(57)【要約】      （修正有）【課題】高解像度な粘膜表層の毛細血管の画像を診断に供する。【解決手段】ズーム操作スイッチで非拡大が選択されたときに、最大強度（第一の強度）で狭帯域光を照射する第一照射動作と、通常の強度（第二の強度）で狭帯域光を照射する第二照射動作をＣＣＤ３３の蓄積期間単位で交互に繰り返させる。画像処理回路４９は、第一照射動作で得たＲ画素値ｒとの相関演算により、第一照射動作で得たＧ画素値ｇから粘膜表層の毛細血管の成分ｂ’を抽出する。表示制御回路５０は、第二照射動作で得たＢ画素値ｂと抽出した成分ｂ’をモニタ１９のＢ、Ｇチャンネルに、第二照射動作で得たＧ画素値ｇをＲチャンネルにそれぞれ割り当てる。モニタ１９には毛細血管が赤褐色に着色された強調画像が表示される。【選択図】図２
2012170640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロードな波長帯域の白色光を被検体の被観察部位に照射する第一照射手段と、
白色光とともに波長帯域が制限された青色の狭帯域光を被観察部位に照射する第二照射手段と、
ＲＧＢ各画素を有し、被観察部位からの反射光を撮像する撮像手段と、
前記第二照射手段の動作を制御する動作制御手段であり、所定の光量となる第一の強度で狭帯域光を照射する第一照射動作と、Ｂ画素の画素値が飽和しない第一の強度よりも低い第二の強度で狭帯域光を照射する第二照射動作とを、前記第二照射手段に前記撮像手段の蓄積期間単位で交互に繰り返させる動作制御手段と、
第一照射動作で得たＧ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、第一照射動作で得たＧ画素の画素値からＧ画素が狭帯域光に感応する感度領域の成分を抽出する抽出手段と、
第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分を元にした粘膜表層の毛細血管の強調画像をモニタに表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
ズーム機能を備え、
ズーム操作で非拡大が選択されたときに、前記制御手段は第一、第二照射動作を前記第二照射手段に行わせ、
前記抽出手段は成分の抽出を行い、
前記表示制御手段は第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分を元にした強調画像のモニタへの表示を行う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】
ズーム機能を備え、
前記第一照射手段および前記第二照射手段は、白色光および狭帯域光の強度を各々独立に制御可能であり、ズーム操作で非拡大が選択されたときに、第二照射動作において、拡大が選択されたときよりも白色光に比べて狭帯域光の強度が強くなるよう前記第一照射手段および前記第二照射手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
第二照射動作で得たＧ画素の画素値に対してビニング処理を施すビニング処理手段を備え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】
前記表示制御手段は、第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分をモニタのＢ、Ｇチャンネルに、第二照射動作で得たＧ画素の画素値をモニタのＲチャンネルにそれぞれ割り当てることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記抽出手段は、画素補間後の第一照射動作で得たＧ画素の画素値から抽出を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記第一照射手段は、青色光を発するレーザ光源と、
青色光により緑色から黄色に励起発光する波長変換部材とを有し、
青色光と励起発光とを混合して白色光を得ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記第二照射手段は、中心波長４０５ｎｍの青色の狭帯域光を発するレーザ光源を有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】
ブロードな波長帯域の白色光と波長帯域が制限された青色の狭帯域光を被検体の被観察部位に照射し、その反射光を撮像手段で撮像し、これにより得られたＲＧＢ各画素の画素値を元に粘膜表層の毛細血管の強調画像を表示する方法であって、
所定の光量となる第一の強度で狭帯域光を照射する第一照射動作と、Ｂ画素の画素値が飽和しない第一の強度よりも低い第二の強度で狭帯域光を照射する第二照射動作とを撮像手段の蓄積期間単位で交互に繰り返し、
第一照射動作で得たＧ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、第一照射動作で得たＧ画素の画素値からＧ画素が狭帯域光に感応する感度領域の成分を抽出し、
第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分を元にした粘膜表層の毛細血管の強調画像をモニタに表示することを特徴とする粘膜表層の毛細血管の強調画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘膜表層の毛細血管の強調画像を表示する内視鏡システム、および粘膜表層の毛細血管の強調画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療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（特許文献１および２参照）。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。
【０００４】
特許文献１には、帯域制限フィルタを照明光の光路中に配置して狭帯域光を作り出し、カラーフィルタを前面に配したＣＣＤで狭帯域光の反射光を撮像する態様（第２実施形態）が記載されている。特許文献２は、白色光を照射してその反射光を撮像する通常観察用とは別に、狭帯域光観察用の撮像光学系（レンズ、撮像素子等）を内視鏡に搭載している。特許文献１、２ともに、観察対象として粘膜表層の毛細血管が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０９５６３５号公報
【特許文献２】特開２００７−１１１３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粘膜表層の毛細血管を観察対象とした場合、毛細血管は１０μｍ程度と非常に細いため、ＣＣＤ等の撮像素子の性能や、ズーム機能の非拡大を選択、あるいは内視鏡の挿入部先端を被観察部位から離して観察するといった観察状態によっては十分な解像度を得られないという問題があった。解像度が不足した画像が診断に供された場合は、病変を見落としたり逆に正常部位を病変と判断したりするおそれがあるため、解像度不足を補う方策が要望されていた。
【０００７】
毛細血管を観察する場合は青色の狭帯域光を被観察部位に照射してその反射光を撮像するため、原色カラーフィルタを用いた場合はＢ画素に毛細血管の像が結像される。しかし、原色カラーフィルタとして一般的なベイヤー配列では、全画素数に対するＢ画素の数が相対的に少なく（全画素数をＮとした場合、Ｂ画素数はＮ／４）、毛細血管の観察画像の解像度不足の原因となっている。解決策として画素の高精細化が考えられるが、反射光が入射する画素の開口が小さくなって光量が不足し、結果的にＳ／Ｎ比が低下するため採用はできない。
【０００８】
特許文献１、２では、毛細血管を観察対象とした場合の解像度低下の問題には言及しておらず、その方策も当然講じられていない。
【０００９】
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、高解像度な粘膜表層の毛細血管の画像を診断に供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、ブロードな波長帯域の白色光を被検体の被観察部位に照射する第一照射手段と、白色光とともに波長帯域が制限された青色の狭帯域光を被観察部位に照射する第二照射手段と、ＲＧＢ各画素を有し、被観察部位からの反射光を撮像する撮像手段と、前記第二照射手段の動作を制御する動作制御手段であり、所定の光量となる第一の強度で狭帯域光を照射する第一照射動作と、Ｂ画素の画素値が飽和しない第一の強度よりも低い第二の強度で狭帯域光を照射する第二照射動作とを、前記第二照射手段に前記撮像手段の蓄積期間単位で交互に繰り返させる動作制御手段と、第一照射動作で得たＧ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、第一照射動作で得たＧ画素の画素値からＧ画素が狭帯域光に感応する感度領域の成分を抽出する抽出手段と、第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分を元にした粘膜表層の毛細血管の強調画像をモニタに表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
ズーム機能を備えていた場合、ズーム操作で非拡大が選択されたときに、前記制御手段は第一、第二照射動作を前記第二照射手段に行わせ、前記抽出手段は成分の抽出を行い、前記表示制御手段は第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分を元にした強調画像のモニタへの表示を行う。なお、ズームの拡大・非拡大は二段階でもそれ以上でもよい。多段階ズームの場合は、最もワイド端側が選択されたとき、あるいはワイド端側の数段階が選択されたときに第一、第二照射動作、成分の抽出、第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分を元にした強調画像の表示を行う。
【００１２】
前記第一照射手段および前記第二照射手段は、白色光および狭帯域光の強度を各々独立に制御可能である。ズーム機能を備えていた場合、ズーム操作で非拡大が選択されたときに、第二照射動作において、拡大が選択されたときよりも白色光に比べて狭帯域光の強度が強くなるよう前記第一照射手段および前記第二照射手段を制御する。多段階ズームの場合は、上記同様、最もワイド端側が選択されたとき、あるいはワイド端側の数段階が選択されたときに狭帯域光の強度が強くなるよう白色光と狭帯域光の強度比を変更する。
【００１３】
第二照射動作で得たＧ画素の画素値に対してビニング処理を施すビニング処理手段を備えていてもよい。前記ビニング処理手段は、第二照射動作で得たＲ画素の画素値に対してビニング処理を施してもよい。
【００１４】
前記表示制御手段は、第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分をモニタのＢ、Ｇチャンネルに、第二照射動作で得たＧ画素の画素値をモニタのＲチャンネルにそれぞれ割り当てる。
【００１５】
前記抽出手段は、画素補間後の第一照射動作で得たＧ画素の画素値から抽出を行う。
【００１６】
前記第一照射手段は、青色光を発するレーザ光源と、青色光により緑色から黄色に励起発光する波長変換部材とを有し、青色光と励起発光とを混合して白色光を得る。前記第二照射手段は、中心波長４０５ｎｍの青色の狭帯域光を発するレーザ光源を有する。
【００１７】
本発明の粘膜表層の毛細血管の強調画像表示方法は、ブロードな波長帯域の白色光と波長帯域が制限された青色の狭帯域光を被検体の被観察部位に照射し、その反射光を撮像手段で撮像し、これにより得られたＲＧＢ各画素の画素値を元に粘膜表層の毛細血管の強調画像を表示する方法であって、所定の光量となる第一の強度で狭帯域光を照射する第一照射動作と、Ｂ画素の画素値が飽和しない第一の強度よりも低い第二の強度で狭帯域光を照射する第二照射動作とを撮像手段の蓄積期間単位で交互に繰り返し、第一照射動作で得たＧ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、第一照射動作で得たＧ画素の画素値からＧ画素が狭帯域光に感応する感度領域の成分を抽出し、第二照射動作で得たＢ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した成分を元にした粘膜表層の毛細血管の強調画像をモニタに表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、所定の光量となる第一の強度で狭帯域光を照射して、これにより得られたＧ画素の画素値からＧ画素が狭帯域光に感応する感度領域の成分を抽出して、これを元に粘膜表層の毛細血管の強調画像を表示するので、高解像度な粘膜表層の毛細血管の画像を診断に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】ベイヤー配列のカラーフィルタを示す図である。
【図４】ＣＣＤのＲＧＢ各画素の分光感度特性を示すグラフである。
【図５】ＣＣＤ動作と白色光および狭帯域光の強度の関係を示すタイミングチャートである。
【図６】高解像度化処理を示す図である。
【図７】最大強度で狭帯域光を照射して得た画像データＤａと通常の強度で狭帯域光を照射して得た画像データＤｂを用いたモニタへの表示方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
操作部１４には、挿入部１３の先端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、あるいは被観察部位の拡大・非拡大（望遠・広角）撮影を指示するためのズーム操作スイッチ１８といった操作部材が設けられている。
【００２２】
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１７に設けられた鉗子出口に連通している。
【００２３】
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１９に観察画像として表示される。
【００２４】
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、被観察部位に白色光および中心波長４０５ｎｍの狭い波長帯域の青色光（狭帯域光）を照射して、被観察部位内の血管のうち表層血管（毛細血管）に着目して観察する特殊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２０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。
【００２５】
図２において、先端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、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。対物光学系３２はレンズ群およびプリズムからなり、レンズ群は、ズーム操作スイッチ１８の操作に連動して光軸に沿って移動（例えばテレ端、ワイド端の二つの位置間を移動）するズームレンズ３４を含む。このズームレンズ３４の移動により、被観察部位の拡大・非拡大撮影が可能となる。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３５、および照明レンズ３６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。
【００２６】
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、図３に示すベイヤー配列（Ｒ−赤、Ｇ−緑、Ｂ−青）の原色カラーフィルタ３７が形成されている。
【００２７】
原色カラーフィルタ３７の分光透過率、および画素自体の分光感度によって、ＣＣＤ３３のＲＧＢ各画素の分光感度特性は図４に示すようになる。Ｒ画素は６００ｎｍ近傍、Ｇ画素は５５０ｎｍ近傍、Ｂ画素は４５０ｎｍ近傍の波長の光にそれぞれ感度を有する。Ｇ画素はＢ画素の感度領域である４０５ｎｍ付近の波長の光にも僅かではあるが感度を有する。
【００２８】
図２において、操作部１４には、アナログ信号処理回路（以下、ＡＦＥと略す）３８、ＣＣＤ駆動回路３９、およびＣＰＵ４０が設けられている。ＡＦＥ３８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４９に入力される。
【００２９】
ＣＣＤ駆動回路３９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ＡＦＥ３８用の同期パルスとを発生する。ＣＣＤ３３は、ＣＣＤ駆動回路３９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。ＡＦＥ３８の各部は、ＣＣＤ駆動回路３９からの同期パルスに基づいて動作する。
【００３０】
ＣＰＵ４０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ＣＰＵ４５からの動作開始指示に基づいて、ＣＣＤ駆動回路３９を駆動させるとともに、ＣＣＤ駆動回路３９を介してＡＦＥ３８のＡＧＣのゲインを調整する。
【００３１】
ＣＰＵ４５は、プロセッサ装置１１全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ４５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。ＲＯＭ４６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。ＣＰＵ４５は、ＲＯＭ４６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ＲＡＭ４７に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ４５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、ＲＡＭ４７に記憶する。
【００３２】
操作部４８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。ＣＰＵ４５は、操作部４８、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ズーム操作スイッチ１８、モード切替スイッチ２０等からの操作信号に応じて、各部を動作させる。
【００３３】
画像処理回路４９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。色補間では、例えば当該画素の画素値（当該画素がＲ画素の場合はＢ、Ｇ画素値）を、当該画素を囲む八個の画素のうちの同色画素（Ｂ画素値を補間する場合は周囲のＢ画素）の画素値の平均値で補間する線形補間が行われ、これにより各画素についてＲＧＢの画素値の組が生成される。
【００３４】
また、画像処理回路４９は、特殊観察モードでズーム操作スイッチ１８により非拡大が選択されたときに、表層血管をより際立たせるための高解像度化処理を行う。
【００３５】
表示制御回路５０は、ＣＰＵ４５からＲＯＭ４６およびＲＡＭ４７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５０は、画像処理回路４９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１９の表示画面への描画処理等の各種表示制御処理を施す。
【００３６】
表示制御回路５０は、画像処理回路４９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５０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１９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１９に観察画像が表示される。
【００３７】
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ＣＰＵ４５と接続されている。
【００３８】
光源装置１２は、中心波長４４５ｎｍの青色光を発する第一レーザ光源５５と、中心波長４０５ｎｍの青色光を発する第二レーザ光源５６とを有する。各光源５５、５６の光出射側には、集光レンズ５７、５８、可動絞り５９、６０、およびライトガイド６１、６２が配され、ライトガイド６１、６２はカプラー６３を介して一本のライトガイド３５に連結されている。ライトガイド３５は、各光源５５、５６から発せられた光を照明窓３１に導光する。なお、カプラー６３を設けるのではなく、各光源５５、５６用に二本のライトガイドを設けてもよい。
【００３９】
光源装置１２のＣＰＵ６４は、プロセッサ装置１１のＣＰＵ４５と通信し、光源ドライバ６５、６６を介して各光源５５、５６の各レーザ光の点消灯制御および可動絞り５９、６０による光量制御を各光源５５、５６および各可動絞り５９、６０別に行う。
【００４０】
ライトガイド３５の光出射側には、集光レンズ３６が配置されるとともに、波長変換部材４１が配置されている。波長変換部材４１は、第一レーザ光源５５からの中心波長４４５ｎｍのレーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体を有する。これにより、第一レーザ光源５５からの青色のレーザ光と、このレーザ光により励起された緑色〜黄色の励起光とが合波されて、白色光つまり通常照明光が生成される。その一方で波長変換部材４１は、第二レーザ光源５６からの中心波長４０５ｎｍのレーザ光には反応せず、該レーザ光は波長変換部材４１を透過して照明窓３１から被観察部位に照射される。
【００４１】
通常観察モードが選択された場合、ＣＰＵ４５は、ＣＰＵ６４を介して光源ドライバ６５、６６の駆動を制御して、第一レーザ光源５５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、各光源５５、５６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。
【００４２】
生体組織の粘膜表層付近には主に毛細血管が多く存在する。因みに表層より深い中層には毛細血管の他に毛細血管より太い血管が存在し、深層にはさらに太い血管が存在している。一方、生体組織に対する光の深達度は光の波長に依存しており、中心波長４０５ｎｍのような波長が短い光の場合、生体組織での吸収特性および散乱特性により表層付近までしか光は深達せず、この表層付近からの反射光のみが観察される。従って、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光を照射してその反射光を撮像すれば、表層の毛細血管の情報を得ることができる。血管中のヘモグロビンは４０５ｎｍの光に対して高い吸収率をもつので、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光は血管で吸収され、血管以外の生体組織からの光が主として反射光として戻ってくる。
【００４３】
毛細血管の情報は、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の反射光に感応するＢ画素の画素値ｂに含まれる。一方、中深層の太い血管の情報は、Ｇ画素、Ｒ画素の画素値ｇ、ｒに含まれている。図４で説明した通り、Ｇ画素は波長４０５ｎｍにも僅かに感度を有するため、その画素値は毛細血管の情報も含んでいる。つまり中深層の太い血管の情報（以下、中深層血管の成分ともいう）をｇ’、毛細血管の情報（以下、毛細血管の成分ともいう）をｂ’とすると、Ｇ画素の画素値ｇは、
ｇ＝ｇ’＋ｂ’・・・（１）
と表すことができる。但し、毛細血管の成分ｂ’は、中深層血管の成分ｇ’に比べて極微量である。
【００４４】
特殊観察モードで観察対象となる毛細血管は、サイズが１０μｍ程度と極めて細い。このため、Ｇ画素の１／２とＢ画素の数が相対的に少ないベイヤー配列のカラーフィルタ３７を用いた場合、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の反射光、つまり毛細血管の像が投影されるＢ画素の数が少なくなり、画像化に必要な毛細血管の成分が不足する。例えば図３に点線で示すように、毛細血管の像がＲ、Ｇ画素の列に投影された場合は一切毛細血管の情報を得ることができない。この問題は非拡大で被観察部位と先端１７の距離を離したときに顕著となる。
【００４５】
そこで、特殊観察モードで非拡大が選択された際には、図５に示すように、第二レーザ光源５６および可動絞り６０の動作を制御して最大強度（第一の強度）で狭帯域光を照射し、Ｇ画素の画素値に毛細血管の情報ｂ’をより多く含ませるようにし、Ｇ画素をあたかもＢ画素と見做すことでＢ画素の数が少ないことを補う。続いて狭帯域光の強度が特殊観察モードで拡大が選択された際と同等（第二の強度）となるよう可動絞り６０および第二レーザ光源５６の動作を制御する。そして、最大強度で狭帯域光を照射する動作（第一照射動作）と通常の強度で狭帯域光を照射する動作（第二照射動作）をＣＣＤ３３の蓄積期間単位で繰り返す。そうしたうえで、画像処理回路４９で以下に説明する高解像度化処理を行う。なお、最大強度で狭帯域光を照射して得た画像データをＤａ、通常の強度で狭帯域光を照射して得た画像データをＤｂとする。また、以下に表記する画素値ｇ、ｂ、ｒ等はいずれも色補間後の画素値である。
【００４６】
最大強度で狭帯域光を照射するため、画像データＤａのＢ画素値ｂは最大値近くなるか飽和するが、Ｇ画素値ｇの毛細血管の成分ｂ’は通常強度で狭帯域光を照射する場合と比べて多くなる。このため、高解像度化処理では、画像データＤａのＧ画素値ｇに含まれる毛細血管の成分ｂ’を得る。画像データＤａのＧ画素値ｇから毛細血管の情報ｂ’を得るには、Ｇ画素値ｇから中深層の太い血管の情報ｇ’に相当する分を除けばよい。具体的には図６に示すように、中深層の太い血管の情報のみをもつ画像データＤａのＲ画素の画素値ｒとの相関演算を行う。すなわち、β（ｇ−αｒ）を演算することでＧ画素の画素値ｇから毛細血管の成分ｂ’を抽出する。つまり画像処理回路４９は抽出手段として機能する。なお、αはＧ画素とＲ画素の感度比、βはＢ画素とＧ画素の波長４０５ｎｍにおける感度比に応じてそれぞれ予め決められる相関係数である。
ｂ’＝β（ｇ−αｒ）・・・（２）
【００４７】
中層血管は５０μｍ程度、深層血管は１００μｍ程度と、中深層の血管は毛細血管と比べて５〜１０倍程度太いため、非拡大時でも比較的多数のＧ、Ｒ画素の双方に像が投影される。従ってＧ、Ｒ画素の画素値には強い相関があるといえ、上記の相関演算の結果抽出される毛細血管の成分ｂ’も確度が高いといえる。
【００４８】
通常観察モード時、表示制御回路５０は、色補間により各画素で生成されたＲＧＢ各画素値をモニタ１９のＲＧＢチャンネルにそれぞれ割り当て、肉眼で観察したときと略同等の画像をモニタ１９に表示させる。特殊観察モードで拡大が選択されたときは、色補間後のＢ画素の画素値ｂをモニタ１９のＢチャンネルおよびＧチャンネルに、Ｇ画素値ｇをＲチャンネルにそれぞれ割り当てる。一方非拡大が選択されたときは、画像データＤｂのＢ画素値ｂと、画像データＤａのＧ画素値ｇから抽出した毛細血管の成分ｂ’をＢチャンネルおよびＧチャンネルに、画像データＤｂのＧ画素値ｇをＲチャンネルにそれぞれ割り当てる。特殊観察モードではＲ画素値ｒはどのチャンネルにも割り当てない。こうして生成された画像は、表層の毛細血管の箇所は赤褐色、その他の箇所はシアンから緑色に着色され、毛細血管が強調されてモニタ１９に表示される。
【００４９】
図７に概念的に示すように、表示制御回路５０は、フレームが隣り合う画像データＤａ、Ｄｂの組を用いて画像の表示を行う。各画像データＤａ、Ｄｂは、一回前のフレームとその次のフレームの２回ずつモニタ１９への表示に使用される。このため、画像の表示フレームレートは、通常観察モードおよび特殊観察モードで拡大が選択された際と変わらない。
【００５０】
表示制御回路５０は、特殊観察モードで非拡大が選択されたときに画像データＤｂのＢ画素値ｂと画像データＤａのＧ画素値ｇから抽出した毛細血管の成分ｂ’をＢチャンネルおよびＧチャンネルに割り当てる際、これらに適当な重み係数を掛けて加算し、半分にしたものを割り当てる。重み係数としては、Ｇ画素の画素数がＢ画素の２倍であることから、単純に毛細血管の成分ｂ’を２倍してもよいし、画素値ｂと毛細血管の成分ｂ’の大小関係に応じて変更（画素値ｂ＞＞毛細血管の成分ｂ’の場合は画素値ｂに掛ける重み係数を大きくする等）してもよい。
【００５１】
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４８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。
【００５２】
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１９で観察する。
【００５３】
ＣＣＤ３３から出力された撮像信号は、ＡＦＥ３８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４９に入力される。画像処理回路４９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４９で処理された画像は、表示制御回路５０に入力される。表示制御回路５０では、ＣＰＵ４５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１９に表示される。
【００５４】
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を選択し、病変に狭帯域光を照明して得られた画像を観察する。そして、必要に応じてズーム操作スイッチ１８を操作して画角を変更したり、レリーズボタンを操作して静止画像を取得する。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、病変の切除や投薬等の処置を施す。
【００５５】
通常観察モードの場合は、ＣＰＵ４０の指令の下に第一レーザ光源５５のみが点灯されて、照明窓３１から被観察部位に白色光が照射される。一方、特殊観察モードが選択された場合は第一レーザ光源５５に加えて第二レーザ光源５６が点灯される。第二レーザ光源５６から出射された狭帯域光は、ライトガイド３５で先端１７に導光され、照明窓３１から被観察部位に照射される。
【００５６】
特殊観察モードでズーム操作スイッチ１８により非拡大が選択された場合、第二レーザ光源５６および可動絞り６０の動作が制御され、最大強度で狭帯域光を照射する動作と通常の強度で狭帯域光を照射する動作がＣＣＤ３３の蓄積期間単位で繰り返される。画像処理回路４９では、色補間が行われた後、式（２）に示すＲ画素値ｒとの相関演算により、最大強度で狭帯域光を照射して得た画像データＤａのＧ画素値ｇから毛細血管の成分ｂ’が抽出される。拡大が選択された場合は通常の強度で狭帯域光が照射される。
【００５７】
通常観察モードでは、表示制御回路５０によりＲＧＢ各画素値がモニタ１９のＲＧＢチャンネルにそれぞれ割り当てられ、モニタ１９には肉眼で観察したときと略同等の観察画像が表示される。特殊観察モードで拡大が選択されたときは、Ｂ画素の画素値ｂがＢチャンネルおよびＧチャンネルに、Ｇ画素値ｇがＲチャンネルにそれぞれ割り当てられる。特殊観察モードで非拡大が選択されたときは、通常の強度で狭帯域光を照射して得た画像データＤｂのＢ画素値ｂと、最大強度で狭帯域光を照射して得た画像データＤａのＧ画素値ｇから抽出した毛細血管の成分ｂ’に重み係数を掛けて加算し２で割ったものがＢチャンネルおよびＧチャンネルに、画像データＤｂのＧ画素値ｇがＲチャンネルにそれぞれ割り当てられる。モニタ１９には毛細血管が赤褐色に着色された強調画像が表示される。
【００５８】
非拡大を選択したときに毛細血管の成分をＢ画素のみから取得してこれを画像化しようとすると、毛細血管は非常に細くＢ画素の数も少ないため、毛細血管の像の解像度が低下し、場合によっては医療ミスに繋がる重大な影響を観察結果に与えるが、本発明では、最大強度で狭帯域光を照射することで、数が多いＧ画素でも毛細血管の成分を取得することができるようにしている。そうしたうえでＧ画素値ｇから毛細血管の成分ｂ’を抽出し、これとＢ画素値ｂを用いて毛細血管を強調した画像を表示している。従って毛細血管の像を高解像度で表示することができ、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。
【００５９】
最大強度で狭帯域光を照射するだけでよく、毛細血管の成分ｂ’の抽出もＲ画素値ｒとの簡単な相関演算のみで済むため、装置の大型化、コストアップの懸念がない。
【００６０】
なお、特殊観察モードで非拡大を選択したときに拡大時と同等の通常の強度と最大強度で交互に狭帯域光を照射しているが、最大強度よりも低く通常の強度よりも若干強い強度の狭帯域光を照射することで、毛細血管の成分の取得をより容易なものとしてもよい。具体的には、第一レーザ光源５５から発せられる中心波長４４５ｎｍの光の強度Ｌ１に対して、第二レーザ光源５６から発せられる中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の強度Ｌ２を、拡大時と比べて非拡大時に強くする。例えば拡大時はＬ１：Ｌ２＝１：１、非拡大時はＬ１：Ｌ２＝１：４となるよう各光源５５、５６または可動絞り５９、６０の動作をＣＰＵ６４で制御する。非拡大時に第二レーザ光源５６から発せられる中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の強度を強めれば、結果的に画像データＤｂのＢ画素値ｂの値が増幅され、逆にＧ画素値ｇの値は抑制されるので、毛細血管の成分をより多く取り込むことができる。
【００６１】
さらに加えて、特殊観察モードで非拡大が選択されたときに、画像処理回路４９で画像データＤｂのＧ画素値ｇにビニング処理を適用してもよい。ビニング処理は、隣り合う複数の画素（例えば２×２＝４個）の画素値を加算して一つの画素を表す信号とするものである。ビニング処理を実行することで、その後の処理で取り扱う画像データのデータ容量を大幅に削減することができ、また、複数の画素を一つの画素と見做すので、見かけ上のＣＣＤ３３の感度（Ｓ／Ｎ比）も向上する。その反面解像度は低下するが、ｇの中味はサイズが比較的太い中深層血管の像であるため、解像度が低下しても毛細血管の場合と比べて診断への影響は少ないと考えられる。
【００６２】
上記実施形態では、特殊観察モード時はＲ画素値ｒを画像表示に用いていないが、モニタ１９のＲチャンネルに割り当てる等してもよい。この場合はＲ画素値ｒに対しても上記ビニング処理を施し、Ｇ画素値ｇ同様Ｓ／Ｎ比を向上させてもよい。
【００６３】
第一照射動作における第一の強度は上記実施形態の最大強度でなくともよく、Ｂ画素値ｂが飽和する程度の強度であればよい。Ｇ画素が中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の被観察部位からの反射光に感応して、表層血管をより際立たせるための高解像度化処理に必要な情報を十分に得ることができる強度であればよい。
【００６４】
上記実施形態ではズームを二段階としたが、二段階以上としてもよい。その場合は最もワイド端側を選択した際、あるいはワイド端側の数段階を選択した際に、上記実施形態の非拡大時と同様に第一、第二照射動作や高解像度化処理、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の強度Ｌ２の変更、ビニング処理を行う。ズームのどの段階まで第一、第二照射動作や高解像度化処理、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の強度Ｌ２の変更、ビニング処理を行うかを術者が選択可能に構成してもよい。ズーム操作に関わらず、特殊観察モードが選択された際には一律に高解像度化処理等を行ってもよい。また、先端１７と被観察部位との距離を測距センサで測定し、一定距離離れたときに高解像度化処理等を行ってもよい。
【００６５】
中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の光源としてレーザ光源を例示したが、白色光源とその光路中に配置した４０５ｎｍの光のみを透過させる帯域制限フィルタとを組み合わせた構成としてもよく、帯域制限フィルタの代わりにエタロンや液晶チューナブルフィルタといった波長可変素子を用いてもよい。
【００６６】
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。
【００６７】
上記実施形態では撮像素子を先端に配した電子内視鏡を例示したが、本発明はこれに限らず、イメージガイドの出射面に撮像素子を配し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。
【符号の説明】
【００６８】
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
１８  ズーム操作スイッチ
１９  モニタ
２０  モード切替スイッチ
３３  ＣＣＤ
３４  ズームレンズ
３５  ライトガイド
３７  カラーフィルタ
４０、４５、６４  ＣＰＵ
４１  波長変換部材
４９  画像処理回路
５０  表示制御回路
５５  第一レーザ光源
５６  第二レーザ光源
５９、６０  可動絞り
６５、６６  光源ドライバ
【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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