(57)【要約】【課題】拡大観察時に表れる酸素飽和度のアーチファクトを低減する。【解決手段】内視鏡システム１０の光源装置１４は、中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２をそれぞれ検体に照射するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２をそれぞれ検体に照射するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して、｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす。酸素飽和度算出部８３は、酸素飽和度画像生成部７６に含まれ、Ａ発光パターンの場合には信号光ＬＡ１と信号光ＬＡ２の反射光で、Ｂ発光パターンの場合には信号光ＬＢ１と信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて、画素毎に酸素飽和度を算出する。制御部６７は、光源装置１４の発光パターンをＡ発光パターンとＢ発光パターンとで切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２をそれぞれ検体に照射するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２をそれぞれ前記検体に照射するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各前記中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす光源装置と、
各前記信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で前記検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、
前記光源装置の発光パターンが前記Ａ発光パターンの場合には、前記信号光ＬＡ１と前記信号光ＬＡ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出し、前記光源装置の発光パターンが前記Ｂ発光パターンの場合には、前記信号光ＬＢ１と前記信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記光源装置の発光パターンを前記Ａ発光パターンと前記Ｂ発光パターンとで切り替える制御部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記信号光ＬＡ１と前記信号光ＬＡ２の反射光で得られた各画像信号の比と、酸素飽和度との相関関係を表すＡモードテーブルと、前記信号光ＬＢ１と前記信号光ＬＢ２の反射光で得られた各画像信号の比と、酸素飽和度の相関関係を表すＢモードテーブルとを記憶する相関関係記憶部を備え、
前記酸素飽和度算出部は、前記光源装置の発光パターンが前記Ａ発光パターンの場合には前記Ａモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出し、前記光源装置の発光パターンが前記Ｂ発光パターンの場合には前記Ｂモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出する請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記イメージセンサに結像される前記検体の像を拡大または縮小するズームレンズと、
前記ズームレンズの動作を監視するズーム検出部と、を備え、
前記制御部は、前記ズーム検出部による検出結果に応じて前記Ａ発光モードと前記Ｂ発光モードを切り替える請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記ズームレンズによって前記検体の像が最も縮小された非拡大観察を行う場合に、前記光源装置の発光パターンを前記Ａ発光パターンにし、前記ズームレンズによって前記検体の像が拡大した拡大観察を行う場合に、前記光源装置の発光パターンを前記Ｂ発光パターンにする請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記検体の性状によらない前記酸素飽和度の誤差であるアーチファクトを検出するアーチファクト検出部を備え、
前記制御部は、前記アーチファクト検出部が前記アーチファクトを検出しない場合に前記光源装置の発光モードを前記Ａ発光モードにし、前記アーチファクト検出部が前記アーチファクトを検出した場合に前記光源装置の発光モードを前記Ｂ発光モードにする請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記光源装置の発光モードを手動で切り替える発光モード切替操作部を備え、
前記制御部は、前記発光モード切替操作部の操作に基づいて、前記光源装置の発光モードを前記Ａ発光モードと前記Ｂ発光モードとで切り替える請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記イメージセンサが搭載された内視鏡の先端部と前記検体との距離を測定する測距センサを備え、
前記制御部は、前記測距センサによって測定された前記先端部と前記検体との距離に応じて前記光源装置の発光モードを前記Ａ発光モードと前記Ｂ発光モードとで切り替える請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記信号光ＬＢ１は狭帯域光である請求項１〜７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記信号光ＬＢ２は狭帯域光である請求項１〜８のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記信号光ＬＢ１及び前記信号光ＬＢ２の各中心波長λＢ１，λＢ２は、同じ色の波長帯域に属する請求項１〜９のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記信号光ＬＢ１及び前記信号光ＬＢ１の各中心波長λＢ１，λＢ２は、ともに青色の波長帯域に属する請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記信号光ＬＢ２の中心波長λＢ２は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が等しい等吸収点の波長である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
波長帯域ＷＡ１を有する信号光ＬＡ１と、波長帯域ＷＡ２を有する信号光ＬＡ２とをそれぞれ検体に照射するＡ発光パターンと、波長帯域ＷＢ１を有する信号光ＬＢ１と、波長帯域ＷＢ２を有する信号光ＬＢ２とをそれぞれ前記検体に照射するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、ヘモグロビンの吸光係数を各前記波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２で積分した値をＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２とする場合に、各前記波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２は｜ＳＡ１−ＳＡ２｜＞｜ＳＢ１−ＳＢ２｜を満たすように定められている光源装置と、
各前記信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で前記検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、
前記Ａ発光パターンの場合には、前記イメージセンサの画素毎に前記信号光ＬＡ１と前記信号光ＬＡ２の反射光で得られた各画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出し、前記Ｂ発光パターンの場合には、前記イメージセンサの画素毎に前記信号光ＬＢ１と前記信号光ＬＢ２の反射光で得られた各画像信号の比に基づいて酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記光源装置の発光パターンを前記Ａ発光パターンと前記Ｂ発光パターンとで切り替える制御部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項１４】
中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２を発するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２を発するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各前記中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす光源装置と、各前記信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で前記検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、前記光源装置の発光パターンが前記Ａ発光パターンの場合には、前記信号光ＬＡ１と前記信号光ＬＡ２の反射光で得られた同一画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出し、前記光源装置の発光パターンが前記Ｂ発光パターンの場合には、前記信号光ＬＢ１と前記信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に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作動方法において、
前記光源装置の発光パターンを前記Ａ発光パターンから前記Ｂ発光パターンに切り替える第１発光パターン切替ステップを備える内視鏡システムの作動方法。
【請求項１５】
前記光源装置の発光パターンを前記Ｂ発光パターンから前記Ａ発光パターンに切り替える第２発光パターン切替ステップを備える請求項１４に記載の内視鏡システムの作動方法。
【請求項１６】
中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２をそれぞれ検体に照射するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２をそれぞれ前記検体に照射するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各前記中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす光源装置。
【請求項１７】
中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２を発するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２を発するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各前記中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす光源装置と、各前記信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で前記検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記光源装置の発光パターンが前記Ａ発光パターンの場合には、前記信号光ＬＡ１と前記信号光ＬＡ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出し、前記光源装置の発光パターンが前記Ｂ発光パターンの場合には、前記信号光ＬＢ１と前記信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて前記画素毎に酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を備えるプロセッサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体内の撮像により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、プロセッサ装置及び光源装置並びに作動方法に関する。
【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。血中ヘモグロビンの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イメージセンサで検出する方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
イメージセンサで検出した第１信号光の反射光に対応する第１信号光画像信号と、第２信号光の反射光に対応する第２信号光画像信号の比率（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、第１信号光画像信号と第２信号光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】
また、特許文献１の内視鏡システムは、酸素飽和度を算出するために照射する第１信号光と第２信号光を、観察及び酸素飽和度を算出する対象の血管の深さに応じて自動的に切り替えている。具体的には、表層血管の酸素飽和度を算出する場合には、４０５ｎｍ，４４５ｎｍ，４７３ｎｍの３種の狭帯域光のうち２つを第１信号光及び第２信号光として用いている。また、中層血管の酸素飽和度の算出には５４０ｎｍ，５５０ｎｍ，５８０ｎｍの狭帯域光のうちの２つを用い、深層血管用には６８０ｎｍ，８０５ｎｍ，９５０ｎｍの狭帯域光のうちの２つを用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１３５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
酸素飽和度の算出は、第１及び第２信号光が検体に対して均一に照射されていることを前提としている。このため、第１及び第２信号光が不均一な場合には算出した酸素飽和度の信頼性が低くなってしまうので、酸素飽和度を取得する内視鏡システムでは、検体にほぼ均一に照射されるように第１及び第２信号光の照射範囲や光量の分布等が予め厳密に調節されている。
【０００７】
しかし、通常の白色光による観察をする場合に観察範囲の全範囲で検体を鮮明に観察できるように照射範囲や光量の分布が調節してあったとしても、酸素飽和度を算出する場合には、検体の性状によるものではない大きな誤差（以下、アーチファクトという）が表れてしまう場合がある。具体的には、非拡大観察から拡大観察（内視鏡先端部を検体に極めて接近させた観察、またはズームレンズを作動して検体を拡大する観察）に切り替えると、非拡大観察時には表れていなかった低酸素領域や高酸素領域が表れるようになる。すなわち、拡大観察時には、非拡大観察時には起こりえなかった酸素飽和度のアーチファクトが表れる。これは、酸素飽和度が第１及び第２信号光の光量分布等に対して極めて敏感であることと、極めて小さな光量等の分布（誤差）でも拡大観察時には拡大率に応じて酸素飽和度への寄与が大きくなってしまうことが主な原因である。
【０００８】
拡大観察時に酸素飽和度のアーチファクトが表れないようにするためには、さらに厳密に第１及び第２信号光を均一に照射すれば良いが、当然ながら、完全に均一化することは不可能である。また、所定の拡大率での拡大観察時に酸素飽和度のアーチファクトが表れないようにしたとしても、拡大率を上げれば再び同じ問題が起きる。
【０００９】
本発明は、拡大観察時に表れる酸素飽和度のアーチファクトを低減し、酸素飽和度を正確に算出及び表示する内視鏡システム、プロセッサ装置及び光源装置並びに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】
【００１０】
本発明の内視鏡システムは、光源装置と、イメージセンサと、酸素飽和度算出部と、制御部を備える。光源装置は、中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２をそれぞれ検体に照射するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２をそれぞれ検体に照射するＢ発光パターンとで信号光を発光可能である。また、光源装置は、各中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して、｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす。イメージセンサは、各前記信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、光源装置の発光パターンがＡ発光パターンの場合には、信号光ＬＡ１と信号光ＬＡ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがＢ発光パターンの場合には、信号光ＬＢ１と信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出する。制御部は、光源装置の発光パターンをＡ発光パターンとＢ発光パターンとで切り替える。
【００１１】
信号光ＬＡ１と信号光ＬＡ２の反射光で得られた各画像信号の比と、酸素飽和度との相関関係を表すＡモードテーブルと、信号光ＬＢ１と信号光ＬＢ２の反射光で得られた各画像信号の比と、酸素飽和度の相関関係を表すＢモードテーブルとを記憶する相関関係記憶部を備えていても良い。この場合、酸素飽和度算出部は、光源装置の発光パターンがＡ発光パターンの場合にはＡモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがＢ発光パターンの場合にはＢモードテーブルを用いて酸素飽和度を算出する。
【００１２】
イメージセンサに結像される検体の像を拡大または縮小するズームレンズと、ズームレンズの動作を監視するズーム検出部と、を備えていても良い。この場合、制御部は、ズーム検出部による検出結果に応じてＡ発光モードとＢ発光モードを切り替える。
【００１３】
また、制御部は、ズームレンズによって検体の像が最も縮小された非拡大観察を行う場合に、光源装置の発光パターンをＡ発光パターンにし、ズームレンズによって検体の像が拡大した拡大観察を行う場合に、光源装置の発光パターンをＢ発光パターンにすることが好ましい。
【００１４】
検体の性状によらない酸素飽和度の誤差であるアーチファクトを検出するアーチファクト検出部を備えていても良い。この場合、制御部は、アーチファクト検出部がアーチファクトを検出しない場合に光源装置の発光モードをＡ発光モードにし、アーチファクト検出部がアーチファクトを検出した場合に光源装置の発光モードをＢ発光モードにする。
【００１５】
光源装置の発光モードを手動で切り替える発光モード切替操作部を備えていても良い。この場合、制御部は、発光モード切替操作部の操作に基づいて、光源装置の発光モードをＡ発光モードとＢ発光モードとで切り替える。
【００１６】
また、イメージセンサが搭載された内視鏡の先端部と検体との距離を測定する測距センサを備えていても良い。この場合、制御部は、測距センサによって測定された先端部と検体との距離に応じて光源装置の発光モードをＡ発光モードとＢ発光モードとで切り替える。
【００１７】
信号光ＬＢ１は狭帯域光でも良い。また、信号光ＬＢ２も狭帯域光でも良い。狭帯域光とは半値幅が±１０ｎｍ程度の極狭い波長帯域を有する光を言う。
【００１８】
信号光ＬＢ１及び前記信号光ＬＢ２の各中心波長λＢ１，λＢ２は、例えば、同じ色の波長帯域に属する。この場合、例えば、信号光ＬＢ１及び信号光ＬＢ１の各中心波長λＢ１，λＢ２は、ともに青色の波長帯域に属することが好ましい。なお、同じ色とは、可視光の波長帯域を青色（３８０〜５６０ｎｍ）、緑色（４５０〜６３０ｎｍ）、赤色（５８０〜７６０ｎｍ）に分ける場合に、これら各波長帯域のうち同じ波長帯域に属することを言う。また、青色とは、３８０〜５６０ｎｍの波長帯域を言う。
【００１９】
また、信号光ＬＢ２の中心波長λＢ２は、例えば、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が等しい等吸収点の波長である。
【００２０】
本発明の別の内視鏡システムも、光源装置と、イメージセンサと、酸素飽和度算出部と、制御部を備える。但し、この光源装置は、波長帯域ＷＡ１を有する信号光ＬＡ１と、波長帯域ＷＡ２を有する信号光ＬＡ２とをそれぞれ検体に照射するＡ発光パターンと、波長帯域ＷＢ１を有する信号光ＬＢ１と、波長帯域ＷＢ２を有する信号光ＬＢ２とをそれぞれ検体に照射するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、ヘモグロビンの吸光係数を各波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２で積分した値をＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２とする場合に、各波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２は｜ＳＡ１−ＳＡ２｜＞｜ＳＢ１−ＳＢ２｜を満たす。イメージセンサは、各前記信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、光源装置の発光パターンがＡ発光パターンの場合には、信号光ＬＡ１と信号光ＬＡ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがＢ発光パターンの場合には、信号光ＬＢ１と信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出する。制御部は、光源装置の発光パターンをＡ発光パターンとＢ発光パターンとで切り替える。
【００２１】
本発明の内視鏡システムの作動方法は、中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２を発するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２を発するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす光源装置と、各信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、光源装置の発光パターンがＡ発光パターンの場合には、信号光ＬＡ１と信号光ＬＡ２の反射光で得られた同一画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがＢ発光パターンの場合には、信号光ＬＢ１と信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に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作動方法であり、光源装置の発光パターンをＡ発光パターンからＢ発光パターンに切り替える第１発光パターン切替ステップを備える。
【００２２】
また、光源装置の発光パターンをＢ発光パターンからＡ発光パターンに切り替える第２発光パターン切替ステップを備える。
【００２３】
本発明の光源装置は、中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２をそれぞれ検体に照射するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２をそれぞれ検体に照射するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす。
【００２４】
本発明のプロセッサ装置は、中心波長λＡ１の信号光ＬＡ１と中心波長λＡ２の信号光ＬＡ２を発するＡ発光パターンと、中心波長λＢ１の信号光ＬＢ１と中心波長λＢ２の信号光ＬＢ２を発するＢ発光パターンとで信号光を発光可能であり、各中心波長λＡ１，λＡ２，λＢ１，λＢ２に関して｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜を満たす光源装置と、各信号光ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１，ＬＢ２の各反射光で検体を撮像して、画像信号を出力するイメージセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置であり、光源装置の発光パターンがＡ発光パターンの場合には、信号光ＬＡ１と信号光ＬＡ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出し、光源装置の発光パターンがＢ発光パターンの場合には、信号光ＬＢ１と信号光ＬＢ２の反射光で得られた同一の画素の各画像信号の比に基づいて画素毎に酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法によれば、拡大観察時の酸素飽和度のアーチファクトを低減し、酸素飽和度を正確に算出し、表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】回転フィルタの平面図である。
【図４】ＲＧＢカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図５】通常観察モード時の撮像制御を示す説明図である。
【図６】特殊観察モードをＡモードで実行する場合の撮像制御を示す説明図である。
【図７】特殊観察モードをＢモードで実行する場合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】Ａモードテーブルに記憶された信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２と酸素飽和度との相関関係を示すグラフである。
【図１０】Ｂモードテーブルに記憶された信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２，Ｒ３／Ｇ３と酸素飽和度との相関関係を示すグラフである。
【図１１】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１２】酸素飽和度を算出する方法を示す説明図である。
【図１３】内視鏡システムの作用を示すフローチャートである。
【図１４】Ａモード及びＢモードで生成される酸素飽和度画像を示す説明図である。
【図１５】第２実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図１６】測距センサを設けた変形例の内視鏡システムのブロック図である。
【図１７】第３実施形態の回転フィルタの平面図である。
【図１８】バンドパスフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図１９】第３実施形態の回転フィルタを用いる場合のＢモードの撮像制御を示す説明図である。
【図２０】第４実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図２１】第５実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図２２】第１〜第３白色光のスペクトルを示すグラフである。
【図２３】第５実施形態の通常モード及びＡモードでの撮像制御を示す説明図である。
【図２４】第５実施形態のＢ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】
【００２７】
［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、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られる。
【００２８】
また、操作部２２には、アングルノブ２２ａの他、モード切替ＳＷ（モード切替スイッチ）２２ｂと、ズーム操作部２２ｃが設けられている。
【００２９】
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、検体内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、検体内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。なお、内視鏡システム１０は、特殊観察モードとしてさらに２つのサブモード（以下、Ａモード，Ｂモードという）を備える。ＡモードとＢモードは、検体に照射する光の波長帯域と、酸素飽和度の算出方法が異なる。内視鏡システム１０は、ＡモードとＢモードの切り替えは自動で行う。このため、内視鏡システム１０を使用する医師は、モード切替ＳＷ２２ｂによって特殊観察モードに設定するだけでＡモードとＢモードで適宜切り替えが行われ、適切な酸素飽和度画像がモニタ１８に表示される。
【００３０】
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、検体を拡大させるズーム操作に用いられる。
【００３１】
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。
【００３２】
図２に示すように、光源装置１４は、広帯域光源３１と、回転フィルタ３２と、フィルタ制御部３３とを備えている。広帯域光源３１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。広帯域光源３１が発する白色光は、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。
【００３３】
回転フィルタ３２は、広帯域光源３１からライトガイド４１に入射される白色光の光路上に挿抜自在に設けられ、白色光の光路上に挿入された場合には、イメージセンサ４８による撮像のフレームレートに同期して回転される。より具体的には、通常観察モードの場合には白色光の光路上から退避され、特殊観察モードの場合に白色光の光路上に挿入される。このため、通常観察モード時には、広帯域光源３１が発する白色光は波長帯域を制限されることなくそのままライトガイド４１に入射され、検体に照射される。一方、特殊観察モード時には、広帯域光源３１が発する白色光は、回転フィルタ３２によって波長帯域が制限されてライトガイド４１に入射する場合がある。この場合は、白色光に含まれる一部の波長帯域の光が検体に照射される。
【００３４】
回転フィルタ３２は、図３に示すように、Ａモードフィルタ３２ａとＢモードフィルタ３２ｂを備える。特殊観察モードに設定された場合、広帯域光源３１が発する白色光の光路上にＡモードフィルタ３２ａまたはＢモードフィルタ３２ｂのいずれかが配置される。すなわち、光源装置１４は、特殊観察モードにおいて、広帯域光源３１の光路上にＡモードフィルタ３２ａとＢモードフィルタ３２ｂのどちらを配置するかによって、Ａ発光モードとＢ発光モードの二つの発光モードの切り替えが可能である。Ａ発光モードは、Ａモードフィルタ３２ａを広帯域光源３１の光路上に配置する発光モードであり、Ｂ発光モードは、Ｂモードフィルタ３２ｂを広帯域光源３１の光路上に配置する発光モードである。なお、内視鏡システム１０がＡモードで特殊観察モードを実行する場合に、光源装置１４の発光モードはＡ発光モードに制御され、内視鏡システム１０がＢモードで特殊観察モードを実行する場合に、光源装置１４の発光モードはＢ発光モードに制御される。
【００３５】
Ａモードフィルタ３２ａは、例えば回転フィルタ３２の内周部に設けられ、中心波長４７０ｎｍの第１狭帯域光（４７０±１０ｎｍ）を選択的に透過する第１狭帯域光透過部３３ａと、波長帯域を制限せずに白色光の全波長帯域を通過させる開口３３ｂとを有する。このため、Ａ発光モードでは、検体に照射される光が、白色光と第１狭帯域光とで１フレーム毎に交互に切り替わる。
【００３６】
光源装置１４がＡ発光モードに制御されるＡモードでは、第１狭帯域光で撮像して得た画像信号と、白色光に含まれる緑色の波長帯域で撮像して得た画像信号との信号比に基づいて酸素飽和度が算出される。すなわち、第１狭帯域光の波長（波長帯域）は、Ａモードで酸素飽和度の算出に用いる第１信号光（Ａモード用第１信号光）ＬＡ１であり、得られる画像信号が検体の酸素飽和度に応じて変化する波長に定められている。また、白色光に含まれる緑色波長帯域の光（中心波長が約５６０ｎｍで４５０〜６３０ｎｍ程度の広帯域な緑色光）は、Ａモード用の第２信号光ＬＢ１である。
【００３７】
また、第１狭帯域光の波長は、検体を拡大せずに遠景から撮像して酸素飽和度を算出する場合に適している。すなわち、非拡大観察時に酸素飽和度の情報を得る目的は、表層血管や中層血管、深層血管等の細かな組織単位についてではなく、検体の全体的な性状を検査することである場合が多いので、第１狭帯域光はある程度の深達度があって、表層だけでなく中層〜深層の血管の酸素飽和度も反映した酸素飽和度が算出できるように波長帯域が選択されている。
【００３８】
Ｂモードフィルタ３２ｂは、例えば回転フィルタ３２の外周部に設けられ、中心波長４４０ｎｍの第２狭帯域光（４４０±１０ｎｍ）を選択的に透過する第２狭帯域光透過部３４ａと、中心波長４５０ｎｍの第３狭帯域光（４５０±１０ｎｍ）を選択的に透過する第３狭帯域光透過部３４ｂと、波長帯域を制限せずに白色光の全波長帯域を通過させる開口３４ｃとを有する。このため、Ｂ発光モードでは、検体に照射される光は、第２狭帯域光と、第３狭帯域光と、白色光とで１フレーム毎に順に切り替わる。
【００３９】
光源装置１４がＡ発光モードに制御されるＡモードにおいて第１狭帯域光による画像信号と緑色広帯域光による画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出するのと同様に、光源装置１４がＢ発光モードに制御されるＢモードでは第２狭帯域光による画像信号と第３狭帯域光による画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出する。すなわち、第２狭帯域光はＢモード用の第１信号光ＬＢ１であり、第２狭帯域光の波長（波長帯域）は、得られる画像信号が検体の酸素飽和度に応じて変化する波長に定められている。また、第３狭帯域光は、Ｂモード用の第２信号光ＬＢ２である。なお、第３狭帯域光の波長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等吸収点の波長である（図１１参照）。
【００４０】
但し、Ｂモード用の第１，第２信号光ＬＢ１，ＬＢ２である第２狭帯域光と第３狭帯域光の各波長帯域は、検体を拡大観察する場合に正確な酸素飽和度を算出できるように決定されている。すなわち、光学系によってズームしたり、内視鏡先端部を近接させたりすることにより、検体を拡大観察すると、酸素飽和度にアーチファクトが表れる場合があるが、第２狭帯域光と第３狭帯域光の各波長帯域は、少なくとも拡大観察時にＡモードの第１狭帯域光と緑色広帯域光を使用して酸素飽和度を算出する場合よりも、アーチファクトを低減して、正確な酸素飽和度を算出できるように選ばれる。
【００４１】
具体的には、Ａ発光モードの第１信号光ＬＡ１である第１狭帯域光の中心波長をλＡ１（＝４７０ｎｍ）、第２信号光ＬＡ２である緑色波長帯域の中心波長をλＡ２（≒５６０ｎｍ）、Ｂ発光モードの第１信号光ＬＢ１である第２狭帯域光の中心波長をλＢ１（＝４４０ｎｍ）、第２信号光ＬＢ２である第３狭帯域光の中心波長をλＢ２（＝４５０ｎｍ）とする場合に、これらの各中心波長λ１〜λ４が｜λＡ１−λＡ２｜＞｜λＢ１−λＢ２｜の関係を満たすように、第２狭帯域光及び第３狭帯域光の中心波長λＢ１，λＢ２が定められている。
【００４２】
拡大観察時に表れるアーチファクトは、酸素飽和度の算出するために照射する第１及び第２信号光の光量等の分布（不均一性）によるものであり、この分布は、波長に応じて出現の仕方が異なる。例えば、Ａモードの第１狭帯域光と白色光中の緑色広帯域光のように、中心波長が大きく離れた２つの波長帯域を使用すると、青色の波長帯域と緑色の波長帯域では拡大観察時に光量等の分布の違いが顕著になりやすい。このため、拡大観察時に第１狭帯域光と白色光中の緑色広帯域光でそれぞれ得た画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出すると、アーチファクトが表れる。
【００４３】
一方、Ｂモードの第２狭帯域光と第３狭帯域光のように、中心波長が上記関係を満たし、近い波長帯域の第１及び第２信号光を用いると、拡大観察によって波長帯域に応じてそれぞれ異なる光量等の分布が表れたとしても、その違いはＡモード時に比べれば低減される。このため、Ａモードのように中心波長が遠い第１狭帯域光と緑色広帯域光を用いて拡大観察をする場合と比較すれば、アーチファクトを小さく抑えることができる。特に、Ｂモード用第１及び第２信号光として、４４０ｎｍの第２狭帯域光と４５０ｎｍの第３狭帯域光を用いることによって、拡大観察時でもアーチファクトをほぼ完全に抑制し、正確な酸素飽和度を算出することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、Ｂモードでは、酸素飽和度の算出のために第２狭帯域光と第３狭帯域光を信号光として用いているが、これらの狭帯域光の代わりに、波長帯域が±１０ｎｍを超える広帯域光を用いても良い。
【００４５】
また、本実施形態のＢモードでは、酸素飽和度にアーチファクトが表れる原因が照射する信号光の光量等の分布であると捉え、Ｂモードで照射する第２及び第３狭帯域光の中心波長λＢ１，λＢ２を近づけて、これらの光量等の分布の違いを僅かにすることによって、拡大観察時における酸素飽和度のアーチファクトを抑制しているが、酸素飽和度に表れるアーチファクトは、拡大観察時に、酸素飽和度の算出に用いる２つの第１及び第２信号光の反射光（検体による吸収等を受けた光）の光量等の分布に違いが起きることにより生じると捉えることもできる。
【００４６】
この第１及び第２信号光の反射光に生じる光量等の分布の違いは、上記したように、検体に照射する第１信号光と第２信号光の不均一性によって生じる他、検体における第１信号光と第２信号光の吸光特性の違いにより生じると考えられる。したがって、第１信号光の吸光特性と第２信号光の吸光特性を近づければ、第１及び第２信号光の反射光に生じる光量等の分布の違いを低減することができる。すなわち、検体に反射された段階で第１信号光と第２信号光が均一になるようにすれば、酸素飽和度のアーチファクトを除くことができる。
【００４７】
拡大観察時（すなわちＢモード時）に、第１信号光の吸光特性と第２信号光の吸光特性を近づける方法としては、以下が考えられる。例えば、波長λにおけるヘモグロビンの吸光係数μａ（λ）を波長帯域Ｗで積分した値をＳＷ＝∫Ｗ（μａ（λ））ｄλとし、Ａモードで酸素飽和度に応じて変化する画像信号を得るためのＡモード用の第１信号光ＬＡ１及び第２信号光ＬＡ２の各波長帯域をＷＡ１，ＷＡ２とし、Ｂモードで酸素飽和度に応じて変化する画像信号を得るためのＢモード用の第１信号光ＬＢ１及び第２信号光ＬＢ２の各波長帯域をＷＢ１，ＷＢ２とする。また、各波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２における上記積分値をＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２とする。この場合に、各波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２に関して｜ＳＡ１−ＳＡ２｜＞｜ＳＢ１−ＳＢ２｜を満たすように、Ｂモード用の第１信号光ＬＢ１及び第２信号光ＬＢ２の各波長帯域ＷＢ１，ＷＢ２を定める。このように各波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２を定めることで、Ｂモードにおける第１及び第２信号光の吸光特性の違いは、Ａモードの場合よりも僅かになる。これにより、第１及び第２信号光の反射光は、光量等の分布の違いが僅かになるので、酸素飽和度に表れるアーチファクトを軽減することができる。
【００４８】
なお、上記波長帯域ＷＡ１，ＷＡ２，ＷＢ１，ＷＢ２の積分値ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２の関係は、静脈血の酸素飽和度の正常値は６０〜８０％なので、この範囲で上記関係を満たしていれば良く、簡易的には例えば中央の酸素飽和度７０％で上記関係を満たしていれば良い。
【００４９】
フィルタ制御部３３は、モード切替ＳＷ２２ｂや制御部６７から入力される制御信号に基づいて、回転フィルタ３２の挿抜や、Ａモードフィルタ３２ａとＢモードフィルタ３２ｂの切り替え、イメージセンサ４８の撮像のフレームレートに応じた回転のタイミングの制御等を行う。
【００５０】
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、イメージセンサ４８を有している（図２参照）。検体からの反射光は、撮像レンズ４６及びズームレンズ４７を介してイメージセンサ４８に入射する。これにより、イメージセンサ４８に検体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がワイド端側に移動すると検体の反射像が拡大する。一方、ズームレンズ４７がテレ端側に移動することで、検体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はテレ端に配置されている。そして、ズーム操作部２２ｃを操作して拡大観察を行う場合に、ズームレンズ４７はテレ端からワイド端側に移動される。
【００５１】
イメージセンサ４８は、カラーの撮像素子であり、検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。イメージセンサ４８は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサである。また、イメージセンサ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。
【００５２】
図４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、広帯域光源３１が発する白色光の波長帯域を制限せずにそのまま照射する場合、Ｂ画素，Ｇ画素，Ｒ画素は対応する各カラーフィルタの波長帯域の光を受光する。また、特殊観察モード時には、Ａモードでは第１狭帯域光が、Ｂモードでは第２，第３狭帯域光がそれぞれ検体に照射されるが、これらの各狭帯域光の反射光は、いずれもＢ画素で受光される。
【００５３】
なお、イメージセンサ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。イメージセンサ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。
【００５４】
撮像制御部４９はイメージセンサ４８の撮像制御を行う。図５に示すように、イメージセンサ４８の１フレームの期間は、検体からの反射光を光電変換して電荷を蓄積する蓄積期間と、その後に蓄積した電荷を読み出して画像信号を出力する読出期間とからなる。通常観察モード時には、１フレームの期間毎に、白色光が照射された検体をイメージセンサ４８で撮像する。これにより、１フレーム毎にイメージセンサ４８からＲＧＢの各画像信号が出力される。
【００５５】
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イメージセンサ４８に蓄積期間と読出期間を行わせる。これにより、特殊観察モードのＡモードの場合、図６に示すように第１狭帯域光と白色光が交互に照射されることに応じて、イメージセンサ４８は、１フレーム目では第１狭帯域光で検体を撮像し、次の２フレーム目では白色光で検体を撮像して画像信号を出力する。１フレーム目に照射される光は第１狭帯域光だけなので、Ｂ画素は第１狭帯域光の反射光を受光するが、Ｇ画素とＲ画素は検体からの反射光を受光しない。このため、１フレーム目にイメージセンサ４８が出力する有意な画像信号は実質的にＢ画素で得られたＢ画像信号である。一方、２フレーム目は青色，緑色，赤色の全波長域を含む白色光が照射されるので、Ｂ画素で得られたＢ画像信号，Ｇ画素で得られたＧ画像信号，Ｒ画素で得られたＲ画像信号がそれぞれ出力される。
【００５６】
なお、本明細書では、各画像信号に、フレーム番号を添えて表記する。また、狭帯域光の反射光によって得られた画像信号には、狭帯域光の中心波長を添えて表記する。中心波長の表記を添えていないものは広帯域光による画像信号である。したがって、Ａモードでは、イメージセンサ４８は、１フレーム目にＢ１（４７０）画像信号を出力し、２フレーム目にはＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号をそれぞれ出力する。
【００５７】
図７に示すように、特殊観察モードのＢモードの場合は、第２狭帯域光、第３狭帯域光、白色光がフレーム毎に順に照射されるので、１フレーム目では、イメージセンサ４８は第２狭帯域光で検体を撮像して、Ｂ１（４４０）画像信号を出力する。次の２フレーム目では、第３狭帯域光で検体を撮像し、Ｂ２（４５０）画像信号を出力する。そして、３フレーム目では、白色光で検体を撮像し、Ｂ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３画像信号をそれぞれ出力する。
【００５８】
イメージセンサ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、イメージセンサ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、ガンマ変換部５１でガンマ変換が施されることにより、モニタ１８等の出力デバイスに適した階調を有する画像信号に変換される。ガンマ変換後の画像信号は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。
【００５９】
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、特殊観察用画像処理部６４と、画像表示信号生成部６６と、制御部６７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を備えており、ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して色補正処理等のデジタル信号処理を行う。ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６で色補正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、画像処理切替部６０に入力される。
【００６０】
画像処理切替部６０は、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、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用画像処理部６４に入力する。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
表示用画像信号生成部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。
【００６６】
制御部６７は、モード切替ＳＷ２２ｂによって特殊観察モードが設定された場合に作動し、特殊観察モードをＡモードとＢモードのどちらのサブモードで実行するかを決定し、決定したサブモードに対応する動作を光源装置１４及び酸素飽和度画像生成部７６に行わせる。
【００６７】
具体的には、制御部６７は、ズーム検出部６７ａを備えている。ズーム検出部６７ａは、ズーム操作部２２ｃの操作を監視して、ズームレンズの動作（すなわち拡大観察を行なっているか否か）を検出する。そして、ズーム検出部６７ａによる検出結果に応じて光源装置１４の発光モードをＡ発光モードとＢ発光モードとで切り替える。具体的には、ズーム操作が検出されない場合、制御部６７は、フィルタ制御部３３を制御して光源装置１４の発光モードをＡ発光モードにする。一方、ズーム操作が検出された場合、制御部６７は、フィルタ制御部３３を制御して光源装置１４の発光モードをＢ発光モードにする。なお、制御部６７は、ズーム検出部６７ａによる検出結果に応じて、酸素飽和度画像生成部７６の各部の処理モードも切り替える。具体的には、ズーム操作が検出されない場合には、酸素飽和度画像生成部７６の各部の処理モードをＡ処理モードにし、ズーム操作が検出された場合にはＢ処理モードにする。
【００６８】
図８に示すように、酸素飽和度画像生成部７６は、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。これらのうち、信号比算出部８１と酸素飽和度算出部８３は、特殊観察モードをＡモードとＢモードのどちらのサブモードで実行するかによって異なる動作をする。すなわち、信号比算出部８１と酸素飽和度算出部８３は、特殊観察モードがＡモードで実行される場合のためのＡ処理モードと、特殊観察モードがＢモードで実行される場合のためのＢ処理モードとで、処理モードを切り替えることができる。特殊観察モードがＡモードで実行される場合、酸素飽和度画像生成部７６には、１フレーム目に取得されるＢ１（４７０）画像信号と、２フレーム目に取得されるＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号が入力される。また、特殊観察モードがＢモードで実行される場合、酸素飽和度画像生成部７６には、１フレーム目に取得されるＢ１（４４０）画像信号と、２フレーム目のＢ２（４５０）画像信号、３フレーム目のＢ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３画像信号が１セットになって入力される。
【００６９】
信号比算出部８１は、酸素飽和度の算出に用いる画像信号の信号比を算出する。具体的には、特殊観察モードがＡモードで実行される場合、信号比算出部８１は、Ｂ１（４７０）画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２と、Ｒ２画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｒ２／Ｇ２とを、それぞれ画素毎に算出する（Ａ処理モード）。これに対して、特殊観察モードがＢモードで実行される場合、信号比算出部８１は、Ｂ１（４４０）画像信号とＢ２（４５０）画像信号の信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）と、Ｒ３画像信号とＧ３画像信号の信号比Ｒ３／Ｇ３とを、それぞれ画素毎に算出する（Ｂ処理モード）。
【００７０】
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の相関関係を表すテーブルを記憶する。特殊観察モードがＡモードとＢモードの２つのサブモードのどちらかで実行されることに対応して、相関関係記憶部８２には、Ａモード用のＡモードテーブル８２ａとＢモード用のＢモードテーブル８２ｂの２つを記憶している。
【００７１】
図９に示すように、Ａモードテーブル８２ａは、Ａモード時に算出される２つの信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２と、酸素飽和度の相関関係を二次元空間上に等値線で定義した２次元テーブルである。信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２と、酸素飽和度の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（信号比Ｒ２／Ｇ２）に応じて変化する。なお、信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２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。
【００７２】
また、図１０に示すように、Ｂモードテーブル８２ｂは、Ｂモード時に算出される２つの信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０），Ｒ３／Ｇ３と、酸素飽和度の相関関係を二次元空間上に等値線で定義した２次元テーブルである。Ｂモードテーブル８２ｂでは、信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２が大きいほど酸素飽和度が大きくなる点が、Ａモードテーブル８２ａと異なっている。これは、Ａモードで用いる第１狭帯域光の波長では、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のに対して、Ｂモードで用いる第２狭帯域光の波長では、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小さいためである（図１１参照）。これ以外は、Ａモードテーブル８２ａと同様であり、Ｂモードテーブル８２ｂの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（信号比Ｒ３／Ｇ３）に応じて変化する。また、信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）及び信号比Ｒ３／Ｇ３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。
【００７３】
なお、上記相関関係は、図１１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狭帯域光の中心波長４７０ｎｍや第２狭帯域光の中心波長４４０ｎｍ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、第１狭帯域光の中心波長４７０ｎｍや第２狭帯域光の中心波長４４０ｎｍの光に対応する信号を含む各画像信号（Ｂ１（４７０）画像信号，Ｂ１（４４０）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（４７０）画像信号，Ｂ１（４４０）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信号比Ｒ２／Ｇ２，Ｒ３／Ｇ３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。
【００７４】
酸素飽和度算出部８３は、特殊観察モードをＡモードで実行するか、Ｂモードで実行するかに応じて、相関関係記憶部８２に記憶されたＡモードテーブル８２ａまたはＢモードテーブル８２ｂ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。特殊観察モードがＡモードで実行される場合には、酸素飽和度算出部８３は、Ａモードテーブル８２ａを参照して酸素飽和度を算出し（Ａ処理モード）、特殊観察モードがＢモードで実行される場合には、Ｂモードテーブル８２ｂを参照して酸素飽和度を算出する（Ｂ処理モード）。具体的には、Ａ処理モードにおいて、所定画素における信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２がそれぞれＢ１（４７０）＊／Ｇ２＊及びＲ２＊／Ｇ２＊である場合、図１２に示すように、Ａモードテーブル８２ａを参照すると、信号比Ｂ１（４７０）＊／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、この画素の酸素飽和度を「６０％」と算出する。Ｂ処理モードの場合も、参照するテーブルがＢモードテーブル８２ｂになる以外はＡモードの場合と同様である。
【００７５】
なお、例えばＡ処理モードでは、信号比Ｂ１（４７０）／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（４７０）／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（４７０）／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。これらはＢモードでも同様である。
【００７６】
画像生成部８４は、酸素飽和度算出部８６で算出された酸素飽和度と、白色光で撮像して得られたＲＧＢ各色の画像信号を用いて、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、特殊観察モードがＡモードで実行される場合、画像生成部８４は、２フレーム目のＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２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し、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、酸素飽和度が６０％以上の画素ではＢ２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、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Ｂ１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Ａモードの酸素飽和度画像である。
【００７７】
また、特殊観察モードがＢモードで実行される場合、画像生成部８４は、３フレーム目のＢ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３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し、ゲインを施したＢ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３画像信号を用いてＲＧＢ画像データを生成する。ゲインの掛け方は上記Ａモードの場合と同じであり、ゲイン処理後のＢ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３画像信号を用いて生成されたＲＧＢ画像データがＢモードの酸素飽和度画像である。
【００７８】
画像生成部８４が生成した酸素飽和度画像は、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、酸素飽和度が所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。
【００７９】
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。
【００８０】
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１３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、病変可能性部位が低酸素状態になっているか否かの診断を行う。
【００８１】
特殊観察モードでは、ズーム操作部２２ｃを操作して拡大観察を行なっているか否かに応じて自動的にＡモードとＢモードの２種類のサブモードのいずれかで実行される（Ｓ１３）。まず、ズーム操作部２２ｃを操作せず、ズームレンズ４７をテレ端においた状態で非拡大観察をする場合、回転フィルタ３２のＡモードフィルタ３２ａが、広帯域光源３１が発する白色光の光路上に配置されるので（Ｓ１４）、イメージセンサ４８のフレームレートに同期して、中心波長４７０ｎｍの第１狭帯域光と白色光とが交互に検体に照射される。これらの各光のもとで検体を撮像することにより、１フレーム目にはＢ１（４７０）画像信号が取得され、２フレーム目にはＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号が取得される（Ｓ１５）。
【００８２】
そして、これらの各画像信号のうち、Ｂ１（４７０）画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｂ１（４７０）／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（Ｓ１６）。その後、算出した酸素飽和度に応じたゲインを乗じた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ことにより、低酸素領域が疑似カラーで表示された酸素飽和度画像が生成され（Ｓ１７）、モニタ１８に表示される（Ｓ１８）。
【００８３】
そして、モニタ１８に表示された非拡大酸素飽和度画像に基づいて、ドクターは病変可能性部位が低酸素状態になっているかどうかを確認する。こうした酸素飽和度の表示は、通常観察モードに切り替えられるまで継続して行わる（Ｓ２５）。また、診断を終了する場合には、内視鏡１２の挿入部２１を検体内から抜き出す（Ｓ２６）。
【００８４】
一方、図１４に示すように、非拡大観察時に生成及び表示される酸素飽和度画像９１によって、病変可能性部位が疑似カラー化された低酸素領域９２で表示されると、医師は、発見された低酸素領域９２を、ズーム操作２２ｃを操作して拡大観察する。ズーム操作部２２ｃの操作がズーム検出部６７ａによって検出されると（Ｓ１３）、制御部６７は、光源装置１４の発光モードをＢ発光モードに切り替えさせる。すなわち、フィルタ制御部３３は回転フィルタ３２のＢモードフィルタ３２ｂを広帯域光源３１が発する白色光の光路上に配置する（Ｓ２０）。拡大観察が検知され、特殊観察モードのサブモードがＡモードからＢモードに切り替えられると、中心波長４４０ｎｍの第２狭帯域光と、中心波長４５０ｎｍの第３狭帯域光と、白色光とが、イメージセンサ４８のフレームレートに同期して順に照射される。このため、１フレーム目にはＢ１（４４０）画像信号が取得され、２フレーム目にはＢ２（４５０）画像信号が取得され、３フレーム目にはＢ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３画像信号が取得される（Ｓ２１）。
【００８５】
そして、これらの各画像信号のうち、Ｂ１（４４０）画像信号とＢ２（４５０）画像信号の信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）と、Ｒ３画像信号とＧ３画像信号の信号比Ｒ３／Ｇ３とに基づいて酸素飽和度が算出される（Ｓ２２）。その後、算出した酸素飽和度に応じたゲインを乗じたＢ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３画像信号を用いてＲＧＢ画像データを生成することにより、低酸素領域が疑似カラーで表示された酸素飽和度画像が生成され（Ｓ２３）、モニタ１８に表示される（Ｓ２４）。
【００８６】
拡大観察時に、例えばＡモードの第１狭帯域光を用いて、第１狭帯域光によるＢ１（４７０）画像信号と白色光中の緑色波長帯域の光によるＧ２画像信号に基づいて酸素飽和度を算出して酸素飽和度画像９３を生成すると、各光の光量等の分布を反映して、この酸素飽和度画像９３にはアーチファクト９４が表れる（図１４参照）。このため、拡大観察をしたことにより、低酸素領域９２を仔細に観察できるどころか、不正確な酸素飽和度が表示されることになる。
【００８７】
一方、Ｂモードでは、第２狭帯域光と第３狭帯域光を用い、これらの第２，第３狭帯域光によるＢ１（４４０）画像信号とＢ２（４５０）画像信号の信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）に基づいて、酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像９６を生成するので、生成した酸素飽和度画像９６にはアーチファクト９４は表れない（図１４参照）。このため、Ｂモードで生成及び表示される酸素飽和度画像９６は、検体を拡大観察しているにも関わらず、信号光の光量等の分布に影響されずに、正確な酸素飽和度を算出及び表示可能であり、低酸素領域９２の酸素飽和度を仔細に観察することができる。
【００８８】
このように、Ｂモードでアーチファクト９４が低減されるのは、この第２，第３狭帯域光は、Ａモードの第１狭帯域光と白色光中の緑色波長帯域よりも中心波長が近いことによる。すなわち、拡大観察によって第２狭帯域光と第３狭帯域光とで各々異なる光量分布等が顕になったとしても、第２，第３狭帯域光の中心波長が近いと、各々の光量分布等の差異は小さい。例えば、第２狭帯域光と第３狭帯域光の光量分布等によって画像信号に係数α２，α３がかかったものに変化してしまうとしても、表れる各光量分布等がほぼ等しければ（α２≒α３）、酸素飽和度を算出するための信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）は（α１Ｂ１（４４０））／（α２Ｂ２（４５０））≒Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）であり、光量分布等の影響が低減される。本実施形態の場合は、第２狭帯域光（４４０ｎｍ）と第３狭帯域光（４５０ｎｍ）の中心波長が特に近いので、アーチファクト９４を抑制することができる。もちろん、第２，第３狭帯域光の代わりに、広帯域光を用いたり、他の色の波長帯域を用いたりする場合も同様の理由でアーチファクト９４を低減可能である。
【００８９】
なお、Ｂモードは、ズーム操作部２２ｃの操作によって、ズームレンズ４７がワイド端に移動され、拡大観察を終了（非拡大観察に戻る）まで繰り返し行われる（Ｓ２５）。
【００９０】
なお、上記第１実施形態では、非拡大観察時にＡモードで低酸素領域９２を確認した後、低酸素領域９２の拡大観察をしているが、非拡大観察時に低酸素領域９２を検出しない場合にズーム操作部２２ｃが操作され、拡大観察に切り替えられる場合もある。この場合も、ズーム検出部６７ａによってズーム操作部２２ｃの操作、すなわち拡大観察への移行が検出されれば、制御部６７は自動的にＢモードに切り替える。
【００９１】
［第２実施形態］
第１実施形態の内視鏡システム１０では、ズーム操作を監視することにより、特殊観察モードをＡモードで実行するか、Ｂモードで実行するかを切り替えているが、ズーム操作を監視する代わりに、生成された酸素飽和度画像からアーチファクト９４を検出することにより、ＡモードとＢモードの切り替えを行なっても良い。
【００９２】
この場合、図１５に示す内視鏡システム２００のように、制御部６７に、ズーム検出部６７ａの代わりに、アーチファクト検出部６７ｂを設ける。その他の構成は、第１実施形態の内視鏡システム１０と同じである。
【００９３】
アーチファクト検出部６７ｂは、画像生成部８４から酸素飽和度画像を取得し、取得した酸素飽和度画像からアーチファクト９４を検出する。拡大観察によって表れるアーチファクト９４は、その表れ方（分布や強度等）が先端部２４での照明光学系２４ａと撮像光学系２４ｂの配置等の内視鏡１２の構造と、検体の拡大率（または先端部２４と検体の距離）によってほぼ定まっている。このため、アーチファクト検出部６７ｂは、酸素飽和度画像の任意の１点または複数点で画素値を監視することにより、アーチファクト９４が表れているか否かを検出する。
【００９４】
例えば、アーチファクトが表れることによって必ず低酸素状態にみえるようになる位置の画素を監視する場合、そのＢ画素値を第１閾値と比較し、ゲインによってＢ画素値が第１閾値以下になっている場合（低酸素の疑似カラーになっている場合）にアーチファクト９４を検出する。監視している画素で検体自体がアーチファクト９４ではなく本当に低酸素状態になっている場合もあるが、アーチファクト９４は検体の性状に応じた低酸素状態よりも概ね大きいので、第１閾値をある程度大きく設定しておけば、誤検出することなく、アーチファクト９４を検出可能である。
【００９５】
なお、アーチファクト９４が表れることによって必ず高酸素状態にみえるようになる位置の画素を監視しても良い。また、複数点で画素値を監視すれば検出精度が向上するので、２点以上で画素値を監視することが好ましい。さらに、アーチファクト９４の検出方法は任意であり、画素値を閾値と比較する代わりに、アーチファクト９４の周波数成分を抽出することにより、アーチファクト９４を検出しても良い。
【００９６】
そして、酸素飽和度画像からアーチファクト９４が検出されなかった場合、制御部６７は、光源装置１４の発光モードをＡ発光モードにし、酸素飽和度画像生成部７６の各部をＡ処理モードで動作させる。すなわち、アーチファクト９４が検出されなければ、内視鏡システム２００は、Ａモードで動作する。一方、酸素飽和度画像からアーチファクト９４が検出された場合には、制御部６７は、光源装置１４の発光モードをＢ発光モードにし、酸素飽和度画像生成部７６の各部をＢ処理モードで動作させる。すなわち、アーチファクト９４が検出されると、内視鏡システム２００は、Ｂモードで動作する。
【００９７】
このように、酸素飽和度画像からアーチファクト９４を検出し、アーチファクト９４が検出されたか否かによって特殊観察モードをＡモードとＢモードとで切り替えるようにすると、ズーム操作によらず、内視鏡１２の先端部２４を検体に近づけて拡大観察をする場合でも、アーチファクト９４がない酸素飽和度画像を生成し、表示することができる。
【００９８】
なお、第１及び第２実施形態を組み合わせても良い。具体的には、第１実施形態のようにズーム操作を監視しつつ、アーチファクトの検出も行い、ズーム操作がされ、アーチファクトが表れることが予見される場合、または、アーチファクトが既に表れている場合の何れかの場合に、Ｂモードで特殊観察モードを実行するようにしても良い。このように、第１及び第２実施形態を組み合わせた内視鏡システムによれば、ズーム操作によって拡大観察をする場合と、ズーム操作によらず、内視鏡１２の先端部２４を検体に近づけて拡大観察をする場合とのどちらでも正確な酸素飽和度画像を生成し、表示することができる。
【００９９】
なお、第２実施形態の内視鏡システム２００では、アーチファクト検出部６７ｂが酸素飽和度画像からアーチファクト９４を検出しているが、算出した酸素飽和度のデータからアーチファクト９４を検出しても良い。
【０１００】
なお、第１，第２実施形態では、モード切替ＳＷ２２ｂは、通常観察モードと特殊観察モードを切り替えるためのものであり、特殊観察モードのＡモードとＢモードはズーム操作やアーチファクトの有無に応じて自動的に切り替えているが、モード切替ＳＷ２２ｂの操作によって手動で特殊観察モードをＡモードとＢモードとで切り替えを行えるようにしても良い。この場合、モード切替ＳＷ２２ｂは、光源装置の発光モードを切り替える発光モード切替操作部、及び、酸素飽和度画像生成部７６の各部の処理モードを切り替える処理モード切替操作部として機能する。また、モード切替ＳＷ２２ｂの他に、特殊観察モードをＡモードとＢモードとで切り替えるボタンやスイッチ等の操作部を設けても良い。
【０１０１】
なお、第１，２実施形態ではそれぞれズーム操作とアーチファクトを検出して、特殊観察モードのＡモードとＢモードを切り替えているが、これら以外（例えば露光量等）に応じてＡモードとＢモードの切り替えを行なっても良い。また、例えば、図１６に示す内視鏡システム２５０のように、先端部２４と検体との距離を測定する測距センサ２５１を先端部２４に設けておき、制御部６７は、この測距センサによって測定された先端部２４と検体との距離に応じて、光源装置１４の発光モードや酸素飽和度画像生成部７６の各部の処理モードを切り替えても良い。この測距センサは、鉗子チャネルに挿通して用いるものでも良い。
【０１０２】
なお、第１，第２実施形態では、ＡモードとＢモードの切り替えにともなって、酸素飽和度算出部８３が参照するテーブルをＡモードテーブル８２ａとＢモードテーブル８２ｂとで切り替えているが、これらのテーブルの切り替えの代わりに、所定の関数を用いても良い。例えば、Ａモードテーブル８２ａだけ相関関係記憶部８２に記憶しておき、Ｂモードの場合には、Ａモードテーブル８２ａを参照して算出した酸素飽和度を、予め実験等により定めた関数を用いて補正し、この補正した酸素飽和度の値をＢモードにおける酸素飽和度としても良い。逆に、Ｂモードテーブル８２ｂだけを相関関係記憶部８２に記憶しておき、Ａモードの場合にはＢモードテーブル８２ｂを用いて算出した酸素飽和度を所定関数で補正しても良い。また、相関関係記憶部８２には、Ａモードテーブル８２ａやＢモードテーブル８２ｂの代わりに、各モードで算出する信号比と酸素飽和度を対応付ける関数を記憶しておき、その関数に基づいて酸素飽和度を算出してもよい。
【０１０３】
［第３実施形態］
第１，第２実施形態では、Ｂモードフィルタ４２ｂが第２狭帯域光透過部３４ａと第３狭帯域光透過部３４ｂと開口３４ｃの３区画に分けられた回転フィルタ３２を用いているが、この回転フィルタ３２の代わりに、図１７に示す回転フィルタ３０１を用いても良い。
【０１０４】
回転フィルタ３０１は、内周部に第１，第２実施形態の回転フィルタ３２と同じＡモードフィルタ３２ａを有する。一方、回転フィルタ３０１の外周部に設けられたＢモードフィルタ３０１ｂは、中心波長４４０ｎｍの第２狭帯域光（４４０±１０ｎｍ）を選択的に透過する第２狭帯域光透過部３０４と、バンドパスフィルタ３０５を備える。第２狭帯域光透過部３０４の特性は、第１，第２実施形態の回転フィルタ３２に設けられた第２狭帯域光透過部３４ａと同じである。バンドパスフィルタ３０５は、図１８に示すように、中心波長４５０ｎｍの第３狭帯域光（４５０±１０ｎｍ）と、緑赤広帯域光（例えば５３０〜７００ｎｍ）を透過する。
【０１０５】
図１９に示すように、回転フィルタ３０１を用いる場合、Ｂモードでは１フレーム目では第２狭帯域光が照射され、Ｂ１（４４０）画像信号が得られる。また、Ｂモードの２フレーム目では、第３狭帯域光と緑赤広帯域光が同時に照射されるので、これらに対応するＢ２（４５０）画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号が得られる。このため、第１，第２実施形態の内視鏡システム１０，２００と同様に、Ｂ１（４４０）画像信号とＢ２（４５０）画像信号の信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）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を算出することができる。この場合、第１，第２実施形態の回転フィルタ３２を用いる場合と比較して、Ｂモードで１枚の酸素飽和度画像を生成するのに要する時間が３フレームから２フレームに低減されるので、迅速に酸素飽和度画像を生成及び表示可能である。
【０１０６】
［第４実施形態］
第１〜第３実施形態では、広帯域光源３１と回転フィルタ３２，３０１を用いて第１〜第３狭帯域光及び白色光を発生させているが、広帯域光源３１と回転フィルタ３２，３０１の代わりにＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いても良い。
【０１０７】
例えば、図２０に示すように、内視鏡システム４００の光源装置１４は、ＬＥＤ光源ユニット４０１と光源制御部４０２を備える。この光源装置１４以外の構成については、第１実施形態の内視鏡システム１０と同様である。
【０１０８】
ＬＥＤ光源ユニット４０１は、白色ＬＥＤ４０３と、第１狭帯域ＬＥＤ４０４と、第２狭帯域ＬＥＤ４０５と、第３狭帯域ＬＥＤ４０６を有する。白色ＬＥＤ４０３は、青色，緑色，赤色の波長帯域を含む白色光を発光する。第１狭帯域ＬＥＤ４０４は、中心波長４７０ｎｍ（４７０±１０ｎｍ）の第１狭帯域光を発光し、第２狭帯域ＬＥＤ４０５は、中心波長４４０ｎｍ（４４０±１０ｎｍ）の第２狭帯域光を発光する。また、第３狭帯域ＬＥＤ４０６は、中心波長４５０ｎｍ（４５０±１０ｎｍ）の第３狭帯域光を発光する。
【０１０９】
光源制御部４０２は、モード切替ＳＷ２２ｂや制御部６７から入力される制御信号に基づいて、ＬＥＤ光源ユニット４０１の各ＬＥＤ４０３〜４０６の点灯（及び消灯）のタイミング、発光量等を制御する。
【０１１０】
具体的には、モード切替ＳＷ２２ｂによって通常観察モードに設定された場合、光源制御部４０２は、白色ＬＥＤ４０３のみを点灯させ、第１〜第３狭帯域ＬＥＤ４０４〜４０６を消灯させる。このため、通常観察モードでは、白色ＬＥＤ４０３が発する白色光がライトガイド４１に入射し、検体に照射される。したがって、内視鏡システム４００の通常観察モードでは、第１実施形態の通常モード（図５参照）と同様に、１フレーム毎にＢ画像信号，Ｇ画像信号，Ｒ画像信号が得られ、これらを用いて通常観察画像が生成される。
【０１１１】
また、モード切替ＳＷ２２ｂによって特殊観察モードに設定された場合に、制御部６７からＡモードで特殊観察モードを実行することを示す制御信号が入力されると、光源制御部４０２は、第１狭帯域ＬＥＤ４０４と白色ＬＥＤ４０３をフレーム毎に交互に点灯させる。また、第１狭帯域ＬＥＤ４０４を点灯させるフレームでは、白色ＬＥＤ４０３と第２，第３狭帯域ＬＥＤ４０５，４０６は消灯させ、白色ＬＥＤ４０３を点灯させるフレームでは、第１〜第３狭帯域ＬＥＤ４０４〜４０６は消灯させる。このため、１フレーム目には第１狭帯域光が検体に照射され、２フレーム目には白色光が照射される。したがって、内視鏡システム４００が特殊観察モードをＡモードで実行する場合、第１実施形態のＡモード（図６参照）と同様に、１フレーム目にはＢ１（４７０）画像信号が得られ、２フレーム目にはＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号が得られる。これらの各画像信号を用いた酸素飽和度算出方法、及び酸素飽和度画像の生成方法は、第１実施形態と同様である。
【０１１２】
制御部６７からＢモードで特殊観察モードを実行することを示す制御信号が入力されると、光源制御部４０２は、第２狭帯域ＬＥＤ４０５，第３狭帯域ＬＥＤ４０６，白色ＬＥＤ４０３を１フレーム毎に順に点灯させる。また、各フレームでは他のＬＥＤを消灯する。このため、１フレーム目には第２狭帯域光が、２フレーム目には第３狭帯域光が、３フレーム目には白色光がそれぞれ検体に照射される。したがって、内視鏡システム４００が特殊観察モードをＢモードで実行する場合、第１実施形態のＢモード（図７参照）と同様に、１フレーム目にはＢ１（４４０）画像信号が、２フレーム目にはＢ２（４５０）画像信号が、３フレーム目にはＢ３画像信号，Ｇ３画像信号，Ｒ３画像信号がそれぞれ得られる。これらの各画像信号を用いた酸素飽和度算出方法、及び酸素飽和度画像の生成方法は、第１実施形態と同様である。
【０１１３】
なお、第４実施形態の内視鏡システム４００は、第１実施形態の内視鏡システム１０と同様に制御部６７にズーム検出部６７ａを備え、ズーム操作を検出して、特殊観察モードの実行モードをＢモードに切り替えるが、第２実施形態の内視鏡システム２００のようにアーチファクトを検出して特殊観察モードの実行モードを切り替えても良い。
【０１１４】
［第５実施形態］
第４実施形態では、第１〜第３実施形態の広帯域光源３１と回転フィルタ３２，３０１の代わりにＬＥＤ光源を用いているが、回転フィルタ３２の代わりにレーザーダイオード（ＬＤ）を用いても良い。
【０１１５】
例えば、図２１に示すように、内視鏡システム５００の光源装置１４は、ＬＤユニット５０１と光源制御部５０２を備える。また、照明光学系２４ａに蛍光体５０３を備える。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。
【０１１６】
ＬＤユニット５０１は、第１ＬＤ５０４と、第２ＬＤ５０５と、第３ＬＤ５０６とを発光源として備える。第１ＬＤ５０４は、中心波長４７０ｎｍ（４７０±１０ｎｍ）の第１青色レーザ光を発光する。第２ＬＤ５０５は、中心波長４４０ｎｍ（４４０±１０ｎｍ）の第２青色レーザ光を発光する。また、第３ＬＤ５０６は、中心波長４５０ｎｍ（４５０±１０ｎｍ）の第３青色レーザ光を発光する。これらの各ＬＤ５０４〜５０６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ても良い。
【０１１７】
各ＬＤ５０４〜５０６の発光タイミングや発光量等は、光源制御部５０２によって個別に制御される。また、光源制御部５０２は、各ＬＤ５０４〜５０６の発光タイミング等の制御を、モード切替ＳＷ２２ｂや制御部６７から入力される制御信号に基づいて行う。通常観察モードの場合、光源制御部５０２は、第１ＬＤ５０４によって第１青色レーザ光を発光させ、第２ＬＤ５０５及び第３ＬＤ５０６は消灯する。特殊観察モードをＡモードで実行する場合、光源制御部５０２は、通常観察モードと同様に第１ＬＤ５０４から第１青色レーザ光を発光させる。一方、特殊観察モードをＢモードで実行する場合、光源制御部５０２は、第２ＬＤ５０５と第３ＬＤ５０６によって、第２青色レーザ光と第３青色レーザ光を１フレーム毎に交互に発光させる。
【０１１８】
ＬＤ５０４〜５０６が発する青色レーザ光は、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）、ライトガイド４１を通じて蛍光体５０３に入射される。蛍光体５０３は、第１〜第３青色レーザ光が入射することで緑色〜赤色の蛍光を励起発光する。また、蛍光体５０３に入射した第１〜第３青色レーザ光の一部は蛍光体５０３を透過する。このため、検体には、蛍光体５０３を透過した第１〜第３青色レーザ光のいずれかと、蛍光体５０３が発する緑色〜赤色の蛍光とからなる白色光が照射される。
【０１１９】
図２２に示すように、第１青色レーザ光を蛍光体５０３に入射させた場合、検体には第１白色光５１０が照射される。第１白色光は、第１狭帯域光５１０ａと第１蛍光５１０ｂとからなる。第１狭帯域光５１０ａは、第１青色レーザ光が蛍光体５０３を透過した成分であり、第１蛍光５１０ｂは、第１青色レーザ光によって蛍光体５０３が発する蛍光である。
【０１２０】
また、第２青色レーザ光を蛍光体５０３に入射させた場合、検体には第２白色光５１１が照射される。第２白色光は、第２狭帯域光５１１ａと第２蛍光５１１ｂとからなる。第２狭帯域光５１１ａは、第２青色レーザ光が蛍光体５０３を透過した成分であり、第２蛍光５１１ｂは、第２青色レーザ光によって蛍光体５０３が発する蛍光である。
【０１２１】
同様に、第３青色レーザ光を蛍光体５０３に入射させた場合、検体には第３白色光５１２が照射される。第３白色光５１２は、第３青色レーザ光の透過成分である第３狭帯域光５１２ａと、第３青色レーザ光によって励起発光された第３蛍光５１２ｂとからなる。
【０１２２】
なお、蛍光体５０３の成分は、これらの第１〜第３白色光５１０〜５１２に含まれる各蛍光５１０ｂ〜５１２ｂのスペクトル形状がほぼ等しくなるように調節されている。このような蛍光体５０３は、例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）で形成することができる。
【０１２３】
図２３に示すように、通常観察モードでは、第１白色光５１０が検体に照射される。この場合、イメージセンサ４８のＢ画素には第１狭帯域光５１０ａと第１蛍光５１０ｂの一部の青色成分が入射する。第１狭帯域光５１０ａは第１蛍光５１０ｂの青色成分よりも光強度が極めて大きいので、Ｂ画素から出力されるＢ画像信号は実質的に第１狭帯域光５１０ａの反射光によるものである。また、イメージセンサ４８のＧ画素及びＲ画素には、広帯域な第１蛍光５１０ｂの緑色波長帯域成分、赤色波長帯域成分がそれぞれ入射する。したがって、内視鏡システム５０５の通常観察モードでは、１フレーム毎に、Ｂ１（４７０）画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１画像信号が得られ、これらを用いて通常観察画像が生成及び表示される。
【０１２４】
また、特殊観察モードをＡモードで実行する場合、通常観察モードの場合と同様に、検体には第１白色光５１０が照射される。但し、特殊観察モードをＡモードで実行する場合には、イメージセンサ４８から得られるＢ１（４７０）画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１画像信号を用いて、信号比Ｂ１（４７０）／Ｇ１と信号比Ｒ１／Ｇ１に基づいて酸素飽和度が算出される。この際に用いるＡモードテーブルは、第１実施形態のＡモードテーブル８２ａをそのまま用いることができる。そして、Ｂ１（４７０）画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１画像信号に酸素飽和度に応じたゲインを乗じて酸素飽和度画像が生成される。
【０１２５】
一方、図２４に示すように、特殊観察モードをＢモードで実行する場合、検体には第２白色光５１１と第３白色光５１２が１フレーム毎に交互に照射される。第１白色光５１０を照射した場合にＢ画像信号がほぼ第１狭帯域光５１０ａの反射光によるものであるのと同様に、第２白色光５１１を照射する場合のＢ画像信号はほぼ第２狭帯域光５１１ａの反射光によるものであり、第３白色光５１２を照射する場合のＢ画像信号はほぼ第３狭帯域光５１２ａの反射光によるものである。したがって、Ｂモードの１フレーム目には、Ｂ１（４４０）画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１画像信号が得られ、２フレーム目にはＢ２（４５０）画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号が得られる。そして、酸素飽和度は、信号比Ｂ１（４４０）／Ｂ２（４５０）と、例えば信号比Ｒ２／Ｇ２に基づき、第１実施形態のＢモードテーブル８２ｂを用いて算出することができる。酸素飽和度画像は、例えば２フレーム目のＢ２（４５０）画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号に酸素飽和度に応じたゲインを乗じて生成することができる。
【０１２６】
なお、第１〜第５実施形態では、特殊観察モードをＢモードで実行する場合に、第２狭帯域光によって得られるＢ画像信号と第３狭帯域光によって得られるＢ画像信号との信号比を用いて酸素飽和度を算出しているが、第１狭帯域光によって得られるＢ画像信号と第３狭帯域光によって得られる信号比に基づいて酸素飽和度を算出しても良い。また、第１狭帯域光によって得られるＢ画像信号と第２狭帯域光によって得られるＢ画像信号との信号比に基づいて酸素飽和度を算出しても良い。
【０１２７】
なお、第１〜第５実施形態では、Ｂモード用第１，第２信号光として、それぞれ４４０±１０ｎｍ、４５０±１０ｎｍの狭帯域光を用いているが、これらの各中心波長λＢ１（４４０ｎｍ），λＢ２（４５０ｎｍ）は一例に過ぎない。例えば、Ｂモード用第１信号光は中心波長が４４５ｎｍ（波長帯域は４４５±１０ｎｍ）であることが好ましい。
【０１２８】
なお、第１〜第５実施形態では、酸素飽和度を算出するために青色波長帯域の狭帯域光を用いているが、緑色波長帯域や赤色波長帯域の狭帯域光を用いても良い。例えば、Ｂモード用第１信号光及びＢモード用第２信号光として、両方とも緑色の波長帯域の狭帯域光を用いても良い。また、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光量の血外を検出できれば、広帯域光を用いても良い。
【０１２９】
なお、第１〜第５実施形態では、血液量を反映する信号比（例えば信号比Ｒ２／Ｇ２）に基づいて酸素飽和度を算出しているが、血液量を加味せず、簡易的な酸素飽和度の値を算出しても良い。
【０１３０】
なお、第１〜第５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Ｒ画像信号とＧ画像信号との信号比（例えば信号比Ｒ２／Ｇ２）と相関があるので、この信号比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。
【０１３１】
なお、第１〜第５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（信号比Ｒ２／Ｇ２）×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。
【符号の説明】
【０１３２】
１０，２００，２５０，４００，５００  内視鏡システム
１２  内視鏡
１４  光源装置
１６  プロセッサ装置
１８  モニタ
３１  広帯域光源
３２，３０１  回転フィルタ
３３  フィルタ制御部
６７  制御部
６７ａ  ズーム検出部
６７ｂ  アーチファクト検出部
９１，９３，９６  酸素飽和度画像
９２  低酸素領域
【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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