(57)【要約】【課題】内視鏡システム全体の設計変更を行うことなく、簡単に、酸素飽和度画像を取得する。【解決手段】内視鏡装置１２は、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を順次検体に照射し、その検体からの反射光を測定用プローブ２４で受光する。測定用プローブ２４で受光した光のうち、Ｂ光は、ＢＰＦ１００により、酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘモグロビンの吸光係数とが異なる第１波長帯域に帯域制限され、その他のＧ光、Ｒ光は、ＢＰＦ１００で帯域制限されずにそのまま透過する。Ｂ光を第１波長帯域に制限したＢｎ光、Ｇ光、Ｒ光を、サブ撮像素子１０１で順次撮像することにより３色分の青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒを得る。これら３色の画像信号に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する。【選択図】図２
2014050458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に向けて照明光を照射する内視鏡装置と組み合わせて使用される内視鏡用プローブ装置において、
前記検体からの反射光のうち、酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる第１波長帯域を含む光を透過させる帯域制限手段と、
前記帯域制限手段を透過した光を受光して撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られる画像情報に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像生成手段とを備えることを特徴とする内視鏡用プローブ装置。
【請求項２】
前記帯域制限手段は、第１ないし第３の色の反射光を、それぞれ異なるタイミングで受光するととともに、前記第１の色の反射光のうち前記第１波長帯域の光を透過させ、前記第２及び第３の色の反射光はそのまま透過させ、
前記撮像手段は、各色の反射光の受光タイミングに合わせて撮像することを特徴とする請求項１記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項３】
前記第１の色の光は青色光であり、前記第２の色の光は緑色光であり、前記第３の色の光は赤色光であることを特徴とする請求項２記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項４】
前記帯域制限手段は、青色帯域から赤色帯域に及ぶ広帯域光の反射光を受光するとともに、前記広帯域光の反射光のうち、前記第１波長帯域の光と、この第１波長帯域とは異なる第２及び第３の波長帯域の光とを透過させることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項５】
前記帯域制限手段は、前記第１波長帯域の光、前記第２波長帯域の光、前記第３波長帯域の光を、異なるタイミングで透過させる回転フィルタであり、
前記撮像手段は、各波長帯域の光の透過タイミングに合わせてモノクロの撮像素子で撮像することを特徴とする請求項４記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項６】
前記帯域制限手段は、前記第１波長帯域の光と、前記第２及び第３波長帯域の光とを、異なるタイミングで透過させる回転フィルタであり、
前記撮像手段は、各波長帯域の光の透過タイミングに合わせてカラーの撮像素子で撮像することを特徴とする請求項４記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項７】
前記帯域制限手段は、前記第１波長帯域の光、前記第２波長帯域の光、前記第３波長帯域の光を透過させる帯域制限フィルタであり、
前記撮像手段は、前記帯域制限フィルタを透過した第１ないし第３波長帯域の光を、カラーの撮像素子で受光して撮像することを特徴とする請求項４記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項８】
前記第１波長帯域は青色帯域に含まれ、前記第２波長帯域は緑色帯域に含まれ、前記第３波長帯域は赤色帯域に含まれることを特徴とする請求項４ないし７いずれか１項記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項９】
前記第１波長帯域は４６０nm以上４８０nm以下であることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の内視鏡用プローブ装置。
【請求項１０】
内視鏡の照明光で照明された検体からの反射光のうち、酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる第１波長帯域を含む光を透過させる帯域制限手段、前記帯域制限手段を透過した光を受光して撮像する撮像手段、及び前記撮像手段により得られる画像情報に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像生成手段を有する内視鏡用プローブ装置を備えることを特徴と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、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を取得する内視鏡用プローブ装置及び内視鏡システムに関する。
【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照明光を照射した状態で、先端部の撮像素子で検体を撮像して画像を取得する。照明光として、青色から赤色にまで及ぶ広帯域光を用いた場合には、可視光の反射像が写し出された通常光画像が得られ、また、照明光として、特定波長の照明光を用いた場合には、検体上に表れる様々な生体情報が反映された特殊光画像が得られる。例えば、特許文献１では、通常光画像の他に、酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる異吸収波長域の光（酸素飽和度測定光）を照明光として用いることで、検体上における血中ヘモグロビンの酸素飽和度の分布を画像化した酸素飽和度画像を取得している。
【０００３】
この特許文献１のように、通常光画像に加えて、酸素飽和度画像を取得するためには、酸素飽和度測定光を生成するための照明手段が別途必要となり、また、撮像で得られた画像から酸素飽和度画像を生成するための画像処理プログラムや処理回路が別途必要となるため、内視鏡システムの光源装置やプロセッサ装置を大幅に設計変更する必要がある。そこで、特許文献２に示すように、内視鏡スコープの鉗子チャンネルに挿通した測定用プローブにより、酸素飽和度測定光を照射するとともに、酸素飽和度測定光で照明された体腔内を撮像することによって酸素飽和度画像を生成する。このように、内視鏡スコープとは別体の測定用プローブを用いることで、内視鏡システムを大幅に設計変更することなく、酸素飽和度画像を取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２６４８４９４号公報
【特許文献２】特開平９−２４８２８１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２では、測定用プローブから測定用の照明光を発する（図２）だけでなく、内視鏡スコープから測定用の照明光を発し、その反射像を撮像専用の測定用プローブで撮像することについても記載がある（図３１）。このような撮像専用の測定用プローブを用いた場合には、測定用プローブ専用の光源装置を必要としないためコストを抑えることができ、また、測定用の照明光を導光するためのライトガイドも省略することができるため、測定用プローブ全体を細径化することができる。
【０００６】
特許文献２では、撮像専用の測定用プローブを用いた場合、内視鏡スコープから発せられる照明光の発光タイミングと測定用プローブでの撮像タイミングとを同期させるために、光源装置から発光タイミング信号を発信し、その発光タイミング信号に基づいて、測定用プローブの撮像を制御している。したがって、発光タイミング信号を外部に出力するための信号出力手段（コネクタ、信号ケーブル等）を光源装置に別途設ける必要があるため、光源装置の設計変更が必要となる。
【０００７】
本発明は、内視鏡システム全体の設計変更を行うことなく、簡単に、酸素飽和度画像を取得することができる内視鏡用プローブ及び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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、検体に向けて照明光を照射する内視鏡装置と組み合わせて使用される内視鏡用プローブ装置において、検体からの反射光のうち、酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる第１波長帯域を含む光を透過させる帯域制限手段と、帯域制限手段を透過した光を受光して撮像する撮像手段と、撮像手段により得られる画像情報に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像生成手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
帯域制限手段は、第１ないし第３の色の反射光を、それぞれ異なるタイミングで受光するとともに、第１の色の反射光のうち第１波長帯域の光を透過させ、第２及び第３の色の反射光はそのまま透過させ、撮像手段は、各色の反射光の受光タイミングに合わせて撮像することが好ましい。第１の色の光は青色光であり、第２の色の光は緑色光であり、第３の色の光は赤色光であることが好ましい。
【００１０】
帯域制限手段は、青色帯域から赤色帯域に及ぶ広帯域光の反射光を受光するとともに、前記広帯域の反射光のうち、第１波長帯域の光と、この第１波長帯域とは異なる第２及び第３の波長帯域の光とを透過させることが好ましい。帯域制限手段は、第１波長帯域の光、第２波長帯域の光、第３波長帯域の光を、異なるタイミングで透過させる回転フィルタであり、撮像手段は、各波長帯域の光の透過タイミングに合わせてモノクロの撮像素子で撮像することがこのましい。帯域制限手段は、第１波長帯域の光と、第２及び第３波長帯域の光とを、異なるタイミングで透過させる回転フィルタであり、撮像手段は、各波長帯域の光の透過タイミングに合わせてカラーの撮像素子で撮像することが好ましい。帯域制限手段は、第１波長帯域の光、第２波長帯域の光、第３波長帯域の光を透過させる帯域制限フィルタであり、撮像手段は、帯域制限フィルタを透過した第１ないし第３波長帯域の光を、カラーの撮像素子で受光して撮像することが好ましい。
【００１１】
第１波長帯域は青色帯域に含まれ、第２波長帯域は緑色帯域に含まれ、第３波長帯域は赤色帯域に含まれることが好ましい。第１波長帯域は４６０nm以上４８０nm以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明の内視鏡システムは、内視鏡の照明光で照明された検体からの反射光のうち、酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる第１波長帯域を含む光を透過させる帯域制限手段、帯域制限手段を透過した光を受光して撮像する撮像手段、及び撮像手段により得られる画像情報に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像生成手段を有する内視鏡用プローブ装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、検体内からの反射光のうち、第１波長帯域を含む光を帯域制限手段で切り出し、その切り出した第１波長帯域を含む光に基づいて酸素飽和度画像を作成している。そのため、内視鏡装置と内視鏡用プローブ装置の間に、コネクタ、信号ケーブル等の電気的な接続手段を設ける必要がない。したがって、内視鏡システム全体を設計変更することなく、簡単に、酸素飽和度画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内視鏡システムの外観を表す図である。
【図２】第１実施形態の内視鏡システムの内部構成を示す図である。
【図３】第１実施形態の回転フィルタを示す図である。
【図４】第１実施形態の回転フィルタにおける各フィルタ部の分光透過率を示すグラフである。
【図５】第１実施形態におけるメイン撮像素子の動作を説明するための図である。
【図６】BPFの分光透過率を示すグラフである。
【図７Ａ】撮像制御部の内部構成を示す図である。
【図７Ｂ】第１実施形態におけるサブ撮像素子の第２撮像制御を説明するための図である。
【図８】画像処理装置の内部構成を示す図である。
【図９】強度比B／G、R／Gと酸素飽和度との相関関係を示すグラフである。
【図１０】酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の分布を表す図である。
【図１１】図９の相関関係から強度比B＊／G＊、R＊／G＊に対応する酸素飽和度を算出する方法を説明するための図である。
【図１２】第１実施形態における別実施形態の内視鏡システムの内部構成を示す図である。
【図１３】第２実施形態の内視鏡システムの内部構成を示す図である。
【図１４】第２実施形態の回転フィルタを示す図である。
【図１５】第２実施形態におけるサブ撮像素子の動作を説明するための図である。
【図１６】第２実施形態における別実施形態の回転フィルタを示す図である。
【図１７】図１６の回転フィルタを用いた場合のサブ撮像素子の動作を説明するための図である。
【図１８】図１３とは異なる実施形態の内視鏡システムの内部構成を示す図である。
【図１９】図１８の内視鏡システムにおけるサブ撮像素子の動作を説明するための図である。
【図２０】測定用プローブの先端部を挟持する一対のバルーンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、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メインプロセッサ装置１３と、メインプロセッサ装置１３での画像処理によって得られた内視鏡画像を表示するメイン表示装置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。なお、内視鏡装置１２とメインプロセッサ装置１３との間はユニバーサルケーブル２０で接続されており、メインプロセッサ装置１３とメイン表示装置１４との間はケーブル２１で接続されている。
【００１６】
また、内視鏡システム１０は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を測定するとともに、測定により得られた酸素飽和度を酸素飽和度画像として画像化する測定用プローブ装置２３を備えている。測定用プローブ装置２３は、内視鏡装置１２の鉗子チャンネル１２ａ（図２参照）に挿通され、検体内からの光を受光して撮像する測定用プローブ２４と、測定用プローブ２４の撮像により得られた画像情報を画像処理するサブプロセッサ装置２５と、サブプロセッサ装置２５での画像処理により得られる酸素飽和度画像を表示するサブ表示装置２６とを備えている。なお、測定用プローブ２４とサブプロセッサ装置２５の間はケーブル２７で接続されており、サブプロセッサ装置２５とサブ表示装置２６の間はケーブル２８で接続されている。
【００１７】
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、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。
【００１８】
図２に示すように、光源装置１１は、白色光源３０と、この白色光源３０からの広帯域光ＢＢを青、緑、赤の３色のＲＧＢ光に波長分離する回転フィルタ３１と、回転フィルタ３１の回転軸に接続され、一定の回転速度で回転フィルタ３１を回転させるモータ３２とを備えている。白色光源３０は、光源本体３０ａと、絞り３０ｂとを備えている。光源本体３０ａはキセノンランプで構成され、青色帯域から赤色帯域に及ぶ可視光帯域の広帯域光ＢＢを発光する。絞り３０ｂは、その開度を調整することによって、白色光源３０から出射して回転フィルタ３１に入射する広帯域光ＢＢの光量を調整する。なお、光源本体３０ａは、キセノンランプの他、白色ＬＥＤなどの半導体光源であってもよい。
【００１９】
図３に示すように、回転フィルタ３１は、モータ３２に接続された回転軸３１ａを回転中心として回転する。この回転フィルタ３１には、回転軸３１ａを中心として、１２０°間隔で、それぞれＢフィルタ部３４ａ、Ｇフィルタ部３４ｂ、Ｒフィルタ部３８ｃが設けられている。また、Ｂフィルタ３４ａとＧフィルタ３４ｂとの間、Ｇフィルタ３４ｂとＲフィルタ３４ｃとの間、Ｒフィルタ３４ｃとＢフィルタ３４ａとの間は、広帯域光ＢＢを遮光する遮光部３４ｄとなっている。
【００２０】
図４に示すように、Ｂフィルタ部３４ａ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３４ｂは広帯域光ＢＢから緑色帯域（４８０〜６２０nm）のＧ光を透過させ、Ｒフィルタ部３４ｃは広帯域光ＢＢから赤色帯域（５８０〜７２０nm）のＲ光を透過させる。したがって、回転フィルタ３１が回転することで、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光が回転フィルタ３１から順次出射する。その際、回転フィルタ３１には遮光部３４ｄが設けられているため、ある色の光の照射が終わって、次の色の光の照射が開始するまでの間には、一定の遮光期間が存在する。これらＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、集光レンズ４０及び光ファイバ４１を通して、内視鏡装置１２のライドガイド２８，２９に入射する。
【００２１】
図２に示すように、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４０と、被観察領域を撮像する１系統の撮像部４１と、内視鏡装置１２と光源装置１１及びメインプロセッサ装置１３とを着脱自在に接続するコネクタ部４２を備えている。
【００２２】
照明部４０は、撮像部４１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からの光を、照明レンズ５１を通して被観察領域に照射する。撮像部４１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、対物レンズユニット（図示省略）を通して受光する１つの観察窓４２を備えている。
【００２３】
観察窓４２奥には、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、被観察領域を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのメイン撮像素子６０が設けられている。このメイン撮像素子６０は各画素にカラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像素子であり、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。なお、メイン撮像素子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。
【００２４】
メイン撮像素子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４２を介して、メインプロセッサ装置１３に入力される。
【００２５】
撮像制御部７０は、メイン撮像素子６０の撮像制御を行う。この撮像制御部７０では、図５に示すように、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光が検体内に順次照射されたときに、その検体内の反射像をメイン撮像素子６０で順次撮像して電荷を蓄積する。そして、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、内視鏡システム１０の電源がＯＮになっている限り、繰り返し行われる。
【００２６】
図２に示すように、メインプロセッサ装置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にはメイン表示装置１４及び入力装置１５が接続されている。制御部７２はメインプロセッサ装置１３内の各部を制御するとともに、入力装置１５から入力される入力情報に基づいて、内視鏡装置１２の撮像制御部７０及びメイン表示装置１４の動作を制御する。
【００２７】
画像処理部７２は、内視鏡装置１２から順次送信される青色信号Bｃ、緑色信号Gｃ、赤色信号Rｃに対して、ホワイトバランスなどの各種画像処理を施す。そして、各種画像処理が施された青色信号Bｃ、緑色信号Gｃ、赤色信号Rｃは、それぞれメイン表示装置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られる。これにより、メイン表示装置１４上に、通常光画像が表示される。
【００２８】
測定用プローブ２４は、内視鏡装置１２によってＢ光、Ｇ光、Ｒ光で照明された検体からの反射光のうち、所定帯域の光のみを透過させる帯域制限フィルタ（Band Pass Filter）（以下「ＢＰＦ」とする）１００と、このＢＰＦ１００を透過した光を受光して撮像するサブ撮像素子１０１とを備えている。なお、図示は省略するが、検体内からの反射光は、対物レンズユニットを通して、ＢＰＦ１００及びサブ撮像素子１０１に入射する。また、図２では、ＢＰＦ１００は、サブ撮像素子１０１の撮像面上に貼り付けているが、これに限らず、測定用プローブ２４の先端受光面とサブ撮像素子１０１との間に設けてもよい。
【００２９】
図６に示すように、ＢＰＦ１００は、４６０nm以上の波長帯域の光を透過させる一方で、４６０nmを下回る波長帯域の光をカットする。したがって、ＢＰＦ１００は、内視鏡装置１２から発せられる３色のＢ光、Ｇ光、Ｒ光のうち、Ｂ光については、４６０nmを下回る波長帯域の光がカットされて、４６０〜５００nmの第１波長帯域の光が透過する。一方、Ｇ光、Ｒ光については、ＢＰＦ１００でほとんどカットされることなく、そのまま透過する。したがって、ＢＰＦ１００を透過したＧ光は、４８０〜６２０nmの広帯域に及ぶ第２波長帯域を有しており、ＢＰＦ１００を透過したＲ光は、５８０〜７２０nmの広帯域に及ぶ第３波長帯域を有している。なお、以下においては、ＢＰＦ１００透過後のＢ光をＢｎ光と表記する一方、ＢＰＦ１００透過後のＧ光、Ｒ光については、そのままＧ光、Ｒ光と表記する。
【００３０】
サブ撮像素子１０１は、メイン撮像素子６０と同様、各画素にカラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像素子である。このサブ撮像素子１００は、ＢＰＦ１０１を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。なお、サブ撮像素子１０１としては、メイン撮像素子６０と同様、ＩＴ型のＣＣＤのほか、グローバルシャッターを有するＣＭＯＳを使用してもよい。
【００３１】
図２に示すように、サブ撮像素子１０１から出力される撮像信号（アナログ信号）は、プローブ用ケーブル１０２を通じてＡ／Ｄ変換器１０４に入力される。Ａ／Ｄ変換器１０４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、サブプロセッサ装置２５に入力される。
【００３２】
撮像制御部１０６は、サブ撮像素子１０１の撮像制御を行う。この撮像制御部１０６には、図７Ａに示すように、メモリ１０６ａに撮像制御プログラム１０７が予めインストールされている。この撮像制御プログラムに従って撮像制御を行うことで、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の発光とサブ撮像素子１０１の撮像は、ほぼ同時に行われる。これにより、撮像制御部１０６は、光源装置１１からＢ光、Ｇ光、Ｒ光の発光タイミングに関する情報を逐次取得することなく、サブ撮像素子１０１の撮像を制御することができる。
【００３３】
サブ撮像素子１０１の撮像制御は、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の発光タイミングとサブ撮像素子１０１の撮像タイミングとを略一致させるための第１撮像制御と、この第１撮像制御の完了後、撮像制御プログラム１０７のみで、サブ撮像素子１０１の駆動制御を行う第２撮像制御とからなる。
【００３４】
第１撮像制御では、以下の手順に従って行われる。Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光で照明された検体内に測定用プローブ２４が挿入されると、サブ撮像素子１０１は、ＢＰＦ１００を通して、Ｂｎ光、Ｇ光、Ｒ光のいずれかを検出する。そして、撮像制御部１０６は、サブ撮像素子１０１での検出結果及び撮像制御プログラム１０７に基づいて、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の発光タイミングとサブ撮像素子１０１の撮像タイミングとが同じになるように、サブ撮像素子１０１の撮像を制御する。そして、両者のタイミングがほぼ一致したときに、第１撮像制御が完了する。なお、両者のタイミングが一致したか否かの判定方法としては、例えば、一定期間に撮像した画像のうち一定の明るさ以上の画像が一定数以上となった場合に、両者のタイミングがほぼ一致したと判定することが好ましい（一方、両者のタイミングが合っていない場合には、遮光期間に撮像された画像の数が多いため、一定の明るさ以上の画像の数は少ない）。
【００３５】
第１撮像制御の次に行われる第２撮像制御は、撮像制御プログラム１０７のみに基づいて、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光の発光タイミングとサブ撮像素子１０１の撮像タイミングとがずれないように制御する。図７Ｂに示すように、内視鏡装置１２からＢ光が検体に照射されると、その反射光が測定用プローブ２４のＢＰＦ１００を透過して、第１波長帯域の光を有するＢｎ光がサブ撮像素子１０１に入射する。そして、サブ撮像素子１０１が、Ｂｎ光を光電変換して電荷を蓄積するとともに、蓄積した電荷に基づいて、青色信号Bを出力する。また、内視鏡装置１２からＧ光、Ｒ光が照射されて、Ｇ光、Ｒ光がサブ撮像素子１０１に入射したときについても、同様の制御が行われる。これにより、サブ撮像素子１０１から緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒが出力される。これら出力された青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒは、サブプロセッサ装置２５に順次送信される。以上の一連の動作は、測定用プローブ装置２５の電源がＯＮになっている限り、繰り返し行われる。
【００３６】
図２に示すように、サブプロセッサ装置２５は、制御部１１０と、画像処理部１１２と、記憶部１１４とを備えており、制御部１１０にはサブ表示装置２６が接続されている。制御部１１０はサブプロセッサ装置２５内の各部を制御するとともに、測定用プローブ２４の撮像制御部１０６及びメイン表示装置１４の動作を制御する。
【００３７】
図８に示すように、画像処理部１１２は、測定用プローブ２５から送信された青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒに基づいて、酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像処理部１２２を備えている。酸素飽和度画像処理部１２２は、強度比算出部１２３と、相関関係記憶部１２４と、酸素飽和度算出部１２６と、画像生成部１２７とを備えている。強度比算出部８４は、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒのうち、青色信号Ｂと緑色信号Ｇ間の信号強度の比を示す強度比Ｂ／Ｇと、緑色信号Ｇと赤色信号Ｒ間の信号強度の比を示す強度比Ｒ／Ｇとを求める。強度比算出部１２３では、同じ位置にある画素間の強度比を算出し、また、強度比は画像信号の全ての画素に対して算出される。なお、強度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。
【００３８】
相関関係記憶部１２４は、強度比Ｂ／Ｇ及びＲ／Ｇ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９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。なお、強度比Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｇはlogスケールで記憶されている。
【００３９】
上記相関関係は、図１０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１３０は酸化ヘモグロビンの吸光係数を、曲線１３１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Ｂ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Ｂに加え、主として血液量に依存して変化する赤色信号Ｒと、青色信号Ｂと赤色信号Ｒのリファレンス信号（規格化用信号）となる緑色信号Ｇから得られる強度比Ｂ／Ｇ及びＲ／Ｇ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。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、相関関係記憶部１２４には、強度比Ｒ／Ｇ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、強度比Ｒ／Ｇ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。この強度比Ｒ／Ｇと血液量の相関関係は血液量の算出時に用いられる。
【００４２】
酸素飽和度算出部１２６は、相関関係記憶部１２４に記憶された相関関係と強度比算出部１２３で求めた強度比Ｂ／Ｇ、Ｒ／Ｇ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B、緑色信号G、赤色信号Rの所定画素の輝度値を、それぞれＢ＊、Ｇ＊、Ｒ＊する。これに伴い、各画素における強度比は、Ｂ＊／Ｇ＊、Ｒ＊／Ｇ＊となる。
【００４３】
酸素飽和度算出部１２６は、図１１に示すように、相関関係記憶部１２４に記憶した相関関係から、強度比Ｂ＊／Ｇ＊、Ｒ＊／Ｇ＊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％限界の等高線１３３と酸素飽和度＝１００％限界の等高線１３４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１１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。
【００４４】
一方、対応点が等高線１３３と等高線１３４との間から外れている場合、対応点が等高線１３３よりも上方に位置するときには酸素飽和度を０％とし、対応点が等高線１３４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、対応点が等高線１３３と等高線１３４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サブ表示装置２６に表示しないようにしてもよい。
【００４５】
画像生成部１２７は、青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒに基づいてベース画像を生成するとともに、このベース画像の色を酸素飽和度に応じて変化させた酸素飽和度画像を生成する。ベース画像を生成するに際して、狭帯域波長のＢｎ光で生成された青色信号Ｂに対しては、明るさをアップさせる明るさ調整処理が施される。これは、青色信号Ｂは、広帯域波長のＧ光、Ｒ光で生成された緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒと比較して、明るさが不足するためである。そして、明るさ調整処理後の青色信号Ｂ´、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒからベース画像が生成される。ベース画像は、青色信号Ｂ´の強度値を有するＢ画素と、緑色信号Ｇの強度値を有するＧ画素と、赤色信号Ｒの強度値を有するＲ画素で構成される。
【００４６】
そして、画像生成部１２７は、ベース画像の各画素の画素値に対して、酸素飽和度に応じたゲインを施す。例えば、酸素飽和度が６０％以上の場合には、ベース画像のＢ画素の画素値、Ｇ画素の画素値、Ｒ画素の画素値のいずれに対しても、同じゲイン「１」が施される。これに対して、酸素飽和度が６０％未満の場合は、Ｂ画素の画素値に対して「１」未満のゲインが施される一方で、Ｇ画素の画素値、Ｒ画素の画素値に対しては「１」を超えるゲインが施される。このゲイン処理後のベース画像のＢ画素の画素値、Ｇ画素の画素値、Ｒ画素の画素値が、表示装置１５のＢ、Ｇ、Ｒチャンネルにそれぞれ割り当てられる。これにより、サブ表示装置２６には酸素飽和度画像が表示される。
【００４７】
この酸素飽和度画像上においては、高酸素の領域は通常画像の色で表示されるのに対して、酸素飽和度が一定値を下回る低酸素の領域では疑似カラーで表示される。なお、酸素飽和度画像では、低酸素領域だけでなく高酸素の領域（６０〜１００％）も疑似カラーで表示してもよい。
【００４８】
なお、上記第１実施形態では、測定用プローブ２４の先端部に、ＢＰＦ１００及びサブ撮像素子１０１を設けたが、これに代えて、図１２に示すように、サブプロセッサ装置２５内にＢＰＦ１００及びサブ撮像素子１０１を設けてもよい。この場合には、測定用プローブ２４には、検体からの光を受光してサブプロセッサ装置２５まで導光するライトガイド１４０が設けられる。ライトガイド１４０からの光は、集光レンズ１４１を通して、ＢＰＦ１００及びサブ撮像素子１０１に入射する。なお、Ａ／Ｄ変換器１０４及び撮像制御部１０６は、測定用プローブ２４の内部ではなく、サブプロセッサ装置２５の内部に設けられる。
【００４９】
図１３に示すように、第２実施形態の内視鏡システム２００は、第１実施形態のように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を順次検体に照射するのではなく、広帯域光ＢＢをそのまま検体上に照射する。そのため、内視鏡システム２００においては、広帯域光ＢＢを色分離するための回転フィルタ３１が設けられていない。その代わりに、内視鏡装置１２内で、カラーのメイン撮像素子２０１によって広帯域光ＢＢの色分離を行う。メイン撮像素子２０１は、回転フィルタ３１のＢフィルタ部３４ａと同様の透過特性を有するＢ画素と、回転フィルタ３１のＧフィルタ部３４ｂと同様の透過特性を有するＧ画素と、回転フィルタ３１のＲフィルタ部３４ｃと同様の透過特性を有するＲ画素から構成される。したがって、第２実施形態では、メイン撮像素子２０１のＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素から出力される青色信号Ｂｃ、緑色信号Ｇｃ、赤色信号Ｒｃに基づいて、通常光画像がメイン表示装置１４に表示される。なお、その他については、第１実施形態の光源装置１１、内視鏡装置１２、メインプロセッサ装置１３と略同様である。
【００５０】
一方、測定用プローブ装置２３では、サブプロセッサ装置２５内に設けた回転フィルタ２０５によって、広帯域光ＢＢの色分離を行う。そのため、検体内で反射した広帯域光ＢＢの反射光を、測定用プローブ２４内のライトガイド１４０を通して、回転フィルタ２０５まで導光させる。回転フィルタ２０５で色分離された光は、集光レンズ２０７を通して、モノクロのサブ撮像素子２０８に入射する。なお、その他については、図１２に示す第１実施形態の測定用プローブ装置２３と略同様である。
【００５１】
図１４に示すように、回転フィルタ２０５には、回転軸２０６を中心として、１２０°間隔で、Ｂｎフィルタ部２０５ａと、Ｇフィルタ部２０５ｂと、Ｒフィルタ部２０５ｃとが設けられている。また、各フィルタ部２０５ａ〜２０５ｃの間には、遮光部２０５ｄが設けられている。Ｂｎフィルタ部２０５ａは、広帯域光ＢＢのうち４６０〜５００nmの第１波長帯域の光であるＢｎ光を透過させ、Ｇフィルタ部２０５ｂは、広帯域光ＢＢのうち４８０〜６２０nmの第２波長帯域の光であるＧ光を透過させ、Ｒフィルタ部２０５ｃは、広帯域光ＢＢのうち５８０〜７２０nmの第３波長帯域の光であるＲ光を透過させる。したがって、回転フィルタ２０５が回転することで、Ｂｎ光、Ｇ光、Ｒ光が回転フィルタ２０５から順次出射する。
【００５２】
回転フィルタ２０５からの光が入射するサブ撮像素子２０８の撮像制御は、図１５に示す手順で行われる。サブ撮像素子２０８にＢｎ光が入射すると、サブ撮像素子２０８は、Ｂｎ光を光電変換して電荷を蓄積するとともに、蓄積した電荷に基づいて、青色信号Bを出力する。また、回転フィルタ２０５からサブ撮像素子２０８にＧ光、Ｒ光が入射したときについても、同様の制御が行われる。これにより、サブ撮像素子２０８から緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒが出力される。
【００５３】
一方、図１３〜図１５に示す測定用プローブ装置２３では、３色の色分離機能を持つ回転フィルタ２０５で広帯域光ＢＢの色分離を行ったが、これに代えて、図１６及び図１７に示すように、２色の色分離機能を持つ回転フィルタ２１０及びＲＧＢのカラーフィルタが設けられたカラーのサブ撮像素子（図示省略）を用いて、広帯域光ＢＢの色分離を行ってもよい。
【００５４】
図１６に示すように、回転フィルタ２１０は、Ｂｎフィルタ部２１０ａとＧ，Ｒフィルタ部２１０ｂとが、回転軸２１１に関して対称の位置に設けられている。また、各フィルタ部２０１ａ、ｂの間には、遮光部２１０ｃが設けられている。Ｂｎフィルタ部２１０ａは、Ｂｎフィルタ部２０５ａと同様、広帯域光ＢＢのうちＢｎ光を透過させる。もう一方のＧ，Ｒフィルタ部２１０ｂは、広帯域光ＢＢのうち第２及び第３波長帯域の光であるＧ、Ｒ光（Ｇ光、Ｒ光の混色光で黄色っぽい色の光）を透過させる。したがって、回転フィルタ２１０が回転することで、Ｂｎ光と、Ｇ，Ｒ光とが交互に回転フィルタ２１０から出射する。
【００５５】
回転フィルタ２１０からの光が入射するカラーのサブ撮像素子の撮像制御は、図１７に示す手順で行われる。カラーのサブ撮像素子にＢｎ光が入射すると、カラーのサブ撮像素子は、Ｂｎ光を光電変換して電荷を蓄積するとともに、蓄積した電荷に基づいて、青色信号B１、緑色信号Ｇ１、赤色信号Ｒ１の３色分の信号を出力する。次に、カラーのサブ撮像素子２０８にＧ、Ｒ光が入射すると、上記同様の制御が行われることにより、カラーのサブ撮像素子は、青色信号Ｂ２、緑色信号Ｇ２、赤色信号Ｒ２の３色分の信号を出力する。これら２フレーム分の画像信号のうち、青色信号Ｂ１、緑色信号Ｇ２、赤色信号Ｒ２が酸素飽和度の算出及び画像化に用いられる。なお、青色信号Ｂ１は第１実施形態の青色信号Ｂに、緑色信号Ｇ２は第１実施形態の緑色信号Ｇに、赤色信号Ｒ２は第１実施形態の赤色信号Ｒに、それぞれ対応している。
【００５６】
以上のように、図１４に示す回転フィルタ２０５を用いた場合には、１フレームの酸素飽和度画像を生成するために３フレーム分の画像信号を取得する必要があるのに対して、図１６及び図１７に示すような回転フィルタ２１０及びカラーのサブ撮像素子（図示省略）を用いた場合には、１フレーム少ない２フレーム分の画像信号で酸素飽和度画像を生成することができる。そのため、時間分解能を優先するとともに、解像度もある程度確保しておきたい場合には、この方法で酸素飽和度画像を生成することが好ましい。
【００５７】
図１３〜図１５と図１６及び図１７に示す測定用プローブ装置２３では、回転フィルタ２０５、２１０などで広帯域光ＢＢの色分離を行ったが、これに代えて、図１８に示すように、第１実施形態で示したＢＰＦ１００及びＲＧＢのカラーフィルタが設けられたカラーのサブ撮像素子２５１を用いて、広帯域光ＢＢの色分離を行ってもよい。この場合には、図１９に示すように、検体で反射した広帯域光ＢＢがＢＰＦ１００を透過することにより、第１〜第３波長帯域を持つＢｎ、Ｇ、Ｒ光が同時にサブ撮像素子２５１に入射する。このＢｎ、Ｇ、Ｒ光の入射により、サブ撮像素子２５１は、Ｂｎ、Ｇ、Ｒ光を光電変換して電荷を蓄積するとともに、蓄積した電荷に基づいて、青色信号B、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒの３色分の信号を出力する。この１フレーム分の青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒ２が酸素飽和度の算出及び画像化に用いられる。
【００５８】
以上のように、図１４や図１６に示す回転フィルタ２０５、２１０などを用いた場合には、１フレームの酸素飽和度画像を生成するために複数フレーム分の画像信号が必要となるのに対して、図１８に示すＢＰＦ１００及びカラーのサブ撮像素子２５１を用いた場合には、１フレームだけで酸素飽和度画像を生成することができる。そのため、解像度よりも時間分解能を優先する場合には、この方法で酸素飽和度画像を生成することが好ましい。
【００５９】
なお、図１８では、測定用プローブ２４の先端部にＢＰＦ１００及びサブ撮像素子２５１を設けたが、これに代えて、サブプロセッサ装置２５内にＢＰＦ１００及びサブ撮像素子２５１を設けてもよい（図１２参照）。この場合には、図１２と同様、検体からの広帯域光ＢＢをサブプロセッサ装置２５まで導光するライドガイド１４０を測定用プローブ２４内に設ける必要がある。
【００６０】
なお、上記第１及び第２実施形態では、図２０に示すように、内視鏡装置１２の鉗子チャンネル１２ａの先端部に、測定用プローブ２４の位置を調整するための一対のバルーン３００を設けてもよい。この一対のバルーン３００は、測定用プローブ２４の先端部を挟み込むことによって、測定用プローブ２４の先端部の位置を固定する。そして、バルーン３００を膨らませたり、縮ませたりすることによって、測定用プローブ２４の位置を微調整することができる。なお、このバルーンを用いる場合には、スネアなどの処置具を挿通するための鉗子チャンネルとは別系統の鉗子チャンネルに対して、一対のバルーン３００を設けることが好ましい。
【００６１】
なお、上記第１及び第２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】
【００６２】
１０，２００  内視鏡システム
１１  光源装置
２３  測定用プローブ装置
２４  測定用プローブ
３１，２０５，２１０  回転フィルタ
１００  ＢＰＦ
１０１，２０８，２５１  サブ撮像素子
１０６  撮像制御部
１０７  撮像制御プログラム
１２２  酸素飽和度画像処理部
【図１】
2014050458.tif 000003
【図２】
2014050458.tif 000004
【図３】
2014050458.tif 000005
【図４】
2014050458.tif 000006
【図５】
2014050458.tif 000007
【図６】
2014050458.tif 000008
【図７Ａ】
2014050458.tif 000009
【図７Ｂ】
2014050458.tif 000010
【図８】
2014050458.tif 000011
【図９】
2014050458.tif 000012
【図１０】
2014050458.tif 000013
【図１１】
2014050458.tif 000014
【図１２】
2014050458.tif 000015
【図１３】
2014050458.tif 000016
【図１４】
2014050458.tif 000017
【図１５】
2014050458.tif 000018
【図１６】
2014050458.tif 000019
【図１７】
2014050458.tif 000020
【図１８】
2014050458.tif 000021
【図１９】
2014050458.tif 000022
【図２０】
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