(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象に照射する照明光を発生する照明部と、
前記照明光の反射光で前記観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を前記撮像素子から取得する画像信号取得部と、
前記画像信号に基づいて、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記画像信号に基づいて、前記観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する露光量指定値算出部と、
前記画像信号の画素値と比較するための閾値を、前記露光量指定値に応じて算出する閾値算出部と、
前記画素値が前記閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、前記画素値が前記範囲に収まらない第２領域とを検出する領域検出部と、
前記酸素飽和度を色で表し、かつ、前記第１領域と前記第２領域とで前記酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する画像生成部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記露光量指定値が大きいほど、前記閾値算出部は前記閾値の値を大きくする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記閾値は、前記露光量指定値が第１特定値よりも大きい場合に使用される第１閾値と、前記第１特定値以下に定められる第２特定値よりも前記露光量指定値が小さい場合に使用され、前記第１閾値よりも小さい第２閾値と、前記露光量指定値が前記第２特定値以上前記第１特定値以下の場合に使用され、前記第１閾値と前記第２閾値の間の中間値とのうちのいずれかの値である請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記中間値は、前記第１閾値と前記第２閾値との間で前記露光量指定値に線形に変化する値である請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記画像生成部は、前記第１領域または前記第２領域のうち一方の領域を前記酸素飽和度の値に応じた色で表示し、他方の領域を前記酸素飽和度の値に依らない特定色で表示する前記酸素飽和度画像を生成する請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記画像生成部は、生成する前記酸素飽和度画像において色差信号を零にすることにより前記特定色を表示させる請求項５に記載の内視鏡システム
【請求項７】
観察対象に照射する照明光を発生する照明部と、
前記照明光の反射光で前記観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を前記撮像素子から取得する画像信号取得部と、
前記画像信号に基づいて、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記画像信号に基づいて、前記観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する露光量指定値算出部と、
前記画像信号の画素値に基づいて算出される演算値と比較するための閾値を、前記露光量指定値に応じて算出する閾値算出部と、
前記画像信号に基づいて前記演算値を算出し、前記演算値が前記閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、前記画素値が前記範囲に収まらない第２領域とを検出する領域検出部と、
前記酸素飽和度を色で表し、かつ、前記第１領域と前記第２領域とで前記酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する画像生成部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項８】
前記演算値は、前記画像信号の全画素の画素値の平均値に対する各画素の画素値の比率である請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記演算値は、画素値の平均値である請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
観察対象に照射する照明光を発生する照明部と、前記照明光の反射光で前記観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を前記撮像素子から出力する内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記画像信号に基づいて、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記画像信号に基づいて、前記観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する露光量指定値算出部と、
前記画像信号の画素値と比較するための閾値を、前記露光量指定値に応じて算出する閾値算出部と、
前記画素値が前記閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、前記画素値が前記範囲に収まらない第２領域を検出する領域検出部と、
前記酸素飽和度を色で表し、かつ、前記第１領域と前記第２領域とで前記酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する画像生成部と、
を備える内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項１１】
照明部が観察対象に照射する照明光を発生する照明光発生ステップと、
撮像素子によって前記照明光の反射光で前記観察対象を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波長範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を前記撮像素子から取得する画像信号取得ステップと、
酸素飽和度算出部が、前記画像信号に基づいて、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
露光量指定値算出部が、前記画像信号に基づいて、前記観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する露光量指定値算出ステップと、
閾値算出部が、前記画像信号の画素値と比較するための閾値を、前記露光量指定値に応じて算出する閾値算出ステップと、
領域検出部が、前記画素値が前記閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、前記画素値が前記範囲に収まらない第２領域とを検出する領域検出ステップと、
画像生成部が、前記酸素飽和度を色で表し、かつ、前記第１領域と前記第２領域とで前記酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する画像生成ステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。
【請求項１２】
観察対象に照射する照明光を発生する照明部と、前記照明光の反射光で前記観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を前記撮像素子から出力する内視鏡システムに用いられるプロセッサ装置の作動方法において、
画像信号取得部が前記画像信号を取得する画像信号取得ステップと、
酸素飽和度算出部が前記画像信号に基づいて、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
露光量指定値算出部が、前記画像信号に基づいて、前記観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する露光量指定値算出ステップと、
閾値算出部が、前記画像信号の画素値と比較するための閾値を、前記露光量指定値に応じて算出する閾値算出ステップと、
領域検出部が、前記画素値が前記閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、前記画素値が前記範囲に収まらない第２領域とを検出する領域検出ステップと、
画像生成部が、前記酸素飽和度を色で表し、かつ、前記第１領域と前記第２領域とで前記酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する画像生成ステップと、
を備えるプロセッサ装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内の観察対象を撮像して得られる画像信号から血中ヘモグロビンの酸素飽和度に関する生体機能情報を求める内視鏡システム、内視鏡システム用プロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、内視鏡システム用プロセッサ装置の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて診断することが一般的になっている。また、近年においては、生体機能情報の中でも血中ヘモグロビンの酸素飽和度を用いた病変部の診断が行われつつある。酸素飽和度を取得する方法としては、波長帯域と、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数とが異なる第１信号光と第２信号光を交互に観察対象に照射して、第１及び第２信号光の各反射光を内視鏡先端部のセンサで検出する方法が知られている（特許文献１，２）。
【０００３】
センサで検出した第１信号光の反射光に対応する画像信号と、第２信号光の反射光に対応する画像信号の各画素の信号値の比率（以下、信号比という）は、血管内の酸素飽和度に変化がなければ一定値を維持するが、酸素飽和度の変化が生じれば、それにもとなって変化する。したがって、上記画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出することができる。
【０００４】
但し、粘膜表面に汚れ（残渣や不透明な粘液の付着等）がある場合や、人工物が写り込んでしまった場合、着色用の色素が用いられている場合など、血中ヘモグロビン以外のものによって信号比が変化してしまう場合には酸素飽和度の算出精度が低下することがある。特許文献１では、算出精度に応じて酸素飽和度を表す疑似カラーの色調を変えた酸素飽和度画像を生成及び表示することによって、酸素飽和度の値だけでなく、その算出精度を表示している。より具体的には、酸素飽和度の「信頼度」を画像信号の画素値に基づいて算出し、信頼度が高い画素では青色〜赤色の疑似カラーで酸素飽和度の大きさ表示するのに対して、信頼度が低い画素ではモノクロ調で酸素飽和度の大きさを表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３０２９８４号
【特許文献２】特許第５２３１５１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
血中ヘモグロビン以外に信号比を変化させてしまう要因があると、上記のように酸素飽和度の算出精度が低下してしまうおそれがあるが、信号比を変化させる要因が血中ヘモグロビン以外に殆どないと見做せる状況下でも、酸素飽和度の算出精度が低下してしまう場合がある。具体的には、粘膜の汚れ等がなくても、内視鏡の先端部を観察対象に近接させると、酸素飽和度の誤差が大きくなってしまうことがある。このような、観察対象の性状に依らず、内視鏡システムの技術的な問題で発生する不自然な誤差等に起因する画像のノイズはアーチファクトと称される。
【０００７】
例えば、内視鏡の先端部を観察対象に近接させたことによって第１，第２信号光の反射光で撮像素子の画素が飽和してしまうような場合には酸素飽和度を正確に算出することができなくなるが、内視鏡システムは、撮像素子の画素を飽和させないように自動的に露光量を調整し、観察対象を常に同じ明るさや色味で観察できるようにしている。このように、粘膜の汚れや色素の使用及び人工物の写り込み等がなく、かつ、自動露光調整が行われ、観察対象を適切に観察できている場合でも、内視鏡の先端部を観察対象に近接させていると、酸素飽和度に誤差が生じ、酸素飽和度を表す酸素飽和度画像にアーチファクトとして表れる場合がある。
【０００８】
本発明は、酸素飽和度を算出し、かつ、酸素飽和度に誤差が生じ、酸素飽和度画像にアーチファクトとして表れる領域に関する情報が得られる内視鏡システム、内視鏡システム用プロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、内視鏡システム用プロセッサ装置の作動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】
本発明の内視鏡システムは、照明部と、画像信号取得部と、酸素飽和度算出部と、露光量指定値算出部と、閾値算出部と、領域検出部と、画像生成部と、を備える。照明部は、観察対象に照射する照明光を発生する。画像信号取得部は、照明光の反射光で観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を撮像素子から取得する。酸素飽和度算出部は、画像信号に基づいて、酸素飽和度を算出する。露光量指定値算出部は、画像信号に基づいて、観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する。閾値算出部は、画像信号の画素値と比較するための閾値を、露光量指定値に応じて算出する。領域検出部は、画素値が閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、画素値が範囲に収まらない第２領域とを検出する。画像生成部は、酸素飽和度を色で表し、かつ、第１領域と第２領域とで酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する。
【００１０】
露光量指定値が大きいほど、閾値算出部は閾値の値を大きくする。例えば、閾値は、露光量指定値が第１特定値よりも大きい場合に使用される第１閾値と、第１特定値以下に定められる第２特定値よりも露光量指定値が小さい場合に使用され、第１閾値よりも小さい第２閾値と、露光量指定値が第２特定値以上第１特定値以下の場合に使用され、第１閾値と第２閾値の間の中間値とのうちのいずれかの値である。中間値は、第１閾値と第２閾値との間で露光量指定値に対して線形に変化する値である。
【００１１】
画像生成部は、例えば、第１領域または第２領域のうち一方の領域を酸素飽和度の値に応じた色で表示し、他方の領域を酸素飽和度の値に依らない特定色で表示する酸素飽和度画像を生成する。この場合、画像生成部は、例えば、生成する酸素飽和度画像において色差信号を零にすることにより特定色を表示させる。
【００１２】
また、本発明の別の内視鏡システムは、照明部と、画像信号取得部と、酸素飽和度算出部と、露光量指定値算出部と、閾値算出部と、領域検出部と、画像生成部と、を備える。照明部は、観察対象に照射する照明光を発生する。画像信号取得部は、照明光の反射光で観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を撮像素子から取得する。酸素飽和度算出部は、画像信号に基づいて、酸素飽和度を算出する。露光量指定値算出部は、画像信号に基づいて、観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する。閾値算出部は、画像信号の画素値に基づいて算出される演算値と比較するための閾値を、露光量指定値に応じて算出する。領域検出部は、画像信号に基づいて演算値を算出し、演算値が閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、演算値が範囲に収まらない第２領域とを検出する。画像生成部は、酸素飽和度を色で表し、かつ、第１領域と第２領域とで酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する。
【００１３】
演算値は、例えば、画像信号の全画素の画素値の平均値に対する各画素の画素値の比率である。また、演算値は、画素値の平均値でもよい。
【００１４】
本発明の内視鏡システムのプロセッサ装置は、観察対象に照射する照明光を発生する照明部と、照明光の反射光で観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を撮像素子から出力する内視鏡システムのプロセッサ装置であり、画像信号取得部と、酸素飽和度算出部と、露光量指定値算出部と、閾値算出部と、領域検出部と、画像生成部と、を備える。画像信号取得部は、画像信号を取得する。酸素飽和度算出部は、画像信号に基づいて、酸素飽和度を算出する。露光量指定値算出部は、画像信号に基づいて、観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する。閾値算出部は、画像信号の画素値と比較するための閾値を、露光量指定値に応じて算出する。領域検出部は、画素値が閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、画素値が範囲に収まらない第２領域を検出する。画像生成部は、酸素飽和度を色で表し、かつ、第１領域と第２領域とで酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する。
【００１５】
本発明の内視鏡システムの作動方法は、照明光発生ステップと、画像信号取得ステップと、酸素飽和度算出ステップと、露光量指定値算出ステップと、閾値算出ステップと、領域検出ステップと、画像生成ステップと、を備える。照明光発生ステップでは、照明部が観察対象に照射する照明光を発生する。画像信号取得ステップでは、撮像素子によって照明光の反射光で観察対象を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波長範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を撮像素子から取得する。酸素飽和度算出ステップでは、酸素飽和度算出部が、画像信号に基づいて、酸素飽和度を算出する。露光量指定値算出ステップでは、露光量指定値算出部が、画像信号に基づいて、観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する。閾値算出ステップでは、閾値算出部が、画像信号の画素値と比較するための閾値を、露光量指定値に応じて算出する。領域検出ステップでは、領域検出部が、画素値が閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、画素値が範囲に収まらない第２領域とを検出する。画像生成ステップでは、画像生成部が、酸素飽和度を色で表し、かつ、第１領域と第２領域とで酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する。
【００１６】
本発明のプロセッサ装置の作動方法は、観察対象に照射する照明光を発生する照明部と、照明光の反射光で観察対象を撮像する撮像素子を有し、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範囲を含む複数の波長範囲に対応する複数の画像信号を撮像素子から出力する内視鏡システムに用いられるプロセッサ装置の作動方法であり、画像信号取得ステップと、酸素飽和度算出ステップと、露光量指定値算出ステップと、閾値算出ステップと、領域検出ステップと、画像生成ステップと、を備える。画像信号取得ステップでは、画像信号を取得する。酸素飽和度算出ステップでは、酸素飽和度算出部が、画像信号に基づいて、酸素飽和度を算出する。露光量指定値算出ステップでは、露光量指定値算出部が、画像信号に基づいて、観察対象を撮像する露光量を指定するための露光量指定値を算出する。閾値算出ステップでは、閾値算出部が、画像信号の画素値と比較するための閾値を、露光量指定値に応じて算出する。領域検出ステップでは、領域検出部が、画素値が閾値で定められる範囲に収まる第１領域と、画素値が範囲に収まらない第２領域とを検出する。画像生成ステップでは、画像生成部が、酸素飽和度を色で表し、かつ、第１領域と第２領域とで酸素飽和度の表示が異なる酸素飽和度画像を生成する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の内視鏡システム、内視鏡システム用プロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、内視鏡システム用プロセッサ装置の作動方法によれば、酸素飽和度を算出し、かつ、酸素飽和度に誤差が生じ、酸素飽和度画像にアーチファクトとして表れる領域に関する情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】内視鏡システムの外観図である。
【図２】内視鏡システムのブロック図である。
【図３】通常観察モード時に発光する光のスペクトルを示すグラフである。
【図４】特殊観察モード時に発光する光のスペクトルを示すグラフである。
【図５】ＲＧＢカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図６】通常観察モード時の撮像制御を示す説明図である。
【図７】特殊観察モード時の撮像制御を示す説明図である。
【図８】特殊観察画像処理部のブロック図である。
【図９】信号比と酸素飽和度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を示すグラフである。
【図１１】酸素飽和度を算出する方法を示す説明図である。
【図１２】露光量指定値と閾値の関係を示すグラフである。
【図１３】観察距離と露光量指定値の関係を示す説明図である。
【図１４】観察距離と酸素飽和度に誤差が生じ、酸素飽和度画像にアーチファクトとして表れるリクスの関係を表すグラフである。
【図１５】酸素飽和度と色差信号の関係を示すグラフである。
【図１６】内視鏡システムの作用を示すフローチャートである。
【図１７】観察距離が長い場合の第１，第２領域を示す説明図である。
【図１８】観察距離が短い場合の第１，第２領域を示す説明図である。
【図１９】画素値の頻度ヒストグラム及び閾値の関係を示す説明図である。
【図２０】第１，第２領域を加味しない場合の酸素飽和度画像である。
【図２１】第１，第２領域で表示方法を変えた酸素飽和度画像である。
【図２２】第２実施形態の特殊観察画像処理部のブロック図である。
【図２３】第２実施形態の酸素飽和度画像である。
【図２４】第３実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図２５】ＬＥＤの発光帯域とＨＰＦの特性を示すグラフである。
【図２６】第３実施形態における通常観察モード時の撮像制御を示す説明図である。
【図２７】第３実施形態における特殊観察モード時の撮像制御を示す説明図である。
【図２８】第４実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図２９】回転フィルタの平面図である。
【図３０】ＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合の通常観察モードの撮像制御を示す説明図である。
【図３１】ＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合の特殊観察モードの撮像制御を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６、モニタ１８（表示部）と、コンソール２０とを有する。内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部２１の基端部分に設けられた操作部２２と、挿入部２１の先端側に設けられた湾曲部２３及び先端部２４を有している。操作部２２のアングルノブ２２ａを操作することにより、湾曲部２３は湾曲動作する。この湾曲動作にともなって、先端部２４が所望の方向に向けることができる。
【００２０】
また、操作部２２には、アングルノブ２２ａの他、観察モード切替ＳＷ（観察モード切替スイッチ）２２ｂと、ズーム操作部２２ｃと、静止画像を保存するためのフリーズボタン（図示しない）と、が設けられている。モード切替ＳＷ２２ｂは、通常観察モードと、特殊観察モードの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、被検体内の観察対象をフルカラー画像化した通常光画像をモニタ１８に表示するモードである。特殊観察モードは、観察対象の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モニタ１８に表示するモードである。ズーム操作部２２ｃは、内視鏡１２内のズームレンズ４７（図２参照）を駆動させて、観察対象を拡大させるズーム操作に用いられる。
【００２１】
プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール２０と電気的に接続される。モニタ１８は、通常光画像や酸素飽和度画像等の画像、及びこれらの画像に関する情報（以下、画像情報等という）を表示する。コンソール２０は、機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する記録部（図示省略）を接続しても良い。
【００２２】
図２に示すように、光源装置１４は、中心波長４７３ｎｍの第１青色レーザ光を発する第１青色レーザ光源（４７３ＬＤ（レーザダイオード））３４と、中心波長４４５ｎｍの第２青色レーザ光を発する第２青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３６とを発光源として備えている。これらの半導体発光素子からなる各光源３４，３６の発光量及び発光タイミングは、光源制御部４０により個別に制御される。このため、第１青色レーザ光源３４の出射光と、第２青色レーザ光源３６の出射光の光量比は変更自在になっている。また、光源制御部４０は、第１，第２青色レーザ光源３４，３６の各出射光量を、露光量指定値算出部６５から入力される露光量指定値に基づいてそれぞれ制御する。これにより、光量制御部４０は、観察対象に照射する照明光の光量の調節を行う。
【００２３】
なお、第１，第２青色レーザ光の半値幅は±１０ｎｍ程度にすることが好ましい。また、第１青色レーザ光源３４と第２青色レーザ光源３６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としても良い。
【００２４】
光源制御部４０は、通常観察モードの場合には、第２青色レーザ光源３６を点灯させる。これに対して、特殊観察モードの場合には、１フレーム間隔で、第１青色レーザ光源３４と第２青色レーザ光源３６を交互に点灯させる。
【００２５】
各光源３４，３６から出射される第１，第２青色レーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材（いずれも図示せず）を介してライトガイド（ＬＧ）４１に入射する。ライトガイド４１は、光源装置１４と内視鏡１２を接続するユニバーサルコード１７（図１参照）と、内視鏡１２に内蔵されている。ライトガイド４１は、各光源３４，３６からの第１，第２青色レーザ光を、内視鏡１２の先端部２４まで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。
【００２６】
内視鏡１２の先端部２４は、照明光学系２４ａと撮像光学系２４ｂを有している。照明光学系２４ａには、蛍光体４４と、照明レンズ４５が設けられている。蛍光体４４には、ライトガイド４１から第１，第２青色レーザ光が入射する。蛍光体４４は、第１または第２青色レーザ光が照射されることで蛍光を発する。また、一部の第１または第２青色レーザ光は、そのまま蛍光体４４を透過する。蛍光体４４を出射した光は、照明レンズ４５を介して観察対象に照射される。第１青色レーザ光源３４と、第２青色レーザ光源３６と、蛍光体４４は観察対象に照射する照明光を発生させる照明部を構成する。
【００２７】
通常観察モードにおいては、第２青色レーザ光が蛍光体４４に入射するため、図３に示すスペクトルの白色光（以下、第２白色光という）が照明光として観察対象に照射される。この第２白色光は、第２青色レーザ光と、この第２青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する緑色〜赤色の第２蛍光とから構成される。したがって、第２白色光は、波長範囲が可視光全域に及んでいる。
【００２８】
一方、特殊観察モードにおいては、第１青色レーザ光と第２青色レーザ光が蛍光体４４に交互に入射することにより、図４に示すように、互いに発光スペクトルが異なる第１白色光と第２白色光が交互に照明光として観察対象に照射される。第１白色光は、第１青色レーザ光と、この第１青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する緑色〜赤色の第１蛍光とから構成される。したがって、第１白色光は、波長範囲が可視光全域に及んでいる。第２白色光は、通常観察モード時に照射される第２白色光と同様である。本実施形態の場合、第１白色光が第１照明光であり、第２白色光が第２照明光である。
【００２９】
第１蛍光と第２蛍光は、波形（スペクトルの形状）がほぼ同じであり、第１蛍光の強度（Ｉ１（λ））と第２蛍光の強度（Ｉ２（λ））の比（以下、フレーム間強度比という）は、何れの波長λにおいても同じである。例えば、Ｉ２（λ１）／Ｉ１（λ１）＝Ｉ２（λ２）／Ｉ１（λ２）である。このフレーム間強度比Ｉ２（λ）／Ｉ１（λ）は、酸素飽和度の算出精度に影響を与えるものであるため、光源制御部４０により、予め設定された基準フレーム間強度比を維持するように高精度に制御されている。
【００３０】
なお、蛍光体４４は、第１及び第２青色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類の蛍光体（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ものを使用することが好ましい。また、本実施形態のように、半導体発光素子を蛍光体４４の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の第１白色光及び第２白色光が得られる。また、各白色光の強度を容易に調整できる上に、色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。
【００３１】
内視鏡１２の撮像光学系２４ｂは、撮像レンズ４６、ズームレンズ４７、センサ４８を有している（図２参照）。観察対象からの反射光は、撮像レンズ４６及びズームレンズ４７を介してセンサ４８に入射する。これにより、センサ４８に観察対象の反射像が結像される。ズームレンズ４７は、ズーム操作部２２ｃを操作することでテレ端とワイド端との間を移動する。ズームレンズ４７がテレ端側に移動すると観察対象の反射像が拡大する。一方、ズームレンズ４７がワイド端側に移動することで、観察対象の反射像が縮小する。なお、拡大観察をしない場合（非拡大観察時）には、ズームレンズ４７はワイド端に配置されている。そして、拡大観察を行う場合には、ズーム操作部２２ｃの操作によってズームレンズ４７はワイド端からテレ端側に移動される。
【００３２】
センサ４８は、カラーの撮像素子であり、観察対象の反射像を撮像して画像信号を出力する。センサ４８としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることができる。本実施形態では、センサ４８はＣＣＤイメージセンサである。また、センサ４８は、撮像面にＲＧＢカラーフィルタが設けられたＲＧＢ画素を有しており、ＲＧＢの各色の画素で光電変換をすることによってＲ，Ｇ，Ｂの三色の画像信号を出力する。
【００３３】
図５に示すように、Ｂカラーフィルタは３８０〜５６０ｎｍの分光透過率を有しており、Ｇカラーフィルタは４５０〜６３０ｎｍの分光透過率を有しており、Ｒカラーフィルタ５８０〜７６０ｎｍの分光透過率を有している。したがって、通常観察モード時に第２白色光が観察対象に照射された場合には、Ｂ画素には第２青色レーザ光と第２蛍光の緑色成分の一部が入射し、Ｇ画素には第２蛍光の緑色成分の一部が入射し、Ｒ画素には第２蛍光の赤色成分が入射する。Ｂ画素から出力されるＢ画像信号は、第２青色レーザ光は第２蛍光よりも発光強度が極めて大きいので、大部分が第２青色レーザ光の反射光成分で占められている。
【００３４】
一方、特殊観察モード時に第１白色光が観察対象に照射された場合には、Ｂ画素には第１青色レーザ光と第１蛍光の緑色成分の一部が入射し、Ｇ画素には第１蛍光の緑色成分の一部とＧカラーフィルタによって減衰した第１青色レーザ光が入射し、Ｒ画素には第１蛍光の赤色成分が入射する。第１青色レーザ光は第１蛍光よりも発光強度が極めて大きいので、Ｂ画素から出力されるＢ画像信号の大部分は第１青色レーザ光の反射光成分で占められている。
【００３５】
特殊観察モード時に第２白色光が観察対象に照射されたときのＲＧＢ各画素での光入射成分は、通常観察モードの場合と同様である。
【００３６】
センサ４８としては、撮像面にＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）及びＧ（グリーン）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色イメージセンサを用いても良い。センサ４８として補色イメージセンサを用いる場合は、ＣＭＹＧの四色の画像信号からＲＧＢの三色の画像信号に色変換する色変換部を、内視鏡１２、光源装置１４またはプロセッサ装置１６のいずれかに設けておけば良い。こうすれば補色イメージセンサを用いる場合でも、ＣＭＹＧの４色の画像信号から色変換によってＲＧＢ３色の画像信号を得ることができる。
【００３７】
撮像制御部４９はセンサ４８の撮像制御を行う。図６に示すように、通常観察モード時には、１フレームの期間（以下、単に１フレームという）毎に、第２白色光で照明された観察対象をセンサ４８で撮像する。これにより、１フレーム毎にセンサ４８からＲＧＢの各画像信号が出力される。なお、本実施形態の場合、センサ４８はＣＣＤイメージセンサなので、１フレームは例えば電荷蓄積期間（露光期間とも言う）の終了時（時刻ＴＡ）から次の電荷蓄積期間の終了時（時刻ＴＢ）までの長さの期間である。また、図６では読出期間と電荷蓄積期間を分けているが、センサ４８はＣＣＤイメージセンサであるため、ほぼ１フレームの全てを電荷蓄積期間にし、信号電荷の蓄積中に前のフレームで蓄積された信号電荷の読み出すこともできる。撮像制御部４９は、こうした電荷蓄積期間の長さの調節等の制御も行う。
【００３８】
撮像制御部４９は、特殊観察モード時も、通常観察モード時と同様にしてセンサ４８の撮像制御を行う。但し、特殊観察モード時には、センサ４８の撮像のフレームに同期して第１白色光と第２白色光が交互に観察対象に照射される。このため、図７に示すように、センサ４８は、第１白色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を１フレーム目の読出期間に読み出して、ＲＧＢ各色の画像信号を出力する。そして、第２白色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を２フレーム目の読出期間に読み出して、ＲＧＢ各色の画像信号を出力する。センサ４８は、１フレーム目，２フレーム目ともＲＧＢの各色の画像信号を出力するが、依拠する白色光のスペクトルが異なるので、以下では区別のために、センサ４８が１フレーム目に出力するＲＧＢ各色の画像信号をそれぞれＲ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｂ１画像信号といい、２フレーム目に出力するＲＧＢ各色の画像信号をＲ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号という。
【００３９】
なお、酸素飽和度の算出には、例えば、Ｂ１画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ２と、Ｒ２画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｒ２／Ｇ２が用いられる。これらのうち、酸素飽和度の算出に必須な信号比は、Ｂ１画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ２である。このため、第１白色光中のＢ１画像信号になる成分（蛍光体４４を透過した第１青色レーザ光）が第１信号光であり、第２白色光中のＧ２画像信号になる成分（第２蛍光の緑色帯域成分）が第２信号光である。
【００４０】
センサ４８から出力される各色の画像信号は、ＣＤＳ（correlated double sampling）／ＡＧＣ（automatic gain control）回路５０に送信される（図２参照）。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０は、センサ４８から出力されるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５２によってデジタル画像信号に変換される。こうしてデジタル化された画像信号はプロセッサ装置１６に入力される。
【００４１】
プロセッサ装置１６は、画像信号取得部５４と、画像処理切替部６０と、通常観察画像処理部６２と、特殊観察画像処理部６４と、露光量指定値算出部６５とを備えている。画像信号取得部５４は、内視鏡１２のセンサ４８から画像信号を取得する。画像信号取得部５４はＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６とノイズ除去部５８と信号変換部５９とを備えている。
【００４２】
ＤＳＰ５６は、取得した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、ＹＣ変換処理等の各種信号処理を行う。欠陥補正処理では、センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施された画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理は、オフセット処理後のＲＧＢ各画像信号に特定のゲインを乗じることにより各画像信号の信号レベルを整える。ゲイン補正処理後の各色の画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって、各画像信号の明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後の画像信号には、デモザイク処理（等方化処理，同時化処理とも言う）が施され、補間により各画素の不足した色の信号が生成される。デモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。ＤＳＰ５９は、デモザイク処理後の各画像信号にＹＣ変換処理を施し、ＹＣ変換処理によって生成された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒをノイズ除去部５８に出力する。
【００４３】
ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でデモザイク処理等が施された画像信号に対して、例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ除去処理を施す。ノイズが除去された画像信号は、信号変換部５９に入力され、ＲＧＢの画像信号に再変換された後、画像処理切替部６０と露光量指定値算出部６５に入力される。
【００４４】
露光量指定値算出部６５は、信号変換部５９から入力される画像信号に基づいて露光量指定値を算出する。露光量指定値は、観察対象を撮像する露光量を指定するための制御パラメータである。露光量指定値算出部６５は、露光量指定値の算出のために、入力された画像信号を用いて例えば各画素の輝度の平均値（以下、平均輝度という）を算出する。そして、平均輝度が、設定等により定められた輝度（以下、設定輝度という）よりも大きい場合、平均輝度が設定輝度に近い値になるように露光量を下げる露光量指定値を算出する。逆に、平均輝度が設定輝度よりも小さい場合は、露光量を上げ、平均輝度を設定輝度に近づける露光量指定値を算出する。平均輝度が設定輝度とほぼ等しい場合は、その平均輝度を維持する露光量を指定する露光量指定値を算出する。これにより、先端部２４と観察対象との距離（観察距離）の変化や先端部２４と観察対象との相対的な向き（観察向き）の変化等によらず、ほぼ常に同じ明るさで観察対象を撮像し、観察できる。
【００４５】
本実施形態の露光量指定値は、照明光の光量を指定する制御パラメータである。このため、露光量指定値は光源制御部４０に入力され、光源制御部４０が露光量指定値に応じて第１，第２青色レーザ光の光量を調節し、照明光量が観察対象の撮像に適切な値に調節することによって、センサ４８が観察対象を撮像する露光量が露光量指定値で指定された露光量になる。但し、露光量は、センサ４８の電荷蓄積期間の長さ（いわゆる電子シャッタの速度）を調節することによっても露光量を変化させることができる。このため、露光量指定値算出部６５は、照明光の光量を指定する露光量指定値の代わりに、電荷蓄積期間の長さを指定する露光量指定値を算出してもよい。この場合、露光量指定値は撮像制御部４９に入力され、撮像制御部４９が入力された露光量指定値に応じてセンサ４８の電荷蓄積期間を調節する。また、露光量指定値算出部６５は、照明光の光量と電荷蓄積期間の長さを指定する露光量指定値を算出し、照明光の光量と電荷蓄積期間の長さとを指定することによって露光量を変化させても良い。
【００４６】
画像処理切替部６０は、観察モード切替ＳＷ２２ｂが通常観察モードにセットされている場合には、画像信号を通常観察画像処理部６２に入力する。一方、観察モード切替ＳＷ２２ｂが特殊観察モードに設定されている場合、画像処理切替部６０は、画像信号を特殊観察画像処理部６４に入力する。
【００４７】
通常観察画像処理部６２は、色変換部６８と、色彩強調部７０と、構造強調部７２と、表示用画像信号生成部７３とを有する。色変換部６８は、入力された１フレーム分のＲＧＢの各画像信号を、それぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に割り当てたＲＧＢ画像データを生成する。そして、ＲＧＢ画像データに対して、さらに３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理等の色変換処理を施す。
【００４８】
色彩強調部７０は、色変換処理済みのＲＧＢ画像データに対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部７２は、色彩強調処理済みのＲＧＢ画像データに対して、空間周波数強調等の構造強調処理を施す。構造強調部７２で構造強調処理が施されたＲＧＢ画像データは、通常観察画像として表示用画像信号生成部７３に入力される。表示用画像信号生成部７３は、通常観察画像を表示用形式の信号（表示用画像信号。例えば、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒ）に変換し、モニタ１８に入力する。これにより、モニタ１８には通常観察画像が表示される。
【００４９】
特殊観察画像処理部６４は、図８に示すように、信号比算出部８１と、相関関係記憶部８２と、酸素飽和度算出部８３と、閾値算出部８４と、領域検出部８５と、酸素飽和度画像生成部８６とを有する。
【００５０】
信号比算出部８１は、酸素飽和度算出部８３で酸素飽和度の算出のために用いる信号比を算出する。具体的には、信号比算出部８１は、Ｂ１画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ２を画素毎に算出し、かつ、Ｒ２画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｒ２／Ｇ２を画素毎に算出する。なお、信号比算出部８１は、信号比Ｂ１／Ｇ２を算出する際に、Ｂ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｒ１画像信号を用いた画素間演算によって、Ｂ１画像信号から第１蛍光による信号値を除去して色の分離性を高める補正処理を施し、ほぼ第１青色レーザ光だけによる信号値に補正したＢ１画像信号を用いる。
【００５１】
相関関係記憶部８２は、信号比算出部８１が算出する信号比と、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に示す二次元空間上に酸素飽和度の等値線を定義した２次元テーブルで記憶されている。信号比に対する等値線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られ、各等値線の間隔は血液量（図９の横軸）に応じて変化する。この信号比と酸素飽和度との相関関係はｌｏｇスケールで記憶されている。
【００５２】
上記相関関係は、図１０に示すように、酸化ヘモグロビン（グラフ９０）や還元ヘモグロビン（グラフ９１）の吸光特性や光散乱特性と密接に関連し合っている。例えば、第１青色レーザ光の中心波長４７３ｎｍの近傍の波長範囲ように、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が大きい波長範囲、すなわち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範囲では、酸素飽和度の情報を取り扱いやすい。しかしながら、４７３ｎｍの光に対応する信号を含むＢ１画像信号は、酸素飽和度だけでなく、血液量にも依存度が高い。そこで、Ｂ１画像信号に加え、主として血液量に依存して変化する光に対応するＧ２画像信号と、Ｂ１画像信号とＧ２画像信号のリファレンス信号となるＲ２画像信号とから得られる信号比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。
【００５３】
酸素飽和度算出部８３は、信号比算出部８１で算出された信号比を用いることにより、画像信号に基づいて酸素飽和度を算出する。より具体的には、酸素飽和度算出部８３は、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係を参照し、信号比算出部８１で算出された信号比に対応する酸素飽和度を画素毎に算出する。例えば、特定画素における信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２がそれぞれＢ１＊／Ｇ２＊及びＲ２＊／Ｇ２＊である場合、図１１に示すように、相関関係を参照すると、信号比Ｂ１＊／Ｇ２＊及び信号比Ｒ２＊／Ｇ２＊に対応する酸素飽和度は「６０％」である。したがって、酸素飽和度算出部８３は、この特定画素の酸素飽和度を「６０％」と算出する。
【００５４】
なお、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２が極めて大きくなったり、極めて小さくなったりすることはほとんどない。すなわち、信号比Ｂ１／Ｇ２や信号比Ｒ２／Ｇ２の値が、酸素飽和度０％の下限ライン９３を上回ったり、反対に酸素飽和度１００％の上限ライン９４を下回ったりすることはほとんどない。但し、算出する酸素飽和度が下限ライン９３を下回ってしまった場合には酸素飽和度算出部８３は酸素飽和度を０％とし、上限ライン９４を上回ってしまった場合には酸素飽和度を１００％とする。また、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２に対応する点が下限ライン９３と上限ライン９４の間から外れた場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度が低いことが分かるように表示をしたり、酸素飽和度を算出しないようにしても良い。
【００５５】
領域検出部８４は、画像処理切替部６０から画像信号を取得し、取得した画像信号の画素値を閾値と比較することにより、画素値が閾値で定められた範囲に収まる第１領域と、画素値が閾値で定められる範囲に収まらない第２領域とを検出する。本実施形態では、領域検出部８４が用いる閾値は、各画素が第１領域と第２領域のどちらに属するかを分ける基準となる一つの数値（ＱＴＨ）であり、第１領域は閾値ＱＴＨ以下の画素値を有する１以上の画素からなる領域であり、第２領域は閾値ＱＴＨよりも大きい画素値を有する１以上の画素からなる領域である。このため、第１領域及び第２領域が、それぞれ複数箇所に検出される場合もある。また、第１領域だけが、または第２領域だけが検出される場合もある。領域検出部８４が検出した第１領域及び第２領域の位置や範囲に関する情報は酸素飽和度画像生成部８６に入力され、酸素飽和度画像の生成に利用される。
【００５６】
閾値算出部８５は、露光量指定値算出部６５から取得する露光量指定値に応じて領域検出部８４で第１，第２領域の検出に用いる閾値を算出する。また、露光量指定値が大きいほど、閾値算出部８５は閾値の値を大きくする。本実施形態では、図１２に示すように、閾値算出部８５が算出する閾値ＱＴＨは、第１閾値Ｑ１と、第１閾値Ｑ１よりも大きい第２閾値Ｑ２と、または第１閾値Ｑ１と第２閾値Ｑ２の間で露光量指定値Ｅに応じて線形に変化する値（以下、中間値という）とのうちのいずれかである。第１閾値Ｑ１、第２閾値Ｑ２、及び第１，第２閾値Ｑ１，Ｑ２の間における閾値の変化の仕方は実験等により予め定められている。
【００５７】
より具体的には、閾値算出部８５は、露光量指定値Ｅが予め定められた第１特定値Ｅ１以下の場合、第１閾値Ｑ１を領域検出部８４で用いる閾値ＱＴＨとする。また、閾値算出部８５は、第１特定値Ｅ１よりも大きい値に予め定められた第２特定値Ｅ２と比較し、第２特定値Ｅ２よりも露光量指定値Ｅが大きい場合には、第２閾値Ｑ２を領域検出部８４で用いる閾値ＱＴＨとする。露光量指定値Ｅが第１特定値Ｅ１よりも大きく、第２特定値Ｅ２よりも小さい場合、第１閾値Ｑ１と第２閾値Ｑ２との間で、露光量指定値Ｅに対して線形に変化する値を算出し、これを領域検出部８４で用いる閾値ＱＴＨとする。例えば、露光量指定値Ｅが第１，第２特定値Ｅ１，Ｅ２の平均値（（Ｅ１＋Ｅ２）／２）である場合、閾値算出部８５は第１閾値Ｑ１と第２閾値Ｑ２の平均値（（Ｑ１＋Ｑ２）／２）を領域検出部８４で用いる閾値ＱＴＨとする。
【００５８】
上記のように露光量指定値Ｅに応じて算出する閾値ＱＴＨは、観察距離及びアーチファクトが表れるリスクと密接な関係がある。第一に、図１３（Ａ）に示すように先端部２４と観察対象９６との距離をあけて遠隔から撮像する場合と、図１３（Ｂ）に示すように先端部２４を観察対象９６に近接させて撮像する場合とを比較すると、一定光量の照明光を照射したとすれば、露光量は遠隔撮像時に小さく、近接撮像時に大きい。したがって、露光量指定値Ｅに基づいて自動的に露光量の調節を行っていることで例えば通常観察画像の明るさは観察距離に依らずほぼ一定であるが、露光量の調節のために用いる露光量指定値Ｅは遠隔撮像時に小さくなり、近接撮像時には小さくなる。
【００５９】
第二に、粘膜に汚れ等がなく、一定光量の照明光を観察対象に照射する場合、近接撮像時には酸素飽和度に誤差が生じ、酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成するとアーチファクトとして表れることがあるが、観察距離が長い場合には酸素飽和度の誤差は小さいので、アーチファクトは殆ど表れない。特に、図１４に示すように、酸素飽和度画像にアーチファクトが表れるリクスは、特定の観察距離以下の近接撮像時に高く、遠隔撮像時には低い。
【００６０】
これらのことから、露光量指定値Ｅが大きい場合、観察距離が長いので、酸素飽和度画像にアーチファクトは表れ難く、露光量指定値Ｅが小さい場合、観察距離が短いので、酸素飽和度画像にアーチファクトが表れやすいと言える。この関係に基づき、閾値算出部８５は、酸素飽和度画像にアーチファクトが表れるリスクが高い場合には、大小２つの閾値Ｑ１，Ｑ２のうち、小さい方の第１閾値Ｑ１を領域検出部８４で使用させ、酸素飽和度画像にアーチファクトが表れるリスクが低い場合には、大きい方の第２閾値Ｑ２を領域検出部８４で使用させる。酸素飽和度画像にアーチファクトが表れるリスクがこれらの中間的なリスクの場合には中間値を領域検出部８４に使用させる。
【００６１】
また、より厳密に言えば、観察距離は画像信号の各画素で異なっている。例えば図１３において観察対象９６の撮像範囲（破線で示す）の中央と端の各観察距離を比較すれば、中央では観察距離が短く、撮像範囲の端では観察距離が長い。このため、閾値ＱＴＨは観察対象９６を撮像した際の平均的な（あるいは代表的な）観察距離にある画素の画素値、及びこの画像信号を酸素飽和度の算出に用いた場合の平均的なアーチファクトの表れやすさを表していると捉えることができる。したがって、閾値ＱＴＨと画像信号の各画素の画素値と比較すれば、画像信号内で観察距離が短く、アーチファクトが表れやすい画素がある領域と、同じ画像信号内でも観察距離が長く、アーチファクトが表れにくい画素がある領域とを区別する基準になる。領域検出部８４の領域検出はこれを利用したものであり、第１領域は、画像信号内で観察距離が短く、アーチファクトが表れやすい画素がある領域であり、第２領域は同じ画像信号内でも観察距離が長く、アーチファクトが表れにくい画素がある領域である。
【００６２】
なお、本実施形態では、閾値算出部８５は上記のように図１２のグラフに従って段階的に閾値ＱＴＨを算出しているが、閾値ＱＴＨは露光量指定値Ｅに対して、概ね露光量指定値Ｅが大きい場合に閾値ＱＴＨが大きく、露光量指定値Ｅが小さい場合に閾値ＱＴＨが小さくなる線形な関係で定められていれば良い。
【００６３】
酸素飽和度画像生成部８６は、酸素飽和度算出部８３で算出された酸素飽和度と、領域検出部８４で検出された第１及び第２領域の情報とを用いて、酸素飽和度を疑似カラーで表す酸素飽和度画像を生成し、モニタ１８に表示させる。具体的には、酸素飽和度画像生成部８６は、まず、Ｂ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号を取得し、これらをＢ画素，Ｇ画素，Ｒ画素にそれぞれ割り当てたＲＧＢ画像データを生成する。次いで、このＲＧＢ画像データに対して、３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理等の色変換処理を施し、さらに設定等に応じて空間周波数強調等の構造強調処理を施す。その後、これらの各種処理が施されたＲＧＢ画像データを、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒとからなる画像信号（以下、一次画像信号という）に変換する。すなわち、酸素飽和度画像生成部８６は、Ｂ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号を用いて、まずは通常観察画像と同様のＲＧＢ画像データを生成し、通常観察画像の表示用画像信号に対応する一次画像信号を得る。
【００６４】
その後、酸素飽和度画像生成部８６は、一次画像信号の色差信号Ｃｂ，Ｃｒの信号値を、酸素飽和度と、第１及び第２領域の情報に基づいて置き換えることにより、酸素飽和度を疑似カラーで表す二次画像信号を生成し、モニタ１８に表示させる。この色差信号Ｃｂ，Ｃｒが置き換えられた二次画像信号が表す画像が酸素飽和度画像である。
【００６５】
より具体的には、酸素飽和度画像生成部８６は、酸素飽和度と色差信号とを関連付けたカラーテーブル８７を有している。酸素飽和度画像生成部８５は、一次画像信号の第２領域にある各画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを、カラーテーブル８７にしたがって血液量及び酸素飽和度に対応した色差信号Ｃｂ，Ｃｒに置き換える。図１５に示すように、カラーテーブル８７は、酸素飽和度が高い場合に、色差信号Ｃｂの信号値が負、色差信号Ｃｒの信号値が正となるように定義され、反対に酸素飽和度が低い場合には、色差信号Ｃｂの信号値が正、色差信号Ｃｒの信号値が負になるように定義されている。そして、中程度の酸素飽和度において、色差信号Ｃｂの信号値と色差信号Ｃｒの信号値の大小関係が逆転するように定義されている。このため、酸素飽和度に応じてカラーテーブル８７の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを用いれば、酸素飽和度が低い方から高い方に行くにつれて各画素の色味が青，水色，緑色，黄色，橙，赤と変化する。
【００６６】
一方、酸素飽和度画像生成部８５は、一次画像信号の第１領域にある各画素の色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒの信号値を、各画素の酸素飽和度の値によらず、全て零に置き換える。これにより、酸素飽和度画像では、第１領域の画素は無彩色で表される。このように、第２領域の画素がカラーテーブル８７にしたがって疑似カラーで表されるのに対して、第１領域の画素は無彩色で表すことによって、酸素飽和度画像は第１領域の酸素飽和度の算出精度が低いことを示す。
【００６７】
次に、本実施形態の内視鏡システム１０による観察の流れを図１６のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにおいて、最も遠景の状態からスクリーニングを行う（Ｓ１０）。通常観察モードでは、通常観察画像がモニタ１８に表示される。このスクリーニング時に、ブラウニッシュエリアや発赤等の病変の可能性がある部位（以下、病変可能性部位という）を発見した場合（Ｓ１１）には、モード切替ＳＷ２２ｂを操作して、特殊観察モードに切り替える（Ｓ１２）。そして、この特殊観察モードにおいて、病変可能性部位の診断を行う。
【００６８】
特殊観察モードでは、第１及び第２白色光がセンサ４８の撮像フレームに同期して交互に観察対象に照射されるので（照明光発生ステップ）、センサ４８は１フレーム目にＲ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｂ１画像信号を出力し、２フレーム目にＲ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号を出力する。これらの画像信号は、プロセッサ装置１６の画像信号取得部５４に取得され（画像信号取得ステップ）、画像信号取得部５４によって各種信号処理が施される。
【００６９】
その後、露光量指定値算出部６５では、画像信号取得部５４が出力する画像信号に基づき、露光量指定値Ｅが算出される（Ｓ１３：露光量指定値算出ステップ）。観察対象９６に照射する照明光の光量は、光源制御部４０が露光量指定値Ｅに基づいて自動的に調節される。
【００７０】
次いで、閾値算出部８５では、露光量指定値Ｅに応じて閾値ＱＴＨが算出される（Ｓ１４：閾値算出ステップ）。そして、閾値ＱＴＨが算出されると、領域検出部８４によって、閾値ＱＴＨと画像信号の各画素の画素値が比較され、画素値が閾値ＱＴＨ以下の第１領域と、画素値が閾値ＱＴＨよりも大きい第２領域が検出される（Ｓ１５：領域検出ステップ）。
【００７１】
上記のように、内視鏡システム１０は、露光量指定値Ｅに応じて閾値ＱＴＨを算出し、この露光量指定値Ｅに応じた閾値ＱＴＨに基づいて第１，第２領域を検出するが、閾値ＱＴＨが露光量指定値Ｅに応じて算出されることによって、閾値ＱＴＨは観察距離及び酸素飽和度画像にアーチファクトが表れるリスクと関連する値になっている。このため、画素値を閾値ＱＴＨと比較して第１，第２領域を検出すると、例えば図１７に示すように、観察範囲９９のうち、アーチファクトが表れやすい領域が第１領域１０１として検出され、アーチファクトが表れにくい領域が第２領域１０２として検出される。また、図１７の観察距離では、先端部２４が観察対象９６から遠く、露光量指定値Ｅが第２特定値Ｅ２以上であるとすれば、閾値ＱＴＨには第２閾値Ｑ２が用いられる。
【００７２】
同様に、図１８に示すように、図１７と比較して先端部２４を観察対象９６に近接させた場合も、その観察距離における観察範囲１０６のうち、アーチファクトが表れやすい領域が第１領域１０８として検出され、アーチファクトが表れにくい領域が第２領域１０９として検出される。また、先端部２４を観察対象９６に近づけると、露光量指定値Ｅは小さくなる。このため、図１８の観察距離で、露光量指定値Ｅが第１特定値Ｅ１以下の値になったとすると、閾値ＱＴＨには第１閾値Ｑ１が用いられる。
【００７３】
また、図１９に示すように、先端部２４を観察対象に近づけ、露光量指定値Ｅが減少すると、画素値の頻度ヒストグラム１１０に対して閾値ＱＴＨが閾値Ｑ２から閾値Ｑ１に切り替わる。これにより、斜線で示すように第１領域として検出される画素は多くなり、残りの第２領域として検出される画素は少なくなる。逆に、先端部２４を観察対象９６から遠ざければ、第１領域として検出される画素は少なくなり、第２領域として検出される画素は多くなる。
【００７４】
したがって、観察距離が短い図１７と観察距離が長い図１８を比較すると、図１７の観察範囲９９に対する第１領域１０１の割合に比べて、図１８の観察範囲１０６に対する第１領域１０８の割合は大きくなる。すなわち、露光量指定値Ｅに応じて算出した閾値ＱＴＨに基づいて第１，第２領域を検出することによって、観察距離が短いほど第１領域が広がり、第２領域は狭まるようにしている。これにより、内視鏡システム１０は、アーチファクトが表れやすい第１領域と、アーチファクトが表れにくい第２領域とを、適切に検出する。
【００７５】
上記のように第１，第２領域が検出される一方で、信号比算出部８１では、画像信号取得部５４が出力する画像信号に基づき、信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２が算出され、さらにこれらの信号比に基づき、酸素飽和度算出部８３によって酸素飽和度が画素毎に算出される（Ｓ１６：酸素飽和度算出ステップ）。
【００７６】
こうして第１，第２領域が検出され、かつ、酸素飽和度が算出されると、この第１，第２領域の情報と、酸素飽和度と、画像信号取得部５４が出力する画像信号とに基づき、酸素飽和度画像生成部８６によって酸素飽和度画像が生成され（Ｓ１７：酸素飽和度画像生成ステップ）、モニタ１８に表示される（Ｓ１８）。
【００７７】
従来の内視鏡システムでは、第１，第２領域の情報を加味せずに、カラーテーブル８７にしたがって酸素飽和度に応じた色差信号Ｃｂ，Ｃｒで疑似カラー化する。このため、例えば、図２０に示すように、従来の内視鏡システムで生成する酸素飽和度画像１２１では、酸素飽和度が低く青色に疑似カラー化された低酸素領域１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃが観察されたとしても、これらの低酸素領域１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃは、観察距離によっては、アーチファクトによって表れた偽の低酸素領域である可能性がある。
【００７８】
一方、内視鏡システム１０は、図２１に示すように、第１領域１３２と第２領域１３３を検出し、アーチファクトが表れにくい観察距離の第２領域１３３では従来の内視鏡システムと同様にカラーテーブル８７にしたがって酸素飽和度に応じた色差信号Ｃｂ，Ｃｒで疑似カラー化するが、アーチファクトが表れやすい観察距離の第１領域１３２では酸素飽和度によらず色差信号Ｃｂ，Ｃｒを全て零に置き換え、無彩色で表示する。このため、内視鏡システム１０が生成及び表示する酸素飽和度画像１３１では、第２領域１３３にある観察対象の性状に依拠した真の低酸素領域１２５Ａが表示され、ハッチングで示すように、第１領域１３２のアーチファクトによって表れた低酸素領域１２５Ｂ，１２５Ｃは無彩色になり表示されない。
【００７９】
なお、内視鏡システム１０の上記各動作は、通常観察モードに切り替えられるか（Ｓ１９）、診断終了（Ｓ２０）まで繰り返し行われる
【００８０】
上記のように、内視鏡システム１０は、酸素飽和度を算出し、かつ、酸素飽和度画像にアーチファクトが表れる領域に関する情報を得ることができる。特に、露光量指定値Ｅに応じて第１，第２領域を検出するための閾値ＱＴＨを算出しているので、観察距離及びアーチファクトが表れるリスクに応じて適切に第１，第２領域を検出し、その表示方法を変更することができる。
【００８１】
なお、本第１実施形態では、アーチファクトが表れる第１領域の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを零に置き換えているが、第２領域の画素の色と区別できれば、酸素飽和度画像における第１領域の色差信号Ｃｂ，Ｃｒの値は任意である。すなわち、酸素飽和度画像において第１領域の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを、カラーテーブル８７で使用される色差信号Ｃｂ，Ｃｒの組み合わせ以外の信号値に置き換えれば、必ずしも第１領域の画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを両方とも零にする必要はない。
【００８２】
本第１実施形態では、画素毎に画素値を閾値ＱＴＨと比較して第１，第２領域を検出しているが、画像信号を予め定めた方法で複数に区画し、これらの各区画を、第１領域とするか、第２領域とするかを判別することで、第１，第２領域を検出してもよい。例えば、画像信号を３×３の９つに区画する場合、領域検出部８４がこれらの各区画で画素値の平均値（以下、区画平均画素値という）を算出する。そして、この区画平均画素値と閾値ＱＴＨと比較して、区画平均画素値が閾値ＱＴＨ以上の区画を第１領域として検出し、平均画素値が閾値ＱＴＨよりも小さい区画を第２領域として検出する。この変形例では、区画平均画素値を閾値ＱＴＨと比較しているが、各区画の画素値の合計値等を、各区画の画素値に基づく演算値とし、算出した演算値に基づいて第１，第２領域の検出をしても良い。この場合、閾値ＱＴＨの大きさは、比較する演算値に合わせた値に変更すればよい。
【００８３】
また、本第１実施形態では、画素値の大きさに基づいて第１，第２領域を検出しているが、画素値に基づいて演算して得た値（以下、演算値という）に基づいて第１，第２領域を検出してもよい。例えば、領域検出部８４によって、全画素の画素値の平均値（以下、全画素平均値という）し、かつ、この全画素平均値に対する各画素の画素値の比率（各画素の画素値／全画素平均値）を算出する。そして、この比率を閾値ＰＴＨと比較して第１，第２領域を検出してもよい。上記比率と比較するための閾値ＰＴＨは、第１実施形態で画素値との閾値ＱＴＨと同様に、露光量指定値Ｅに応じて予め定めておけばよい。なお、この変形例では、全画素平均値に対する画素値の比率を、演算値として算出しているが、偏差や分散等の統計量を上記演算値として用いても良い。
【００８４】
［第２実施形態］
第２実施形態の内視鏡システムは、第１実施形態の酸素飽和度画像生成部８６を、図２２に示す酸素飽和度画像生成部２８６に置き換えたものである。それ以外の構成は第１実施形態の内視鏡システム１０と同じである。
【００８５】
酸素飽和度画像生成部２８６は、ゲイン処理部２８７と表示用画像信号生成部２８８とを備える。ゲイン処理部２８７は、Ｂ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号を取得し、これらの画像信号に対して酸素飽和度に応じたゲインを画素毎に施す。例えば、補正酸素飽和度が６０％以上の画素ではＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号のいずれにも同じゲイン「１」を乗じる。これに対して、補正酸素飽和度が６０％未満の画素では、Ｂ２画像信号に対して「１」未満のゲインを乗じ、Ｇ２画像信号及びＲ２画像信号に対しては「１」以上のゲインを乗じる。
【００８６】
表示用画像信号生成部２８８は、ゲイン処理部２８７によって上記ゲイン処理が施されたＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号を用いて生成されたＲＧＢ画像データを生成する。そして、生成したＲＧＢ画像データにＹＣ変換処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒとに変換する。その後、第１領域に属する画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒの信号値を零に置き換えることにより、表示用画像信号を生成する。この表示用画像信号が表す画像が酸素飽和度画像である。
【００８７】
図２３に酸素飽和度画像生成部２８６が生成した表示用画像信号が表す酸素飽和度画像２９１を示す。酸素飽和度画像２９１のうち、アーチファクトが表れない第２領域１３３では、酸素飽和度が特定値を上回る高酸素領域（酸素飽和度６０〜１００％）が通常観察画像と同様の色で表され、酸素飽和度が特定値を下回る低酸素領域（酸素飽和度０〜６０％）は通常観察画像とは異なる色（疑似カラー）で表される。すなわち、表示用画像信号が表す酸素飽和度画像は、低酸素領域だけが部分的に疑似カラー化される。
【００８８】
一方、高酸素領域か低酸素領域かによらず、アーチファクトが表れる第１領域１３２に属する画素は無彩色で表される。このため、第１実施形態の酸素飽和度画像１３１（図２１参照）と比較すると、第２領域１３３にある観察対象の性状に依拠した真の低酸素領域１２５Ａが疑似カラーで表示されるのは同様である。しかし、本第２実施形態の酸素飽和度画像２９１では、第１領域１３２のアーチファクトによって表れた低酸素領域１２５Ｂ，１２５Ｃも表示されてしまうものの、その色は無彩色化され、アーチファクトによって表れた低酸素領域であることを表示することができる。このため、酸素飽和度画像２９１を見れば、酸素飽和度を算出し、かつ、アーチファクトが表れる領域に関する情報を得ることができる。
【００８９】
なお、図２３では、ハッチングの斜線の密度で、酸素飽和度の高低を表しており、酸素飽和度が低いほどハッチングの斜線の密度が高い。
【００９０】
なお、本第２実施形態では、画像生成部８４は、低酸素領域のみを疑似カラー化するゲインを乗じているが、高酸素領域でも酸素飽和度に応じたゲインを施し、酸素飽和度画像の全体を疑似カラー化しても良い。また、低酸素領域と高酸素領域を酸素飽和度６０％で分けているがこの境界も任意である。
【００９１】
［第３実施形態］
図２４に示すように、内視鏡システム３００の光源装置１４には、第１及び第２青色レーザ光源３４，３６と光源制御部４０の代わりに、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源ユニット３０１と、ＬＥＤ光源制御部３０４が設けられている。また、内視鏡システム３００の照明光学系２４ａには蛍光体４４が設けられていない。それ以外については、第１実施形態の内視鏡システム１０と同様である。
【００９２】
ＬＥＤ光源ユニット３０１は、特定の波長帯域に制限された光を発光する光源として、Ｒ−ＬＥＤ３０１ａ，Ｇ−ＬＥＤ３０１ｂ，Ｂ−ＬＥＤ３０１ｃを有する。図２５に示すように、Ｒ−ＬＥＤ３０１ａは、例えば約６００〜６５０ｎｍの赤色帯域光（以下、単に赤色光という）を発光する。この赤色光の中心波長は約６２０〜６３０ｎｍである。Ｇ−ＬＥＤ３０１ｂは、正規分布で表される約５００〜６００ｎｍの緑色帯域光（以下、単に緑色光）を発光する。Ｂ−ＬＥＤ３０１ｃは、４４５〜４６０ｎｍを中心波長とする青色帯域光（以下、単に青色光という）を発光する。
【００９３】
また、ＬＥＤ光源ユニット３０１は、Ｂ−ＬＥＤ３０１ｃが発する青色光の光路上に挿抜されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３０２を有する。ハイパスフィルタ３０２は、約４５０ｎｍ以下の波長帯域の青色光をカットし、約４５０ｎｍより長波長帯域の光を透過する。
【００９４】
ハイパスフィルタ３０２のカットオフ波長（約４５０ｎｍ）は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数がほぼ等しい波長であり（図１０参照）、この波長を境に酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が逆転する。本実施形態の場合、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係は、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場合のものなので、カットオフ波長以下の波長帯域に基づくシグナルは、不正確な酸素飽和度が算出される原因になる。このため、少なくとも酸素飽和度を算出するためのＢ１画像信号を取得する時に、ハイパスフィルタ３０２を用いてカットオフ波長以下の波長帯域の光が観察対象に照射されないようにすることで、酸素飽和度の算出精度が向上する。
【００９５】
したがって、ハイパスフィルタ３０２は、特殊観察モード時にＢ−ＬＥＤ３０１ｃの前の挿入位置に挿入され、通常観察モード時には退避位置に退避される。ハイパスフィルタ３０２の挿抜は、ＬＥＤ光源制御部３０４の制御のもとで、ＨＰＦ挿抜部３０３によって行われる。
【００９６】
ＬＥＤ光源制御部３０４は、ＬＥＤ光源ユニット３０１の各ＬＥＤ３０１ａ〜３０１ｃの点灯／消灯及び各発光量、及びハイパスフィルタ３０２の挿抜を制御する。具体的には、図２６に示すように、通常観察モードの場合、ＬＥＤ光源制御部３０４は、各ＬＥＤ３０１ａ〜３０１ｃを全て点灯させ、ハイパスフィルタ３０２はＢ−ＬＥＤ３０１ｃを光路上から退避させる。これにより、青色光，緑色光，赤色光が重畳した白色光が観察対象に照射され、センサ４８はその反射光により観察対象を撮像し、Ｂ，Ｇ，Ｒ各色の画像信号を出力する。
【００９７】
一方、図２７に示すように、特殊観察モードの場合、ＬＥＤ光源制御部３０４は、各ＬＥＤ３０１ａ〜３０１ｃを全て点灯させた状態で、ハイパスフィルタ３０２をフレーム毎に挿入または退避させる。これにより、観察対象には、４５０ｎｍ以下の波長帯域がカットされた青色光と緑色光と赤色光とからなる第１混色光と、４５０ｎｍ以下の波長帯域がカットされていない青色光と緑色光と赤色光とからなる第２混色光とが交互に照射される。第１混色光は第１実施形態の第１白色光に対応し、第２混色光は第１実施形態の第２白色光に対応する。
【００９８】
そして、撮像制御部４９では、第１混色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を１フレーム目の読出し期間に読み出して、Ｂ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｒ１画像信号を出力する。また、第２混色光のもとで観察対象を撮像して得た信号電荷を２フレーム目の読出期間に読み出して、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号を出力する。その後の処理は内視鏡システム１０と同様に行うことができる。
【００９９】
なお、Ｒ−ＬＥＤ３０１ａ，Ｇ−ＬＥＤ３０１ｂ，Ｂ−ＬＥＤ３０１ｃ、及びハイパスフィルタ３０２は、観察対象に互いに照射する照明光を発生させる照明部を構成する。
【０１００】
［第４実施形態］
図２８に示すように、内視鏡システム４００の光源装置１４には、第１及び第２青色レーザ光源３４，３６と光源制御部４０の代わりに、広帯域光源４０１と、回転フィルタ４０２と、回転フィルタ制御部４０３が設けられている。また、内視鏡システム４００のセンサ４０５は、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。このため、ＤＳＰ５６は、デモザイク処理等のカラー撮像素子に特有の処理は行わない。それ以外については、第１実施形態の内視鏡システム１０と同じである。
【０１０１】
広帯域光源４０１は、例えばキセノンランプ、白色ＬＥＤ等からなり、波長帯域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ４０２は、通常観察モード用フィルタ４１０と特殊観察モード用フィルタ４１１とを備えており（図２９参照）、広帯域光源４０１から発せられる白色光がライトガイド４１に入射される光路上に、通常観察モード用フィルタ４１０を配置する通常観察モード用の第１位置と、特殊観察モード用フィルタ４１１を配置する特殊観察モード用の第２位置との間で径方向に移動可能である。この第１位置と第２位置への回転フィルタ４０２の相互移動は、選択された観察モードに応じて回転フィルタ制御部４０３によって制御される。また、回転フィルタ４０２は、第１位置または第２位置に配置された状態で、センサ４０５の撮像フレームに応じて回転する。回転フィルタ４０２の回転速度は、選択された観察モードに応じて回転フィルタ制御部４０３によって制御される。
【０１０２】
図２９に示すように、通常観察モード用フィルタ４１０は、回転フィルタ４０２の内周部に設けられている。通常観察モード用フィルタ４１０は、赤色光を透過するＲフィルタ４１０ａと、緑色光を透過するＧフィルタ４１０ｂと、青色光を透過するＢフィルタ４１０ｃと有する。したがって、回転フィルタ４０２を通常光観察モード用の第１位置に配置すると、広帯域光源４０１からの白色光は、回転フィルタ４０２の回転に応じてＲフィルタ４１０ａ、Ｇフィルタ４１０ｂ、Ｂフィルタ４１０ｃのいずれかに入射する。このため、観察対象には、透過したフィルタに応じて、赤色光、緑色光、青色光が順次照射され、センサ４０５は、これらの反射光によりそれぞれ観察対象を撮像することにより、Ｒ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像信号を順次出力する。
【０１０３】
また、特殊観察モード用フィルタ４１１は、回転フィルタ４０２の外周部に設けられている。特殊観察モード用フィルタ４１１は、赤色光を透過するＲフィルタ４１１ａと、緑色光を透過するＧフィルタ４１１ｂと、青色光を透過するＢフィルタ４１１ｃと、４７３±１０ｎｍの狭帯域光を透過する狭帯域フィルタ４１１ｄとを有する。したがって、回転フィルタ４０２を通常光観察モード用の第２位置に配置すると、広帯域光源４０１からの白色光は、回転フィルタ４０２の回転に応じてＲフィルタ４１１ａ、Ｇフィルタ４１１ｂ、Ｂフィルタ４１１ｃ、狭帯域フィルタ４１１ｄのいずれかに入射する。このため、観察対象には、透過したフィルタに応じて、赤色光、緑色光、青色光，狭帯域光（４７３ｎｍ）が順次照射され、センサ４０５は、これらの反射光によりそれぞれ観察対象を撮像することにより、Ｒ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像信号、及び狭帯域画像信号を順次出力する。
【０１０４】
特殊観察モードで得られるＲ画像信号とＧ画像信号は、第１実施形態のＲ１（またはＲ２）画像信号とＧ１（またはＧ２）画像信号に対応する。また、特殊観察モードで得られるＢ画像信号は、第１実施形態のＢ２画像信号に対応し、狭帯域画像信号はＢ１画像信号に対応する。したがって、その後の処理は第１実施形態の内視鏡システム１０と同様に行うことができる。
【０１０５】
なお、広帯域光源４０１と回転フィルタ４０２は、観察対象に照射する照明光を発生させる照明部を構成する。本実施形態の場合、特殊観察モード用フィルタ４１１を用いることによって観察対象に照射される一連の光が第１照明光であり、通常観察モード用フィルタ４１０を用いることによって観察対象に照射される一連の光が第２照明光である。
【０１０６】
なお、第１〜第４実施形態では、信号比Ｂ１／Ｇ２と信号比Ｒ２／Ｇ２に基づいて酸素飽和度を算出しているが、信号比Ｂ１／Ｇ２のみに基づいて酸素飽和度を算出しても良い。この場合には、相関関係記憶部８２には信号比Ｂ１／Ｇ２と酸素飽和度の相関関係を記憶しておけば良い。
【０１０７】
第１〜第４実施形態では、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成及び表示しているが、これに加えて、血液量を画像化した血液量画像を生成及び表示しても良い。血液量は信号比Ｒ２／Ｇ２と相関があるので、信号比Ｒ２／Ｇ２に応じて異なる色を割り当てることで、血液量を画像化した血液量画像を作成することができる。
【０１０８】
第１〜第４実施形態では酸素飽和度を算出しているが、これに代えて、あるいはこれに加えて、「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×（１−酸素飽和度）（％）」から求まる還元ヘモグロビンインデックス等、他の生体機能情報を算出しても良い。
【０１０９】
第１〜第４実施形態では、センサ４８としてＣＣＤイメージセンサを用いているが、センサ４８としてＣＭＯＳイメージセンサを用いても良い。但し、ＣＭＯＳイメージセンサはいわゆるローリングシャッタ方式で駆動され、画素の行（１〜Ｎ行の各行）毎に順に信号電荷の蓄積及び読み出しが行われる。このため、各行の信号電荷の蓄積及び読み出しのタイミングが行毎に異なるので、第１白色光と第２白色光の切り替えは読み出しのタイミングに合わせて行うことが望ましい。例えば、図３０に示すように、通常観察モード時には、Ｎ行目の蓄積開始（時刻Ｔ１）から１行目の蓄積完了（時刻Ｔ２）までの間、第２白色光の照射を行う一方、１行目の読み出し開始からＮ行目の読み出し完了までの間、第２白色光の照射を停止させる。また、図３１に示すように、特殊観察モード時には、Ｎ行目の蓄積開始（時刻Ｔ１）から１行目の蓄積完了（時刻Ｔ２）までの間、第２白色光の照射を行う一方、１行目の読み出し開始（時刻Ｔ２）からＮ行目の読み出し完了（時刻Ｔ３）までの間、第２白色光の照射を停止させる。そして、次のフレームにおいて、Ｎ行目の蓄積開始（時刻Ｔ３）から１行目の蓄積完了（時刻Ｔ４）までの間、第１白色光の照射を行う一方、１行目の読み出し開始（時刻Ｔ４）からＮ行目の読み出し完了（時刻Ｔ５）までの間、第１白色光の照射を停止させる。こうすると、各行の実質的な電荷蓄積期間の長さ（露光量）を統一し、かつ、第１白色光による信号と第２白色光による信号が混ざるのを防ぐことができるので、センサ４８としてＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合でも上記各実施形態のように正確な酸素飽和度を算出することができる。第１，第２青色レーザ光源３４，３６の代わりに、ＬＥＤ光源ユニット３０１や、広帯域光源４０１及び回転フィルタ４０２を用いる場合も同様である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０，３００，４００  内視鏡システム
１６  プロセッサ装置
１８  モニタ
６２  通常観察画像処理部
６４  特殊観察画像処理部
６５  露光量指定値算出部
８１  信号比算出部
８３  酸素飽和度算出部
８４  領域検出部
８５  閾値算出部
８６，２８６  酸素飽和度画像生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【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２５】
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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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【図３０】
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【図３１】
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