(57)【要約】  内視鏡装置は、第１の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された第１の狭帯域光と、第２の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された第２の狭帯域光とを射出可能な光源部（１３２）と、前記第１の狭帯域光による第１の画像と、前記第２の狭帯域光による第２の画像とをそれぞれ分離して取得する撮像系（１５２，１５６，１３２，１３６）とを有している。
2017216878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物の画像を取得する内視鏡装置において、
第１の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された第１の狭帯域光と、第２の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された第２の狭帯域光とを射出可能な光源部と、
前記第１の狭帯域光による第１の画像と、前記第２の狭帯域光による第２の画像とをそれぞれ分離して取得する撮像系とを有していることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記撮像系は、前記第１の画像と前記第２の画像を分離して取得する前記内視鏡装置の挿入部の先端に設けられた撮像素子を含み、
前記撮像素子は、第１の狭帯域光の透過率が第２の狭帯域光の透過率よりも高い第１の色フィルタを有する第１の色画素と、第２の狭帯域光の透過率が第１の狭帯域光の透過率よりも高い第２の色フィルタを有する第２の色画素とを有し、
前記撮像素子は、前記第１の色画素により前記第１の画像を取得し、前記第２の色画素により前記第２の画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、少なくともＲ領域とＧ領域とＢ領域の３つの色領域の光を分離して取得するカラーフィルタを有する原色フィルタ型の撮像素子であり、
前記Ｒ領域の光を分離して取得する色画素をＲ画素、前記Ｇ領域の光を分離して取得する色画素をＧ画素、前記Ｂ領域の光を分離して取得する色画素をＢ画素としたときに、前記撮像素子は、互いに異なる色画素により前記第１の画像と前記第２の画像を分離して取得することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、少なくともＭ（マゼンタ）領域とＣ（シアン）領域とＹ（イエロー）領域の３つの色領域の光を分離して取得するカラーフィルタを有する補色フィルタ型の撮像素子であり、
前記Ｍ領域の光を分離して取得する色画素をＭ画素、前記Ｃ領域の光を分離して取得する色画素をＣ画素、前記Ｙ領域の光を分離して取得する色画素をＹ画素としたときに、前記撮像系は、前記Ｍ画素と前記Ｃ画素と前記Ｙ画素により取得された画像情報に基づいて、前記第１の画像と前記第２の画像を分離して取得する画像処理を行う画像処理回路をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記光源部は、前記第１の狭帯域光と第２の狭帯域光を同時に発光することを特徴とする請求項３または４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光は、同じ色画素に含まれる波長領域に含まれており、
前記撮像素子は、前記第１の画像と前記第２の画像を互いに異なるタイミングで取得することにより、前記第１の画像と前記第２の画像を分離して取得することを特徴とする請求項３または４に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記撮像系は、前記内視鏡装置の挿入部の先端に設けられた撮像素子を含み、前記撮像素子は、可視領域全体の光を取得するモノクロ型の撮像素子であり、
前記光源部は、前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光を異なるタイミングで発光し、
前記撮像素子は、前記第１の画像と前記第２の画像を互いに異なるタイミングで取得することにより、前記第１の画像と前記第２の画像を分離して取得することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
各特徴物質の吸収スペクトルにおいて、第１の基準値よりも吸収の大きい領域を吸収ピーク領域とし、前記第１の基準値に等しいかそれよりも小さい第２の基準値よりも吸収の小さい領域を吸収ボトム領域としたときに、前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光は、前記吸収ピーク領域と前記吸収ボトム領域に基づいて選定されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記撮像系は、前記内視鏡装置の挿入部の先端に設けられた撮像素子を含み、前記撮像素子は、可視光領域の光を受光可能であり、可視光領域をＲ領域とＧ領域とＢ領域の３つの色領域に分割したときに、前記第１の基準値および前記第２の基準値は、各特徴物質の吸収スペクトルの前記Ｒ領域と前記Ｇ領域と前記Ｂ領域の前記３つの色領域ごとの最大値と最小値に基づいて、前記Ｒ領域と前記Ｇ領域と前記Ｂ領域の前記３つの色領域ごとに設定されることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記３つの色領域ごとに設定される前記第１の基準値は、各特徴物質の吸収スペクトルの各色領域の最大値と最小値の中間値であり、
前記３つの色領域ごとに設定される前記第２の基準値は、各特徴物質の吸収スペクトルの各色領域の最大値と最小値の中間値であることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記第１の狭帯域光は、前記第１の特徴物質の吸収スペクトルの吸収ピーク領域に含まれおり、
前記第２の狭帯域光は、前記第２の特徴物質の吸収スペクトルの吸収ピーク領域に含まれていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記第１の狭帯域光は、前記第２の特徴物質の吸収スペクトルの吸収ボトム領域に含まれており、
前記第２の狭帯域光は、前記第１の特徴物質の吸収スペクトルの吸収ボトム領域に含まれていることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記第１の特徴物質は、観察対象物が含有している観察対象物由来の物質であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記第１の特徴物質は、ヘモグロビンであることを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記第２の特徴物質は、前記観察対象物に散布、投与または塗布された外部由来の物質であることを特徴とする請求項１または１３に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
前記第２の特徴物質は、生体観察に用いられる色素であることを特徴とする請求項１５に記載の内視鏡装置。
【請求項１７】
前記光源部は、Ｒ領域とＧ領域とＢ領域の３つの色領域のそれぞれに少なくとも１つずつ含まれる複数種類の狭帯域光を射出可能であり、
前記複数種類の狭帯域光は、前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光とを含んでおり、
前記内視鏡装置は、前記複数種類の狭帯域光を用いた白色観察モードによる観察を行うことが可能であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１８】
前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光の少なくとも一方は、複数種類の狭帯域光で構成されており、前記Ｒ領域と前記Ｇ領域と前記Ｂ領域の前記３つの色領域はすべて、前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項１７に記載の内視鏡装置。
【請求項１９】
前記Ｒ領域と前記Ｇ領域と前記Ｂ領域の前記３つの色領域はすべて、前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光のいずれか一方のみを含でいることを特徴とする請求項１８に記載の内視鏡装置。
【請求項２０】
前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光は、それぞれ、前記第１の特徴物質と前記第２の特徴物質をコントラスト良く観察するための観察モードで使用される狭帯域光であることを特徴とする請求項２、８、１３、１５、１７のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
【請求項２１】
前記第１の狭帯域光と前記第２の狭帯域光はいずれも、各特徴物質の吸収スペクトルに設定された吸収ピーク領域に含まれていることを特徴とする請求項２０に記載の内視鏡装置。
【請求項２２】
前記光源部はさらに、第３の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された第３の狭帯域光を射出可能であり、前記撮像系は、前記第３の狭帯域光による画像を前記第１の画像と前記第２の画像から分離して取得することを特徴とする請求項２、８、１３、１５、１７のいずれかひとつに記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象物の画像を取得する内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１４−５０５９５号公報は内視鏡装置を開示している。この内視鏡装置は、酸素飽和度測定光と血管強調用照明光を交互に被検体に照射し、得られた２フレーム分の画像から表層血管と中層血管を強調表示しつつ、酸素飽和度が低いときのみ表層血管の色を変化させた画像を表示する。これにより、血管走行パターンが強調表示された画像を表示するとともに、その血管走行パターンが有する部位が病変部であるか否かが直感的に分かる情報を表示する。
【発明の概要】
【０００３】
前述の内視鏡装置では、血管走行パターンが有する部位が病変部であるか否かが直感的に分かるなどとしている。しかし、結局見ている対象は、ヘモグロビン由来の血管画像である。すなわち１種類の特徴物質であるヘモグロビンを、見方を変えて見ているに留まっている。病変部の態様によっては、ヘモグロビンに基づく血管画像だけでは病変部であるか否かを判断できない場合がある。このため、色素染色など複数の特徴物質を用いて病変部を判断することが望まれている。
【０００４】
本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、複数の特徴物質の画像を分離して取得することを可能とする内視鏡装置を提供することにある。
【０００５】
内視鏡装置は、第１の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された第１の狭帯域光と、第２の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された第２の狭帯域光とを射出可能な光源部と、前記第１の狭帯域光による第１の画像と、前記第２の狭帯域光による第２の画像とをそれぞれ分離して取得する撮像系とを有している。
【０００６】
本発明によれば、複数の特徴物質の強調表示を可能とする内視鏡装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態による内視鏡装置のブロック図である。
【図２】図２は、図１に示されたレーザ光源のすべてが点灯されたときの照明光のスペクトルを示している。
【図３】図３は、ヘモグロビンの吸収スペクトルを示している。
【図４】図４は、１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）の照明光のスペクトルを示している。
【図５】図５は、インジゴカルミンの吸収スペクトルを示している。
【図６】図６は、１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）の照明光のスペクトルを示している。
【図７】図７は、２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）の照明光のスペクトルを示している。
【図８】図８は、照明光順次照射モードにおけるレーザ光源の点灯と消灯のタイミングチャートである。
【図９】図９は、図８に示されたタイミングＴａ１における光源部の発光スペクトルを示している。
【図１０】図１０は、図８に示されたタイミングＴｂ１における光源部の発光スペクトルを示している。
【図１１】図１１は、ピットパターン分類の図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）においてＢ画像とＧ画像で構成された画像を示している。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）においてＲ画像で構成された画像を示している。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）においてＲ画像とＧ画像とＢ画像とで構成された画像を示している。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図１２Ａと対応した、ヘモグロビンに基づく血管が強調された画像を示している。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１２Ｂと対応した、インジゴカルミンが強調された画像を示している。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図１２Ｃと対応した、血管とインジゴカルミンの両方が強調された画像を示している。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、図１３Ａの画像において特徴物質領域が矢印で視認性が高められた画像を示している。
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、図１３Ａの画像において特徴物質領域の周辺領域の明るさを低くすることで視認性が高められた画像を示している。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第１の特徴物質の特徴物質領域のイメージ図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、第２の特徴物質の特徴物質領域のイメージ図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、第１の特徴物質と第２の特徴物質の特徴物質重なり領域を示している。
【図１５】図１５は、インジゴカルミンの吸収スペクトルについて、第１実施形態の変形例にしたがって定義された吸収ピーク領域ＰＲと吸収ボトム領域ＢＲと吸収中間領域ＭＲを示している。
【図１６】図１６は、撮像素子に用いられる原色フィルタの光透過率のスペクトルの一例を示している。
【図１７】図１７は、撮像素子に用いられる補色フィルタの光透過率のスペクトルの一例を示している。
【図１８】図１８は、第２実施形態において光源部が射出可能な光のスペクトルを示している。
【図１９】図１９は、クリスタルバイオレットの吸収スペクトルを示している。
【図２０】図２０は、１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）における照明光のスペクトルを示している。
【図２１】図２１は、第３実施形態において光源部が射出可能な光のスペクトルを示している。
【図２２】図２２は、ルゴール液の吸収スペクトルを示している。
【図２３】図２３は、１物質観察モード（ルゴール液強調モード）における照明光のスペクトルを示している。
【図２４】図２４は、１物質観察モード（ルゴール液影響軽減モード）における照明光のスペクトルを示している。
【図２５】図２５は、第１実施形態のレーザ光源がＬＥＤ光源に置き換えられた光源部の射出光のスペクトルを示している。
【図２６】図２６は、Ｘｅランプとフィルタの組合せにより作り出された狭帯域光のスペクトルを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に係る内視鏡装置について、図を参照しながら説明する。本明細書において、内視鏡装置とは、生体の診察に用いられる医療用内視鏡装置や、工業製品ほかさまざまなものやさまざまな場所に存在する管空内の観察に用いられる工業用内視鏡装置に限定されるものではなく、観察対象物の有する管空たとえば体腔等に挿入されて管空の内面を観察可能な挿入部を備える機器一般を言う。
【０００９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、医療用内視鏡装置、特に消化器内視鏡装置を例に説明する。
【００１０】
［構成］
図１は、本発明の第１実施形態による内視鏡装置のブロック図である。本実施形態による内視鏡装置は、本体部１１０、スコープ部１２０、入力部１６０、表示部１７０により構成されている。はじめに本実施形態による内視鏡装置の各構成について説明する。
【００１１】
〔スコープ部１２０〕
スコープ部１２０は、観察対象物１９０の内部空間たとえば体腔等に挿入可能な可撓性を有する挿入部１２４と、医師等の作業者が把持して観察作業のために挿入部１２４の操作を行うための操作部１２２と、本体部１１０とスコープ部１２０とを接続するための可撓性を有する接続ケーブル１２６と、本体部１１０との着脱を可能にするコネクタ１２８等により構成されている。
【００１２】
挿入部１２４の先端には、照明光を観察対象物１９０に向けて射出する２個の照明ユニット１４６と、観察対象物１９０表面で反射または散乱された照明光を受光して画像を取得する撮像ユニット１５２とが配置されている。
【００１３】
スコープ部１２０には導光路が設けられており、本体部１１０に設けられた光源部１３２から射出されるレーザ光を挿入部１２４の先端に設けられた照明ユニット１４６まで導光する。導光路は、コネクタ１２８側から、接続ケーブル１２６内に設けられた１本の第１の光ファイバ１４０と、操作部１２２内に設けられた１入力２出力の分岐光学素子１４２（１×２分岐光学素子）と、挿入部１２４内に設けられた２本の第２の光ファイバ１４４により構成されている。本体部１１０内に設けられた光源部１３２から射出されたレーザ光は、コネクタ１２８を介してスコープ部１２０に入射し、第１の光ファイバ１４０、分岐光学素子１４２、２本の第２の光ファイバ１４４を経由して２個の照明ユニット１４６に入射する。分岐光学素子１４２は１つの入力端から入射した光を２つの出力端に、波長ごとの光量を略等しく分配する機能を有している。すなわち、挿入部１２４に設けられた２本の第２の光ファイバ１４４は、それぞれ、波長ごとに略等しい光量に分割された光源部１３２からのレーザ光を、２つの照明ユニット１４６まで導光する。
【００１４】
２つの照明ユニット１４６は、互いに略等しい光変換機能を有している。本実施形態では、レーザ光の波長は変換せず、放射角を広げ、可干渉長を短くする機能を有している。このような機能は、拡散板または拡散粒子を有する部材、レンズ等の光学素子、これらの組み合わせにより実現することが出来る。これにより、照明ユニット１４６は、光源部１３２から射出されたレーザ光の波長は変えず、広い放射角で、可干渉性の低い光を照明光として射出する。
【００１５】
スコープ部１２０の挿入部１２４の先端に設けられた撮像ユニット１５２は、撮像光学系と撮像素子を有している。本実施形態による撮像素子は、たとえば、ＣＭＯＳ型の撮像素子であり、ＲＧＢカラーフィルタが一般的なベイヤ配列で搭載されている。すなわち、撮像素子は、Ｒ領域とＧ領域とＢ領域の３つの色領域の光を分離して取得するカラーフィルタを有する原色フィルタ型の撮像素子である。言い換えれば、Ｒ領域の光を分離して取得する色画素であるＲ画素と、Ｇ領域の光を分離して取得する色画素であるＧ画素と、Ｂ領域の光を分離して取得する色画素であるＢ画素とを有する原色フィルタ型の撮像素子である。この場合、撮像ユニット１５２自体が、Ｒ画像とＧ画像とＢ画像とをそれぞれ分離して取得する撮像系を構成している。
【００１６】
また、スコープ部１２０には画像信号線１５４が設けられており、この画像信号線１５４は、挿入部１２４の先端に設けられた撮像ユニット１５２が取得した観察対象物１９０の画像情報を本体部１１０まで伝送する。画像信号線１５４は、挿入部１２４、操作部１２２、接続ケーブル１２６内に延びており、コネクタ１２８を介して本体部１１０に接続される。画像信号線１５４は、画像信号を伝送可能なものならどのようなものでもよく、たとえば電気配線や光通信用の光ファイバなどで構成することが出来る。画像信号線１５４は、図１では１本の信号線で構成されているように描かれているが、伝送したい画像信号の量や必要な伝送速度などに応じて複数本の信号線で構成されてもよい。
【００１７】
その他、本実施形態における挿入部１２４には、先端部を湾曲させるための湾曲機構やさまざまな処置を行う鉗子等を挿入可能な鉗子孔、液体や気体を噴出し、また吸引可能な送気送水管の他、一般的な内視鏡装置に搭載されている機能、機構が搭載されているが、簡便のために図１ではこれらの図示は省略されている。
【００１８】
〔本体部１１０〕
本体部１１０は、複数種類の狭帯域光を射出するための光源部１３２と、光源部１３２を駆動するための駆動部１３４を有している。光源部１３２は、レーザ光を射出する複数のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４を有し、駆動部１３４は、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４をそれぞれ駆動するための駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４を有している。
【００１９】
各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、半導体光源、たとえば、所望の狭帯域光を直接発光する狭帯域半導体光源である。狭帯域半導体光源は、たとえば、レーザ光を射出する半導体レーザ光源である。
【００２０】
本体部１１０はまた、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４を経由してレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４からの射出光の光量や発光タイミング等を制御する照明光制御部１３６と、撮像ユニット１５２が取得した画像信号に必要な画像処理を施す画像処理回路１５６と、照明光制御情報および／または画像処理情報を記憶しているメモリ１３７を有している。照明光制御情報は、たとえば、後述する各観察モードにおいて発光されるレーザ光の波長と各波長の光量比と発光タイミングとを含んでいる。また、画像処理情報は、たとえば、後述する各観察モードに対してあらかじめ設定された画像パラメータを含んでいる。
【００２１】
本実施形態で用いられているレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４はいずれも、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子の温度を制御する温度安定化部を有している。レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の特性は次のとおりである。
【００２２】
レーザ光源ＬＤ１は、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を射出する。その出力は１．５Ｗ程度である。
【００２３】
レーザ光源ＬＤ２は、波長４４５ｎｍの青色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【００２４】
レーザ光源ＬＤ３は、波長５２５ｎｍの緑色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【００２５】
レーザ光源ＬＤ４は、波長６３５ｎｍの赤色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【００２６】
駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４はそれぞれ対応するレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４と電気的に接続されている。すなわち図１に示されるように、駆動回路ＤＲＶ１はレーザ光源ＬＤ１と、駆動回路ＤＲＶ２はレーザ光源ＬＤ２と、駆動回路ＤＲＶ３はレーザ光源ＬＤ３と、駆動回路ＤＲＶ４はレーザ光源ＬＤ４とそれぞれ電気的に接続されている。レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、それぞれ、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４からの電流によりレーザ光を発振する。
【００２７】
駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４はいずれも、照明光制御部１３６に電気的に接続されている。照明光制御部１３６は、各駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４のそれぞれにレーザ光の光量や発光タイミング等の制御信号を送信することで、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出されるレーザ光の光量や発光タイミング等を制御する。これによりレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、互いに独立にレーザ光の光量や発光タイミングでレーザ光を射出可能となっている。すなわち、後述する観察モードおよび／または表示モード等に基づいて、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を独立に発振させたり点滅させたりすることが可能となっている。
【００２８】
レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出されたレーザ光は光コンバイナ１３８の入力端に入射する。本実施形態における光コンバイナ１３８は、４入力１出力、すなわち４×１光コンバイナである。
【００２９】
レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出されたレーザ光は、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４に接続された光ファイバ、図示しない内部コネクタを介して光コンバイナ１３８の入力端に入射する。すなわち、光コンバイナ１３８の４つの入力端のそれぞれにレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が光学的に接続されている。光コンバイナ１３８に入射した４色のレーザ光は光コンバイナ１３８内で合波され、１つの出力端から射出される。光コンバイナ１３８の１つの出力端はコネクタ１２８を経由して第１の光ファイバ１４０と光学的に接続されている。すなわち、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出された４色のレーザ光は合波され、第１の光ファイバ１４０に入射するように構成されている。第１の光ファイバ１４０に入射した４色のレーザ光は、分岐光学素子１４２、第２の光ファイバ１４４を経由して照明ユニット１４６まで導光され、ここで前述の通り広い放射角で、可干渉性の低い照明光となり、観察対象物１９０に向けて照射される。この照明光のスペクトルの一例を図２に示す。
【００３０】
駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４は、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が有する半導体レーザ素子と電気的に接続されており、半導体レーザ素子に所望の電流を供給することで半導体レーザ素子をレーザ発振させる。半導体レーザ素子から発振されるレーザ光量を安定化させるため、本体部１１０内には図示しないレーザ光量モニタが設けられており、このレーザ光量モニタの出力値に応じて駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４は所望のレーザ光量となるように、半導体レーザ素子に供給する電流量を調整する。なお、レーザ光量の調整は、光量モニタを用いる方法以外に、電流と光量のテーブルをあらかじめ記憶しておき、このテーブルを参照して供給電流を調整する方法や、その他さまざまな方法が知られており、これらの方法を用いることも好適である。
【００３１】
また、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４は、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が有する半導体レーザ素子の温度を制御する温度安定化部を制御するための制御信号を出力する。半導体レーザ素子は一般に、素子の温度が変化すると発振するレーザ光の光量や波長が変化することが知られている。このため、安定した光量と安定した波長のレーザ光を得るため、本実施形態では温度安定化部が設けられている。温度安定化部は、たとえば半導体レーザ素子と熱的に接続されたペルチェ素子で構成することが出来る。駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４は、ペルチェ素子を制御し、半導体レーザ素子が適切な温度たとえば２５℃となるように制御信号や電力を供給する。なお、半導体レーザ素子の温度を安定化する方法は、ペルチェ素子を用いる方法以外に、十分な熱容量のヒートシンクを用いる方法や、強制空冷手段を用いる方法など、さまざまな方法が知られており、これらの方法を用いることも好適である。さらに、温度センサにより半導体レーザ素子の温度を測定し、測定された温度に基づいて、半導体レーザ素子に供給する電流量を調整する方法を用いることも出来る。温度安定化機構は、４つのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４のそれぞれに独立に組み合わせることも可能であり、またひとつの温度安定化機構に複数のレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を組み合わせることも可能である。
【００３２】
照明光制御部１３６は、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４と電気的に接続されており、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４を経由してレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を独立に、あるいは連動させて光量を制御することが可能となっている。本実施形態における各レーザ光の発光タイミングは後述する。
【００３３】
画像処理回路１５６は、撮像ユニット１５２により取得され、画像信号線１５４により伝送された画像信号を、表示部１７０が表示可能な信号に変換する画像処理を行う。画像処理は、後述する観察モード、表示モードに応じて選定された照明光に適した画像処理を行い、作業者が所望の画像情報を表示部１７０に表示させて確認することを可能にする。このため、照明光制御部１３６と画像処理回路１５６とは図示しない電気配線で接続されており、画像処理回路１５６は必要に応じて、照明光の発光タイミングや光量の情報を得てそれに応じた処理を画像信号に施す。
【００３４】
コネクタ１２８は、スコープ部１２０と本体部１１０とを着脱可能に接続する機能を有している。コネクタ１２８は、画像信号を伝送する画像信号線１５４や、レーザ光を導光する光ファイバ１４０、撮像ユニット１５２に電力を供給する図示しない電力線の他、内視鏡装置を機能させるのに必要な電気配線および／または光配線を電気的および／または光学的に着脱可能にする機能を有している。さらに、内視鏡装置の作業に必要な気体や液体などを送るチューブ配管などを着脱可能にする機能を有している。
【００３５】
なお、本実施形態では、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が、それぞれ、１つの半導体レーザ素子を有している例を示したが、これに限らない。波長の略等しい複数の半導体レーザ素子を組み合わせたものを１つのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４として取り扱うことも好適である。この場合、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４内に図示しない光コンバイナを設け、複数の半導体レーザ素子からのレーザ光を１つの射出端から出力するようにすることも可能であるし、図１の光コンバイナ１３８の入力端を半導体レーザ素子の数に合わせて増やすことも可能である。たとえば、緑色光を射出するレーザ光源ＬＤ３を、３つの１Ｗ出力の半導体レーザ素子の組み合わせで構成する場合、図１の光コンバイナ１３８を６入力１出力の６×１光コンバイナとし、６つの入力端の３つにレーザ光源ＬＤ３の緑色光を発する半導体レーザ素子と光学的に接続するとよい。
【００３６】
１つのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４に複数の半導体レーザ素子を搭載することで、たとえば、目的の波長の半導体レーザ素子が十分な光量のものが調達できない場合にも十分な光量を得ることが出来る。また、複数の低コストな低出力レーザを組み合わせることで、低コスト化を実現することが可能となる。一方、１つのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４に１つの半導体レーザ素子を用いることで、本体部１１０を小型化することが可能となり、また、制御系をシンプルにしたり、消費電力を少なく抑えたりすることも出来る。
【００３７】
〔表示部１７０〕
表示部１７０は、スコープ部１２０に搭載された撮像ユニット１５２が取得し、本体部１１０に搭載された画像処理回路１５６により画像処理された観察対象物１９０の画像を表示する。表示部１７０は、一般に用いられている種々の表示デバイス、たとえば液晶モニタ等で構成することが出来る。
【００３８】
表示部１７０と本体部１１０とは電気配線１８４により電気的に接続されている。スコープ部１２０の有する撮像ユニット１５２により取得され、画像信号線１５４により伝送された画像信号を、本体部１１０の有する画像処理回路１５６が処理して得られた画像情報は、電気配線１８４により表示部１７０に伝送される。表示部１７０は、この画像情報を作業者に向けて表示する。
【００３９】
図１では、表示部１７０と本体部１１０とを接続している電気配線１８４は１本の信号線で構成されているように描かれているが、これに限らない。電気配線１８４は、必要に応じて２本以上の電気配線で構成されてもよい。また、図１では、表示部１７０の動作に必要な電力を供給する電気配線は、簡単のためにその図示が省略されている。
【００４０】
本実施形態では、表示部１７０と本体部１１０との間に設けられた電気配線１８４を通じて画像情報の伝送が行われる例を示したがこれに限らない。無線通信や光通信等、通常用いられるさまざまな信号伝送技術を用いることが可能である。
【００４１】
〔入力部１６０〕
入力部１６０は、後述する観察モードおよび／または表示モードを選択したり切り替えたりするときに利用される。入力部１６０は、観察モードを選択するための観察モードセレクト部１６２と、表示モードを選択するための表示モードセレクト部１６４を有している。観察対象物１９０を観察する作業者たとえば医師等は、観察開始時や、現在の観察モード、表示モードを変更したい場合、入力部１６０を操作して観察モードおよび／または表示モードを設定したり選択したりする。観察モードセレクト部１６２から入力された観察モードに関する情報は、照明光制御部１３８と画像処理回路１５６とに伝送される。表示モードセレクト部１６４から入力された表示モードに関する情報は、画像処理回路１５６に伝送される。
【００４２】
本実施形態では、観察モードと表示モードは、デフォルトとして最も多用するモードが自動的に選択されている。たとえば、観察モードは、白色光を用いた白色観察モードが選択されており、表示モードは、白色観察画像と、日時や患者名などの一般情報のみを表示する標準表示モードが選択されている。観察モードと表示モードについては後述する。
【００４３】
入力部１６０は、一般に用いられている種々の入力デバイスで構成することが出来る。本実施形態では、通常のキーボードや、タッチパネル式の入力デバイスが用いられている。入力部１６０は、本体部１１０と電気配線１８２により接続されている。入力部１６０からの入力情報すなわち観察モードおよび／または表示モードに関する情報は電気配線１８２を通して本体部１１０に伝送される。本体部１１０に伝送された入力情報は、図示しない信号線により照明光制御部１３６および／または画像処理回路１５６に伝送される。照明光制御部１３６は、受け取った入力情報に基づいて、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の光量や発光タイミングを制御する。また、画像処理回路１５６は、受け取った入力情報に基づいて、撮像ユニット１５２からの画像信号を処理し表示部１７０に伝送する。
【００４４】
本実施形態では、入力部１６０は、独立したユニットで構成するように想定されているが、これに限らない。たとえば、スコープ部１２０の操作部１２２に入力部１６０を組み込むことも可能である。この場合、入力情報は、接続ケーブル１２６、コネクタ１２８を経由して本体部１１０に伝送される。また入力部１６０は、表示部１７０に設けることも可能である。このとき、入力部１６０のすべてを表示部１７０や操作部１２２に設けることも可能であるし、また入力部１６０の一部を表示部１７０や操作部１２２に設けることも可能である。
【００４５】
また、入力部１６０と本体部１１０が電気配線１８２で接続された例を示したが、これに限らない。入力部１６０と本体部１１０は、光配線などで接続されることも可能であるし、一般的な電波や赤外線による無線接続で接続されることも可能である。
【００４６】
［動作］
次に本実施形態による内視鏡装置の基本的な動作について説明する。
はじめに作業者により電源が投入される。電源が投入されると、通常の内視鏡装置と同様にセルフチェック回路等により装置が正常か否かを確認する。正常であることが確認されると、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４からレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４に、所定の電流が供給され、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が安定化するように温める作業が行われる。
【００４７】
作業者は、本体部１１０と別体として保管されていたスコープ部１２０を取り出し、スコープ部１２０のコネクタ１２８を本体部１１０に接続する。本体部１１０は、通常の内視鏡装置と同様に、接続されたスコープの種類等を確認し、その本体部１１０とそのスコープ部１２０との組み合わせにより実現可能な観察モード等を確認する。
【００４８】
スコープ部１２０の接続が確認されると、本体部１１０内に設けられた照明光制御部１３６は、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の少なくともひとつを、観察が可能な光量で点灯させるように、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４に制御信号を送信する。このとき、どのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を点灯させるかは、あらかじめ設定された観察モード（後述）ごとに決められており、本体部１１０内に設けられたメモリ１３７に、どの観察モードではどのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を点灯させるかや、どの観察モードがデフォルトで設定された観察モードであるかなどの情報が記憶されている。一般には白色観察モードがデフォルトとして設定されているため、照明光制御部１３６は、白色観察モードの波長、光量比で各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させるように、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４に制御信号を送信する。また、作業者が入力部１６０から所望の観察モードを入力した場合には、デフォルト設定によらず、作業者が入力した観察モードに応じたレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を観察モードに応じた光量で点灯させるように、照明光制御部１３６は駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４に制御信号を送信する。
【００４９】
駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４は、それぞれ、対応するレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を、照明光制御部１３６からの制御信号に応じた光量とタイミングで発光させるようにレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４に駆動電流を供給することで制御する。このとき駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４は、本体部１１０内に設けられたメモリ１３７に記憶されている、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の駆動電流と発光光量の関係に関する情報や、駆動電流と発振波長の関係などのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の基本的な特性や個体差などの情報を参照してこれらを制御する。照明光制御部１３６からは、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の制御信号が駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４に順次送信されており、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４は本体部１１０内の図示しないタイミング回路等を参照しつつ、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を互いに同期させて、所望のタイミングと光量で発光させるように制御する。
【００５０】
レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、駆動回路ＤＲＶ１〜ＤＲＶ４から供給される駆動電流に応じてレーザ発振し、所定の波長のレーザ光を射出する。レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、図示しないレーザ温度安定化部たとえばペルチェ素子によりその温度を所望の値に制御する。これにより、環境温度に関わらず安定した温度でレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させることが可能となり、レーザ光の波長や駆動電流に対する光量を安定化することが可能となる。
【００５１】
レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出されたレーザ光は、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４と接続された光コンバイナ１３８の各入射端に入射し、光コンバイナ１３８の合波部に向かって進行する。レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出されたレーザ光は、光コンバイナ１３８で合波され、１本の光ファイバである第１の光ファイバ１４０に入射する。第１の光ファイバ１４０に入射したレーザ光はコネクタ１２８を経由してスコープ部１２０内に入射し、操作部１２２に配置された分岐光学素子１４２に到達する。分岐光学素子１４２は、１つの入射端から入射した光を、波長に関わらず１：１に分配し、２本の第２の光ファイバ１４４に入射させる。すなわち、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出されたレーザ光は、各波長とも光量比が１：１となるように分岐されて２本の第２の光ファイバ１４４に入射する。
【００５２】
２本の第２の光ファイバ１４４のそれぞれに入射したレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４からのレーザ光は、スコープ部１２０の挿入部１２４の先端に設けられた２つの照明ユニット１４６まで導光される。２つの照明ユニット１４６は略等しい光変換特性を有しており、また２本の第２の光ファイバ１４４によって導光されたレーザ光はそれぞれ略等しいスペクトルと光量の光となっているため、結果として２つの照明ユニット１４６から射出される照明光は、明るさ、スペクトル、配光や可干渉長等が略等しい光となっている。
【００５３】
２つの照明ユニット１４６から射出された照明光は、一部は観察対象物１９０の表面で反射または散乱され、また一部は観察対象物１９０の内部に進行して反射または散乱される。この反射または散乱光の一部は、スコープ部１２０の挿入部１２４先端に設けられた撮像ユニット１５２に入射する。すなわち、撮像ユニット１５２は、照明ユニット１４６から射出された照明光によって照らされた観察対象物１９０の内面の画像を撮像する。
【００５４】
撮像ユニット１５２は、ベイヤ配列のＲＧＢカラーフィルタを有する撮像素子を有している。撮像された観察対象物１９０の内面の画像は、この撮像素子により電気信号に変換され、スコープ部１２０内に設けられた画像信号線１５４を経由して本体部１１０内の画像処理回路１５６に伝送される。
【００５５】
画像処理回路１５６は、撮像ユニット１５２により取得され、画像信号線１５４により伝送された画像信号を受信し、適切な画像処理を施す。画像処理は、後述する観察モードおよび／または表示モードによって異なる場合がある。画像処理回路１５６は、デフォルトで設定されている観察モードおよび／または表示モードに基づいて、または術者が入力部１６０から入力した観察モードおよび／または表示モードに基づいて、適切な画像処理を行う。観察モードおよび／または表示モードと施すべき画像処理との関係は、本体部１１０内に設けられたメモリ１３７に記憶されている。
【００５６】
メモリ１３７は、画像処理回路１５６内に設けられていてもよい。また、メモリ１３７は、本体部１１０内に設けられる代わりに、スコープ部１２０に設けられていてもよい。
【００５７】
また、画像処理回路１５６は、照明光制御部１３６によって制御される各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４からの発光パターン、すなわち波長情報や波長間の光量比、発光タイミングなどに基づいて画像処理を調整する場合がある。どのような発光パターンのときにどのような画像処理を施すのかについての情報は、本体部１１０内に設けられたメモリ１３７に記憶されている。
【００５８】
画像処理回路１５６によって処理された画像情報は、電気配線１８４を経由して表示部１７０に伝送される。表示部１７０は、伝送された画像情報を表示する。表示部１７０はまた、入力部１６０から入力された観察モードおよび／または表示モードの情報を表示する。さらに表示部１７０は、観察対象物１９０の情報や観察日時、観察に要した時間などさまざまな情報を表示可能である。これらの情報は、本体部１１０に設けられたメモリ１３７に記憶された情報や、時計やタイマーの情報、入力部１６０から入力された情報などである。
【００５９】
術者はスコープ部１２０の挿入部１２４、操作部１２２を操作しながら観察対象物１９０に挿入部１２４を挿入し、表示部１７０に表示される観察対象物１９０の内面の画像を観察する。観察中や観察前後、術者は必要に応じて入力部１６０から情報を入力し、または観察モードおよび／または表示モードを選択する。内視鏡装置は術者の入力情報に連動し、上述するような処理を適切に行い術者の観察作業をサポートする。
【００６０】
〔モードセレクトについて〕
本実施形態による内視鏡装置は、複数の観察モードによる観察を行うことが可能となっており、また、複数の表示モードによる表示を行うことが可能となっている。以下、観察モードと表示モードのそれぞれについて詳細に順に説明する。
【００６１】
〈観察モードについて〉
本実施形態による内視鏡装置は、通常の白色観察モードによる観察に加え、観察対象物１９０内に存在するかもしれない特徴物質をコントラスト良く観察できる複数の特徴物質観察モードによる観察を行うことが可能となっている。本実施形態の特徴物質観察モードは、１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）、１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）、２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）、照明光順次照射モードの４つの特徴物質観察モードを有している。１物質観察モードと２物質観察モードは、白色観察モードよりも特徴物質をコントラスト良く観察できるモードである。すなわち、本実施形態による内視鏡装置は、５つの観察モードによる観察を行うことが可能となっている。
【００６２】
観察モードは、入力部１６０の観察モードセレクト部１６２から情報を入力することにより選択可能となっている。観察モードセレクト部１６２から入力された観察モードに関する情報は、照明光制御部１３８と画像処理回路１５６とに伝送される。照明光制御部１３６および／または画像処理回路１５６は、入力部１６０から伝送される観察モードに関する情報に基づいて、必要な照明光制御情報および／または画像処理情報をメモリ１３７から読み出し、必要な照明光制御情報および／または画像処理情報に基づいて動作する。
【００６３】
特徴物質は、たとえば、観察対象物が含有している観察対象物由来の物質である。観察対象物由来の物質は、これに限らないが、たとえばヘモグロビンであってよい。
【００６４】
特徴物質はまた、たとえば、観察対象物に散布、投与または塗布された外部由来の物質であってもよい。外部由来の物質は、たとえば、生体観察に用いられる色素であってよい。色素は、これに限らないが、たとえばインジゴカルミンやクリスタルバイオレット、ルゴール液であってよい。このような色素は、内視鏡装置内部に設けられた管を通じて観察対象物に向けて散布される。散布の場所、色素の濃度などは、用いる色素などに基づいて設定される。
【００６５】
外部由来の物質は、薬剤であってもよい。薬剤は、これに限らないが、腫瘍等に集積する薬剤、たとえば蛍光マーカ等であってよい。蛍光マーカを投与し、蛍光マーカが発光する波長の照明光で観察することで腫瘍等の病変部を強調表示できる。現在、様々な薬剤が開発されている。投与は、注射や点滴、経口投与などにより行われる。
【００６６】
また、工業内視鏡装置などの場合には、クラックやさびなどを強調できる薬剤を塗布し、強調することも可能である。
【００６７】
各観察モードにおいて発光されるレーザ光の波長や光量比、画像処理回路１５６の処理などは、あらかじめプログラミングされており、本体部１１０に設けられたメモリ１３７に記憶されている。メモリ１３７は、本体部１１０に設けられる代わりに、入力部１６０に設けられていてもよい。
【００６８】
特徴物質をコントラスト良く観察するために観察対象物に照射するレーザ光または狭帯域光は、特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定されている。すなわち、ヘモグロビンをコントラスト良く観察するためには、ヘモグロビンによる吸収が比較的大きい波長域のレーザ光または狭帯域光を照射する。また、インジゴカルミンをコントラスト良く観察するためには、インジゴカルミンによる吸収が比較的大きい波長域のレーザ光または狭帯域光を照射する。
【００６９】
以下、第１実施形態の５つの観察モードについて順に説明する。
【００７０】
（１）白色観察モード
白色観察モードは、従来の内視鏡観察で一般に行われているいわゆる通常光観察モードに近い。この白色観察モードでは、照明光制御部１３６は、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４のすべてを点灯させる。照明光のスペクトルは、図２に示されるように、レーザ特有の離散的なものではあるが、ＲＧＢ各色領域に色成分を有している。
【００７１】
すなわち、本実施形態で用いられている撮像ユニット１５２の有する撮像素子は、前述のように、ベイヤ配列のＲＧＢカラーフィルタを有するＣＭＯＳ撮像素子である。ＲＧＢ各色領域、すなわち、Ｒ画像の波長領域すなわちＲ領域、Ｇ画像の波長領域すなわちＧ領域、Ｂ画像の波長領域すなわちＢ領域は、撮像素子に搭載されたカラーフィルタの波長感度領域により決められる。本実施形態では、Ｂ領域は波長４００〜４８０ｎｍの領域、Ｇ領域は波長４８０〜５８０ｎｍの領域、Ｂ領域は波長５８０〜７００ｎｍの領域となっている。
【００７２】
本実施形態では、Ｒ領域は、レーザ光源ＬＤ４から射出される波長６３５ｎｍの赤色レーザ光を含んでおり、Ｇ領域は、レーザ光源ＬＤ３から射出される波長５２５ｎｍの緑色レーザ光を含んでおり、Ｂ領域は、レーザ光源ＬＤ１から射出される波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光とレーザ光源ＬＤ２から射出される波長４４５ｎｍの青色レーザ光を含んでいる。結果として、照明光は、全体として白色光となっている。
【００７３】
レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の光量比は、観察対象物１９０や、スコープ部１２０に搭載された撮像ユニット１５２の分光感度特性、さらには作業者の好み等で適宜調整できる。たとえば、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）の光量Ｑ１とレーザ光源ＬＤ２（４４５ｎｍ）の光量Ｑ２とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）の光量Ｑ３とレーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）の光量Ｑ４の比を、Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３：Ｑ４＝１：２：２：２等とすることで概ね白色とすることが出来る。また、一般的なホワイトバランスの手法により白色となる光量比を設定することも可能である。
【００７４】
本観察モードでは、これらのレーザ光が同時に発光され、照明ユニット１４６から観察対象物１９０に向けて照射される。このとき、照明光の制御を簡便化するために連続発光としてもよいし、省電力や画像ムラ等を考慮して、撮像素子の読み出し期間は消灯するなどの処置を行ってもよい。
【００７５】
このような、略白色の照明光が観察対象物１９０に照射されたときの観察対象物１９０の画像情報は、次のようになる。レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ２（４４５ｎｍ）の照明光は、観察対象物１９０で反射散乱され、撮像素子に入射し、検出されることでＢ画像を生成する。同様に、レーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）はＧ画像を生成し、レーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）はＲ画像を生成する。これらＲＧＢ画像は、画像処理回路１５６によってあらかじめ設定されている画像処理が施される。表示部１７０は、画像処理回路１５６によって処理された画像情報を観察対象物１９０のカラー画像として表示する。このように白色観察モードは、すべてのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を発光させることで、一般的な白色画像を取得し、観察することが可能なモードである。
【００７６】
このとき、本実施形態による白色照明光に含まれる光はいずれもレーザ光であるので、それらのスペクトル線幅はいずれも１ｎｍ程度とごく細い。これは単に単色性に優れるばかりでなく、観察対象物１９０が含有する特徴物質の吸収特性に合致している場合、広く利用されているキセノンランプ等のブロードなスペクトルを有する白色照明の観察画像と比較して、特徴物質をコントラスト良く表示できるという特徴を有している。
【００７７】
次に４つの特徴物質観察モードについて順に説明する。
【００７８】
（２）１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）
本観察モードは、ヘモグロビンが多く存在する領域すなわち血管をコントラスト良く観察するために、ヘモグロビンの吸収特性に合わせた波長の照明光を用いた観察モードである。
【００７９】
ヘモグロビンの吸収スペクトルは、図３に示されるような光吸収特性を有している。すなわち、その吸収スペクトルは、４１５ｎｍ、５４０ｎｍ、５８０ｎｍの波長に極大値を有し、５００ｎｍ、５６０ｎｍ、６７０ｎｍの波長に極小値を有している。
【００８０】
このような吸収スペクトルに対し、吸収が大きい領域すなわち吸収ピーク領域ＰＲと、吸収ボトム領域ＢＲとを波長により定義する。
【００８１】
本実施形態におけるＲＧＢ各波長領域は、前述のように、Ｂ領域は波長４００〜４８０ｎｍの領域、Ｇ領域は波長４８０〜５８０ｎｍの領域、Ｂ領域は波長５８０〜７００ｎｍの領域となっている。
【００８２】
これを受け、ＲＧＢ各波長領域について、ヘモグロビンの光吸収強度が、その波長領域における最大値と最小値との中間値を閾値として、閾値以上の光吸収強度を有する領域を吸収ピーク領域ＰＲ、閾値以下の光吸収強度を有する領域を吸収ボトム領域ＢＲと定義する。言い換えると、ＲＧＢ各色領域で特徴物質であるヘモグロビンの吸収の大きい波長域とそうでない波長域とを、ヘモグロビンの光吸収強度が、各色領域の中間値より大きいか小さいかにより吸収ピーク領域ＰＲと吸収ボトム領域ＢＲとに分ける。吸収ピーク領域ＰＲは、その色領域においてヘモグロビンの吸収が比較的大きい波長域であるため、この波長域内の光を用いると、ヘモグロビンを多く含む血管はこの光をより多く吸収するため、吸収ボトム領域ＢＲ内の光と比べ、周辺組織に対するコントラストの高い画像が取得できる。一方、吸収ボトム領域ＢＲは、その色領域においてヘモグロビンの吸収が比較的小さい波長域であるため、この波長域内の光を用いると、ヘモグロビンを多く含む血管のコントラストを低く抑えた画像が取得できる。
【００８３】
本実施形態では、図３に示されるように、吸収ピーク領域ＰＲは、Ｂ領域で４００〜４４０ｎｍ、Ｇ領域で５２０〜５５５ｎｍおよび５７０〜５８０ｎｍ、Ｒ領域で５８０〜６０５ｎｍとなっている。また、吸収ボトム領域ＢＲは、Ｂ領域で４４０〜４８０ｎｍ、Ｇ領域で４８０〜５２０ｎｍおよび５５５〜５７０ｎｍ、Ｒ領域で６０５〜７００ｎｍとなっている。
【００８４】
本実施形態では、前述の通り、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４の発光波長λ１，λ２，λ３，λ４は、それぞれ、λ１＝４０５ｎｍ、λ２＝４４５ｎｍ、λ３＝５２５ｎｍ、λ４＝６３５ｎｍである。したがって、レーザ光源ＬＤ１の発光波長λ１は、Ｂ領域の吸収ピーク領域ＰＲに含まれ、レーザ光源ＬＤ３の発光波長λ３は、Ｇ領域の吸収ピーク領域ＰＲに含まれている。また、レーザ光源ＬＤ２の発光波長λ２は、Ｂ領域の吸収ボトム領域ＢＲに含まれ、レーザ光源ＬＤ４の発光波長λ４は、Ｒ領域の吸収ボトム領域ＢＲに含まれている。
【００８５】
１物質観察モードのうち、ヘモグロビンを強調表示するモードである１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）では、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４のうち、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）が点灯される。図４は、１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）における照明光のスペクトルを示している。このような照明光を用いることで、ヘモグロビンを多く含む血管のコントラストの高い画像を取得できる。波長４０５ｎｍのレーザ光と波長５２５ｎｍのレーザ光は、ヘモグロビンの吸収スペクトルに基づいて選定された狭帯域光である。
【００８６】
レーザ光源ＬＤ１とＬＤ３の光量比は、観察対象物１９０や、スコープ部１２０に搭載された撮像ユニット１５２の特性、さらには作業者の好み等で適宜調整できる。たとえば、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）の光量Ｑ１とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）の光量Ｑ３の比を、Ｑ１：Ｑ３＝２：１等とすることで、表層の毛細血管をよりコントラスト良く観察することが可能である。これは、波長の短い光は、生体の比較的表面近傍で吸収または散乱され、それよりは長の長い光はそれより深い層まで侵入して吸収または散乱されるという特性によるものである。すなわち、レーザ光源ＬＤ１からの射出光（４０５ｎｍ）は、レーザ光源ＬＤ３からの射出光（５２５ｎｍ）と比較して、多くの光成分が生体の表面で吸収または散乱されるため、生体表層の毛細血管の画像情報をより多く含んだものとなる。一方、レーザ光源ＬＤ３からの射出光（５２５ｎｍ）は、レーザ光源ＬＤ１からの射出光（４０５ｎｍ）と比較して、生体の中層〜深層まで進行して吸収または散乱されるため、中層から深層のやや太い血管の情報を含んだものとなる。
【００８７】
したがって、比較的深い層の血管のコントラストをより向上したい場合は、たとえばレーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）の光量Ｑ１とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）の光量Ｑ３の比を、Ｑ１：Ｑ３＝１：３等とすればよい。中〜深層を強調したい場合は、表層を強調したい場合と比較して、強調したい層に適した波長の光をより強く発光させたほうが、その効果を得やすい。本実施形態では、表層を強調したい場合を基本として、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）の光量Ｑ１とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）の光量Ｑ３の比を、Ｑ１：Ｑ３＝２：１を標準の光量比として設定している。なお、複数の光量比を選択可能にすることも好適であり、術者が光量比を任意に設定できるようにすることも好適である。さらに、観察したい血管の層により、レーザ光源ＬＤ１またはレーザ光源ＬＤ３のどちらか一方のみを点灯し、他方を消灯することも好適である。
【００８８】
本実施形態では、白色観察モードと同様に、これらのレーザ光が同時に発光され、照明ユニット１４６から観察対象物１９０に向けて照射される。また、連続発光とするか、撮像素子の読み出し期間は消灯するかについても、白色観察モードと同様に判断できる。連続発光とするか否かについては、白色観察モードと同じにしてもよいし、一方は連続発光、他方は読み出し期間は消灯するなど、個別に設定してもよい。
【００８９】
なお、本実施形態における１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）では、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ３のみが点灯され、レーザ光源ＬＤ２とレーザ光源ＬＤ４は消灯されたが、これに限らない。たとえば、本実施形態の変形例として、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ３に加え、レーザ光源ＬＤ４がさらに点灯されてもよい。これにより、表層と中〜深層の血管のコントラストが強調された、ＲＧＢ全色を含む自然なカラー画像を得ることが可能となる。このとき、レーザ光源ＬＤ４の波長６３５ｎｍの赤色光は比較的吸収または散乱されにくいため、ヘモグロビンを含む血管のコントラストを損なわない。
【００９０】
また、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ３に加え、レーザ光源ＬＤ２が点灯されてもよい。これにより、カラー画像の色味を調整したり、表層の血管のコントラストを押さえ、中〜深層の血管のコントラストを相対的に向上させたりすることが可能となる。すなわち、中〜深層の血管のコントラストを向上させたいとき、レーザ光源ＬＤ１の光量Ｑ１とレーザ光源ＬＤ３の光量Ｑ３の比を、Ｑ１：Ｑ３＝１：３の光量比とすると、レーザ光源ＬＤ１の表層の光量が不足することにより画像が暗くなってしまう場合がある。このとき、レーザ光源ＬＤ２の４４５ｎｍの光を追加し、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３の光量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の比を、Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝１：２：３等とすることで、明るく、かつ中〜深層のコントラストの高い画像を得ることが可能となる。これはレーザ光源ＬＤ２の４４５ｎｍの光は、吸収ボトム領域ＢＲに含まれるため血管のコントラストには寄与せず、青色領域の光量を向上させることが可能であるためである。
【００９１】
さらには、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４のすべてが点灯されてもよい。このとき、ヘモグロビンを多く含む血管をコントラスト良く表示するため、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の光量Ｑ１〜Ｑ４の比が、たとえば、Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３：Ｑ４＝４：１：２：２に調整されることは好適である。これにより、色味と血管描出力を両立させ、かつ白色観察モードと比較して血管をコントラスト良く観察できる画像を得ることが可能となる。
【００９２】
このような、発光波長の選択や光量比の調整については、入力部１６０を通して術者自らが選択、調整可能にすることも好適であり、また、メンテナンス要員が隠しコマンド等を用いて選択、調整可能とすることも好適である。さらに、ファームウェアのアップデート等により、遠隔的に選択、調整可能とすることも好適である。
【００９３】
なお、ヘモグロビンは、酸素と結合している酸化ヘモグロビンと、酸素が脱離した還元ヘモグロビンとの２つの状態が存在する。これら２つの状態の吸収スペクトルは若干異なるが、以下の点を考慮し、本発明では、２つの状態を含めて１つの特徴物質とみなすこととする。
【００９４】
・２つの状態のヘモグロビンとも、ほぼ血管の内部に存在する。すなわち、存在領域は略等しく、その存在比のみが異なっている。
・完全に一方の状態のみが存在し、他方は存在しないという領域は、生体内にはほとんど見られない。
・一方の状態から他方の状態へ可逆的に変化するもので、どちらかの状態で安定しているものではない。
・吸収スペクトルのピーク波長やボトム波長は略等しい。
【００９５】
以上の通り、吸収スペクトルが近く、存在場所も略等しい物質は、本発明では１つの特徴物質とみなすこととする。
【００９６】
（３）１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）
本観察モードは、観察対象物１９０の内面で、インジゴカルミンが溜った領域、すなわち観察対象物１９０表面の凹部をコントラスト良く観察するために、インジゴカルミンの吸収特性に合わせた波長の照明光を用いた観察モードである。
【００９７】
インジゴカルミンは色素液の一種で紺色を呈しており、その溜りを利用して生体組織表面の凹凸を強調するために用いられている。すなわちインジゴカルミンが凹部に溜ることで凹部が紺色に見えるため、肌色から赤色を呈する凸部や平坦部に対し、凹部の視認性が向上する。すなわち、コントラスト良く観察できる。ただし、浅い凹部等では生体組織の色が透けて見えるため、通常の白色光では、十分なコントラストが得られない場合がある。このような場合、本観察モードを用いることで、通常の白色光による観察の場合と比較してコントラストを向上させることが可能となる。
【００９８】
インジゴカルミンの吸収スペクトルは、図５に示されるような光吸収特性を有している。ヘモグロビンと同様に、インジゴカルミンの吸収スペクトルにおいて、光吸収強度の最大値と最小値との中間値を閾値とし、それ以上の光吸収強度を有する波長域を吸収ピーク領域ＰＲ、それ以下の光吸収強度を有する波長域を吸収ボトム領域ＢＲとする。
【００９９】
ただし、図５に示されるように、インジゴカルミンはＢ領域の光をほとんど吸収しない。すなわち光吸収強度の最大値と最小値の差が、他の２つの領域と比較して小さい。また、明らかなピーク（極大）やボトム（極小）が見当たらない。このため、Ｂ領域全体を吸収ボトム領域ＢＲとして定義した。なお、その波長領域内のどの光を用いても、取得画像のコントラストが大きく変わらないと思われる場合は、このように色領域全体を吸収ボトム領域ＢＲや、吸収ピーク領域ＰＲとすることが好適である。このような定義は、たとえばその色領域の光吸収強度の最大値と最小値の差が、他の色領域における光吸収強度の最大値と最小値の差と比べ、数分の１以下である場合であって、吸収スペクトルも明らかなピーク（極大）やボトム（極小）を持たず、なだらかな場合に適している。その色領域の光吸収強度の最大値と最小値の差が、他の色領域における光吸収強度の最大値と最小値の差と比べ、１０分の１以下である場合、特に好適である。
【０１００】
一方、図３に示されたヘモグロビンのように、Ｂ色領域の光吸収強度の最大値と最小値の差と比べ、Ｇ，Ｒの色領域における光吸収強度の最大値と最小値の差は数分の１以下だが、Ｇ領域にもＲ領域にも明瞭なピーク波長（５４０ｎｍ、５８０ｎｍ）が見られるような場合には、全領域を吸収ボトム領域ＢＲと定義するのは好適ではない。これは、ピーク（極大）やボトム（極小）が存在する場合、その周辺の波長の光と比べ、ピークやボトムではコントラストが有意に高いまたは低い画像を得ることが可能なためである。
【０１０１】
前述の通り、インジゴカルミンは凹部に溜ることで凹凸を強調する。吸収ピーク領域ＰＲの波長域の光を用いると、インジゴカルミンが溜った凹部ではその光は吸収され、凹部以外では吸収されないため、凹部とそうでない領域とのコントラストを、白色観察モードの場合よりも向上させることが可能である。一方、吸収ボトム領域ＢＲの波長域の光を用いると、インジゴカルミンが溜った凹部でもその光は吸収されにくいため、凹部以外の領域とのコントラストは白色観察モードの場合より低くすることが可能となる。すなわち、インジゴカルミンを塗布した後であってもインジゴカルミン塗布前に近いコントラストの画像を得ることが可能となる。
【０１０２】
本実施形態によるインジゴカルミンの吸収ピーク領域ＰＲは、Ｂ領域には存在せず、Ｇ領域では５５０〜５８０ｎｍ、Ｒ領域では５８０〜６６５ｎｍである。また、吸収ボトム領域ＢＲは、Ｂ領域では全域である４００〜４８０ｎｍ、Ｇ領域では４８０〜５５０ｎｍ、Ｒ領域では６６５〜７００ｎｍである。
【０１０３】
本実施形態では、前述の通り、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の発光波長λ１〜λ４は、それぞれ、λ１＝４０５ｎｍ、λ２＝４４５ｎｍ、λ３＝５２５ｎｍ、λ４＝６３５ｎｍのレーザ光が照射可能である。レーザ光源ＬＤ１の発光波長λ１とレーザ光源ＬＤ２の発光波長λ２は、Ｂ領域の吸収ボトム領域ＢＲに含まれ、レーザ光源ＬＤ３の発光波長λ３は、Ｇ領域の吸収ボトム領域ＢＲに含まれている。また、レーザ光源ＬＤ４の発光波長λ４は、Ｒ領域の吸収ピーク領域ＰＲに含まれている。
【０１０４】
１物質観察モードのうち、インジゴカルミンを強調表示する１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）では、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４のうち、レーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）のみが点灯される。図６は、１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）における照明光のスペクトルを示している。これにより、インジゴカルミンの溜った凹部のコントラストの良い画像を取得できる。波長６３５ｎｍのレーザ光は、インジゴカルミンの吸収スペクトルに基づいて選定された狭帯域光である。
【０１０５】
本観察モードにおいても、白色観察モード、１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）と同様に、連続発光とするか、撮像素子の読み出し期間は消灯するかなどは、適宜選択可能である。
【０１０６】
なお、本実施形態における１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）では、レーザ光源ＬＤ４のみが点灯され、他のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３は消灯されたが、これに限らない。たとえば、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ２の少なくとも一方と、レーザ光源ＬＤ３が点灯されてもよい。これにより、凹部に溜ったインジゴカルミンのコントラストが強調された、ＲＧＢ全色を含む自然なカラー画像を得ることが可能となる。このとき、各波長の光量比、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）の光量Ｑ１とレーザ光源ＬＤ２（４４５ｎｍ）の光量Ｑ２とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）の光量Ｑ３とレーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）の光量Ｑ４の比を、白色観察モードのときの光量比Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３：Ｑ４＝１：２：２：２と異なり、レーザ光源ＬＤ４の光量が高められた光量比、たとえばＱ１：Ｑ２：Ｑ３：Ｑ４＝１：２：２：４等とすることで、色味と凹部強調とを両立させることが可能となる。
【０１０７】
（４）２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）
本観察モードは、観察対象物１９０の有する２つの特徴物質を同時にコントラスト良く観察したい場合に適した観察モードである。本実施形態では、ヘモグロビンを多く含む血管と、色素液であるインジゴカルミンが溜った凹部とを同時に、コントラスト良く観察するため、ヘモグロビンとインジゴカルミンの両方の吸収特性に合わせた波長の照明光を用いた観察モードである。
【０１０８】
本実施形態では、前述の通り、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４の発光波長λ１，λ２，λ３，λ４は、それぞれ、λ１＝４０５ｎｍ、λ２＝４４５ｎｍ、λ３＝５２５ｎｍ、λ４＝６３５ｎｍである。レーザ光源ＬＤ１の発光波長λ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ３の発光波長λ３（５２５ｎｍ）は、ヘモグロビンの吸収ピーク領域ＰＲに含まれている。また、レーザ光源ＬＤ４の発光波長λ４（６３５ｎｍ）は、インジゴカルミンの吸収ピーク領域ＰＲに含まれている。このため、前述の通り、レーザ光源ＬＤ１からの射出光とレーザ光源ＬＤ３からの射出光は、ヘモグロビンをコントラスト良く描出でき、レーザ光源ＬＤ４からの射出光は、インジゴカルミンをコントラスト良く描出できる。
【０１０９】
本観察モードでは、照明光制御部１３６レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）が同時に点灯される。図７は、２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）における照明光のスペクトルを示している。光量比は、たとえば、２：１：２である。これは、ヘモグロビンの吸収強度が高いレーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ３の射出光の光量比を、表層血管重視の比率である２：１とし、かつ、撮像素子のＢ画素領域の照明光量とＲ画素領域の照明光量とが略等しくなるように、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ４の射出光の光量比を１：１（＝２：２）としたためである。
【０１１０】
このとき、２つの特徴物質のコントラストを同等程度にしたい場合は、上述のような光量比が好適である。しかし、いずれか一方の特徴物質のコントラストをより向上させたい場合は、その特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された狭帯域光の光量を他方の特徴物質の吸収スペクトルに基づいて選定された狭帯域光と比較して相対的に増加させることは好適である。すなわち、よりコントラストを向上させたい特徴物質を注目特徴物質と呼ぶとすると、注目特徴物質に基づいて選定された狭帯域光の光量を、他方の特徴物質に基づいて選定された狭帯域光の光量と比較して、増加させるように光源部１３２を制御することは好適である。本実施形態では、たとえばヘモグロビンを注目特徴物質としたとき、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ３，ＬＤ４の光量Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４の比を、Ｑ１：Ｑ３：Ｑ４＝２：１：１とすることで、インジゴカルミンと比較してヘモグロビンをよりコントラスト良く観察することが可能となる。
【０１１１】
ここで、この光量比を連続的に調整可能であるように構成されていることは好適である。この光量比の調整は、たとえば、入力部１６０を通じて作業者が情報を入力することにより行えるように構成されている。
【０１１２】
なお、ＲＧＢ各色領域の撮像素子の受光感度が異なる場合には、これを考慮して光量比を調整することも好適である。また、作業者の違和感を軽減するために、照明光が白色光に近くなるような光量比に調整することも好適である。
【０１１３】
レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ３，ＬＤ４が同時に点灯されると、各レーザ光は、前述の通りの導光路をたどって観察対象物１９０の表面に照射される。さらに観察対象物１９０の表面等で反射または散乱された光の一部は、撮像ユニット１５２により検出されて画像信号となる。その画像信号は、画像信号線１５４を経由して本体部１１０内の画像処理回路１５６に伝送される。画像処理回路１５６では、これらのＲＧＢ各画像信号に基づいて観察対象物１９０の画像情報を構築する。
【０１１４】
このとき、Ｂ画像とＧ画像については、前述の１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）のＢ画像とＧ画像と同等な画像情報を、Ｒ画像については、１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）の画像と同等な画像情報を得ることが出来る。すなわち、本観察モードでは、撮像素子の有するカラーフィルタのＲＧＢ各色領域に、レーザ光が１波長ずつ割り当てられているため、ヘモグロビンのコントラストが向上されたＢ画像とＧ画像と、インジゴカルミンを強調したＲ画像とをそれぞれ独立かつ同時に取得できる。
【０１１５】
詳しくは、本観察モードで取得されるＲＧＢ各画像において、Ｂ画像は、波長４０５ｎｍのレーザ光により、表層血管が強調されているが、インジゴカルミンは強調されていない画像であり、Ｇ画像は、波長５２５ｎｍのレーザ光により、中〜深層血管が強調されているが、インジゴカルミンは強調されていない画像であり、Ｒ画像は、波長６３５ｎｍのレーザ光により、ヘモグロビン（血管）は強調されていないが、インジゴカルミンは強調されている画像である。
【０１１６】
本観察モードでは、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ３，ＬＤ４が同時に点灯されることにより、ヘモグロビン強調画像とインジゴカルミン強調画像の両方が同時に取得される。このため、動きや時間変化のある観察対象物１９０、特徴物質等について、２つの特徴物質のコントラストの高い画像をまったく同時に取得できる。これにより、画像ブレや色ずれが発生することがなく、２つの特徴物質のコントラストの高い画像を重ねて表示したり、カラー画像として表示したりする場合にも違和感がない。
【０１１７】
なお、本観察モードで用いられる照明光は、１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）において、波長６３５ｎｍの赤色光を追加して発光された場合や、１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）において、波長４０５ｎｍの光と波長５２５ｎｍの光を追加して発光された場合など、色味を考慮した１物質観察モードで用いられる照明光に似ている。しかし、この２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）では、ヘモグロビンとインジゴカルミンの両方を同時にコントラスト良く観察することに主眼が置かれた光量比に調整されている。これに対して、色味を考慮した１物質観察モードでは、色味を調整することに主眼が置かれた光量比に調整されている。この点において両者は異なっている。ただし、本実施形態のように、ほぼ、互いに相手のコントラストに影響を与えない場合は、両者はほぼ等しい光量比となる場合もありえる。この場合は画像処理や後述する表示モードが異なるにとどまる。
【０１１８】
（５）照明光順次照射モード
本観察モードは、前述の観察目的を明確にした観察モードとは異なり、内視鏡装置の光源部１３２が有するすべてのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を単独で照射したときの画像をすべて取得し、画像処理や後述の表示モード等により所望の画像を表示可能とするモードである。
【０１１９】
本実施形態では、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の４波長のレーザ光が利用可能である。すなわち、波長４０５ｎｍのレーザ光と波長４４５ｎｍのレーザ光と波長５２５ｎｍのレーザ光と波長６３５ｎｍのレーザ光が利用可能である。また、撮像ユニット１５２の有する撮像素子はＲＧＢベイヤ配列の原色イメージャであり、Ｂ領域は波長４００〜４８０ｎｍの領域、Ｇ領域は波長４８０〜５８０ｎｍの領域、Ｂ領域は波長５８０〜７００ｎｍの領域となっている。
【０１２０】
照明光順次照射モードでは、図８に示されるようなタイミングで、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が点灯と消灯を繰り返すように、照明光制御部１３６がレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４を制御する。レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の各々の発光タイミングは、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から射出されるレーザ光の波長関係と、撮像ユニット１５２に含まれる撮像素子の分光特性に基づいて設定される。
【０１２１】
図８は、横軸に時間をとったタイミングチャートであり、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の点灯と消灯のタイミングを示している。図８において、矩形波状のチャートの下にあるときは消灯を、上側にあるときは点灯を意味している。時間軸では、いずれかのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が点灯するタイミングをＴａ１，Ｔｂ１，Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔａ３，Ｔｂ３，…と記している。Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔａ３，Ｔｂ３，…は周期的なタイミングで、Ｔａ１とＴｂ１の間隔、Ｔｂ１とＴａ２の間隔、…は、撮像素子のフレームレートに等しい。また、撮像素子の読み出し時間に相当するタイミングではすべてのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が消灯するようになっている。
【０１２２】
本観察モードでは、照明光制御部１３６は、第１のタイミングＴａ１でレーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ３を点灯させ、第２のタイミングＴｂ１でレーザ光源ＬＤ２とレーザ光源ＬＤ４で点灯させる。第１のタイミングＴａ１から次の第１のタイミングＴａ２までを１周期として、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、この周期で点灯と消灯を繰り返す。
【０１２３】
レーザ光源ＬＤ１から射出される波長４０５ｎｍの光は撮像素子のＢ領域に含まれ、レーザ光源ＬＤ３から射出される波長５２５ｎｍの光は撮像素子のＧ領域に含まれる。このため、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ３が同時に点灯しても、独立の画像情報として得ることが出来る。同様に、レーザ光源ＬＤ２から射出される波長４４５ｎｍの光は撮像素子のＢ領域に含まれ、レーザ光源ＬＤ４から射出される波長６３５ｎｍの光は撮像素子のＲ領域に含まれる。このため、レーザ光源ＬＤ２とレーザ光源ＬＤ４が同時に点灯しても、独立の画像情報として得ることが出来る。この結果、このようなタイミングでレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４の点灯と消灯を繰り返すことで、レーザ光源ＬＤ１による波長４０５ｎｍの画像、レーザ光源ＬＤ２による波長４４５ｎｍの画像、レーザ光源ＬＤ３による波長５２５ｎｍの画像、レーザ光源ＬＤ４による波長６３５ｎｍの画像をそれぞれ独立に取得することが可能となっている。
【０１２４】
実際には、同じＢ領域に含まれる４０５ｎｍのレーザ光源ＬＤ１と４４５ｎｍのレーザ光源ＬＤ２とが別のタイミングで点灯されさえすれば、他のレーザ光源ＬＤ３，ＬＤ４はどちらのタイミングで点灯されても問題ない。本実施形態では、画像処理回路１５６の負荷を平均化するためにそれぞれのタイミングで２つのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４が点灯されるように設定されている。
【０１２５】
図９は、タイミングＴａ１における光源部１３２の発光スペクトルを示しており、図１０は、タイミングＴｂ１における光源部１３２の発光スペクトルを示している。
【０１２６】
この観察モードでは、４枚の画像のうち２枚ずつが異なるタイミングで撮像されるため、動きの早い観察対象物１９０や、変化の早い観察対象物１９０の観察では、高速の撮像系が用いられることや、画像処理による補正が加えられることが好適である。
【０１２７】
このように構成することで、前述の（１）〜（４）までのすべての観察モードによる画像が、画像処理回路１５６により構築され、表示部１７０に表示されることが可能となる。
【０１２８】
上記観察モードは一例であり、これらを順次繰り返す連続画像取得モードや、同じ観察モードで異なる光量比の画像を順次繰り返し取得する光量比変更画像取得モードなど、さまざまな応用が可能である。
【０１２９】
〈表示モードについて〉
本発明の第１実施形態では、前述の観察モードに基づいて、さまざまな表示モードによる表示が可能となっている。
【０１３０】
表示モードは最終的に術者が観察したい画像を選択するモードであり、選択された画像が表示部１７０に表示される。
【０１３１】
表示モードは、何枚の観察画像を表示部１７０上に同時に表示するかを選択する画像数選択モードと、どのような画像を表示するかを選択する画像種選択モードとを有している。言い換えれば、表示モードは、表示部１７０に同時に表示される画像の数を選択する画像数選択モードと、表示部１７０に表示される各観察モードで取得された画像の種類を選択する画像種選択モードとを有している。これらの両方が、表示モードセレクト部１６４から情報を入力することにより選択される。表示モードセレクト部１６４から入力された表示モードに関する情報は、画像処理回路１５６に伝送される。
【０１３２】
各表示モードにおいて表示可能な画像種の情報はあらかじめメモリ１３７に記憶されている。各表示モードでは、メモリ１３７にあらかじめ記憶されている情報に基づいて、選択されている観察モードに基づいて表示可能な画像種のみが選択可能となっている。
【０１３３】
画像数の選択は、モニタのサイズや解像度などの制限を除けば自在に選択できる。たとえば表示部１７０の数を増やすことで所望の画像数を同時に表示することが可能である。画像種の選択は、基本的にその内視鏡装置で実現可能な画像の種類の中から選択可能である。また、同じ画像種でも時間や観察場所が異なるものを選択することも可能である。
【０１３４】
（Ａ）画像数選択モード
本実施形態における画像数選択モードは、１つの画像のみを表示する単一画像表示モード、２つの観察画像を同時に表示する２画像表示モード、さらには３つ以上の画像を同時に表示する多画像表示モードを有している。さらに、多画像表示モードでは、何枚の画像を表示するかを入力することで、表示したい画像数を入力することが出来る。また、２画像表示モードと多画像表示モードでは、複数の画像を同じ大きさで表示するか、１つの画像またはいくつかの画像を大きく表示し、他の画像は小さく表示するかなどを細かく設定することが可能である。
【０１３５】
（Ｂ）画像種選択モード
本実施形態における画像種選択モードは、前述の観察モードで得られた画像を直接表示する直接表示サブモードと、用いられた観察モードで得られた画像情報に基づいて所定の画像処理を行う画像処理表示サブモードとを有している。
【０１３６】
直接表示サブモードでは、前述した観察モードのうち、（１）白色観察モード、（２）１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）、（３）１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）、（４）２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）の４つの観察モードで得られた画像が直接表示される。言い換えると、選択された観察モードの種類により、直接表示サブモードで表示される画像が設定される。このモードでは、観察したい画像を得るために必要な照明光が照射され、必要な画像処理を施された画像がそのまま表示部１７０に表示されるため、無駄が無く効率的に所望の画像を表示することが可能となる。
【０１３７】
一方、画像処理表示サブモードでは、選択された観察モードで得られた画像情報を用い、適切な画像処理を施して所望の画像を得ることが可能になる。すなわち、選択された観察モードによる画像は直接表示サブモードで表示できるが、画像処理表示サブモードでは、選択された観察モード以外の観察画像も表示可能になる。また、観察モードで設定されていない画像についても表示可能になる。
【０１３８】
観察モードごとに、画像処理表示サブモードで構築し表示可能な観察画像は決まっている。
【０１３９】
（１）白色観察モードでは、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ），ＬＤ２（４４５ｎｍ），ＬＤ３（５２５ｎｍ），ＬＤ４（６３５ｎｍ）の光量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の比がＱ１：Ｑ２：Ｑ３：Ｑ４＝１：２：２：２に設定された照明光を同時に射出して画像を得るため、Ｂ画像は、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ２（４４５ｎｍ）による画像、Ｇ画像は、レーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）による画像、Ｒ画像は、レーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）による画像となる。したがって、白色観察モードで得られた画像情報のうち、Ｒ画像を用いることで（３）１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）の画像が表示できる。また、１物質観察モードで説明した、中〜深層の血管のコントラストを向上させ、かつ色味や明るさも改善する目的で、Ｑ１：Ｑ２：Ｑ３＝１：２：３とした場合の画像を構成して表示することも出来る。このとき、Ｂ画像とＧ画像を用い、かつ、光量がＢ画像に比べてＧ画像が１．５倍ほど明るい照明であった画像となるような画像処理を加えることで、所望の画像を構成して表示することが可能となる。
【０１４０】
また、（２）１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）の場合、すなわち発光スペクトルが図４のような場合、画像処理表示サブモードで得られる画像は、Ｂ画像（レーザ光源ＬＤ１のみの画像）のみによる、表層血管のみが強調された画像、Ｇ画像（レーザ光源ＬＤ３のみの画像）のみによる、中〜深層血管のみが強調された画像のいずれかを表示することが可能となる。また、Ｂ画像とＧ画像を用いた画像で、直接表示サブモードとは異なる光量比となるような画像を表示することが可能となる。
【０１４１】
（３）１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）の場合、図６に示されるような発光スペクトルのため、画像は、レーザ光源ＬＤ４によるＲ画像のみで構成されるため、画像処理表示サブモードにより直接表示サブモード以外の画像を得ることは出来ない。
【０１４２】
（４）２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）の場合、図７に示されるように、Ｂ画像は、波長４０５ｎｍのレーザ光による表層血管のコントラストの高い画像であり、Ｇ画像は、波長５２５ｎｍのレーザ光による中〜深層血管のコントラストの高い画像であり、Ｒ画像は、波長６３５ｎｍのレーザ光によるインジゴカルミンのコントラストの高い画像である。このため、画像処理表示サブモードにより、Ｂ画像とＧ画像を用いることで１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）の画像を得ることが可能となり、また、Ｒ画像を用いることで１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）の画像を得ることが可能となる。また、画像処理により、各レーザ光の光量比が異なる場合の画像を構成することも可能である。たとえば、Ｇ画像の光量が大きくなるような画像処理により、中層〜深層のヘモグロビンを特に強調した２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）の画像を得ることも可能である。また、Ｒ画像の光量が大きくなるような画像処理により、ヘモグロビンと比較してインジゴカルミンのコントラストを特に強調した２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）の画像を得ることが可能である。
【０１４３】
（５）照明光順次照射モードの場合、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４による画像がそれぞれ独立に取得される。したがって、適切な画像を選択し、また適切な光量比の画像となるように、光量比を擬似的に変更したような画像処理を行うことで、観察モードで設定できるすべての画像を実現することが可能である。
【０１４４】
上述したような、画像処理表示サブモードで、どの観察モードからはどのような画像が構築可能か、それはどのような画像処理により構築可能かなどの情報や、具体的な画像処理プロセスやパラメータは、あらかじめプログラミングされ、たとえば、本体部１１０に設けられたメモリ１３７に記憶されている。メモリ１３７は、本体部１１０に設けられる代わりに、入力部１６０に設けられていてもよい。または、メモリ１３７の機能が２つのメモリに分散され、それら２つのメモリがそれぞれ本体部１１０と入力部１６０に設けられていてもよい。
【０１４５】
次に一般的な血管強調観察と、インジゴカルミン染色観察について、簡単に説明したうえで、具体的な表示モードについて説明する。
【０１４６】
はじめに血管強調観察について説明する。
【０１４７】
血液中に多く含まれるヘモグロビンに吸収されやすい波長の照明光、いわゆる狭帯域光により血管強調画像を表示することで術者が病変部を発見しやすくする技術は、ＮＢＩ（Narrow Band Imaging）としてさまざまな内視鏡装置で利用されている。一般に癌は、表層の毛細血管の集まりやそのパターンが正常な部分と異なることが知られている。したがって、患者や被検者の観察対象部位、たとえば胃や食道、大腸等の血管、特に表層の毛細血管をコントラスト良く表示することで、癌か否かの診断がしやすい画像を提供することが可能となる。本発明による１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）は、このＮＢＩ技術の応用として、２つの波長のレーザ光により画像を取得する観察モードであり、血管、特に表層の毛細血管をコントラスト良く表示することで術者の癌発見や正常組織との識別を容易にする画像の表示を可能としている。
【０１４８】
次にインジゴカルミン等色素染色観察について説明する。
【０１４９】
胃や食道、大腸の粘膜表面には微小な凹凸パターンが存在し、ピットパターンと呼ばれている。このピットパターンの形状等で正常組織と癌を、さらには癌の進行度を判断する方法が、ピットパターン分類として知られている。ピットパターン分類の図を参考のために図１１に示す。
【０１５０】
インジゴカルミンは、内視鏡検査中に散布し、ピットパターンをコントラスト良く観察するのに用いられる、近年最も頻繁に使用される代表的な色素剤である。胃や食道、大腸の病変に対し、希釈したインジゴカルミンを塗布すると、観察対象表面の凹凸をコントラスト良く観察できるようになる。
【０１５１】
以上をふまえ、本実施形態の表示モードの具体例について説明する。
【０１５２】
観察モードとして（４）２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）を選択し、表示モードの画像種選択モードにおいて、画像処理表示サブモードを選択して、Ｂ画像とＧ画像を光量比２：１で構成した画像を画像処理により表示する場合について考える。
【０１５３】
このとき得られる画像は、観察モードを（２）１物質観察モード（ヘモグロビン強調モード）を選択し、表示モードの画像種選択モードの直接表示サブモードを選択した場合の画像と基本的に同じ画像であり、ヘモグロビンを含む血管をコントラスト良く表示することが可能なモードである。２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）が選択されているので、観察対象物１９０にはインジゴカルミンが塗布されていることになるが、４０５ｎｍの波長も５２５ｎｍの波長もいずれも吸収ボトム領域ＢＲに含まれるため、インジゴカルミンによる影響は小さく、血管をコントラスト良く観察できる画像を表示する。この画像のイメージを図１２Ａに示す。
【０１５４】
図１２Ａは、単に本実施形態の機能の説明のためのイメージを示しており、医学的な正確さは考慮されておらず、医学的機能や診断の基準を示すものではない。また、以下に示す類似の図も同様である。
【０１５５】
同様に観察モードとして（４）２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）と選択し、表示モードの画像種選択モードの画像処理表示サブモードを選択してＲ画像を選択した画像の場合について考える。これらは（３）１物質観察モード（インジゴカルミン強調モード）で得られる画像と基本的に同じ画像であり、インジゴカルミンが溜った凹部をコントラスト良く表示することが可能なモードである。この場合も６３５ｎｍの波長はヘモグロビンの吸収ボトム領域ＢＲに属しているため、血管のコントラストは低く、インジゴカルミンによる凹部を高いコントラストで表示し、観察できる。この画像のイメージを図１２Ｂに示す。
【０１５６】
さらに同じ観察モードにおいて、表示モードの画像種選択モードが直接表示サブモードである例を示す。２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）を選択した場合、各色情報としては、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）によるＢ画像情報、レーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）によるＧ画像情報、レーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）によるＲ画像情報の３つの画像情報が得られる。これらＲＧＢ画像で構成された画像のイメージを図１２Ｃに示す。
【０１５７】
この画像は、図１２Ａと図１２Ｂを重ね合わせた画像となっており、血管とインジゴカルミンの両方が強調表示されている。このとき、血管は青色、緑色の光が吸収されているため赤色を帯びた画像として表示され、インジゴカルミンは赤色の光を吸収するため青緑色を帯びた画像として表示される。このため、２つの特徴物質を視認性良く識別して観察可能である。
【０１５８】
この表示モードでは、２つの特徴物質の両方を１つの画面で見比べながら観察し病変部を発見できるので、より見落としが少なく、病変部の発見や診断のしやすさが向上される。
【０１５９】
すなわち、図１２Ａのヘモグロビンをコントラスト良く観察できる画像では、点線の円で囲まれた２つの領域に毛細血管のパターン異常が疑われる領域が見られる。また、図１２Ｂのインジゴカルミンをコントラスト良く観察できる画像では、左の点線の円で囲まれた領域のピットパターンは図１１に示すＩ型と判断できるため、こちらは正常と判断できる。一方、右側の点線の円で囲まれた領域のピットパターンは、図１１よりIIIＬ型が疑われ、粘膜内病変（腺種〜Ｍがん）の可能性があることがわかる。このように、１つの病変が疑われる領域に２つの特徴物質をコントラスト良く表示する画像モードを組み合わせることで、病変部の発見や診断のし易さを向上できることが分かる。
【０１６０】
図１２Ｃでは、このような２つの特徴物質のコントラストを強調した画像を１枚の画像として表示することが可能となる。図１２Ｃにおいて、まず毛細血管に注目すると、２つの病変部の可能性がある領域が発見されるが、同時にインジゴカルミンに基づくピットパターンに注目すると、左の点線の円で囲まれた領域は正常であると直ちに判断できる。このように、２つの特徴物質を同時に表示する観察モードでは、２つの画像を見比べて同じ場所であるかどうかを判断するような時間が不要となり、より手早く発見や診断することが可能となる。
【０１６１】
一方、図１２Ａと図１２Ｂの観察モードでは、一方の特徴物質のコントラストを強調した画像であって、他方の特徴物質の影響をほとんど受けない画像により発見や診断することが可能となっている。したがって、それぞれの特徴物質について、じっくりと詳細に検討することが可能となる。
【０１６２】
以上より、１つの特徴物質のみを表示する画像を切り替えて表示することで、それぞれの特徴物質についてじっくり詳細に検討することが可能である。また、２つの特徴物質を同時に重ね合わせて表示することで、病変部をすばやく容易に発見や診断することが可能である。したがって、このような表示モードの切り替えは、病変部の状況や医師の好み、患者の病歴等、さまざまな状況に基づいて適宜成される。本実施形態では、デフォルトとしては単一表示モードのうち、直接表示モードが設定されているが、表示モードと表示サブモードは、術者による入力部１６０への情報入力により容易に切り替え選択可能となっている。
【０１６３】
〔特徴物質領域抽出機能について〕
本実施形態の内視鏡装置は、図１２Ａ〜図１２Ｃに示されるような画像情報に基づいて、特徴物質領域として自動抽出する機能を有している。特徴物質領域とは、特徴物質が存在している領域、およびその集まりやパターンが正常な部分と異なる領域を言う。特徴物資領域の抽出は、本体部１１０に設けられた画像処理回路１５６が行う。すなわち、画像処理回路１５６には、特徴物質領域抽出手段が組み込まれており、撮像ユニット１５２から伝送された画像情報から適切な画像を抽出し、一般に知られているパターン認識や画像解析技術を用いて特徴物質領域を抽出することが可能となっている。特徴物質領域抽出手段は、たとえば、本体部１１０内に設けられたメモリ１３７に記録されたソフトウェアや画像処理回路１５６内に設けられた電気回路、さらには本体部１１０の外部に設けられ、信号線により本体部１１０と接続された外部メモリ等や、これらの複合体として構成されている。特徴物質領域抽出手段は、従来のパターン認識や画像解析技術等により、観察対象物１９０の画像情報の特定の部分、すなわち特徴物質のコントラストが特に高い領域や、コントラストの高い領域の集まりやそのパターンを、正常な領域のそれと比較して特徴物質領域を抽出するアルゴリズムを有している。特徴物質領域抽出手段は、特徴物質のコントラストが特に高い領域や、コントラストの高い領域の集まりやそのパターンが、正常な領域のそれと異なる領域全体を大まかに抽出する。一例を図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示す。
【０１６４】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、図１２Ａ〜図１２Ｃを用いて説明した例と同じ観察モード、表示モードで同じ観察対象物１９０を観察した場合を示している。すなわち、図１３Ａは、図１２Ａと対応した、ヘモグロビンに基づく血管が強調された画像を示しており、図１３Ｂは、図１２Ｂと対応した、インジゴカルミンが強調された画像を示しており、図１３Ｃは、図１２Ｃと対応した、血管とインジゴカルミンの両方が強調された画像を示している。
【０１６５】
図１３Ａでは、表層血管の集まりやそのパターンが、正常の領域のそれと異なる領域が存在しており、特徴物質領域抽出手段は、図１３Ａの点線の円で囲まれた２つの領域を特徴物質領域として抽出する。図１３Ｂは、散布されたインジゴカルミンが観察対象物１９０の表面の凹部に溜まり、ピットパターンをコントラスト良く観察できる画像となっている。この画像に基づき、特徴物質領域抽出手段は、図１３Ｂの右側に示された点線の円で囲まれた正常とは異なるピットパターンの領域を特徴物質領域として抽出する。一方、表層血管画像（図１３Ａ）では正常と異なると判断された図１３Ｂの左側の領域については、ピットパターンが正常であることから、特徴物質抽出手段はこれを正常と判断し、右側に示された点線の円で囲まれたただ１つの領域を特徴物質領域として抽出する。
【０１６６】
以上の通り、特徴物質領域抽出手段は、特徴物質領域画像として、ヘモグロビンを特徴物質として抽出した図１３Ａの画像やインジゴカルミンを特徴物質として抽出した図１３Ｂの画像を表示する。このとき、特徴物質領域を点線の円で囲んだり、また図１３Ｄに示されるように矢印で示したり、図１３Ｅに示されるように周辺領域の明るさを低くするなど、視認性が高くなるように表示する。
【０１６７】
なお、この特徴物質領域画像は、特徴物質の抽出の元となった単色の画像、たとえばヘモグロビンであれば波長４０５ｎｍのレーザ光による画像のみを、インジゴカルミンであれば波長６３５ｎｍのレーザ光による画像のみを用いて表示してもよい。また、他の画像である、波長４４５ｎｍのレーザ光による画像と波長５２５ｎｍのレーザ光による画像を組み合わせ、カラー画像として表示してもよい。
【０１６８】
図１３Ｃは、ヘモグロビンとインジゴカルミンの両方の画像、すなわち図１３Ａの画像と図１３Ｂの画像のそれぞれに基づいて抽出された特徴物質領域の重なり領域、すなわち特徴物質重なり領域を表示した画像である。
【０１６９】
本実施形態の例では、ヘモグロビンによる特徴物質領域の右側の領域（図１３Ａ）とインジゴカルミンの特徴物質重なり領域（図１３Ｂ）とが略等しい領域となっているため、特徴物質重なり領域の形状はほぼ変わっていない。
【０１７０】
特徴物質抽出手段は、異なる特徴物質に基づく特徴物質領域の重なり領域を、一般に知られている画像処理技術等を用いて演算し、表示する機能を有している。２つの特徴物質の特徴物質領域が異なっている場合、特徴物質重なり領域は両方の特徴物質が存在している領域として定義される。したがって重なり領域が無い場合、個々の特徴物質には特徴物質領域があるにもかかわらず、特徴物質重なり領域が無いという場合もありえる。
【０１７１】
図１４Ａ〜図１４Ｃは、特徴物質重なり領域のイメージ図である。図１４Ａは、第１の特徴物質の特徴物質領域のイメージ図である。このイメージ図には、３つの第１物質の特徴物質領域Ａ１が存在する。同様に図１４Ｂは、第２の特徴物質の特徴物質領域のイメージ図である。このイメージ図には、２つの第２物質の特徴物質領域Ａ２が存在する。図１４Ｃは、第１の特徴物質と第２の特徴物質の特徴物質重なり領域を示している。特徴物質重なり領域Ａ３は、２つの特徴物質の両方の特徴物質領域Ａ１，Ａ２の重なりである。
【０１７２】
〔作用、効果〕
上記のように構成することで、観察対象物１９０の有する特徴物質を視認性よく捕らえることが可能となる。特に、特徴物質の吸収ピーク領域、ボトム領域に基づいて選定した、半導体レーザ素子により得られる狭帯域光（スペクトル線幅で数ｎｍ以下）を用いているため、特徴物質をコントラスト良く表示および観察することが可能となる。
【０１７３】
さらに、様々な観察モードを用いることで、術者が所望の画像を直接観察することが可能となり、また、観察終了後に画像処理により画像構築できるなど、利用者の好みや状況に応じて必要な画像を取得しやすい内視鏡装置が得られる。特に観察終了後、病変等が疑われる部分の特徴物質をコントラスト良く表示したり、経過観察などの場面で以前の診察に遡って特徴物質をコントラスト良く観察したりできる。
【０１７４】
特に、事前に観察したい特徴物質や観察モードが明確な場合は、そのような観察モード（前述の観察モード（１）〜（４））を用いればよく、観察後に様々な画像を評価したい場合には照明光順次評価モードを用いることで欲しい画像を事後でも取得できる。
【０１７５】
また、様々な表示モードを用いることで、術者が所望の画像を所望の比較方法にて比較検討することが可能になる。２つの特徴物質について、切り替え表示や重ね合わせ表示が可能となるため、診断や医学的判断を行いやすい環境を提供できる。その上、特徴物質重なり領域を自動で表示できるため、診察時間や画像による判断時間を削減することが可能となる。
【０１７６】
以上の通り、本実施形態によると、観察を効率よく行えるようになる。
【０１７７】
＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態では、インジゴカルミンとヘモグロビンの吸収スペクトルに基づいて吸収ピーク領域と吸収ボトム領域を定義する際に、各色領域の最大強度と最小強度の中間値を閾値とし、それ以上の領域を吸収ピーク領域、それ以下の領域を吸収ボトム領域と定義したが、吸収ピーク領域と吸収ボトム領域の定義の仕方はこれに限らない。
【０１７８】
本変形例では、各色領域の最大強度と最小強度の差の１／３の吸収強度、２／３の吸収強度をそれぞれ「１／３強度基準」、「２／３強度基準」としたときに、２／３強度基準以上の吸収強度となる波長領域を吸収ピーク領域ＰＲとし、１／３強度基準以下となる領域を吸収ボトム領域ＢＲとし、それらの間の領域を吸収中間領域ＭＲとしている。この点が第１実施形態とは異なっている。
【０１７９】
図１５は、インジゴカルミンの吸収スペクトルについて、この基準にしたがって定義された、吸収ピーク領域ＰＲ、吸収ボトム領域ＢＲ、吸収中間領域ＭＲを示している。なお第１実施形態と同様に、Ｂ領域はＧ領域とＲ領域に比べて吸収強度が著しく小さいので、全領域を吸収ボトム領域ＢＲとしている。なお、吸収ピーク領域ＰＲと吸収ボトム領域ＢＲのいずれにも含まれない領域は吸収中間領域ＭＲとしている。
【０１８０】
Ｂ領域では、吸収ボトム領域ＢＲは、４００〜４８０ｎｍの波長領域である。これは、Ｂ領域の全領域である。
【０１８１】
Ｇ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、５５５〜５８０ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、４８０〜５４５ｎｍの波長領域であり、吸収中間領域ＭＲは、５４５〜５５５ｎｍの波長領域である。
【０１８２】
Ｒ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、５９０〜６５０ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、６７５〜７００ｎｍの波長領域であり、吸収中間領域は、５８０〜５９０ｎｍの波長領域と、６５０〜６７５ｎｍの波長領域である。
【０１８３】
このように構成することで、吸収ピーク領域ＰＲはより吸収強度の高い領域として定義され、吸収ボトム領域ＢＲはより吸収強度の低い領域と定義される。このため、本変形例により定義される吸収ピーク領域ＰＲ、吸収ボトム領域ＢＲに含まれる波長の狭帯域光を用いることで、第１実施形態の定義では吸収ピーク領域に含まれるが本変形例の定義では吸収ピーク領域に含まれない狭帯域光を用いた場合より、よりコントラストの高い画像を得ることが可能となる。また、吸収ボトム領域ＢＲについても同様に、よりコントラストを低く抑えた画像を得ることが可能となる。
【０１８４】
なお、本実施形態およびその変形例では、撮像ユニット１５２の撮像素子に、ＲＧＢのベイヤ配列を有する撮像素子を用いた例を説明したが、これに限らない。たとえば、一般的に用いられている補色フィルタを有する撮像素子を撮像ユニット１５２の撮像素子に用いることも可能である。
【０１８５】
原色フィルタの光透過率のスペクトルの一例を図１６に示す。原色フィルタは、ＲフィルタとＧフィルタとＢフィルタの３色のフィルタを有している。ＲフィルタとＧフィルタとＢフィルタは、それそれ、図１６に示されるような光透過特性を有している。すなわち、Ｒフィルタは、赤色領域の光を透過し、それ以外の色領域の光は透過しない特性を有している。また、Ｇフィルタは、緑色領域の光を透過し、それ以外の色領域の光は透過しない特性を有している。さらに、Ｂフィルタは、青色領域の光を透過し、それ以外の色領域の光は透過しない特性を有している。これにより、前述した実施形態およびその変形例のように観察対象物１９０により反射散乱された照明光を、Ｒ領域とＧ領域とＢ領域の３つの色領域に分離検出可能となっている。
【０１８６】
なお、実際の原色フィルタの光透過率は、図１６に示される通り、その境界域で重なりを有している。この重なり領域にある光は、隣り合う２つの色領域の両方に検出されることになる。たとえば、波長５００ｎｍの光は青領域にも緑領域にも検出される。レーザ光のような狭帯域光の場合、この特性を利用することで画像の明るさ向上につなげることが出来る。すなわち、波長５００ｎｍの光など、フィルタの重なり領域の光は２つの色領域の両方に検出されるため、一方の色領域のみに検出される光と比べ、画像を明るくすることが出来る。この方法は、特に白色観察モードのときに有効である。一方、２つの色領域の両方に検出される光は、観察対象物１９０の特徴物質を強調したい場合、両方の色領域で強調レベルを向上する。このため、特徴物質の強調を向上させる場合にも有効である。ただし、前述のように表層のみを強調し、中層以下を強調したくない場合は、表層の光を吸収しやすい青色領域の画像のみが強調され、中層以下に吸収される緑色領域と赤色領域の画像は強調されないほうがよい。このような場合は重なり領域の光ではなく、青色領域に強く吸収されやすい、４８０ｎｍよりも短波長側の光を用いることが望ましい。
【０１８７】
次に補色フィルタの光透過スペクトルの一例を図１７に示す。補色フィルタは、青領域と赤領域の光を透過し、緑領域の光を透過しないＭ（マゼンタ）領域と、青領域と緑領域の光を透過し、赤領域の光を透過しないＣ（シアン）領域と、緑領域と赤領域の光を透過し、青領域の光を透過しないＹ（イエロー）領域の３つの色領域の光を分離して取得する３色のフィルタと、緑領域の光を透過し、青領域と赤領域の光を透過しないＧフィルタの４色のフィルタを有している。なお、Ｇフィルタは、図１７に示される原色フィルタのＧフィルタと同じ光透過スペクトルを有するものを用いることが一般的である。
【０１８８】
補色フィルタを有する撮像素子は、このような４色のフィルタを用いるが、演算により、Ｒ画像情報とＧ画像情報とＢ画像情報の３色の画像情報を得ることが可能となっている。したがって、本発明の第１実施形態および変形例において、撮像ユニット１５２の撮像素子に、補色フィルタを有する撮像素子が用いられた場合でも、照明光の発光スペクトルやタイミング等を変更する必要はなく、ただ、本体部１１０の有する画像処理回路１５６の処理機能を原色フィルタ用から補色フィルタ用に変更するのみで対応できる。なお、補色フィルタの演算については一般的に用いられているものを利用することが可能である。
【０１８９】
ＭＣＹカラーフィルタを有する撮像素子は、補色フィルタ型の撮像素子と呼ばれる。補色フィルタ型の撮像素子を含む撮像ユニット１５２は、画像処理部１５６と共働して、Ｒ画像とＧ画像とＢ画像とをそれぞれ分離して取得する撮像系を構成している。補色フィルタ型の撮像素子は、Ｍ領域の光を分離して取得する色画素であるＭ画素と、Ｃ領域の光を分離して取得する色画素であるＣ画素と、Ｙ領域の光を分離して取得する色画素であるＹ画素を有しており、画像処理回路１５６は、Ｍ画素とＣ画素とＹ画素により取得された画像情報に基づいて、Ｒ画像とＧ画像とＢ画像とを分離して取得する画像処理を行う。
【０１９０】
さらに、カラーフィルタを有さないモノクロタイプの撮像素子を撮像ユニット１５２の撮像素子に用いることも可能である。モノクロタイプの撮像素子は、必要に応じて赤外線や紫外線を除去する紫外線／赤外線カットフィルタが搭載されているが、可視領域の光である４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域の光は受光する。このため、前述の実施形態および変形例で、撮像素子のフィルタにより分離して受光するように説明した波長の光は、異なるタイミングで発光させる必要がある。モノクロタイプの撮像素子を用いた場合、カラー画像を得るためには少なくとも赤領域と緑領域と青領域の光をそれぞれ異なるタイミングで発光させる必要がある。たとえば、第１実施形態のように波長４０５ｎｍ、波長４４５ｎｍ、波長５２５ｎｍ、波長６３５ｎｍの４色の狭帯域光を用いた場合、白色観察モードであっても、青色領域の光である２つの波長４０５と波長４４５ｎｍの光のみを照射する第１のタイミングと、緑色領域の光である波長５２５ｎｍの光のみを照射する第２のタイミングと、赤色領域の光である波長６３５ｎｍの光のみを照射する第３のタイミングとを順次繰り返して照明する。この場合、撮像ユニット１５２は、光源部１３２と駆動部１３４と照明光制御部１３６と画像処理部１５６と共働して、Ｒ画像とＧ画像とＢ画像とをそれぞれ分離して取得する撮像系を構成している。
【０１９１】
モノクロタイプの撮像素子は、（５）順次照射モードにおける使用が好適である。モノクロタイプの撮像素子の場合、照明光で色を切り替えるため、混色が無く色分離が鮮明な画像を得ることが可能である。また、原色および補色フィルタでは透過させたい光の透過率は１００％でないために多少のロスがあるが、モノクロタイプではそれより高い透過率を確保することが可能である。さらに、撮像素子のすべての画素で一色ずつ、一波長ずつ画像を取得するため、解像度を向上させることが可能となっている。なお、原色ベイヤでは、全画素の１／４がＲ画素とＢ画素に割り当てられ、全画素の半分がＧ画素に割り当てられる。補色フィルタの場合も同様である。
【０１９２】
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について、図を参照しながら説明する。なお、説明は第１実施形態とは異なる部分について説明し、同じ部分についてはその説明を省略する。
【０１９３】
本実施形態は、光源部１３２の構成が第１実施形態と異なっており、これに伴って、照明光制御部１３６と画像処理回路１５６、また、メモリ１３７に記憶されている情報が第１実施形態と異なっている。
【０１９４】
本実施形態では、光源部１３２は、第１実施形態のレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４に加え、レーザ光源ＬＤ５を有している。レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ５の特性は次のとおりである。
【０１９５】
レーザ光源ＬＤ１は、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を射出する。その出力は１．５Ｗ程度である。
【０１９６】
レーザ光源ＬＤ２は、波長４４５ｎｍの青色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０１９７】
レーザ光源ＬＤ３は、波長５２５ｎｍの緑色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０１９８】
レーザ光源ＬＤ４は、波長６３５ｎｍの赤色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０１９９】
レーザ光源ＬＤ５は、波長５９０ｎｍのオレンジ色レーザ光を射出する。その出力は２Ｗ程度である。
【０２００】
レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は、直接目的の波長の光を射出する直接発光型の半導体レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４である。しかし、レーザ光源ＬＤ５は、２倍の波長である１１８０ｎｍの赤外線を射出する赤外線半導体レーザと、波長を半分にする非線形光学結晶とを組み合わせたＳＨＧ（Secondly Harmonic Generation）タイプの半導体レーザである。
【０２０１】
第２実施形態において光源部１３２が射出可能な光のスペクトルを図１８に示す。図１８に示されるように、本実施形態では、青色領域（４００〜４８０ｎｍ）に２波長（レーザ光源ＬＤ１、レーザ光源ＬＤ２）、緑色領域（４８０〜５８０）に１波長（レーザ光源ＬＤ３）、赤色領域（５８０〜７００ｎｍ）に２波長（レーザ光源ＬＤ４、レーザ光源ＬＤ５）が割り当てられている。
【０２０２】
本実施形態では、ヘモグロビンとインジゴカルミンに加え、クリスタルバイオレットが特徴物質として想定されている。クリスタルバイオレットは、細胞の核を染色する薬剤であり、拡大内視鏡装置による観察で用いられる色素である。クリスタルバイオレットを塗布すると病変が青色に変色し、さらに表面の模様が浮き立ってくるため、この模様のパターンを拡大内視鏡装置で観察することで病変部の性状（良性／悪性など）を判断することが出来る。
【０２０３】
〈観察モード〉
本実施形態における観察モードは、第１実施形態で説明した観察モードに加え、１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）が追加される点が第１実施形態とは異なっている。１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）について説明する。
【０２０４】
（６）１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）
本観察モードは、観察対象物１９０の内表面で、クリスタルバイオレットによって染色された領域、すなわちクリスタルバイオレットの染色により青く変色し浮かび上がった模様をコントラスト良く観察するために、クリスタルバイオレットの吸収特性に合わせた波長の照明光を用いた観察モードである。
【０２０５】
クリスタルバイオレットは色素液の一種で青紫色を呈しており、これにより染色された観察対象物１９０の内表面の模様のパターンを観察するために用いられている。すなわち、クリスタルバイオレットは細胞の核を選択的に染色し、この分布が模様となって浮かび上がって見える。この模様のパターンは病変部の性状（良性／悪性など）によって異なるため、この模様のパターンを拡大内視鏡装置により観察し、病変部の性状を判断することが可能となる。
【０２０６】
クリスタルバイオレットの吸収スペクトルは、図１９に示されるような光吸収特性を有している。第１実施形態と同様に、クリスタルバイオレットの吸収スペクトルにおいて、光吸収強度の最大値と最小値との中間値を閾値とし、それ以上の光吸収強度を有する波長域を吸収ピーク領域ＰＲ、それ以下の光吸収強度を有する波長域を吸収ボトム領域ＢＲと定義する。ただし、図１９から分かるように、クリスタルバイオレットはＢ領域の光をほとんど吸収しない。すなわち、光吸収強度の最大値と最小値の差が、他の２つの領域と比較して小さい。また、明らかなピーク（極大）やボトム（極小）が見当たらない。このため、Ｂ領域全体を吸収ボトム領域ＢＲと定義する。
【０２０７】
前述の通り、クリスタルバイオレットが細胞の核を染色することで模様のパターンが浮かび上がる。吸収ピーク領域ＰＲの波長域の光は、クリスタルバイオレットにより染色された領域では吸収され、染色されていない領域では吸収されないため、これら２つの領域のコントラストを、白色観察モードの場合よりも向上させることが可能である。一方、吸収ボトム領域ＢＲの波長域の光は、クリスタルバイオレットにより染色された領域でも吸収されにくいため、染色された領域と染色されていない領域とのコントラストは白色観察モードの場合より低くすることが可能となる。すなわち、クリスタルバイオレットを塗布した後であってもクリスタルバイオレット塗布前に近いコントラストの画像を得ることが可能となる。
【０２０８】
図１９より、クリスタルバイオレットの吸収ピーク領域ＰＲと吸収ボトム領域ＢＲは以下の通りである。
【０２０９】
Ｂ領域では、吸収ボトム領域ＢＲは、４００〜４８０ｎｍの波長領域である。これは、Ｂ領域の全領域である。
【０２１０】
Ｇ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、５３５〜５８０ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、４８０〜５３５ｎｍの波長領域である。
【０２１１】
Ｒ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、５８０〜６１０ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、６１０〜７００ｎｍの波長領域である。
【０２１２】
したがって、本実施形態では、レーザ光源ＬＤ１の発光波長（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ２の発光波長（４４５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ３の発光波長（５２５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ４の発光波長（６３５ｎｍ）は吸収ボトム領域ＢＲに含まれ、レーザ光源ＬＤ５の発光波長（５９０ｎｍ）は吸収ピーク領域ＰＲに含まれる。
【０２１３】
１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）における照明光のスペクトルを図２０に示す。図２０に示されるように、１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）では、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ５のうち、レーザ光源ＬＤ５（５９０ｎｍ）のレーザのみが点灯される。これにより、クリスタルバイオレットにより染色された模様のパターンをコントラスト良く観察できる。波長５９０ｎｍのレーザ光は、クリスタルバイオレットの吸収スペクトルに基づいて選定された狭帯域光である。
【０２１４】
本観察モードにおいても、第１実施形態で説明したのと同様に、連続発光とするか、撮像素子の読み出し期間は消灯するかなどは、適宜選択可能である。
【０２１５】
なお、本実施形態における１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）では、レーザ光源ＬＤ５のみが点灯され、他のレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４は消灯されるが、これに限らない。たとえば、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ２の少なくとも一方と、レーザ光源ＬＤ３を点灯させることで、クリスタルバイオレットによる染色領域のコントラストを強調した、ＲＧＢ全色を含む自然なカラー画像を得ることが可能となる。
【０２１６】
また、第１実施形態で説明した（１）白色観察モードと比較して、本実施形態による（１）白色観察モードは、オレンジ色領域である波長５９０ｎｍの光が加わるため、より色再現性が向上した白色画像を得ることが可能となる。すなわち、第１実施形態では５２５ｎｍの緑色と６３５ｎｍの赤色の間の領域の光は欠落していたが、本実施形態では５９０ｎｍの光が追加されているため、第１実施形態と比較して、黄色から赤色の観察対象物１９０の色再現性を向上させることが可能となる。
【０２１７】
本実施形態では、第１実施形態で用いられたすべてのレーザ光に加え、波長５９０ｎｍのオレンジ色レーザ光が用いられるため、第１実施形態の観察モードのすべてと、（６）１物質観察モード（クリスタルバイオレット強調モード）が可能である。さらに、本実施形態では、以下に示すいくつかの観察モードを追加可能である。
【０２１８】
本実施形態では、第１実施形態で説明した２物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン強調モード）に加え、（７）２物質観察モード（ヘモグロビン−クリスタルバイオレット強調モード）と、（８）２物質観察モード（インジゴカルミン−クリスタルバイオレット強調モード）が可能である。
【０２１９】
（７）２物質観察モード（ヘモグロビン−クリスタルバイオレット強調モード）では、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ３（５２５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ５（５９０ｎｍ）が同時に点灯される。光量比は、たとえば、２：１：２である。これは、ヘモグロビンの吸収強度が高いレーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ３の光量比の関係を、表層血管重視の比率である２：１とし、かつ、撮像素子のＢ画素領域の照明光量とＲ画素領域の照明光量とが略等しくなるように、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ５の射出光の光量比を１：１（＝２：２）としたためである。
【０２２０】
これにより、ヘモグロビンとクリスタルバイオレットの両方を強調した強調画像を得ることが可能となり、２つの特徴物質の存在領域やパターン等により適切な診察をサポートすることが可能となる。
【０２２１】
（８）２物質観察モード（インジゴカルミン−クリスタルバイオレット強調モード）では、レーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ５（５９０ｎｍ）が同時に点灯される。光量比は、たとえば、１：１である。これはインジゴカルミンとクリスタルバイオレットのコントラストの強調度合いを同程度にするためである。
【０２２２】
レーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ５（５９０ｎｍ）は共に赤色領域に含まれるため、表示画像として、これら２つの波長の光による画像をそのまま赤色画像として表示すると２つの特徴物質の存在パターンが区別しにくい場合がある。このような場合、たとえば、レーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）による画像を赤色で表示し、レーザ光源ＬＤ５（５９０ｎｍ）による画像を緑色で表示するなど、実際の特徴物質の色と異なる色で表示することも好適である。このようにすることで、２つの特徴物質の強調画像を色により区別して同時に表示することが可能となる。
【０２２３】
なお、各モードの照明光の光量比は上述の比率に限らない。ＲＧＢ各色領域の撮像素子の受光感度が異なる場合には、これを考慮して光量比を調整することも好適である。また、作業者の違和感を軽減するために、照明光が白色光に近くなるような光量比に調整することも好適である。
【０２２４】
さらに本実施形態では、（９）３物質観察モード（ヘモグロビン−インジゴカルミン−クリスタルバイオレット強調モード）も可能である。この観察モードでは、４色のレーザ光源ＬＤ１（発光波長４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ３（発光波長５２５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ５（発光波長５９０ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ４（発光波長６３５ｎｍ）が同時に点灯される。これにより、ヘモグロビンとインジゴカルミンとクリスタルバイオレットの３つの特徴物質をコントラスト良く表示することが可能となり、作業者はより多くの情報に基づいて病変部等の診察と判断を行うことが可能となる。このとき、３つの特徴物質を異なる色、たとえば、ヘモグロビンは青、インジゴカルミンは赤、クリスタルバイオレットは緑で表示することで、３つの特徴物質を色分けして表示することが可能となり、作業者の診断のしやすさがより向上する。
【０２２５】
なお、３物質観察モードでの光量比はレーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ２（５２５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ５（５９０ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ４（６３５ｎｍ）の光量は２：１：２：２に設定されている。これは、ヘモグロビンによる血管強調の光量比は表層血管重視の２：１とし、インジゴカルミンとクリスタルバイオレットの光量比はヘモグロビンの表層の光量に合わせたものである。
【０２２６】
ここで、３物質観察モードと白色モードでは、点灯されるレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ５の種類では、レーザ光源ＬＤ２（４４５ｎｍ）のレーザが点灯されているか否かの差であるが、光量比は異なっている。白色観察モードでは、白色観察に適するような光量比となるように、使用開始時や適正なタイミングにおいてホワイトバランスとして設定することが好適である。このとき、ホワイトバランスはレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ５の光量比のみで調整することも可能であるし、一般的な画像処理と組み合わせることも、画像処理のみで行うことも可能である。これに対し３物質観察モードでは、光量比は設定値のまま維持することが好適である。これは、光量比を調整してしまうと各特徴物質の強調度合いが変化してしまい、観察対象物１９０に含まれる特徴物質の量等が変化しているのか、光量比が異なったのかがわかりにくいためである。ただし、作業者やメンテナンス要員等が好みに応じて３物質観察モードの光量比を調整可能とすることは好適である。また、各特徴物質に対する光量比をモニタ等に表示し作業者に知らせることも好適である。このようにすることで作業者は、どの特徴物質がどの程度強調される照明であるかを知ることが可能となるため、各特徴物質の強調度合いを誤解する心配が無いためである。
【０２２７】
なお、上記のような光量比の変更の可否やその表示、作業者へ知らせる方法等については３物質観察モードに限らない。２物質観察モードや、１物質観察モードで複数の波長の光を用いる場合、さらには白色観察モードとの複合観察時や、画像処理による重ね合わせ表示や並列表示などの場合において、光量比やそれに基づく強調度合いの比等について数値やグラフ等で作業者に伝えることは好適である。
【０２２８】
なお、本実施形態では、表示モードや特徴物質抽出機能については基本的に第１実施形態と同様である。表示モードではクリスタルバイオレットの強調画像も表示可能となるため、３つの特徴物質の強調画像やそれに白色観察モードの画像を含め４つ以上の画像を並列表示することも好適である。また、特徴物質抽出機能は、ヘモグロビンとインジゴカルミンとクリスタルバイオレットの３種類の特徴物質のうち、所望の２つの特徴物質について特徴物質重なり領域を抽出することも好適である。また、３つの特徴物質すべてを用いて３つの特徴物質の重なり領域を抽出することも好適である。
【０２２９】
以上のように構成することで、第１実施形態の機能に加え、さらにクリスタルバイオレットについてもコントラスト良く観察することが可能となり、またクリスタルバイオレット塗布後においてもクリスタルバイオレット塗布前に近い画像を得ることが可能となる。さらにこれらを第１実施形態の観察モードや表示モードと関連させ、また組み合わせて表示することが可能となる。この結果作業者は第１実施形態の場合と比較してさらに多くの情報を比較検討し、診断や医学的判断に役立てることが可能となる。
【０２３０】
＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について、図を参照しながら説明する。なお、説明は第１実施形態、第２実施形態とは異なる部分について説明し、同じ部分についてはその説明を省略する。
【０２３１】
本実施形態は、光源部１３２の構成が第１実施形態と異なっており、これに伴って、照明光制御部１３６と画像処理回路１５６、また、メモリ１３７に記憶されている情報が第１実施形態と異なっている。
【０２３２】
本実施形態では、光源部１３２は、第１実施形態のレーザ光源ＬＤ３に代えて、レーザ光源ＬＤ６，ＬＤ７，ＬＤ８を有している。すなわち、光源部１３２は、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ４，ＬＤ６，ＬＤ７，ＬＤ８を有している。これらのレーザ光源の特性は次のとおりである。
【０２３３】
レーザ光源ＬＤ１は、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を射出する。その出力は１．５Ｗ程度である。
【０２３４】
レーザ光源ＬＤ２は、波長４４５ｎｍの青色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０２３５】
レーザ光源ＬＤ６は、波長５２０ｎｍの緑色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０２３６】
レーザ光源ＬＤ７は、波長５３２ｎｍの真緑色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０２３７】
レーザ光源ＬＤ４は、波長６３５ｎｍの赤色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０２３８】
レーザ光源ＬＤ８は、波長６８０ｎｍの深赤色レーザ光を射出する。その出力は３Ｗ程度である。
【０２３９】
これらのレーザ光源はいずれも、直接所望の波長のレーザ光を射出する半導体レーザ素子を有している。
【０２４０】
第３実施形態において光源部１３２が射出可能な光のスペクトルを図２１に示す。図２１に示されるように、本実施形態では、青色領域（４００〜４８０ｎｍ）に２波長（レーザ光源ＬＤ１、レーザ光源ＬＤ２）、緑色領域（４８０〜５８０）に２波長（レーザ光源ＬＤ６、レーザ光源ＬＤ７）、赤色領域（５８０〜７００ｎｍ）に２波長（レーザ光源ＬＤ４、レーザ光源ＬＤ８）が割り当てられている。
【０２４１】
本実施形態では、ヘモグロビンとインジゴカルミンに加え、ルゴール液（ヨウ素−ヨウ化カリウム溶液）が特徴物質として想定されている。ルゴール液を用いた色素内視鏡観察は、ヨード・グリコーゲン呈色反応を用いた診断法で、食道がん（扁平上皮がん）の診断等に用いられる。ルゴール液を塗布すると粘膜全体は褐色に染色されるが、食道がんや食道異形成（良性悪性の境界病変）ではグリコーゲンが著しく減少または消失しているため、不染帯として白い状態（染色されていない状態）として観察される。これを利用して、不染帯に注目し、その部分の生検等により診断を行う。
【０２４２】
〈観察モード〉
本実施形態における観察モードは、第１実施形態で説明した観察モードに加え、１物質観察モード（ルゴール液強調モード）が追加される点が第１実施形態とは異なっている。１物質観察モード（ルゴール液強調モード）について説明する。
【０２４３】
（９）１物質観察モード（ルゴール液強調モード）
本観察モードは、観察対象物１９０の内表面で、ルゴール液によって染色された領域を、不染帯と識別できるようコントラスト良く観察するために、ルゴール液の吸収特性に合わせた波長の照明光を用いた観察モードである。
【０２４４】
ルゴール液は色素液の一種で褐色を呈しており、正常な粘膜を染色し、病変部を染色しないという特性を有している。すなわち、これまで第１実施形態、第２実施形態で説明したインジゴカルミン、クリスタルバイオレットは病変部の凹部への溜まりや染色によるパターンにより診断や判断を行うものである。これに対しルゴール液は、病変部以外を染色し、病変部を不染帯として浮かび上がらせる効果を有している点が異なっている。
【０２４５】
ルゴール液の吸収スペクトルは、図２２に示されるような光吸収特性を有している。前述の第１実施形態、第２実施形態と同様に、ルゴール液の吸収スペクトルにおいて、光吸収強度の最大値と最小値との中間値を閾値とし、それ以上の光吸収強度を有する波長域を吸収ピーク領域ＰＲ、それ以下の光吸収強度を有する波長域を吸収ボトム領域ＢＲと定義する。
【０２４６】
前述の通り、ルゴール液は正常な細胞を染色し、病変部を染色しない。吸収ピーク領域ＰＲの波長域の光は、ルゴール液により染色された領域ではその光は吸収され、染色されていない領域では吸収されないため、これら２つの領域のコントラストを、白色観察モードの場合よりも向上させることが可能である。一方、吸収ボトム領域ＢＲの波長域の光は、ルゴール液により染色された領域でもその光は吸収されにくいため、染色された領域と染色されていない領域とのコントラストは白色観察モードの場合より低くすることが可能となる。すなわち、ルゴール液を塗布した後であってもルゴール液塗布前に近いコントラストの画像を得ることが可能となる。
【０２４７】
図２２より、ルゴール液の吸収ピーク領域ＰＲと吸収ボトム領域ＢＲは以下の通りである。
【０２４８】
Ｂ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、４００〜４２０ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、４２０〜４８０ｎｍの波長領域である。
【０２４９】
Ｇ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、４８０〜５２５ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、５２５〜５８０ｎｍの波長領域である。
【０２５０】
Ｒ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、６７０〜７００ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、５８０〜６７０ｎｍの波長領域である。
【０２５１】
ＩＲ領域では、吸収ピーク領域ＰＲは、７５０〜（８１０）ｎｍの波長領域であり、吸収ボトム領域ＢＲは、７００〜７５０ｎｍの波長領域である。
【０２５２】
したがって、本実施形態では、レーザ光源ＬＤ２の発光波長（４４５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ６の発光波長（５２０ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ８（６８０ｎｍ）の発光波長は吸収ピーク領域ＰＲに含まれ、レーザ光源ＬＤ１の発光波長（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ７の発光波長（５３２ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ８（６８０ｎｍ）は吸収ボトム領域ＢＲに含まれる。
【０２５３】
１物質観察モード（ルゴール液強調モード）における照明光のスペクトルを図２３に示す。図２３に示されるように、１物質観察モード（ルゴール液強調モード）では、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ４，ＬＤ６，ＬＤ７，ＬＤ８のうち、レーザ光源ＬＤ２（４４５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ６（５２０ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ８（６８０ｎｍ）が点灯される。これにより、ルゴール液により染色された領域に対し、染色されていない領域である不染帯をコントラスト良く観察できる。波長４４５ｎｍのレーザ光と波長５２０ｎｍのレーザ光と波長６８０ｎｍのレーザ光は、ルゴールの吸収スペクトルに基づいて選定された狭帯域光である。
【０２５４】
なお、この１物質観察モード（ルゴール液強調モード）に用いられるレーザ光の波長のうち、レーザ光源ＬＤ６の射出光の波長（５２０ｎｍ）はヘモグロビンの吸収ピーク波長ＰＲにも含まれるため、ヘモグロビンを強調表示することが可能となる。したがって、本観察モードでは、ルゴール液により染色された正常な粘膜は暗く、ルゴール液に染色されていない不染帯は明るく見えるだけでなく、不染帯が存在する血管を強調表示することが可能となっている。これにより、作業者が診断や判断をしやすい画像を提供できる。このように、ある特徴物質の吸収ピーク領域ＰＲに含まれ、また別の特徴物質の吸収ピーク領域ＰＲに含まれる場合でも、それぞれの特徴物質が存在する領域が異なっているような場合、このような波長の光を用いることは好適である。
【０２５５】
本観察モードにおいても、第１実施形態、第２実施形態で説明したのと同様に、連続発光とするか、撮像素子の読み出し期間は消灯するかなどは、適宜選択可能である。
【０２５６】
（１０）  １物質観察モード（ルゴール液影響軽減モード）
次に、本実施形態に特有の、ルゴール液のコントラストを低くした観察モードである１物質観察モード（ルゴール液影響軽減モード）について説明する。これは、ルゴール液の吸収ボトム領域ＢＲに含まれる照明光のみを選定することで、ルゴール液の吸収を低く抑え、ルゴール液塗布前に近い画像を観察可能とするモードである。
【０２５７】
１物質観察モード（ルゴール液影響軽減モード）における照明光のスペクトルを図２４に示す。図２４に示されるように、１物質観察モード（ルゴール液影響軽減モード）では、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ４，ＬＤ６，ＬＤ７，ＬＤ８のうち、レーザ光源ＬＤ１（４０５ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ７（５３２ｎｍ）とレーザ光源ＬＤ４（６３５）が点灯される。この照明光に含まれるレーザ光の波長はいずれもルゴール液の吸収ボトム領域ＢＲに含まれている。また、これらの３つの波長は、それぞれ、ＲＧＢの３つの色領域に含まれている。すなわち、この照明光は、ルゴール液塗布後であってもルゴール液による影響が、通常の白色画像よりも低減された白色画像を得ることを可能にする。波長４０５ｎｍのレーザ光と波長５３２ｎｍのレーザ光と波長６３５のレーザ光は、ルゴールの吸収スペクトルに基づいて選定された狭帯域光である。
【０２５８】
したがって、本実施形態では、明るく、演色性の高い白色モードとして６つの波長のレーザを含む照明光による（１）白色観察モードと、ルゴール液の影響を軽減した上で白色観察を可能とした（１０）１物質観察モード（ルゴール液影響軽減モード）との実質的には２つの白色モードによる観察を行うことが可能となっている。
【０２５９】
なお、本実施形態では、これまで説明したヘモグロビン、インジゴカルミンの吸収ピーク領域ＰＲ、吸収ボトム領域ＢＲに基づいて発光させる波長を選択することで、第１実施形態とその変形例で説明した様々な観察モード、表示モードを実現することが可能となる。
【０２６０】
本実施形態によれば、ルゴール液の存在の有無により正常でない領域の視認性を向上したうえで、同時に正常でない領域の欠陥のコントラストを向上して作業者の診断や判断をサポートする光源技術および内視鏡装置を提供することが可能となる。また、ルゴール液等、色素液塗布後であっても、その影響を軽減された白色画像を提供することが可能となる。
【０２６１】
また、上述した第１実施形態ないし第３実施形態で用いられた８波長のすべてのレーザ光を用いることで、上述したすべての観察モード、表示モードを実現することが可能となる。さらに、４物質観察モードや、さらに演色性を向上した白色観察モードなどを実現することが可能となる。さらには特徴物質の影響や生体の色などを考慮して、複数の白色観察モードを実現することも可能である。
【０２６２】
上記の実施形態はすべて、光源部１３２にレーザ光源が用いられているが、これに限らない。たとえば、スーパールミネッセントダイオードやＬＥＤ他、狭帯域光を射出可能な光源であれば様々なものを光源部１３２に利用することが可能である。また、すべてを半導体レーザ素子やＬＥＤに限定する必要はなく、それらを混合して用いてもよい。
【０２６３】
たとえば、光源部１３２は、レーザ光源を有している代わりに、複数のＬＥＤ光源を有していてもよい。図２５は、第１実施形態のレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４がＬＥＤ光源ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４に置き換えられた光源部１３２の射出光のスペクトルを示している。ＬＥＤ光源ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４はいずれもＬＥＤ素子を有している。ＬＥＤ素子は、比較的安価であり、かつ人体に対するリスクが低いなどのメリットがある。
【０２６４】
図２５に示されるとおり、ＬＥＤ素子の射出光は、半導体レーザ素子と比較してやや広いスペクトル幅を有しているが、可視光の波長領域と比較すると十分に狭帯域光となっている。このため、光源部１３２がＬＥＤ光源ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４で構成された内視鏡装置においても、上記の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【０２６５】
なお、ＬＥＤ素子の射出光の波長が吸収ピーク領域ＰＲまたは吸収ボトム領域ＢＲに含まれるか否かの判断基準は、そのＬＥＤ素子の射出光のピーク波長により定義できる。すなわち、ピーク波長が吸収ピーク領域ＰＲに含まれる場合、そのスペクトルの裾野が吸収ピーク領域ＰＲから外れていたとしても、吸収ピーク領域ＰＲに含まれるものとする。これは、ピーク波長が吸収ピーク領域ＰＲに含まれていれば、ＬＥＤの射出光の半分を超える光量が吸収ピーク領域ＰＲに含まれるためである。なお、ここではＬＥＤの射出光のピーク波長により判断する例を示したが、他にもドミナント波長等、一般に用いられているＬＥＤの波長の定義を用いることも可能である。
【０２６６】
また、キセノンランプ等のブロードな白色光源と波長フィルタとを組み合わせて狭帯域光を作り出すことも可能である。このような組合せによると、フィルタにより様々な狭帯域光を実現することが可能となる。フィルタを用いた場合、元の照明光（この例ではＸｅランプの射出光）のスペクトルが存在する波長領域であれば、任意に切り出して狭帯域光を構成することが可能となる。
【０２６７】
たとえば、光源部１３２は、Ｘｅランプとフィルタの組合せにより狭帯域光を作り出すように構成されてもよい。図２６は、Ｘｅランプとフィルタの組合せにより作り出された狭帯域光ＮＢ１，ＮＢ２，ＮＢ３，ＮＢ４のスペクトルを示している。この例では、狭帯域光ＮＢ１，ＮＢ３は、ヘモグロビンの吸収ピーク領域ＰＲの全域となるような波長幅を有している。また、狭帯域光ＮＢ２は、ヘモグロビンの吸収ボトム領域ＢＲのうち、青色領域となるような波長幅を有している。さらに、狭帯域光ＮＢ４は、インジゴカルミンの吸収ピーク領域ＰＲのうち、赤色領域となるような波長幅を有している。このような狭帯域光ＮＢ１〜ＮＢ４を用いても、２つの特徴物質が強調された比較的明るく色再現性の高い画像を得ることが可能である。
【０２６８】
上記の実施形態は、動画、静止画を特に区別せず、どちらの場合にも共通の観察モードを用いることを想定して説明したが各観察モードでは動画を取得することを想定して説明してきたが、これに限らない。動画と静止画の観察モードを異なるように設定することも好適である。たとえば、静止画の場合は常に、（５）照明光順次照射モードとし、後の診断や患者への説明の場面で所望の観察モードによる画像を構築可能とすることも好適である。
【０２６９】
なお、上述した実施形態は一例に過ぎず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において様々な変形が可能であることはいうまでもない。
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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