(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１青色光と緑色光と赤色光とを発する発光部と、
前記第１青色光と前記緑色光と前記赤色光との光量制御を行う発光制御部と、
前記発光部から発せられた光で照明中の観察対象を撮像して、青色信号、緑色信号、及び赤色信号を得る撮像部と、
前記青色信号、前記緑色信号、及び前記赤色信号を、表示部のＢチャンネル、Ｇチャンネル、及びＲチャンネルのいずれかに割り当てる表示制御部とを備え、
前記第１青色光は４００ｎｍ〜４２０ｎｍにピーク波長を持ち、
前記発光部は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにピーク波長を持つ第２青色光を発し、
前記発光制御部は、前記第１青色光の光量を前記緑色光の光量の１／３よりも大きくする第１発光制御を行い、前記第１青色光の光量を前記第２青色光の光量の４／５よりも大きくする第３発光制御を行う内視鏡システム。
【請求項２】
前記発光制御部は、前記赤色光の光量を前記緑色光の光量の１／３よりも大きくする第２発光制御を行う請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記第２青色光は４２０〜４８０ｎｍの波長範囲を有する請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記第１青色光は３８０〜４３０ｎｍの波長範囲を有し、前記緑色光は４７０〜６００ｎｍの波長範囲を有する請求項１ないし３いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記赤色光は５８０〜７００ｎｍの波長範囲を有する請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記第１青色光の光量と前記緑色光の光量は内視鏡の先端部で得られる光量である請求項１ないし５いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記表示制御部は、前記青色信号を前記Ｂチャンネルに、前記緑色信号を前記Ｇチャンネルに、前記赤色信号を前記Ｒチャンネルに割り当てる請求項１ないし６いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記発光部は、第１青色光を発する第１青色半導体光源、前記緑色光を発する緑色半導体光源、及び前記赤色光を発する赤色半導体光源を含む請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記発光制御部は、前記第１青色光と前記緑色光と前記赤色光の光量比を観察モードによって切り替える請求項１ないし８いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記第１青色光の光量と、前記緑色光の光量と、前記赤色光の光量とを検出する光量検出部を有し、
前記発光制御部は、前記光量検出部で検出された前記第１青色光と前記緑色光と前記赤色光の光量に基づいて、前記第１青色光、前記緑色光、前記赤色光間の光量比を維持する制御を行う請求項１ないし９いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
発光部が、４００ｎｍ〜４２０ｎｍにピーク波長を持つ第１青色光と４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにピーク波長を持つ第２青色光と緑色光と赤色光とを発する発光ステップと、
発光制御部が、第１青色光と緑色光と赤色光との光量制御を行う発光制御ステップであり、前記第１青色光の光量を前記緑色光の１／３よりも大きくする第１発光制御を行い、前記第１青色光の光量を前記第２青色光の光量の４／５よりも大きくする第３発光制御を行う発光制御ステップと、
撮像部が、前記発光部から発せられた光で照明中の観察対象を撮像して、青色信号、緑色信号、及び赤色信号を得る信号取得ステップと、
表示制御部が、前記青色信号、前記緑色信号、及び前記赤色信号を、表示部のＢチャンネル、Ｇチャンネル、及びＲチャンネルのいずれかに割り当てる表示制御ステップとを有する内視鏡システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色光などの可視光で観察対象を照明して得られる通常光画像を表示する内視鏡システム及びそ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。内視鏡診断を用いる診断においては、白色光など可視光で観察対象を照明して観察を行う通常光観察の他、青色狭帯域光や緑色狭帯域光などの帯域制限を施した特殊光で観察対象を照明して観察を行う特殊光観察も行われつつある。
【０００３】
通常光観察では、可視光で照明中の観察対象を撮像することによって青色信号、緑色信号、赤色信号を取得するとともに、青色信号をモニタのＢチャンネル、緑色信号をモニタのＧチャンネル、赤色信号をモニタのＲチャンネルに割り当てている。これにより、モニタ上には、肉眼により観察した状態と略同等の自然な色再現を実現した通常光画像が表示される。
【０００４】
特殊光観察では、例えば、特許文献１に示すように、４００〜４２０nmの青色狭帯域光と５３０〜５５０nmの緑色狭帯域光などの特殊光で観察対象を照明している。青色狭帯域光及び緑色狭帯域光については、ヘモグロビンの吸収特性と密接に関係しており、また、短波長である程、生体内への深達度は浅いという特性を利用している。これら青色狭帯域光及び緑色狭帯域光を生体内に照射することによって、青色狭帯域光により生体内の表層血管を明確に観察することができ、また、緑色狭帯域光により生体内の中深層血管を明確に観察することができるようになる。このように表層血管及び中深層血管を明瞭化することで、血管に関して「異型」、「形状不均一」、「増生、拡張」などの構造面からの観察を行うことができる。さらには、正常部位との境界が明瞭なBrownish Areaの観察も行うことができるようになる。
【０００５】
また、特殊光観察では、青色狭帯域光及び緑色狭帯域光で照明中の観察対象を撮像することによって、青色狭帯域光に対応する青色狭帯域信号と、緑色狭帯域光に対応する緑色狭帯域信号を少なくとも取得する。青色狭帯域信号をモニタのＢチャンネル及びＧチャンネルに割り当てるとともに、緑色狭帯域信号をモニタのＲチャンネルに割り当てている。これにより、モニタ上には、表層血管と中深層血管が疑似カラー表示された特殊光画像が表示される。特殊光画像では、生体内の粘膜表層及び中深層の血管や微細構造などがコントラスト良く色再現されている。なお、特殊光画像上では、表層血管は茶褐色、深層血管はシアン調で表示される。このように、異なる深さの血管を異なる色調で表示することで、血管の視認性や違いを明確にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２０１２／１０１９０４号（特許５１７４２９０号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常光画像では、上記したように、肉眼で観察した状態と略同様の自然な色再現を実現することができるが、特殊光画像のように、表層血管や中深層血管の他、微細構造などをコントラスト良く再現することは難しい。また、これまでの通常光画像では、血管をくっきり表示させるとともに、透き通っている感覚に近い透明感がある画像を表示することは難しい。したがって、通常光画像と特殊光画像とは全く異なる画像であるため、特殊光画像を表示する特殊観察モードに手動で切り替える必要があった。また、通常光画像においても、照明光のスペクトルや光量によっては、奥行き感が不足することで、体腔内全体に渡り観察像をくっきり表示することが難しい場合があり、また、内視鏡の先端部から遠く離れた遠景部分でも凹凸感が分かりにくい場合があった。
【０００８】
本発明は、通常光観察時において、肉眼で観察した状態と略同等の自然な色再現を行いつつ、表層血管や中深層血管などの血管像をコントラスト良く再現し、その結果、透明感と体腔内全体の奥行き感の両方を備える立体感を持つ画像を表示することができる内視鏡システム及びその作動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内視鏡システムは、第１青色光と緑色光と赤色光とを発する発光部と、第１青色光と緑色光と赤色光との光量制御を行う発光制御部と、発光部から発せられた光で照明中の観察対象を撮像して、青色信号、緑色信号、及び赤色信号を得る撮像部と、青色信号、緑色信号、及び赤色信号を、表示部のＢチャンネル、Ｇチャンネル、及びＲチャンネルのいずれかに割り当てる表示制御部とを備え、第１青色光は４００ｎｍ〜４２０ｎｍにピーク波長を持ち、発光部は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにピーク波長を持つ第２青色光を発し、発光制御部は、第１青色光の光量を緑色光の光量の１／３よりも大きくする第１発光制御を行い、第１青色光の光量を第２青色光の光量の４／５よりも大きくする第３発光制御を行う。
【００１０】
発光制御部は、赤色光の光量を緑色光の光量の１／３よりも大きくする第２発光制御を行うことが好ましい。第２青色光は４２０〜４８０ｎｍの波長範囲を有することが好ましい。第１青色光は３８０〜４３０ｎｍの波長範囲を有し、緑色光は４７０〜６００ｎｍの波長範囲を有することが好ましい。赤色光は５８０〜７００ｎｍの波長範囲を有することが好ましい。
【００１１】
第１青色光の光量と緑色光の光量は内視鏡の先端部で得られる光量であることが好ましい。表示制御部は、青色信号をＢチャンネルに、緑色信号をＧチャンネルに、赤色信号をＲチャンネルに割り当てることが好ましい。発光部は、第１青色光を発する第１青色半導体光源、緑色光を発する緑色半導体光源、及び赤色光を発する赤色半導体光源を含むことが好ましい。第１青色光の光量と、緑色光の光量と、赤色光の光量とを検出する光量検出部を有し、発光制御部は、光量検出部で検出された第１青色光と緑色光と赤色光の光量に基づいて、光量制御を行うことが好ましい。
【００１２】
本発明の内視鏡システムの作動方法は、発光部が、４００ｎｍ〜４２０ｎｍにピーク波長を持つ第１青色光と４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにピーク波長を持つ第２青色光と緑色光と赤色光とを発する発光ステップと、発光制御部が、第１青色光と緑色光と赤色光との光量制御を行う発光制御ステップであり、第１青色光の光量を緑色光の１／３よりも大きくする第１発光制御を行い、第１青色光の光量を第２青色光の光量の４／５よりも大きくする第３発光制御を行う発光制御ステップと、撮像部が、発光部から発せられた光で照明中の観察対象を撮像して、青色信号、緑色信号、及び赤色信号を得る信号取得ステップと、表示制御部が、青色信号、緑色信号、及び赤色信号を、表示部のＢチャンネル、Ｇチャンネル、及びＲチャンネルのいずれかに割り当てる表示制御ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通常光観察時において、肉眼で観察した状態と略同等の自然な色再現を行いつつ、表層血管や中深層血管などの血管像をコントラスト良く再現し、その結果、透明感と体腔内全体の奥行き感の両方を備える立体感を持つ画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内視鏡システムの外観図である。
【図２】内視鏡システムの機能を示すブロック図である。
【図３】第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒのスペクトルを示すグラフである。
【図４】粘膜下層における極表層血管Ｃ１α、表層血管Ｃ１β、中層血管Ｃ２、及び深層血管Ｃ３の分布を示す説明図である。
【図５】通常光画像のＢ画像信号における体腔内の画像を示す画像図と、Ｂ画像信号における体腔内のＡ地点からＢ地点までの画素値の分布を示すグラフである。
【図６】通常光画像のＧ画像信号における体腔内の画像を示す画像図と、Ｂ画像信号における体腔内のＡ地点からＢ地点までの画素値の分布を示すグラフである。
【図７】通常光画像のＲ画像信号における体腔内の画像を示す画像図と、Ｂ画像信号における体腔内のＡ地点からＢ地点までの画素値の分布を示すグラフである。
【図８】通常画像のＲ画像信号のうち遠景部分Ｒｘの画素値分布を示すヒストグラムである。
【図９】Ｂ画像信号のヒストグラムを示すグラフである。
【図１０】比較例で用いる紫色光及び白色光のスペクトルを示すグラフである。
【図１１】図３とは異なる第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒのスペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、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と、モニタ１８と、コンソール１９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１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられる湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。なお、本発明の「表示部」はモニタ１８に対応する。
【００１６】
また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ１３ａ、フリーズボタン１３ｂ、ズーム操作部１３ｃが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、第１通常観察モードと、特殊観察モードとの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。第１通常観察モードは、通常光画像をモニタ１８上に表示するモードである。特殊観察モードは、特殊光画像をモニタ１８上に表示するモードである。
【００１７】
フリーズボタン１３ｂは、観察対象の静止画を取得するときに用いられる。ズーム操作部１３ｃは、観察対象を拡大して観察する拡大観察を行う時に用いられる。このズーム操作部１３ｃを操作することで、ズームレンズ４７（図２参照）がテレ位置とワイド位置との間を移動する。
【００１８】
プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（User Interface：ユーザーインターフェース）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外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。
【００１９】
図２に示すように、光源装置１４は、B1-LED（B1 Light Emitting Diode）２０ａ、B2-LED（B2 Light Emitting Diode）２０ｂ、G-LED（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、R-LED（Red Light Emitting Diode）２０ｄ、これら４色のＬＥＤ２０a〜２０ｄの駆動を制御する光源制御部２１、及び４色のLED２０a〜２０ｄから発せられる４色の光の光路を結合する光路結合部２３を備えている。光路結合部２３で結合された光は、挿入部１２a内に挿通されたライトガイド４１及び照明レンズ４５を介して、被検体内に照射される。
【００２０】
なお、LEDの代わりに、LD（Laser Diode）を用いてもよい。また、上記の「４色のＬＥＤ２０a〜２０ｄ」は本発明の「発光部」に対応する。また、「光源制御部２１」は本発明の「発光制御部」に対応する。また、Ｂ１‐ＬＥＤ２０ａは本発明の「第１青色半導体光源」に、Ｇ−ＬＥＤ２０ｃは本発明の「緑色半導体光源」に、Ｒ−ＬＥＤ２０ｄは本発明の「赤色半導体光源」に対応する。
【００２１】
図３に示すように、B1-LED２０ａは、ピーク波長が４０５ｎｍであり、且つ波長範囲が３８０〜４２５nmである第１青色光Ｂ１を発生する。B2-LED２０ｂはピーク波長が４６０ｎｍであり、且つ波長範囲が４２６〜４７５nmである第２青色光Ｂ２を発生する。G-LED２０ｃは、波長範囲が４７６〜５９０nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。R-LED２０ｄは、ピーク波長が６２０〜６３０nmに含まれ、且つ波長範囲が５９１〜７００nmである赤色光Ｒを発生する。
【００２２】
なお、第１青色光Ｂ１のピーク波長は４０５ｎｍに限らず、４００〜４２０ｎｍに含まれることが好ましく、第２青色光Ｂ２のピーク波長は４６０ｎｍに限らず、４３０〜４８０に含まれればよい。また、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの波長範囲の上限値および下限値については、多少、短波長側または長波長側にあってもよい。例えば、第１青色光Ｂ１の波長範囲は３８０〜４３０ｎｍであることが好ましく、第２青色光Ｂ２の波長範囲は４２０〜４８０ｎｍであることが好ましく、緑色光Ｇは４７０〜６００ｎｍであることが好ましく、赤色光Ｒは５８０〜７００ｎｍであることが好ましい。また、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒにおいて、中心波長とピーク波長は同じでもよく、異なってもよい。
【００２３】
図２に示すように、光源制御部２１は、第１通常観察モード及び特殊観察モードのいずれの観察モードにおいても、B1-LED２０ａ、B2-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、R-LED２０ｄを点灯する。したがって、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの４色の光が混色した光が、観察対象に照射される。また、光源制御部２１では、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比は、第１通常観察モードと特殊観察モードとでそれぞれ異なるように設定する。
【００２４】
第１通常観察モード時には、光量比がＢ１ｃｘ、Ｂ２ｃｘ、Ｇｃｘ、Ｒｃｘとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。特殊観察モード時には、光量比がＢ１ｓ、Ｂ２ｓ、Ｇｓ、Ｒｓとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。なお、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄから発せられた光の光量は、それぞれ、各色の光の光路上の所定位置に設けられた光量センサ２４ａ〜２４ｄで検出される。そして、光源制御部２１が、光量センサ２４ａ〜２４ｄで検出した結果に基づいて各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの発光を制御することによって、観察モード毎に設定された光量比を維持する制御を行う。ここで、「光量センサ２４ａ、２４ｃ、２４ｄ」は本発明の「光量検出部」に対応する。
【００２５】
ここで、第１通常観察モードにおいては、第１青色光Ｂ１、緑色光Ｇの光量の調整によって、Ｂ１ｃｘ／Ｇｃｘを１／３よりも大きくする第１発光制御を行うことが好ましい。また、Ｂ１ｃｘ／Ｇｃｘを１／３〜３／５の範囲にする第１発光制御を行うことが更に好ましく、Ｂ１ｃｘ／Ｇｃｘを１／２〜３／５の範囲にする第１発光制御を行うことが最も好ましい。これにより、通常光画像は、透明感のある画像となる。即ち、通常光画像上では、血管をくっきり見せて表示することが可能となり、また、透き通っている感覚に近い透明感のある画像を表示することが可能となる。
【００２６】
また、第１通常観察モードにおいては、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの光量の調整によって、Ｒｃｘ／Ｇｃｘを１／３よりも大きくする第２発光制御を行うことが好ましい。また、Ｒｃｘ／Ｇｃｘを１／３〜３／５の範囲にする第２発光制御を行うことが更に好ましく、Ｒｃｘ／Ｇｃｘを１／２〜３／５の範囲にする第２発光制御を行うことが最も好ましい。これにより、通常光画像は、奥行き感のある画像となる。即ち、通常光画像上で、体腔内全体に渡り観察像をくっきり表示することが可能となるとともに、内視鏡の先端部１２ｄから遠く離れた遠景部分でも凹凸感を明確に表示することが可能となる。
【００２７】
なお、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの光量とは、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄから内視鏡の先端部１２ｄまでの間における所定の位置で得られる光量をいうが、本実施形態では、内視鏡の先端部１２ｄから発せられた時点での第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの光量とする。ここで、「光量」とは、ある波長域における光の強度の積分値いう。即ち、図３において、第１青色光Ｂ１の光量は、３８０〜４３０ｎｍの波長域における光の強度の積分値であり、第２青色光Ｂ２の光量は、４２０〜４８０ｎｍの波長域における光の強度の積分値であり、緑色光Ｇの光量は４７０〜６００ｎｍの波長域における光の強度の積分値であり、赤色光Ｒの光量は５８０〜７００ｎｍの波長域における光の強度の積分値である。
【００２８】
図２に示すように、ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、光路結合部２３で結合された光を内視鏡１２の先端部１２ｄ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。また、φ０．０３ｍｍの細径ファイバを束ねたファイバーケーブルを使用することもできる。
【００２９】
内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０aと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して、ライトガイド４１からの光が観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、撮像センサ４８を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ４６及びズームレンズ４７を介して、撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象の反射像が結像される。
【００３０】
撮像センサ４８（本発明の「撮像部」に対応する）はカラーの撮像センサであり、観察対象の反射像を撮像して画像信号を出力する。この出力された画像信号に基づいて、静止画や動画が生成される。撮像センサ４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ４８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＲＧＢ画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Ｒフィルタが設けられたＲ画素、Ｇフィルタが設けられたＧ画素、Ｂフィルタが設けられたＢ画素を備えた、いわゆるＲＧＢ撮像センサである。
【００３１】
なお、撮像センサ４８としては、RGBのカラーの撮像センサの代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色撮像センサであっても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるため、補色−原色色変換によって、CMYGの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換する必要がある。したがって、補色撮像センサと補色−原色色変換を含む構成が本発明の「撮像部」に対応することになる。また、撮像センサ４８はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部２１は、第１青色光Ｂ１及び第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを順次点灯して撮像するとともに、撮像により得られた信号は同時化処理して１フレームの画像を生成する。
【００３２】
撮像センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（Correlated Double Sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto Gain Control））を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ（Analog /Digital）コンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。
【００３３】
プロセッサ装置１６は、受信部５３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、画像処理切替部６０と、通常光画像処理部６２と、特殊光画像処理部６４と、表示制御部６８とを備えている。受信部５３は内視鏡１２からのデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。Ｒ画像信号（本発明の「赤色信号」に対応する）は撮像センサ４８のＲ画素から出力される信号に対応し、Ｇ画像信号（本発明の「緑色信号」に対応する）は撮像センサ４８のＧ画素から出力される信号に対応し、Ｂ画像信号（本発明の「青色信号」に対応する）は撮像センサ４８のＢ画素から出力される信号に対応している。
【００３４】
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、デモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ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ＲＧＢ画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後のＲＧＢ画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。ゲイン補正処理後のＲＧＢ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明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のＲＧＢ画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、画素補間処理とも言う）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。この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。
【００３５】
ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でガンマ補正等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、ＲＧＢ画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、画像処理切替部６０に送信される。
【００３６】
画像処理切替部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、第１通常観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を通常光画像処理部６２に送信し、特殊観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を特殊光画像処理部６４に送信する。
【００３７】
通常光画像処理部６２は、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。色変換処理では、デジタルのＲＧＢ画像信号に対しては、３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などを行い、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に変換する。次に、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に対して、各種色彩強調処理を施す。この色彩強調処理済みのＲＧＢ画像信号に対して、空間周波数強調等の構造強調処理を行う。構造強調処理が施されたＲＧＢ画像信号は、通常光画像のＲＧＢ画像信号として、通常光画像処理部６２から表示制御部６８に入力される。
【００３８】
特殊光画像処理部６４は、通常光画像処理部６２と同様に、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。これら処理済みのＲＧＢ画像信号は、特殊光画像のＲＧＢ画像信号として、特殊光画像処理部６４から表示制御部６８に入力される。
【００３９】
表示制御部６８では、第１通常観察モードにセットされている場合には、通常光画像のＢ画像信号をモニタ１８のＢチャンネルに割り当て、通常光画像のＧ画像信号をモニタ１８のＧチャンネルに割り当て、通常光画像のＲ画像信号をモニタ１８のＲチャンネルに割り当てる。これにより、モニタ１８上には通常光画像が表示される。一方、特殊観察モードにセットされている場合には、特殊光画像のＢ画像信号をモニタ１８のＢチャンネルおよびＧチャンネルに割り当て、特殊光画像のＧ画像信号をモニタ１８のＲチャンネルに割り当てる。これにより、モニタ１８上には特殊光画像が表示される。
【００４０】
モニタ１８に表示される通常光画像は、Ｂ１ｃｘ／Ｇｃｘ＞１／３、Ｒｃｘ／Ｇｃｘ＞１／３となるように、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを発光して得られた画像であるため、透明感と奥行き感の両方を備える立体感がある画像となっている。このように立体感のある画像となるのは以下の理由による。
【００４１】
通常光画像には、粘膜下層に分布する極表層血管Ｃ１α、表層血管Ｃ１β、中層血管Ｃ２、深層血管Ｃ３などの血管情報とともに、粘膜の起伏や凹凸など消化管内の立体情報が写り込んでいる。例えば、図４に示すように、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βは粘膜表面Ｍから５０μｍの深さ範囲内に分布しており、表層血管Ｃ１βは極表層血管Ｃ１αよりも深い位置にある。また、中層血管Ｃ２は５０〜１００μｍの深さ範囲内に分布し、深層血管Ｃ３は１００〜２００μｍの深さ範囲内に分布している。これら極表層血管Ｃ１α、表層血管Ｃ１β、中層血管Ｃ２、深層血管Ｃ３の画素値の分布は、通常光画像のＢＧＲ画像信号でそれぞれ全く異なっている。
【００４２】
図５に示すように、Ｂ画像信号においては、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βの画素値が、粘膜表面Ｍの画素値に対して極めて低くなっている。これに対して、中層血管Ｃ２及び深層血管Ｃ３の画素値は、粘膜表面Ｍの画素値より低くなっているものの、中層血管Ｃ２及び深層血管Ｃ３の画素値と粘膜表面Ｍの画素値との差は、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βと粘膜表面Ｍの画素値との差よりも小さい。したがって、Ｂ画像信号においては、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βが明瞭に表示される。なお、Ｂ画像信号においては、第１青色光Ｂ１の光量が大きくなるほど、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βの画素値の減少量が大きくなって、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βのコントラストが高くなる。反対に、第１青色光Ｂ１の光量が小さくなるほど、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βの画素値の減少量は小さくなって、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βのコントラストは低くなる。
【００４３】
図６に示すように、Ｇ画像信号においては、中層血管Ｃ２及び深層血管Ｃ３の画素値が、粘膜表面Ｍの画素値に対して極めて低くなっている。これに対して、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βの画素値は、粘膜表面Ｍの画素値より低くなっているものの、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βと粘膜表面Ｍの画素値との差は、中層血管Ｃ２及び深層血管Ｃ３の画素値と粘膜表面Ｍの画素値との差よりも小さい。したがって、Ｇ画像信号においては、中層血管Ｃ２及び深層血管Ｃ３が明瞭に表示される。
【００４４】
図７に示すように、Ｒ画像信号においては、極表層血管Ｃ１α、表層血管Ｃ１β、中層血管Ｃ２は、粘膜表面Ｍとの画素値の差がほとんどなく、深層血管Ｃ３のように太い血管のみが、粘膜表面Ｍとの画素値の差を有している。したがって、Ｒ画像信号においては、太い深層血管Ｃ３が明瞭に表示される。
【００４５】
以上から、通常光画像は、極表層血管Ｃ１α及び表層血管Ｃ１βが明瞭に表示されたＢ画像信号と、中層血管Ｃ２及び深層血管Ｃ３が明瞭に表示されたＧ画像信号と、太い深層血管Ｃ３が明瞭に表示されたＲ画像信号とを合成した画像であるため、通常光画像では、極表層血管Ｃ１α、表層血管Ｃ１β、中層血管Ｃ２、深層血管Ｃ３などの血管が極めてくっきり見えて表示される。
【００４６】
Ｂ画像信号及びＧ画像信号では、観察対象において、内視鏡１２の先端部１２ｄに近い手前側のＡ地点と、先端部１２ｄから内視鏡１２の挿入方向に対して遠く離れた奥側のＢ地点との間で、粘膜の起伏や凹凸感がある場合、図５及び図６に示すように、Ａ地点からＢ地点に至るまでの間でなだらかな画素値の変化はあるものの、粘膜の起伏や凹凸によって画素値はそれほど変化していない。これに対して、Ｒ画像信号では、図７に示すように、Ａ地点からＢ地点に至るまでの間で、画素値がなだらかに変化するとともに、粘膜の起伏や凹凸によって画素値が大きく変化している。
【００４７】
以上から、通常光画像は、粘膜の起伏や凹凸によって画素値が大きく変化するＲ画像信号を含めて合成した画像であるため、粘膜の起伏や凹凸などの立体情報がはっきりわかる奥行き感のある画像となっている。さらには、先端部１２ｄから遠く離れた遠景部分であっても、赤色光Ｒが遠景部分にまで十分に届くなどの様々な理由によって、凹凸感がはっきりわかる画像となっている。
【００４８】
これは、通常光画像のＲ画像信号のうち遠景部分Ｒｘの画素値分布をヒストグラムで表した場合、図８に示すように、高画素値から低画素値までまんべんなく分布してことからも分かる。さらには、消化管内の形状によって遠景部分Ｒｘに明るいエリアＨＡと暗いエリアＬＡができた場合であっても、ヒストグラム上では、明るいエリアＨＡに対応するピークＰＨと暗いエリアＬＡに対応するピークＰＬとは離れて分布する。したがって、通常光画像のＲ画像信号では、明るいエリアＨＡと暗いエリアＬＡとの違いがはっきり分かる。
【００４９】
なお、通常光画像のＢ画像信号又はＧ画像信号において遠景部分Ｒｘの画素値分布をヒストグラムで表した場合、図９に示す様に、Ｂ画像信号のヒストグラム上における画素値の分布Ｗｘは、Ｒ画像信号のヒストグラムにおける画素値の分布の幅Ｗｙ（図８参照）に対して１／２程度であり、幅Ｗｘは幅Ｗｙよりも狭くなっている。Ｇ画像信号のヒストグラムにおける画素値の分布の幅も、Ｂ画像信号の場合と同様に、Ｒ画像信号のヒストグラムにおける画素値の分布の幅Ｗｙよりも狭くなっている。また、通常光画像のＲ画像信号は、十分な光量を持つ赤色光Ｒに基づいて得られた画像信号であることから、Ｒ画像信号に対するゲイン係数を小さくすることができる。ゲイン係数を低く抑えることで、Ｒ画像信号におけるノイズが少なくなるため、結果として、通常光画像において透明感を出すことができる。
【００５０】
また、第１通常観察モードに代えて又は加えて、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比が第１通常観察モードと異なる第２通常観察モードを行ってもよい。第２通常観察モードでは、光源制御部２１は、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの光量が、それぞれＢ１ｃｙ、Ｂ２ｃｙ、Ｇｃｙ、Ｒｃｙとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。また、第２通常観察モードでは、第１通常観察モードと同様に、光源制御部２１は、Ｂ１ｃｙ／Ｇｃｙを１／３よりも大きくする第１発光制御を行うことが好ましく、Ｒｃｙ／Ｇｃｙを１／３よりも大きくする第２発光制御を行うことが好ましい。
【００５１】
更には、第２通常観察モードでは、光源制御部２１は、第１青色光Ｂ１と第２青色光Ｂ２の光量の調整によって、Ｂ１ｃｙ／Ｂ２ｃｙを４／５よりも大きくする第３発光制御を行うことが好ましい。また、Ｂ１ｃｙ／Ｂ２ｃｙを４／５〜７／５の範囲にする第３発光制御を行うことが更に好ましく、Ｂ１ｃｙ／Ｂ２ｃｙを９／１０〜７／５の範囲にする第３発光制御を行うことが最も好ましい。これにより、通常光画像は、体腔内が全体的に明るく、かつ透明感のある画像となる。なお、第２通常観察モードは、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比が異なる以外は、第１通常観察モードと同様である。
【００５２】
［実施例及び比較例］
次に、実施例１、２及び比較例において、上記実施形態に示したように、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを発光した場合に得られる通常光画像と、中心波長４１０ｎｍの紫色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）と白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）とを同時に点灯して紫色光と白色光を同時に発光した場合に得られる通常光画像との比較を行う。
【００５３】
［実施例１］
上記内視鏡システム１０において、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを、それぞれ第１通常観察モードで適用する光量Ｂ１ｃｘ、Ｂ２ｃｘ、Ｇｃｘ、Ｒｃｘで発光し、通常光画像の取得を行った。ここで、下記表１に示す第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの光量は、内視鏡１２の先端部１２ｄでの光量である。なお、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの光量の測定方法は以下のように行った。まず、内視鏡１２の先端部１２ｄに、光量測定装置を有するキャップを取り付けた状態で、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを別々に発光させた。そして、各色の光の発光毎に、各色の光の光量をキャップ内の光量測定装置で測定した。測定結果は、表１のようになった。この表１では、第２青色光Ｂ２の光量Ｂ２ｃを１００とし、第１青色光Ｂ１の光量Ｂ１ｃｘ、緑色光Ｇの光量Ｇｃｘ、赤色光Ｒの光量Ｒｃｘを、それぞれ第２青色光Ｂ２の光量Ｂ２ｃｘで正規化している。
【００５４】
【表１】
0006522457.tif 000002
【００５５】
［比較例］
上記内視鏡システム１０において、ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに代えて、紫色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）と白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を設けた。紫色ＬＥＤと白色ＬＥＤとを同時に点灯して、図１０に示すようなスペクトルを有する紫色光と白色光を同時に発光し、通常光画像の取得を行った。また、同時発光したときの紫色光及び白色光について、実施例１の第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒと同じ波長域で、それぞれＶ成分（３８０〜４２５ｎｍ）、Ｂ成分（４２６〜４７５ｎｍ）、Ｇ成分（４７６〜５９０ｎｍ）、Ｒ成分（５９１〜７００ｎｍ）として測定した。測定は、実施例１と同様、内視鏡１２の先端部１２ｄで行った。測定方法は実施例１と同様である。測定結果は表２のとおりである。この表２では、表１と同様、第２青色光Ｂ２の光量Ｂ２ｃｐを１００とし、第１青色光Ｂ１の光量Ｂ１ｃｐ、緑色光Ｇの光量Ｇｃｐ、赤色光Ｒｎｏ光量Ｒｃｐを、それぞれ第２青色光Ｂ２の光量Ｂ２ｃｐで正規化している。
【００５６】
【表２】
0006522457.tif 000003
【００５７】
［光量比に関する実施例と比較例の比較］
実施例１において、第１青色光Ｂ１と緑色光Ｇとの光量比Ｂ１ｃｘ／Ｇｃｘ、赤色光Ｒと緑色光Ｇとの光量比Ｒｃｘ／Ｇｃｘを求めた。また、比較例において、Ｖ成分とＧ成分との光量比Ｂ１ｃｘ／Ｇｃｘ、Ｒ成分とＧ成分との光量比Ｒｃｘ／Ｇｃｘを求めた。それら結果は表３のとおりである。
【００５８】
【表３】
0006522457.tif 000004
【００５９】
第１青色光Ｂ１と緑色光Ｇとの光量比については、実施例のＢ１ｃｘ／Ｇｃｘ（０．３６８）は、実施例１のＢ１ｃｘ／Ｇｃｘ（０．３６８）と比較例Ｂ１ｃｐ／Ｇｃｐ（０．２９０）との間にある値１／３（≒０．３３３）よりも大きくなっている。一方、比較例のＢ１ｃｐ／Ｇｃｐ（０．２９０）は、１／３（≒０．３３３）よりも小さくなっている。また、実施例１のＢ１ｃｘ／Ｇｃｘは、比較例のＢ１ｃｐ／Ｇｃｐよりも２０％以上大きくなっている。
【００６０】
また、赤色光Ｒと緑色光Ｇの光量比については、実施例１のＲｃｘ／Ｇｃｘ（０．５４７）は、実施例１のＲｃｘ／Ｇｃｘ（０．５４７）と比較例のＲｃｐ／Ｇｃｐ（０．３０８）との間にある値１／３（≒０．３３３）よりも大きくなっている。一方、比較例のＲｃｐ／Ｇｃｐ（０．３０８）は、１／３（≒０．３３３）よりも小さくなっている。
【００６１】
［実施例２］
上記内視鏡システム１０において、第１青色光Ｂ１、第２青色光Ｂ２、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを、それぞれ第２通常観察モードで適用する光量Ｂ１ｃｙ、Ｂ２ｃｙ、Ｇｃｙ、Ｒｃｙで発光し、通常光画像の取得を行った。それ以外は、実施例１と同様にして、光量の測定を行った。実施例２での光量測定結果は、表４のとおりである。表４では、実施例１と同様、第２青色光Ｂ２の光量Ｂ２ｃｙを１００として、第１青色光Ｂ１の光量Ｂ１ｃｙ、緑色光Ｇの光量Ｇｃｙ、赤色光Ｒの光量Ｒｃｙを、それぞれ第２青色光Ｂ２の光量Ｂ２ｃｙで正規化している。
【００６２】
【表４】
0006522457.tif 000005
【００６３】
［光量比に関する実施例２と比較例の比較］
表５に示す様に、実施例２における第１青色光Ｂ１と第２青色光Ｂ２の光量比Ｂ１ｃｙ／Ｂ２ｃｙを求めるとともに、比較例における第１青色光Ｂ１と第２青色光Ｂ２の光量比Ｂ１ｃｐ／Ｂ２ｃｐを求めた。この第１青色光Ｂ１と第２青色光Ｂ２の光量比については、実施例２のＢ１ｃｙ／Ｂ２ｃｙ（１．２００）は、実施例２のＢ１ｃｙ／Ｂ２ｃｙ（１．２００）と比較例のＢ１ｃｐ／Ｂ２ｃｐ（０．３２８）の間にある値４／５（０．８）よりも大きくなっている。一方、比較例のＢ１ｃｐ／Ｂ２ｃｐ（０．３２８）は、４／５（０．８）よりも小さくなっている。
【００６４】
【表５】
0006522457.tif 000006
【００６５】
［通常光画像に関する実施例１、２と比較例の比較］
実施例１、２で得られる通常光画像（ＲＧＢ画像信号を合成した合成画像）は、参考資料として提出したカラー写真（参考図１）に示すように、透明感と凹凸感のある画像となっている。また、実施例１、２の通常光画像は滑らかさを備えている。これに対して、比較例で得られる通常光画像（ＲＧＢ画像信号を合成した合成画像）は、参考資料として提出したカラー写真（参考図２）に示すように、透明感及び凹凸感に関しては、実施例１、２の通常光画像よりも劣っている。一方、比較例の通常光画像は、滑らかさについては、実施例１、２の通常光画像よりも劣っている。
【００６６】
実施例１、２の通常光画像のＢ画像（Ｂ画像信号に基づく画像）については、参考資料として提出したカラー写真（参考図３）に示すように、画像情報量が多く、表層血管など表層の構造の細部まで細やかに描かれている。血管走行パターンは忠実に描かれており、また血管の連続性も良好である。これに対して、比較例の通常光画像のＢ画像については、参考資料として提出したカラー写真（参考図４）に示すように、画像情報量は、実施例１、２の場合と比較すると少ない。血管走行パターンは実施例１、２と比較すると忠実さに欠け、また、血管の連続性も実施例１、２と比較すると良好さに欠ける。
【００６７】
実施例１、２の通常光画像のＧ画像（Ｇ画像信号に基づく画像）については、参考資料として提出したカラー写真（参考図５）に示すように、Ｂ画像よりも全体的に明るくなっている。Ｂ画像よりも明るくなった分だけ、表層の毛細血管のコントラストは下がるが、Ｂ画像と同様に画像情報量が多く、中深層血管など中深層の構造については細部まで細やかに描かれている。血管走行パターンはＢ画像と同様に忠実に描かれており、また血管の連続性も良好である。これに対して、比較例の通常光画像のＧ画像については、参考資料として提出したカラー写真（参考図６）に示すように、画像情報量は、実施例１、２の場合と比較すると少ない。血管走行パターンは実施例１、２と比較すると忠実さに欠け、また、血管の連続性も実施例１、２と比較すると良好さに欠ける。
【００６８】
実施例１、２の通常光画像のＲ画像（Ｒ画像信号に基づく画像）については、参考資料として提出したカラー写真（参考図７）に示すように、透明感及び凹凸感に優れており、また、深層血管などの深層の構造については、拡大倍率に関わらず、明瞭に表示されていることが分かる。ここで、実施例１、２のＲ画像において透明感が優れているのは、以下の理由からである。実施例１、２では、Ｒｃｘ／Ｇｃｘ＞１／３とすることで、赤色光Ｒの光量が十分にあるため、Ｒ画像に対するゲイン係数を小さくすることができる。ゲイン係数を低く抑えることで、Ｒ画像におけるノイズが少なくなるため、結果として、透明感を出すことができる。
【００６９】
これに対して、比較例の通常光画像のＲ画像については、参考資料として提出したカラー写真（参考図８）に示すように、透明感及び凹凸感は実施例１、２よりも劣っており、また、深層の構造の表示についても、実施例１、２と比較すると、明瞭性に欠ける。ここで、比較例のＲ画像の透明感が実施例１、２よりも劣るのは、以下の理由からである。比較例では、Ｒｃｘ／Ｇｃｘ＜１／３であるため、赤色光Ｒの光量が不足して、Ｒ画像に対するゲイン係数は大きくなってしまう。このようにゲイン係数が大きくなると、Ｒ画像におけるノイズが増えるため、結果として、透明感に欠けた画像になる。
【００７０】
なお、上記実施形態では、図３に示すような発光スペクトルを有する４色の光を用いたが、発光スペクトルはこれに限られない。例えば、図１１に示すように、緑色光G及び赤色光Rについては、図３と同様のスペクトルにする一方、第１青色光Ｂ１については、ピーク波長が図３の第１青色光Ｂ１よりもやや長波長側にある第１青色光Ｂ１*に代えてもよい。また、第２青色光Ｂ２については、ピーク波長が図３の第２青色光Ｂ２よりもやや短波長側にある第２青色光Ｂ２*に代えてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０  内視鏡システム
２０ａ  Ｂ１−ＬＥＤ
２０ｂ  Ｂ２−ＬＥＤ
２０ｃ  Ｇ−ＬＥＤ
２０ｄ  Ｒ−ＬＥＤ
２１  光源制御部
２４ａ、２４ｃ、２４ｄ  光量センサ
４８  撮像センサ
６８  表示制御部
【図１】
0006522457.tif 000007
【図２】
0006522457.tif 000008
【図３】
0006522457.tif 000009
【図４】
0006522457.tif 000010
【図５】
0006522457.tif 000011
【図６】
0006522457.tif 000012
【図７】
0006522457.tif 000013
【図８】
0006522457.tif 000014
【図９】
0006522457.tif 000015
【図１０】
0006522457.tif 000016
【図１１】
0006522457.tif 000017