ２／Ｇ２が大きくなるほど血液量も大きくなる。信号Ｂ１、Ｇ２、Ｒ２の中で、血液量の増加によって信号値の低下が一番大きくなるのは、緑色信号Ｇ２であり、その次が青色信号Ｂ１である。これは、緑色信号Ｇ２に含まれる波長成分の５４０〜５８０ｎｍの吸光係数が、青色信号Ｂ１に含まれる波長成分の４７０ｎｍ付近の吸光係数よりも高いためである（図９参照）。したがって、信号比Ｂ１／Ｇ２においては、血液量が大きくなるほど、分子のＢ１の信号値の低下よりも分母のＧ２の信号値の低下の方が大きくなる。即ち、信号比Ｂ１／Ｇ２は、血液量が大きくなるにつれて、大きくなる。
【００５１】
酸素飽和度算出部８６は、相関関係記憶部８５に記憶された相関関係と信号比算出部８４で求めた信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２とを用いて、各画素における酸素飽和度を求める。なお、以下の説明においては、酸素飽和度の算出に使用する青色信号B１、緑色信号G２、赤色信号R２の所定画素の輝度値を、それぞれＢ１＊、Ｇ２＊、Ｒ２＊する。これに伴い、各画素における信号比は、Ｂ１＊／Ｇ２＊、Ｒ２＊／Ｇ２＊となる。
【００５２】
酸素飽和度算出部８６は、図１０に示すように、相関関係記憶部８５に記憶した相関関係から、信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊、Ｒ２＊／Ｇ２＊に対応する対応点Ｐを特定する。そして、対応点Ｐが酸素飽和度＝０％限界の下限ライン９３と酸素飽和度＝１００％限界の上限ライン９４との間にある場合に、その対応点Ｐが示すパーセント値を酸素飽和度とする。例えば、図１０の場合であれば、対応点Ｐは６０％の等高線上に位置するため、酸素飽和度は６０％となる。
【００５３】
一方、対応点が下限ライン９３と上限ライン９４との間から外れている場合、対応点が下限ライン９３よりも上方に位置するときには酸素飽和度を０％とし、対応点が上限ライン９４よりも下方に位置するときには酸素飽和度を１００％とする。なお、対応点が下限ライン９３と上限ライン９４との間から外れている場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度を下げて表示装置１４上に表示しないようにしてもよい。
【００５４】
血管深さ判別部８７は、青色信号B２と緑色信号G２の信号比B２／G２に基づいて、各画素に、表層血管、粘膜、中深層血管のいずれの情報を含んでいるかを判別する。この判別には、図１１に示すような、信号比B２／G２と表層血管、粘膜、中深層血管の関係を示すグラフが用いられる。このグラフは、LUTなどにより予めメモリ（図示省略）に記憶されている。血管深さ判別部８７は、信号比B２／G２が範囲Lに入っているときには、その画素は、表層血管の情報を含んでいると判別する。また、信号比B２／G２が、範囲Lよりも大きい範囲Mに入っているときには、その画素は粘膜の情報を含んでいると判別する。また、信号比B２／G２、範囲Mよりも大きい範囲Hに入っているときには、その画素は、中深層血管の情報を含んでいると判別する。なお、信号比B２／G２に代えて、信号比B１／G２を用いて血管深さの判別を行ってもよい。
【００５５】
色変換部８８は、狭帯域画像＋酸素飽和度観察モード時に得られる画像信号のうち、青色信号B２を表示装置１４のB,Gチャンネルに、緑色信号G２を表示装置１４のRチャンネルに割り当てる処理（色割り当て処理）を行う。この色変換部８８では、血管深さ判別部８７で表層血管または中深層血管と判別された画素については、酸素飽和度算出部８６で算出した酸素飽和度の大きさに応じたゲイン処理を行ってから、色割り当て処理を行う。一方、血管深さ判別部８７で粘膜と判別された画素については、ゲイン処理を行うことなく、色割り当て処理を行う。以上のように、ゲイン処理及び色割り当て処理が施されることによって、表層血管及び中深層血管を強調表示した状態で、酸素飽和度の情報を観察することができる酸素飽和度＋血管強調画像が表示装置１４に表示される。
【００５６】
ゲイン処理部８８aは、血管深さ判別部８７で表層血管と判別された画素については、図１２に示すように、表示装置１４のBチャンネルに割り当てる青色信号B２に対して、酸素飽和度の大きさに応じてゲインアップするゲイン処理を行う。このゲイン処理は、青色信号B２に所定値のゲインを掛け合わせることにより行われる。このゲインと酸素飽和度の関係は、予めメモリ（図示省略）に記憶されており、図１３に示すように、酸素飽和度が予め設定した一定値（閾値）を下回ると、低酸素になるにつれて、ゲインが大きくなるように設定されている。一方、表示装置１４のGチャンネルに割り当てる青色信号B２とRチャンネルに割り当てる緑色信号G２に対しては、ゲイン処理は行わない。なお、Bチャンネルに割り当てる青色信号B２に代えて、Gチャンネルに割り当てる緑色信号G２に対してゲインアップする処理を行ってもよい。
【００５７】
ここで、表層血管の酸素飽和度が高い場合（例えば、７０〜１００％）には、ゲインは「１」であるので、表示装置１４のBチャンネルに割り当てる青色信号B2の信号値の変化はない。この場合は、図１４に示すように、表層血管の色は、血管強調画像における表層血管の色と同じ「茶色」である。一方、表層血管の酸素飽和度が低い場合（例えば、７０％未満）には、図１５に示すように、酸素飽和度の低下に合わせてゲインが大きくなるため、表示装置１４のBチャンネルに割り当てる青色信号B2の信号値は、大きくなる。これにより、表層血管の色は、酸素飽和度が小さくなるほど「マゼンタ」に近づく。
【００５８】
また、ゲイン処理部８８aは、血管深さ判別部８７で中深層血管と判別された画素については、図１６に示すように、表示装置１４のBチャンネルに割り当てる青色信号B２に対して、酸素飽和度の大きさに応じてゲインダウンするゲイン処理を行う。このゲイン処理も、上記表層血管の場合と同様、青色信号B２に所定値のゲインを掛け合わせることにより行われる。このゲインと酸素飽和度の関係は、予めメモリ（図示省略）に記憶されており、図１７に示すように、酸素飽和度が予め設定した一定値（閾値）を下回ると、低酸素になるにつれて、ゲインが小さくなるように設定されている。一方、表示装置１４のGチャンネルに割り当てる青色信号B２とRチャンネルに割り当てる緑色信号G２に対しては、ゲイン処理は行わない。なお、Bチャンネルに割り当てる青色信号B２に代えて、Gチャンネルに割り当てる緑色信号G２に対してゲインダウンする処理を行ってもよい。
【００５９】
ここで、中深層血管の酸素飽和度が高い場合（例えば、７０〜１００％）には、ゲインは「１」であるので、表示装置１４のBチャンネルに割り当てる青色信号B2の信号値の変化はない。この場合は、図１８に示すように、中深層血管の色は、血管強調画像における表層血管の色と同じ「シアン」である。一方、中深層血管の酸素飽和度が低い場合（例えば、７０％未満）には、図１９に示すように、酸素飽和度の低下に合わせてゲインが小さくなるため、表示装置１４のBチャンネルに割り当てる青色信号B2の信号値は、小さくなる。これにより、表層血管の色は、酸素飽和度が小さくなるほど「緑」に近づく。
【００６０】
次に、狭帯域画像観察モード及び狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードにおける一連の流れを、図２０のフローチャートに沿って説明する。内視鏡装置の切り替えスイッチ２１によって狭帯域画像観察モードに切り替えると、血管強調用照明光が検体に照射される。その検体の反射像をカラーの撮像素子６０で撮像する。この撮像で得られた画像信号のうち、青色信号Bｎを表示装置１４のB,Gチャンネルに、緑色信号を表示装置のRチャンネルに割り当てる。これにより、表層血管が「茶色」で、中深層血管が「シアン」で表された疑似カラーの血管強調画像が表示される。
【００６１】
この血管強調画像上にガンの兆候を示す血管パターンが現れた場合などに、狭帯域画像観察モードから狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに切り替える。この切り替えにより、酸素飽和度測定光と血管強調用照明光が交互に検体に照射され、各照射毎に検体がカラーの撮像素子６０で撮像される。この撮像で得られた画像信号のうち、青色信号B１、緑色信号G２、赤色信号R２に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する。
【００６２】
また、信号比B２／G２に基づいて、各画素に表層血管、粘膜、中深層血管のいずれの情報が含まれているかを判別する。粘膜の画素については、青色信号B２を表示装置１４のB,Gチャンネルに、緑色信号G２を表示装置のRチャンネルに割り当てる色割り当て処理を行う。一方、表層血管及び中深層血管の画素については、青色信号B２に対して、酸素飽和度に応じたゲイン処理を施す。そして、ゲイン処理を施した青色信号B２を表示装置１４のBチャンネルに、ゲイン処理を施していない青色信号B２を表示装置１４のGチャンネルに、緑色信号G２を表示装置１４のRチャンネルに割り当てる色割り当て処理を行う。以上の色割り当て処理及びゲイン処理を行うことで、酸素飽和度に応じて血管の色が変化する酸素飽和度＋血管強調画像が表示装置１４に表示される。
【００６３】
例えば、酸素飽和度が高い場合には、図２１Aに示すように、狭帯域画像観察モードから狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに切り替えたとしても、表層血管は「茶色」、中深層血管は「シアン」を維持している。一方、酸素飽和度が低い場合には、図２１Bに示すように、狭帯域画像観察モードから狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに切り替えることで、表層血管は「茶色」から「マゼンタ」に変化し、中深層血管は「シアン」から「緑」に変化する。以上から、狭帯域画像観察モードで視認可能になる血管パターンだけではガンか否かを判断するのに不十分な場合に、狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに切り替えて、酸素飽和度の情報を色で直感的に把握できるようにすることで、ガンに対する診断能を飛躍的に向上させることができる。
【００６４】
以上の狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードは、切り替えスイッチ２１で切り替え操作がなされない限り、継続して行われる。そして、切り替えスイッチ２１で切り替え操作が行われると、狭帯域画像観察モードに復帰する（通常モードに切り替えてもよい）。
【００６５】
上記第１実施形態では、半導体光源の照明光を用いて被検体内の照明を行ったが、これに代えて、第２実施形態では、キセノンランプなどの白色光源の広帯域光から回転フィルタで波長分離した光を用いて、照明を行う（回転フィルタ方式）。この第２実施形態では、図２２に示す内視鏡システム１００を使用する。内視鏡システム１００は、内視鏡装置１０１、光源装置１０２が異なっている以外は、内視鏡システム１０と同様の構成を備えている。したがって、以下においては、内視鏡装置１０１及び光源装置１０２の構成とそれに関連する部分を説明し、その他については説明を省略する。
【００６６】
内視鏡装置１０１は、スコープ先端部の照明部３３に蛍光体５０が設けられていない点が内視鏡装置１２と異なる。そのため、光源装置１０２からの光は、ライトガイド２８，２９を介して、そのまま被検体内に照射される。また、撮像素子１０３は、撮像素子６０と異なり、撮像面にカラーフィルタが設けられていないモノクロＣＣＤで構成される。それ以外については、内視鏡装置１０１は、内視鏡装置１２と同様の構成を備えている。
【００６７】
光源装置１０２は、広帯域光ＢＢ（４００〜７００ｎｍ）を発する白色光源１１０と、この白色光源１１０からの広帯域光ＢＢを所定波長の光に波長分離する回転フィルタ１１２と、回転フィルタ１１２の回転軸に接続され、一定の回転速度で回転フィルタ１１２を回転させるモータ１１３と、回転フィルタ１１２をその半径方向にシフトさせるシフト部１１４を備えている。
【００６８】
白色光源１１０は、広帯域光ＢＢを放射する光源本体１１０ａと、広帯域光ＢＢの光量を調整する絞り１１０ｂとを備えている。光源本体１１０ａはキセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどから構成される。絞り１１０ｂの開度は、光量制御部（図示省略）によって調節される。
【００６９】
図２３に示すように、回転フィルタ１１２は、モータ１１３に接続された回転軸１１２ａを回転中心として回転する。この回転フィルタ１１２には、回転軸１１２がある回転中心から順に、半径方向に沿って、第１〜第３フィルタ領域１２０，１２１，１２２が設けられている。第１フィルタ領域１２０は通常モード時に広帯域光ＢＢの光路上にセットされ、第２フィルタ領域１２１は狭帯域画像観察モード時に広帯域光ＢＢの光路上にセットされ、第３フィルタ領域１２２は狭帯域画像＋酸素飽和度観察モード時に広帯域光BBの光路上にセットされる。各フィルタ領域１２０〜１２２の切替は、シフト部１１４により回転フィルタ１１２を半径方向にシフトさせることによって、行われる。
【００７０】
第１フィルタ領域１２０は、中心角が１２０°の扇型の領域に、それぞれＢフィルタ部１２０ａ、Ｇフィルタ部１２０ｂ、Ｒフィルタ部１２０ｃが設けられている。図２４に示すように、Ｂフィルタ部１２０ａは広帯域光ＢＢから青色帯域（３８０〜５００nm）のＢ光を透過させ、Ｇフィルタ部１２０ｂは広帯域光ＢＢから緑色帯域（４５０〜６３０nm）のＧ光を透過させ、Ｒフィルタ部１２０ｃは広帯域光ＢＢから赤色帯域（５８０〜７６０nm）のＲ光を透過させる。したがって、回転フィルタ１１２の回転によって、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光が順次出射する。これらＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、集光レンズ１１６及び光ファイバ１１７を通して、ライドガイド２８，２９に入射する。
【００７１】
第２フィルタ領域１２１は、中心角が１８０°の領域に、BNフィルタ部１２１a及びGNフィルタ部１２１ｂが設けられている。ＢＮフィルタ部１２１ｅは、中心波長が４１５nm、波長範囲が４００〜４２０nmの青色狭帯域光（Ｂｎ光）を透過させ、ＧＮフィルタ部１２１ｆは、中心波長が５４０nm、波長範囲が５３０〜５５０nmの緑色狭帯域光（Ｇｎ光）を透過させる。したがって、回転フィルタ１１２の回転によって、Ｂｎ光、Ｇｎ光が順次出射する。これら２種類の光は、集光レンズ１１６及び光ファイバ１１７を通して、ライドガイド２８，２９に順次入射する。
【００７２】
第３フィルタ領域１２２は、測定用フィルタ部１２２ａ（図２３では「測定用」と記載）、BNフィルタ部１２２ｂ、Ｇフィルタ部１２２ｃ、Ｒフィルタ部１２２ｄが設けられている。測定用フィルタ部１２２ａは広帯域光ＢＢのうち、波長範囲４５０〜５００nmの酸素飽和度測定光を透過させる。また、BNフィルタ部１２２ｂ、Ｇフィルタ部１２２ｃ，Ｒフィルタ部１２２ｄは、上記BN、Ｇ、Ｒフィルタ部１２１a、１２０ｂ、１２０ｃと同様、中心波長４１５nmのＢｎ光、緑色帯域（４５０〜６３０nm）のＧ光、赤色帯域（５８０〜７６０nm）のＲ光を透過させる。したがって、回転フィルタ１１２の回転によって、酸素飽和度測定光、Bn光、Ｇ光、Ｒ光が順次出射する。これら４種類の光は、集光レンズ１１６及び光ファイバ１１７を通して、ライドガイド２８，２９に順次入射する。なお、Gフィルタ部１２２ｃは、Gフィルタ部１２１ｂと異なり、G光の中心波長が５４０nmとなるように、設定することが好ましい。
【００７３】
第２実施形態の内視鏡システム１００では、回転フィルタ方式を採用しているため、撮像制御が内視鏡システム１０と異なる。通常モードにおいては、図２５Ａに示すように、Ｂ、Ｇ、Ｒの三色の像光を撮像素子１０３で順次撮像して電荷を蓄積し、この蓄積した電荷に基づいて青色信号Bｃ、緑色信号Gｃ、赤色信号Rｃを順次出力する。この一連の動作は、通常モードに設定されている間、繰り返される。これら青色信号Ｂｃ、緑色信号Ｇｃ、赤色信号Ｒｃを表示装置１４のB、G、Rチャンネルに割り当てることで、通常画像が表示装置１４に表示される。
【００７４】
狭帯域画像観察モードにおいては、図２５Bに示すように、Ｂｎ、Ｇｎの２色の像光を撮像素子１０３で順次撮像して電荷を蓄積し、この蓄積した電荷に基づいて青色信号Bｎ、緑色信号Gｎを順次出力する。この一連の動作は、狭帯域画像観察モードに設定されている間、繰り返される。青色信号Ｂｎを表示装置１４のB,Gチャンネルに、緑色信号Ｇｎを表示装置のRチャンネルに割り当てることで、血管強調画像が表示装置１４に表示される。
【００７５】
狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードにおいては、図２５Cに示すように、酸素飽和度測定光、ＢＮ光、Ｇ光、R光を撮像素子１０３で順次撮像して電荷を蓄積し、この蓄積した電荷に基づいて青色信号B１、青色信号B２、緑色信号G２、赤色信号R２を順次出力する。こうした動作は狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードに設定されている間、繰り返される。
【００７６】
狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードで取得した画像信号のうち、青色信号B１、緑色信号G２、赤色信号R２に基づいて、第１実施形態と同様の手順で、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する。また、信号比B２／G２に基づいて、第１実施形態と同様の手順で、血管深さの判別（各画素に表層血管、粘膜、中深層血管のいずれの情報が含まれているかの判別）を行う。そして、酸素飽和度の算出結果及び血管深さの判別結果に基づいて、第１実施形態と同様の手順で、色割り当て処理及びゲイン処理を行う。これにより、酸素飽和度＋血管強調画像が表示装置１４に表示される。なお、緑色信号G２は、広帯域なG光に基づいて生成される信号であるため、中深層血管のコントラストを向上させる処理（例えば、中周波の周波数フィルタリング処理）を行うことが好ましい。
【００７７】
上記第１及び第２実施形態では、狭帯域画像＋酸素飽和度観察モード時に、青色信号B２を表示装置１４のB,Gチャンネルに、緑色信号G２を表示装置１４のRチャンネルに割り当てたが、これに代えて、第３実施形態では、図２６に示すように、青色信号B２、緑色信号G２、赤色信号R２を、それぞれ表示装置１４のB,G,Rチャンネルに割り当てる。このように割り当てることで、白色光で検体を照明した場合と同様の色味で観察を行うことができる（体腔内を凹凸感のある状態で観察することができる）。また、第３実施形態では、表層血管、粘膜、中深層血管の血管深さ判別を行わず、全ての画素の赤色信号R２に対して、酸素飽和度の低下に合わせてゲインダウンするゲイン処理を行う。なお、ゲインダウンする方法については、第１実施形態と同様である。
【００７８】
例えば、酸素飽和度が高い表層血管については、図２７に示すように、青色信号B２の信号値のみが低く、それ以外の緑色信号G２、赤色信号R２の信号値が高くなっている。したがって、表層血管の色は「イエロー」となっている。一方、酸素飽和度が高い中深層血管については、緑色信号G２の信号値のみが低く、それ以外の青色信号B２、赤色信号R２の信号値は高くなっている。したがって、中深層血管の色は「マゼンタ」となっている。これに対して、酸素飽和度の低下とともに、赤色信号R２の信号値をゲインダウンした場合には、図２８に示すように、表層血管の色は「イエロー」から「緑」に近づき、中深層血管の色は「マゼンタ」から「青」に近づく。
【００７９】
なお、上記第１実施形態では、スコープ先端部１９に蛍光体５０を設けたが、これに代えて、光源装置１１内に蛍光体５０を設けてもよい。この場合、ＬＤ２（445nm）と光ファイバ２５の間には蛍光体５０を設け、それ以外のＬＤ１（473nm）と光ファイバ２４の間とＬＤ３（405nm）と光ファイバ２６の間については、蛍光体５０を設けなくてもよい。
【００８０】
上記第１及び第２実施形態では、相関関係記憶部に記憶した相関関係を用いて、酸素飽和度を数値的に算出し、その算出した酸素飽和度に応じてゲイン処理を行ったが、酸素飽和度を算出することなく、ゲイン処理を行ってもよい。例えば、図１２のように、青色信号B２のゲインアップを行う場合には、図２９に示すように、酸素飽和度の変化に対応する信号比B１／G２とゲインとの関係を表したグラフを用いて、ゲイン処理を行う。一般的に、酸素飽和度が低くなると、信号比B１／G２は大きくなる。したがって、図２９のグラフでは、信号比B１／G２が予め設定した一定値（閾値）を上回った場合には、信号比B１／G２が大きくなるほど、ゲインが大きくなるようにしている。なお、ゲインダウンの場合については、信号比B１／G２が一定値を上回った場合に、信号比B１／G２が大きくなるほど、ゲインを小さくする。
【００８１】
なお、上記第１及び第２実施形態では、血管深さの判別をした後に、表層血管及び中深層血管に対してゲイン処理を行ったが、血管深さの判別をすることなく、全ての画素に対して、ゲインアップ又はゲインダウンのいずれかを行ってもよい。ゲインアップを行う場合には、酸素飽和度の低下に合わせて、表層血管のみ色を変化させることができる。一方、ゲインダウンを行う場合は、酸素飽和度の低下に合わせて、中深層血管のみ色を変化させることができる。
【００８２】
なお、上記第１〜第３実施形態では、ゲインを用いて血管の色を変化させたが、これに代えて、２DLUTや３LUTなどの色変換プログラムを用いて血管の色を変化させてもよい。また、第１及び第２実施形態では青色信号に対してゲイン処理を、第３実施形態では赤色信号に対してゲイン処理を施したが、酸素飽和度の変化により特定深さの血管の色が変わるゲイン処理であれば、これらに限られない。例えば、青色信号、緑色信号、赤色信号のうち、２色の画像信号に対してゲイン処理を施し、残りの１色の画像信号に対してはゲイン処理を施さない処理を行ってもよい。
【００８３】
なお、上記第１〜第３実施形態の内視鏡システムには、通常モードと、狭帯域画像＋酸素飽和度観察モードと、狭帯域画像の一つである血管強調画像を表示する狭帯域画像観察モードとを設けたが、これに加えて、通常画像の色特性値を酸素飽和度に応じて変化させた表示画像を表示する通常画像＋酸素飽和度観察モードを新たに設けてもよい。なお、この通常画像＋酸素飽和度観察モードについても、切り替えスイッチ２１により、他のモードとの切り替えが可能である。
【００８４】
なお、上記第１〜第３実施形態では、血液量（酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの和）のうち酸化ヘモグロビンの占める割合である酸素飽和度を用いて酸素飽和度＋血管強調画像を生成したが、これに代えて又は加えて、「血液量×酸素飽和度（％）」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスや、「血液量×（１００−酸素飽和度）（％）」から求まる還元ヘモグロビンインデックスを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０，１００  内視鏡システム
１４  表示装置
２１  切り替えスイッチ
５０  蛍光体
７２  画像処理部
８２  酸素飽和度＋血管強調画像処理部
８８  色変換部
８８a  ゲイン処理部
１１２  回転フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2014023591.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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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】
2014023591.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2014023591.tif 000027
【図２１Ａ】
2014023591.tif 000028
【図２１Ｂ】
2014023591.tif 000029
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
2014023591.tif 000033
【図２５Ｂ】
2014023591.tif 000034
【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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