(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体を照明する照明部と、
前記照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び前記第１の画像信号と前記第２の画像信号の規格化に用いられ、前記第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記第１ないし第３の画像信号に基づき、前記酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成部と、
前記酸素飽和度画像を表示する表示部とを備え、
前記画像信号取得部は、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより前記第１の画像信号を取得し、白色光で照明された検体を前記カラー撮像素子で撮像することにより、前記第２及び第３の画像信号を取得することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記第１の画像信号を前記第３の画像信号で規格化して第１規格化信号を取得するとともに、前記第２の画像信号を前記第３の画像信号で規格化して第２規格化信号を取得する規格化信号取得部を備え、
前記画像作成部は、前記第１及び第２規格化信号と第１色情報とを対応付けた相関関係を用いて、前記酸素飽和度画像を作成する、
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】
前記画像作成部は、
前記第１ないし第３の画像信号に基づき、血液量に依存しない酸素飽和度を求める酸素飽和度算出部と、
前記酸素飽和度算出部で求めた酸素飽和度に基づいて、前記酸素飽和度画像を作成する酸素飽和度画像作成部と、
を有す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４】
前記白色光は、特定波長の励起光を波長変換部材に当てることによって生成される疑似白色光であ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５】
前記第１又は第２の波長範囲は、４６０〜７００ｎｍの範囲内に含まれていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記第１の波長範囲は４６０〜４８０nmであり、前記第２の波長範囲は５９０〜７００nmであり、前記第３の波長範囲は５４０〜５８０nmであることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項７】
検体を照明する照明部と、
前記照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び前記第１の画像信号と前記第２の画像信号の規格化に用いられ、前記第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記第１の画像信号を前記第３の画像信号で規格化して第１規格化信号を取得し、前記第２の画像信号を第３の画像信号で規格化して第２規格化信号を取得する規格化信号取得部と、
前記第１規格化信号と第１色情報とを対応付けた第１相関関係を用いて、前記酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成することに加えて、前記第２規格化信号と第２色情報とを対応付けた第２相関関係を用いて、血液量を画像化した血液量画像を作成する画像作成部と、
前記酸素飽和度画像と前記血液量画像とを表示する表示部とを備え、
前記画像信号取得部は、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより前記第１の画像信号を取得し、白色光で照明された検体を前記カラー撮像素子で撮像することにより、前記第２及び第３の画像信号を取得することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項８】
照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び前記第１の画像信号と前記第２の画像信号の規格化に用いられ、前記第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する内視鏡装置であって、前記第１の画像信号は、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより得られ、前記第２及び第３の画像信号は、白色光で照明された検体を前記カラー撮像素子で撮像することにより得られる内視鏡装置とともに用いられるプロセッサ装置において、
前記内視鏡装置から前記第１ないし第３の画像信号を受信する受信部と、
前記第１ないし第３の画像信号に基づき、前記酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成部と、
を備えることを特徴とするプロセッサ装置。
【請求項９】
照明部が照明光を発光する照明ステップと、
画像信号取得部が、検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び前記第１の画像信号と前記第２の画像信号の規格化に用いられ、前記第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得ステップと、
酸素飽和度画像作成部が、前記第１ないし第３の画像信号に基づき、前記酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成ステップと、
表示部が、前記酸素飽和度画像を表示する表示ステップとを有し、
前記画像信号取得ステップでは、前記画像信号取得部が、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより前記第１の画像信号を取得し、白色光で照明された検体を前記カラー撮像素子で撮像することにより、前記第２及び第３の画像信号を取得することを特徴とする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、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に関する情報を酸素飽和度画像として画像化する内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療においては、光源装置、内視鏡装置、プロセッサ装置を備えた内視鏡システムが広く用いられている。内視鏡システムを用いた検体内の観察としては、照明光として広帯域光の白色光を用いる通常光観察の他、波長を狭帯域化した狭帯域光を用いて、検体内の血管を強調表示等させる血管強調観察も行われるようになってきている。【０００３】
また、血管強調観察の他に、血管の吸光特性や生体組織の散乱特性を利用して、内視鏡装置で得られた画像信号から血中ヘモグロビンの酸素飽和度や血管深さなどの血管に関する生体機能情報を取り出し、それを画像化することも行われている。例えば、特許文献１では、酸素飽和度の大小に応じて異なる色を割り当て、その割り当てた色に基づいて疑似カラーの酸素飽和度画像を作成している。このような酸素飽和度画像を用いることで、例えば、酸素飽和度が特異的に低くなる癌の発見が容易になるため、診断能が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
一般に、生体組織の光の反射率は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度、血管の深さ、血液量（血管の太さあるいは血管の密度に対応）の３つの要因に依存して変化する。従って、特許文献１では、酸素飽和度の分布を画像化して表示することはできるが、血管の深さ及び血液量の変化が酸素飽和度に与える影響が考慮されていない。したがって、特許文献１の場合には、血中ヘモグロビンの酸素飽和度が正確に画像化されていない信頼性の低い画像が表示されることがあった。【０００６】
本発明は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度が正確に画像化された信頼性の高い画像を表示することができる内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに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、検体を照明する照明部と、照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び第１の画像信号と第２の画像信号の規格化に用いられ、第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得部と、第１ないし第３の画像信号に基づき、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成部と、酸素飽和度画像を表示する表示部とを備え、画像信号取得部は、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより第１の画像信号を取得し、白色光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより、第２及び第３の画像信号を取得することを特徴とする。第１又は第２の波長範囲は、４６０〜７００ｎｍの範囲内に含まれていることが好ましい。第１の波長範囲は４６０〜４８０nmであり、第２の波長範囲は５９０〜７００nmであり、第３の波長範囲は５４０〜５８０nmであることが好ましい。
【０００９】
第１の画像信号を第３の画像信号で規格化して第１規格化信号を取得するとともに、第２の画像信号を第３の画像信号で規格化して第２規格化信号を取得する規格化信号取得部を備え、画像作成部は、第１及び第２規格化信号と第１色情報とを対応付けた相関関係を用いて、酸素飽和度画像を作成することが好ましい。更に、画像作成部は、第１ないし第３の画像信号に基づき、血液量に依存しない酸素飽和度を求める酸素飽和度算出部と、酸素飽和度算出部で求めた酸素飽和度に基づいて、酸素飽和度画像を作成する酸素飽和度画像作成部と、を有することが好ましい。
【００１０】
白色光は、特定波長の励起光を波長変換部材に当てることによって生成される疑似白色光であることが好ましい。
【００１１】
照明部は、第１の波長範囲を有する第１の照明光、第２の波長範囲を有する第２の照明光、及び第３の波長範囲を有する第３の照明光を検体に順次照射することが好ましい。この場合には、画像信号取得部は、順次照射される第１ないし第３の照明光の反射光をモノクロの撮像素子で受光して撮像することにより、第１ないし第３の画像信号を順次取得する。【００１２】
照明部は、第１の波長範囲を有する第１の照明光と、第２の波長範囲及び第３の波長範囲を有する第４の照明光を検体に同時照射することが好ましい。この場合には、画像信号取得部は、同時照射された第１及び第４の照明光の反射光をカラーの撮像素子で受光して撮像することにより、第１ないし第３の画像信号を取得する。【００１３】
本発明の内視鏡システムは、検体を照明する照明部と、照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する緑色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び第１の画像信号と第２の画像信号の規格化に用いられ、第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得部と、第１ないし第３の画像信号に基づき、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成部と、酸素飽和度画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。第１の波長範囲は５３０〜５５０nmであり、第２の波長範囲は５９０〜７００nmであり、第３の波長範囲は５５５〜５６５nmであることが好ましい。
本発明の内視鏡システムは、検体を照明する照明部と、照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び第１の画像信号と第２の画像信号の規格化に用いられ、第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得部と、第１の画像信号を第３の画像信号で規格化して第１規格化信号を取得し、第２の画像信号を第３の画像信号で規格化して第２規格化信号を取得する規格化信号取得部と、第１規格化信号と第１色情報とを対応付けた第１相関関係を用いて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成することに加えて、第２規格化信号と第２色情報とを対応付けた第２相関関係を用いて、血液量を画像化した血液量画像を作成する画像作成部と、酸素飽和度画像と血液量画像とを表示する表示部とを備え、画像信号取得部は、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより第１の画像信号を取得し、白色光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより、第２及び第３の画像信号を取得することを特徴とする。
本発明の内視鏡システムは、検体を照明する照明部と、照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、及び第１の画像信号の規格化に用いられ、第１と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得部と、第１の画像信号を第３の画像信号で規格化して第１規格化信号を取得する規格化信号取得部と、第１規格化信号と第１色情報とを対応付けた第１相関関係を用いて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成部と、酸素飽和度画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、照明部で照明された検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び第１の画像信号と第２の画像信号の規格化に用いられ、第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する内視鏡装置であって、第１の画像信号は、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより得られ、第２及び第３の画像信号は、白色光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより得られる内視鏡装置とともに用いられるプロセッサ装置において、内視鏡装置から第１ないし第３の画像信号を受信する受信部と、第１ないし第３の画像信号に基づき、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の内視鏡システムの作動方法は、照明部が照明光を発光する照明ステップと、画像信号取得部が、検体からの反射光を受光して撮像することにより、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する青色帯域の第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、赤色帯域の第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び第１の画像信号と第２の画像信号の規格化に用いられ、第１及び第２の波長範囲と異なる緑色帯域の第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号を取得する画像信号取得ステップと、酸素飽和度画像作成部が、第１ないし第３の画像信号に基づき、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成する画像作成ステップと、表示部が、酸素飽和度画像を表示する表示ステップとを有し、画像信号取得ステップでは、画像信号取得部が、青色狭帯域光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより第１の画像信号を取得し、白色光で照明された検体をカラー撮像素子で撮像することにより、第２及び第３の画像信号を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する第１の波長範囲を含む第１の反射光に対応する第１の画像信号、前記第１の波長範囲と異なり、前記血中ヘモグロビンの量を示す血液量に応じて吸光係数が変化する第２の波長範囲を含む第２の反射光に対応する第２の画像信号、及び第１及び第２の画像信号の規格化に用いられ、第１及び第２の波長範囲とは異なる第３の波長範囲を含む第３の反射光に対応する第３の画像信号に基づいて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を作成するとともに、その作成した酸素飽和度画像に基づいて表示を行っていることから、血中ヘモグロビンの酸素飽和度が正確に画像化された信頼性の高い画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の内視鏡システムの外観図である。
【図２】内視鏡システムの概略図である。
【図３】スコープ先端部の正面図である。
【図４】酸素飽和度測定光及び白色光の発光スペクトルを表すグラフである。
【図５】ＲＧＢのカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図６Ａ】通常光観察モードにおける撮像素子の撮像制御を示す説明図である。
【図６Ｂ】生体機能情報観察モードにおける撮像素子の撮像制御を示す説明図である。
【図７】血液量と信号比Ｒ２／Ｇ２との相関関係を示すグラフである。
【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１０Ａ】図７のグラフにおいて信号比から血液量を求める方法を示す説明図である。
【図１０Ｂ】図８のグラフにおいて信号比から酸素飽和度を求める方法を示す説明図である。
【図１１】血液量と色差信号との関係を示すグラフである。
【図１２】酸素飽和度と色差信号との関係を示すグラフである。
【図１３】血液量画像と酸素飽和度画像を並列表示する表示装置の画像図である。
【図１４】血液量画像と酸素飽和度画像のいずれか一方を表示する表示装置の画像図である。
【図１５】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１６】血液量画像及び酸素飽和度画像の作成手順を示すブロック図である。
【図１７】第２実施形態における内視鏡システムの概略を示すブロック図である。
【図１８】第３実施形態における内視鏡システムの概略を示すブロック図である。
【図１９】白色光の発光スペクトルを表すグラフである。
【図２０】回転フィルタの正面図である。
【図２１】図２０の回転フィルタとは異なる透過特性を有する回転フィルタの正面図である。
【図２２】図２０，２１の回転フィルタとは異なる透過特性を有する回転フィルタの正面図である。
【図２３】第４実施形態における内視鏡システムの概略を示すブロック図である。
【図２４】信号比Ｂ１／Ｇ２と色差信号とを関係を示すカラーテーブルである。
【図２５Ａ】信号比Ｒ２／Ｇ２が一定値以上の場合における信号比Ｂ１／Ｇ２と色差信号とを関係を示すカラーテーブルである。
【図２５Ｂ】信号比Ｒ２／Ｇ２が一定値を下回る場合における信号比Ｂ１／Ｇ２と色差信号とを関係を示すカラーテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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から発生する光を導光して検体の観察領域に照明光として照射するとともに、観察領域を撮像する内視鏡装置１２と、内視鏡装置１２で得られた内視鏡画像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。
【００１９】
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検体像からなる通常光画像を表示装置１４に表示する通常光観察モードと、検体における血中ヘモグロビンの酸素飽和度と血液量の情報が疑似カラーで表された酸素飽和度画像及び血液量画像を表示装置１４に表示する生体機能情報観察モードを備えている。これら観察モードは、内視鏡装置の切り替えスイッチ１７や入力装置１５から入力される指示に基づき、適宜切り替えられる。
【００２０】
内視鏡スコープ３２には、操作部３５側から順に、軟性部３８、湾曲部３９、スコープ先端部４０が設けられている。軟性部３８は、可撓性を有しているため、内視鏡スコープ挿入時には検体内で屈曲することができる。湾曲部３９は、操作部３５に配置されたアングルノブ３５ａの回動操作により湾曲する。この湾曲部３９は、検体の部位等に応じて、上下左右方向で、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４０を所望の観察部位に向けることができる。
【００２１】
図２に示すように、光源装置１１は、２種のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２と、光源制御部２０と、コンバイナ２１と、カプラ２２とを備えている。レーザ光源ＬＤ１は、酸素飽和度の測定に用いられる狭帯域光（酸素飽和度測定光）を発生させる。レーザ光源ＬＤ２は、内視鏡装置の先端部に配置された蛍光体５０から白色光（疑似白色光）を発生させるための励起光を発生させる。各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２から発せられる光は、集光レンズ（図示省略）を介してそれぞれ対応する光ファイバ２４，２５に入射する。なお、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２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。
【００２２】
光源制御部２０は、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２を制御することによって、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２の発光タイミングや各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２間の光量比を調節する。本実施形態では、通常光観察モードのときには、レーザ光源ＬＤ１をオフにし、レーザ光源ＬＤ２をオンにする。一方、生体機能情報観察モードのときには、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ２のオンとオフを、一定時間毎に交互に切り替える。
【００２３】
コンバイナ２１は、各光ファイバ２４，２５からの光を合波させる。合波した光は、分波器であるカプラ２２によって４系統の光に分波される。分波された４系統の光のうち、レーザ光源ＬＤ１からの光はカプラ２２によってライトガイド２６，２７で伝送され、レーザ光源ＬＤ２からの光はカプラ２２によってライトガイド２８、２９で伝送される。ライトガイド２６〜２９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。なお、コンバイナ２１及びカプラ２２を用いずに、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からの光を直接ライトガイド２６〜２９に入れる構成としてもよい。
【００２４】
内視鏡装置１２は電子内視鏡であり、内視鏡スコープ３２（図１参照）と、ライトガイド２６〜２９で伝送される４系統（４灯）の光を照射する照明部３３と、観察領域を撮像する１系統の撮像部３４と、内視鏡スコープ３２の先端部の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部３５と、内視鏡スコープ３２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。
【００２５】
スコープ先端部４０には照明部３３と撮像部３４が設けられている。撮像部３４は、スコープ先端部４０の略中心位置に、被写体領域からの反射光が入射する１つの観察窓４２を備えている。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、酸素飽和度測定光と白色光のいずれか一方の光を観察領域に向けて照射する。
【００２６】
一方の照明窓４３の奥には２つの投光ユニット４６，４７が収納されている。一方の投光ユニット４６では、ライトガイド２６からの酸素飽和度測定光を、レンズ４８を介して観察領域に向けて照射する。もう一方の投光ユニット４７では、ライトガイド２８からの励起光を蛍光体５０に当てて白色光を励起発光させ、その白色光をレンズ５１を介して観察領域に向けて照射する。なお、他方の照明窓４４の奥にも、上記投光ユニット４６と同様の投光ユニット５３と、上記投光ユニット４７と同様の投光ユニット５４の２つが収納されている。
【００２７】
観察窓４２の奥には、検体の観察領域の像光を取り込むための対物レンズユニット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、観察領域の像光を受光して観察領域を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などの撮像素子６０が設けられている。
【００２８】
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。この撮像素子６０は撮像制御部７０によって撮像が制御される。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の画像処理部７３に入力される。
【００２９】
プロセッサ装置１３は、制御部７２と、画像処理部７３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、内視鏡装置１２の切り替えスイッチ１７や入力装置１５から入力される観察モード等の指示に基づいて、画像処理部７３、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。
【００３０】
図３に示すように、照明窓４３，４４は、スコープ先端部４０において、観察窓４２を挟んでその両側に配置されている。また、４つの投光ユニット４６，４７，５３，５４は、蛍光体５０を備える投光ユニット４７，５４の出射面間を結ぶ直線Ｌ１と、蛍光体５０を備えていない投光ユニット４６，５３の出射面間を結ぶ直線Ｌ２とが、観察窓４２の中心部で交差するように、互い違いに配置されている。このような配置にすることによって、照明ムラの発生を防止することができる。
【００３１】
蛍光体５０は、レーザ光源ＬＤ２からの励起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。励起光が蛍光体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励起光とが合わされて、白色光（疑似白色光）が生成される。なお、蛍光体は、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。
【００３２】
したがって、蛍光体５０を備える投光ユニット４７，５４から発せられる白色光は、図４に示すように、中心波長４４５ｎｍの励起光の波長範囲と、その励起光によって励起発光する蛍光において発光強度が増大する概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲とを有する発光スペクトルとなる。一方、蛍光体５０を備えていない投光ユニット４６，５３から発せられる酸素飽和度測定光は、中心波長４７３ｎｍの近傍に波長範囲を有する発光スペクトルとなる。
【００３３】
なお、ここで、本発明でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えば、上述した疑似白色光を始めとして、基準色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよい。つまり、本発明のいう白色光には、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等を含む意味で使用している。
【００３４】
撮像素子６０はカラーＣＣＤであり、その受光面には、Ｒ色のカラーフィルタが設けられたＲ画素、Ｇ色のカラーフィルタが設けられたＧ画素、Ｂ色のカラーフィルタが設けられたＢ画素を１組とする画素群が、マトリックス状に多数配列されている。Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルタは、それぞれ図５に示す曲線６３，６４，６５で表される分光透過率を有している。したがって、観察領域からの反射光等のうち白色光はＲ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタの全てを透過するため、撮像素子６０のＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素から出力される信号に、白色光の反射像の情報が含まれている。一方、酸素飽和度測定光は、中心波長が４７３ｎｍであるため、主としてＢ画素又はＧ画素からから出力される信号に、酸素飽和度測定光の反射像の情報が含まれている。
【００３５】
撮像素子６０は、撮像制御部７０によって、観察モード毎に異なる撮像制御が行われる。図６Ａに示すように、通常光観察モード時には、１フレーム期間内で、白色光（４４５ｎｍ＋蛍光体（本実施形態では４４５ｎｍの励起光を蛍光体５０に当てて白色光を発生させるため、このように表記する））を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を読み出すステップの合計２ステップが行われる。これは通常光観察モードに設定されている間、繰り返し行われる。
【００３６】
一方、生体機能情報観察モード時には、図６Ｂに示すように、１フレーム期間内で、酸素飽和度測定光（４７３ｎｍの狭帯域光）を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を読み出すステップの合計２ステップが行われる（１フレーム目）。そして、その次に、１フレーム期間内で、白色光（４４５ｎｍ＋ＭＷ）を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を読み出すステップの合計２ステップが行われる（２フレーム目）。これら合計２フレームの撮像制御は、生体機能情報観察モードに設定されている間、繰り返し行われる。
【００３７】
なお、１フレーム目の画像信号は、撮像素子６０のＢ画素から出力される青色信号Ｂ１と、Ｇ画素から出力される緑色信号Ｇ１と、Ｒ画素から出力される赤色信号Ｒ１とから構成される。また、２フレーム目の画像信号は通常光観察モード時に得られる画像信号と同じであり、Ｂ画素から出力される青色信号Ｂ２と、Ｇ画素から出力される緑色信号Ｇ２と、Ｒ画素から出力される赤色信号Ｒ２とから構成される。
【００３８】
なお、図示はしていないが、内視鏡装置１２における操作部３５及び内視鏡スコープ３２の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられている。
【００３９】
図２に示すように、画像処理部７３は通常光画像処理部８０と機能画像処理部８２とを備えており、内視鏡装置１２からの画像信号に対して、所定の画像処理を施す。通常光画像処理部８０は、通常光観察モード時に得られた画像信号に対して所定の画像処理を施すことによって、通常光画像を作成する。
【００４０】
機能画像処理部８２は、内視鏡装置から入力される画像信号に基づき検体の血液量及び血中ヘモグロビンの酸素飽和度の情報を算出するとともに、算出した血液量を疑似カラー画像化した血液量画像と酸素飽和度を疑似カラー画像化した酸素飽和度画像を作成する。機能画像処理部８２は、信号比算出部８４と、相関関係記憶部８５と、血液量及び酸素飽和度算出部８６と、血液量画像作成部８７と、酸素飽和度画像作成部８８とを備えている。
【００４１】
信号比算出部８４は、生体機能情報観察モード時に取得する画像信号のうち、１フレーム目の青色信号Ｂ１と２フレーム目の緑色信号Ｇ２との信号比Ｂ１／Ｇ２と、２フレーム目の緑色信号Ｇ２と赤色信号Ｒ２との信号比Ｒ２／Ｇ２とを求める。これにより、青色信号Ｂ１及び赤色信号Ｒ２は緑色信号Ｇ２で規格化される。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。
【００４２】
相関関係記憶部８５は、信号比Ｂ１／Ｇ２及びＲ２／Ｇ２と血液量及び酸素飽和度との相関関係を記憶している。信号比と血液量との相関関係は、図７に示すように、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ている１次元テーブルで記憶されている。なお、信号比Ｒ２／Ｇ２はlogスケールで表わされる。
【００４３】
一方、信号比と酸素飽和度との相関関係は、図８に示す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スケールで表わされる。
【００４４】
上記相関関係は、図９に示す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。図９において、曲線９０は酸化ヘモグロビンの吸光係数を示しており、曲線９１は還元ヘモグロビンの吸光係数を示している。この図９が示すように、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光に対応する赤色信号Ｒ２と、青色信号Ｂ１と赤色信号Ｒ２を規格化するための緑色信号Ｇ２から得られる信号比Ｂ１／Ｇ２及びＲ２／Ｇ２を用いて、血液量及び酸素飽和度を正確に求めている。
【００４５】
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３つのことが言える。
（１）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。
（２）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。
（３）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。
【００４６】
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。
【００４７】
血液量及び酸素飽和度算出部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、各画素における血液量及び酸素飽和度の両方を求める。ここで、信号比として、Ｂ１＊／Ｇ２＊、Ｒ２＊／Ｇ２＊が得られたケース１の場合と、このケース１と同じＢ１＊／Ｇ２＊、ケース１と異なるＲ２＊＊／Ｇ２＊＊が得られた場合のケース２について、血液量及び酸素飽和度の算出方法を説明する。
【００４８】
まず、ケース１（Ｂ１＊／Ｇ２＊、Ｒ２＊／Ｇ２＊）の場合について説明する。図１０Ａに示す相関関係から、信号比Ｒ２＊／Ｇ２＊に対応する血液量Ｈ１を求める。そして、図１０Ｂに示す相関関係から、信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊が示す酸素飽和度（０％〜略８０％）のうち、血液量Ｈ１に対応する酸素飽和度を求める。この求めた酸素飽和度は６０％である。
【００４９】
一方、ケース２（Ｂ１＊／Ｇ２＊、Ｒ２＊＊／Ｇ２＊＊）の場合について説明する。図１０Ａに示すように、信号比Ｒ２＊＊／Ｇ２＊＊に対応する血液量Ｈ２を求める。この血液量Ｈ２は、ケース１の血液量Ｈ１よりも小さい。そして、ケース１の場合と同様に、図１０Ｂに示す相関関係から、信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊が示す酸素飽和度（０％〜略８０％）のうち、血液量Ｈ２に対応する酸素飽和度を求める。この求めた酸素飽和度は、ケース１の場合よりもかなり小さい２０％である。
【００５０】
以上のように、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数に差がある波長成分を含む信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊は酸素飽和度に関する多く情報を含んでいるが、血液量にも依存するため、０％〜８０％の間で大きく変動する。例えば、ケース１とケース２の場合であれば、信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊は全く同じであるにもかかわらず、血液量に差があるため、酸素飽和度の差が４０％もある。即ち、信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊には、血液量と酸素飽和度の両方の情報を含まれているため、信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊自体が示す酸素飽和度の値は正確ではない。そこで、本発明のように、まず、信号比Ｒ２／Ｇ２から血液量を求めた上で、この血液量に対応する酸素飽和度を信号比Ｂ１／Ｇ２が示す酸素飽和度の中から求める。これにより、血液量に依存しない酸素飽和度を算出することができる。
【００５１】
なお、図１０Ｂに示すように、信号比Ｂ１／Ｇ２とＲ２／Ｇ２の対応点Ｐ１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Ｐ２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を表示しなくてもよい。
【００５２】
血液量画像作成部８７は、血液量及び酸素飽和度算出部８６で求めた血液量を疑似カラーで表した血液量画像を作成する。血液量画像は、輝度Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒからなる映像信号で構成される。輝度Ｙには、緑色信号Ｇ２が割り当てられる。この緑色信号Ｇ２は、ヘモグロビンによる吸収がやや強い波長帯域の反射光に対応しているので、これに基づく画像からは粘膜の凹凸や血管などを視認できる。したがって、緑色信号Ｇ２を輝度に割り当てることで、疑似カラー画像の全体的な明るさを定義することができる。
【００５３】
一方、色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、カラーテーブル８７ａに従って、血液量に応じた信号値が割り当てられる。カラーテーブル８７ａは、図１１に示すように、色差信号Ｃｂについては血液量が大きくなるほど信号値が低下するように定義され、色差信号Ｃｒについては血液量が大きくなるほど信号値が増加するように定義されている。したがって、血液量画像は、血液量が多いところでは赤味が増加し、血液量が低くなるにつれて赤味の彩度が下がりモノクロに近づいていく。なお、カラーテーブル８７ａは信号比Ｒ２／Ｇ２と色差信号Ｃｂ、Ｃｒとの関係も示しているため、血液量を算出することなく、信号比Ｒ２／Ｇ２に基づいて血液量画像を作成してもよい。
【００５４】
酸素飽和度画像作成部８８は、血液量及び酸素飽和度算出部８７で求めた酸素飽和度を疑似カラーで表す酸素飽和度画像を作成する。酸素飽和度画像は、血液量画像と同様、輝度Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒからなる映像信号で構成される。輝度Ｙには、緑色信号Ｇ２が割り当てられる。色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、カラーテーブル８８ａに従い、酸素飽和度に応じた信号値が割り当てられる。
【００５５】
カラーテーブル８８ａは、図１２に示すように、高酸素飽和度下では色差信号Ｃｒの信号値が正、色差信号Ｃｂの信号値が負となるように定義され、低酸素飽和度下では、反対に色差信号Ｃｒの信号値が負、色差信号Ｃｂの信号値が正となるように定義されている。そして、中酸素飽和度下において、色差信号Ｃｒの信号値と色差信号Ｃｂの信号値の大小関係が逆転するように定義されている。したがって、酸素飽和度が低い方から高い方に行くにつれて、酸素飽和度画像の色味は青→水色→緑→黄色→橙→赤と変化する。
【００５６】
以上のように作成された血液量画像及び酸素飽和度画像は表示装置１４に表示される。表示方法としては、図１３に示すように、酸素飽和度画像と血液量画像を縮小し、それら縮小した画像を並列して同時に表示してもよい。あるいは、入力装置１５に設けられた画像選択手段をユーザが操作することによって、図１４に示すように、酸素飽和度画像と血液量画像のいずれか一方を選択し、その選択した画像を表示装置１４に表示する。このように血液量画像と酸素飽和度画像の両方を用いて内視鏡診断を行うことができるため、酸素飽和度と血液量の両方に特徴を有する未分化型早期胃癌などの病変部に対する診断能を向上させることができる。
【００５７】
次に、本発明の作用について図１５のフローチャート及び図１６のブロック図を参照して説明する。なお、通常光観察モードの元では、内視鏡スコープ３２を体内、例えば消化管内に挿入する。アングルノブ３５ａの操作によって、所望の観察部位にスコープ先端部４０をセットし、通常光観察を行う。この通常観察では、白色光で照明された観察領域のカラーの通常光画像が表示装置１４に表示される。
【００５８】
そして、観察部位が病変部と推測される場合は、内視鏡装置の切り替えスイッチ１７によって、生体機能情報観察モードに切り替える。この生体機能情報観察モードに切り替えられると、スコープ先端部４０から中心波長４７３ｎｍの狭帯域光である酸素飽和度測定光が検体内に照射される。検体からの反射光等は、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素からなるカラーＣＣＤである撮像素子６０で撮像される。これにより、青色信号Ｂ１、緑色信号Ｇ１、赤色信号Ｒ１からなる１フレーム目の画像信号が得られる。
【００５９】
１フレーム目の画像信号が得られると、中心波長４４５ｎｍの励起光で励起発光される白色光が、スコープ先端部４０から検体内に照射される。検体からの反射光等を撮像素子６０で撮像することにより、青色信号Ｂ２、緑色信号Ｇ２、赤色信号Ｒ２からなる２フレーム目の画像信号（通常光画像信号）が得られる。
【００６０】
２フレーム目の画像信号が得られると、信号比算出部８４は、信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２を求める。信号比が求まると、血液量及び酸素飽和度算出部８６は、相関関係記憶部８５に記憶している相関関係から、信号比算出部８４で求めた信号比Ｒ２／Ｇ２に対応する血液量を求めるとともに、信号比算出部８４で求めた信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２に対応する酸素飽和度を求める。血液量及び酸素飽和度は、全ての画素について求められる。
【００６１】
全ての画素について血液量及び酸素飽和度が求まると、血液量画像作成部８７内のカラーテーブル８７ａを参照し、血液量に対応する色差信号Ｃｂ，Ｃｒを求める。そして、この求めた色差信号Ｃｂ，Ｃｒと、緑色信号Ｇ２が割り当てられた輝度Ｙとから、血液量が疑似カラーで表された血液量画像が作成される。また、同様に、カラーテーブル８８ａを用いて、酸素飽和度が疑似カラーで表された酸素飽和度画像を作成する。作成された血液量画像及び酸素飽和度画像は、表示装置１４に表示される。
【００６２】
なお、第１実施形態においては、中心波長４７３ｎｍの狭帯域光を照射したときのフレーム１の画像信号と中心波長４４５ｎｍの励起光で蛍光体から励起発光させた白色光を照射したときのフレーム２の画像信号の合計２フレームを使って、血液量及び酸素飽和度の算出を行っている。これに代えて、図１７に示す第２実施形態のように、レーザ光源ＬＤ１の中心波長４７３ｎｍの励起光を用いて蛍光体５０から白色光を励起発光させ、その白色光を検体内に照射及び撮像したときに得られる１フレーム分の画像信号から、血液量及び酸素飽和度を求めてもよい。なお、内視鏡システム１００は、４つの投光ユニット４６，４７，５３，５４から４系統の光を照射する内視鏡システム１０と異なり、蛍光体５０を有する２つの投光ユニット４７，５４から２系統の光を照射する。
【００６３】
このとき画像信号の青色信号Ｂには、中心波長４７３ｎｍの励起光に対応する信号と、蛍光体５０から励起発光光のうち少量の光に対応する信号とを含む。また、緑色信号Ｇには、蛍光体５０からの励起発光光のうち主として５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の分光照明に対応する信号が含まれている。また、赤色信号Ｒには、少量の励起光に対応する信号と、励起発光光のうち５９０〜７００ｎｍの波長範囲の分光照明に対応する信号とが含まれている。
【００６４】
したがって、血液量の算出に用いられる信号比はＲ／Ｇとなり、酸素飽和度の算出に用いられる信号比はＢ／Ｇ、Ｒ／Ｇとなる。Ｒ／Ｇは上記信号比Ｒ２／Ｇ２に対応し、Ｂ／Ｇは上記信号比Ｂ１／Ｇ２に対応する。血液量及び酸素飽和度の算出方法は、上記と同様であるため、説明を省略する。なお、疑似カラー画像の血液量画像及び酸素飽和度画像を作成する際には、緑色信号Ｇを輝度に割り当てる。
【００６５】
図１８に示すように、第３実施形態の内視鏡システム１２０は、光源装置１１に回転フィルタ方式を採用する。したがって、内視鏡システム１２０には、第３実施形態におけるレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２、光源制御部２０、及びコンバイナ２１に代えて、図１９に示す分光強度を有する白色光を発する広帯域光源１２１（例えばキセノンランプ等）と、白色光のうち酸素飽和度測定光の波長成分または白色光をそのまま透過させる回転フィルタ１２２と、回転フィルタを透過した光が入射する光ファイバ１２３と、回転フィルタ１２２の回転を制御する回転制御部１２４が設けられている。
【００６６】
光ファイバ１２３に入射した光は、カプラ２２で２系統の光に分波され、分波された光はそれぞれライトガイド２６及び２７を介して、投光ユニット４６及び５３から検体内に照射される。なお、これら以外については、内視鏡システム１２０は図２に示す内視鏡システム１０と同様の構成を有しているので、説明を省略する。
【００６７】
図２０に示すように、回転フィルタ１２２は、白色光のうち波長範囲が４６０〜４８０ｎｍの酸素飽和度測定光（図４参照）を透過させるバンドフィルタ１２５と、白色光をそのまま透過させる開口部１２６とからなる。したがって、回転フィルタ１２２が回転することで、酸素飽和度測定光と白色光とが交互に検体内に照射される。このとき、第１実施形態と同様に、酸素飽和度測定光が照射されたときに１フレーム目の画像信号Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１を取得し、白色光が照射されたときに２フレーム目の画像信号Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２を取得する。これら取得した２フレーム分の画像信号から、第１実施形態と同様に、酸素飽和度画像を作成する。
【００６８】
この第３実施形態においては、１フレーム目では、青色信号Ｂ１に、４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の光に対応する信号が含まれる。一方、２フレーム目では、青色信号Ｂ２には４００ｎｍ〜５３０ｎｍの波長範囲の光に対応する信号が含まれ、緑色信号Ｇ２には５４０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長範囲の光に対応する信号が含まれ、赤色信号Ｒ２には５９０ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲の光に対応する信号が含まれる。なお、血液量及び酸素飽和度の算出方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
なお、第３実施形態では、図２０に示す回転フィルタ１２２に代えて、図２１に示すような回転フィルタ１３０を用いてもよい。この回転フィルタ１３０の第１透過部１３１は広帯域光源１２１からの白色光のうち４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の第１透過光を透過させ、第２透過部１３２は白色光のうち５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の第２透過光を透過させ、第３透過部１３３は白色光のうち５９０〜７００ｎｍの波長範囲の第３透過光を透過させる。この回転フィルタ１３０が回転すると、第１〜第３透過光が順次検体に照射される。
【００７０】
回転フィルタ１３０を用いる場合には、モノクロの撮像素子１２７によって、各透過光が照射される毎に撮像を行う。したがって、第１〜第３透過光の照射により、３フレーム分の画像信号が得られる。これら画像信号のうち、第１透過光を照射したときに得られる画像信号を青色信号Ｂとし、第２透過光を照射したときに得られる画像信号を緑色信号Ｇとし、第３透過光を照射したときに得られる画像信号を赤色信号Ｒとする。
【００７１】
したがって、血液量の算出に用いられる信号比はＲ／Ｇとなり、酸素飽和度の算出に用いられる信号比はＢ／Ｇ、Ｒ／Ｇとなる。Ｒ／Ｇは第１実施形態の信号比Ｒ２／Ｇ２に対応し、Ｂ／Ｇは第１実施形態の信号比Ｂ１／Ｇ２に対応する。血液量及び酸素飽和度の算出方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、疑似カラー画像の血液量画像及び酸素飽和度画像を作成する際には、緑色信号Ｇを輝度に割り当てる。
【００７２】
なお、第３実施形態では、図２１に示す回転フィルタ１３０の代わりに、図２２に示すように、各透過部における透過率が回転フィルタ１３０と異なる回転フィルタ１５０を用いてもよい。回転フィルタ１５０の第１透過部は白色光のうち５３０〜５５０ｎｍの波長範囲の第１透過光を透過させ、第２透過部は白色光のうち５５５〜５６５ｎｍの波長範囲の第２透過光を透過させ、第３透過部は白色光のうち５９０〜７００ｎｍの第３透過光を透過させる。この回転フィルタ１５０が回転すると、第１〜第３透過光が順次検体に照射される。
【００７３】
回転フィルタ１５０を用いる場合には、モノクロの撮像素子１２７によって各透過光が照射される毎に撮像を行う。第１及び第２透過光に対しては撮像素子６０のＧ画素が主として感応するため、第１及び第２透過光を照射したときには、画像信号として緑色信号Ｇａ，Ｇｂが得られる。一方、第３透過光に対しては撮像素子６０のＲ画素が主として感応するため、画像信号として赤色信号Ｒｃが得られる。ここで、Ｇａ及びＲｃは血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する２つの波長範囲の反射光に対応する画像信号であり、Ｇｂは吸光係数が変化しない１つの波長範囲の反射光に対応する画像信号である。したがって、Ｇａ／Ｇｂが酸素飽和度及び血液量に依存して変化し、Ｒｃ／Ｇｂが主に血液量に依存して変化する。
【００７４】
そのため、血液量の算出に用いられる信号比はＲｃ／Ｇｂとなり、酸素飽和度の算出に用いられる信号比はＧａ／Ｇｂ、Ｒｃ／Ｇｂとなる。Ｒｃ／Ｇｂは第１実施形態の信号比Ｒ２／Ｇ２に対応し、Ｇａ／Ｇｂは第１実施形態の信号比Ｂ１／Ｇ２に対応する。血液量及び酸素飽和度の算出方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、疑似カラーの血液量画像及び酸素飽和度画像を作成する際には、緑色信号ＧａまたはＧｂを輝度に割り当てる。
【００７５】
図２３に示すように、第４実施形態の内視鏡システム２００は、第３実施形態で示した回転フィルタ１２２の代わりに、ハーフミラー２０１、反射ミラー２０２、狭帯域フィルタ２０３，２０４を用いて、血液量及び酸素飽和度の算出に用いられる光を作成する。そして、検体内をカラーの撮像素子６０で撮像する。それ以外については、内視鏡システム２００は、第３実施形態の内視鏡システム１２０と同様の構成を有している。
【００７６】
光源装置１１では、広帯域光源１２１で発せられる白色光は、ハーフミラー２０１において、２系統の白色光に分波される。分波された一方の白色光は狭帯域フィルタ２０３に入射し、もう一方の白色光は、反射ミラー２０２で反射して、狭帯域フィルタ２０４に入射する。狭帯域フィルタ２０３は白色光のうち４６０〜４８０ｎｍの波長範囲の光を透過させ、狭帯域フィルタ２０４は白色光のうち５４０〜７００ｎｍの波長範囲の光を透過させる。各狭帯域フィルタ２０３，２０４を透過した光は、レンズ２０３ａ，２０４ａ及びライトガイド２６，２７を介して、検体内に同時に照射される。
【００７７】
したがって、撮像により得られる画像信号の青色信号Ｂには４６０〜４８０ｎｍの光に対応する信号が、緑色信号Ｇには５４０〜５８０ｎｍの光に対応する信号が、赤色信号Ｒには５９０〜７００ｎｍの光に対応する信号が含まれる。
【００７８】
そのため、血液量の算出に用いられる信号比はＲ／Ｇとなり、酸素飽和度の算出に用いられる信号比はＢ／Ｇ、Ｒ／Ｇとなる。Ｒ／Ｇは第１実施形態の信号比Ｒ２／Ｇ２に対応し、Ｂ／Ｇは第１実施形態の信号比Ｂ１／Ｇ２に対応する。血液量及び酸素飽和度の算出方法は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、疑似カラー画像の血液量画像及び酸素飽和度画像を作成する際には、緑色信号Ｇを輝度に割り当てる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、血液量画像及び酸素飽和度画像を作成する際に、血液量及び酸素飽和度に関する情報を疑似カラー画像化しているが、これに代えて、血液量及び酸素飽和度に関する情報をモノクロ画像化（白と黒のモノクロで濃淡の変化をさせる）してもよい。
【００８０】
なお、上記実施形態では、血中ヘモグロビンの酸素飽和度に応じて吸光係数が変化する波長成分を含む青色信号Ｂ１と血中ヘモグロビンの量を示す血液量に応じて吸光係数が変化する波長成分を含む赤色信号Ｒ２の規格化を、緑色信号Ｇ２で除算しているが、青色信号Ｂ１及び赤色信号Ｒ２の規格化はこれに限られない。
【００８１】
なお、上記実施形態では、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から酸素飽和度を算出し、その算出した酸素飽和度に基づいて酸素飽和度画像を作成しているが、酸素飽和度を算出せずに、信号比Ｂ１／Ｇ２に基づいて酸素飽和度画像を作成してもよい。この場合には、図２４に示すような、信号比Ｂ１／Ｇ２と色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを対応付けたカラーテーブル３００を用いて酸素飽和度画像を作成する（輝度信号Ｙには、上記実施形態と同様に、Ｇ２を割り当てる。）。
【００８２】
ここで、信号比Ｂ１／Ｇ２のうち、「Ｂ１」は、酸化ヘモグロビンの吸光係数が還元ヘモグロビンの吸光係数よりも大きい波長成分（中心波長４７３nmの波長成分）を有しているため、酸素飽和度が低くなるほど、「Ｂ１」の信号値は大きくなる。一方、「Ｇ２」は、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の大小関係が頻繁に入れ替わる波長成分（５４０〜５８０nmの波長成分）を有しているため、酸素飽和度が変化しても、「Ｇ２」の信号値は変化しない。
【００８３】
以上から、「Ｂ１」を「Ｇ２」で除した信号比Ｂ１／Ｇ２の信号値は、酸素飽和度が低くなるほど、大きくなる。したがって、酸素飽和度の低下に合わせて、酸素飽和度画像上での血管の色を「赤→橙→黄色→緑→水色→青」と変化させるために、図２４のカラーテーブル３００では、信号比Ｂ１／Ｇ２が小さい場合（高酸素飽和度）には、色差信号Ｃｒの信号値が正、色差信号Ｃｂの信号値が負となるように定義される。そして、信号比Ｂ１／Ｇ２が中間値の場合（中酸素飽和度）には、色差信号Ｃｒの信号値と色差信号Ｃｂの信号値の大小関係が逆転するように定義されている。そして、信号比Ｂ１／Ｇが大きくなる場合（低酸素飽和度）には、色差信号Ｃｒの信号値が負、色差信号Ｃｂの信号値が正となるように定義されている。
【００８４】
また、酸素飽和度を算出せずに、信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２に基づいて酸素飽和度画像を作成してもよい（輝度信号Ｙには、上記実施形態と同様に、Ｇ２を割り当てる。）。この場合には、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すように、信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２と色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを対応付けたカラーテーブル３０２、３０３が用いられる。カラーテーブル３０２は、信号比Ｒ２／Ｇ２の信号値が予め定めた一定値以上の場合に用いられ、カラーテーブル３０３は、信号比Ｒ２／Ｇ２の信号値が前記一定値を下回る場合に用いられる。
【００８５】
生体組織内における光散乱特性や、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性を鑑みると、信号比Ｒ２／Ｇ２が一定値以上になるような場合（血液量が大きい場合）には、信号比Ｂ１／Ｇ２の信号値が変化する範囲は、信号比Ｒ２／Ｇ２が一定値を下回る場合（血液量が小さい場合）と比較して、広くなっている。これに伴い、カラーテーブル３０２における信号比Ｂ１／Ｇ２の範囲Ｒａ（最小値Ｌａ〜最大値Ｍａ）は、カラーテーブル３０３における信号比Ｂ１／Ｇ２の範囲Ｒｂ（最小値Ｌｂ〜最大値Ｍｂ）よりも広くなっている。なお、カラーテーブル３０２，３０３を用いた場合における血管の色の変化は、カラーテーブル３００を用いた場合と同様である。
【００８６】
なお、上記においては、酸素飽和度の画像化を行っているが、これに代えて又は加えて、「血液量（酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの和）×酸素飽和度（％）」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスの画像化や、「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の画像化を行ってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０，１００，１２０，２００  内視鏡システム
１１  光源装置
１２  内視鏡装置
１３  プロセッサ装置
１４  表示装置
３２  内視鏡スコープ
３３  照明部
３４  撮像部
５０  蛍光体
６０  撮像素子
【図１】
0005914496.tif 000002
【図２】
0005914496.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005914496.tif 000006
【図６Ａ】
0005914496.tif 000007
【図６Ｂ】
0005914496.tif 000008
【図７】
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【図８】
0005914496.tif 000010
【図９】
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【図１０Ａ】
0005914496.tif 000012
【図１０Ｂ】
0005914496.tif 000013
【図１１】
0005914496.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
0005914496.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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