(57)【要約】【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】ＣＣＤ３３のカラーフィルタ３７は、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光の反射光に感応する副感度領域をＧ画素の感度領域に有する。画像処理回路４９は、ズーム操作スイッチ１８で非拡大が選択されたときに、Ｒ画素値ｒとの相関演算により、Ｇ画素値ｇから副感度領域の成分（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、Ｂ画素値ｂと副感度領域の成分ｂ’をモニタ１９のＢ、Ｇチャンネルに、中深層血管の成分ｇ’をＲチャンネルにそれぞれ割り当てる。モニタ１９には毛細血管が青から緑色に着色された強調画像が表示される。【選択図】図４
2012170639.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、
被観察部位からの反射光を撮像する撮像手段であり、ＲＧＢの原色カラーフィルタが配され、Ｇ画素数＞Ｂ画素数であってＧ画素は緑色の主感度領域に加えて狭帯域光の反射光に感応する副感度領域を有する撮像手段と、
Ｇ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、Ｇ画素の画素値から副感度領域の成分を抽出する抽出手段と、
Ｂ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した副感度領域の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、
前記抽出手段は、ズーム操作で非拡大が選択されたときに副感度領域の成分の抽出を行い、
前記表示制御手段は、ズーム操作で非拡大が選択されたときにＢ画素の画素値、および副感度領域の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、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】
前記抽出手段は、Ｇ画素の画素値から主感度領域の成分を抽出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】
前記抽出手段で抽出した主感度領域の成分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４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記表示制御手段は、Ｂ画素の画素値と副感度領域の成分をモニタのＢ、Ｇチャンネルに、主感度領域の成分をモニタの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４または５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記抽出手段は、画素補間後の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８】
副感度領域は波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下に中心波長を有し、該中心波長における感度は、該中心波長におけるＢ画素の感度の１／５以上であ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８のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
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９のいずれかに記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
原色カラーフィルタはベイヤー配列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】
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、ＲＧＢの原色カラーフィルタが配され、Ｇ画素数＞Ｂ画素数であってＧ画素は緑色の主感度領域に加えて狭帯域光の反射光に感応する副感度領域を有する撮像手段で撮像し、
Ｇ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、Ｇ画素の画素値から副感度領域の成分を抽出し、
Ｂ画素の画素値、および抽出した副感度領域の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、被観察部位からの反射光を撮像する撮像手段であり、ＲＧＢの原色カラーフィルタが配され、Ｇ画素数＞Ｂ画素数であってＧ画素は緑色の主感度領域に加えて狭帯域光の反射光に感応する副感度領域を有する撮像手段と、Ｇ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、Ｇ画素の画素値から副感度領域の成分を抽出する抽出手段と、Ｂ画素の画素値、および前記抽出手段で抽出した副感度領域の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、前記抽出手段は、ズーム操作で非拡大が選択されたときに副感度領域の成分の抽出を行い、前記表示制御手段は、ズーム操作で非拡大が選択されたときにＢ画素の画素値、および副感度領域の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副感度領域の成分の抽出とＢ画素の画素値、および副感度領域の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、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】
前記抽出手段は、Ｇ画素の画素値から主感度領域の成分を抽出する。前記抽出手段で抽出した主感度領域の成分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、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、Ｂ画素の画素値と副感度領域の成分をモニタのＢ、Ｇチャンネルに、主感度領域の成分をモニタの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Ｇ画素の画素値から抽出を行う。
【００１６】
副感度領域は波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下に中心波長を有し、該中心波長における感度は、該中心波長におけるＢ画素の感度の１／５以上であることが好ましい。
【００１７】
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。
【００１８】
原色カラーフィルタはベイヤー配列である。
【００１９】
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、ＲＧＢの原色カラーフィルタが配され、Ｇ画素数＞Ｂ画素数であってＧ画素は緑色の主感度領域に加えて狭帯域光の反射光に感応する副感度領域を有する撮像手段で撮像し、Ｇ画素とＲ画素の画素値の相関演算を行うことで、Ｇ画素の画素値から副感度領域の成分を抽出し、Ｂ画素の画素値、および抽出した副感度領域の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】
【００２０】
本発明によれば、Ｇ画素に狭帯域光の反射光に感応する副感度領域をもたせ、Ｇ画素の画素値から副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】
【００２１】
【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】高解像度化処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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感度を有する。以下の説明では、このＧ画素の４０５ｎｍ付近の波長の光への感度を、５５０ｎｍ近傍の主感度領域に対して副感度領域と表現する。
【００３０】
副感度領域の中心波長Ｘは３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲に存在することが好ましく、特に上記で例示した４０５ｎｍ付近にあることがより好ましい。またその中心波長Ｘにおける感度Ｓ’は、中心波長ＸにおけるＢ画素の感度Ｓの１／５以上（Ｓ’≧１／５Ｓ）であることが好ましい。副感度領域の中心波長Ｘ、および中心波長Ｘにおける感度Ｓ’が上記範囲内にあれば、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【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ＣＰＵ４５と接続されている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。Ｇ画素は副感度領域を有するため、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（主感度領域の成分、以下、中深層血管の成分ともいう）をｇ’、毛細血管の情報（副感度領域の成分、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。
【００４７】
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く、Ｇ画素が副感度領域をもたない従来のベイヤー配列のカラーフィルタを用いた場合、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。
【００４８】
そこで、Ｂ、Ｒ画素の２倍と数が相対的に多いＧ画素に副感度領域をもたせ、Ｇ画素の画素値にも毛細血管の情報を含ませるようにし、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。そして、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、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、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。
【００４９】
高解像度化処理では、Ｂ画素に加えてＧ画素の画素値に含まれる副感度領域の成分を得る。前述のようにＧ画素の画素値は中深層の太い血管の情報だけでなく毛細血管の情報も含んでいるため、Ｇ画素の画素値から中深層の太い血管の情報に相当する分を除けば、毛細血管の情報を取り出すことができる。具体的には図５に示すように、中深層の太い血管の情報のみをもつ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から副感度領域の成分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画素の副感度領域の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）
【００５０】
画像処理回路４９はさらに、（１）、（２）式からＧ画素の画素値ｇに含まれる主感度領域の成分ｇ’を抽出する。
ｇ’＝ｇ−ｂ’＝ｇ（１−β）＋αβｒ・・・（３）
これによりＧ画素の画素値ｇは、副感度領域による毛細血管の成分ｂ’＝β（ｇ−αｒ）と、副感度領域以外の主感度領域による中深層血管の成分ｇ’＝ｇ（１−β）＋αβｒとに分離され、Ｇ画素はこれら二つの情報をもつことになる。ズーム操作スイッチ１８により拡大が選択されたときには、中深層血管の成分ｇ’＝ｇ（１−β）＋αβｒの抽出のみが行われる。
【００５１】
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’および中深層血管の成分ｇ’も確度が高いといえる。
【００５２】
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、中深層血管の成分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、画素値ｂと、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、中深層血管の成分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。
【００５３】
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素値ｂと毛細血管の成分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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、画像処理回路４９では、色補間が行われた後、式（２）、（３）に示すＲ画素値ｒとの相関演算により、Ｇ画素値ｇが毛細血管の成分ｂ’と中深層血管の成分ｇ’に分離される。拡大が選択された場合は中深層血管の成分ｇ’のみが抽出される。
【００６０】
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、中深層血管の成分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、画素値ｂと毛細血管の成分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、中深層血管の成分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。
【００６１】
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、数が多いＧ画素にＢ画素相当の副感度領域をもたせて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。
【００６２】
カラーフィルタ３７のＧ画素の分光特性を変更するだけでよく、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。
【００６３】
なお、上記実施形態の高解像度化処理に加えて、各光源５５、５６から発せられる光の強度を制御することで、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Ｂ画素値ｂおよび毛細血管の成分ｂ’の値が増幅され、逆に中深層血管の成分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。
【００６４】
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で中深層血管の成分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。
【００６５】
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、中深層血管の成分ｇ’同様Ｓ／Ｎ比を向上させてもよい。
【００６６】
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高解像度化処理や中心波長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高解像度化処理や中心波長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。
【００６７】
図４に示すＧ画素の感度特性は、第一レーザ光源５５が発する光の中心波長４４５ｎｍ付近の感度が低く抑えられているが、副感度領域と同等の感度を有していてもよい。但し波長４４５ｎｍの反射光は毛細血管の強調画像を生成する際にはあまり必要とされないので、図４のように感度が低くても大きな問題はない。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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】
【００７１】
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】
2012170639.tif 000003
【図２】
2012170639.tif 000004
【図３】
2012170639.tif 000005
【図４】
2012170639.tif 000006
【図５】
2012170639.tif 000007