(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の血管を含む観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、
白色光を発する白色光源と、前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光を発する補助光源とを有し、前記白色光に前記補助光を追加した照明光を前記観察部位に照射することが可能な照明手段と、
前記撮像素子が出力する撮像信号に基づいて、前記白色光に前記補助光を追加した照明光の下で撮影された原画像を得る画像取得手段と、
前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施す画像処理手段とを備えていることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記白色光のみからなる照明光を照射して得た前記撮像信号に基づいて、通常観察用の表示画像を生成し、前記白色光に前記補助光を加えた照明光を照射して得た前記撮像信号に基づいて血管強調用の表示画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記画像処理手段は、前記白色光に前記補助光を追加した照明光を照射して得た、Ｂ、Ｇ、Ｒ又はＹ、Ｍ、Ｃの色成分を含む前記原画像に対して、色補正を行って通常観察用の表示画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記補助光源は、半導体光源であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記白色光源は、励起光を発する励起光源と、励起光で励起されて、前記白色光の少なくとも一部の波長域の蛍光を発する蛍光体とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記励起光は、青色領域の光であり、前記蛍光は、緑色領域及び赤色領域の光であり、前記励起光と前記蛍光とによって前記白色光が生成されることを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記白色光源は、Ｂ、Ｇ、Ｒの波長域を含む広帯域光を発する光源であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記撮像素子は、モノクロ撮像素子であり、
前記照明手段は、前記白色光源が発する白色光を、Ｂ、Ｇ、Ｒ又はＹ、Ｍ、Ｃの３色に分光するカラーフイルタを有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記撮像素子は、撮像面にＢ、Ｇ、Ｒ又はＹ、Ｍ、Ｃの３色の分光特性を有するマイクロカラーフイルタが配列されたカラー撮像素子であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
電子内視鏡を用いて被検体内の血管を含む観察部位を撮像した画像を処理する画像処理装置において、
白色光に前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光が追加された照明光の下で前記観察部位を撮像した原画像を取得する画像取得手段と、
前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施す画像処理手段とを備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１１】
電子内視鏡を用いて被検体内の血管を含む観察部位を撮像した画像を処理する画像処理装置の作動方法において、
画像取得手段が、白色光に前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光が追加された照明光の下で前記観察部位を撮像した原画像を取得するステップと、
画像処理手段が、前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施すステップとを備えていることを特徴とする画像処理装置の作動方法。
【請求項１２】
コンピュータが実行する画像処理プログラムであり、電子内視鏡を用いて被検体内の血管を含む観察部位を撮像した画像を処理する画像処理プログラムにおいて、
前記コンピュータに、
白色光に前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光が追加された照明光の下で前記観察部位を撮像した原画像が格納された格納手段から、前記原画像を読み出すステップと、
前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施すステップとを実行させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡で撮影した画像に対して血管を強調する処理を施す電子内視鏡システム、画像処理装置、画像処理装置の作動方法及び画像処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、電子内視鏡を用いた内視鏡診断が普及している。近年の内視鏡診断においては、白色光である通常光のもとで生体組織の表面の全体的な性状を観察する通常観察に加えて、特定の波長に制限された特殊光を用いた特殊光観察も行われるようになっている。
【０００３】
特殊光観察には各種のものがあるが、例えば、波長によって粘膜表層からの深達度が異なるという生体組織の光学特性を利用して、粘膜表層近くに存在する表層血管と、表層血管よりも深層にある中深層血管をそれぞれ強調して表示する血管強調観察が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の内視鏡システムでは、波長が短い青色狭帯域光と、青色狭帯域光よりも波長が長い緑色狭帯域光の２つの波長域の特殊光を照明光として利用して、表層血管と中深層血管のそれぞれの血管を強調する血管強調画像を撮影している。
【０００４】
生体組織に発生する癌などの異常組織においては、血管の状態が正常組織と異なるため、血管強調観察は、早期癌の発見などに有用性が認められている。
【０００５】
特許文献１に記載されているように、青色狭帯域光や緑色狭帯域光といった特殊光を利用して撮影された血管強調画像は、白色光を利用して撮影される通常観察画像と比較すると、明るさが不足することに加えて、色調が変わるという欠点を持っている。明るさ不足については、特許文献１のように、青色狭帯域光や緑色狭帯域光を、キセノンランプなどの白色光を発する白色光源と白色光の一部を色分離するカラーフイルタを組み合わせて生成する場合には、分離した領域の光量が少なくなるため、特に問題となる。
【０００６】
そのため、特許文献１では、特殊光を利用して撮影した血管強調画像を観察用の表示画像としては用いずに、血管領域の座標位置を特定するためだけに利用して、血管強調画像において特定された血管領域の座標位置に基づいて、通常観察画像に対して強調処理を施す第１の方法が提案されている。第１の方法によれば、通常観察画像をベースにして血管強調処理が施されるため、通常観察画像の明るさや色調を保持しつつ、血管領域が強調された血管強調画像を得ることができる。
【０００７】
また、特許文献２では、特殊光を利用して撮影した血管強調画像に基づいて微細血管が密集する病変部の有無を判別して、病変部が有る場合には、通常観察画像に対して多重解像度変換処理を施すことにより血管に相当する空間周波数帯域である高周波成分を抽出して、抽出した高周波成分を通常観察画像に加算することにより病変部を強調する第２の方法が提案されている。第２の方法も、第１の方法と同様に、通常観察画像をベースにして血管強調処理が施されるため、通常観察画像の明るさや色調を保持しつつ、血管が密集する病変部が強調された血管強調画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１３５９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の第１の方法のように、特殊光を利用して撮影した血管強調画像で血管領域を特定して、通常観察画像において特定した血管領域の座標位置に対応する領域を強調する方法は、特殊光を利用した血管強調画像と白色光を利用した通常観察画像の２つの画像を別々に取得して、それらの画像から１つの表示画像を得るため、フレームレートが低下することに加えて、血管領域の特定処理などの画像処理が複雑になるという問題があった。
【００１０】
特許文献１に記載の第２の方法も、特殊光を利用した血管強調画像と白色光を利用した通常観察画像の２つの画像を別々に取得して、それらの画像から１つの表示画像を得る点では第１の方法と同様であるため、フレームレートの低下や画像処理の複雑化を招くという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、その目的は、フレームレートの低下や画像処理の複雑化を招くことなく、明るさ不足や色調変化が低減された血管強調観察を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電子内視鏡システムは、被検体内の血管を含む観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、白色光を発する白色光源と、前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光を発する補助光源とを有し、前記白色光に前記補助光を追加した照明光を前記観察部位に照射することが可能な照明手段と、前記撮像素子が出力する撮像信号に基づいて、前記白色光に前記補助光を追加した照明光の下で撮影された原画像を得る画像取得手段と、前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施す画像処理手段とを備えている。
【００１５】
前記画像処理手段は、前記白色光のみからなる照明光を照射して得た前記撮像信号に基づいて、通常観察用の表示画像を生成し、前記白色光に前記補助光を加えた照明光を照射して得た前記撮像信号に基づいて血管強調用の表示画像を生成することが好ましい。
【００１６】
前記画像処理手段は、前記白色光に前記補助光を追加した照明光を照射して得た、Ｂ、Ｇ、Ｒ又はＹ、Ｍ、Ｃの色成分を含む前記原画像に対して、色補正を行って通常観察用の表示画像を生成してもよい。前記補助光源は、半導体光源であることが好ましい。
【００１７】
前記白色光源は、例えば、励起光を発する励起光源と、励起光で励起されて、前記白色光の少なくとも一部の波長域の蛍光を発する蛍光体とを有するものである。例えば、前記励起光は、青色領域の光であり、前記蛍光は、緑色領域及び赤色領域の光であり、前記励起光と前記蛍光とによって前記白色光が生成される。
【００１８】
前記白色光源は、例えば、Ｂ、Ｇ、Ｒの波長域を含む広帯域光を発する光源である。また、前記撮像素子は、モノクロ撮像素子であり、前記照明手段は、前記白色光源が発する白色光を、Ｂ、Ｇ、Ｒ又はＹ、Ｍ、Ｃの３色に分光するカラーフイルタを有していてもよい。
【００１９】
前記撮像素子は、撮像面にＢ、Ｇ、Ｒ又はＹ、Ｍ、Ｃの３色の分光特性を有するマイクロカラーフイルタが配列されたカラー撮像素子でもよい。
【００２０】
本発明の画像処理装置は、電子内視鏡を用いて被検体内の血管を含む観察部位を撮像した画像を処理する画像処理装置において、白色光に前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光が追加された照明光の下で前記観察部位を撮像した原画像を取得する画像取得手段と、前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施す画像処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の画像処理装置の作動方法は、電子内視鏡を用いて被検体内の血管を含む観察部位を撮像した画像を処理する画像処理装置の作動方法において、画像取得手段が、白色光に前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光が追加された照明光の下で前記観察部位を撮像した原画像を取得するステップと、画像処理手段が、前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施すステップとを備えていることを特徴とする。
【００２２】
電子内視鏡を用いて被検体内の血管を含む観察部位を撮像した画像を処理する画像処理方法において、
白色光に前記血管を強調表示するための補助光が追加された照明光の下で前記観察部位を撮像した原画像を取得する画像取得ステップと、
前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記血管の太さに対応する特定の空間周波数帯域が強調された変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施す画像処理ステップとを備えていることを特徴とする画像処理方法。
【００２３】
また、本発明の画像処理プログラムは、コンピュータが実行する画像処理プログラムであり、電子内視鏡を用いて被検体内の血管を含む観察部位を撮像した画像を処理する画像処理プログラムにおいて、前記コンピュータに、白色光に前記血管のうち粘膜の表層に位置する表層血管を強調するための青色狭帯域光と、前記表層血管よりも深層に位置する中深層血管を強調するための緑色狭帯域光のうちの少なくとも１つである補助光が追加された照明光の下で前記観察部位を撮像した原画像が格納された格納手段から、前記原画像を読み出すステップと、前記原画像に対して多重解像度変換処理を施して、前記表層血管の太さに対応する空間周波数帯域と、前記中深層血管の太さに対応する空間周波数帯域とがそれぞれ強調された少なくとも２種類の変換画像を生成し、前記変換画像を前記原画像に加算することにより前記血管を強調する血管強調処理を施すステップとを実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、血管強調用の補助光を白色光に追加した照明光を利用して、Ｂ、Ｇ、Ｒの画像を得て、これを原画像として多重解像度変換処理を利用して、血管強調用の表示画像を生成するから、血管領域の特定や病変部の有無の判断を行うためだけに利用する画像取得が不要になるため、フレームレートの低下や画像処理の複雑化を招くことなく、明るさ不足や色調変化が低減された血管強調観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電子内視鏡システムの外観図である。
【図２】電子内視鏡の先端部の正面図である。
【図３】電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】照明光の分光スペクトルを示すグラフである。
【図５】ヘモグロビンの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図６】生体組織の散乱係数を示すグラフである。
【図７】撮像素子のカラーマイクロフイルタの分光特性を示すグラフである。
【図８】照明光の照射タイミング及び撮像タイミングを示す説明図である。
【図９】通常観察モード及び血管強調観察モードにおける画像処理手順を示す説明図である。
【図１０】多重解像度変換処理の手順を示すグラフである。
【図１１】図９とは別の画像処理手順を示す説明図である。
【図１２】第２実施形態の電子内視鏡システムの電気構成を示すブロック図である。
【図１３】第２実施形態の光源装置に内蔵される光合流部の説明図である。
【図１４】第２実施形態のマイクロカラーフイルタの分光特性を示すグラフである。
【図１５】第２実施形態の光源の発光スペクトルを示すグラフである。
【図１６】第３実施形態の電子内視鏡システムの電気構成を示すブロック図である。
【図１７】第３実施形態のロータリフイルタの説明図である。
【図１８】第３実施形態の照明光の照射タイミング及び撮像タイミングを示す説明図である。
【図１９】第４実施形態のカプセル内視鏡システムの説明図である。
【図２０】ワークステーションの構成を示す説明図である。
【図２１】画像処理プログラムがインストールされた端末の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
図１に示すように、本発明の第１実施形態の内視鏡システム１０は、被検体内の観察部位を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて観察部位の観察画像を生成するプロセッサ装置１２と、観察部位を照射する光を供給する光源装置１３と、観察画像を表示するモニタ１４とを備えている。プロセッサ装置１２には、キーボードやマウスなどの操作入力部であるコンソール１５が設けられている。
【００２７】
電子内視鏡システム１０は、白色光のもとで観察部位を観察する通常観察モードと、白色光に補助光を追加して、血管が強調された観察部位の画像を観察する血管強調観察モードの２つの動作モードを備えている。
【００２８】
電子内視鏡１１は、被検体内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。
【００２９】
挿入部１６は、先端から順に連設された、先端部１９、湾曲部２０、可撓管部２１からなる。図２に示すように、先端部１９の先端面には、観察部位に照明光を照射する照明窓２２、観察部位で反射した像光が入射する観察窓２３、観察窓２３を洗浄するために送気・送水を行うための送気・送水ノズル２４、鉗子や電気メスといった処置具を突出させる鉗子出口２５などが設けられている。観察窓２３の奥には、撮像素子４４（図３参照）や結像用の光学系が内蔵されている。
【００３０】
湾曲部２０は、連結された複数の湾曲駒からなり、操作部１７のアングルノブ２６を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部２０が湾曲することにより、先端部１９の向きが所望の方向に向けられる。可撓管部２１は、食道や腸など曲がりくねった管道に挿入できるように可撓性を有している。挿入部１６には、撮像素子４４を駆動する駆動信号や撮像素子４４が出力する撮像信号を通信する通信ケーブルや、光源装置１３から供給される照明光を照明窓２２に導光するライトガイド４３（図３参照）が挿通されている。
【００３１】
操作部１７には、アンブルノブ２６の他、処置具を挿入するための鉗子口２７、送気・送水操作を行う送気・送水ボタン、静止画像を撮影するためのレリーズボタンなどが設けられている。
【００３２】
ユニバーサルコード１８には、挿入部１６から延設される通信ケーブルやライトガイド４３が挿通されており、一端には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２８が取り付けられている。コネクタ２８は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、通信用コネクタには通信ケーブルの一端が、光源用コネクタにはライトガイド４３の一端がそれぞれ配設される。電子内視鏡１１は、このコネクタ２８を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００３３】
図３に示すように、光源装置１３は、半導体光源ユニット３１と、これらを駆動制御する光源制御部３２とを備えている。光源制御部３２は、光源装置１３の各部の駆動タイミングや同期タイミングなどの制御を行う。
【００３４】
半導体光源ユニット３１は、特定の波長域に制限された狭帯域光をそれぞれ発光する３つのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３を有している。図４に示すように、レーザ光源ＬＤ１は、青色（Ｂ色）領域において、例えば波長域が４４０±１０ｎｍに制限され、中心波長が４４５ｎｍの狭帯域光Ｎを発光する。レーザ光源ＬＤ２は、青色（Ｂ色）領域において、例えば波長域が４００±１０ｎｍに制限され、中心波長が４０５ｎｍの狭帯域光である補助光ＳＬ１を発光する。レーザ光源ＬＤ３は、緑色（Ｇ色）領域において、例えば波長域が５４０±１０ｎｍに制限され、中心波長が５４０ｎｍの狭帯域光である補助光ＳＬ２を発光する。レーザ光源ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３としては、ＩｎＧａＮ系、ＩｎＧａＮＡｓ系、ＧａＮＡｓ系のレーザダイオードを用いることができる。また、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３としては、高出力化が可能なストライプ幅（導波路の幅）が広いブロードエリア型のレーザダイオードが好ましい。
【００３５】
光源制御部３２は、ドライバ３３を介してレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３の点灯、消灯、光量の制御を行う。レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３が発光する光は、光ファイバ３４によってコンバイナ３６に導光される。コンバイナ３６は、各光ファイバ３４からの光を合波する機能を持つ光学部材であり、選択的に入射する各光ファイバ３４からの光の光軸を１つに結合する。コンバイナ３６の下流側には、蛍光体３７が設けられている。
【００３６】
図４に示すように、蛍光体３７は、４４５ｎｍの狭帯域光Ｎによって励起されて、緑色領域から赤色領域に渡る波長域の蛍光ＦＬを発光する。蛍光体３７は、狭帯域光Ｎの一部を吸収して蛍光ＦＬを発光するとともに、残りの狭帯域光Ｎを透過させる。蛍光体３７を透過する狭帯域光Ｎは、蛍光体３７によって拡散される。透過する狭帯域光Ｎと励起される蛍光ＦＬによって白色光が生成される。つまり、レーザ光源ＬＤ１と蛍光体３７によって白色光源が構成される。蛍光体３７としては、例えば、ＹＡＧ系、ＢＡＭ（ＢｇＭｇＡｌ１０Ｏ１７）系等の蛍光体が使用される。
【００３７】
レーザ光源Ｌ２、Ｌ３が発する補助光ＳＬ１、ＳＬ２は、血管強調観察モードにおいて、白色光に追加されて使用される補助光である。補助光ＳＬ１、ＳＬ２の波長域では蛍光体３７は励起されず、補助光ＳＬ１、ＳＬ２は蛍光体３７を透過する。
【００３８】
図５に示すように、血液のヘモグロビンの吸光係数μａは、波長依存性を有しており、波長が４５０ｎｍ以下の領域において急激に上昇し、４０５ｎｍ付近においてピークを有している。また、波長が４５０ｎｍ以下と比較すると低い値ではあるが、波長が５３０ｎｍ〜５６０ｎｍにおいてもピークを有している。吸光係数μａが大きな波長の光を観察部位に照射すると、血管においては吸収が大きいので、血管とそれ以外の部分とのコントラストが大きな像が得られる。
【００３９】
また、図６に示すように、生体組織の光の散乱特性にも波長依存性があり、短波長になるほど散乱係数μＳは大きくなる。散乱は生体組織内への光の深達度に影響する。すなわち、散乱が大きいほど、生体組織の粘膜表層付近で反射される光が多く、中深層に到達する光が少ない。そのため、短波長であるほど深達度は低く、長波長になるほど深達度は高い。こうしたヘモグロビンの吸光特性と生体組織の光の散乱特性を鑑みて、補助光ＳＬ１と補助光ＳＬ２の波長が選択される。
【００４０】
補助光ＳＬ１、ＳＬ２は、ともにヘモグロビンの吸光係数μａが比較的高い波長域であり、補助光ＳＬ１は、深達度が低いので、観察画像において表層血管を高コントラストで描出するための補助光として利用され、補助光ＳＬ２は、比較的深達度が高いので、中深層血管を高コントラストで描出するための補助光として利用される。
【００４１】
蛍光体３７の下流側には、集光レンズ３８とロッドインテグレータ３９が配置されている。集光レンズ３８は、蛍光体３７が発する光を集光して、ロッドインテグレータ３９に入射させる。ロッドインテグレータ３９は、入射した光を内部で多重反射させることにより面内光量分布を均一化して、光源装置１３に接続された電子内視鏡１１のライトガイド４３の入射端に光を入射させる。
【００４２】
電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、撮像素子４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、ライトガイド４３の入射端が配置されたコネクタ２８が光源装置１３に接続されたときに、入射端が光源装置１３のロッドインテグレータ３９の出射端と対向する。
【００４３】
照明窓２２の奥には、照明光の配光角を調整する照射レンズ４８が配置されている。光源装置１３から供給された光はライトガイド４３により照射レンズ４８に導光されて照明窓２２から観察部位に向けて照射される。観察窓２３の奥には、対物光学系５１と撮像素子４４が配置されている。観察部位で反射した像光は、観察窓２３を通して対物光学系５１に入射し、対物光学系５１によって撮像素子４４の撮像面４４ａに結像される。
【００４４】
撮像素子４４は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどからなり、フォトダイオードなどの画素を構成する複数の光電変換素子がマトリックスに配列された撮像面４４ａを有している。撮像素子４４は、撮像面４４ａで受光した光を光電変換して、各画素においてそれぞれの受光量に応じた信号電荷を蓄積する。信号電荷はアンプによって電圧信号に変換されて読み出される。電圧信号は撮像信号として撮像素子４４から出力されて、撮像信号はＡＦＥ４５に送られる。
【００４５】
撮像素子４４は、カラー撮像素子であり、撮像面４４ａには、図７に示すような分光特性を有するＢ、Ｇ、Ｒの３色のマイクロカラーフイルタが各画素に割り当てられている。マイクロカラーフイルタによって、レーザ光源ＬＤ１と蛍光体３７によって生成される白色光がＢ、Ｇ、Ｒの３色に分光される。マイクロカラーフイルタの配列は例えばベイヤー配列である。
【００４６】
図８に示すように、通常観察モードにおいては、撮像素子４４は、１フレームの取得期間内で、信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読み出し動作が行なわれる。図８（Ａ）に示すように、通常観察モードにおいては、蓄積タイミングに合わせてレーザ光源ＬＤ１が点灯し、照明光として狭帯域光Ｎと蛍光ＦＬとからなる白色光が観察部位に照射され、その反射光が撮像素子４４に入射する。白色光はマイクロカラーフイルタで色分離されて、Ｂ画素が狭帯域光Ｎに対応する反射光を受光し、Ｇ画素が蛍光ＦＬの中のＧ成分を、Ｒ画素が蛍光ＦＬの中のＲ成分に対応する反射光を受光する。撮像素子４４は、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画素の輝度値が混在した１フレーム分の撮像信号Ｂ、Ｇ、Ｒをフレームレートに従って順次出力する。こうした撮像動作は、通常観察モードに設定されている間、繰り返される。
【００４７】
血管強調観察モードにおいては、図８（Ｂ）に示すように、蓄積タイミングに合わせてレーザ光源ＬＤ１に加えて、レーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３が同時に点灯する。レーザ光源ＬＤ１が点灯すると、通常観察モードと同様に、照明光として狭帯域光Ｎと蛍光ＦＬとからなる白色光（Ｎ＋ＦＬ）が観察部位に照射される。レーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３が点灯すると、白色光（Ｎ＋ＦＬ）に、補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加されて、これらが照明光として観察部位に照射される。
【００４８】
通常観察モードと同様に、白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加された照明光は、撮像素子４４のＢ，Ｇ，Ｒのマイクロカラーフイルタで分光される。Ｂ画素は、狭帯域光Ｎに加えて、補助光ＳＬ１を受光する。Ｇ画素は、蛍光ＦＬのＧ成分に加えて、補助光ＳＬ２を受光する。Ｒ画素は、蛍光ＦＬのＲ成分を受光する。血管強調観察モードにおいても、撮像素子４４は、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画素の輝度値が混在した１フレーム分の撮像信号Ｂ、Ｇ、Ｒをフレームレートに従って順次出力する。こうした撮像動作は、血管強調観察モードに設定されている間、繰り返される。
【００４９】
ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、撮像素子４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、信号電荷のリセットに起因するノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数に応じた階調値を持つデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００５０】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラ５６に接続されており、コントローラ５６から入力されるベースクロック信号に同期して、撮像素子４４に対して駆動信号を入力する。撮像素子４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。
【００５１】
プロセッサ装置１２は、コントローラ５６の他、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５７、画像処理部５８と、フレームメモリ５９と、表示制御回路６０を備えている。コントローラ５６は、ＣＰＵ、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するＲＯＭ、プログラムをロードして作業メモリとして機能するＲＡＭなどからなり、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置１２の各部を制御する。
【００５２】
ＤＳＰ５７は、撮像素子４４が出力する撮像信号を取得する。ＤＳＰ５７は、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画素に対応する信号が混在した撮像信号を、３色の撮像信号に分離し、各色の撮像信号に対して画素補間処理を行って、Ｂ、Ｇ、Ｒの各色の分光画像を生成する。この他、ＤＳＰ５７は、ガンマ補正や、Ｂ、Ｇ、Ｒの各分光画像の撮像信号に対してホワイトバランス補正などの信号処理を施す。
【００５３】
フレームメモリ５９は、ＤＳＰ５７が出力する画像データや、画像処理部５８が処理した処理済みのデータを記憶する。表示制御回路６０は、フレームメモリ５９から画像処理済みの画像データを読み出して、コンポジット信号やコンポーネント信号などのビデオ信号に変換してモニタ１４に出力する。
【００５４】
図９（Ａ）に示すように、画像処理部５８は、通常観察モードにおいては、ＤＳＰ５７によって色分離されたＢ、Ｇ、Ｒの分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて、通常観察画像を生成する。画像処理部５８は、フレームメモリ５９内の分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒが更新される毎に、通常観察用の表示画像を生成する。
【００５５】
図９（Ｂ）に示すように、画像処理部５８は、血管強調観察モードにおいては、まず、ＤＳＰ５７によって色分離されたＢ、Ｇ、Ｒの分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて、多重解像度変換処理を施して、空間周波数帯域が異なる複数のレベルの変換画像を生成し、表層血管に対応する周波数帯域の変換画像と、中深層血管に対応する周波数帯域の変換画像に対して強調処理を施す。そして、強調処理された変換画像を、再び分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒに復元して、血管強調観察用の表示画像を生成する。
【００５６】
多重解像度変換処理と強調処理の概要を示す図１０において、画像Ｐは、処理前の分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒによって生成される画像を示す。画像Ｐには、相対的に血管が細い表層血管６６と、血管が太い中深層血管６７が描出されている。画像処理部５８は、分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒからなる画像Ｐを入力画像として、入力画像に基づいて、輝度信号と色差信号に分離するＹＣ分離処理を行う。そして、分離された輝度信号で表されるＹ画像に対して、ラプラシアンピラミッド方式の多重解像度変換処理を施す。
【００５７】
多重解像度変換処理では、まず、原画像である入力画像に対して、ＬＰＦ（ローパスフイルタ）によってフイルタリング処理が施されて、さらに、フイルタリング処理済みの画像に対して、例えば１画素おきにサンプリングされて間引き処理が行われる。これにより、原画像に対して解像度が低い第１の低解像度中間画像ｓＬＲ１が生成される。第１の低解像度中間画像ｓＬＲ１は、間引き処理によって画像サイズが１／４になっているので、１画素おきに「０」が補間（行毎、列毎に「０」の行、列を補間）されて原画像と同じサイズに戻される。「０」を補間すると、画素値の変化が滑らかになっていないので、再度ＬＰＦ（ローパスフイルタ）によってフイルタリング処理が施される。こうして原画像に対して解像度が低い第１の低解像度画像ＬＲ１が生成される。第１の低解像度画像ＬＲ１は、空間周波数の帯域的には、原画像であるＹ画像（輝度画像）の半分よりも高い帯域が消えたようなボケ画像となっている。
【００５８】
次いで、画像処理部５８は、原画像であるＹ画像から第１の低解像度画像ＬＲ１を差し引いて、空間周波数の帯域的には、原画像の空間周波数のうち高い周波数帯域のみを表す差分画像Ｄ１を得る。
【００５９】
画像処理部５８は、以上の処理を、第１の低解像度中間画像ｓＬＲ１を原画像として、実行して、差分画像Ｄ２を得る。すなわち、第１の低解像度中間画像ｓＬＲ１に対して、ＬＰＦによるフイルタリング処理と間引き処理を行って、第２の低解像度中間画像ｓＬＲ２を得る。第２の低解像度中間画像ｓＬＲ２は、第１の低解像度中間画像ｓＬＲ１と比較にして、画像サイズが１／４の画像である。そして、第２の低解像度中間画像ｓＬＲ２に対して、補間処理とＬＰＦによるフイルタリング処理を施して、第２の低解像度画像ＬＲ２を生成する。第２の低解像度画像ＬＲ２は、第１の低解像度画像ｓＬＲ１と比較すると、画像サイズが同じで、空間周波数の帯域的には、半分よりも高い周波数帯域が消えた画像になっている。そして、原画像である第１の低解像度画像ｓＬＲ１から第２の低解像度画像ＬＲ２を差し引いて、原画像の空間周波数のうち高い周波数帯域のみを表す差分画像Ｄ２を得る。
【００６０】
表層血管６６は血管が細く、中深層血管は太いため、表層血管６６は、画像Ｐにおいて空間周波数帯域が高い成分で描出され、中深層血管６７は、空間周波数帯域が相対的に低い成分で描出される。差分画像Ｄ１、Ｄ２は、空間周波数帯域が異なる第１及び第２のレベルの変換画像であり、ＬＰＦのフイルタリング処理の程度や補間処理の程度を、画像Ｐにおける表層血管及び中深層血管の太さに応じて適宜設定することで、表層血管が明瞭に描出された差分画像Ｄ１と、中深層血管が明瞭に描出された差分画像Ｄ２を得ることができる。
【００６１】
画像処理部５８は、差分画像Ｄ１、Ｄ２に対して、それぞれエッジ強調処理を施す。これにより、差分画像Ｄ１、Ｄ２において表層血管と中深層血管の輪郭がさらに強調される。そして、強調処理が施された差分画像Ｄ１、Ｄ２は、入力画像であるＹ画像に加算される。差分画像Ｄ２は、Ｙ画像よりも画像サイズが小さいので、画像サイズを合わせるために加算処理の前に補間処理が施される。差分画像Ｄ１、Ｄ２が加算されたＹ画像は、ＹＣ合成処理によって、分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒに戻されて、画像ＰＥが生成される。画像ＰＥは、多重解像度変換処理によって生成された差分画像Ｄ１、Ｄ２が加算されるため、処理前の画像Ｐと比較して、表層血管及び中深層血管の輪郭が明瞭に描出される。
【００６２】
画像ＰＥは、通常観察用の画像と同様に照明光として白色光が使用されているので、色調も通常観察用の画像と比較して大きな変化はなく、明るさの不足も無い。また、補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加されているため、補助光ＳＬ１、ＳＬ２が無い白色光のみの場合と比較して、表層血管及び中深層血管が高コントラストで表示される。
【００６３】
以下、上記構成による作用について、図９を参照しながら説明する。内視鏡診断を行う場合には、電子内視鏡１１をプロセッサ装置１２と光源装置１３に接続し、プロセッサ装置１２と光源装置１３の電源を入れて、電子内視鏡システム１０を起動する。起動時は、例えば通常観察モードで起動される。
【００６４】
電子内視鏡１１の挿入部１６を被検者の消化管内に挿入して、消化管内の観察が開始される。通常観察モードでは、図９（Ａ）に示すように、レーザ光源ＬＤ１が点灯し、狭帯域光Ｎと蛍光ＦＬからなる白色光が光源装置１３から電子内視鏡１１に供給される。白色光は、ライトガイド４３を通じて照明窓２２から消化管内の観察部位に照射される。観察部位で反射した反射光は、観察窓２３を通じて撮像素子４４に入射する。
【００６５】
撮像素子４４は、マイクロカラーフイルタによって反射光をＢ、Ｇ、Ｒの各色に分光し、それぞれの受光量に応じた撮像信号を出力する。撮像信号はデジタル信号に変換されてプロセッサ装置１２のＤＳＰ５７に入力される。ＤＳＰ５７では、撮像信号に混在するＢ、Ｇ、Ｒの各色の信号を色分離して、Ｂ、Ｇ、Ｒの分光画像を生成して、フレームメモリ５９に記録する。
【００６６】
画像処理部５８は、フレームメモリ５９からＢ、Ｇ、Ｒの分光画像を読み出し、読み出した３色の画像に基づいて、通常観察用の表示画像を生成する。表示制御回路６０は、通常観察用の表示画像をビデオ信号に変換してモニタ１４に表示する。通常観察モードにおいては、こうした処理が繰り返される。
【００６７】
血管強調観察を行う場合には、コンソール１５によってモード切り換え操作が行われる。プロセッサ装置１２にモード切り換え信号が入力されると、通常観察モードから血管強調観察モードにモードが切り替わる。
【００６８】
血管強調観察モードでは、図９（Ｂ）に示すように、レーザ光源ＬＤ１に加えて、レーザ光源ＬＤ２、３が点灯する。そして、白色光に加えて、補助光ＳＬ１、ＳＬ２が白色光に追加されて電子内視鏡１１に供給され、照明窓２２から観察部位に照射される。
【００６９】
撮像素子４４は、通常観察モードと同様に、マイクロカラーフイルタによって、反射光をＢ、Ｇ、Ｒの各色に分光し、それぞれの受光量に応じた撮像信号を出力する。通常観察モードと異なり、白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加されているので、撮像信号には白色光のＢ、Ｇ、Ｒの色成分に加えて、補助光ＳＬ１、ＳＬ２の成分に応じた信号が含まれている。撮像信号はデジタル信号に変換されてプロセッサ装置１２のＤＳＰ５７に入力される。ＤＳＰ５７では、撮像信号に混在するＢ、Ｇ、Ｒの各色の信号を色分離して、Ｂ、Ｇ、Ｒの分光画像を生成して、フレームメモリ５９に記録する。
【００７０】
血管強調観察モードにおいては、画像処理部５８は、フレームメモリ５９からＢ、Ｇ、Ｒの分光画像を読み出し、読み出した３色の画像に基づいて、図１０に示す多重変換処理を施す。そして、多重変換処理によって、表層血管の輪郭が強調された差分画像Ｄ１と、中深層血管の輪郭が強調された差分画像Ｄ２とを生成し、それぞれの差分画像Ｄ１、Ｄ２に対してエッジ強調処理を施す。差分画像Ｄ１、Ｄ２は原画像に加算されて、血管強調観察用の表示画像である画像ＰＥ（図１０参照）が生成される。表示制御回路６０は、血管強調観察用の表示画像をビデオ信号に変換してモニタ１４に表示する。血管強調観察モードにおいては、こうした処理が繰り返される。
【００７１】
画像ＰＥは、多重解像度変換処理によって生成された差分画像Ｄ１、Ｄ２が加算されたものであるため、処理前の画像Ｐと比較して、表層血管及び中深層血管の輪郭が明瞭に描出される。また、画像ＰＥは、通常観察用の画像と同様に照明光として白色光が使用されているので、色調も通常観察用の画像と比較して大きな変化はなく、明るさの不足も無い。
【００７２】
しかも、画像ＰＥは、照明光として白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を追加した照明光を利用して撮影された画像Ｐを原画像として生成されたものである。画像Ｐは、補助光ＳＬ１、ＳＬ２が無い白色光のみを照明光として得た画像と比較して、補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加されている分、表層血管及び中深層血管が高コントラストで描出される。そのため、白色光のみでは明瞭に描出されない血管の情報も含んでいる。そして、多重解像度変換は、原画像から表層血管及び中深層血管に対応する空間周波数帯域である高周波成分を抽出する処理であるため、原画像において表層血管及び中深層血管のコントラストが高いほど、高周波成分を抽出した変換画像においても表層血管及び中深層血管のコントラストは高く明瞭に描出される。また、原画像において描出された表層血管及び中深層血管の情報が多いほど、変換画像における血管の情報量も多くなる。
【００７３】
また、血管強調観察モードにおいては、白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を加える点で通常観察モードと異なるが、多重解像度変換処理を行うまでの前処理については、通常観察モードと同様である。そのため、従来の特許文献１のように、血管領域を特定するための画像を取得する必要も無いため、処理も簡単に行うことができる。また、従来の特許文献１のように、血管領域の特定や病変部の有無の判断のためだけに利用する画像を取得する必要もないため、フレームレートが低下することもない。
【００７４】
つまり、本発明においては、白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を追加して、多重解像度変換処理の対象となる原画像における表層血管及び中深層血管の描出性能を高めることで、従来のように血管領域の特定や病変部の有無の判断のためだけに利用する画像の取得を省略している。こうした構成によってフレームレートの低下が防止される。
【００７５】
また、多重解像度変換処理は、空間周波数帯域が異なる複数のレベルの高周波成分を分離して抽出することが可能な処理である。本発明は、こうした多重解像度変換処理の利点を活かして、表層血管及び中深層血管をそれぞれ分離して抽出して、それぞれに対して強調処理を施している。表層血管及び中深層血管のそれぞれの深さに応じた補助光ＳＬ１、ＳＬ２を白色光に追加すると、原画像において複数のレベルの高周波成分に対応する表層血管及び中深層血管のそれぞれのコントラストが向上するため、補助光ＳＬ１、ＳＬ２を追加する構成と、複数のレベルの高周波成分をそれぞれ分離して抽出する多重解像度変換処理とは相乗的な効果を発揮する。
【００７６】
なお、多重解像度変換処理については特許文献１に記載されているが、特許文献１に記載されている多重解像度変換処理は、画像内の血管とそれ以外の部分を分離するための処理であり、本発明のように表層血管と中深層血管のそれぞれに対応する空間周波数帯域毎に分離、抽出する処理についての開示は無い。
【００７７】
上記実施形態では、通常観察モードと血管強調観察モードをそれぞれ独立して実行する例で説明したが、通常観察モードと血管強調観察モードを、例えば１フレーム単位で交互に実行してモニタ１４に各モードの表示画像を同時並列的に表示してもよい。
【００７８】
上記実施形態では、多重解像度変換処理におけるＬＰＦによるフイルタリング処理について、予め設定されたパラメータによって行う例で説明しているが、処理のパラメータを観察画像に描出される血管の表示倍率に応じて変更してもよい。表層血管や中深層血管は、おおよその太さが分かっているため、標準的な撮影距離を想定すれば、表示倍率をある程度予測することができるので、上記実施形態で例示したように、予測値に基づいてフイルタリング処理のパラメータを固定しても血管強調の精度をある程度確保することはできる。
【００７９】
しかし、より高い精度を求める場合には、表示倍率に応じて処理のパラメータを変更するとよい。血管の表示倍率が変わると、観察画像に描出される血管の太さも変化する。血管の太さが変わると、血管に対応する空間周波数帯域も変化するので、同じ表層血管でも、表示倍率によって空間周波数帯域が変化するからである。表示倍率に応じてフイルタリング処理のパラメータを変化させることで、表層血管や中深層血管を精度よく強調することができる。
【００８０】
表示倍率が変化する要因としては、観察部位と観察部２３との間の撮影距離や、ズームレンズを採用した場合のズーム倍率が考えられる。撮影距離を測定する簡単な方法としては、撮像素子４４が受光する反射光の平均輝度を利用する方法がある。撮影距離が近ければ反射光量が多くなるため平均輝度が上がり、撮影距離が遠ければ反射光量が少なくなるため平均輝度は下がる。ズームレンズを使用した場合には、レンズの移動量を検知してズーム倍率を測定する。こうした表示倍率を測定する処理は、例えば、プロセッサ装置１２のコントローラ５６が実行する。
【００８１】
また、上記実施形態では、多重解像度変換処理によって、表層血管及び中深層血管のそれぞれの空間周波数帯域に対応する差分画像Ｄ１、Ｄ２を生成した後、差分画像Ｄ１、Ｄ２に対してエッジ強調処理を行う例で説明しているが、エッジ強調処理を行わずに、単に原画像に対して差分画像Ｄ１、Ｄ２を加算するだけでもよい。差分画像Ｄ１、Ｄ２は表層血管及び中深層血管の輪郭部分を抽出した画像であるため、これを加算するだけでも血管強調の効果は得られるからである。
【００８２】
また、上記実施形態は、通常観察モードの照明光としては白色光のみを利用し、血管強調観察モードの照明光としては白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を追加した照明光を利用する例で説明しているが、図１１に示すように、血管強調観察モードの照明光を通常観察モードの照明光として利用してもよい。
【００８３】
この場合、光源装置１３は、通常観察モードにおいても、レーザ光源ＬＤ１に加えて、レーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３を点灯させて、白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を加えた照明光を電子内視鏡１１に供給する。画像処理部５８は、血管強調観察モードの場合には、上述のとおり、ＤＳＰ５７が出力する分光画像Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて多重解像度変換処理によって差分画像Ｄ１、Ｄ２を生成する。そして、差分画像Ｄ１、Ｄ２に対して強調処理を施し、処理済みの差分画像Ｄ１、Ｄ２を原画像に加算する処理を行って血管強調観察用の表示画像を生成する。
【００８４】
一方、通常観察モードにおいては、多重解像度変換処理を行わずに、色補正処理を行う。白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を追加した場合には、白色光のみの場合と比較すると、分光スペクトルが変化する。色補正処理では、白色光のみの分光スペクトルに近付けるように色補正が行われる。このように、通常観察モードと血管強調観察モードのどちらも、同じ照明光を利用すれば、光源装置１３の切り換え制御も不要になるので、より処理を簡便化することができる。
【００８５】
また、補助光として、表層血管及び中深層血管のそれぞれを強調するための２種類の補助光を追加する例で説明したが、いずれか一方のみでもよい。例えば、レーザ光源ＬＤ１のように、青色狭帯域光を励起光とする白色光を生成する場合には、青色狭帯域光については比較的高い光量が得られるので、中深層血管を強調するための補助光ＳＬ２のみを追加するだけでもよい。
【００８６】
また、本例では、半導体光源としてレーザ光源を使用しているが、レーザ光源の代わりにＬＥＤ光源でもよい。また、補助光源として半導体光源を使用しているが、半導体光源は、キセノンランプなどが発する広帯域の白色光の一部を分光フイルタで切り出す場合と比較して、高い出力の狭帯域光が得られるので、補助光源としては好ましい。図５に示すように、血中ヘモグロビンの吸光スペクトルにおいては、吸光係数μａが高い波長域は、特定の波長域に限られているため、高いコントラストで血管を描出するには、補助光としては高い出力の狭帯域光を利用することが好ましいからである。
【００８７】
また、本例では、青色領域の励起光を発する励起光源と、緑色領域と赤色領域の蛍光を発する蛍光体とで白色光源を構成する例で説明したが、これ以外でも、例えば、紫外領域の励起光を発する励起光源と、緑色領域の蛍光を発する蛍光体と、青色領域の光を発する青色半導体光源と、赤色領域の光を発する赤色半導体光源とで白色光源を構成するなど、様々な組み合わせが考えられる。白色光源の構成は、こうした組み合わせの中から適宜選択することが可能である。
【００８８】
「第２実施形態」
図１２〜図１６に示す第２実施形態は、第１実施形態と光源の形態が異なる。以下、第２実施形態について、主として第１実施形態との相違点について説明し、共通部分については同一の符号を示し説明を省略する。
【００８９】
図１２に示すように、第２実施形態の電子内視鏡システム１０１は、光源装置１０２を備えている。光源装置１０２は、白色光源１０３と、半導体光源ユニット１０４を備えている。
【００９０】
白色光源１０３は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなど、赤色領域から青色領域（約４００〜７００ｎｍ）にわたる広い波長域において発光スペクトルが連続する広帯域の白色光を発生する。白色光源１０３は、既存の光源装置の多くに搭載されているものと同様であり、既存の光源装置からの部品の流用が可能である。
【００９１】
白色光源１０３は、白色光を放射するランプ１０３ａと、ランプ１０３ａが放射する白色光を出射方向に向けて反射するリフレクタ１０３ｂとからなる。キセノンランプやハロゲンランプなどの白色光源は、点灯開始から光量が安定するまでに時間が掛かるため、白色光源１０３は、光源装置１３の電源が投入されると点灯を開始し、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯する。また、白色光源１０３の光路上には、絞り１０６が配置されており、白色光源１０３の光量制御は絞り１０６の開度を調節することによって行われる。
【００９２】
白色光の光路において、絞り１０６の下流側には、集光レンズ３８、ロッドインテグレータ３９が配置されている。絞り１０６は、光を遮光する遮光板と遮光板を変位させるアクチュエータ（図示せず）からなり、遮光板で白色光の光路の一部を遮光することにより光量を制御する。絞り１０６は、光源制御部３２によって制御される。
【００９３】
半導体光源ユニット１０４は、補助光ＳＬ１、ＳＬ２をそれぞれ発光するレーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３と、光ファイバで導光されたレーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３の補助光ＳＬ１、ＳＬ２を合波するカプラー１０４ａと、カプラー１０４ａで合波された光を平行光束にするとともに、光束のサイズ及び形状を整形するコリメータレンズ１０４ｂとを有する。
【００９４】
白色光の光路において、絞り１０６と白色光源１０３の間には、半導体光源ユニット１０４が発生する補助光ＳＬ１、ＳＬ２を白色光の光路に合流させる光合流部１０７が配置されている。半導体光源ユニット３１から出射直後の補助光ＳＬ１、ＳＬ２の出射光軸ＮＡは、白色光の光軸ＢＡと直交しており、光合流部１０７は、出射光軸ＮＡを９０°屈曲させて、補助光ＳＬ１、ＳＬ２の光路を白色光の光路に合流させる。
【００９５】
図１３に示すように、光合流部１０７は、白色光ＢＢに対する透過性を有する平板部材をベースに、その片面の中央部に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を反射する反射部材を設けたものであり、平板部材のうち反射部材が設けられていない部分が透過部１０７ａを構成し、反射部材が設けられた部分が反射部１０７ｂを構成する。反射部１０７ｂは、補助光ＳＬ１、ＳＬ２のみを反射し、その他の白色光は透過するダイクロイックミラーで形成される。
【００９６】
光合流部１０７は、反射部１０７ｂの中心と白色光の光軸ＢＡを一致させて、かつ、白色光の進行方向に向けて４５°傾斜して配置されている。この傾斜により光合流部１０７は、白色光ＢＢの光束を斜めに横切るように配置されることになるため、その平面形状は、光束を斜めに切断したときの切断面の形状に合わせて楕円形状をしている。
【００９７】
補助光ＳＬ１、ＳＬ２の光束は、コリメータレンズ１０４ｂによって反射部１０７ｂのサイズ及び形状に整形される。光合流部１０７は、補助光ＳＬ１、ＳＬ２の出射光軸ＮＡに対しても４５°傾斜して配置されるので、その傾斜に合わせて反射部１０７ｂの形状も楕円形状となっている。
【００９８】
反射部１０７ｂは、白色光のうち補助光ＳＬ１、ＳＬ２に対応する波長成分を透過させないため、光合流部１０７を透過する白色光の光量分布は不均一なものとなる。しかし、ロッドインテグレータ３９の内部において光量分布が均一化されるため、電子内視鏡１１に供給される光の光量ムラは低減される。
【００９９】
図１４に示すように、白色光源１０３が発する白色光（ＷＬ）の発光スペクトルは、Ｂ、Ｇ、Ｒの各色の波長域に渡る広い帯域を持つ。通常観察モードにおいては、白色光（ＷＬ）のみが電子内視鏡１１に供給される。この白色光は、第１実施形態と同様に、撮像素子４４のマイクロカラーフイルタＢ、Ｇ、Ｒによって分光されて、その撮像信号に基づいてＤＳＰ５７によってＢ、Ｇ、Ｒの分光画像が生成される。
【０１００】
血管強調観察モードにおいては、白色光源１０３に加えて、レーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３が点灯し、白色光（ＷＬ）に補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加される。白色光（ＷＬ）に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を追加したときの発光スペクトルは、図１５に示すようになる。血管強調観察モードにおいては、この照明光が電子内視鏡１１に供給される。画像処理の手順については第１実施形態と同様である。
【０１０１】
第１実施形態と比較して、第２実施形態のように広帯域の白色光を発する光源を使用する場合は、補助光ＳＬ１、ＳＬ２を追加することによる、表層血管のコントラストの向上効果は特に高い。というのは、第１実施形態の白色光は、図４に示すように出力の高いレーザ光源ＬＤ１による狭帯域光Ｎと蛍光ＦＬによって構成される。レーザ光源ＬＤ１による狭帯域光Ｎは、血中ヘモグロビンの吸光係数μａが比較的高い４５０ｎｍ以下の波長域と重なっているため、補助光ＳＬ１の追加が無い場合でも、表層血管の情報量を多く取得することができる。これに対して、広帯域の白色光を発する白色光源１０３の場合には、第１実施形態と比較すると、４５０ｎｍ以下の波長域での発光量が低いため、補助光ＳＬ１を追加する効果が大きいからである。
【０１０２】
「第３実施形態」
第１実施形態及び第２実施形態は、マイクロカラーフイルタを有するカラー撮像素子を使用して、白色光を構成するＢ、Ｇ、Ｒの各色の成分に対応する分光画像を同時に取得する同時方式を例に説明したが、図１６〜１８に示す第３実施形態のように、本発明は、白色光を構成するＢ、Ｇ、Ｒの各色の成分に対応する分光画像を面順次で取得する面順次方式に適用してもよい。
【０１０３】
第３実施形態は、第２実施形態と共通する部分が多いので、第３実施形態については、主として第２実施形態との相違点を中心に説明する。共通部分については同一符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
図１６に示すように、第３実施形態の電子内視鏡システム１２１は、光源装置１２２を有する。第３実施形態の電子内視鏡システム１２１と、第２実施形態の電子内視鏡システム１０１（図１２参照）との相違点は、光源装置１２２の白色光源１０３の光路上にロータリフイルタ１２３が配置されている点と、電子内視鏡システム１２１の撮像素子４４はマイクロカラーフイルタが設けられていないモノクロ撮像素子である点である。
【０１０５】
図１７に示すように、ロータリフイルタ１２３は、円板形状をしており、円周方向に３分割されて中心角が１２０°の扇形の領域に、それぞれＢ、Ｇ、Ｒの光を透過するＢフイルタ部１２３ａ、Ｇフイルタ部１２３ｂ、Ｒフイルタ部１２３ｃの三色のカラーフイルタが設けられている。各フイルタ部１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃの分光特性は、図１４に示す撮像素子４４のマイクロカラーフイルタの分光特性と同一である。
【０１０６】
ロータリフイルタ１２３は、Ｂフイルタ部１２３ａ、Ｇフイルタ部１２３ｂ、Ｒフイルタ部１２３ｃが選択的に白色光ＢＢの光路に挿入されるように回転自在に設けられている。ロータリフイルタ１２３は、モータを駆動源として回転する。ロータリフイルタ１２３が回転すると、各色のフイルタ部１２３ａ、Ｇフイルタ部１２３ｂ、Ｒフイルタ部１２３ｃが順次白色光の光路に挿入される。
【０１０７】
図１８（Ａ）に示すように、光源装置１２２は、白色光の下で観察部位を観察する通常観察モードにおいて、白色光源１０３の光をロータリフイルタ１２３でＢ、Ｇ、Ｒの三色の光に色分離して生成し、生成した三色の光を電子内視鏡１１に対して順次供給する。
【０１０８】
モノクロの撮像素子４４は、光源装置１３から順次供給される三色の光に対応する三色の撮像信号を順次出力する。ロータリフイルタ１２３の回転速度や各フイルタ部１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃの大きさは、撮像素子４４のフレームレートに応じて決められる。ＤＳＰ５７は、順次入力されるＢ、Ｇ、Ｒの撮像信号に基づいてＢ、Ｇ、Ｒの分光画像を生成する。画像処理部５８は、Ｂ、Ｇ、Ｒの分光画像に基づいて通常観察用の表示画像を生成する。
【０１０９】
図１８（Ｂ）に示すように、血管強調観察モードにおいては、白色光源１０３に加えてレーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３が点灯し、白色光ＷＬに補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加される。補助光ＳＬ１は、青色狭帯域光であるので、レーザ光源ＬＤ２は、ロータリフイルタ１２３のＢフイルタ部１２３ａが白色光の光路に挿入されるタイミングに同期して点灯する。これにより、白色光のＢ色成分と補助光ＳＬ１が電子内視鏡１１に同時に供給される。補助光ＳＬ２は、緑色狭帯域光であるので、レーザ光源ＬＤ３は、ロータリフイルタ１２３のＧフイルタ部１２３ｂが白色光の光路に挿入されるタイミングに同期して点灯する。これにより、白色光のＧ色成分と補助光ＳＬ２が電子内視鏡に同時に供給される。画像処理部５８は、白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２が追加された、Ｂ、Ｇ、Ｒの分光画像に基づいて血管強調用の表示画像を生成する。
【０１１０】
「第４実施形態」
第１〜第３実施形態の電子内視鏡システムは、挿入部を有する電子内視鏡１１を用いた電子内視鏡システムを例に説明したが、図１９に示す第４実施形態の電子内視鏡システムのように、カプセル内視鏡を用いたカプセル内視鏡システム１４１でもよい。
【０１１１】
図１９において、カプセル内視鏡システム１４１は、周知のように、患者１４２の口部から体内に嚥下されるカプセル内視鏡（Capsule Endoscope、以下、ＣＥと略す）１４３と、患者１４２がベルトなどに取り付けて携帯する受信装置１４４と、ＣＥ１４３で得られた画像を読影して、医師が診断を行うためのワークステーション（以下、ＷＳと略記する）１４６とから構成される。
【０１１２】
ＣＥ１４３は、体内管路を通過する際に管路の内壁面を撮像し、これにより得られた画像（撮像信号）のデータを電波にて受信装置１４４に無線送信する。
【０１１３】
受信装置１４４は、各種設定画面を表示する液晶表示器１４８、および各種設定を行うための操作部１４９を備えている。受信装置１４４は、ＣＥ１４３から電波で無線送信された画像を無線受信し、これを記憶する。
【０１１４】
ＷＳ１４６は、プロセッサ１５１と、キーボードやマウスからなるコンソール１５２と、モニタ１５３とを備えている。プロセッサ１５１は、例えば、ＵＳＢケーブル１５４（赤外線通信などの無線通信を用いても可）で受信装置１４４と接続され、受信装置１４４とデータを遣り取りする。プロセッサ１５１は、ＣＥ１４３による検査中、または検査終了後に、受信装置１４４から画像を取り込み、患者毎に画像を蓄積・管理する。また、画像データから表示画像を生成し、これをモニタ１５３に表示させる。
【０１１５】
ＣＥ１４３と受信装置１４４間の電波の送受信は、ＣＥ１４３内に設けられた送信アンテナと、患者１４２が身に付けたシールドシャツ１５６内に装着された複数の受信アンテナ１５７とを介して行われる。
【０１１６】
ＣＥ１４３には、撮像素子やＬＥＤ光源などの半導体光源が設けられている。半導体光源は、白色光を発光する白色光源と、補助光ＳＬ１、ＳＬ２を発光する補助光源からなる。ＣＥ１４３は、上記各実施形態において説明した、同時方式又は面順次方式によって観察部位の撮像を行い、撮像した画像（撮像信号）を受信装置１４４に出力する。受信装置１４４は受信した画像をＷＳ１４６に送信する。ＷＳ１４６は、取得した画像に対してプロセッサ１５１が画像処理を施す。
【０１１７】
図２０に示すように、プロセッサ１５１は、ＣＰＵ１６１と、メモリ１６２と、ストレージデバイス１６２を備えている。ストレージデバイス（格納手段）１６２には、取得した画像を格納する格納領域１６３と、ＣＰＵ１６１が実行するプログラムが格納される格納領域１６４が設けられている。格納領域１６４には、上記実施形態で説明した、ＤＳＰ５７や画像処理部５８と同様の処理（多重解像度変換処理など）を実行するための処理ステップが記述された画像処理プログラムが格納領域１６３にインストールされている。
【０１１８】
メモリ１６２は、ＣＰＵ１６１が処理を実行する際の作業メモリである。ＣＰＵ１６１は、ストレージデバイス１６２からメモリ１６２へ、画像処理プログラムと画像を読み出して、画像処理プログラムに記述された処理ステップを実行することにより、読み出した画像に対して処理を施す。
【０１１９】
ＣＰＵ１６１は、通常観察モードにおいて撮影された画像（撮像信号）に基づいて、通常観察用の表示画像を生成し、血管強調観察モードにおいて撮影された画像（撮像信号）に基づいて、血管強調用の表示画像を生成する。
【０１２０】
観察モードの切り換えは、例えば、検査前においてＣＥ１４３に対してモード選択信号を入力することにより行われる。もちろん、受信装置１４４に送信機能を設けて、ＷＳ１４６から入力したモード切り換え信号を、受信装置１４４経由でＣＥ１４３に送信して、検査中においてモード切り換えを行えるようにしてもよい。
【０１２１】
また、図１１で説明したように、観察モードに関わらず、白色光に補助光ＳＬ１、ＳＬ２を加えた照明光を常時照射して、その撮像信号に基づいて、ＷＳ１４６において通常観察用の表示画像又は血管強調用の表示画像を生成してもよい。これによれば、ＣＥ１４３のモード切り換えが不要になるため、都合がよい。
【０１２２】
カプセル内視鏡システムの場合には、ＷＳ１４６における画像処理をリアルタイムで行わなくて済むので、処理の負荷が比較的大きな多重解像度変換処理を実行する場合の時間的な制約も問題とならない。そのため、カプセル内視鏡システムを用いる場合には、画像処理を行うために処理能力が高い高性能なプロセッサを使用する必要もない。
【０１２３】
また、図２１に示すように、ＷＳ１４６の代わりに、パーソナルコンピュータなどからなるクライアント端末１７１に画像処理プログラムをインストールしてもよい。クライアント端末１７１は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）やインターネットなどの通信ネットワーク１７３を介して画像サーバ１７２と通信可能に接続されている。画像サーバ１７２には、カプセル内視鏡システムで撮影した画像が格納される。クライアント端末１７１は、画像サーバ１７２から画像を読み出して、読み出した画像に対して画像処理を実行する。
【０１２４】
このような形態であれば、例えば、複数のカプセル内視鏡システムで撮影した画像をいったん画像サーバ１７２に格納しておき、検査後において、必要に応じてクライアント端末１７１が画像サーバ１７２から所望の画像を読み出して、読み出した画像に対して画像処理を実行するといったことが可能となる。なお、クライアント端末１７１など、画像処理プログラムがインストールされたコンピュータによって処理される画像は、カプセル内視鏡システムで撮影された画像に限らず、上記第１実施形態などで示した挿入部を有する電子内視鏡１１を有する内視鏡システム１０で撮影された画像でもよい。
【０１２５】
上記実施形態では、多重解像度変換の方式としてラプラシアンピラミッド方式を例に説明したが、ウェーブレット変換方式など他の方式でもよい。
【０１２６】
上記実施形態では、撮像素子のマイクロカラーフイルタや、ロータリフイルタのフイルタ部について、Ｂ、Ｇ、Ｒの原色系の色成分のカラーフイルタを使用する例で説明したが、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の補色系の色成分のカラーフイルタを使用してもよい。
【０１２７】
上記実施形態では、光源装置とプロセッサ装置が別体で構成される例で説明したが、２つの装置を一体で構成してもよい。また、本発明は、撮像素子と超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡と画像処理を行うプロセッサ装置からなるシステム等、他の形態の電子内視鏡システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、１０１、１２１  電子内視鏡システム
１４  モニタ
３１、１０４  半導体光源ユニット
３２  光源制御部
４４  撮像素子
５７  ＤＳＰ
５８  画像処理部
ＬＤ１〜ＬＤ３  レーザ光源
【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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