(57)【要約】【課題】周囲温度の変化による波長可変素子への影響を簡素な構成で確実に補正する。【解決手段】内視鏡システム２の光源装置１２は、透過光の波長帯域が可変する波長可変素子５８を有する。波長可変素子５８には温度センサ７６が配されている。プロセッサ装置１１のＣＰＵ４０は、温度センサ７６の測定結果に応じた波長可変素子５８の圧電アクチュエータ７０の駆動電圧の補正値を駆動電圧補正テーブル８０から取得し、この補正値で圧電アクチュエータ７０の駆動電圧を補正する粗調整を行う。画像処理回路４４は、ＣＣＤ３３の分光感度特性から、波長可変素子５８の透過光の設定波長帯域における感度Ｓとなるよう、粗調整後の波長帯域における感度を補正する微調整を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の被観察部位に照明光を照射して被観察部位の像を結像させる光路中に配され、透過光の波長帯域が可変する波長可変素子と、
前記波長可変素子の周囲温度を測定する温度センサと、
周囲温度に対する前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域からのずれの情報を記憶する記憶部と、
前記温度センサの測定結果、および前記記憶部に記憶されたずれの情報に応じて、周囲温度の変化による前記波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを補正する補正部とを備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記補正部は、前記温度センサの測定結果に応じて前記波長可変素子の駆動パラメータを補正する第一補正手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記記憶部は、周囲温度に対する前記波長可変素子の駆動パラメータの補正値の情報を記憶し、
前記第一補正手段は、前記温度センサの測定結果に対応する補正値を前記記憶部から読み出して補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記補正部は、被観察部位の像が結像される撮像素子の分光感度特性に基づき、前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域における感度となるよう、周囲温度の変化によりずれた波長帯域における感度を補正する第二補正手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記第二補正手段は、設定波長帯域の中心波長における感度Ｓとずれた波長帯域の中心波長における感度Ｓ’との比Ｓ／Ｓ’を撮像素子から出力された撮像信号に乗算することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記第一補正手段で前記波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを粗く補正した後、これで補正しきれなかった分を前記第二補正手段で補正することを特徴とする請求項４または５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記第一、第二補正手段のいずれかのみで補正を行うか、両方で補正を行うかを判定する判定部を備えることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記波長可変素子は、被観察部位に照明光を照射する照明光学系に配され、狭い波長帯域の照明光を生成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記波長可変素子で生成された狭い波長帯域の照明光を用いて、生体内組織の特定対象を強調した画像を得ることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記波長可変素子で生成された狭い波長帯域の照明光を用いて、血管中のヘモグロビンの酸素飽和度、血管深さといった血管情報を得ることを特徴とする請求項８または９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記波長可変素子は、アクチュエータにより二枚の高反射光フィルタからなる基板の面間隔を変更することで透過光の波長帯域を制御するエタロンであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記波長可変素子は、偏光フィルタ間に複屈折フィルタとネマティック液晶セルを挟んで構成され、液晶セルへの印加電圧を変更することで透過光の波長帯域を制御する液晶チューナブルフィルタであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
透過光の波長帯域が可変する波長可変素子と、
前記波長可変素子の周囲温度を測定する温度センサと、
周囲温度に対する前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域からのずれの情報を記憶する記憶部と、
前記温度センサの測定結果、および前記記憶部に記憶されたずれの情報に応じて、周囲温度の変化による前記波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを補正する補正部とを備えることを特徴とする光学装置。
【請求項１４】
透過光の波長帯域の中心波長が可変する波長可変素子の周囲温度を温度センサで測定し、
温度センサの測定結果、および周囲温度に対する前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域からのずれの情報に応じて、周囲温度の変化による波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを補正することを特徴とする波長可変素子の透過光の波長帯域のずれ補正方法。
【請求項１５】
温度センサの測定結果に応じて波長可変素子の駆動パラメータを補正する第一補正ステップを備えることを特徴とする請求項１４に記載の波長可変素子の透過光の波長帯域のずれ補正方法。
【請求項１６】
波長可変素子の透過光による像が結像される撮像素子の分光感度特性に基づき、波長可変素子の透過光の設定波長帯域における感度となるよう、周囲温度の変化によりずれた波長帯域における感度を補正する第二補正ステップを備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載の波長可変素子の透過光の波長帯域のずれ補正方法。
【請求項１７】
前記第一補正ステップで前記波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを粗く補正した後、これで補正しきれなかった分を前記第二補正ステップで補正することを特徴とする請求項１６に記載の波長可変素子の透過光の波長帯域のずれ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過光の波長帯域が可変する波長可変素子を備える内視鏡システム、光学装置、および波長可変素子の透過光の波長帯域のずれ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療、工業分野において内視鏡を利用した検査が広く普及している。周知の如く、内視鏡は被検体内に挿入する挿入部の先端部から被検体の被観察部位に照明光を照射し、被観察部位の像を取り込む。
【０００３】
従来、照明光の光源にはキセノンランプやメタルハライドランプ等の白色光源が用いられていたが、病変の発見を容易にするために狭い波長帯域の光（狭帯域光）を被観察部位に照射し、その反射光を画像化して観察する手法が脚光を浴びている。この手法によれば、粘膜下層部の血管を強調した画像や、胃壁、腸の表層組織等の臓器の構造物を強調した画像を容易に得ることができる。また、異なる複数の波長帯域の狭帯域光を照射して得られた複数の撮像信号の輝度比に基づき、血管中のヘモグロビンの酸素飽和度や血管深さの情報を取得する方法も鋭意研究されている。
【０００４】
こうした狭帯域光を利用する内視鏡では、従来、帯域制限フィルタを照明光の光路中に配置する等して狭帯域光を作り出していたが、種々の波長帯域の狭帯域光をより手軽に作り出すため、エタロン等の波長可変素子の使用が検討されている（特許文献１および２参照）。エタロンは、圧電アクチュエータ等を用いて二枚の高反射光フィルタからなる基板の面間隔を変更することで、透過光の波長帯域を制御する素子である。
【０００５】
特許文献１では、エタロンの基板の面間隔の基準位置を調整している。エタロンと撮像素子の光路中に帯域制限フィルタを設け、フィルタの透過率が急激に変化する波長帯域にかけてエタロンの圧電アクチュエータに印加する電圧を段階的に変化させ、エタロンを透過した光の強度をモニタリングする。そして、光の強度が急激に変化したときの圧電アクチュエータに印加した電圧値を基準電圧値とし、そのときの面間隔を基準面間隔としている。
【０００６】
特許文献２に記載のエタロンは、基板の面間隔を測定する第１静電容量センサと、低熱膨張ガラス等の周囲環境（温度）で変化しない固定部材に固定された第２静電容量センサとを備える。各静電容量センサは材質、形状および温湿度特性等が同一であり、第１静電容量センサは基板の面間隔に応じて出力が変化するが、第２静電容量センサは常に一定の間隔を測定するため出力は変化しない。この第２静電容量センサの出力をリファレンスとして用い、第１静電容量センサの出力を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５０４０７８号
【特許文献２】特開２０１０−２２４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エタロン等の波長可変素子は、基板の面間隔や平行度等の高精度な制御が必要であるため外来ノイズに対して脆弱である。特に周囲温度の変化によって圧電アクチュエータ等の構成部品の特性が変わり、その影響で透過光の波長帯域（中心波長）が所望の値からずれることがある。こうしたことが起こると、狭帯域光による上記各種の観察に支障が生じ、場合によっては医療ミスに繋がる危険性もある。この対策として波長可変素子の放熱性を高めて周囲温度の影響を除去することも考えられるが、放熱機構を新たに設けると装置が大型化する。
【０００９】
特許文献１に記載の技術によれば、一応は透過光の波長帯域のずれを補正することができる。しかしながら帯域制限フィルタを設ける必要があり、圧電アクチュエータへの印加電圧を段階的に変化させて透過光の強度をモニタリングするので、構成が大掛かりで且つ補正にある程度時間が掛かる。このため、刻々と変化する周囲温度による透過光の波長帯域のずれをリアルタイムで補正するには不向きである。
【００１０】
特許文献２は、あくまでも基板の面間隔を測定する静電容量センサの周囲温度の変化による影響を補正するもので、波長可変素子自体への影響を補正するものではない。
【００１１】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、周囲温度の変化による波長可変素子への影響を簡素な構成で確実に補正することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、被検体の被観察部位に照明光を照射して被観察部位の像を結像させる光路中に配され、透過光の波長帯域が可変する波長可変素子と、前記波長可変素子の周囲温度を測定する温度センサと、周囲温度に対する前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域からのずれの情報を記憶する記憶部と、前記温度センサの測定結果、および前記記憶部に記憶されたずれの情報に応じて、周囲温度の変化による前記波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを補正する補正部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
前記補正部は、前記温度センサの測定結果に応じて前記波長可変素子の駆動パラメータを補正する第一補正手段を有する。
【００１４】
この場合、前記記憶部は、周囲温度に対する前記波長可変素子の駆動パラメータの補正値の情報を記憶する。前記第一補正手段は、前記温度センサの測定結果に対応する補正値を前記記憶部から読み出して補正を行う。
【００１５】
前記補正部は、被観察部位の像が結像される撮像素子の分光感度特性に基づき、前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域における感度となるよう、周囲温度の変化によりずれた波長帯域における感度を補正する第二補正手段を有する。具体的には、前記第二補正手段は、設定波長帯域の中心波長における感度Ｓとずれた波長帯域の中心波長における感度Ｓ’との比Ｓ／Ｓ’を撮像素子から出力された撮像信号に乗算する。
【００１６】
前記第一補正手段で前記波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを粗く補正した後、これで補正しきれなかった分を前記第二補正手段で補正することが好ましい。また、前記第一、第二補正手段のいずれかのみで補正を行うか、両方で補正を行うかを判定する判定部を備えることが好ましい。
【００１７】
前記波長可変素子は、被観察部位に照明光を照射する照明光学系に配され、狭い波長帯域の照明光を生成する。内視鏡システムは、前記波長可変素子で生成された狭い波長帯域の照明光を用いて、生体内組織の特定対象を強調した画像を得る。あるいは血管中のヘモグロビンの酸素飽和度、血管深さといった血管情報を得てもよい。
【００１８】
前記波長可変素子は、アクチュエータにより二枚の高反射光フィルタからなる基板の面間隔を変更することで透過光の波長帯域を制御するエタロン、または偏光フィルタ間に複屈折フィルタとネマティック液晶セルを挟んで構成され、液晶セルへの印加電圧を変更することで透過光の波長帯域を制御する液晶チューナブルフィルタである。
【００１９】
本発明の光学装置は、透過光の波長帯域が可変する波長可変素子と、前記波長可変素子の周囲温度を測定する温度センサと、周囲温度に対する前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域からのずれの情報を記憶する記憶部と、前記温度センサの測定結果、および前記記憶部に記憶されたずれの情報に応じて、周囲温度の変化による前記波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを補正する補正部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の波長可変素子の透過光の波長帯域のずれ補正方法は、透過光の波長帯域が可変する波長可変素子の周囲温度を温度センサで測定し、温度センサの測定結果、および周囲温度に対する前記波長可変素子の透過光の設定波長帯域からのずれの情報に応じて、周囲温度の変化による波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを補正することを特徴とする。
【００２１】
温度センサの測定結果に応じて波長可変素子の駆動パラメータを補正する第一補正ステップを備える。また、波長可変素子の透過光による像が結像される撮像素子の分光感度特性に基づき、波長可変素子の透過光の設定波長帯域における感度となるよう、周囲温度の変化によりずれた波長帯域における感度を補正する第二補正ステップを備える。
【００２２】
前記第一補正ステップで波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを粗く補正した後、これで補正しきれなかった分を前記第二補正ステップで補正することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、波長可変素子の周囲温度を温度センサで測定し、その測定結果、および周囲温度に対する波長可変素子の透過光の設定波長帯域からのずれの情報に応じて、周囲温度の変化による波長可変素子の透過光の波長帯域のずれを補正するので、周囲温度の変化による波長可変素子への影響を簡素な構成で確実に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図３】波長可変素子の構成、白色光および狭帯域光の分光強度分布、並びに波長可変素子の分光透過率を示す図である。
【図４】駆動電圧補正テーブルを示す図である。
【図５】ＣＣＤの分光感度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、プロセッサ装置１１、および光源装置１２からなる。電子内視鏡１０は、周知の如く、被検体（患者）内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、プロセッサ装置１１および光源装置１２に接続されるコネクタ１５と、操作部１４、コネクタ１５間を繋ぐユニバーサルコード１６とを有する。
【００２６】
操作部１４には、挿入部１３の先端部１７を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブや、送気・送水ノズルからエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタンの他、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタンといった操作部材が設けられている。
【００２７】
また、操作部１４の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部１３内の鉗子チャンネルを通して、先端部１７に設けられた鉗子出口に連通している。
【００２８】
プロセッサ装置１１は、光源装置１２と電気的に接続され、電子内視鏡システム２の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１０に給電を行い、先端部１７に搭載されたＣＣＤ３３（図２参照）の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１１は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ３３から出力された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置１１で生成された画像データは、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ１８に観察画像として表示される。
【００２９】
電子内視鏡システム２には、被検体の被観察部位に白色光を照射して観察する通常観察モードと、被観察部位に狭い波長帯域の光（狭帯域光）を照射して観察する特殊観察モードと、通常、特殊観察モードを同時に行う同時観察モードとが用意されている。各モードの切替は操作部１４のモード切替スイッチ１９を操作することにより行われる。電子内視鏡システム２の電源投入直後は通常観察モードが自動的に選択される。
【００３０】
図２において、先端部１７には、観察窓３０、照明窓３１等が設けられている。観察窓３０の奥には、レンズ群およびプリズムからなる対物光学系３２を介して、被検体内撮影用のＣＣＤ３３が配されている。照明窓３１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３に配設されたライトガイド３４、および照明レンズ３５で導光される光源装置１２からの照明光を被観察部位に照射する。
【００３１】
ＣＣＤ３３は、観察窓３０、対物光学系３２を経由した被検体内の被観察部位の像が撮像面に入射するように配置されている。撮像面には複数の色セグメントからなるカラーフィルタ、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）カラーフィルタが形成されている。
【００３２】
操作部１４には、アナログ信号処理回路（以下、ＡＦＥと略す）３６、ＣＣＤ駆動回路３７、およびＣＰＵ３８が設けられている。ＡＦＥ３６は、相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳと略す）、自動ゲイン制御回路（以下、ＡＧＣと略す）、およびアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄと略す）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ３３から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ３３で生じるリセット雑音およびアンプ雑音の除去を行う。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズ除去が行われた撮像信号を、プロセッサ装置１１から指定されるゲイン（増幅率）で増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣにより増幅された撮像信号を所定のビット数のデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄでデジタル化された撮像信号は、伝送ケーブルを介してプロセッサ装置１１の画像処理回路４４に入力される。
【００３３】
ＣＣＤ駆動回路３７は、ＣＣＤ３３の駆動パルス（垂直／水平走査パルス、電子シャッタパルス、読み出しパルス、リセットパルス等）とＡＦＥ３６用の同期パルスとを発生する。ＣＣＤ３３は、ＣＣＤ駆動回路３７からの駆動パルスに応じて撮像動作を行い、撮像信号を出力する。ＡＦＥ３６の各部は、ＣＣＤ駆動回路３７からの同期パルスに基づいて動作する。
【００３４】
ＣＰＵ３８は、電子内視鏡１０とプロセッサ装置１１とが接続された後、プロセッサ装置１１のＣＰＵ４０からの動作開始指示に基づいて、ＣＣＤ駆動回路３７を駆動させるとともに、ＣＣＤ駆動回路３７を介してＡＦＥ３６のＡＧＣのゲインを調整する。
【００３５】
ＣＰＵ４０は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ４０は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続している。ＲＯＭ４１には、プロセッサ装置１１の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ、アプリケーションプログラム等）やデータ（グラフィックデータ等）が記憶されている。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ４１から必要なプログラムやデータを読み出して、作業用メモリであるＲＡＭ４２に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ４０は、検査日時、患者や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、プロセッサ装置１１の操作パネルやＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークより得て、ＲＡＭ４２に記憶する。
【００３６】
操作部４３は、プロセッサ装置１１の筐体に設けられる操作パネル、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ４０は、操作部４３、および電子内視鏡１０の操作部１４にあるレリーズボタンやモード切替スイッチ１９等からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
【００３７】
画像処理回路４４は、電子内視鏡１０から入力された撮像信号に対して、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、画像強調、画像用ノイズリダクション、色変換等の各種画像処理を施す。また、画像処理回路４４は、狭帯域光の波長帯域のずれを補正する後述する感度補正処理も行う。
【００３８】
表示制御回路４５は、ＣＰＵ４０からＲＯＭ４１およびＲＡＭ４２のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、観察画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは患者や術者、現在選択されている観察モード等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ；Graphical User Interface）等がある。表示制御回路４５は、画像処理回路４４からの画像に対して、表示用マスク、文字情報、ＧＵＩの重畳処理、モニタ１８の表示画面への描画処理等の各種表示制御処理を施す。
【００３９】
表示制御回路４５は、画像処理回路４４からの画像を一時的に格納するフレームメモリを有する。表示制御回路４５は、フレームメモリから画像を読み出し、読み出した画像をモニタ１８の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換する。これにより、モニタ１８に観察画像が表示される。
【００４０】
プロセッサ装置１１には、上記の他にも、画像に所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、圧縮された画像をＣＦカード、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＣＤ−Ｒ等のリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらはデータバス等を介してＣＰＵ４０と接続されている。
【００４１】
光源装置１２は、通常観察用光源５０および特殊観察用光源５１を有する。各光源５０、５１は同じ構成であり、青色〜赤色までのブロードな波長の光、例えば図３の左側のグラフに示すような４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長帯の白色光を発生するキセノンランプやハロゲンランプ、白色ＬＥＤ（発光ダイオード）等である。あるいは、青色光または紫外光の励起光と、これにより励起発光される蛍光体の緑色〜黄色〜赤色の蛍光との合波光で白色光を生成する光源を用いてもよい。
【００４２】
各光源５０、５１は、光源ドライバ５２、５３によってそれぞれ駆動される。集光レンズ５４、５５は、各光源５０、５１から発せられた各光を集光して、各光源５０、５１の出射端側に配された二本のライトガイド３４ａ、３４ｂに導光する。ライトガイド３４ａ、３４ｂは、周知の光ファイバの合波技術によって、光源装置１２内で合流して一本のライトガイド３４となる。集光レンズ５４、５５とライトガイド３４ａ、３４ｂの間には、ライトガイド３４ａ、３４ｂの入射端に入射させる光の光量を調節するための可動絞り５６、５７が設けられている。なお、ライトガイド３４を３４ａ、３４ｂの二股に分けるのではなく、各光源５０、５１用に二本のライトガイドを設けてもよい。
【００４３】
特殊観察用光源５１と集光レンズ５５の間には、波長可変素子５８が設けられている。波長可変素子５８は、素子ドライバ５９により駆動される。波長可変素子５８は、図３の中央、および右側のグラフに示すように、入射光のうちの特定の波長帯域の光を選択的に透過させ、且つ透過させる光の波長帯域を変更可能な素子である。光源装置１２のＣＰＵ６０は、プロセッサ装置１１のＣＰＵ４０と通信し、光源ドライバ５２、５３、可動絞り５６、５７、および素子ドライバ５９の動作制御を行う。
【００４４】
図３において、本例の波長可変素子５８は、素子ドライバ５９で圧電アクチュエータ７０を駆動することにより、二枚の高反射光フィルタからなる基板７１、７２の面間隔ｄを変更し、以て透過光の波長帯域を制御するエタロンである。波長可変素子５８は、例えば５ｎｍ刻みで透過光の波長帯域の中心波長を変更可能である。
【００４５】
圧電アクチュエータ７０、および基板７１、７２は筐体７３内に収容されている。筐体７３には光を入射、または出射させるための開口７４、７５が設けられている。基板７１は筐体７３に固定され、基板７２は圧電アクチュエータ７０の駆動により光軸と平行に移動可能である。基板７２が移動することによって面間隔ｄが変化する。特殊観察用光源５１から発せられて波長可変素子５８に入射した白色光は、面間隔ｄによって決まる透過光の波長帯域の光のみが取り出されて、狭帯域光として波長可変素子５８から出射される。
【００４６】
筐体７３には温度センサ７６が内蔵されている。温度センサ７６には例えば熱電対が用いられ、筐体７３内の圧電アクチュエータ７０近傍の温度を測定する。温度センサ７６は、ＣＰＵ６０を介してＣＰＵ４０に測定結果を出力する。
【００４７】
ＣＰＵ４０は、温度センサ７６からの測定結果を受けて、素子ドライバ５９による圧電アクチュエータ７０の駆動電圧を補正する。具体的には図４に示す駆動電圧補正テーブル８０を用いる。駆動電圧補正テーブル８０はＲＯＭ４１に記憶されている。駆動電圧補正テーブル８０には、温度に対する圧電アクチュエータ７０の駆動電圧の補正値、および波長可変素子５８の所望の設定波長帯域（中心波長）からのずれ量が予め実験により求められて登録されている。例えば温度が１０．０℃、１０．５℃の場合の駆動電圧の補正値は０．８Ｖ、４４．５℃、４５．０℃の場合は−１．２Ｖである。２５．０℃、２５．５℃のときは０であり、補正は行われない。なお、図４に記載した各数値は一例であり、必ずしも実際の数値を表すものではない。
【００４８】
各基板７１、７２の面間隔ｄは温度により変動する。これは主に圧電アクチュエータ７０を構成する圧電素子が温度に起因するノイズ成分の影響を受けるためである。温度が高くなると面間隔ｄは所望の値よりも広がり、温度が低くなると狭まる。波長可変素子５８は熱源である特殊観察用光源５１の近傍に置かれるため、特に温度変化の影響を受け易い。
【００４９】
本例では２５．０℃を基準にして、２５．０℃以上では面間隔ｄのずれ量がプラス、２５℃未満ではマイナスとなる。このように面間隔ｄが温度依存で所望の値からずれると、図４で透過光の波長帯域の中心波長ずれ量として示すように、当然透過光の波長帯域も所望の値からずれる。例えば温度が１０．０℃の場合の中心波長のずれ量は−４２．７ｎｍ、４５．０℃の場合は６４．７ｎｍである。
【００５０】
そこで、温度による透過光の波長帯域のずれが解消するように、面間隔ｄひいては圧電アクチュエータ７０の駆動電圧を補正する必要がある。ＣＰＵ４０は、ＣＰＵ６０および素子ドライバ５９を介して駆動電圧補正テーブル８０に登録された補正値で圧電アクチュエータ７０の駆動電圧を補正し、透過光の波長帯域を所望の値に近付ける。
【００５１】
図４に中心波長補正量として示すように、上記の駆動電圧補正テーブル８０を用いた補正（以下、粗調整という）では、透過光の波長帯域の中心波長ずれ量が０にならない場合がある。例えば温度が４４．５℃の場合のずれ量は６３．２ｎｍであるが補正量は−６５ｎｍであるため、依然として所望の値よりも１．８ｎｍ短波長側にずれていることになる。これは波長可変素子５８による透過光の波長帯域の中心波長の分解能が例示するように５ｎｍ刻みであることが原因で、それ以下のずれ量の補正は粗調整で行うことはできない。
【００５２】
粗調整で補正しきれない分は、画像処理回路４４における感度補正処理（以下、微調整という）で充足させる。図５には、ＣＣＤ３３の画素のＲＧＢそれぞれの光に対する感度特性が描かれている。例えばＢ光の感度領域にあたる透過光の波長帯域の設定中心波長Ｘに対して、粗調整後の中心波長がＸ’と短波長側にずれていた場合、Ｂ光に対する感度は設定中心波長Ｘにおける感度ＳからＳ’に低下する。この感度のずれを画像処理回路４４にて補正する。具体的には、感度ＳとＳ’の比をＣＣＤ３３のＢ画素の撮像信号に乗算する。例えば感度Ｓが１、Ｓ’が０．８であった場合は、その比１／０．８＝１．２５を乗算する。こうすれば、中心波長Ｘ’の狭帯域光を照射して得た撮像信号を、中心波長Ｘの狭帯域光を照射して得た撮像信号として扱うことができる。
【００５３】
なお、撮像信号に感度比を乗算する画素の色は、画像化する場合に使用する色によって予め決められている。例えば波長５００ｎｍの場合はＢとＧの感度特性を両方得られるが、Ｂ画素に感度比を乗算する。
【００５４】
ＣＰＵ４０は、粗調整で補正しきれない透過光の波長帯域の中心波長のずれ量を駆動電圧補正テーブル８０から取得する。そして、これと図５のＣＣＤ３３の分光感度特性とから感度ＳとＳ’のデータを得て、その比を算出して画像処理回路４４に与える。画像処理回路４４は、ＣＰＵ４０から与えられた比で撮像信号を補正する。言う迄もないが、粗調整で狭帯域光の中心波長のずれ量が０になった場合は、画像処理回路４４による上記微調整は行われない。
【００５５】
通常観察モードが選択された場合、ＣＰＵ４０は、ＣＰＵ６０を介して光源ドライバ５２の駆動を制御して、通常観察用光源５０のみを点灯させる。被観察部位に照射される照明光は白色光のみとなる。特殊観察モードが選択された場合は、通常観察用光源５０を消灯させて特殊観察用光源５１を点灯させる。被観察部位に照射される照明光は、波長可変素子５８により透過された狭帯域光のみとなる。同時観察モードが選択された場合は、通常観察用光源５０と特殊観察用光源５１を同時に点灯させ、被観察部位に白色光と狭帯域光を同時に照射させる。あるいは、通常観察用光源５０と特殊観察用光源５１をＣＣＤ３３の信号電荷の蓄積期間単位で交互に点灯させて、白色光を照射して得られた画像と狭帯域光を照射して得られた画像をモニタ１８に並列表示してもよい。
【００５６】
特殊、同時観察モードでは、プロセッサ装置１１の操作パネルを操作する等して、狭帯域光の中心波長を選択することが可能である。選択可能な狭帯域光の中心波長としては、例えば４５０、５００、５５０、６００、７８０ｎｍが挙げられる。４５０ｎｍの狭帯域光は、表層の血管やピットパターン等の被観察部位表面の微細構造の観察に適している。５００ｎｍの狭帯域光では、被観察部位の陥凹や隆起等のマクロな凹凸構造を観察することができる。５５０ｎｍの狭帯域光は、ヘモグロビンによる吸収率が高く、微細血管や発赤の観察に適し、６００ｎｍの狭帯域光は肥厚の観察に適している。深層血管の観察には、インドシアニングリーン（ＩＣＧ；Indocyanine green）等の蛍光物質を静脈注射し、７８０ｎｍの狭帯域光を用いることで明瞭に観察することができる。
【００５７】
酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光特性の違いを利用して血管中のヘモグロビンの酸素飽和度の情報を得たり、波長帯域によって光の深達度が異なることを利用して血管深さの情報を得るため、例えば中心波長４０５ｎｍ、４４５ｎｍ、４７３ｎｍの三つの狭帯域光を照射しても可である。この場合は波長可変素子５８を駆動して、ＣＣＤ３３の信号電荷の蓄積期間単位で上記三波長の狭帯域光を切り替える。そして、各波長の狭帯域光を照射して得られた撮像信号間の輝度比に基づいて、酸素飽和度および血管深さの両方を含む血管情報を求め、これを画像化してモニタ１８に表示する。
【００５８】
次に、上記のように構成された電子内視鏡システム２の作用について説明する。電子内視鏡１０で被検体内を観察する際、術者は、電子内視鏡１０と各装置１１、１２とを繋げ、各装置１１、１２の電源をオンする。そして、操作部４３を操作して、被検体に関する情報等を入力し、検査開始を指示する。
【００５９】
検査開始を指示した後、術者は、挿入部１３を被検体内に挿入し、光源装置１２からの照明光で被検体内を照明しながら、ＣＣＤ３３による被検体内の観察画像をモニタ１８で観察する。
【００６０】
ＣＣＤ３３から出力された撮像信号は、ＡＦＥ３６の各部で各種処理を施された後、プロセッサ装置１１の画像処理回路４４に入力される。画像処理回路４４では、入力された撮像信号に対して各種画像処理が施され、画像が生成される。画像処理回路４４で処理された画像は、表示制御回路４５に入力される。表示制御回路４５では、ＣＰＵ４０からのグラフィックデータに応じて、各種表示制御処理が実行される。これにより、観察画像がモニタ１８に表示される。
【００６１】
電子内視鏡システム２で検査を行うときには、観察対象に応じて観察モードが切り替えられる。挿入部１３を被検体内に挿入する際には通常観察モードを選択して、白色光を照射して得られた画像を観察して広い視野を確保しつつ挿入作業を行う。詳細な観察が必要な病変が発見された際には特殊観察モードまたは同時観察モードを選択し、病変に適当な波長の狭帯域光を照明して得られた画像を観察する。そして、必要に応じてレリーズボタンを操作して静止画像を取得したり、病変に処置が必要な場合は鉗子チャンネルに各種処置具を挿通させて、病変への蛍光物質の注入、あるいは病変の切除や投薬等の処置を施す。
【００６２】
通常観察モードの場合は、ＣＰＵ４０の指令の下に通常観察用光源５０が点灯されて、照明窓３１から被観察部位に白色光が照射される。
【００６３】
一方、特殊観察モードまたは同時観察モードが選択された場合は特殊観察用光源５１が点灯される。波長可変素子５８の圧電アクチュエータ７０は、特殊観察モードまたは同時観察モードの切替時に選択された狭帯域光の中心波長に応じた値で、且つ温度センサ７６の測定結果により駆動電圧補正テーブル８０を参照して補正された電圧にて素子ドライバ５９により駆動される。
【００６４】
特殊観察用光源５１から発せられた白色光は、筐体７３の開口７４を介して波長可変素子５８に導入され、基板７１、７２の面間隔ｄに応じた波長帯域の光が選択的に開口７５から出射される。波長可変素子５８から出射された狭帯域光は、ライトガイド３４で先端部１７に導光され、照明窓３１から被観察部位に照射される。波長可変素子５８では、上記の如く温度による狭帯域光の波長帯域のずれを補正する粗調整がＣＰＵ４０により行われているので、被観察部位に照射される狭帯域光は設定波長帯域に略近いものとなる。
【００６５】
特殊観察モードまたは同時観察モードが選択された場合、画像処理回路４４では、所望の中心波長Ｘと粗調整後の中心波長Ｘ’におけるＣＣＤ３３の感度比が、該当する色の画素の撮像信号に乗算される。これにより粗調整で補正しきれなかった狭帯域光の波長帯域のずれが補正される。
【００６６】
被観察部位に狭帯域光を照射して観察する場合は観察対象が明確に絞られるため、狭帯域光の波長帯域（中心波長）が所望の値からずれていると、期待する観察結果を得ることができなくなる。特に酸素飽和度や血管深さの情報を撮像信号の輝度比から得る場合には、±２〜３ｎｍのずれでも医療ミスに繋がる重大な影響を観察結果に与える。
【００６７】
本発明では、温度センサ７６で波長可変素子５８の圧電アクチュエータ７０近傍の温度を測定して、温度と波長可変素子５８の圧電アクチュエータ７０の駆動電圧の補正値とが登録された駆動電圧補正テーブル８０を参照して駆動電圧を補正し、温度の影響によりずれた狭帯域光の波長帯域を所望の値に近付ける粗調整を行う。そのうえで、ＣＣＤ３３の分光感度特性に基づき、画像処理回路４４により粗調整で補正しきれなかった中心波長のずれを補正する微調整を行う。このように温度による狭帯域光の波長帯域のずれが適正に補正されるので、観察結果も適正なものとなり医療ミスを確実に防止することができる。
【００６８】
粗調整は温度センサ７６の測定結果および駆動電圧補正テーブル８０、微調整はＣＣＤ３３の分光感度特性に基づき行い、比較的簡易な構成および処理によって狭帯域光の波長帯域のずれをリアルタイムで高精度に補正することができる。
【００６９】
粗調整と微調整の二段階で補正を行うため粗調整には厳密な精度は要求されず、従って波長可変素子５８による透過光の波長帯域の中心波長の分解能は高くなくとも済む。換言すれば、分解能を高めるために高価な圧電アクチュエータや駆動電圧源を用いる必要がない。このため波長可変素子５８を安価な構成にすることができる。
【００７０】
なお、狭帯域光の中心波長のずれ量の許容範囲が±１０ｎｍ等の比較的緩い条件で、粗調整のみで十分に許容範囲に収まる場合には微調整は不要である。術者が選択した狭帯域光の中心波長に応じて、微調整を行うか否かを予め設定しておいてもよい。
【００７１】
逆にずれ量が数ｎｍの場合は粗調整を行わずに微調整のみを行ってもよい。但しずれ量が数十ｎｍと大きい場合に微調整のみで済ませると、補正前の狭帯域光の波長帯域の所望の値との乖離が甚だしいために補正が適正に行われなくなるので、こうした場合は上記実施形態のように先に粗調整を行うことが好ましい。狭帯域光の中心波長のずれ量の許容範囲を中心波長毎に情報としてもっておき、術者が選択した狭帯域光の中心波長、および実際の狭帯域光の波長帯域のずれ量とその許容範囲に応じて、粗調整または微調整のみで済ませるか、粗調整と微調整を行うかをＣＰＵ４０で判定してもよい。
【００７２】
波長可変素子５８としてエタロンを例示しているが、代わりに液晶チューナブルフィルタを用いてもよい。液晶チューナブルフィルタは、偏光フィルタ間に複屈折フィルタとネマティック液晶セルを挟んで構成され、液晶セルへの印加電圧を変更することで透過光の波長帯域を制御する。液晶チューナブルフィルタも周囲温度の影響を受けるため、波長可変素子に液晶チューナブルフィルタを用いた場合も上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７３】
上記実施形態では、特殊観察用光源５１の出射端側に波長可変素子５８を設けているが、ライトガイド３４の出射端側に設けてもよい。また、照明光学系ではなく、被観察部位の像を取り込む対物光学系、例えば観察窓３０の背後やＣＣＤ３３の撮像面上に波長可変素子を配置してもよい。波長可変素子を電子内視鏡１０の先端部１７に設けた場合も、体温やＣＣＤ３３の駆動熱、あるいは送水操作による冷却等で周囲温度が変化するため、本発明は有効である。
【００７４】
上記実施形態では、狭帯域光による被観察部位の観察事例として、表層の血管やピットパターン等を強調して観察したり、生体内組織に蛍光物質を注入して蛍光を観察する、あるいは酸素飽和度や血管深さの情報を取得するといった例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。狭帯域光を照射して生体内組織の自家蛍光を観察する場合にも適用することができる。
【００７５】
なお、本発明に係る内視鏡システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、撮像素子は上記実施形態のＣＣＤに限らずＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。また、波長可変素子の駆動源として、圧電アクチュエータの代わりに静電アクチュエータを用いてもよい。画像処理回路４４でデジタル化された撮像信号に対して微調整を行っているが、ＡＦＥ３６のＡ／Ｄの前段でアナログの撮像信号に対して微調整を行ってもよい。
【００７６】
上記実施形態では電子内視鏡を例示したが、本発明はこれに限らず、イメージガイドを用いたファイバスコープや、撮像素子と超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡等、他の形態の内視鏡にも適用することができる。また、医療用だけでなく、工業分野で利用される内視鏡に適用してもよい。
【００７７】
上記実施形態では内視鏡システムを例示したが、波長可変素子を用い、波長可変素子の透過光の波長帯域の制御を厳密に行う必要がある他の光学装置に対しても本発明は有効である。
【符号の説明】
【００７８】
２  電子内視鏡システム
１０  電子内視鏡
１１  プロセッサ装置
１２  光源装置
１７  先端部
３３  ＣＣＤ
３８、４０、６０  ＣＰＵ
４１  ＲＯＭ
４４  画像処理回路
５１  特殊観察用光源
５８  波長可変素子
５９  素子ドライバ
７０  圧電アクチュエータ
７１、７２  基板
７６  温度センサ
８０  駆動電圧補正テーブル
【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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