(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光と、緑色光と、第１赤色光と、前記第１赤色光より長波長の波長帯域を有する第２赤色光とを含む照明光を生成し、前記第１赤色光と前記第２赤色光とは異なる発光源から発せられる加算方式光源と、
前記青色光、前記緑色光、前記第１赤色光、及び前記第２赤色光の発光強度比を制御する光源制御部と、
前記照明光を観察対象に照射する照明部と、
前記観察対象を撮像してカラーの画像信号を出力する撮像素子と、
前記画像信号を画像処理して観察画像を生成する観察画像生成部と、
前記加算方式光源により生成された前記照明光で照明して得られた前記観察画像上の前記観察対象の色と、少なくとも前記緑色光、前記第１赤色光、及び前記第２赤色光を含む波長帯域において連続的な発光強度スペクトルを有する広帯域光で照明して得られた前記観察画像上の前記観察対象の色との色差を、一定値以下とする前記発光強度比を設定する発光比率設定部と、
を備え、
前記加算方式光源は、
前記第１赤色光を発する赤色光源と、
前記第１赤色光のピーク波長より長波長側に波長帯域が広がった前記緑色光を発する緑色光源と、
前記第１赤色光のピーク波長と前記緑色光のピーク波長との間に存在する第１閾値と、前記第１赤色光のピーク波長より長波長の波長帯域に存在する第２閾値とを有し、前記緑色光の前記第１閾値より短波長の波長成分の光路と、前記第１赤色光の前記第１閾値より長波長かつ前記第２閾値より短波長の波長成分の光路と、前記緑色光の前記第２閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する光路統合部と、
を有し、
前記第２赤色光は、前記緑色光の前記第２閾値より長波長の波長成分である内視鏡システム。
【請求項２】
前記観察対象に色素を散布する色素散布部を備え、
前記観察対象は、前記色素散布部により散布されたピオクタニンにより染色されている請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記緑色光源は、励起光を発する励起光源と、前記励起光を受けて発光する蛍光体とにより構成されている請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記光路統合部は、ダイクロイックミラーである請求項１から３いずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記第２閾値は、６４０〜６６０ｎｍの波長帯域に存在する請求項１から４いずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記画像信号は、赤色画像信号、緑色画像信号、及び青色画像信号からなり、
前記第１赤色光の発光強度に応じて、前記赤色画像信号に対してゲイン補正を行うゲイン補正部を備える請求項１から５いずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記赤色画像信号に対するゲイン量は、前記第１赤色光の発光強度が低いほど大きい請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記照明光から赤外線をカットする赤外線カットフィルタを備える請求項１から７いずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記赤外線カットフィルタは、６７０ｎｍより長い波長を有する赤外線をカットする請求項８に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加算方式光源を有する内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、光源装置、内視鏡、及びプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。光源装置により発生された照明光は、内視鏡内のライトガイドを介して内視鏡の先端部から観察対象に照射される。内視鏡の先端部には、撮像素子が内蔵されており、観察対象からの戻り光が撮像素子により受光される。プロセッサ装置は、撮像素子により得られる画像信号を画像処理して観察画像を生成する。
【０００３】
光源装置としては、キセノンランプ等の白色の広帯域光を発する広帯域光源が広く普及している。近年では、赤色、緑色、青色等の特定の波長帯域の光を発する光源を複数組み合わせ、各光源から発せられる光を加算することにより照明光を生成する加算方式の光源（以下、加算方式光源という）が用いられつつある。加算方式光源では、赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ等の半導体光源が用いられている。各光源からの光の加算は、ダイクロイックミラーを用いて行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、内視鏡システムでは、診断の目的に応じて、観察対象にピオクタニンやインジゴカルミン等の色素散布を行い、色素によって着色された観察対象を撮像素子により撮像することが行われている。例えば、観察対象としての大腸にピオクタニンを散布することにより、病変が青紫色に染色され、表面の模様が明瞭化する。この模様のパターンによって、病変の性状（良性であるか悪性であるか）を判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６５４１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ピオクタニンによる染色部は、広帯域光源を用いた場合には青紫色として観察されるが、加算方式光源を用いた場合には色味が変化し、色調が青色側にシフトすることがある。これは、加算方式光源の赤色光源である赤色ＬＥＤは、波長帯域が狭く、長波長側の光量が広帯域光源の照明光に比べて少ないためである。特に、ピオクタニンは、約５００ｎｍ以下の短波長帯域と、約６５０ｎｍ以上の長波長帯域とで一定以上の反射率を有するが、加算方式光源の照明光には、該長波長帯域の波長成分が殆ど含まれていないことから、赤味が不足して色調が変化する。
【０００７】
このように、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムでの観察に慣れている医師は、加算方式光源を有する内視鏡システムで観察を行った場合に、ピオクタニン等による染色部の色を、従来より青味がかった色として認識する可能性がある。
【０００８】
本発明は、加算方式光源を用いた場合の染色部の色を、広帯域光源を用いた場合の染色部の色に合わせることを可能とする内視鏡システム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】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、青色光と、緑色光と、第１赤色光と、第１赤色光より長波長の波長帯域を有する第２赤色光とを含む照明光を生成し、第１赤色光と第２赤色光とは異なる発光源から発せられる加算方式光源と、青色光、緑色光、第１赤色光、及び第２赤色光の発光強度比を制御する光源制御部と、照明光を観察対象に照射する照明部と、観察対象を撮像してカラーの画像信号を出力する撮像素子と、画像信号を画像処理して観察画像を生成する観察画像生成部と、加算方式光源により生成された照明光で照明して得られた観察画像上の観察対象の色と、少なくとも緑色光、第１赤色光、及び第２赤色光を含む波長帯域において連続的な発光強度スペクトルを有する広帯域光で照明して得られた観察画像上の観察対象の色との色差を、一定値以下とする前記発光強度比を設定する発光比率設定部と、を備え、加算方式光源は、第１赤色光を発する赤色光源と、第１赤色光のピーク波長より長波長側に波長帯域が広がった緑色光を発する緑色光源と、第１赤色光のピーク波長と緑色光のピーク波長との間に存在する第１閾値と、第１赤色光のピーク波長より長波長の波長帯域に存在する第２閾値とを有し、緑色光の第１閾値より短波長の波長成分の光路と、第１赤色光の第１閾値より長波長かつ第２閾値より短波長の波長成分の光路と、緑色光の第２閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する光路統合部と、を有し、第２赤色光は、緑色光の第２閾値より長波長の波長成分である。
【００１０】
観察対象に色素を散布する色素散布部を備え、観察対象は、色素散布部により散布されたピオクタニンにより染色されている。
【００１１】
加算方式光源は、第１赤色光を発する第１赤色光源と、第２赤色光を発する第２赤色光源とを有する。第２赤色光は、６４０〜６８０ｎｍの波長帯域を有することが好ましい。
【００１２】
加算方式光源は、赤色光源と、緑色光源と、光路統合部とを有するものであっても良い。赤色光源は、第１赤色光を発する。緑色光源は、第１赤色光のピーク波長より長波長側に波長帯域が広がった緑色光を発する。光路統合部は、第１赤色光のピーク波長と緑色光のピーク波長との間に存在する第１閾値と、第１赤色光のピーク波長より長波長の波長帯域に存在する第２閾値とを有し、緑色光の第１閾値より短波長の波長成分の光路と、第１赤色光の第１閾値より長波長の波長成分の光路と、緑色光の第２閾値より長波長の波長成分の波長成分の光路とを統合する。第２赤色光は、緑色光の第２閾値より長波長の波長成分の波長成分である。
【００１３】
緑色光源は、励起光を発する励起光源と、励起光を受けて発光する蛍光体とにより構成されている。光路統合部は、ダイクロイックミラーであることが好ましい。第２閾値は、６４０〜６６０ｎｍの波長帯域に存在することが好ましい。
【００１４】
画像信号は、赤色画像信号、緑色画像信号、及び青色画像信号からなり、第１赤色光の発光強度に応じて、赤色画像信号に対してゲイン補正を行うゲイン補正部を備えることが好ましい。赤色画像信号に対するゲイン量は、第１赤色光の発光強度が低いほど大きい。
【００１５】
照明光から赤外線をカットする赤外線カットフィルタを備えることが好ましい。この赤外線カットフィルタは、６７０ｎｍより長い波長を有する赤外線をカットする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加算方式光源を用いた場合の染色部の色を、広帯域光源を用いた場合の染色部の色に合わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】カラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図４】加算方式光源の構成を示す図である。
【図５】紫色光、青色光、緑色光、第１赤色光、第２赤色光の各発光強度スペクトルを示すグラフである。
【図６】Ｇ−ＬＥＤの構成を示す図である。
【図７】第１ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。
【図８】第２ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。
【図９】第３ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。
【図１０】第４ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。
【図１１】赤外カットフィルタの光学特性を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）は第１実施形態の照明光の発光強度スペクトルを示す図であり、（Ｂ）は色素の分光反射スペクトルを示す図であり、（Ｃ）は広帯域光源の照明光の発光強度スペクトルを示す図である。
【図１３】第２実施形態の加算方式光源の構成を示す図である。
【図１４】第２実施形態の第３ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。
【図１５】（Ａ）は第２実施形態の照明光の発光強度スペクトルを示す図であり、（Ｂ）は色素の分光反射スペクトルを示す図であり、（Ｃ）は広帯域光源の照明光の発光強度スペクトルを示す図である。
【図１６】（Ａ）は第１赤色光の発光強度と色差の関係を示すグラフであり、（Ｂ）は第１赤色光の発光強度と赤色画像信号に対するゲイン量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
図１において、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とを有している。内視鏡１２は、ユニバーサルコード２５により、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。
【００１９】
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た湾曲部１２ｃと、湾曲部１２ｃの先端に設けられた先端部１２ｄとを有している。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が湾曲動作する。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。また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、ズーム操作部１３等が設けられている。
【００２０】
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表示部である。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付ける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（図示せず）を接続してもよい。
【００２１】
また、内視鏡１２には、鉗子チャネル２０が設けられている。鉗子チャネル２０には、色素を観察対象に散布するための散布チューブ２２が挿通される。散布チューブ２２は、操作部１２ｂに設けられた鉗子入口２０ａから鉗子チャネル２０に挿入される。散布チューブ２２の少なくとも先端２２ａは、内視鏡１２の先端部１２ｄに形成された鉗子出口２０ｂから露呈される。
【００２２】
散布チューブ２２の基端側には、ピオクタニンやインジゴカルミン等の色素剤が充填された注射器２４が接続される。医師等のユーザは、注射器２４を操作することにより、散布チューブ２２の先端２２ａから、観察対象に向けて霧状に色素を散布することができる。なお、本発明の「色素散布部」は、散布チューブ２２と注射器２４とを含む構成に対応している。
【００２３】
図２において、光源装置１４は、加算方式光源３０、光源制御部３１、及び発光比率設定部３２を有している。加算方式光源３０は、光源制御部３１により駆動されて、白色の照明光を発生する。加算方式光源３０から射出される光は、挿入部１２ａ内に挿通されたライトガイド３３及び照明レンズ３５を介して、被検体内の観察対象に照射される。なお、本発明の「照明部」は、ライトガイド３３及び照明レンズ３５を含む構成に対応している。
【００２４】
ライトガイド３３は、内視鏡１２及びユニバーサルコード２５内に内蔵されており、加算方式光源３０から供給された照明光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬させる。なお、ライトガイド３３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、コア径が約１０５μｍ、クラッド径が約１２５μｍ、外皮（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。
【００２５】
内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３４ａと撮像光学系３４ｂとが設けられている。照明光学系３４ａは、照明レンズ３５を有している。ライトガイド３３から射出された照明光は、照明レンズ３５を介して観察対象に照射される。撮像光学系３４ｂは、対物レンズ３６、ズームレンズ３７、及び撮像素子３８を有している。照明光の観察対象からの戻り光は、対物レンズ３６及びズームレンズ３７を介して、撮像素子３８に入射する。撮像素子３８には、観察対象の光像が結像される。
【００２６】
ズームレンズ３７は、ズーム操作部１３を操作に応じて、テレ端とワイド端の間を移動する。拡大観察をしない場合（非拡大観察時）には、ズームレンズ３７はワイド端に配置されている。拡大観察を行う場合には、ズームレンズ３７は、ズーム操作部１３の操作に応じてワイド端からテレ端に移動する。
【００２７】
撮像素子３８は、同時式の原色型カラーセンサであり、観察対象の光像を撮像してカラーの画像信号を出力する。撮像素子３８としては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型撮像センサが用いられる。
【００２８】
撮像素子３８は、図３に示す第１分光透過特性３８ａを有する赤色（Ｒ）カラーフィルタと、第２分光透過特性３８ｂを有する緑色（Ｇ）カラーフィルタと、第３分光透過特性３８ｃを有する青色（Ｂ）カラーフィルタとを有する。撮像素子３８の各画素には、いずれか１つのカラーフィルタが設けられている。すなわち、撮像素子３８は、Ｒカラーフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）と、Ｇカラーフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）と、Ｂカラーフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）とを有し、ＲＧＢ形式の画像信号を出力する。この画像信号は、１画素毎にＲＧＢのいずれかの色信号が割り当てられたものであり、赤色画像信号、緑色画像信号、及び青色画像信号からなる。なお、Ｂ画素は、青色光に加えて、紫色（Ｖ）光にも感度を有する。
【００２９】
撮像素子３８は、相関二重サンプリング回路やＡ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータを備え、各画像信号をデジタル信号として出力する。
【００３０】
プロセッサ装置１６は、撮像制御部４０と、受信部４１と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４２と、ノイズ除去部４３と、観察画像生成部４４と、映像信号生成部４５とを備えている。撮像制御部４０は、撮像素子３８による観察対象の撮像タイミングや、撮像素子３８からの画像信号の出力タイミングを制御する。
【００３１】
受信部４１は、内視鏡１２の撮像素子３８から出力されたデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。ＤＳＰ４２は、受信したＲＧＢ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、及びデモザイク処理等の各種信号処理を施す。
【００３２】
欠陥補正処理では、撮像素子３８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、正確なゼロ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値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、同時化処理とも称される）が施され、各画素についてＲＧＢ各色の信号が生成される。
【００３３】
ノイズ除去部４３は、ＤＳＰ４２でデモザイク処理等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（移動平均法やメディアンフィルタ法等による処理）を施すことによってノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、観察画像生成部４４に入力される。
【００３４】
観察画像生成部４４は、ノイズ除去部４３から入力されたＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理等の画像処理を行うことにより、観察画像を生成する。色変換処理では、ＲＧＢ画像信号に対して３×３のマトリックス処理、階調変換処理、及び３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理などにより色変換処理を行う。色彩強調処理は、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に対して行われる。構造強調処理は、表層血管やピットパターン等の観察対象の構造を強調する処理であり、色彩強調処理後のＲＧＢ画像信号に対して行われる。
【００３５】
観察画像生成部４４が生成する観察画像は、映像信号生成部４５に入力される。映像信号生成部４５は、観察画像をモニタ１８に表示するための映像信号に変換する。モニタ１８は、映像信号生成部４５から入力される映像信号に基づいて画像表示を行う。
【００３６】
図４において、加算方式光源３０は、Ｖ−ＬＥＤ５０ａと、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂと、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃと、Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄと、Ｒ２−ＬＥＤ５０ｅと、ＬＥＤ駆動部５１と、第１〜第５コリメータレンズ５２ａ〜５２ｅと、第１〜第４ダイクロイックミラー（ＤＭ）５５ａ〜５５ｄと、赤外線カットフィルタ５６と、集光レンズ５９とを有する。
【００３７】
加算方式光源３０は、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄ、及びＲ２−ＬＥＤ５０ｅの各光源から発せられる光を加算することにより照明光を生成する加算方式光源である。本実施形態では、光源からの光を加算は、第１〜第４ＤＭ５５ａ〜５５ｄにより行われる。
【００３８】
図５に示すように、Ｖ−ＬＥＤ５０ａは、ピーク波長が約４０５ｎｍであって、波長帯域が約３８０〜４２０ｎｍの紫色光ＬＶを発光する紫色光源である。Ｂ−ＬＥＤ５０ｂは、ピーク波長が約４６０ｎｍであって、波長帯域が約４２０〜４８０ｎｍの青色光ＬＢを発する青色光源である。Ｇ−ＬＥＤ５０ｃは、ピーク波長が約５３０ｎｍであって、波長帯域が約４８０〜７００ｎｍの緑色光ＬＧを発する緑色光源である。Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄは、ピーク波長が約６３０ｎｍであって、波長帯域が約６００〜６５０ｎｍの第１赤色光ＬＲ１を発光する第１赤色光源である。Ｒ２−ＬＥＤ５０ｅは、ピーク波長が約６６０ｎｍであって、波長帯域が約６４０〜６８０ｎｍの第２赤色光ＬＲ２を発光する第２赤色光源である。第２赤色光ＬＲ２は、第１赤色光ＬＲ１より長波長の波長帯域を有する。
【００３９】
Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄ、及びＲ２−ＬＥＤ５０ｅのうち、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃは、図６に示すように、励起光源としての励起用ＬＥＤ６１と、緑色蛍光体６２との組み合わせにより構成されている。励起用ＬＥＤ６１は、ピーク波長が約４４０ｎｍの励起光ＬＥを発生し、緑色蛍光体６２に入射させる。緑色蛍光体６２は、励起光ＬＥの入射を受けて発光し、緑色光ＬＧを発生する。このように、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃは、緑色蛍光体６２を有するので、緑色光ＬＧの波長帯域は、緑色領域から赤色領域まで広がっている。
【００４０】
ＬＥＤ駆動部５１は、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄ、及びＲ２−ＬＥＤ５０ｅをそれぞれ駆動する。
【００４１】
第１〜第５コリメータレンズ５２ａ〜５２ｅは、それぞれＶ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄ、Ｒ２−ＬＥＤ５０ｅに対応するように配置されており、紫色光ＬＶ、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、第１赤色光ＬＲ１、第２赤色光ＬＲ２をそれぞれ平行化する。以下、第１〜第５コリメータレンズ５２ａ〜５２ｅにより平行化された紫色光ＬＶ、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、第１赤色光ＬＲ１、第２赤色光ＬＲ２の各光路を、それぞれ第１〜第５光路５７ａ〜５７ｅと称する。
【００４２】
第１光路５７ａと第２光路５７ｂとは直交しており、この交点に第１ＤＭ５５ａが配置されている。具体的には、第１ＤＭ５５ａは、一方の面が第１光路５７ａに４５°の角度で交わり、他方の面が第２光路５７ｂに４５°の角度で交わるように配置されている。第１ＤＭ５５ａは、図７に示すように、約４２５ｎｍに閾値Ｔ１を有し、閾値Ｔ１より短い波長の光を反射させ、閾値Ｔ１より長い波長の光を透過させる。ここで、閾値Ｔ１は、第１ＤＭ５５ａの光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。この光学特性を有することにより、第１ＤＭ５５ａは、紫色光ＬＶの大部分を反射させ、青色光ＬＢの大部分を透過させる。したがって、第１ＤＭ５５ａにより、第１光路５７ａと第２光路５７ｂとが統合される。以下、第１光路５７ａと第２光路５７ｂとが統合された光路を、第１統合光路５８ａと称する。
【００４３】
第４光路５７ｄと第５光路５７ｅとは直交しており、この交点に第２ＤＭ５５ｂが配置されている。具体的には、第２ＤＭ５５ｂは、一方の面が第４光路５７ｄに４５°の角度で交わり、他方の面が第５光路５７ｅに４５°の角度で交わるように配置されている。第２ＤＭ５５ｂは、図８に示すように、約６４０ｎｍに閾値Ｔ２を有し、閾値Ｔ２より短い波長の光を透過させ、閾値Ｔ２より長い波長の光を反射させる。ここで、閾値Ｔ２は、第２ＤＭ５５ｂの光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。この光学特性を有することにより、第２ＤＭ５５ｂは、第１赤色光ＬＲ１の大部分を透過させ、第２赤色光ＬＲ２の大部分を反射させる。したがって、第２ＤＭ５５ｂにより、第４光路５７ｄと第５光路５７ｅとの光路とが統合される。以下、第４光路５７ｄと第５光路５７ｅとが統合された光路を、第２統合光路５８ｂと称する。
【００４４】
第２統合光路５８ｂと第３光路５７ｃとは直交しており、この交点に第３ＤＭ５５ｃが配置されている。具体的には、第３ＤＭ５５ｃは、一方の面が第２統合光路５８ｂに４５°の角度で交わり、他方の面が第３光路５７ｃに４５°の角度で交わるように配置されている。第３ＤＭ５５ｃは、図９に示すように、約５９０ｎｍに閾値Ｔ３を有し、閾値Ｔ３より短い波長の光を透過させ、閾値Ｔ３より長い波長の光を反射させる。ここで、閾値Ｔ３は、第３ＤＭ５５ｃの光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。この光学特性を有することにより、第３ＤＭ５５ｃは、緑色光ＬＧの大部分を透過させ、第１赤色光ＬＲ１及び第２赤色光ＬＲ２の大部分を反射させる。したがって、第３ＤＭ５５ｃにより、第２統合光路５８ｂと第３光路５７ｃとが統合される。以下、第２統合光路５８ｂと第３光路５７ｃとが統合された光路を、第３統合光路５８ｃと称する。
【００４５】
第１統合光路５８ａと第３統合光路５８ｃとは直交しており、この交点に第４ＤＭ５５ｄが配置されている。具体的には、第４ＤＭ５５ｄは、一方の面が第１統合光路５８ａに４５°の角度で交わり、他方の面が第３統合光路５８ｃに４５°の角度で交わるように配置されている。第４ＤＭ５５ｄは、図１０に示すように、約４８０ｎｍに閾値Ｔ４を有し、閾値Ｔ４より短い波長の光を反射させ、閾値Ｔ４より長い波長の光を透過させる。ここで、閾値Ｔ４は、第４ＤＭ５５ｄの光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。この光学特性を有することにより、第４ＤＭ５５ｄは、緑色光ＬＧ、第１赤色光ＬＲ１、及び第２赤色光ＬＲ２の大部分を透過させ、紫色光ＬＶ及び青色光ＬＢの大部分を反射させる。したがって、第４ＤＭ５５ｄにより、第１統合光路５８ａと第３統合光路５８ｃとが統合される。以下、第１統合光路５８ａと第３統合光路５８ｃとが統合された光路を、第４統合光路５８ｄと称する。
【００４６】
赤外線カットフィルタ５６は、第４統合光路５８ｄ上に配置されている。赤外線カットフィルタ５６は、図１１に示すように、約６７０ｎｍの閾値Ｔ５を有し、閾値Ｔ５より短い波長の光を透過させ、閾値Ｔ５より長い波長の光を反射させることで、閾値Ｔ５より大きい波長の光（赤外線）をカットする。ここで、閾値Ｔ５は、赤外線カットフィルタ５６の光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。
【００４７】
集光レンズ５９は、ライトガイド３３の入射端の近傍に配置されており、赤外線カットフィルタ５６を透過した光を集光して、照明光としてライトガイド３３の入射端に入射させる。この照明光は、内視鏡１２の先端部１２ｄから射出されて観察対象を照明する。
【００４８】
ＬＥＤ駆動部５１は、光源制御部３１によって制御される。発光比率設定部３２には、各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｅの発光強度比の設定値が記憶されている。光源制御部３１は、発光比率設定部３２に記憶された発光強度比の設定値に基づいてＬＥＤ駆動部５１を駆動することにより、各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｅの発光強度を調整する。
【００４９】
発光比率設定部３２に記憶された設定値は、ピオクタニンが散布された観察対象の観察画像上の色に基づいて設定されている。具体的には、発光比率設定部３２には、観察対象にピオクタニンが散布されている場合に、本実施形態の加算方式光源３０により生成される照明光により照明された染色部の色と、従来の広帯域光源により生成される照明光（広帯域光）により得られた染色部の色との色差を、一定値以下とする設定値が記憶されている。この色差は、Ｌａｂ空間における距離ΔＥで表されるものであり、例えば、ΔＥ≦６を満たすように設定値が定められている。従来の広帯域光源により生成される広帯域光は、少なくとも緑色光ＬＧ、第１赤色光ＬＲ１、及び第２赤色光ＬＲ２を含む波長帯域において連続的な発光強度スペクトルを有するものである。
【００５０】
本実施形態の加算方式光源３０により生成される照明光は、図１２（Ａ）に示すような発光強度スペクトルを有する。図１２（Ｂ）は、ピオクタニンの分光反射スペクトルＲＳ１と、インジゴカルミンの分光反射スペクトルＲＳ２とを示している。ピオクタニンは、約４７０ｎｍ以下の波長帯域と、約６４０ｎｍ以上の波長帯域において一定以上の反射率を有している。インジゴカルミンは、約５２０ｎｍ以下の波長帯域と、約６７０ｎｍ以上の波長帯域において一定以上の反射率を有している。
【００５１】
図１２（Ｃ）は、従来の広帯域光源により生成される広帯域光として、例えば、キセノン光源により生成される照明光の発光強度スペクトルを示している。この照明光は、約４００ｎｍから約６７０ｎｍまでの連続した発光強度スペクトルを有する。
【００５２】
従来の加算方式光源では、本実施形態のような第２赤色光ＬＲ２を発光する第２赤色光源を有していないので、波長スペクトルの上限波長は約６５０ｎｍである。このため、観察対象中のピオクタニンによる染色部からの戻り光には、約６５０ｎｍより大きい赤色成分が殆ど含まれず、該染色部は、青色に近い色として観察画像中に表示される。これに対して、本実施形態の加算方式光源３０は、第２赤色光源としてのＲ２−ＬＥＤ５０ｅを有するので、ピオクタニンによる染色部からの戻り光には、約６５０ｎｍより大きい赤色成分が多く含まれ、該染色部は、従来の広帯域光源の照明光（図１２（Ｃ）参照）を用いた場合と同様、青紫色として観察画像中に表示される。
【００５３】
一方、インジゴカルミンは、約６７０ｎｍ以上の波長帯域において一定以上の反射率を有していることにより、もし、照明光に約６７０ｎｍ以上の波長成分が多く含まれると、観察対象中のインジゴカルミンによる染色部の色が、赤味を帯びて観察画像中に表示されることになる。本実施形態では、赤外線カットフィルタ５６により、照明光から約６７０ｎｍ以上の波長成分をカットしているので、インジゴカルミンによる染色部は、従来の広帯域光源の照明光（図１２（Ｃ）参照）を用いた場合と同様、青色として観察画像中に表示される。
【００５４】
次に、本実施形態の内視鏡システム１０の作用を説明する。まず、医師等のユーザにより、内視鏡１２の挿入部１２ａが大腸などの被検体内に挿入された状態で、被検体内の遠景観察が行われ、スクリーニングが行われる。このとき、光源装置１４の発光動作と、内視鏡１２内の撮像素子３８による撮像動作と、プロセッサ装置１６による観察画像の生成動作、及びモニタ１８への観察画像の画像表示動作が行われる。
【００５５】
光源装置１４では、光源制御部３１が、発光比率設定部３２に記憶された設定値に基づいてＬＥＤ駆動部５１を駆動することにより、加算方式光源３０の各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｅの発光強度を制御する。各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｅから射出された光（紫色光ＬＶ、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、第１赤色光ＬＲ１、第２赤色光ＬＲ２）は、第１〜第４ＤＭ５５ａ〜５５ｄにより合波され、赤外線カットフィルタ５６を透過することにより、図１２（Ａ）に示す発光強度スペクトルを有する照明光となる。この照明光は、集光レンズ５９により集光されて内視鏡１２内のライトガイド３３に入射し、内視鏡１２の先端部１２ｄから射出されて観察対象を照明する。
【００５６】
この照明光により照明された観察対象は、内視鏡１２内の撮像素子３８により撮像される。撮像素子３８は、デジタルのＲＧＢ画像信号を生成してプロセッサ装置１６に入力される。プロセッサ装置１６では、ＲＧＢ画像信号が、ＤＳＰ４２により各種信号処理が施され、ノイズ除去部４３によりノイズ除去処理が行われて観察画像生成部４４に入力される。観察画像生成部４４は、入力されたＲＧＢ画像信号に対して、各種画像処理を行うことにより観察画像を生成する。観察画像は、映像信号生成部４５を介してモニタ１８に表示される。この観察画像は、赤味を帯びて表示される。これは、観察対象中のヘモグロビンが短波光を吸収することによる。
【００５７】
ユーザは、スクリーニング時に、ブラウニッシュエリアや発赤など病変の可能性がある部位（病変可能性部位）を検出したときには、ズーム操作部１３を操作して、その病変可能性部位を含む観察対象を拡大表示する拡大観察を行う。また、ユーザは、病変可能性部位を明瞭化させるために、観察対象に色素散布を行う。具体的には、ユーザは、拡大表示された観察画像中において、散布チューブ２２の先端２２ａを確認したうえで、ピオクタニンやインジゴカルミン等の色素剤が充填された注射器２４を操作することにより、色素を観察対象に散布する。
【００５８】
この拡大観察における発光動作、撮像動作、観察画像の生成動作、及び画像表示動作は、遠景観察の場合と同様である。モニタ１８には、散布された色素により染色された病変部を含む観察画像の表示が行われる。本実施形態では、前述のように、照明光が約６５０〜６７０ｎｍの波長成分を含むので、観察対象中のピオクタニンによる染色部と、インジゴカルミンによる染色部とは、それぞれ従来の広帯域光源の照明光を用いた場合と同様の色として観察画像に表示される。
【００５９】
このように、本実施形態の内視鏡システム１０により観察される染色部の色は、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムにより観察される染色部の色との差異（色差）が小さく、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムでの観察に慣れているユーザであっても、色味の変化を感じることはない。
【００６０】
なお、上記第１実施形態では、第１〜第４ＤＭ５５ａ〜５５ｄの光学特性として、図７〜図１０に示すものを用いているが、これに限られず、各光学特性の透過と反射の関係を逆としたものを用いることも可能である。
【００６１】
［第２実施形態］
上記第１実施形態では、第２赤色光ＬＲ２を得るために、第２赤色光源（Ｒ２−ＬＥＤ５０ｅ）を設けているが、第２実施形態では、第２赤色光源を設けずに、緑色光源（Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ）から発せられる緑色光の長波長成分（約６５０ｎｍより長波長側の波長成分）を抽出することにより、第２赤色光ＬＲ２とする。
【００６２】
すなわち、上記第１実施形態では、第１赤色光源（Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄ）と第２赤色光源（Ｒ２−ＬＥＤ５０ｅ）とを設けることにより、第２赤色光ＬＲ２を、第１赤色光ＬＲ１とは異なる発光源から生成しているが、第２実施形態では、緑色光源（Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ）から第２赤色光ＬＲ２を抽出することにより、第２赤色光ＬＲ２を、第１赤色光ＬＲ１とは異なる発光源から生成する。
【００６３】
第２実施形態では、第１実施形態の加算方式光源３０に代えて、図１３に示す加算方式光源６０を用いる。加算方式光源６０は、第１実施形態の加算方式光源３０からＲ２−ＬＥＤ５０ｅ、第５コリメータレンズ５２ｅ、及び第２ＤＭ５５ｂを取り除き、第３ＤＭ５５ｃを、図１４に示す光学特性を有するものとしたものである。
【００６４】
本実施形態では、第３ＤＭ５５ｃは、約５９０ｎｍに第１閾値Ｔ３Ａを有し、約６５０ｎｍに第２閾値Ｔ３Ｂを有する。第３ＤＭ５５ｃは、第１閾値Ｔ３Ａより短い波長の光を透過させ、第１閾値Ｔ３Ａより長く、かつ第２閾値Ｔ３Ｂより短い波長の光を反射させる。また、第３ＤＭ５５ｃは、第２閾値Ｔ３Ｂより長い波長の光を透過させる。
【００６５】
赤色光源としてのＲ１−ＬＥＤ５０ｄから射出される第１赤色光ＬＲ１の波長成分は、その大部分が第３ＤＭ５５ｃの第１閾値Ｔ３Ａと第２閾値Ｔ３Ｂとの間の波長帯域に存在するので、第３ＤＭ５５ｃにより反射される。一方、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃから射出される緑色光ＬＧは、波長帯域が広く、緑色領域から、第１赤色光ＬＲ１のピーク波長（約６３０ｎｍ）より長波長側に広がっているので、第１閾値Ｔ３Ａより短い波長成分が第３ＤＭ５５ｃを透過するとともに、第２閾値Ｔ３Ｂより長い波長成分が第３ＤＭ５５ｃを透過する。本実施形態では、緑色光ＬＧのうちの第２閾値Ｔ３Ｂより長い波長成分が、第２赤色光ＬＲ２である。
【００６６】
第３ＤＭ５５ｃは、本発明の「光路統合部」に対応している。すなわち、第３ＤＭ５５ｃは、緑色光ＬＧの第１閾値Ｔ３Ａより短波長の波長成分の光路と、第１赤色光ＬＲ１の第１閾値Ｔ３Ａより長波長の波長成分の光路と、緑色光ＬＧの第２閾値Ｔ３Ｂより長波長の波長成分の波長成分（第２赤色光ＬＲ２）の光路とを統合するものである。第１閾値Ｔ３Ａは、第１赤色光ＬＲ１のピーク波長と緑色光ＬＧのピーク波長との間に存在する。第２閾値Ｔ３Ｂは、第１赤色光ＬＲ１のピーク波長より長波長の波長帯域（６４０〜６６０ｎｍ）に存在することが好ましい。
【００６７】
本実施形態では、第３ＤＭ５５ｃにより、第１赤色光ＬＲ１と、緑色光ＬＧ（第１閾値Ｔ３Ａより短い波長成分）と、第２赤色光ＬＲ２とが合波されて、第４ＤＭ５５ｄに入射する。また、第２赤色光ＬＲ２の約６７０ｎｍより長い波長成分は、赤外線カットフィルタ５６によりカットされる。
【００６８】
本実施形態の加算方式光源６０により生成される照明光は、図１５（Ａ）に示すような発光強度スペクトルを有する。第２赤色光ＬＲ２の光量は、第１赤色光ＬＲ１のうちの約６７０ｎｍより長い波長成分の光量よりも大きい。しかし、第２赤色光ＬＲ２の光量は、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃから射出される緑色光ＬＧの総光量のうちの数パーセント程度であり、第１赤色光ＬＲ１の光量よりも小さい。
【００６９】
このため、観察対象にピオクタニンが散布されている場合に、本実施形態の加算方式光源６０により生成される照明光により照明された染色部の色と、従来の広帯域光源により生成される照明光（広帯域光）により得られた染色部の色との色差を一定値以下とするには、Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄによる第１赤色光ＬＲ１の発光強度を低下させ、第１赤色光ＬＲ１の光量と第２赤色光ＬＲ２の光量との差異を小さくする必要がある。このように、第１赤色光ＬＲ１の発光強度を低下させると、第１赤色光ＬＲ１と第２赤色光ＬＲ２とを合わせた総赤色光量が低下するので、ＤＳＰ４２により赤色画像信号に対してゲイン補正を行うことが好ましい。ＤＳＰ４２は、本発明の「ゲイン補正部」に対応する。
【００７０】
この色差は、図１６（Ａ）に示すように、第１赤色光ＬＲ１の発光強度を低下させ、第１赤色光ＬＲ１の光量が低下するとともに低下する。しかし、第１赤色光ＬＲ１の光量を低下させすぎると、赤色画像信号のＳ／Ｎが低下するので、色差が所定値α（例えば、ΔＥ＝６）となるように、第１赤色光ＬＲ１の発光強度を設定することが好ましい。この発光強度の設定値をβと称する。この設定値βは、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、及びＧ−ＬＥＤ５０ｃの発光強度の設定値とともに、発光比率設定部３２に記憶されている。
【００７１】
赤色画像信号に対するゲイン量は、図１６（Ｂ）に示すように、設定値βに基づいて設定される。この設定値βに対応するゲイン量をγとする。このゲイン量γは、第１赤色光ＬＲ１の発光強度が低いほど大きい。ＤＳＰ４２は、発光比率設定部３２に記憶された設定値βに対応するゲイン量γを用いて赤色画像信号のゲイン補正を行う。
【００７２】
以上のように、第２実施形態では、第２赤色光源を設けることなく、第２赤色光ＬＲ２を生成することを可能とするので、光源装置を小型化することができる。
【００７３】
本実施形態の内視鏡システムにより観察される染色部の色は、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムにより観察される染色部の色との差異（色差）が小さく、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムでの観察に慣れているユーザであっても、色味の変化を感じることはない。
【００７４】
なお、上記第２実施形態では、Ｒ１−ＬＥＤ５０ｄによる第１赤色光ＬＲ１の発光強度を下げ、第１赤色光ＬＲ１の光量を下げることにより、第１赤色光ＬＲ１の光量と第２赤色光ＬＲ２の光量との差異を小さくしているが、これに代えて、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃによる緑色光ＬＧの発光強度を上げて、第２赤色光ＬＲ２の光量を上げることにより、第１赤色光ＬＲ１の光量と第２赤色光ＬＲ２の光量との差異を小さくすることも可能である。
【００７５】
また、上記第２実施形態では、第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃの光学特性として、図７、図８、及び図１４に示すものを用いているが、これに限られず、各光学特性の透過と反射の関係を逆としたものを用いることも可能である。
【００７６】
また、上記第１及び第２実施形態では、赤外線カットフィルタ５６を、第４ＤＭ５５ｄと集光レンズ５９との間に配置しているが、第３ＤＭ５５ｃと第４ＤＭ５５ｄとの間に配置しても良い。また、赤外線カットフィルタ５６の光学特性を、第３ＤＭ５５ｃまたは第４ＤＭ５５ｄの光学特性に組み込むことにより、赤外線カットフィルタ５６を省略することも可能である。
【００７７】
また、上記第１及び第２実施形態では、加算方式光源３０，６０内に紫色光源としてのＶ−ＬＥＤ５０ａを設けているが、この紫色光源は必須ではない。したがって、紫色光源を設けず、青色光源、緑色光源、第１赤色光源、及び第２赤色光源により加算方式光源を構成しても良い。
【００７８】
また、上記第１及び第２実施形態では、赤外線カットフィルタ５６を設けているが、加算方式光源３０，６０により生成される照明光は、従来の広帯域光源により生成される照明光と比べて、約６７０ｎｍの閾値Ｔ５より大きい波長成分が少ないので、赤外線カットフィルタ５６は、必須ではなく、必要に応じて設ければ良い。
【００７９】
また、上記第１及び第２実施形態では、撮像素子３８として原色型カラーセンサを用いているが、これに代えて、補色型カラーセンサを用いても良い。この補色型カラーセンサとしては、シアン（Ｃ）画素、マゼンタ（Ｍｇ）画素、黄色（Ｙ）画素、及び緑色（Ｇ）画素を有するものが好ましい。このように、撮像素子３８が補色型カラーセンサである場合には、プロセッサ装置１６において、補色画像信号（ＣＭＹＧ画像信号）を、原色画像信号（ＲＧＢ画像信号）に変換する演算を行えば良い。
【００８０】
また、上記第１及び第２実施形態では、撮像素子３８としてＣＭＯＳ型撮像センサを用いているが、これに代えて、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）型撮像センサを用いても良い。
【００８１】
また、上記第１及び第２実施形態では、本発明の加算方式光源との比較対象の従来の広帯域光源として、高輝度放電光源の一種であるキセノン光源を用いているが、少なくとも緑色光ＬＧと第１赤色光ＬＲ１と第２赤色光ＬＲ２との波長帯域を含む連続的な発光強度スペクトルを有するものであれば、その他の広帯域光源を用いても良い。例えば、特開２０１４−１２１６３０号公報に記載されている広帯域光源を用いても良い。この広帯域光源は、中心波長が約４４５ｎｍの青色レーザ光を発するレーザ光源と、この青色レーザ光を受けて白色の蛍光を発する蛍光体とを有するものである。
【００８２】
上記第１及び第２実施形態では、光源装置とプロセッサ装置とを別体構成としているが、光源装置とプロセッサ装置とを１つの装置で構成しても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１０  内視鏡システム
１２  内視鏡
１４  光源装置
１６  プロセッサ装置
２０  鉗子チャネル
２２  散布チューブ
２２ａ  先端
２４  注射器
３０，６０  加算方式光源
５５ａ〜５５ｄ  第１〜第４ダイクロイックミラー
５６  赤外線カットフィルタ
【図１】
0006438322.tif 000002
【図２】
0006438322.tif 000003
【図３】
0006438322.tif 000004
【図４】
0006438322.tif 000005
【図５】
0006438322.tif 000006
【図６】
0006438322.tif 000007
【図７】
0006438322.tif 000008
【図８】
0006438322.tif 000009
【図９】
0006438322.tif 000010
【図１０】
0006438322.tif 000011
【図１１】
0006438322.tif 000012
【図１２】
0006438322.tif 000013
【図１３】
0006438322.tif 000014
【図１４】
0006438322.tif 000015
【図１５】
0006438322.tif 000016
【図１６】
0006438322.tif 000017