(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、
前記第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、前記第２照明光で照明中の前記観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、
前記第１画像信号または前記第２画像信号に基づいて前記観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、
前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記動き量算出部は、前記第１画像信号または前記第２画像信号が表す撮像領域の全体で一つの前記動き量を算出し、
前記第１、第２モードは、前記撮像領域の全体で一括して変更される請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記動き量算出部は、前記第１画像信号または前記第２画像信号が表す撮像領域を複数の領域に分け、前記領域毎に前記動き量を算出し、
前記酸素飽和度算出部は、前記動き量が前記特定範囲に収まる前記領域については前記第１モードで酸素飽和度を算出し、前記動き量が前記特定範囲に収まらない前記領域については前記第２モードで前記酸素飽和度を算出する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記動き量算出部は、前記第１画像信号または前記第２画像信号の画素毎に前記動き量を算出する請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記第１照明光と前記第２照明光の発光タイミングを制御し、前記第１、第２モードのいずれの場合においても、前記第１照明光と前記第２照明光を交互に発光させる光源制御部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記第１照明光と前記第２照明光の発光タイミングを制御し、前記第１モードの場合には前記第１照明光と前記第２照明光を交互に発光させ、前記第２モードの場合には前記第１照明光のみを発光させる光源制御部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記動き量算出部は、前記第１画像信号に含まれる赤色の画像信号と、前記第２画像信号に含まれる赤色の画像信号との比に基づいて前記動き量を算出する請求項１〜６のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記第１モードは、前記第１画像信号に含まれる青色の画像信号と前記第２画像信号に含まれる緑色の画像信号の比に基づいて前記酸素飽和度を算出する算出モードであり、
前記第２モードは、前記第１画像信号に含まれる青色と緑色の画像信号の比に基づいて前記酸素飽和度を算出する算出モードである請求項１〜７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、
前記第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、前記第２照明光で照明中の前記観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、
前記第１画像信号または前記第２画像信号に基づいて前記観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、
前記第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モードと、前記第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードとで、それぞれ前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備え、
さらに、前記酸素飽和度算出部は、
前記第１モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第１モード画像を生成する第１モード画像生成部と、
前記第２モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第２モード画像を生成する第２モード画像生成部と、
前記動き量が大きいほど前記第２モード画像の比率を高くし、かつ、前記動き量が小さいほど前記第１モード画像の比率を高くする重み付けをして、前記第１モード画像と前記第２モード画像を合成することにより、合成酸素飽和度画像を生成する重み付け合成部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項１０】
互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、前記第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、前記第２照明光で照明中の前記観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記第１画像信号と前記第２画像信号を受信する受信部と、
前記第１画像信号または前記第２画像信号に基づいて前記観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、
前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
を備える内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項１１】
光源が互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光し、撮像素子が、前記第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、前記第２照明光で照明中の前記観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像ステップと、
動き量算出部が、前記第１画像信号または前記第２画像信号に基づいて前記観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、
酸素飽和度算出部が、前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。
【請求項１２】
互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、前記第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、前記第２照明光で照明中の前記観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、を備える内視鏡システムに用いるプロセッサ装置の作動方法であり、
受信部が前記第１画像信号と前記第２画像信号を受信する受信ステップと、
動き量算出部が、前記第１画像信号または前記第２画像信号に基づいて前記観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、
酸素飽和度算出部が、前記動き量が特定範囲に収まる場合に前記第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、前記動き量が前記特定範囲に収まらない場合に前記第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、前記酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
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、内視鏡システムのプロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、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が異なる第１信号光と第２信号光を交互に粘膜内の血管に照射して、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１〜３）。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１００８００号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３０４２９号公報
【特許文献３】特開２０１３−０９９４６４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１〜３のように、第１信号光と第２信号光を異なるタイミングで観察対象に照射する場合、第１，第２信号光に対応する各画像信号を得る各タイミング間で観察対象に動きがないときに酸素飽和度を最も正確に算出することができる。しかし、観察対象は、例えば食道や胃、腸等の生体であり、内視鏡システムによる観察を行っている間も、蠕動運動等によってほぼ絶えず動きがあるのが通常である。また、観察対象自体に動きがない場合でも、術者が内視鏡を動かした場合等、内視鏡側に動きがあると、相対的に観察対象に動きがあるのと同等である。
【０００６】
観察対象や内視鏡に動きが生じると、第１，第２信号光に対応する各画像信号を得る各フレーム間で、位置ずれが生じることがある。また、観察対象や内視鏡の動きによって、観察対象への第１，第２各照明光の照射角度が変化して、第１，第２照明光の各反射光の光量比が変化してしまうことがある。これら位置ずれや光量比の変化は、酸素飽和度の算出精度が悪化する原因になる。すなわち、観察対象や内視鏡の動きに対するロバスト性が低い。
【０００７】
本発明は、観察対象や内視鏡の動きに対するロバスト性を高め、観察対象や内視鏡に動きがある場合でも正確に酸素飽和度を算出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、内視鏡システムの作動方法、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】
【０００８】
本発明の内視鏡システムは、互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、第２照明光で照明中の観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、第１画像信号または第２画像信号に基づいて観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、動き量が特定範囲に収まる場合に第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備える。
【０００９】
例えば、動き量算出部は、撮像領域の全体で一つの前記動き量を算出し、第１、第２モードは、撮像領域の全体で一括して変更される。
【００１０】
また、動き量算出部は、撮像領域を複数の領域に分け、領域毎に動き量を算出し、酸素飽和度算出部は、動き量が特定範囲に収まる領域については第１モードで酸素飽和度を算出し、動き量が特定範囲に収まらない領域については第２モードで酸素飽和度を算出しても良い。この場合、動き量算出部は、第１画像信号または第２画像信号の画素毎に動き量を算出しても良い。
【００１２】
第１照明光と第２照明光の発光タイミングを制御し、第１、第２モードのいずれの場合においても、第１照明光と第２照明光を交互に発光させる光源制御部を備えていても良い。
【００１３】
また、第１照明光と第２照明光の発光タイミングを制御し、第１モードの場合には第１照明光と第２照明光を交互に発光させ、第２モードの場合には第１照明光のみを発光させる光源制御部を備えていても良い。
【００１４】
動き量算出部は、第１画像信号に含まれる赤色の画像信号と、第２画像信号に含まれる赤色の画像信号との比に基づいて動き量を算出することができる。
【００１５】
第１モードは、例えば、第１画像信号に含まれる青色の画像信号と第２画像信号に含まれる緑色の画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出するモードである。また、第２モードは、例えば、第１画像信号に含まれる青色と緑色の画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出するモードである。
【００１６】
本発明の別の内視鏡システムは、互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、第２照明光で照明中の観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、第１画像信号または第２画像信号に基づいて観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モードと、第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードとで、それぞれ酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備え、さらに、酸素飽和度算出部は、第１モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第１モード画像を生成する第１モード画像生成部と、第２モードで算出された酸素飽和度を表す酸素飽和度画像として第２モード画像を生成する第２モード画像生成部と、動き量が大きいほど第２モード画像の比率を高くし、かつ、動き量が小さいほど第１モード画像の比率を高くする重み付けをして、第１モード画像と第２モード画像を合成することにより、合成酸素飽和度画像を生成する重み付け合成部と、
を備える。
本発明のプロセッサ装置は、互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、第２照明光で照明中の観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置であり、第１画像信号と第２画像信号を受信する受信部と、第１画像信号または第２画像信号に基づいて観察対象の動き量を算出する動き量算出部と、動き量が特定範囲に収まる場合に第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、を備える。
【００１７】
本発明の内視鏡システムの作動方法は、光源が互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光し、撮像素子が、第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、第２照明光で照明中の観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像ステップと、動き量算出部が、第１画像信号または第２画像信号に基づいて観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、酸素飽和度算出部が、動き量が特定範囲に収まる場合に第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、を備える。
【００１８】
本発明のプロセッサ装置の作動方法は、互いに発光スペクトルが異なる第１照明光と第２照明光を発光する光源と、第１照明光で照明中の観察対象を撮像して第１画像信号を出力し、第２照明光で照明中の観察対象を撮像して第２画像信号を出力する撮像素子と、を備える内視鏡システムに用いるプロセッサ装置の作動方法であり、受信部が第１画像信号と第２画像信号を受信する受信ステップと、動き量算出部が、第１画像信号または第２画像信号に基づいて観察対象の動き量を算出する動き量算出ステップと、酸素飽和度算出部が、動き量が特定範囲に収まる場合に第１及び第２画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第１モード、または、動き量が特定範囲に収まらない場合に第１画像信号を用いて酸素飽和度を算出する第２モードによって、酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、を備える。                                                                         
【発明の効果】
【００１９】
本発明の内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、内視鏡システムの作動方法、プロセッサ装置の作動方法によれば、観察対象や内視鏡に動きがある場合であっても、正確に酸素飽和度を算出することができる。すなわち、観察対象や内視鏡の動きに対するロバスト性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】酸素飽和度画像生成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】内視鏡システムの作用を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態の動き量算出部及び酸素飽和度画像生成部を示すブロック図である。
【図１４】複数の領域毎に酸素飽和度を算出するモードを切り替える説明図である。
【図１５】第３実施形態の酸素飽和度画像生成部を示すブロック図である。
【図１６】第１，第２モード画像に重み付けをして合成し、合成酸素飽和度画像を生成する説明図である。
【図１７】第３実施形態の作用を示すフローチャートである。
【図１８】第４実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図１９】第４実施形態の制御態様を示す説明図である。
【図２０】第５実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図２１】ＬＥＤの発光帯域とＨＰＦの特性を示すグラフである。
【図２２】第５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２３】第５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２４】参考例の内視鏡システムのブロック図である。
【図２５】回転フィルタの平面図である。
【図２６】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２７】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。
【図２８】第１，第２各モード用の相関関係を記憶する酸素飽和度画像生成部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。したがって、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は観察対象に照明光を照射する光源を構成する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、センサ４８はＣＣＤイメージセンサであるため、図６では読出期間と電荷蓄積期間を分けているが、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。
【００３９】
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。また、１フレーム目に出力されるＢ１画像信号とＧ１画像信号とＲ１画像信号を第１画像信号と称し、２フレーム目に出力されるＢ２画像信号とＧ２画像信号とＲ２画像信号は第２画像信号と称する。
【００４０】
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。また、内視鏡システム１０では、Ｂ１画像信号とＧ１画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ１と、Ｒ１画像信号とＧ１画像信号の信号比Ｒ１／Ｇ１を用いる場合がある。この場合、第１白色光中のＢ１画像信号になる成分が第１信号光であり、かつ、第１白色光中のＧ１画像信号になる成分（第１蛍光の緑色帯域成分）が第２信号光である。
【００４１】
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。
【００４２】
プロセッサ装置１６は、受信部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、動き量算出部６５と、画像表示信号生成部６６とを備えている。受信部５４は、内視鏡１２から入力される画像信号を受信する。受信部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。
【００４３】
ＤＳＰ５６は、受信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を除かれ、正確な零レベルを設定される。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欠落した色の信号を生成される。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、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。
【００４４】
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、画像処理切替部６０に入力される。
【００４５】
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と動き量算出部６５に入力する。
【００４６】
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。
【００４７】
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画像表示信号生成部６６に入力される。
【００４８】
特殊観察画像処理部６４は、酸素飽和度画像生成部７６と、構造強調部７８とを有する。酸素飽和度画像生成部７６は、酸素飽和度を算出し、算出した酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。
【００４９】
構造強調部７８は、酸素飽和度画像生成部７６から入力される酸素飽和度画像に対して、空間周波数強調処理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酸素飽和度画像は、画像表示信号生成部６６に入力される。
【００５０】
動き量算出部６５は、観察モード切替ＳＷ２２ｂが特殊観察モードの場合に、画像処理切替部６０から画像信号を取得し、取得した画像信号を用いて動き量を算出する。動きとは、観察対象の蠕動運動等による移動，変形，回転，向き等の変化や、被検体内での先端部２４の移動，回転，向き等の変化による相対的な観察対象の変化、あるいは観察対象自体の変化と先端部２４の変化による相対的な観察対象の変化とが組み合わせられた結果による総合的な観察対象の変化である。そして、動き量とは、こうした観察対象の動きの大きさを示す値である。
【００５１】
動き量算出部６５は、１フレーム目に得られるＲ１画像信号と２フレーム目に得られるＲ２画像信号の信号比に基づいて動き量を算出する。具体的には、例えば、Ｒ１画像信号とＲ２画像信号の信号値の比を画素毎にそれぞれ算出し、その平均値を動き量とする。このため、動き量算出部６５が算出する動き量は、第１画像信号（または第２画像信号）が表す撮像領域の全体で一つ算出される。もちろん、Ｒ１画像信号とＲ２画像信号の信号値の比の合計値や最大値、最小値、中央値、分散等のその他統計値を動き量としても良い。Ｒ１画像信号とＲ２画像信号は、観察対象に動きがない場合にはほぼ同じになるので、動き量はほぼ「１」である。一方、１フレーム目と２フレーム目の間に観察対象に動きが生じると、Ｒ１画像信号とＲ２画像信号に差が生じ、動き量は「１」からずれた値になる。動き量は、観察対象の動きが大きいほど「１」からのずれが大きくなる。
【００５２】
動き量算出部６５は、算出した動き量を酸素飽和度画像生成部７６に入力する。酸素飽和度画像生成部７６は、酸素飽和度を算出するモードとして、第１モードと第２モードとを有しており、動き量算出部６５から入力される動き量に基づいて、少なくともこれらのいずれかのモードで酸素飽和度を算出する。第１モードは、第１白色光で照明中の観察対象を撮像し、１フレーム目に得られる第１画像信号と、第２白色光で照明中の観察対象を撮像し、２フレーム目に得られる第２画像信号との両方に基づいて酸素飽和度を算出するモードである。より具体的には、第１モードでは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とに基づいて酸素飽和度が算出される。一方、第２モードは、第２画像信号を用いず、第１画像信号だけに基づいて酸素飽和度を算出するモードである。より具体的には、第２モードでは、Ｂ１画像信号とＧ１画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ１と、Ｒ１画像信号とＧ１画像信号の信号比Ｒ１／Ｇ１とに基づいて酸素飽和度が算出される。
【００５３】
画像表示信号生成部６６は、通常観察画像または酸素飽和度画像を表示用形式の信号（表示用画像信号）に変換し、モニタ１８に入力する。これにより、モニタ１８には通常観察画像または酸素飽和度画像が表示される。
【００５４】
図８に示すように、酸素飽和度画像生成部７６は、モード切替部８０と、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、画像生成部８４と、を備えている。
【００５５】
モード切替部８０は、動き量算出部６５から入力される動き量を閾値（動き量の範囲を定める上限及び下限の値の組）と比較し、その結果に応じて酸素飽和度を算出するモードを切り替えるためのモード設定信号を信号比算出部８１に入力する。具体的には、動き量が閾値で定められる特定範囲に収まっており、観察対象の動きが小さいと判定した場合には、酸素飽和度を算出するモードを第１モードに設定するためのモード設定信号を信号比算出部８１に入力する。一方、動き量が閾値で定められる特定範囲に収まらず、観察対象の動きが大きいと判定した場合には、酸素飽和度を算出するモードを第２モードに設定するためのモード設定信号を信号比算出部８１に入力する。なお、閾値及び閾値によって定められる特定範囲は、設定等により予め定められている。また、動き量は第１画像信号（または第２画像信号）が表す撮像領域の全体で一つ算出されるので、モード切替部８０が行う算出モードの切り替えは、この一つの動き量に基づいて、撮像領域の全体で一括して変更される。
【００５６】
信号比算出部８１は、モード切替部８０から入力されるモード設定信号に応じて、酸素飽和度算出部８３で用いる信号比を算出する。第１モードに設定された場合、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。
【００５７】
一方、第２モードに設定された場合、信号比算出部８１は、Ｂ１画像信号とＧ１画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ１を画素毎に算出し、かつ、Ｒ１画像信号とＧ１画像信号の信号比Ｒ１／Ｇ１を画素毎に算出する。信号比算出部８１は、これらの信号比Ｂ１／Ｇ１，Ｒ１／Ｇ１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、Ｇ１画像信号からは第１レーザ光による信号値を除去して、各々の色の分離性を高める補正処理を施す。そして、ほぼ第１青色レーザ光だけによる信号値に補正されたＢ１画像信号と、ほぼ第１蛍光だけによる信号値に補正されたＧ１画像信号とを用いて信号比Ｂ１／Ｇ１及び信号比Ｒ１／Ｇ１を算出する。
【００５８】
第１モードと第２モードを比較すると、第１モードは酸素飽和度の算出に用いる信号比を算出する際に補正処理を施す画像信号がＢ１画像信号だけなので、Ｂ１画像信号とＧ１画像信号との２種類の画像信号に補正処理を施す第２モードよりも酸素飽和度の精度が高い。一方、第２モードでは、１フレーム（１フレーム目）に同時に得られる第１画像信号だけを用いて酸素飽和度を算出するので、観察対象に動きがあっても酸素飽和度の算出精度が低下しない。
【００５９】
相関関係記憶部８２は、信号比算出部８１が各モードで算出する二つの信号比の組と、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おり、本実施形態では第１，第２モードで共通して用いられる。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。なお、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。
【００６０】
なお、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、第１モードでは、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Ｒ２画像信号と、Ｂ１画像信号とＲ２画像信号のリファレンス信号となるＧ２画像信号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。第２モードでは、Ｂ１画像信号とＲ１画像信号のリファレンス信号としてＧ１画像信号を用い、血液量を表す信号比として信号比Ｒ１／Ｇ１を用いているが、信号比Ｒ１／Ｇ１を用いることで第１モードの場合と同様に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。
【００６１】
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って、動き量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、第１モードにおいて、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。第２モードの場合も同様である。
【００６２】
なお、第１モードの場合、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。第２モードの場合も同様である。
【００６３】
画像生成部８４は、酸素飽和度算出部８３で算出された酸素飽和度を用いて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する。具体的には、第１モードの場合、画像生成部８４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。そして、ゲインを施したＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号を用いてＲＧＢ画像データを生成する。例えば、画像生成部８４は、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。このゲイン処理後の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画像データが酸素飽和度画像である。
【００６４】
第２モードの場合、画像生成部８４は、Ｂ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｒ１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。そして、ゲインを施したＢ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｒ１画像信号を用いてＲＧＢ画像データを酸素飽和度画像として生成する。ゲインの掛け方は第１モードの場合と同様である。
【００６５】
画像生成部８４が生成した酸素飽和度画像では、高酸素の領域（酸素飽和度が６０〜１００％の領域）では、通常観察画像と同様の色で表される。一方、酸素飽和度が特定値を下回る低酸素の領域（酸素飽和度が０〜６０％の領域）は、通常観察画像とは異なる色（疑似カラー）で表される。
【００６６】
なお、本実施形態では、画像生成部８４は、低酸素の領域のみ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。
【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１２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、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（撮像ステップ（Ｓ１２））。そして、プロセッサ装置１６は受信部５４でこれらの撮像信号を受信し（受信ステップ（Ｓ１２））、動き量算出部６５によって、これら２フレーム分の画像信号のうち、Ｒ１画像信号とＲ２画像信号の信号比を画素毎に算出され、その平均値が動き量として算出される（Ｓ１３：動き量算出ステップ）。
【００６９】
動き量はモード切替部８０において閾値と比較され（Ｓ１４）、動き量が小さく、閾値で定められる特定範囲に収まっている場合は酸素飽和度を算出するモードが第１モードに設定される（Ｓ１４：ＹＥＳ）。一方、動き量が大きく、閾値で定められる特定範囲に収まらない場合には、酸素飽和度を算出するモードは第２モードに設定される（Ｓ１４：ＮＯ）。
【００７０】
酸素飽和度を算出するモードが第１モードに設定された場合、信号比算出部８１によって信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２が算出される（Ｓ１５：信号比算出ステップ）。但し、信号比Ｂ１／Ｇ２を算出する際には、画像処理切替部６０を介して取得するＢ１画像信号から、第１蛍光による信号値を除去する補正処理が施されたＢ１画像信号が用いられる。一方、酸素飽和度算出モードが第２モードに設定された場合、信号比算出部８１によって、信号比Ｂ１／Ｇ１及び信号比Ｒ１／Ｇ１が算出される（Ｓ１６：信号比算出ステップ）。但し、これら信号比Ｂ１／Ｇ１，Ｒ１／Ｇ１を算出する際には、画像処理切替部６０を介して取得するＢ１画像信号から第１蛍光による信号値を除去する補正処理が施されたＢ１画像信号と、Ｇ１画像信号から第１レーザ光による信号値を除去する補正処理が施されたＧ１画像信号が用いられる。
【００７１】
こうして算出モードに応じて算出された信号比が算出されると、酸素飽和度算出部８３は、算出された信号比に基づき、画素毎に酸素飽和度を算出する（Ｓ１７：酸素飽和度算出ステップ）。酸素飽和度が算出されると、画像生成部８４において酸素飽和度画像が生成される（Ｓ１８）。酸素飽和度を算出するモードが第１モードに設定されている場合、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２に基づいて算出された酸素飽和度に応じて、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号にゲインを施すことによって酸素飽和度画像が生成される。一方、酸素飽和度を算出するモードが第２モードに設定されている場合、信号比Ｂ１／Ｇ１及び信号比Ｒ１／Ｇ１に基づいて算出された酸素飽和度に応じて、Ｂ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｒ１画像信号にゲインを施すことによって酸素飽和度画像が生成される。そして、生成された酸素飽和度画像は、モニタ１８に表示される（Ｓ１９：表示ステップ）。これらの動作は、通常観察モードに切り替えられるか（Ｓ２０）、診断終了（Ｓ２１）まで繰り返し行われる
【００７２】
上記のように、観察対象の動きが小さい場合に設定される第１モードでは、１フレーム目に得られる第１画像信号と、第２フレーム目に得られる第２画像信号との両方を用いて酸素飽和度が算出され、酸素飽和度画像が生成される。一方、観察対象の動きが大きい場合に設定される第２モードでは、２フレーム目に得られる第２画像信号は用いず、１フレーム目に得られる第１画像信号だけを用いて酸素飽和度が算出され、酸素飽和度画像が生成される。そして、これら第１モードと第２モードの切り替えは、動き量に基づいて、自動的に行われる。
【００７３】
第１モードは、特に正確な酸素飽和度を算出することができるが、酸素飽和度の算出に２フレーム分の画像信号を必要とするので、観察対象に動きがあると酸素飽和度の算出精度が悪化する場合がある。また、第２モードは、酸素飽和度の算出精度を上げるためにＢ１画像信号とＧ２画像信号の二つの画像信号に対して補正処理をしてから信号比Ｂ１／Ｇ１，Ｒ１／Ｇ１を算出する必要があるので、第１モードと比較すると酸素飽和度の算出精度が劣るが、１フレーム分の画像信号だけを用いるので、観察対象に動きでは酸素飽和度の算出精度が低下し難い。このため、内視鏡システム１０では、上記のように観察対象の動き量を算出することにより、観察対象の動きを検出し、動き量として算出される観察対象の動きの大きさに応じて第１モードと第２モードを自動的に切り替えている。
【００７４】
これにより、先端部２４の位置や向きをほぼ動かさずに行われる精査時等で、観察対象に殆ど動きがない場合には、第１モードが自動選択され、スクリーニング時よりも正確性が高い酸素飽和度を算出及び提示することができる。さらに、先端部２４の位置や向きを変えながら行われるスクリーニング時等で、観察対象に大きな動きがある場合には、第２モードが自動選択され、誤診を招くことがない程度の精度が確保された正確な酸素飽和度を算出及び提示することができる。もちろん、精査時に蠕動運動等によって観察対象に動きがあった場合でも、その動きが大きい場合には自動的に第２モードに切り替えられ、正確な酸素飽和度の算出及び提示は維持される。また、スクリーニング時でも、観察対象に動きがなければ、自動的に第１モードに切り替えられ、第２モードを続行する場合よりも高精度な酸素飽和度を算出及び提示することができる。すなわち、内視鏡システム１０は観察対象の動きがあっても、可能な限り正確な酸素飽和度を算出及び提示を行うことができる。
【００７５】
［第２実施形態］
第２実施形態の内視鏡システムは、第１実施形態の動き量算出部６５と、酸素飽和度画像生成部７６のモード切替部８０，信号比算出部８１，酸素飽和度算出部８３を、図１３に示す動き量算出部２６５，モード切替部２８０，信号比算出部２８１，酸素飽和度算出部２８３にそれぞれ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。
【００７６】
動き量算出部２６５は、観察モード切替ＳＷ２２ｂが特殊観察モードの場合に、画像処理切替部６０から画像信号を取得し、取得した画像信号を用いて動き量を算出することやその方法については、第１実施形態の動き量算出部６５と同じである。但し、動き量算出部２６５は、第１画像信号（または第２画像信号）が表す撮像領域を設定に応じて複数の領域に分け、各領域で動き量を算出する。例えば、図１４に示すように、動き量算出部２６５は、Ｒ１画像信号（符号Ｒ１）とＲ２画像信号（符号Ｒ２）が表す撮像領域を３×３の領域Ａｉｊ（ｉ＝１〜３，ｊ＝１〜３）に分け、各領域Ａｉｊでそれぞれ動き量Ｍｉｊを算出する。
【００７７】
また、モード切替部２８０は、各領域Ａｉｊについてそれぞれ動き量と閾値を比較し、その結果に応じて領域Ａｉｊ毎に酸素飽和度を算出するモードを切り替えるためのモード設定信号を信号比算出部２８１に入力する。このモード設定信号は、各領域Ａｉｊと酸素飽和度を算出するモードの設定の対応を指定する。例えば、図１４に示すように、中央の領域Ａ２２の動き量Ｍ２２が閾値で定められる特定範囲に収まっている場合、この領域Ａ２２の酸素飽和度を算出するモードは第１モードに設定される。また、左上の領域Ａ１１のように、動き量Ｍ１１が閾値で定められる特定範囲に収まっていない場合には、その領域Ａ１１の酸素飽和度を算出するモードは第２モードに設定される。モード切替部２８０が用いる閾値は、第１実施形態のモード切替部８０で用いるものと同じである。
【００７８】
信号比算出部２８１は、モード切替部８０から入力されるモード設定信号に応じて、酸素飽和度算出部２８３で用いる信号比を算出する。各算出モードでの信号比の算出方法等は、第１実施形態の信号比算出部８１と同じであるが、信号比算出部２８１では、上記領域毎にモード設定信号で指定された算出モードで信号比を算出する。したがって、第１モードに設定された領域では信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２を算出し、第２モードに設定された領域では信号比Ｂ１／Ｇ１及び信号比Ｒ１／Ｇ１を算出する。
【００７９】
酸素飽和度算出部２８３は、信号比算出部２８１から入力される各領域の信号比と、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係とに基づいて、酸素飽和度を算出する。このため、第１モードに設定された領域では、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２を用いて酸素飽和度を算出し、第２モードに設定された領域では、信号比Ｂ１／Ｇ１及び信号比Ｒ１／Ｇ１を用いて酸素飽和度を算出する。
【００８０】
上記のように、画像信号を複数の領域Ａｉｊに分け、各領域Ａｉｊで動き量Ｍｉｊを算出し、動き量Ｍｉｊの大きさに基づいて領域Ａｉｊ毎に酸素飽和度を算出するモードを設定すると、観察対象の動きが部分的である場合でも正確な酸素飽和度の算出及び提示が可能である。例えば、観察対象に動きがない領域では第１モードによって特に正確な酸素飽和度の算出及び提示が維持され、かつ、観察対象に動きがあった領域では、第２モードによる酸素飽和度の正確性が確保される。
【００８１】
なお、図１４では、３×３の領域Ａｉｊに分けているが、領域の分け方やその数は任意であり、４×５の領域に分ける等、画像信号の縦横で領域の個数が違っていても良い。また、各領域の形状は図１４のように四角形でなくても良く、例えば、画像信号を同心円環状の複数の領域に分けても良い。
【００８２】
また、画像信号を分ける領域の最小単位は一つの画素である。この場合、各画素が上記領域であり、画素毎に動き量を算出して酸素飽和度を算出するモードを変えることになる。このように、画素毎に動き量を算出して酸素飽和度を算出するモードを変えると、酸素飽和度画像において酸素飽和度を算出するモードが異なる領域の境界が特に目立ちにくい。
【００８３】
［第３実施形態］
第３実施形態の内視鏡システムは、第１実施形態の信号比算出部８１，酸素飽和度算出部８３，画像生成部８４を、図１５に示す信号比算出部３８１，酸素飽和度算出部３８３，画像生成部３８４に置き換えたものである。また、第３実施形態の内視鏡システムでは、モード切替部８０がなく、動き量算出部６５が算出する動き量の入力先は画像生成部３８４である。これ以外の構成は、第１実施形態の内視鏡システム１０と同じである。
【００８４】
信号比算出部３８１は、第１モード用信号比算出部３８１Ａと第２モード用信号比算出部３８１Ｂとを備える。第１モード用信号比算出部３８１Ａは、第１モードの信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２を算出し、第２モード用信号比算出部３８１Ｂは、第２モードの信号比Ｂ１／Ｇ１，Ｒ１／Ｇ１を算出する。すなわち、信号比算出部３８１は、動き量に依らず、第１モード用の信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２と、第２モード用の信号比Ｂ１／Ｇ１，Ｒ１／Ｇ１を常に両方とも算出する。第１モード用信号比算出部３８１Ａ及び第２モード用信号比算出部３８１Ｂが上記信号比をそれぞれ算出する方法は第１実施形態の信号比算出部８１と同様である。
【００８５】
酸素飽和度算出部３８３は、第１モード用酸素飽和度算出部３８３Ａと第２モード用酸素飽和度算出部３８３Ｂとを備える。第１モード用酸素飽和度算出部３８３Ａは、第１モード用信号比算出部３８１Ａが算出した信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２と、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係に基づいて、各画素の酸素飽和度を算出する。また、第２モード用酸素飽和度算出部３８３Ｂは、第２モード用信号比算出部３８１Ｂが算出した信号比Ｂ１／Ｇ１，Ｒ１／Ｇ１と、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係に基づいて、各画素の酸素飽和度を算出する。すなわち、酸素飽和度算出部３８３は、動き量に依らず常に、第１モードで酸素飽和度を算出し、かつ、第２モードで酸素飽和度を算出する。
【００８６】
画像生成部３８４は、第１モード画像生成部３８４Ａと、第２モード画像生成部３８４Ｂと、重み付け合成部３８５とを備える。第１モード画像生成部３８４Ａは、第１モード用酸素飽和度算出部３８３Ａが算出した酸素飽和度と、Ｂ２画像信号，Ｇ２画像信号及びＲ２画像信号とを用いて酸素飽和度画像を生成する。この第１モード画像生成部３８４Ａが生成する酸素飽和度画像（以下、第１モード画像という）は、第１実施形態で第１モードに設定された場合に算出される酸素飽和度画像である。また、第２モード画像生成部３８４Ｂは、第２モード用酸素飽和度算出部３８３Ｂが算出した酸素飽和度と、Ｂ１画像信号，Ｇ１画像信号及びＲ１画像信号とを用いて酸素飽和度画像を生成する。この第２モード画像生成部３８４Ｂが算出する酸素飽和度画像（以下、第２モード画像という）は、第１実施形態で第２モードに設定された場合に算出される酸素飽和度画像である。したがって、画像生成部３８４は、動き量に依らず常に第１モード画像と第２モード画像とを生成する。
【００８７】
重み付け合成部３８５は、第１モード画像と第２モード画像を合成することにより合成酸素飽和度画像を生成する。この合成は、動き量に基づいた重み付け係数Ｋを用いて行われる。具体的には、重み付け合成部３８５は、まず、動き量算出部６５から入力される動き量に基づいて重み付け係数Ｋを算出する。重み付け係数Ｋは、「０」から「１」の値で算出され、動き量が「１」（観察対象に動きがない場合のＲ２／Ｒ１の値）の場合に「０」であり、予め定められた閾値と同じ値の場合に「１」である。そして、動き量が「１」から閾値までの間は、動き量の大きさに比例して「０」から「１」の範囲内の値に設定される。また、動き量が閾値を超える場合は、重み付け係数Ｋは「１」に設定される。重み付け係数Ｋを算出すると、図１６に示すように、第１モード画像３９１に「１−Ｋ」を乗じ、第２モード画像３９２に「Ｋ」を乗じて、画素毎に信号値を合算することにより、合成酸素飽和度画像３９３を生成する。こうして生成された合成酸素飽和度画像３９３が表示用の酸素飽和度画像として構造強調部７８に出力され、モニタ１８に表示される。
【００８８】
上記のように合成酸素飽和度画像３９３を生成する場合も、図１７に示すように、第１実施形態と同様に、まず、通常観察モードにおいてスクリーニングを行い（Ｓ３１０）、病変可能性部位を発見した場合（Ｓ３１１）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（Ｓ３１２）、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。
【００８９】
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、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ので、第１実施形態と同様に、動き量算出部６５によって動き量が算出される（Ｓ３１３）。
【００９０】
その後、第１実施形態では動き量に基づいて第１モードと第２モードを切り換えて酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成を行っているが、本実施形態では、動き量に大きさ等に依らず、第１モード用の信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２が算出され（Ｓ３１４：第１信号比算出ステップ）、かつ、第２モード用の信号比Ｂ１／Ｇ１，Ｒ１／Ｇ１が算出される（Ｓ３１５：第２信号比算出ステップ）。そして、第１，第２モード用の各信号比に基づいて、第１モードの酸素飽和度と、第２モードの酸素飽和度がそれぞれ算出される（Ｓ３１６：第１酸素飽和度算出ステップ，Ｓ３１７：第２酸素飽和度算出ステップ）。
【００９１】
こうして第１，第２各算出モードの酸素飽和度が算出されると、第１モード用の酸素飽和度を用いて第１モード画像３９１が生成され（Ｓ３１８：第１モード画像生成ステップ）、かつ、第２モード用の酸素飽和度を用いて第２モード画像３９２が生成される（Ｓ３１９：第２モード画像生成ステップ）。また、重み付け合成部３８５によって、ステップ３１３で算出された動き量に応じた重み付け係数Ｋが算出され（Ｓ３２０：重み付け係数算出ステップ）、この重み付け係数Ｋに応じた比率で第１モード画像３９１と第２モード画像３９２が合成され、合成酸素飽和度画像３９３が生成される（Ｓ３２１：合成ステップ）。本実施形態では、上記のように生成される合成酸素飽和度画像３９３が、構造強調等を経てモニタ１８に表示される（Ｓ３２２：表示ステップ）。なお、これらの動作が、通常観察モードに切り替えられるか（Ｓ３２３）、診断終了（Ｓ３２４）まで繰り返し行われるのは第１実施形態と同様である。
【００９２】
上記のように、第１モード画像３９１と第２モード画像３９２を常に両方とも生成し、これらを動き量に基づいた重み付け係数Ｋ重み付けをして合成し、表示用の合成酸素飽和度画像３９３を生成する場合、観察対象の動きが大きければ合成酸素飽和度画像３９３中の第２モード画像３９２の比率が大きくなり、観察対象の動きが小さければ合成酸素飽和度画像３９３中の第１モード画像３９１の比率が高くなる。もちろん、観察対象の動きが小さければ、合成酸素飽和度画像３９３は第１モード画像３９１そのものになり、観察対象の動きが大きければ、合成酸素飽和度画像３９３は第２モード画像３９２そのものになる。観察対象の動きの大きさがこれらの中間の場合には、第１，第２モードで算出する各酸素飽和度の信頼度が高いほうが合成酸素飽和度画像に強く表れる。
【００９３】
本実施形態によれば、第１モードと第２モードの切り替わりを医師等に意識させずに、正確な酸素飽和度の算出及び提示ができる。また、第２実施形態のように領域毎に酸素飽和度を算出するモードを切り替える場合と比較すると、本実施形態の合成酸素飽和度画像３９３は、酸素飽和度を算出するモードが異なる隣接した領域の境界がないので視認性が良い。
【００９４】
なお、第２実施形態のように画像信号を複数の領域に分割し、その各領域で上記のように合成酸素飽和度画像３９３に対応する合成画像を生成しても良い。このように、本実施形態と第２実施形態を組み合わせると、各領域の境界が目立たなくなり、視認性が良い酸素飽和度画像を提供することができる。
【００９５】
［第４実施形態］
図１８に示すように、第４実施形態の内視鏡システム４００は、第１実施形態とは異なる動き量算出部４６５と酸素飽和度画像生成部４７６と光源制御部４４０とを備える。これ以外の構成は、第１実施形態の内視鏡システム１０と同じである。
【００９６】
動き量算出部４６５は、過去のフレームで得られた第１画像信号のうちの一色を少なくとも一つを記憶し、この過去フレーム画像と、画像処理切替部６０を介して取得する最新の第１画像信号とから、対応する特徴点をそれぞれ抽出し、その位置関係から観察対象の動きの向き及び大きさを表す動きベクトルを求め、その大きさを動き量として算出する。また、特徴点を複数抽出する場合には、例えば、それぞれから求められる動きベクトルの大きさの平均値を動き量として算出する。
【００９７】
酸素飽和度画像生成部４７６は、第１実施形態の酸素飽和度画像生成部７６と同様に酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成をするが、モード切替部８０が出力するモード設定信号を、信号比算出部８１だけでなく、光源制御部４４０にも入力する。
【００９８】
図１９に示すように、光源制御部４４０は、酸素飽和度画像生成部７６から入力されるモード設定信号が第１モードであった場合、第１実施形態と同様に第１青色レーザ光源（４７３ＬＤ）３４と第２青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３６を撮像のフレームに同期して交互に点灯させる。一方、入力されたモード設定信号が第２モードであった場合、特殊観察モード時であっても、第１モードを設定するモード設定信号を受けるまで、光源制御部４４０は、第１青色レーザ光源（４７３ＬＤ）３４だけを点灯させ続ける。この場合、１フレーム目，２フレーム目の両方とも、観察対象には第１白色光が照射され、センサ４８はＢ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｒ１画像信号を出力する。このため、酸素飽和度画像生成部４７６は、第１モードによる酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成を１フレーム毎に行う。
【００９９】
上記制御によれば、観察対象が大きく（速く）動いている間、正確な酸素飽和度の算出及び提示をしつつ、かつ、撮像及び酸素飽和度画像を表示するフレームレートが自動的に向上し、観察対象の視認性が良くなる。
【０１００】
なお、第１〜第３実施形態においても、本実施形態の動き量算出部４６５と同様の方法で動き量を算出しても良い。
【０１０１】
［第５実施形態］
図２０に示すように、内視鏡システム７００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５０１と、ＬＥＤ光源制御部５０４が設けられている。また、内視鏡システム５００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。
【０１０２】
ＬＥＤ光源ユニット５０１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−ＬＥＤ５０１ａ，Ｇ−ＬＥＤ５０１ｂ，Ｂ−ＬＥＤ５０１ｃを有する。図２１に示すように、Ｒ−ＬＥＤ５０１ａ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−ＬＥＤ５０１ｂ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−ＬＥＤ５０１ｃ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。
【０１０３】
また、ＬＥＤ光源ユニット５０１は、Ｂ−ＬＥＤ５０１ｃ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）５０２を有する。ハイパスフィルタ５０２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。
【０１０４】
ハイパスフィルタ５０２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５０２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。
【０１０５】
したがって、ハイパスフィルタ５０２は、特殊観察モード時にＢ−ＬＥＤ５０１ｃ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５０２の挿抜は、ＬＥＤ光源制御部５０４の制御のもとで、ＨＰＦ挿抜部５０３によって行われる。
【０１０６】
ＬＥＤ光源制御部５０４は、ＬＥＤ光源ユニット５０１の各ＬＥＤ５０１ａ〜５０１ｃの点灯／消灯、及びハイパスフィルタ５０２の挿抜を制御する。具体的には、図２２に示すように、通常観察モードの場合、ＬＥＤ光源制御部５０４は、各ＬＥＤ５０１ａ〜５０１ｃを全て点灯させ、ハイパスフィルタ５０２はＢ−ＬＥＤ５０１ｃの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。
【０１０７】
一方、図２３に示すように、特殊観察モードの場合、ＬＥＤ光源制御部５０４は、各ＬＥＤ５０１ａ〜５０１ｃを全て点灯させた状態で、ハイパスフィルタ５０２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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
なお、第１，第２混色光は互いに発光スペクトルが異なる第１，第２照明光であり、Ｒ−ＬＥＤ５０１ａ，Ｇ−ＬＥＤ５０１ｂ，Ｂ−ＬＥＤ５０１ｃ、及びハイパスフィルタ５０２は、観察対象に互いに発光スペクトルが異なる第１，第２照明光を発光する光源を構成する。
【０１１０】
［参考例］
図２４に示すように、内視鏡システム６００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６０１と、回転フィルタ６０２と、回転フィルタ制御部６０３が設けられている。また、内視鏡システム６００のセンサ６０５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。
【０１１１】
広帯域光源６０１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６０２は、通常観察モード用フィルタ６１０と特殊観察モード用フィルタ６１１とを備えており（図２５参照）、広帯域光源６０１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６１０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６１１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６０２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６０３によって制御される。また、回転フィルタ６０２は、第１位置または第２位置に配置された状態で、センサ６０５の撮像フレームに応じて回転する。回転フィルタ６０２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６０３によって制御される。
【０１１２】
図２５に示すように、通常観察モード用フィルタ６１０は、回転フィルタ６０２の内周部に設けられている。通常観察モード用フィルタ６１０は、赤色光を透過するＲフィルタ６１０ａと、緑色光を透過するＧフィルタ６１０ｂと、青色光を透過するＢフィルタ６１０ｃと有する。したがって、回転フィルタ６０２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６０１からの白色光は、回転フィルタ６０２の回転に応じてＲフィルタ６１０ａ、Ｇフィルタ６１０ｂ、Ｂフィルタ６１０ｃ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６０５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。
【０１１３】
また、特殊観察モード用フィルタ６１１は、回転フィルタ６０２の外周部に設けられている。特殊観察モード用フィルタ６１１は、赤色光を透過するＲフィルタ６１１ａと、緑色光を透過するＧフィルタ６１１ｂと、青色光を透過するＢフィルタ６１１ｃと、４７３±１０ｎｍの狭帯域光を透過する狭帯域フィルタ６１１ｄとを有する。したがって、回転フィルタ６０２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６０１からの白色光は、回転フィルタ６０２の回転に応じてＲフィルタ６１１ａ、Ｇフィルタ６１１ｂ、Ｂフィルタ６１１ｃ、狭帯域フィルタ６１１ｄ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６０５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。
【０１１４】
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とほぼ同様に行うことができる。
【０１１５】
但し、本参考例の内視鏡システムでは、酸素飽和度算出部８３は、狭帯域画像信号とＲ画像信号とＧ画像信号の３つの画像信号を用いて酸素飽和度を算出する。そして、観察対象の動きが小さいと判定された場合、画像生成部８４は、酸素飽和度と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像信号を用いて酸素飽和度画像を生成する。すなわち、観察対象の動きが小さい場合は、酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像を生成するために合計４フレーム分の画像信号を使用し、正確な酸素飽和度を提示することができる。このモードは、第１実施形態の第１モードによる酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成に対応する。
【０１１６】
一方、観察対象の動きが大きいと判定された場合、画像生成部８４は、算出された酸素飽和度と、狭帯域画像信号，Ｒ画像信号，Ｇ画像信号を用いて酸素飽和度画像を生成する。すなわち、観察対象の動きが大きい場合は、酸素飽和度を算出して酸素飽和度画像を生成するために合計３フレーム分の画像信号だけを使用する。このため、酸素飽和度画像中の観察対象のブレ等を抑えつつ、正確な酸素飽和度を提示することができる。このモードは、第１実施形態の第２モードによる酸素飽和度の算出及び酸素飽和度画像の生成に対応する。
【０１１７】
なお、広帯域光源６０１と回転フィルタ６０２は、互いに発光スペクトルが異なる第１，第２照明光を発光する光源を構成する。本実施形態の場合、特殊観察モード用フィルタ６１１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６１０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。
【０１１８】
なお、第１〜第５実施形態及び参考例では、信号比Ｂ１／Ｇ２と信号比Ｒ２／Ｇ２、または、信号比Ｂ１／Ｇ１と信号比Ｒ１／Ｇ１に基づいて酸素飽和度を算出しているが、信号比Ｂ１／Ｇ２または信号比Ｂ１／Ｇ１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または信号比Ｂ１／Ｇ１と酸素飽和度の相関関係を記憶しておけば良い。
【０１１９】
第１〜第５実施形態及び参考例では、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（またはＲ１／Ｇ１）と相関があるので、信号比Ｒ２／Ｇ２（またはＲ１／Ｇ１）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。
【０１２０】
第１〜第５実施形態及び参考例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。
【０１２１】
第１〜第５実施形態及び参考例では、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２６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（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。また、図２７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５０１や、広帯域光源６０１及び回転フィルタ６０２を用いる場合も同様である。
【０１２２】
なお、第１〜第５実施形態及び参考例では相関関係記憶部８２に記憶された相関関係を第１モードと第２モードとで共通に用いているが、図２８に示すように、第１モード用相関関係８２Ａと第２モード用相関関係８２Ｂをそれぞれ相関関係記憶部８２に記憶しておき、各算出モードで各々対応する相関関係を使用しても良い。
【符号の説明】
【０１２３】
１０，４００，５００，６００  内視鏡システム
１８  モニタ
６５，２６５  動き量算出部
７６  酸素飽和度画像生成部
８０，２８０  モード切替部
８１，２８１，３８１  信号比算出部
８３，２８３，３８３  酸素飽和度算出部
８４，３８４  画像生成部
【図１】
0005977772.tif 000002
【図２】
0005977772.tif 000003
【図３】
0005977772.tif 000004
【図４】
0005977772.tif 000005
【図５】
0005977772.tif 000006
【図６】
0005977772.tif 000007
【図７】
0005977772.tif 000008
【図８】
0005977772.tif 000009
【図９】
0005977772.tif 000010
【図１０】
0005977772.tif 000011
【図１１】
0005977772.tif 000012
【図１２】
0005977772.tif 000013
【図１３】
0005977772.tif 000014
【図１４】
0005977772.tif 000015
【図１５】
0005977772.tif 000016
【図１６】
0005977772.tif 000017
【図１７】
0005977772.tif 000018
【図１８】
0005977772.tif 000019
【図１９】
0005977772.tif 000020
【図２０】
0005977772.tif 000021
【図２１】
0005977772.tif 000022
【図２２】
0005977772.tif 000023
【図２３】
0005977772.tif 000024
【図２４】
0005977772.tif 000025
【図２５】
0005977772.tif 000026
【図２６】
0005977772.tif 000027
【図２７】
0005977772.tif 000028
【図２８】
0005977772.tif 000029