(57)【要約】【課題】白色光での拡大観察時であっても、観察する内視鏡画像の色ムラの発生を改善し、良好な内視鏡画像を取得することができる内視鏡装置を提供する。【解決手段】内視鏡装置は、白色光光源と、紫色〜青色の波長範囲の狭帯域光を発する狭帯域光光源と、通常光観察時に、白色光の反射光を受光して被検体の内視鏡画像を撮像する撮像素子と、白色光での拡大観察時に、被検体の表面と撮像手段の受光面との間隔が所定距離よりも近接した状態で、被検体が撮像手段の受光面に合焦するように撮像倍率を変更する拡大観察手段と、白色光での拡大観察時に、内視鏡画像から算出した輝度情報に基づいて、内視鏡画像の青色成分が所定値以下であった場合に、青色成分の不足を補正するための補正信号を出力する輝度算出部と、補正信号に応じて、白色光と狭帯域光とが所定の発光比率で被検体に照射されるように制御する照射光量制御部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光を発する白色光光源と、
紫色〜青色の波長範囲の狭帯域光を発する狭帯域光光源と、
前記白色光で被検体の撮像を行う通常光観察時に、前記白色光光源から前記被検体に照射される白色光の反射光を受光して該被検体の内視鏡画像を撮像する撮像素子と、
前記白色光での拡大観察時に、前記被検体の表面と前記撮像手段の受光面との間隔が所定距離よりも近接した状態で、前記被検体が前記撮像手段の受光面に合焦するように撮像倍率を変更する拡大観察手段と、
前記白色光での拡大観察時に、前記撮像素子から入力される内視鏡画像の輝度情報を算出し、該輝度情報に基づいて、前記内視鏡画像の青色成分が所定値以下であった場合に、該青色成分の不足を補正するための補正信号を出力する輝度算出部と、
前記補正信号に応じて、前記狭帯域光を点灯し、前記白色光と前記狭帯域光とが所定の発光比率で前記被検体に照射されるように制御する照射光量制御部とを備えることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記狭帯域光は、該狭帯域光で前記被検体の撮像を行う特殊光観察時に、前記白色光と同時に前記被検体に照射される光であって、
前記撮像素子は、前記特殊光観察時に、前記被検体に同時に照射される白色光および狭帯域光の反射光を受光して該被検体の内視鏡画像を撮像するものである請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記特殊光観察は、前記被検体の表層血管の撮像を行う表層血管観察である請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記白色光と前記狭帯域光とは同一の照明窓から前記被検体に照射される請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記白色光と前記狭帯域光とは異なる照明窓から前記被検体に照射される請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記白色光光源は、前記狭帯域光とは異なる波長範囲の第２狭帯域光を発する第２狭帯域光光源と、該第２狭帯域光が照射されることによって前記白色光を発する蛍光体とを備える請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記第２狭帯域光光源は、レーザ光源もしくはＬＥＤ光源である請求項６に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記第２狭帯域光は、中心波長４４５ｎｍの光である請求項６または７に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記狭帯域光光源は、レーザ光源もしくはＬＥＤ光源である請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記狭帯域光は、中心波長４０５ｎｍの光である請求項１〜９のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記拡大観察手段はズームレンズである請求項１〜１０のいずれか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、被検体に近接して白色光での拡大観察を行い、さらに、狭帯域光での特殊光観察を行う内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な内視鏡装置は、光源装置のランプからの光を、被検体内に挿入される内視鏡挿入部に内設されたライトガイドで内視鏡先端部まで導光し、内視鏡先端部の照明窓から出射することで、被検体の観察部位を照明する。通常の生体組織の観察（通常光観察）には白色光（通常光）が用いられるが、近年においては、特定の狭帯域化された波長の狭帯域光（特殊光）を照射して粘膜組織の状態を強調表示させたり、予め投与した蛍光物質からの自家蛍光を観察する特殊光観察が可能な内視鏡装置が活用されている。この種の内視鏡装置では、生体組織に特殊光を照射することで、例えば粘膜層あるいは粘膜下層に発生する新生血管が観察でき、通常の観察像では得られない粘膜表面の微細構造の描写が可能になる。
【０００３】
上記の内視鏡装置においては、キセノンランプ等の白色光源からの出射光をカラーフィルタにより特定の波長帯域のみ取り出して、特殊光として利用している。なお、白色光源としては、キセノンランプの他にレーザ光源も利用でき、例えば青色レーザ光源と、これを励起光として励起発光する蛍光体との組合せで白色光を発生する発光装置も提案されている。
【０００４】
一方、狭帯域光を用いる特殊光観察においては、生体組織の表層部や深層部にかけての組織情報等が重要な観察対象となる。例えば、消化管癌は早期から腫瘍血管が粘膜の表層部に現れ、腫瘍血管は通常の表層部に見える血管に比べると膨張や蛇行、血管の密度の増加が認められる。そのため、血管の性状を精査することで腫瘍の種類を鑑別できる。
【０００５】
また、電子内視鏡装置では、対物光学系に可動レンズを組み込み、この可動レンズを変倍機構により前後移動させ、被検体像を光学的に拡大することが行われる。そして、この拡大像は画像処理されてモニタ等に表示されており、この拡大画像によって注目部位の細部を良好に観察することが可能となる。しかしながら、光学的変倍機構を有する電子内視鏡装置では、拡大像を得るための近接撮影（拡大観察）において、変化する配光分布によって均一な明るさの内視鏡画像が得られないという問題があった。
【０００６】
これに対し、特許文献１では、変倍機構の動作時に変化する照明光の配光分布によって内視鏡画像の明るさが不均一になるのを解消するために、撮像素子から出力された信号に基づき形成される内視鏡画像の画像信号に、可動レンズによる合焦距離に応じ配光分布を考慮して設定された係数を乗算する配光分布補正回路を備えた電子内視鏡装置が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献２には、蛍光画像を取得する際に、従来の照明装置による照明光のみでは励起光の光量が足りず、組織の自家蛍光が微弱となり、良好な蛍光画像を取得することができないという課題に対し、第２の照明装置を内視鏡装置に設け、第１の照明窓、および第２の照明窓から照射される夫々の照明光量を同期して調光し、第１の照明窓からの照明光量の増減に応じて、ホワイトバランス等の観察画像の色調が所定に維持されるように制御する医療装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１０２６７９号公報
【特許文献２】特開２００９−０３４２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の電子内視鏡装置では、近接撮影時に直接照明光が照射されない、つまり被検体内で拡散した波長の長い光（すなわち、赤色成分）によって照明される被検体の領域に対して、配光分布を考慮して設定された係数を乗算するため、元々の画像信号に含まれていない波長の短い光（すなわち、青色成分）の情報が不足するという問題があった。このため、直接照明光が照射されない領域について、表層血管等の情報を十分に得ることができない場合があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の医療装置では、特殊光観察である蛍光画像を取得する際に、第２の照明窓からさらに励起光を照射し、第１の照明窓、および第２の照明窓から照射される夫々の照明光量を同期して調光することで、特殊光観察時の観察画像の色調を調整しているが、白色光による通常光観察時における観察画像の色調（色ムラ）については、開示されていない。
【００１１】
さらに、波長によって透過性の異なる被検体（例えば、生体等）を観察する場合には、極近接撮影時等において、波長ごとの光量差を調節しないと色ムラが生じてしまう。例えば、被検体が生体の場合には、波長の短い青色帯域の光は透過性が低いため、特許文献２に記載の医療装置では、色ムラが生じることとなる。つまり、照明窓付近と照明窓から遠い部分とで色調が異なるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、白色光での拡大観察時であっても、観察する内視鏡画像の色ムラの発生を改善し、良好な内視鏡画像を取得することができる内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、白色光を発する白色光光源と、
紫色〜青色の波長範囲の狭帯域光を発する狭帯域光光源と、
前記白色光で被検体の撮像を行う通常光観察時に、前記白色光光源から前記被検体に照射される白色光の反射光を受光して該被検体の内視鏡画像を撮像する撮像素子と、
前記白色光での拡大観察時に、前記被検体の表面と前記撮像手段の受光面との間隔が所定距離よりも近接した状態で、前記被検体が前記撮像手段の受光面に合焦するように撮像倍率を変更する拡大観察手段と、
前記白色光での拡大観察時に、前記撮像素子から入力される内視鏡画像の輝度情報を算出し、該輝度情報に基づいて、前記内視鏡画像の青色成分が所定値以下であった場合に、該青色成分の不足を補正するための補正信号を出力する輝度算出部と、
前記補正信号に応じて、前記狭帯域光を点灯し、前記白色光と前記狭帯域光とが所定の発光比率で前記被検体に照射されるように制御する照射光量制御部とを備えることを特徴とする内視鏡装置を提供する。
【００１４】
ここで、前記狭帯域光は、該狭帯域光で前記被検体の撮像を行う特殊光観察時に、前記白色光と同時に前記被検体に照射される光であって、
前記撮像素子は、前記特殊光観察時に、前記被検体に同時に照射される白色光および狭帯域光の反射光を受光して該被検体の内視鏡画像を撮像するものであることが好ましい。
【００１５】
また、前記特殊光観察は、前記被検体の表層血管の撮像を行う表層血管観察であることが好ましい。
【００１６】
また、前記白色光と前記狭帯域光とは同一の照明窓から前記被検体に照射されることが好ましい。
【００１７】
また、前記白色光と前記狭帯域光とは異なる照明窓から前記被検体に照射されることが好ましい。
【００１８】
また、前記白色光光源は、前記狭帯域光とは異なる波長範囲の第２狭帯域光を発する第２狭帯域光光源と、該第２狭帯域光が照射されることによって前記白色光を発する蛍光体とを備えることが好ましい。
【００１９】
また、前記第２狭帯域光光源は、レーザ光源もしくはＬＥＤ光源であることが好ましい。
【００２０】
また、前記第２狭帯域光は、中心波長４４５ｎｍの光であることが好ましい。
【００２１】
また、前記狭帯域光光源は、レーザ光源もしくはＬＥＤ光源であることが好ましい。
【００２２】
また、前記狭帯域光は、中心波長４０５ｎｍの光であることが好ましい。
【００２３】
また、前記拡大観察手段はズームレンズであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、白色光での拡大観察時であっても、撮像される内視鏡画像の色ムラの発生を改善し、良好な内視鏡画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る内視鏡装置を示す模式的構成図である。
【図２】図１に示す内視鏡装置のブロック図である。
【図３】図２に示す光源制御部のブロック図である。
【図４】紫色レーザ光源からのレーザ光と、青色レーザ光源からの青色レーザ光および青色レーザ光が蛍光体により波長変換された後の光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図５】画像処理部の詳細ブロック図である。
【図６】ズームレンズ枠の進退駆動機構を示す斜視図である。
【図７】生体組織の粘膜表層の血管を模式的に表した説明図である。
【図８】内視鏡装置による観察画像の概略的な表示例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る内視鏡装置による極近接撮影時の、被検体における照射光の透過具合を示す説明図である。
【図１０】内視鏡先端部の照明窓および撮像窓の配置を示す説明図である。
【図１１】（ａ）は、４４５ｎｍの光を波長変換部材を通して照射した場合の撮影画像の一例を示す説明図であり、（ｂ）は、４０５ｎｍの光を照射した場合の撮影画像の一例を示す説明図であり、（ｃ）は、４４５ｎｍの光を波長変換部材を通して照射し、同時に４０５ｎｍの光を照射した場合の撮影画像の一例を示す説明図である。
【図１２】図１１（ａ）および（ｃ）の、Ｃ−Ｃ線における各色の成分を中央画素値で正規化したプロファイルを示すグラフである。
【図１３】図１２の青色成分に関するプロファイルを、さらに赤色成分で正規化したプロファイルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る内視鏡装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る内視鏡装置の構成を表す一実施形態の模式的構成図、図２は、図１に示す内視鏡装置のブロック図である。
【００２７】
これらの図に示す内視鏡装置１００は、内視鏡１１と、この内視鏡１１が接続される制御装置１３とを有する。制御装置１３には、画像情報等を表示する表示部１５と、入力操作を受け付ける入力部１７が接続されている。内視鏡１１は、内視鏡挿入部１９の先端から４系統（４灯）の照明光を出射する照明光学系（図１，２では省略、図９，１０を参照）と、被観察領域を撮像する１系統の撮像素子を含む撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。
【００２８】
内視鏡１１は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端の湾曲操作や内視鏡挿入部１９の先端からの吸引、送気・送水等の操作を行う操作部２３と、内視鏡１１を制御装置１３に着脱自在に接続するコネクタ部２５と、操作部２３とコネクタ部２５とを結ぶユニバーサルコード部２７とを備える。なお、図示はしないが、内視鏡１１の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。
【００２９】
内視鏡挿入部１９は、可撓性を持つ軟性部３１と、湾曲部３３と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３５から構成される。内視鏡先端部３５には、被観察領域へ光を照射する照明窓３７Ａ，３７Ｂと、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ(charge coupled device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子２１が配置されている。撮像素子２１には結像部材３９が取り付けられている。
【００３０】
本実施形態の場合、撮像素子２１は、白色光で被検者の撮像を行う通常光観察時に、白色光光源（通常光光源）から被検体に照射される白色光（通常光）の反射光を受光して被検体の内視鏡画像（白色光画像）を撮像する。また、撮像素子２１は、特殊光観察として、例えば、被検体の表層血管の撮像を行う表層血管観察時に、白色光光源および特殊光光源の両方から被検体に同時に照射される白色光および特殊光の反射光を受光して被検体の内視鏡画像（特殊光画像）を撮像する。
【００３１】
結像部材３９は拡大観察手段であり、通常光での拡大観察時に、被検体（の被観察領域）の表面と撮像素子２１の受光面との間隔が所定距離よりも近接した状態（例えば、２ｍｍ〜７ｍｍ程度）で、被検体（の像）が撮像素子２１の受光面に合焦するように撮像倍率を変更する対物ズームレンズである。
【００３２】
結像部材３９は、例えば図６に示すように、複数の光学レンズから構成される。結像部材３９は、内視鏡先端部３５の先端側に配設された先端側レンズ群４２２と、内視鏡先端部３５の基端側であって撮像素子２１の受光面に対向する側に配設された基端側レンズ群４２４と、先端側レンズ群４２２と基端側レンズ群４２４との間に配設されたズームレンズ群４２６と、駆動ユニット４３０とから構成される。
【００３３】
先端側レンズ群４２２は、例えば、複数の光学レンズ４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃから構成された固定レンズ系であり、光学レンズ４２２ａ，４２２ｂ，４２２ｃは、内視鏡先端部３５の先端側に設けられたレンズ枠（図示せず）によって保持されている。
【００３４】
基端側レンズ群４２４は、例えば、複数の光学レンズ４２４ａ，４２４ｂから構成された固定レンズ系であり、光学レンズ４２４ａ，４２４ｂは、内視鏡先端部３５の基端側（撮像素子２１よりも先端側）に設けられたレンズ枠（図示せず）によって保持されている。
【００３５】
ズームレンズ群４２６は、例えば、ズームレンズである複数の光学レンズ４２６ａ，４２６ｂから構成され、ズームレンズ枠４２８に保持されて、先端側レンズ群４２２と基端側レンズ群４２４との間を光軸方向に移動可能である。
【００３６】
駆動ユニット４３０はアクチュエータであり、例えば、光軸方向に配設され上部が開口された筒状部材４３２と、筒状部材４３２の内部に配設されたレール４３４と、レール４３４に進退可能に設けられピエゾ素子によって駆動する台座４２８ａと、ズームレンズ枠４２８および台座４２８ａを接続する脚部４２８ｂとによって構成され、台座４２８ａがレール４３４に沿ってピエゾ素子により駆動されることで、ズームレンズ枠４２８が光軸方向に進退され、撮像倍率を変更することができる。
【００３７】
図６に示す結像部材３９は、特開２００６−７５２８９号公報の図７に開示されたものである。拡大観察手段は、ズームレンズに限定されず、通常光での拡大観察時に、被検体が撮像素子２１の受光面に合焦するように撮像倍率を変更するものが利用可能である。また、拡大観察手段は、被検体の表面と撮像素子２１の受光面との間隔を自動で検出する距離検出センサを備え、自動で検出した両者の間の距離に応じて自動で撮像倍率を変更するものであってもよいし、あるいは、手動で撮像倍率を調整するための調整手段を備えていてもよい。
【００３８】
続いて、湾曲部３３は、軟性部３１と先端部３５との間に設けられ、操作部２３からのワイヤ操作やアクチュエータの作動操作等により湾曲自在にされている。この湾曲部３３は、内視鏡１１が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３５の照明窓３７Ａ，３７Ｂおよび撮像素子２１の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。また、図示は省略するが、内視鏡挿入部１９の照明窓３７Ａ，３７Ｂには、カバーガラスやレンズが配置される。
【００３９】
制御装置１３は、内視鏡先端部３５の照明窓３７Ａ，３７Ｂに供給する照明光を発生する光源装置４１、撮像素子２１からの内視鏡画像の画像信号を画像処理するプロセッサ４３を備えており、前述の表示部１５と入力部１７が接続されている。プロセッサ４３は、内視鏡１１の操作部２３や入力部１７からの指示に基づいて、内視鏡１１から伝送されてくる撮像信号を画像処理し、表示部１５へ表示用画像を生成して供給する。
【００４０】
内視鏡１１の内部には、光源装置４１から照明光を導入するための光ファイバ４５Ａ，４５Ｂと、撮像素子２１とプロセッサ４３を結ぶスコープケーブル４７が挿通されている。また、図示はしないが、操作部２３からの各種信号線および送気、送水チャンネル等のチューブ類もユニバーサルコード部２７を通じてコネクタ部２５を介し、制御装置１３等に接続されている。この内視鏡１１側のコネクタ２５は、図２に示すように、光源装置４１とプロセッサ４３のそれぞれに設けられたコネクタ部２６Ａ，２６Ｂに着脱自在に接続される。
【００４１】
光源装置４１は、図２に示すように、中心波長４４５ｎｍの所定波長範囲の青色レーザ光（狭帯域光）を発する青色レーザ光源（第１の光源）５１と、青色レーザ光源５１とは異なる中心波長４０５ｎｍの所定波長範囲の紫色レーザ光（狭帯域光）を発する紫色レーザ光源（第２の光源）５３とを発光源として備えている。ここで、青色レーザ光源５１および後述する蛍光体５７は、本発明の白色光光源（通常光光源）となるものであり、紫色レーザ光源５３は、本発明の狭帯域光光源（特殊光光源）となるものである。これらの各光源５１，５３の半導体発光素子からの発光は、光源制御部５５により個別に制御されており、青色レーザ光源５１の出射光と、紫色レーザ光源５３の出射光との光量比は変更自在になっている。
【００４２】
第１の光源である青色レーザ光源５１、および第２の光源である紫色レーザ光源５３は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用可能でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光体（ＬＥＤ光源）を用いた構成としてもよい。
【００４３】
光源制御部５５は、図３に示すように、照射光量制御部５６を有する。照射光量制御部５６は、後述する画像処理部６５の輝度算出部６５ａから入力される補正信号に応じて、内視鏡画像（の画像信号）の輝度が低すぎる場合や高すぎる場合には、内視鏡画像が所望の輝度レベルになるように、各光源５１，５３の発光量を増減する制御を行う。また、照射光量制御部５６は、通常光での拡大観察時であっても、補正信号に応じて、紫色レーザ光源５３を点灯し、白色光と紫色レーザ光（狭帯域光）とが所定の発光比率で被検体に照射されるように制御する。
【００４４】
これら各光源５１，５３から出射されるレーザ光は、集光レンズ（図示略）により光ファイバに入力され、コネクタ部２６Ａ及び内視鏡１１側のコネクタ２５（図１参照）を介して、光ファイバ４５Ａ，４５Ｂによって、それぞれ内視鏡１１の内視鏡先端部３５（図１参照）まで伝搬される。そして、青色レーザ光源５１からのレーザ光は、内視鏡先端部３５に配置された波長変換部材である蛍光体５７に照射され、紫色レーザ光源５３からのレーザ光は、光偏向・拡散部材５９に照射される。
【００４５】
光ファイバ４５Ａ，４５Ｂは、マルチモードファイバであり、一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なケーブルを使用できる。
【００４６】
蛍光体５７は、青色レーザ光源５１からの青色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（例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（BaMgAl10O17）等を含む蛍光体等）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光源５１からの青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起光と、蛍光体５７により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色（疑似白色）の照明光となる。本構成例のように、半導体発光素子を励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、さらに、白色光の強度を容易に調整できる。しかも、白色光の色温度、色度の変化は少なくなる。
【００４７】
なお、青色レーザ光源５１、蛍光体５７、およびこれらを接続する光ファイバ４５Ａは、例えば、日亜化学工業社製の「マイクロホワイト」（商品名）を用いることができる。
【００４８】
また、光偏向・拡散部材５９は、紫色レーザ光源５３からのレーザ光を透過させる材料であればよく、例えば透光性を有する樹脂材料やガラス等が用いられる。さらには、光偏向・拡散部材５９は、樹脂材料やガラスの表面等に、微小凹凸や屈折率の異なる粒子（フィラー等）を混在させた光拡散層を設けた構成や、半透明体の材料を用いた構成としてもよい。これにより、光偏向・拡散部材５９から出射する透過光は、所定の照射領域内で光量が均一化された狭帯域波長の照明光となる。
【００４９】
なお、蛍光体５７と光偏向・拡散部材５９は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生等の現象を防ぐことができる。また、蛍光体５７は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、凹レンズ等の光路変更手段が不要となり、光学的損失が小さくなる。
【００５０】
図４は、紫色レーザ光源５３からのレーザ光と、青色レーザ光源５１からの青色レーザ光および青色レーザ光が蛍光体５７により波長変換された後の光の発光スペクトルを示すグラフである。紫色レーザ光源５３からの紫色レーザ光は、中心波長４０５ｎｍの輝線（プロファイルＡ）で表される。また、青色レーザ光源５１からの青色レーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体５７からの励起発光光は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる（プロファイルＢ）。この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルＢによって、前述した白色光が形成される。
【００５１】
ここで、本明細書でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えばＲ，Ｇ，Ｂ等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。
【００５２】
つまり、この内視鏡装置１００では、プロファイルＡとプロファイルＢとの発光強度を相対的に増減して照明光を生成するので、プロファイルＡ，Ｂの混合比率に応じて特性の異なる照明光を得ることができる。
【００５３】
再び図２に戻り説明する。上記のように青色レーザ光源５１と蛍光体５７、および紫色レーザ光源５３により形成される照明光は、内視鏡１１の先端部から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子を結像部材３９により撮像素子２１上に結像させて撮像する。
【００５４】
撮像後に撮像素子２１から出力される内視鏡画像の画像信号は、Ａ／Ｄ変換器６３によりデジタル信号に変換されて、プロセッサ４３の画像処理部６５に入力される。画像処理部６５では、入力された内視鏡画像の画像信号を画像データに変換して適宜な画像処理を行い、所望の出力用画像情報を生成する。そして、得られた画像情報は、制御部６７を通じて内視鏡観察画像として表示部１５に表示される。また、必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記録装置６９に記録する。
【００５５】
記録装置６９は、プロセッサ４３に内蔵されてもよく、プロセッサ４３にネットワークを介して接続されていてもよい。記録装置６９に記録される内視鏡観察画像の情報には、撮像時の光量比の情報を併せて記録する。これにより、記録された内視鏡観察画像に対して内視鏡観察後に正確な読影が行え、また、光量比に応じて、画像を標準化する等の適宜な画像処理を施すこともでき、内視鏡観察画像の活用範囲を拡げることができる。特に、分光の異なる光量比の複数枚の情報をもとに、擬似的にバンド数（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を増して分光反射率推定を行えば、より微少な色差の分離が可能になる。
【００５６】
図５に画像処理部の詳細ブロック図を示した。撮像素子２１からＡ／Ｄ変換器６３を経て画像処理部６５に入力される内視鏡画像の画像信号は、まず輝度算出部６５ａに入力される。輝度算出部６５ａは、内視鏡画像の画像信号の青色成分、緑色成分、赤色成分の最大輝度、最低輝度、画面平均輝度等の輝度情報を求め、輝度の正規化を行う。そして、内視鏡画像の画像信号の輝度が低すぎる場合や高すぎる場合は光源制御部５５に補正信号を出力して、内視鏡画像の画像信号が所望の輝度レベルになるように、各光源５１，５３の発光量を増減させる。また、輝度算出部６５ａは、白色光での拡大観察時に、内視鏡画像の輝度情報に基づいて、その青色成分が所定値以下であった場合に、青色成分の不足を補正するための補正信号を光源制御部５５に出力して、内視鏡画像の青色成分が所定値となるように、各光源５１，５３の発光比率を増減させる。
【００５７】
次に、色合わせ部６５ｂは、正規化された画像データに対し、画像の色調が所望の色調となるように調整する。例えば内視鏡画像の画像信号がＲ，Ｇ，Ｂ各色の信号からなる場合、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の信号の強度バランスを調整する。上記の光源装置４１においては、光源制御部５５により、青色レーザ光源５１と紫色レーザ光源５３の発光量をそれぞれ制御して、青色レーザ光源５１の出射光と紫色レーザ光源５３の出射光との光量比を任意に変更可能に構成している。そのため、設定される光量比に応じて照明光の色味や合計照度が変化する場合があるので、輝度算出部６５ａや色合わせ部６５ｂは、設定される光量比に応じて内視鏡画像の画像信号を補正し、観察画像の色調や輝度を所定の一定レベルに維持させている。
【００５８】
そして、画像演算部６５ｃでは、予め定めた、又は実施要求のあった画像演算を行い、その結果を表示画像生成部６５ｄにおいて出力用画像情報を生成して制御部６７に出力する。
【００５９】
次に、上記の内視鏡装置１００を、特殊光観察として、生体組織表層の血管画像の観察（表層血管観察）に利用する例を説明する。
【００６０】
図７は生体組織の粘膜表層の血管を模式的に表した説明図である。生体組織の粘膜表層は、粘膜深層の血管Ｂ１から樹脂状血管網等の毛細血管Ｂ２が粘膜表層までの間に形成され、生体組織の病変はその毛細血管Ｂ２等の微細構造に現れることが報告されている。そこで近年では、内視鏡装置を用いて、特定の狭帯域の波長光により粘膜表層の毛細血管を画像強調して観察し、微小病変の早期発見や、病変範囲の診断が試みられている。
【００６１】
ところで、生体組織に照明光が入射されると、入射光は生体組織内を拡散的に伝播するが、生体組織の吸収・散乱特性は波長依存性を有しており、短波長ほど散乱特性が強くなる傾向がある。つまり、照明光の波長によって光の深達度が変化する。一方、血管中を流れる血液は４００〜４２０ｎｍ付近の波長に吸収の極大を持ち、大きなコントラストが得られる。例えば、照明光が波長４００ｎｍ付近の波長域λａでは粘膜表層の毛細血管からの血管情報が得られ、波長５００ｎｍ付近の波長域λｂでは、さらに深層の血管を含む血管情報が得られる。そのため、生体組織表層の血管観察には、中心波長３６０〜８００ｎｍ、好ましくは３６５〜５１５ｎｍ、さらに好ましくは中心波長４００ｎｍ〜４７０ｎｍの光源が用いられる。
【００６２】
したがって、図８に内視鏡装置による観察画像の概略的な表示例を示すように、照明光を白色光とした場合の観察画像では、比較的粘膜深層の血管像が得られる反面、粘膜表層の微細な毛細血管はぼやけて見える。一方、短波長のみの狭帯域化した照明光とした場合の観察画像では、粘膜表層の微細な毛細血管が鮮明に見えるようになる。
【００６３】
本構成例では、内視鏡装置１００の光源制御部５５（図２参照）により、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源５１と、中心波長４０５ｎｍの紫色レーザ光源５３による出射光の光量比を変更自在にしている。光量比の変更は、例えば図１に示す内視鏡１１の操作部２３に設けたスイッチ８９の操作により行い、粘膜表層の毛細血管をより観察しやすいように画像強調することができる。つまり、青色レーザ光源５１による青色レーザ光成分が多い場合は、この青色レーザ光と、蛍光体５７による励起発光光とによる白色光成分が多い照明光となり、図８の白色光観察画像のような観察画像が得られる。ただし、狭帯域光である青色レーザ光が照明光に混在しているので、表層の毛細血管が画像強調された観察画像となる。
【００６４】
また、紫色レーザ光源５３による紫色レーザ光成分が多い場合は、図８の狭帯域光観察画像のような観察画像が得られる。そして、青色レーザ光源５１と紫色レーザ光源５３の出射光の光量比を増減させることで、つまり、全照明光成分に対する紫色レーザ光成分の割合を増減させることで、粘膜表層の微細な毛細血管を連続的に強調表示させた観察が行える。
【００６５】
したがって、紫色レーザ光成分が多いほど、粘膜表層の薄い深さ領域に含まれる微細な毛細血管が観察画像に鮮明に映出され、紫色レーザ光成分が少なくなるにつれて、粘膜表層から深層に向けた広い深さ領域に含まれる血管情報が映出される。これにより、粘膜表層から深さ方向の血管分布を擬似的に表示させることができ、観察部位の深さ方向の血管情報を各深さ範囲に対応して連続的した情報として抽出することができる。特に本構成例では、青色レーザ光により得られる血管情報と、紫色レーザ光により得られるさらに表層の血管情報とが共に抽出され、これら情報の画像表示によって双方を比較できるので、青色レーザ光では観察できなかったより表層の血管を含む血管情報を、視認性を高めて観察することができる。
【００６６】
また、撮像素子２１が配置される電子内視鏡の先端部３５（図１参照）では、近年の高画素化、フレーム速度の高速化等、消費電力の増大とともに発熱量が上昇しており、先端部３５から出射可能な光も制限を受ける。この中で、各光源の光量比を変更することにより、照明光の総光量を抑制しつつ、必要な発光を増加させることは、例えば画像処理のみに頼って、結果的にノイズの多い画像しか得られない等の問題を解消できる。
【００６７】
次に、通常光での拡大観察時の内視鏡装置１００の動作を説明する。
【００６８】
通常光観察の場合、青色レーザ光源５１のみを点灯させ、蛍光体５７を透過して生成された白色光を用いて観察を行う。被検体内における光の深達度は、光の波長に応じて変化し、波長が長くなるほどその深達度も大きくなる。このとき、被検体に近接（前述のように、例えば、２ｍｍ〜７ｍｍ程度）して白色光で拡大観察を行う場合には、図９に示すように、生体組織の吸収・散乱特性に基づいて、波長によって光の深達度が変化する。
【００６９】
白色光での拡大観察時において、第１の照明窓３７Ａ，３７Ａから照射される白色光４０２，４０２のうち、長波長側の光（例えば、赤色成分）は被検体４００内において拡散領域４０４，４０４に示すように広い領域で拡散して伝搬し、撮像素子２１（結像部材３９）直下においても伝搬する。つまり、白色光での拡大観察時であっても、長波長側の光は撮像素子２１直下の領域に対して照射される。これに対して、短波長側の光（例えば、青色成分）は被検体４００内において拡散領域４０６，４０６に示すように、拡散領域４０４，４０４よりも狭い領域で拡散して伝搬するため、撮像素子２１直下においては光が伝搬しない。つまり、白色光での拡大観察時には、撮像素子２１の直下において、短波長側の光が照射されず、青色成分が不足する領域が発生する。
【００７０】
なお、拡大観察ではない通常光観察の場合、本実施形態では、被検体の表面と撮像素子２１の受光面との間隔が７ｍｍよりも広い場合には、両者の間隔が十分に広いため、短波長側の光も十分に照射範囲が拡大した状態で被検体４００の表面に照射される。そのため、短波長側の光は、被検体４００内において、撮像素子２１の直下においても十分に照射される。
【００７１】
従って、内視鏡装置１００では、照射光量制御部５６により、第２の照明窓３７Ｂ，３７Ｂから、特殊光観察（例えば、生体組織表層の血管画像の観察）の場合のみに用いられる、第２の光源である紫色レーザ光源５３を点灯し、白色光と短波長側の光である紫色光４０８，４０８とが所定の発光比率で被検体の被観察領域に照射されるように制御する。これに応じて、紫色光４０８，４０８が、被検体４００内において拡散領域４１０，４１０に示すように拡散して伝搬し、白色光４０２，４０２のみでは短波長側の光が照射されていない撮像素子２１直下についても、短波長側の光で照射される。これにより、白色光での拡大観察時であっても、観察する内視鏡画像の色ムラの発生を改善することができ、良好な内視鏡画像を取得することができる。
【００７２】
図１０は、内視鏡先端部３５を先端側から見た図であり、照明窓３７Ａ，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｂ、および結像部材（撮像窓）３９の配置を示す。同図に示すように、内視鏡１１は、４系統の照明光に対応する４つの照明窓３７Ａ，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｂと、１系統の撮像素子２１に対応する１つの撮像窓とを有する。照明窓３７Ａ，３７Ａは、撮像窓を中心として図中Ｃ−Ｃ線上の線対称の位置に配置され、同様に、照明窓３７Ｂ，３７Ｂは、撮像窓を中心としてＣ−Ｃ線に対して所定の角度で傾斜された仮想線上の線対称の位置に配置されている。
【００７３】
また、図１１に内視鏡先端部３５の先端と、被検体との距離が３ｍｍの場合における撮影画像の一例を示す。図１１（ａ）は、照明窓３７Ａ，３７Ａから、中心波長４４５ｎｍの光を蛍光体５７を通して得た白色光のみを照射した場合の撮影画像であり、図１０のＣ−Ｃ線に対応する部分のうち、中央部分について短波長側の光量が不足し、色ムラが発生していることが分かる。これに対して、図１１（ｂ）に示すように、照明窓３７Ｂ，３７Ｂから中心波長４０５ｎｍの紫色レーザ光を白色光と同時に照射することによって、図１１（ｃ）に示すように、Ｃ−Ｃ線の中央部分における短波長側の光量不足が改善され、つまり、色ムラが改善されていることが分かる。
【００７４】
以下に、通常光観察時に、青色レーザ光源５１のみに２１２ｍＡの駆動電流を供給して青色レーザ光源５１のみを駆動電流に対応する所定の発光量で点灯し、蛍光体５７から発せられる白色光で内視鏡画像（白色光画像）を撮像し、続いて、特殊光観察時に、さらに紫色レーザ光源５３にも３２２ｍＡの駆動電流を供給して青色レーザ光源５１および紫色レーザ光源５３の両方をそれぞれの駆動電流に対応する所定の発光比率で点灯し、白色光および紫色レーザ光を同時に照射して内視鏡画像（特殊光画像）を撮像した場合の実験例の結果を図１２，１３に示す。
【００７５】
図１２は、図１１（ａ）のＣ−Ｃ線における各色の成分を中央画素値で正規化したプロファイル、および図１１（ｃ）のＣ−Ｃ線における青色光（Ｂ光）の成分を中央画素値で正規化したプロファイルを示す。このグラフの縦軸は、中央画素値で規格化した値、横軸は水平画素列である。図１２中の「４４５ＭＷＢ」で示すグラフは、白色光のみを照射したときの青色光（Ｂ光）の成分を表し、同「４４５ＭＷＢ＋４０５Ｂ」で示すグラフは、白色光および紫色レーザ光を同時に照射したときの青色光（Ｂ光）の成分を表す。これらを比較すると、白色光のみの場合と比べて、白色光および紫色レーザ光を同時に照射したときには、Ｃ−Ｃ線の端部と中央部分との青色光（Ｂ光）の差が少なくなる、つまり、色ムラが改善されることがわかった。
【００７６】
また、図１３は、図１２中の「４４５ＭＷＢ」と「４４５ＭＷＢ＋４０５Ｂ」とを、さらに、白色光のみを照射したときの赤色光（Ｒ光）の成分で正規化したプロファイルを示す。このグラフの縦軸は、中央画素値で規格化したものを赤色光の成分で規格化した値、横軸は水平画素列である。すなわち、このグラフは、赤色光に対する青色光の光量比を示すものであって、白色光のみを照射した場合と比較して、白色光および紫色レーザ光を同時に照射した場合では、赤色光と青色光の光量比が３０％程度改善されることがわかった。
【００７７】
白色光と紫色レーザ光との発光比率、すなわち、青色レーザ光源５１の駆動電流と紫色レーザ光源５３の駆動電流との比率は何ら制限されるものではなく、適宜設定すべきものである。例えば、白色光での拡大観察時に、紫色レーザ光源を点灯することによって、青色成分の不足を解消することができるが、紫色レーザ光の光量が多くなるに従って、逆に青色成分が過剰になる。従って、例えば、上記実験例のように、赤色光と青色光の光量比を最も改善することができる比率を決定することが望ましい。
【００７８】
なお、白色光の励起光（青色レーザ光）は、励起光と発光体５７との組合せによって白色光を発生させることができるものであればよく、中心波長４４５ｎｍの光に限定されない。また、白色光はキセノンランプ等の白色灯から発せられる光を利用することもできる。また、紫色レーザ光は、紫色〜青色（例えば、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ）の波長範囲の光であればよく、中心波長４０５ｎｍの光に限定されない。また、青色レーザ光と紫色レーザ光とを異なる照明窓から被検体に照射することは必須ではなく、両者を合波して同一の照射窓から被検体に照射してもよい。
【００７９】
以上、本発明の内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１１  内視鏡
１３  制御装置
１５  表示部
１７  入力部
１９  内視鏡挿入部
２１  撮像素子
２３  操作部
２５，２６Ａ，２６Ｂ  コネクタ部
２７  ユニバーサルコード部
３１  軟性部
３３  湾曲部
３５  先端部
３７Ａ，３７Ｂ  照明窓
３９  結像部材
４１  光源装置
４３  プロセッサ
４５，４５Ａ，４５Ｂ  光ファイバ
４７  スコープケーブル
５１  青色レーザ光源（第１の光源）
５３  紫色レーザ光源（第２の光源）
５５  光源制御部
５６  照射光量制御部
５７  蛍光体
５９  光偏向・拡散部材
６３  Ａ／Ｄ変換器
６５  画像処理部
６７  制御部
６９  記録装置
１００  内視鏡装置
４００  被検体
４０２  白色光
４０４，４０６，４１０  拡散領域
４０８  紫色光
４２２  先端側レンズ群
４２４  基端側レンズ群
４２６  ズームレンズ群
４２８  ズームレンズ枠
４３０  駆動ユニット
４３２  筒状部材
４３４  レール
Ｂ１，Ｂ２  血管
【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１２】
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【図１３】
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【図１１】
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