(57)【要約】  内視鏡システムは、第１〜３の光で照明した生体組織を撮像し第１〜３のカラー画像データを生成する。前記生体組織の前記第１，２のカラー画像データの複数の成分間の比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記第１の光と前記第２の光の第１光強度比及び／または撮像素子における前記第１の光と前記第２の光の撮像感度比を用いて補正した第１補正比率を生成し、前記第１補正比率に基づいて前記第１特徴量を算出する。さらに、前記生体組織の前記第２，３のカラー画像データの複数の成分間の比率のうち、前記生体組織の第２特徴量に対して感度を有する第２比率を、前記第２の光と前記第３の光の第２光強度比を用いて補正した第２補正比率を生成し、前記第２補正比率と前記第１特徴量に基づいて前記第２特徴量を算出する。
2018043728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光を出射するように構成された光源装置と、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記第１光強度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得するように構成された特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記第１光強度比は、前記第１の光及び前記第２の光で照明した基準被写体を前記撮像素子あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した前記基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比である、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記第１光強度比は、前記基準被写体における前記第１のカラー画像データの輝度成分の値と前記第２のカラー画像データの輝度成分の値との比を所定値にする比である、請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
波長帯域の異なる少なくとも２つの光成分を有する光を出射するように構成された光源装置と、
前記照明された生体組織を撮像することによりカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記撮像素子における前記光成分の異なる波長帯域の間の撮像感度の比である感度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記カラー画像データの前記光成分の波長帯域に対応した対応成分の比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項５】
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光を出射する光源装置と、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成する撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項６】
前記記憶部は、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との第１光強度比を記憶しており、
前記感度比は、前記第１の光及び前記第２の光で照明した基準被写体を前記撮像素子で撮像することで生成した前記基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比を、前記第１光強度比を用いて補正した比である、請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記特徴量取得部は、前記第１比率を、前記感度比及び前記第１光強度比を用いて補正することにより前記第１補正比率を取得する、請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記感度比は、前記第１比率の値が基準値として既知である基準被写体を前記撮像素子で撮像したときに得られる前記第１補正比率の値が前記基準被写体の前記基準値になるように設定された比である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第3の光を出射するように構成された光源装置と、
前記第２の光で照明された生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成し、前記第３の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第３のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記第２の光の光強度と前記第３の光の光強度との比である第２光強度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第３のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第２特徴量に対して感度を有する第２比率を、前記第２光強度比を用いて補正した第２補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第２特徴量を取得するように構成された特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項１０】
前記第２光強度比は、前記第２の光及び前記第３の光で照明した基準被写体を前記撮像素子あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した前記基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比である、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記撮像部は、前記第１の光で照明された生体組織を前記撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成するように構成され、
前記記憶部は、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比を記憶しており、
前記特徴量取得部は、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記第１光強度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得するように構成された第１部分と、前記第１特徴量と前記第２補正比率に基づいて前記生体組織の前記第２特徴量を取得するように構成された第２部分と、を有する、請求項９または１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記撮像部は、前記第１の光で照明された生体組織を前記撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、
前記記憶部は、前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を記憶しており、
前記特徴量取得部は、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する第１部分と、前記第１特徴量と前記第２補正比率に基づいて前記生体組織の前記第２特徴量を取得する第２部分と、を有する、請求項９または１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記撮像部は、前記第１の光で照明された生体組織を前記撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、
前記記憶部は、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比、及び前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を記憶しており、
前記特徴量取得部は、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比及び前記第１光強度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する第１部分と、前記第１特徴量と前記第２補正比率に基づいて前記生体組織の前記第２特徴量を取得する第２部分と、を有する、請求項９または１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記感度比は、前記第１比率の値が基準値として既知である基準被写体を前記撮像素子で撮像したときに得られる前記第１補正比率の値が前記基準被写体の前記基準値になるように設定された比である、請求項１２または１３に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
前記第１特徴量は、前記生体組織におけるヘモグロビンの量であり、
前記第１比率は、前記第２のカラー画像データの輝度成分と、前記第１のカラー画像データのＲ成分、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分との比率である、請求項１〜８及び請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１６】
前記第２特徴量は、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度であり、
前記第２比率は、前記第３のカラー画像データの輝度成分と、前記第２のカラー画像データの輝度成分との比率である、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１７】
前記第３の光の波長帯域は、前記第２の光の波長帯域に含まれる、請求項９〜１６のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１８】
前記第２の光の波長帯域は、前記第２のカラー画像データの成分の１つが、前記生体組織のヘモグロビンの量の変化に対して感度を有するが、前記ヘモグロビンの酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項１９】
前記第３の光の波長帯域は、前記第３のカラー画像データの成分の１つが、前記生体組織の酸素飽和度の変化に対して感度を有するような波長帯域を含む、請求項９〜１８のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項２０】
前記光源装置は、複数の光学フィルタを光路中で順次切り替えることにより波長帯域の異なる光を出射する構成を備える、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項２１】
前記第２の光は、前記光学フィルタの１つで、前記第１の光の波長帯域のうち、５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内の第１波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光であり、前記第３の光は、前記光学フィルタの１つで、前記第１波長帯域の範囲内の前記第１波長帯域より狭い第２波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光である、請求項２０に記載の内視鏡システム。
【請求項２２】
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光で生体組織を照明するステップと、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像素子で撮像することにより第２のカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、予め取得した、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比を用いて補正した第１補正比率を生成するステップと、
前記第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。
【請求項２３】
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光で生体組織を照明するステップと、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、予め取得した、前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を用いて補正した第１補正比率を生成するステップと、
前記第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。
【請求項２４】
波長帯域の異なる少なくとも２つの光成分を有する光で生体組織を照明するステップと、
前記光で照明された生体組織を撮像素子で撮像することによりカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記カラー画像データの前記光成分の波長帯域に対応した対応成分の比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、予め取得した、前記撮像素子における前記光成分の異なる波長帯域の間の撮像感度の比である感度比を用いて補正した第１補正比率を生成するステップと、
前記第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を算出するステップと、を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。
【請求項２５】
波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光で生体組織を照明するステップと、
前記第２の光で照明された生体組織を撮像素子で撮像することにより第２のカラー画像データを生成し、前記第３の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第３のカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第３のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第２特徴量に対して感度を有する第２比率を、予め取得した、前記第２の光の光強度と前記第３の光の光強度との比である第２光強度比を用いて補正した第２補正比率を生成するステップと、
前記第２補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第２特徴量を算出するステップと、を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織の撮影により生成した画像データに基づいて、生体組織中の生体情報（特徴量）を取得する内視鏡システム、及び画像データから生体組織の生体情報（特徴量）を求める特徴量算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡によって得られた画像データから、被写体である生体組織中の生体物質、例えば、ヘモグロビンの量やヘモグロビンの酸素飽和度の情報を求める機能を備えた内視鏡システムが知られている。このような内視システムの一例が特許文献１に記載されている。【０００３】
特許文献１に記載の内視鏡システムでは、白色光で照明した生体組織の撮像画像の画像信号のうち、５９０〜７００ｎｍの波長範囲の赤色信号Ｒ２と５４０〜５８０ｎｍの波長範囲の緑信号Ｇ２との比Ｒ２／Ｇ２に基づいて血液量（ヘモグロビンの量）を算出し、さらに、酸素飽和度測定光（４７３ｎｍの狭帯域光）で照明した生体組織の撮像画像の画像信号のうち青色信号Ｂ１と、白色光で照明した生体組織の撮像画像の画像信号のうち緑信号Ｇ２との比Ｂ１／Ｇ２に基づいてヘモグロビンの酸素飽和度を算出する。これにより、ヘモグロビンの酸素飽和度の情報を表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３０２９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記内視鏡システムでは、飽和度測定光及び白色光を用いて比Ｂ１／Ｇ２を算出するため、飽和度測定光及び白色光の光強度が装置によって異なると（装置によってばらつきがあると）、比Ｂ１／Ｇ２も装置によってばらつく。この光強度のばらつきを完全になくすことはできない。このため、比Ｂ１／Ｇ２に基づいて算出するヘモグロビンの酸素飽和度も装置間でばらつく虞がある。このため、酸素飽和度を精度よく得ることはできない。特に、悪性腫瘍等は、酸素飽和度が低いことを利用して判定するので、適切な判定が難しくなる。【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数の光を用いて照明した生体組織の画像データから生体組織のヘモグロビンの酸素飽和度等の特徴量を取得する際、精度の高い特徴量の情報を得ることができる内視鏡システム及び特徴量算出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】
【０００７】
本発明の内視鏡システムは、以下の形態を含む。
（形態１）
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光を出射するように構成された光源装置と、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記第１光強度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得するように構成された特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
例えば、後述する実施形態によれば、ヘモグロビンの量あるいはヘモグロビンの酸素飽和度は、前記第1特徴量に対応する。ヘモグロビンの量が前記第1特徴量に対応する場合、後述する実施形態の白色光ＷＬとＷｉｄｅ光が、前記第１の光と前記第２の光に対応する。また、ヘモグロビンの酸素飽和度が前記第1特徴量に対応する場合、後述する実施形態のＷｉｄｅ光とＮａｒｒｏｗ光が、前記第１の光と前記第２の光に対応する。【０００８】
（形態２）
前記第１光強度比は、前記第１の光及び前記第２の光で照明した基準被写体を前記撮像素子あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した前記基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比である、形態１に記載の内視鏡システム。
例えば、後述する実施形態の第１光強度比Ｇ１あるいは第２光強度比Ｇ２が、前記第１光強度比に対応する。【０００９】
（形態３）
前記第１光強度比は、前記基準被写体における前記第１のカラー画像データの輝度成分の値と前記第２のカラー画像データの輝度成分の値との比を所定値にする比である、形態１または２に記載の内視鏡システム。【００１０】
（形態４）
波長帯域の異なる少なくとも２つの光成分を有する光を出射するように構成された光源装置と、
前記照明された生体組織を撮像することによりカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記撮像素子における前記光成分の異なる波長帯域の間の撮像感度の比である感度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記カラー画像データの前記光成分の波長帯域に対応した対応成分の比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。【００１１】
（形態５）
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光を出射する光源装置と、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成する撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
例えば、後述する実施形態によれば、感度比Ｇ２が、前記感度比に対応する。また、例えば、後述する実施形態によれば、ヘモグロビンの量は、前記第1特徴量に対応し、後述する実施形態の白色光ＷＬとＷｉｄｅ光が、前記第１の光と前記第２の光に対応する。【００１２】
（形態６）
前記記憶部は、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との第１光強度比を記憶しており、
前記感度比は、前記第１の光及び前記第２の光で照明した基準被写体を前記撮像素子で撮像することで生成した前記基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比を、前記第１光強度比を用いて補正した比である、形態５に記載の内視鏡システム。【００１３】
（形態７）
前記特徴量取得部は、前記第１比率を、前記感度比及び前記第１光強度比を用いて補正することにより前記第１補正比率を取得する、形態６に記載の内視鏡システム。【００１４】
（形態８）
前記感度比は、前記第１比率の値が基準値として既知である基準被写体を前記撮像素子で撮像したときに得られる前記第１補正比率の値が前記基準被写体の前記基準値になるように設定された比である、形態４〜７のいずれか1つに記載の内視鏡システム。【００１５】
（形態９）
波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光を出射するように構成された光源装置と、
前記第２の光で照明された生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成し、前記第３の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第３のカラー画像データを生成するように構成された撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記第２の光の光強度と前記第３の光の光強度との比である第２光強度比を記憶した記憶部と、前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第３のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第２特徴量に対して感度を有する第２比率を、前記第２光強度比を用いて補正した第２補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第２特徴量を取得するように構成された特徴量取得部と、を含むプロセッサと、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
例えば、後述する実施形態によれば、白色光ＷＬ、Ｗｉｄｅ光、及びＮａｒｒｏｗ光が、前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光に対応する。また、例えば、後述する実施形態によれば、ヘモグロビンの酸素飽和度は、前記第２特徴量に対応し、第２光強度比Ｇ２が、前記第２光強度比に対応する。【００１６】
（形態１０）
前記第２光強度比は、前記第２の光及び前記第３の光で照明した基準被写体を前記撮像素子あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した前記基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比である、形態９に記載の内視鏡システム。【００１７】
（形態１１）
前記撮像部は、前記第１の光で照明された生体組織を前記撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成するように構成され、
前記記憶部は、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比を記憶しており、
前記特徴量取得部は、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記第１光強度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得するように構成された第１部分と、前記第１特徴量と前記第２補正比率に基づいて前記生体組織の前記第２特徴量を取得するように構成された第２部分と、を有する、形態９または１０に記載の内視鏡システム。
例えば、後述する実施形態によれば、ヘモグロビンの量は、前記第１特徴量に対応し、第１光強度比Ｇ１が、前記第１光強度比に対応する。【００１８】
（形態１２）
前記撮像部は、前記第１の光で照明された生体組織を前記撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、
前記記憶部は、前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を記憶しており、
前記特徴量取得部は、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する第１部分と、前記第１特徴量と前記第２補正比率に基づいて前記生体組織の前記第２特徴量を取得する第２部分と、を有する、形態９または１０に記載の内視鏡システム。【００１９】
（形態１３）
前記撮像部は、前記第１の光で照明された生体組織を前記撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、
前記記憶部は、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比、及び前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を記憶しており、
前記特徴量取得部は、前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、前記感度比及び前記第１光強度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を取得する第１部分と、前記第１特徴量と前記第２補正比率に基づいて前記生体組織の前記第２特徴量を取得する第２部分と、を有する、形態９または１０に記載の内視鏡システム。【００２０】
（形態１４）
前記感度比は、前記第１比率の値が基準値として既知である基準被写体を前記撮像素子で撮像したときに得られる前記第１補正比率の値が前記基準被写体の前記基準値になるように設定された比である、形態１２または１３に記載の内視鏡システム。【００２１】
（形態１５）
前記第１特徴量は、前記生体組織におけるヘモグロビンの量であり、
前記第１比率は、前記第２のカラー画像データの輝度成分と、前記第１のカラー画像データのＲ成分、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分との比率である、形態１〜８及び形態１１〜１３のいずれか1つに記載の内視鏡システム。【００２２】
（形態１６）
前記第２特徴量は、前記生体組織におけるヘモグロビンの酸素飽和度であり、
前記第２比率は、前記第３のカラー画像データの輝度成分と、前記第２のカラー画像データの輝度成分との比率である、形態９〜１５のいずれか1つに記載の内視鏡システム。【００２３】
（形態１７）
前記第３の光の波長帯域は、前記第２の光の波長帯域に含まれる、形態９〜１６のいずれか１つに記載の内視鏡システム。【００２４】
（形態１８）
前記第２の光の波長帯域は、前記第２のカラー画像データの成分の１つが、前記生体組織のヘモグロビンの量の変化に対して感度を有するが、前記ヘモグロビンの酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、形態１〜１７のいずれか1つに記載の内視鏡システム。【００２５】
（形態１９）
前記第３の光の波長帯域は、前記第３のカラー画像データの成分の１つが、前記生体組織の酸素飽和度の変化に対して感度を有するような波長帯域を含む、形態９〜１８のいずれか１つに記載の内視鏡システム。【００２６】
（形態２０）
前記光源装置は、複数の光学フィルタを光路中で順次切り替えることにより波長帯域の異なる光を出射する構成を備える、形態１〜１９のいずれか１つに記載の内視鏡システム。【００２７】
（形態２１）
前記第２の光は、前記光学フィルタの１つで、前記第１の光の波長帯域のうち、５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内の第１波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光であり、前記第３の光は、前記光学フィルタの１つで、前記第１波長帯域の範囲内の前記第１波長帯域より狭い第２波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光である、形態２０に記載の内視鏡システム。【００２８】
また、本発明の特徴量算出方法は、以下の形態を含む。
（形態２２）
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光で生体組織を照明するステップと、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像素子で撮像することにより第２のカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、予め取得した、前記第１の光の光強度と前記第２の光の光強度との比である第１光強度比を用いて補正した第１補正比率を生成するステップと、
前記第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。【００２９】
（形態２３）
波長帯域の異なる少なくとも第１の光と第２の光で生体組織を照明するステップと、
前記第１の光で照明された生体組織を撮像素子で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、前記第２の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第２のカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記第１のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、予め取得した、前記撮像素子における前記第１の光の撮像感度と前記第２の光の撮像感度との比である感度比を用いて補正した第１補正比率を生成するステップと、
前記第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を算出するステップと、を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。【００３０】
（形態２４）
波長帯域の異なる少なくとも２つの光成分を有する光で生体組織を照明するステップと、
前記光で照明された生体組織を撮像素子で撮像することによりカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記カラー画像データの前記光成分の波長帯域に対応した対応成分の比率のうち、前記生体組織の第１特徴量に対して感度を有する第１比率を、予め取得した、前記撮像素子における前記光成分の異なる波長帯域の間の撮像感度の比である感度比を用いて補正した第１補正比率を生成するステップと、
前記第１補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第１特徴量を算出するステップと、を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。【００３１】
（形態２５）
波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光で生体組織を照明するステップと、
前記第２の光で照明された生体組織を撮像素子で撮像することにより第２のカラー画像データを生成し、前記第３の光で照明された前記生体組織を撮像することにより第３のカラー画像データを生成するステップと、
前記生体組織の前記第２のカラー画像データの複数の成分と前記生体組織の前記第３のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、前記生体組織の第２特徴量に対して感度を有する第２比率を、予め取得した、前記第２の光の光強度と前記第３の光の光強度との比である第２光強度比を用いて補正した第２補正比率を生成するステップと、
前記第２補正比率に基づいて、前記生体組織の前記第２特徴量を算出するステップと、を備えることを特徴とする生体組織の特徴量算出方法。
【発明の効果】
【００３２】
上述の内視鏡システム及び特徴量算出方法によれば、複数の光を用いて照明した生体組織の画像データから生体組織の特徴量を取得する際、精度の高い特徴量の情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態の内視鏡システムの一例の構成のブロック図である。
【図２】一実施形態で用いる撮像素子に内蔵されるカラーフィルタの透過スペクトルの一例を示す図である。
【図３】一実施形態で用いる回転フィルタの一例の外観図である。
【図４】５５０ｎｍ付近のヘモグロビンの吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図５】一実施形態で用いる、ヘモグロビンの量と第１補正比率の対応関係の一例を示す図である。
【図６】一実施形態で用いるヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔと第２補正比率の対応関係の一例を示す図である。
【図７】一実施形態の内視鏡システムにおける処理の一例を説明するフローチャートである。
【図８】一実施形態の内視鏡システムのディスプレイが表示する画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。
以下に説明する一実施形態の内視鏡システムは、波長域の異なる光で生体組織を被写体として照明し撮像した複数のカラー画像データに基づいて生体組織の生体情報（例えば、ヘモグロビンの量や酸素飽和度等の生体組織の特徴量）を定量的に分析して、分析結果を画像化して表示するシステムである。以下に説明するヘモグロビンの量及び酸素飽和度を定量化する場合、血液の分光特性（すなわち、ヘモグロビンの分光特性）がヘモグロビンの量や酸素飽和度に応じて連続的に変化する性質が利用される。
一実施形態では、生体組織の特徴量（ヘモグロビンの量及び酸素飽和度）を定量化するために、異なる波長帯域の複数の照明光（第１〜３の光）で照明した生体組織の画像を撮像して取得し、この生体組織のカラー画像データの成分同士の比率（第１比率、第２比率）を算出する。このとき、照明光の光強度や撮像素子の撮像感度が、内視鏡システムでばらつくことに起因して生じる生体組織の特徴量（ヘモグロビンの量や酸素飽和度）のばらつきを抑制するために、生体組織のカラー画像データの成分同士の比率（第１比率、第２比率）を補正した補正比率（第１補正比率、第２補正比率）を用いてヘモグロビンの量及び酸素飽和度を求める。これにより、精度の高い特徴量の情報を得ることができる。なお、酸素飽和度は、後述するように、第２補正比率と算出したヘモグロビンの量とに基づいて算出されるが、この酸素飽和度の算出は、ヘモグロビンの量が第１補正比率に基づいて算出されることから、酸素飽和度が第２補正比率と第１補正比率に基づいて算出されることも含む。
【００３５】
（内視鏡システムの構成）
図１は、一実施形態に係る内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。内視鏡システム１は、電子内視鏡（内視鏡）１００、プロセッサ２００、ディスプレイ３００、及び光源装置４００を備える。電子内視鏡１００及びディスプレイ３００は、プロセッサ２００に着脱可能に接続されている。また、プロセッサ２００は、画像処理部５００を備える。光源装置４００は、プロセッサ２００に着脱自在に接続されている。光源装置４００は、プロセッサ２００の筐体内に組み込まれてもよい。
【００３６】
電子内視鏡１００は、被検者の体内に挿入される挿入管１１０を有する。挿入管１１０の内部には、挿入管１１０の略全長に亘って延びるライトガイド１３１が設けられている。ライトガイド１３１の一端部である先端部１３１ａは、挿入管１１０の先端部、すなわち挿入管先端部１１１近傍に位置し、ライトガイド１３１の他端部である基端部１３１ｂは、光源装置４００との接続部に位置する。したがって、ライトガイド１３１は、光源装置４００との接続部から挿入管先端部１１１近傍まで延びている。
光源装置４００は、キセノンランプ等の光量の大きい光を生成する光源ランプ４３０を光源として備える。光源装置４００から出射した光は照明光ＩＬとして、ライトガイド１３１の基端部１３１ｂに入射する。ライトガイド１３１の基端部１３１ｂに入射した光は、ライトガイド１３１を通ってその先端部１３１ａに導かれ、先端部１３１ａから出射される。電子内視鏡１００の挿入管先端部１１１には、ライトガイド１３１の先端部１３１ａと対向して配置された配光レンズ１３２が設けられている。ライトガイド１３１の先端部１３１ａから出射する照明光ＩＬは、配光レンズ１３２を通過して、挿入管先端部１１１の近傍の生体組織Ｔを照明する。
【００３７】
電子内視鏡１００の挿入管先端部１１１には対物レンズ群１２１及び撮像素子１４１が設けられている。対物レンズ群１２１及び撮像素子１４１は撮像部を形成する。照明光ＩＬのうち、生体組織Ｔの表面で反射又は散乱された光は、対物レンズ群１２１に入射し、集光されて、撮像素子１４１の受光面上で結像する。撮像素子１４１は、その受光面にカラーフィルタ１４１ａを備えたカラー画像撮像用のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の公知撮像素子を使用することができる。
【００３８】
カラーフィルタ１４１ａは、赤色の光を通過させるＲカラーフィルタと、緑色の光を通過させるＧカラーフィルタと、青色の光を通過させるＢカラーフィルタとが配列され、撮像素子１４１の各受光素子上に直接形成された、いわゆるオンチップフィルタである。図２は、一実施形態で用いる撮像素子の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各フィルタの分光特性の一例を示す図である。Ｒカラーフィルタは、波長約５７０ｎｍより長波長、（例えば５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）の光を通過させるフィルタであり、Ｇカラーフィルタは、波長約４７０ｎｍ〜６２０ｎｍの光を通過させるフィルタであり、Ｂカラーフィルタは、波長約５３０ｎｍより短波長（例えば４２０ｎｍ〜５２０ｎｍ）の光を通過させるフィルタである。
【００３９】
撮像素子１４１は、複数の光のそれぞれで照明された生体組織Ｔを撮像して、各光に対応したカラー画像データを生成する撮像手段であり、波長範囲が異なる複数の光で生体組織Ｔを照明することにより生体組織Ｔ上で反射したあるいは散乱した光に対応するカラー画像データを生成する画像データ生成手段である。撮像素子１４１は、後述する画像処理部５００と同期して駆動するように制御され、受光面上で結像した生体組織Ｔの像に対応するカラー画像データを、周期的に（例えば、１／３０秒間隔で）出力する。撮像素子１４１から出力されたカラー画像データは、ケーブル１４２を介してプロセッサ２００の画像処理部５００に送られる。
【００４０】
画像処理部５００は、Ａ／Ｄ変換回路５０２、プレ画像処理部５０４、フレームメモリ部５０６、ポスト画像処理部５０８、特徴量取得部５１０、メモリ５１２、画像表示制御部５１４、及びコントローラ５１６を主に備える。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換回路５０２は、電子内視鏡１００の撮像素子１４１からケーブル１４２を介して入力されるカラー画像データをＡ／Ｄ変換してデジタル画像データを出力する。Ａ／Ｄ変換回路５０２から出力されるデジタルデータは、プレ画像処理部５０４に送られる。
【００４２】
プレ画像処理部５０４は、デジタルデータを、Ｒカラーフィルタが装着された撮像素子１４１中の受光素子によって撮像されたＲデジタル画像データ、Ｇカラーフィルタが装着された撮像素子１４１中の受光素子によって撮像されたＧデジタル画像データ、及びＢカラーフィルタが装着された撮像素子１４１中の受光素子によって撮像されたＢデジタル画像データからデモザイク処理により、画像を構成するＲ，Ｇ，Ｂ成分のカラー画像データを生成する。さらに、プレ画像処理部５０４は、生成したＲ，Ｇ，Ｂ成分のカラー画像データに対して、色補正、マトリックス演算、及びホワイトバランス補正等の所定の信号処理を施す部分である。
【００４３】
フレームメモリ部５０６は、撮像素子１４１で撮像され、信号処理の施された１画像毎のカラー画像データを一時記憶する。
【００４４】
ポスト画像処理部５０８は、フレームメモリ部５０６に記憶されたカラー画像データを読み出して、あるいは後述する画像表示制御部５１４で生成された画像データを信号処理（γ補正等）してディスプレイ表示用の画面データを生成する。画像表示制御部５１４で生成された画像データは、後述するように、生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度等の特徴量の分布画像のデータを含む。生成された画面データ（ビデオフォーマット信号）は、ディスプレイ３００に出力される。これにより、生体組織Ｔの画像や生体組織Ｔの特徴量の分布画像等がディスプレイ３００の画面に表示される。
【００４５】
特徴量取得部５１０は、コントローラ５１６の指示に応じて、後述するように、撮像された生体組織Ｔの特徴量、例えばヘモグロビンの量、あるいは、ヘモグロビンの量とヘモグロビンの酸素飽和度を算出し、これらの特徴量の、撮像した生体組織Ｔの像上の分布画像の画像データを生成する。
特徴量取得部５１０は、波長帯域の異なる複数の光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データを用いて演算することにより特徴量を算出するので、フレームメモリ部５０６あるいはメモリ５１２から、特徴量取得部５１０で用いるカラー画像データ及び各種情報を呼び出す。
【００４６】
画像表示制御部５１４は、特徴量取得部５１０で算出した特徴量の、撮像した生体組織Ｔの像上の分布画像の表示形態を、コントローラ５１６の指示に応じて制御する。画像表示制御部５１４は、例えば、撮像した生体組織Ｔの像に特徴量の分布画像を重ねて表示するように制御する。
コントローラ５１６は、画像処理部５００の各部分の動作指示及び動作制御を行う他、光源装置４００及び撮像素子１４１を含む電子内視鏡１００の各部分の動作指示及び動作制御を行う部分である。
なお、特徴量取得部５１０及び画像表示制御部５１４は、コンピュータ上でプログラムを起動して実行することで上述した各機能を担うソフトウェアモジュールで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。
【００４７】
このように、プロセッサ２００は、電子内視鏡１００の撮像素子１４１から出力されるカラー画像データを処理する機能と、電子内視鏡１００、光源装置４００、及びディスプレイ３００の動作を指示し制御する機能とを兼ね備える。
【００４８】
光源装置４００は、波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光を出射する光出射手段であり、第１の光、第２の光、及び第３の光をライトガイド１３１に入射させる。本実施形態の光源装置４００は、波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光を出射するが、４つ以上の光を出射させてもよい。この場合、第４の光は、第１の光と同じ波長帯域の光としてもよい。光源装置４００は、光源ランプ４３０の他に、集光レンズ４４０、回転フィルタ４１０、フィルタ制御部４２０及び集光レンズ４５０を備えている。光源ランプ４３０から射出される略平行光である光は、例えば白色光であり、集光レンズ４４０によって集光され、回転フィルタ４１０を通過した後、集光レンズ４５０によって再度集光されて、ライトガイド１３１の基端１３１ｂに入射する。なお、回転フィルタ４１０は、リニアガイドウェイ等の図示されない移動機構によって、光源ランプ４３０から放射される光の光路上の位置と光路外の退避位置との間で移動可能になっている。回転フィルタ４１０は、透過特性の異なる複数のフィルタを含むので、光源ランプ４３０から放射される光の光路を横切る回転フィルタ４１０の種類によって、光源装置４００から出射する光の波長帯域は異なる。
【００４９】
なお、光源装置４００の構成は、図１に示されるものに限定されない。例えば、光源ランプ４３０に平行光でなく収束光を発生するランプを採用してもよい。この場合、例えば、光源ランプ４３０からの放射される光を集光レンズ４４０の手前で集光させ、拡散光として集光レンズ４４０に入射させる構成を採用してもよい。また、集光レンズ４４０を使用せず、光源ランプ４３０が発生する略平行光を直接回転フィルタ４１０に入射させる構成を採用してもよい。また、収束光を発生するランプを使用する場合、集光レンズ４４０の替わりにコリメータレンズを使用して、略平行光の状態で光を回転フィルタ４１０に入射させる構成を採用してもよい。例えば、回転フィルタ４１０に誘電体多層膜フィルタ等の干渉型の光学フィルタを使用する場合、略平行光の光を回転フィルタ４１０に入射させることで、光学フィルタへの光の入射角を均一にすることにより、より良好なフィルタ特性を得ることができる。また、光源ランプ４３０に発散光を発生するランプを採用してもよい。この場合にも、集光レンズ４４０の替わりにコリメータレンズを使用して、略平行光の光を回転フィルタ４１０に入射させる構成を採用することができる。
【００５０】
また、光源装置４００は、１つの光源ランプ４３０から放射された光を光学フィルタに透過させることで、異なる波長帯域の複数の光を出射する構成であるが、光源ランプ４３０の代わりに、異なる波長帯域の異なる複数の光、例えば発光ダイオードやレーザ光を出力するレーザ素子等の半導体光源を光源装置４００の光源として用いることもできる。この場合、回転フィルタ４１０を用いなくてもよい。また、光源装置４００は、例えば、所定の波長帯域の励起光とその励起光によって励起発光する蛍光とを含む合成白色光と、所定の狭い波長帯域の光を別々に出射するように光源装置４００を構成することもできる。光源装置４００は、波長帯域の異なる複数の光を出射するものであれば構成は特に制限されない。
光源装置４００は、電子内視鏡１００に外付けされた外部装置であるが、光源装置４００がレーザ素子のような小型の光源で構成される場合、光源装置４００は、電子内視鏡１００の挿入管先端部１１１に設けられてもよい。この場合、ライトガイド１３１は不要となる。
【００５１】
回転フィルタ４１０は、複数の光学フィルタを備えた円盤型の光学ユニットであり、その回転角度に応じて光の通過波長域が切り替わるように構成されている。回転フィルタ４１０は、通過波長帯域が異なる３つの光学フィルタを備えるが、４つ、５つ、または６以上の光学フィルタを備えてもよい。回転フィルタ４１０の回転角度は、コントローラ５１６に接続されたフィルタ制御部４２０によって制御される。コントローラ５１６がフィルタ制御部４２０を介して回転フィルタ４１０の回転角度を制御することにより、回転フィルタ４１０を通過してライトガイド１３１に供給される照明光ＩＬの波長帯域が切り替えられる。
【００５２】
図３は、回転フィルタ４１０の外観図（正面図）である。回転フィルタ４１０は、略円盤状のフレーム４１１と、３つの扇形の光学フィルタ４１５、４１６及び４１８を備えている。フレーム４１１の中心軸の周りには３つの扇状の窓４１４ａ、４１４ｂ及び４１４ｃが等間隔で形成されており、各窓４１４ａ、４１４ｂ及び４１４ｃには、それぞれ光学フィルタ４１５、４１６及び４１８が嵌め込まれている。なお、光学フィルタは、いずれも誘電体多層膜フィルタであるが、他の方式の光学フィルタ（例えば、吸収型の光学フィルタや誘電体多層膜を反射膜として用いたエタロンフィルタ等）を用いてもよい。
【００５３】
また、フレーム４１１の中心軸上にはボス穴４１２が形成されている。ボス穴４１２には、フィルタ制御部４２０が備える図示されないサーボモータの出力軸が差し込まれて固定され、回転フィルタ４１０はサーボモータの出力軸と共に回転する。
【００５４】
回転フィルタ４１０が図３中の矢印で示される方向に回転すると、この光が入射する光学フィルタが、光学フィルタ４１５、４１６、４１８の順に切り替わり、これにより回転フィルタ４１０を通過する照明光ＩＬの波長帯域が順次切り替えられる。
【００５５】
光学フィルタ４１５及び４１６は、５５０ｎｍ帯の光を選択的に通過させる光バンドパスフィルタである。図４に示されるように、光学フィルタ４１５は、等吸収点Ｅ１からＥ４までの波長帯域Ｒ０（Ｗ帯）の光を低損失で通過させ、それ以外の波長領域の光を遮断するように構成されている。また、光学フィルタ４１６は、等吸収点Ｅ２からＥ３までの波長帯域Ｒ２（Ｎ帯）の光を低損失で通過させ、それ以外の波長領域の光を遮断するように構成されている。
また、光学フィルタ４１８は、紫外線カットフィルタであり、可視光波長領域では、光源ランプ４３０から放射された光は光学フィルタ４１８を透過する。光学フィルタ４１８を透過した光は、白色光として通常観察像の撮像に使用される。なお、光学フィルタ４１８を使用せず、フレーム４１１の窓４１４ｃを開放した構成としてもよい。
したがって、光源ランプ４３０から放射される光のうち光学フィルタ４１５を透過した光を、以降Ｗｉｄｅ光といい、光源ランプ４３０から放射される光のうち光学フィルタ４１６を透過した光を、以降Ｎａｒｒｏｗ光といい、光源ランプ４３０から放射される光のうち光学フィルタ４１８を透過した光を、以降白色光ＷＬという。
【００５６】
図４に示されるように、波長帯域Ｒ１は酸素化ヘモグロビンに由来する吸収ピークＰ１のピーク波長が含まれる帯域であり、波長帯域Ｒ２は還元ヘモグロビンに由来する吸収ピークＰ２のピーク波長が含まれる帯域であり、波長帯域Ｒ３は酸素化ヘモグロビンに由来する吸収ピークＰ３のピーク波長が含まれる帯域である。また、波長域Ｒ０には、３つの吸収ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各ピーク波長が含まれている。図４は、５５０ｎｍ付近のヘモグロビンの吸収スペクトルの一例を示す図である。
【００５７】
また、光学フィルタ４１５の波長帯域Ｒ０及び光学フィルタ４１６の波長帯域Ｒ２は、カラーフィルタ１４１ａのＧカラーフィルタの通過波長域（図２）に含まれている。従って、光学フィルタ４１５又は４１６を通過した光によって形成される生体組織Ｔの像は、撮像素子１４１で撮像されたカラー画像データのＧ成分の像として得られる。なお、光学フィルタ４１５から生成されるＷｉｄｅ光の光強度と光学フィルタ４１８から生成される白色光ＷＬの光強度が略同程度になるように光フィルタ４１５あるいは光学フィルタ４１８の透過率及び開口の大きさが調整されている。Ｗｉｄｅ光の光強度とＮａｒｒｏｗの光強度は異なっている。
【００５８】
フレーム４１１の周縁部には、貫通孔４１３が形成されている。貫通孔４１３は、フレーム４１１の回転方向において、窓４１４ａと窓４１４ｃとの境界部と同じ位置（位相）に形成されている。フレーム４１１の周囲には、貫通孔４１３を検出するためのフォトインタラプタ４２２が、フレーム４１１の周縁部の一部を囲むように配置されている。フォトインタラプタ４２２は、フィルタ制御部４２０に接続されている。
【００５９】
このように、光源装置４００は、複数の光学フィルタ４１５，４１６，４１８を光源ランプ４３０の放射した光の光路中で順次切り替えることにより波長帯域の異なる光、すなわちＷｉｄｅ光、Ｎａｒｒｏｗ光、及び白色光ＷＬを照明光ＩＬとして出射する構成を備えることが好ましい。
【００６０】
（生体組織の特徴量の算出）
生体組織Ｔの特徴量は、画像処理部５００の特徴量取得部５１０で算出される。撮像した生体組織Ｔの画像から生体組織Ｔのヘモグロビンの量、及びヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを特徴量として算出する処理を以下説明する。
【００６１】
図４に示すように、ヘモグロビンは、５５０ｎｍ付近にポルフィリンに由来するＱ帯と呼ばれる強い吸収帯を有する。ヘモグロビンの吸収スペクトルは、全ヘモグロビンのうち酸素化ヘモグロビンＨｂＯが占める割合を表す酸素飽和度Ｓａｔに応じて変化する。図４における実線の波形は、酸素飽和度Ｓａｔが１００％、すなわち、酸素化ヘモグロビンｂＯの吸収スペクトルであり、長破線の波形は、酸素飽和度Ｓａｔが０％、すなわち、還元ヘモグロビンＨｂの吸収スペクトルである。また、短破線は、その中間の酸素飽和度Ｓａｔ＝１０、２０、３０、・・・９０％におけるヘモグロビン、すなわち酸素化ヘモグロビンＨｂＯと還元ヘモグロビンＨｂの混合物の吸収スペクトルである。
【００６２】
図４に示すように、Ｑ帯において、酸素化ヘモグロビンＨｂＯと還元ヘモグロビンＨｂは互いに異なるピーク波長を有する。具体的には、酸素化ヘモグロビンＨｂＯは、波長５４２ｎｍ付近の吸収ピークＰ１と、波長５７６ｎｍ付近の吸収ピークＰ３を有している。一方、還元ヘモグロビンＨｂは、５５６ｎｍ付近に吸収ピークＰ２を有している。図４は、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ、還元ヘモグロビンＨｂの濃度の和が一定となる場合の吸収スペクトルであるため、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ及び還元ヘモグロビンＨｂの比率、すなわち、酸素飽和度によらず吸光度が一定となる等吸収点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が現れる。等吸収点Ｅ１とＥ２とで挟まれた波長帯域は、先に光学フィルタ４１０で説明した波長帯域Ｒ１であり、等吸収点Ｅ２とＥ３とで挟まれた波長領域は波長帯域Ｒ２であり、等吸収点Ｅ３とＥ４とで挟まれた波長帯域は波長帯域Ｒ３であり、等吸収点Ｅ１とＥ４とで挟まれた波長帯域、すなわち波長帯域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を合わせた帯域は、波長帯域Ｒ０である。したがって、光源ランプ４３０から放射された光のうち光学フィルタ４１５を透過した透過光であるＷｉｄｅ光の波長帯域は、波長帯域Ｒ０であり、光源ランプ４３０から放射された光のうち光学フィルタ４１６を透過した透過光であるＮａｒｒｏｗ光の波長帯域は、波長帯域Ｒ２である。
【００６３】
図４に示されるように、波長帯域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３では、ヘモグロビンの吸収は酸素飽和度に対して線形的に増加又は減少する。具体的には、波長帯域Ｒ１，Ｒ３におけるヘモグロビンの吸収ＡＲ１，ＡＲ３は、酸素化ヘモグロビンの濃度、すなわち酸素飽和度に対して線形的に増加する。また、波長帯域Ｒ２におけるヘモグロビンの吸収ＡＲ２は、還元ヘモグロビンの濃度に対して線形的に増加する。
【００６４】
ここで、酸素飽和度は次の式（１）により定義される。
【００６５】
式（１）：
【数１】
2018043728.tif 000003
但し、
Ｓａｔ：酸素飽和度
［Ｈｂ］：還元ヘモグロビンの濃度
［ＨｂＯ］：酸素化ヘモグロビンの濃度
［Ｈｂ］＋［ＨｂＯ］：ヘモグロビンの量（ｔＨｂ）
【００６６】
また、式（１）より、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ及び還元ヘモグロビンＨｂの濃度を表す式（２）、式（３）が得られる。
【００６７】
式（２）：
【数２】
2018043728.tif 000004
【００６８】
式（３）：
【数３】
2018043728.tif 000005
【００６９】
したがって、ヘモグロビンの吸収ＡＲ１、ＡＲ２及びＡＲ３は、酸素飽和度とヘモグロビンの量の両方に依存する特徴量となる。
【００７０】
ここで、波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値は、酸素飽和度Ｓａｔには依存せず、ヘモグロビンの量によって決まる値となることが判明している。したがって、波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値に基づいてヘモグロビンの量を定量することができる。また、波長帯域Ｒ１、波長帯域Ｒ２、あるいは波長帯域Ｒ３における吸光度の合計値と、波長帯域Ｒ０の合計値に基づいて定量したヘモグロビンの量とに基づいて、酸素飽和度Ｓａｔを定量することができる。
【００７１】
特徴量取得部５１０は、生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第１特徴量）の変化に対して感度を有する後述する第１比率に基づいて生体組織Ｔのヘモグロビンの量を算出し取得するヘモグロビン量算出部（第１部分）５１０ａと、算出したヘモグロビンの量（第１特徴量）とヘモグロビンの酸素飽和度（第２特徴量）の変化に対して感度を有する後述する第２比率に基づいて生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度を算出し取得する酸素飽和度算出部（第２部分）５１０ｂと、を含む。第１比率あるいは第２比率がヘモグロビンの量の変化あるいは酸素飽和度の変化に対して感度を有するとは、第１比率あるいは第２比率が、ヘモグロビンの量の変化あるいは酸素飽和度の変化に対して変化することをいう。
【００７２】
Ｗｉｄｅ光（光学フィルタ４１５を透過した波長帯域Ｒ０の光）で照明した生体組織Ｔのカラー画像データの輝度成分の値が、上述の波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値に対応することから、本実施形態の特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、波長帯域Ｒ０のカラー画像データの輝度成分に基づいてヘモグロビンの量を算出する。ここで、輝度成分は、カラー画像データのＲ成分に所定の係数を掛け算し、カラー画像データのＧ成分に所定の係数を掛け算し、カラー画像データのＢ成分の値に所定の係数を掛け算し、これらの掛け算した結果を合算することで算出することができる。
特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、具体的には、Ｗｉｄｅ光（第２の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、白色光ＷＬ（第１の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第１のカラー画像データ）のＲ成分ＷＬ（Ｒ）、あるいはＲ成分ＷＬ（Ｒ）及びＧ成分ＷＬ（Ｇ）の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）で割った比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝（第１比率）に基づいてヘモグロビンの量を算出する。ヘモグロビンの量の算出において、輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、ＷＬ（Ｒ）あるいは｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝で割った比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を用いるのは、照明光ＩＬが生体組織Ｔの表面で散乱する程度によって生体組織Ｔの分光特性が変化することを除去するためである。特に、消化管内壁等の生体組織Ｔの反射スペクトルは、生体組織Ｔを構成する成分による吸収の波長特性（具体的には、酸素化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸収スペクトル特性）に加えて、生体組織Ｔによる照明光の散乱の波長特性の影響を受け易い。白色光ＷＬ（第１の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第１のカラー画像データ）のＲ成分ＷＬ（Ｒ）、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）は、ヘモグロビンの量や酸素飽和度Ｓａｔの影響を受けず、照明光ＩＬの生体組織Ｔにおける散乱の程度を表す。したがって、生体組織Ｔの反射スペクトルから、照明光ＩＬの生体組織Ｔにおける散乱の影響を除去するために、白色光ＷＬ（基準光）の波長帯域は、第１のカラー画像データの成分の１つが、生体組織Ｔのヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含むように設定されていることが好ましい。これに加えて、白色光ＷＬ（基準光）の波長帯域は、第１のカラー画像データの成分の１つが、酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含むように設定されていることが好ましい。
一実施形態では、ヘモグロビンの量が既知の生体組織Ｔにおける上述の第１比率の情報（正確には、後述する第１補正比率）とヘモグロビンの量の対応関係を表した参照テーブルをメモリ５１２に予め記憶しておき、特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、この参照テーブルを用いて、生体組織Ｔの撮像したカラー画像データにおける上記第１比率の値に基づいてヘモグロビンの量を算出する。
【００７３】
ヘモグロビンの量の算出では、第１比率として、Ｗｉｄｅ光（第２の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）と、白色光ＷＬ（第１の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第１のカラー画像データ）のＲ成分ＷＬ（Ｒ）、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）の比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を用いることが好ましいが、Ｗｉｄｅ光（第２の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）の代わりにＧ成分Ｗｉｄｅ（Ｇ）を用いることも好ましい。
【００７４】
さらに、上述したように、酸素飽和度Ｓａｔの上昇とともに波長帯域Ｒ２における吸光度の合計値が低下すること、及び、波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値はヘモグロビンの量に応じて変化するが、酸素飽和度Ｓａｔの変化に係わらず一定であることから、特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、以下に定める第２比率に基づいて酸素飽和度を算出する。すなわち、特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、光学フィルタ４１６を通過した波長帯域Ｒ２の光であるＮａｒｒｏｗ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第３のカラー画像データ）の輝度成分Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）と、Ｗｉｄｅ光（光学フィルタ４１６を透過した波長帯域Ｒ０の光）で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）との比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、第２比率として算出する。一方、ヘモグロビンの量と、酸素飽和度Ｓａｔ＝０％における第２比率の下限値及び酸素飽和度Ｓａｔ＝１００％における第２比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）の上限値との関係を表した対応関係を、既知の試料から求めてメモリ５１２に予め記憶しておく。特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、生体組織Ｔの撮像によって生成したカラー画像データから得られるヘモグロビンの量の算出結果と上記対応関係を用いて、第２比率の下限値及び上限値を求め、求めた下限値と上限値の間で酸素飽和度Ｓａｔは第２比率に応じて線形的に変化するとして、撮像した生体組織Ｔの第２比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）の値が上限値と下限値の間の範囲のどの位置にあるかを算出する。このようにして、特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、酸素飽和度Ｓａｔの算出を行う。
また、ヘモグロビンの量及び第２比率の情報（正確には、後述する第２補正比率）とヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔとの対応関係を表した参照テーブルを既知の試料から求めて予めメモリ５１２に記憶しておき、この参照テーブルを参照して、算出した第２比率からヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを算出することもできる。
【００７５】
一実施形態では、第２比率を、Ｎａｒｒｏｗ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第３のカラー画像データ）の輝度成分Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）と、Ｗｉｄｅ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）との比率として用いるが、Ｎａｒｒｏｗ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第３のカラー画像データ）のＧ成分Ｎａｒｒｏｗ（Ｇ）と、Ｗｉｄｅ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）のＧ成分Ｗｉｄｅ（Ｇ）との比率を用いることもできる。
【００７６】
また、一実施形態では、第２比率の算出のために、生体組織Ｔの照明のために波長帯域Ｒ２のＮａｒｒｏｗ光を用いるが、Ｎａｒｒｏｗ光には限られない。例えば、酸素飽和度Ｓａｔの変化に対して吸光度の合計値が変化する波長帯域Ｒ１あるいは波長帯域Ｒ２を利用することを意図して、波長帯域Ｒ１あるいは波長帯域Ｒ２を波長帯域とする光を用いることもできる。この場合、光学フィルタ４１６のフィルタ特性を波長帯域Ｒ１あるいは波長帯域Ｒ２に設定するとよい。
【００７７】
このように、酸素飽和度Ｓａｔを正確に算出するには、Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）の波長帯域は、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の波長帯域に含まれることが好ましい。また、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の波長帯域は、第２のカラー画像データの成分の１つ、例えば輝度成分やＧ成分が、ヘモグロビンの量の変化に対して感度を有するが、酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域Ｒ０を含むように設定されていることが、正確に酸素飽和度Ｓａｔを算出することができる点から好ましい。Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）の波長帯域は、第３のカラー画像データの成分の１つ、例えば輝度成分やＧ成分が、生体組織Ｔの酸素飽和度Ｓａｔの変化に対して感度を有するような波長帯域Ｒ２を含むように設定されていることが、正確に酸素飽和度Ｓａｔを算出することができる点から好ましい。
【００７８】
また、上述のＷｉｄｅ光（第２の光）は、光学フィルタの１つで、白色光ＷＬ（第１の光）の波長帯域のうち、例えば５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内の第１波長帯域、例えば等吸収点Ｅ１と等吸収点Ｅ４間の波長帯域を透過させた白色光ＷＬ（第１の光）の濾過光であり、Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）は、光学フィルタの１つで、第１波長帯域の範囲内の、第１波長帯域より狭い第２波長帯域、例えば等吸収点Ｅ２と等吸収点Ｅ３間の波長帯域を透過させた白色光ＷＬ（第１の光）の濾過光であることが好ましい。上記第１波長帯域は、例えば、５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの範囲内の帯域であることが好ましい。また、上記第２波長帯域は、例えば、５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの範囲内の帯域であることが好ましく、５３０ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲内の帯域であることがより好ましい。
【００７９】
また、上述の実施形態では、ヘモグロビンの吸光度を利用してヘモグロビンの量及び酸素飽和度Ｓａｔを算出するときに、図４に示すように、５５０ｎｍ付近の波長帯域の光を照明光として利用するが、この周波数帯域に限定されない。ヘモグロビンの吸光度において、５５０ｎｍ付近の波長帯域以外にも、大きな吸収ピークが４２０〜４５０ｎｍに存在し、かつ等吸収点を備える。この等吸収点の周りで、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸収スペクトルの波形が交互に入れ替わる。このため、一実施形態では、４００〜４６０ｎｍの波長帯域内の、異なる波長あるいは波長帯域の光を照明光として利用して、ヘモグロビン量及び酸素飽和度を算出することも好ましい。この場合においても、ヘモグロビン量及び酸素飽和度の算出は、後述するように第１比率及び第２比率を、後述する第１光強度比Ｇ１、感度比Ｇ２、及び第２光強度比Ｇ３を用いて補正を行うことができる。
【００８０】
上述の実施形態では、ヘモグロビンの量及び酸素飽和度Ｓａｔを求める際に、波長帯域の異なる３つの光が照明光として用いられる。しかし、一実施形態によれば、ヘモグロビンの量及び酸素飽和度Ｓａｔを求めるために、光源装置４００は、互いに異なる波長帯域の２つの光成分を含む第１の光と、上記光成分の２つの波長帯域と異なる別の波長帯域の第２の光を照明光として出射することも好ましい。この場合、ヘモグロビン量算出部５１０ａは、第１の光を照明光としたときに生成されるカラー画像データから抽出される２つの波長帯域それぞれに対応した対応成分である成分ａと成分ｂの比から得られる第１比率を、後述する感度比Ｇ２で補正し、第１補正比率を求めるができる。上記成分ａと成分ｂは、図１に示すプレ画像処理部５０４においてカラー画像データの成分をマトリックス演算することにより抽出される。
【００８１】
例えば、第１の光に、６２０〜６７０ｎｍの波長帯域の光成分（赤光成分）、５２５〜５８２ｎｍの波長帯域の光成分（緑光成分）を含ませる。第２の光の波長帯域は、５４５〜５７０ｎｍとする。この場合、一実施形態によれば、ヘモグロビンの量を求めるための指標となる第１比率は、対応成分のうちの緑光成分に対応した対応成分（５２５〜５８２ｎｍの波長帯域の成分）の、緑光成分に対応した対応成分（５２５〜５８２ｎｍの波長帯域の成分）と赤光成分に対応した対応成分（６２０〜６７０ｎｍの波長帯域の成分）の和、すなわち合成した対応成分に対する比率とし、酸素飽和度Ｓａｔを求めるための指標となる第２比率は、第２の光に対応したカラー画像データの５４５〜５７０ｎｍの波長帯域に対応した成分の、第１の光に対応したカラー画像データの緑光成分に対応した対応成分（５２５〜５８２ｎｍの波長帯域の成分）に対する比率とすることができる。
【００８２】
また、一実施形態によれば、照明光として用いる３つの光に代えて３つの光成分を有する１つの光を用いて１つのカラー画像データを得て、このカラー画像データの成分を用いて、ヘモグロビン量及び酸素飽和度Ｓａｔを求めることもできる。この場合、１つの光を照明光として用いるので、光源装置４００の構成が簡素化する他、複数のカラー画像データを生成する必要が無いので、プロセッサ２００における各部分の構成が簡素化する。
この場合、ヘモグロビン量算出部５１０ａは、カラー画像データから抽出される３つの光成分の波長帯域に対応した対応成分を用いて第１比率を求め、この第１比率を、後述する感度比Ｇ２で補正し、第１補正比率を求めるができる。
例えば、１つの光に、４５０〜５００ｎｍの波長帯域の光成分（青光成分）、５２５〜５８２ｎｍの波長帯域の光成分（緑光成分）、６２０〜６７０ｎｍの波長帯域の光成分（赤光成分）を含ませる。このような光で得られたカラー画像データを、図１に示すプレ画像処理部５０４にてマトリックス演算を行って上記波長帯域に対応したカラー画像データの３つの対応成分を求めることができる。この場合、一実施形態によれば、ヘモグロビンの量を求めるための指標となる第１比率は、緑光成分に対応した対応成分（５２５〜５８２ｎｍの波長帯域の成分）の、３つの対応成分から得られる合成した対応成分（例えば、３つの対応成分の値を加重平均した値を有する対応成分）に対する比率とすることができる。さらに、酸素飽和度Ｓａｔを求めるための指標となる第２比率は、青光成分に対応した対応成分（４５０〜５００ｎｍの波長帯域の成分）の、緑光成分に対応した対応成分（５２５〜５８２ｎｍの波長帯域の成分）に対する比率とすることができる。
【００８３】
以下、第１比率及び第２比率の補正について、白色光ＷＬ（第１の光）、Ｗｉｄｅ光（第２の光）、及びＮａｒｒｏｗ光（第３の光）を照明光とした実施形態に基づいて説明する。
【００８４】
（第１比率の補正：光強度）
上述した実施形態では、波長帯域の異なる白色光ＷＬ（第１の光）及びＷｉｄｅ光（第２の光）で照明された生体組織Ｔの撮像画像のカラー画像データの成分間の第１比率である比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝に基づいて生体組織Ｔのヘモグロビンの量を算出するので、信頼性のあるヘモグロビンの量を算出するには、波長帯域の異なる２つの光の光強度の比は所定の値になっていること、すなわち、光強度の比は複数の内視鏡システム間でばらつきがなく一定であることが好ましい。しかし、白色光ＷＬ（第１の光）の光強度とＷｉｄｅ光（第２の光）の光強度の比は内視鏡システム毎に製造誤差等によりわずかにばらついている場合がある。このため、第１比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝に基づいて算出されるヘモグロビンの量は、複数の内視鏡システム間でばらつき易い。この場合、白色光ＷＬ（第１の光）の光強度とＷｉｄｅ光（第２の光）の光強度のばらつきにあわせてヘモグロビンの量を算出するために用いる参照テーブルを修正することでヘモグロビンの算出結果の、内視鏡システム間のばらつきを抑えることはできる。しかし、内視鏡システム毎に参照テーブルを作成し直すことは煩雑である。このため、特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、第１比率である比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を補正する。具体的には、白色光ＷＬ（第１の光）の光強度とＷｉｄｅ光（第２の光）の光強度との比率である第１光強度比Ｇ１を予め測定してその結果をメモリ５１２に記憶しておく。ヘモグロビン量算出部５１０ａは、第１比率を用いてヘモグロビンの量を算出するとき、第１比率である比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を、第１光強度比Ｇ１を用いて補正した（割り算した）第１補正比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ１｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ１］を第１比率の情報として用いて、この第１補正比率に基づいて、参照テーブルを用いて生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第１特徴量）を算出し取得する。なお、比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝は、ヘモグロビンの量に対して感度を有するパラメータである。感度を有するとは、ヘモグロビンの量が変化すると、この変化に応じて比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝も変化することをいう。
【００８５】
上述したように、ヘモグロビンの量は、第１補正比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ１｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ１］に基づいて算出されるので、白色光ＷＬ（第１の光）の光強度とＷｉｄｅ光（第２の光）の光強度の比が内視鏡システム間でばらついても、ヘモグロビンの量の算出結果は同じになる。光源装置４００では、白色光ＷＬとＷｉｄｅ光は１つの光源ランプ４３０から放射された光のうち光学フィルタ４１５，４１８を透過した透過光であるので、白色光ＷＬ（第１の光）の光強度とＷｉｄｅ光（第２の光強度）の光強度の比のばらつきは、光学フィルタ４１５の光透過率及び光学フィルタ４１８の光透過率のばらつきや回転フィルタ４１０の窓４１４ａ及び窓４１４ｃの大きさ（開口の大きさ）のばらつきに起因する。
【００８６】
メモリ５１２に記憶される第１光強度比Ｇ１は、白色光ＷＬ（第１の光）及びＷｉｄｅ光（第２の光）で照明した基準被写体を撮像素子１４１あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比あるいはこの比に定数倍した値であることが好ましい。より具体的には、第１光強度比Ｇ１は、Ｗｉｄｅ光（第２の光）で照明した基準被写体を撮像素子１４１あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの一成分の値を、白色光ＷＬ（第１の光）で照明した基準被写体を撮像素子１４１あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの一成分の値で割った値、あるいはその値を定数倍した値である。
したがって、一実施形態によれば、第１光強度比Ｇ１は、白色光ＷＬ（第１の光）とＷｉｄｅ光（第２の光）の光強度がばらついても、第１比率の値が、予め定めた光強度の白色光ＷＬとＷｉｄｅ光に対応したカラー画像データの一成分から得えられる第１比率の値になるように第１比率を補正する係数である。例えば、白色光ＷＬ（第１の光）で照明された基準被写体の撮像により得られたカラー画像データの一成分の値に対してＷｉｄｅ光（第２の光）で照明された基準被写体の撮像により得られたカラー画像データの一成分の値が１０分の１である場合、第１光強度比Ｇ１は、例えば１０分の１あるいは１０分の１を定数倍（例えばａ倍）した値とする。このような白色光ＷＬ及びＷｉｄｅ光を用いて被写体を撮像することにより得られる第１比率は、補正のために第１光強度比Ｇ１で除算されるので、第１比率には、例えば１０倍あるいは１０倍を定数倍（例えば、１／ａ倍）した値が乗算される。ここで、カラー画像データの一成分とは、波長帯域Ｒ０を波長帯域として含むカラー画像データのＧ成分でもよいが、輝度成分であることが、正確に光強度の比率を取得する点から好ましい。基準被写体は、複数の内視鏡システム間の製品のばらつきを抑制するための検査を行うときに複数の内視鏡システムに共通して用いるように定められた被写体であればよく、例えばホワイトバランスのために用いる基準白色板でもよいし、予め特定された生体組織や試料であってもよい。ここで、第１補正比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ１｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ１］は、輝度成分と、Ｒ成分あるいはＲ成分とＧ成分の合計成分との比率であるので、撮像素子１４１の受光素子の撮像感度（同じ光強度の光で照明された被写体の撮像画像データの値）が複数の内視鏡システム間でばらついている場合、第１補正比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ１｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ１］も複数の内視鏡システム間でばらつき易い。このため、複数の内視鏡システムを検査する場合、撮像素子の撮像感度を揃えるために、撮像素子１４１に代えて、内視鏡システムの検査を行うときに共通に用いる、撮像感度が目標感度になっていることが保証された基準撮像素子を用いることが好ましい。撮像素子１４１の撮像感度が目標感度に一致している場合、撮像素子１４１を用いることもできる。
【００８７】
なお、第１光強度比Ｇ１は、第１の光で照明した基準被写体のカラー画像データ（第１のカラー画像データ）の輝度成分の値と、第２の光で照明した基準被写体のカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分の値との比を所定値、例えば１．０にする比であることが好ましい。
これにより、第１の光と第２の光の光強度の比が内視鏡システム間でばらついている場合でも、図５に示すように第１補正比率とヘモグロビンの量の対応関係を用いて、内視鏡システム間でばらつきがないヘモグロビンの量を算出することができる。図５に示すように第１補正比率とヘモグロビンの量の対応関係を表した参照テーブルがメモリ５１２に記憶される。図５は、本実施形態で用いるヘモグロビンの量と第１補正比率の対応関係の一例を示す図である。
【００８８】
（第１比率の補正：撮像感度）
上述の実施形態では、波長帯域の異なる白色光ＷＬ（第１の光）及びＷｉｄｅ光（第２の光）で照明された生体組織Ｔを撮像素子１４１で撮像して生成された撮像画像のカラー画像データの成分間の第１比率に基づいて生体組織Ｔのヘモグロビンの量を算出するので、撮像素子１４１の撮像感度が検査する複数の内視鏡システム間でばらついていると、第１比率に基づいて算出されるヘモグロビンの量も、複数の内視鏡システム間でばらつき易い。この場合、撮像素子１４１の撮像感度のばらつきにあわせてヘモグロビンの算出に用いる参照テーブルを内視鏡システム毎に個別に補正することでヘモグロビンの算出結果の、複数の内視鏡システム間のばらつきを抑えることはできるが、内視鏡システム毎に参照テーブルを作成し直すことは煩雑である。このため、特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、第１比率である比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を補正する。具体的には、撮像素子１４１における、白色光ＷＬ（第１の光）の撮像感度と、撮像素子１４１における、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の撮像感度との感度比を予め測定してその結果をメモリ５１２に記憶しておく。特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、記憶した感度比Ｇ２を用いてヘモグロビンの量を算出するとき、第１比率である比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を、感度比Ｇ２を用いて補正した（割り算した）第１補正比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ２｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ２］に基づいて、参照テーブルを用いて生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第１特徴量）を算出し取得する。これにより、撮像素子１４１の撮像感度が内視鏡システム間でばらついても、ばらつきの少ないヘモグロビンの量を算出することができる。撮像感度とは、同じ光強度の光を撮像素子１４１で同じ時間受光したときのカラー画像データの値をいう。上述の実施形態では、ヘモグロビンの量を算出するために第１比率を用いるので、撮像感度として、白色光ＷＬ（第１の光）の撮像感度と、撮像素子１４１における、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の撮像感度との感度比Ｇ２を用いればよい。感度比Ｇ２として、第１比率に用いるカラー画像データの成分に対応させてカラー画像データの輝度成分とＲ成分、Ｇ成分を用いるが、どの成分を用いるかは、特に制限されない。
【００８９】
このような感度比Ｇ２を用いた第１比率の上記補正は、白色光ＷＬ（第１の光）の光強度とＷｉｄｅ光（第２の光）の光強度の強度比率が目標値にある条件で行われることが好ましい。しかし、光強度の強度比は、上述したように内視鏡システム間でばらつき、一定でない場合が多い。この場合、本実施形態の特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、上述の第１光強度比Ｇ１をメモリ５１２に予め記憶しておき、この第１光強度比Ｇ１と感度比Ｇ２を用いて、第１比率である比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を、第１光強度比Ｇ１及び感度比Ｇ２を用いて補正した（割り算した）第１補正比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ１・Ｇ２｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）］・Ｇ１・Ｇ２｝に基づいて、参照テーブルを用いて生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第１特徴量）を算出し取得することが好ましい。なお、第１光強度比Ｇ１が１．０である場合、感度比Ｇ２のみを用いて、第１補正比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ２｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）］・Ｇ２｝に基づいて、参照テーブルを用いて生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第１特徴量）を算出し取得することができる。
なお、感度比Ｇ２は、白色光ＷＬ（第１の光）及びＷｉｄｅ光（第２の光）で照明した基準被写体を撮像素子１４１で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比を、第１光強度比Ｇ１を用いて補正した比であることが好ましい。例えば、白色光ＷＬ（第１の光）で照明したヘモグロビンの量が０の基準被写体を撮像素子１４１で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データのＲ成分ＷＬ（Ｒ）あるいはＲ成分とＧ成分の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）と、Ｗｉｄｅ光（第２の光）で照明したヘモグロビンの量が０の基準被写体を撮像素子１４１で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）との比をＷｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）あるいはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝としたとき、感度比Ｇ２は、Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ１・０．６｝あるいはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ１・０．６］と定める。なお、第１光強度比Ｇ１が１．０である場合、感度比Ｇ２は、Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・０．６｝あるいはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・０．６］と定めることができる。ここで、上記式において０．６を用いるのは、ヘモグロビンの量が０のときの第１補正比率の値を図５に示すように、０．６とするためである。これにより、図５に示すように、上記撮像感度が内視鏡システム間でばらついている場合でも、ヘモグロビンの量が０のときの第１補正比率を０．６に揃えることができ、複数の内視鏡システム間で共通した参照テーブルを用いて、内視鏡システム間でばらつきのないヘモグロビンの量を算出することができる。
このように、感度比Ｇ２は、第１比率の値が基準値、例えば０．６として既知である基準被写体、例えばヘモグロビンの色素と同じ色成分を有さない基準板を撮像素子１０４で撮像したときに得られる第１補正比率の値が基準被写体の基準値、例えば０．６になるように設定された比である、ことが好ましい。
上記補正対象の第１比率では、第２のカラー画像データの成分として輝度成分を用いるが、波長帯域Ｒ０を波長帯域として含むＧ成分を用いることもできる。
【００９０】
上述の撮像素子１４１の撮像感度のばらつきの問題は、波長帯域の異なる2つの光を照明光として用いる場合に限定されない。例えば、異なる波長帯域の光成分を含んだ光を用いてカラー画像データを生成し、カラー画像データから上記光成分の波長帯域に対応するカラー画像データの対応成分に基づいて第１比率を求めて、ヘモグロビンの量を算出する場合にもばらつきの問題は問題が生じる。
一実施形態によれば、メモリ５１２は、撮像素子１４１における光に含まれる光成分の異なる波長帯域の間の撮像感度の比である感度比を予め記憶しておく。このとき、特徴量取得部５１０は、カラー画像データの光成分の波長帯域に対応した対応成分の比率のうち、ヘモグロビンの量に対して感度を有する第１比率を、感度比を用いて補正した第１補正比率に基づいて、ヘモグロビンの量を取得することが好ましい。
【００９１】
（第２比率の補正：光強度）
上述した実施形態では、波長帯域の異なるＷｉｄｅ光（第２の光）及びＮａｒｒｏｗ光（第３の光）で照明された生体組織Ｔの撮像画像のカラー画像データの成分間の第２比率である比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）とヘモグロビンの量に基づいて生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを算出するので、信頼性のある酸素飽和度Ｓａｔを算出するには、波長帯域の異なる上記Ｗｉｄｅ光（第２の光）及びＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度の比は所定の値になっていること、すなわち、光強度の比は複数の内視鏡システム間でばらつきがなく一定であることが好ましい。しかし、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の光強度とＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度の比は内視鏡システム毎に製造誤差等によりわずかにばらついている場合がある。このため、第２比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）に基づいて算出される酸素飽和度Ｓａｔは、複数の内視鏡システム間でばらつき易い。この場合、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の光強度とＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度のばらつきにあわせて酸素飽和度Ｓａｔを算出するために用いる第２比率の下限値及び上限値を修正することで酸素飽和度Ｓａｔの算出結果の、内視鏡システム間のばらつきを抑えることはできる。しかし、上記下限値及び上限値を内視鏡システム毎に作成し直すことは煩雑である。このため、本実施形態の特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、第２比率である比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を補正する。具体的には、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の光強度とＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度との比である第２光強度比Ｇ３を予め測定してその結果をメモリ５１２に記憶しておく。特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、第２比率を用いて酸素飽和度Ｓａｔを算出するとき、第２比率である比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、第２光強度比Ｇ３を用いて補正した（割り算した）第２補正比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／｛Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）・Ｇ３｝に基づいて、上限値及び下限値を用いて生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔ（第２特徴量）を算出し取得する。なお、比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）は、ヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔに対して感度を有するパラメータである。感度を有するとは、ヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔが変化すると、この変化に応じて比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）も変化することをいう。
【００９２】
上述したように、酸素飽和度Ｓａｔは、第２補正比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／｛Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）・Ｇ３｝に基づいて算出されるので、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の光強度とＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度の比が内視鏡システム間でばらついても、同じ酸素飽和度Ｓａｔを算出することができる。本実施形態の光源装置４００では、Ｗｉｄｅ光とＮａｒｒｏｗ光は１つの光源ランプ４３０から放射された光のうち光学フィルタ４１５，４１６を透過した透過光であるので、Ｗｉｄｅ光の光強度とＮａｒｒｏｗ光の光強度の比のばらつきは、光学フィルタ４１５及び光学フィルタ４１６の光透過率のばらつきや回転フィルタ４１０の窓４１４ａ及び窓４１４ｂの大きさ（開口の大きさ）のばらつきに起因する。
【００９３】
メモリ５１２に記憶される第２光強度比Ｇ３は、Ｗｉｄｅ光（第２の光）及びＮａｒｒｏｗ光（第３の光）で照明した基準被写体を撮像素子１４１あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの一成分の比であることが好ましい。より具体的には、第２光強度比Ｇ３は、Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）で照明した基準被写体を撮像素子１４１あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの一成分の値を、Ｗｉｄｅ光（第２の光）で照明した基準被写体を撮像素子１４１あるいは基準撮像素子で撮像することで生成した基準被写体におけるカラー画像データの一成分の値で割った値、あるいはその値を定数倍した値である。
したがって、一実施形態によれば、第２光強度比Ｇ３は、Ｗｉｄｅ光（第２の光）とＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度がばらついても、第２比率の値が、予め定めた光強度のＷｉｄｅ光とＮａｒｒｏｗ光に対応したカラー画像データの一成分から得えられる第２比率の値になるように第２比率を補正する係数である。例えば、Ｗｉｄｅ光（第２の光）で照明された基準被写体の撮像により得られたカラー画像データの一成分の値に対してＮａｒｒｏｗ光（第３の光）で照明された基準被写体の撮像により得られたカラー画像データの一成分の値が１０分の１である場合、第２光強度比Ｇ３は、例えば１０分の１あるいは１０分の１を定数倍（例えばａ倍）した値とする。このようなＷｉｄｅ光及びＮａｒｒｏｗ光を用いて被写体を撮像することにより得られる第２比率は、補正のために第２光強度比Ｇ３で除算するので、第２比率には、例えば１０倍あるいは１０倍の定数倍（例えば１／ａ倍）した値が乗算される。ここで、カラー画像データの一成分とは、波長帯域Ｒ０を波長帯域として含むカラー画像データのＧ成分でもよいが、輝度成分であることが、正確に光強度の比率を取得する点から好ましい。基準被写体は、複数の内視鏡システム間の製品のばらつきを抑制するための検査を行うときに複数の内視鏡システムに共通して用いるように定められた被写体であればよく、例えばホワイトバランスのために用いる基準白色板でもよいし、予め特定された生体組織や試料であってもよい。
【００９４】
具体的には、Ｗｉｄｅ光（第２の光）及びＮａｒｒｏｗ光（第３の光）で照明した、酸素飽和度Ｓａｔ＝０％の基準被写体におけるカラー画像データの輝度成分の比が０．４９（図６において、第2補正比率０．４９において、酸素飽和度Ｓａｔを０％とする）となるように、第２光強度比Ｇ３を定めることが好ましい。具体的には、Ｗｉｄｅ光（第２の光）及びＮａｒｒｏｗ光（第３の光）で照明した上記基準被写体におけるカラー画像データの輝度成分の比をＮａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）としたとき、第２光強度比Ｇ３を、Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／｛Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）・０．４９｝と定める。これにより、図６に示すように、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の光強度とＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度の比が内視鏡システム間でばらついている場合でも、酸素飽和度Ｓａｔ＝０％のときの第２補正比率を０．４９に揃えることができ、内視鏡システム間でばらつきのないヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを算出することができる。図６は、一実施形態で用いるヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔと第２補正比率の対応関係の一例を示す図である。
【００９５】
また、第２補正比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／｛Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）・Ｇ３｝は、２つの輝度成分の比率であるので、撮像素子１４１の受光素子の撮像感度（同じ光強度の光で照明された被写体の撮像画像データの値）が複数の内視鏡システム間でばらついている場合、第２補正比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／｛Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）・Ｇ３｝も複数の内視鏡システム間でばらつき易い。このため、複数の内視鏡システムを検査する場合、撮像素子の撮像感度を揃えるために、撮像素子１４１に代えて、内視鏡システムの検査を行うときに共通に用いる、撮像感度が目標感度であることが保証されている基準撮像素子を用いることが好ましい。撮像素子１４１の撮像感度が目標感度に一致している場合、撮像素子１４１を用いることもできる。
【００９６】
特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、第２比率を、第２光強度比Ｇ３を用いて補正した第２補正比率と、ヘモグロビンの量とに基づいて、ヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを算出するが、このときに用いるヘモグロビンの量を算出する際、第１光強度比Ｇ１を用いて補正した第１補正比率に基づいて、あるいは、感度比Ｇ２を用いて補正した第１補正比率に基づいて、あるいは、第１光強度比Ｇ１及び感度比Ｇ２を用いて補正した第１補正比率に基づいて、ヘモグロビンの量を算出することが好ましい。
【００９７】
（特徴量算出方法１）
このような内視鏡システム１では、以下の特徴量の算出が行われる。
光源装置４３０から電子内視鏡１００の挿入管１１０を通して出射した波長帯域の異なる白色光ＷＬ（第１の光）とＷｉｄｅ光（第２の光）で生体組織Ｔを照明する。
このとき、白色光ＷＬ（第１の光）で照明された生体組織Ｔを撮像素子１４１で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、Ｗｉｄｅ光（第２の光）で照明された生体組織Ｔを撮像素子１４１で撮像することにより第２のカラー画像データを生成する。
プロセッサ２００の特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、生体組織Ｔの第１のカラー画像データの複数の成分と生体組織Ｔの第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第１特徴量）に対して感度を有する第１比率、例えば比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を、予め取得した、白色光ＷＬ（第１の光）の光強度とＷｉｄｅ光（第２の光）の光強度との比である第１光強度比Ｇ１を用いて補正した第１補正比率、例えばＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ１｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ１］を生成する。
特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、さらに、生成した第１補正比率に基づいて、生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第1特徴量）を、例えば図５に示すような関係を表した参照テーブルを用いて算出する。
【００９８】
（特徴量算出方法２）
また、内視鏡システム１では、特徴量算出方法１と異なる以下の特徴量の算出が行われる。
光源装置４３０から電子内視鏡１００の挿入管１１０を通して出射した波長帯域の異なる白色光ＷＬ（第１の光）とＷｉｄｅ光（第２の光）で生体組織Ｔを照明する。
このとき、白色光ＷＬ（第１の光）で照明された生体組織Ｔを撮像素子１４１で撮像することにより第１のカラー画像データを生成し、Ｗｉｄｅ光（第２の光）で照明された生体組織Ｔを撮像素子１４１で撮像することにより第２のカラー画像データを生成する。
プロセッサ２００の特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、生体組織Ｔの第１のカラー画像データの複数の成分と生体組織Ｔの第２のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第１特徴量）に対して感度を有する第１比率、例えば比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を、予め取得した、撮像素子１４１における白色光ＷＬ（第１の光）の撮像感度とＷｉｄｅ光（第２の光）の撮像感度との比である感度比Ｇ２を用いて補正した第１補正比率、例えばＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）・Ｇ２｝またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／［｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝・Ｇ２］を生成する。
特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、さらに、生成した第１補正比率に基づいて、生体組織Ｔのヘモグロビンの量（第1特徴量）を、例えば図５に示すような関係を表した参照テーブルを用いて算出する。
【００９９】
（特徴量算出方法３）
さらに、内視鏡システム１では、特徴量算出方法１，２と異なる以下の特徴量の算出が行われる。
光源装置４３０から電子内視鏡１００の挿入管１１０を通して出射した波長帯域の異なる白色光ＷＬ（第１の光）、Ｗｉｄｅ光（第２の光）、及びＮａｒｒｏｗ光（第３の光）で生体組織Ｔを照明する。
次に、Ｗｉｄｅ光（第２の光）で照明された生体組織Ｔを撮像素子１４１で撮像することにより第２のカラー画像データを生成し、Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）で照明された生体組織Ｔを撮像することにより第３のカラー画像データを生成する。
プロセッサ２００の特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、生体組織Ｔの第２のカラー画像データの複数の成分と生体組織Ｔの第３のカラー画像データの複数の成分との比率のうち、生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔ（第２特徴量）に対して感度を有する第２比率、例えばＮａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、予め取得した、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の光強度とＮａｒｒｏｗ光（第３の光）の光強度との比である第２光強度比Ｇ３を用いて補正した第２補正比率、例えばＮａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／｛Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）・Ｇ３｝を生成する。
特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、さらに、第２補正比率に基づいて、生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔ（第２特徴量）を算出する。
このとき、白色光ＷＬ（第１の光）は、Ｗｉｄｅ光（第２の光）とともに、ヘモグロビンの量に対して感度を有する上記第１比率、例えば比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝をヘモグロビン量算出部５１０ａで求めるために用いられる。この第１比率は、特量算出方法１，２によりヘモグロビンの量を求めるために用いられる。酸素飽和度算出部５１０ｂは、このヘモグロビンの量を、ヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを算出するために用いる。
【０１００】
上述した特徴量算出方法１〜３に加えて、以下の特徴量の算出も一実施形態として行うことができる。
すなわち、光源装置４００は、波長帯域の異なる少なくとも２つの光成分を有する光で生体組織を照明する。照明された生体組織を撮像素子１０４で撮像することにより、画像処理部５００は、カラー画像データを生成する。このとき、特徴量取得部５１０、より具体的には、ヘモグロビン量算出部５１０ａは、生体組織のカラー画像データの光成分の波長帯域に対応した対応成分の比率のうち、生体組織のヘモグロビンの量に対して感度を有する第１比率を、予め取得した、撮像素子１０４における光成分の異なる波長帯域の間の撮像感度の比である感度比Ｇ３を用いて補正した第１補正比率を生成する。ヘモグロビン量算出部５１０ａは、生成した第１補正比率に基づいて、生体組織のヘモグロビンの量を算出する。
【０１０１】
（内視鏡システムの動作）
内視鏡システム１は、通常観察モードと分析モードの２つの動作モードを有する。通常観察モードは、光学フィルタ４１８で生成した白色光ＷＬを用いてカラー画像を撮影する動作モードである。分析モードは、光学フィルタ４１５，４１６，４１８のそれぞれを透過したＷｉｄｅ光，Ｎａｒｒｏｗ光、及び白色光ＷＬを使用して撮像したデジタル画像データに基づいて分析を行い、生体組織Ｔ中の生体情報の分布画像（例えば酸素飽和度分布画像）を表示するモードである。内視鏡システム１の動作モードは、例えばプロセッサ２００の操作パネル（不図示）や電子内視鏡１００の操作ボタン（不図示）に対するユーザ操作によって切り換えられる。
【０１０２】
通常観察モードにおいては、コントローラ５１６は、光源装置４００内の移動機構を制御して、回転フィルタ４１０を適用位置から退避位置へ移動させる。なお、分析モードでは、回転フィルタ４１０は適用位置に配置される。また、回転フィルタ４１０が移動機構を有しない場合は、コントローラ５１６は、フィルタ制御部４２０を制御して、光源ランプ４３０の放射した光が光学フィルタ４１８に入射する位置で回転フィルタ４１０を静止させるように構成される。そして、撮像素子１４１の撮像により生成されたデジタル画像データに対してデモザイク等の所定の画像処理を施した後に、ビデオ信号に変換して、ディスプレイ３００に画面表示させる。
【０１０３】
分析モードにおいては、コントローラ５１６は、フィルタ制御部４２０を制御して、回転フィルタ４１０を一定の回転数で回転駆動させながら、光学フィルタ４１５、４１６及び４１８のそれぞれを透過した光による生体組織Ｔの撮像を順次行う。そして、各光学フィルタ４１５及び４１６のそれぞれで生成したＷｉｄｅ光及びＮａｒｒｏｗ光を用いて取得したデジタル画像データに基づいて生体組織Ｔ中の生体情報の分布を示す画像を生成する。画像表示制御部５１４は、生体情報の分布を示す画像を、光学フィルタ４１８を用いて取得した通常観察画像と並べた、あるいは重ねた表示画面を生成する。ポスト画像処理部５０８は、生成した表示画面のデータを更にビデオ信号に変換して、ディスプレイ３００が画面表示するようにディスプレイ３００に送る。
【０１０４】
分析モードでは、光源ランプ４３０からの光の光路を横切る光学フィルタ５１５，５１６，５１８のタイミング、すなわち回転フィルタ４１０の回転の位相は、フィルタ制御部４２０でコントローラ５１６から供給される、撮像素子１４１の駆動と同期したタイミング信号の位相と比較され調整される。
【０１０５】
次に、分析モードにおいて実行される分析処理について説明する。図７は、分析処理の手順を表すフローチャートである。
【０１０６】
ユーザ操作によって、分析モードが選択される場合は、上述したように、フィルタ制御部４２０は回転フィルタ４１０を一定の回転数で回転駆動する。そして、光源装置４００からは、光学フィルタ４１５、４１６、４１８を通過した照明光ＩＬ（Ｗｉｄｅ光、Ｎａｒｒｏｗ光、及び白色光ＷＬ）が順次供給され、各照明光ＩＬを用いた撮像が順次行われる（Ｓ１）。具体的には、光学フィルタ４１５，４１６，４１８を透過したＷｉｄｅ光、Ｎａｒｒｏｗ光、白色光ＷＬを用いて撮像しプレ画像処理された生体組織Ｔの第２、第３、及び第１のカラー画像データのＲ成分、Ｇ成分、及びＢ成分のデータはメモリ５１２に記憶される。白色光ＷＬは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らない。白色光ＷＬは、例えば、基準色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等、特定の波長帯域の光を含むものであればよい。つまり、白色光ＷＬには、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も含まれる。
【０１０７】
次に、特徴量取得部５１０は、白色光ＷＬの第１のカラー画像データをメモリ５１２から呼び出して、第１のカラー画像データの画素から、以下の分析処理（処理Ｓ３−Ｓ８）の対象とする画素を選別する画素選別処理Ｓ２を行う。生体組織Ｔ中の血液を含んでいない箇所や、生体組織Ｔの色がヘモグロビン以外の物質により支配的な影響を受けている箇所については、画素の色情報から酸素飽和度や血流量を計算しても意味のある値は得られず、単なるノイズとなる。このようなノイズを操作者に提供すると、操作者による判断の妨げとなるだけでなく、特徴量取得部５１０に無用な負荷を与えて処理速度を低下させる。そこで、図７に示す分析処理では、分析処理に適した画素、すなわち、ヘモグロビンの分光学的特徴が記録された画素を選別して、選別された画素に対してのみ分析処理を行うように構成されている。
【０１０８】
具体的には、画素選別処理Ｓ２では、以下の３つの条件式を全て充足する画素のみが分析処理の対象画素として選別される。
【０１０９】
式（４）：
【数４】
2018043728.tif 000006
【０１１０】
式（５）：
【数５】
2018043728.tif 000007
【０１１１】
式（６）：
【数６】
2018043728.tif 000008
ここで、ａ１、ａ２、ａ３は正の定数である。
【０１１２】
上記３つの条件式は、血液の透過スペクトルにおける、Ｇ成分＜Ｂ成分＜Ｒ成分の値の大小関係に基づいて設定されている。なお、上記の３つの条件式のうちの１つ又は２つのみを使用して（例えば、血液に特有の赤色に注目して数式５及び数式６のみを使用して）画素選別処理Ｓ２を行ってもよい。
【０１１３】
次に、特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、第１のカラー画像データ、第２のカラー画像データをメモリ５１２から呼び出して、選別された画素に対して第１分析処理（Ｓ３）を行う。具体的には、ヘモグロビン量算出部５１０ａは、第１のカラー画像データのＲ成分ＷＬ（Ｒ）、あるいはＲ成分とＧ成分の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）を求め、さらに、第２のカラー画像データの輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を求め、第１比率を求める。さらに、ヘモグロビン量算出部５１０ａは、メモリ５１２に記憶されている第１光強度比Ｇ１及び感度比Ｇ２の少なくとも一方を用いて、第１補正比率を算出し、この第１補正比率に基づいて、メモリ５１２に記憶されている参照テーブルを参照することにより、生体組織Ｔのヘモグロビンの量を算出し、取得する。
【０１１４】
次に、特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、選別された画素に対して第２分析処理Ｓ４を行う。具体的には、酸素飽和度算出部５１０ｂは、第２のカラー画像データの輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を求め、さらに、第３のカラー画像データの輝度成分Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）を求め、第２比率を求める。さらに、酸素飽和度算出部５１０ｂは、メモリ５１２に記憶されている第２光強度比Ｇ３を用いて、第２補正比率を算出し、この第２補正比率に基づいて、メモリ５１２に記憶されている上限値及び下限値を呼び出し、生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを算出し、取得する。
算出した酸素飽和度Ｓａｔの分布画像、及びヘモグロビンの量の分布画像のデータは、第１のカラー画像データとともに画像表示制御部５１４に送られる。
【０１１５】
画像表示制御部５１４は、操作者からの入力指示を、コントローラ５１６を介して受け、生体情報画像データを生成する（Ｓ５）。さらに、ポスト画像処理部５０８は、生体情報画像データを信号処理（γ補正等）してディスプレイ表示用の画面データを生成する。生成された画面データはディスプレイ３００に送られ、ディスプレイ３００は、生体情報画像を表示する。画像表示制御部５１４は、操作者の入力指示に応じて、ヘモグロビンの量の分布画像や酸素飽和度分布画像のみを表示する表示画面や、通常観察画像のみを表示する表示画面、ヘモグロビンの量の分布画像、酸素飽和度分布画像及び／又は通常観察画像に患者のＩＤ情報や観察条件等の付帯情報を重ねて表示した表示画面等の、種々の画面データを生成することができる。
【０１１６】
図８は、ディスプレイ３００が表示する画像の一例を示す図である。図８は、上述の処理により取得した酸素飽和度Ｓａｔから生成された酸素飽和度分布画像（２次元表示）の表示例である。白色光ＷＬを照明光としたときの通常観察画像（図８中の左側）と、酸素飽和度分布画像（図８中の右側）を並列して表示している。酸素飽和度分布画像は、酸素飽和度に応じて色相が変化するグラデーション表示になっている。この酸素飽和度分布画像を用いて、酸素飽和度の高い部分や低い部分を特定することができる。
【０１１７】
悪性腫瘍の病変部では、血管新生により正常な生体組織よりもヘモグロビンの量が多く、かつ、酸素の代謝が顕著であるため酸素飽和度Ｓａｔは正常な生体組織よりも低いことが知られている。このため、ヘモグロビンの量の分布画像や酸素飽和度分布画像を表示することは重要である。画像表示制御部５１４は、これらの分布画像の所定の条件を満たす画素に対して強調表示処理を施して表示してもよい。
【０１１８】
本実施形態では、内視鏡システム１を用いて精度の高い診断を行うために、酸素飽和度Ｓａｔの分布を示す酸素飽和度分布画像は高画質であることが求められる。このため、酸素飽和度分布画像は、好ましくは１００万画素以上、より好ましくは２００万画素以上、さらに好ましくは８００万画素以上である。一方、取り扱う画像の画素数が多くなる程、プロセッサ２００の演算回路は大きくなり、処理負荷も大きくなる傾向にある。特に、１００万画素以上の高画素（高画質）では上記傾向は顕著である。本実施形態では、上述したように、ヘモグロビンの量や酸素飽和度Ｓａｔとカラー画像データを関連付けた参照テーブルや対応関係の情報を予め設けておき、この参照テーブル及び対応関係を用いてヘモグロビンの量及び酸素飽和度Ｓａｔを算出するので、上述の実施形態は、カラー画像データの取得の度にヘモグロビンの量及び酸素飽和度Ｓａｔを、参照テーブル及び対応関係を用いずに算出する場合に比べて効率よくヘモグロビンの量及び酸素飽和度Ｓａｔを算出することができる。このため、プロセッサ２００の演算回路を小さくすることができ、これにより、高画質な画像を生成するとしても、低コストで、低発熱量で、低省電力のプロセッサ２００を提供することができる。
【０１１９】
以上が実施形態を説明したが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１    内視鏡システム
１００    電子内視鏡
１１０    挿入管
１１１    挿入管先端部
１２１    対物レンズ群
１３１    ライトガイド
１３１ａ  先端部
１３１ｂ  基端部
１３２    レンズ
１４１    撮像素子
１４１ａ  カラーフィルタ
１４２    ケーブル
２００    プロセッサ
３００    ディスプレイ
４００    光源装置
４１０    回転フィルタ
４２０    フィルタ制御部
４３０    光源ランプ
４４０    集光レンズ
４５０    集光レンズ
５００    画像処理部
５０２    Ａ／Ｄ変換回路
５０４    プレ画像処理部
５０６    フレームメモリ部
５０８    ポスト画像処理部
５１０    特徴量取得部
５１２    メモリ
５１４    画像表示制御部
５１６    コントローラ
【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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【国際調査報告】
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