内視鏡装置
【課題】精度の高い血管深さ情報と分光推定情報とを同時に取得し、血管深さ画像と分光画像と同時に生成、表示することによって、病変部をより正確に診断することのできる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】狭帯域光を照射する光源６０と、励起され蛍光光を発光する蛍光体２４と、を有し、狭帯域光と蛍光光とからなる照明光を照射する光源装置１６と、画像信号を出力する撮像素子４８とを有する内視鏡本体１２と、画像信号を狭帯域光に対応する第１の画像信号と、蛍光光に対応する第２の画像信号とに分離する信号分離部と、第１の画像信号及び第２の画像信号に基づいて血管深さ情報を算出する血管深さ情報算出部と、第２の画像信号に基づいて分光推定情報を算出する分光推定情報算出部と、第１の撮像画像信号、第２の撮像画像信号、血管深さ情報、及び分光推定情報から撮像画像を生成する画像処理部と、を有する処理装置１４ａと、を備える。
【解決手段】狭帯域光を照射する光源６０と、励起され蛍光光を発光する蛍光体２４と、を有し、狭帯域光と蛍光光とからなる照明光を照射する光源装置１６と、画像信号を出力する撮像素子４８とを有する内視鏡本体１２と、画像信号を狭帯域光に対応する第１の画像信号と、蛍光光に対応する第２の画像信号とに分離する信号分離部と、第１の画像信号及び第２の画像信号に基づいて血管深さ情報を算出する血管深さ情報算出部と、第２の画像信号に基づいて分光推定情報を算出する分光推定情報算出部と、第１の撮像画像信号、第２の撮像画像信号、血管深さ情報、及び分光推定情報から撮像画像を生成する画像処理部と、を有する処理装置１４ａと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管深さ情報と分光推定情報とを同時に取得することのできる内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特定の狭い波長帯域光（狭帯域光）を照明光として生体の粘膜組織に照射し、生体組織の所望の深さの組織情報を得る、いわゆる特殊光観察を行うことができる内視鏡装置が活用されている。
この特殊光観察によれば、粘膜層或いは粘膜下層に発生する新生血管の表層微細構造、病変部の強調等、通常の観察像では得られない生体情報を簡単に可視化できる。例えば、観察対象が癌病変部である場合、表層組織の観察に適した青色（Ｂ）の狭帯域光と中層組織及び表層組織の観察に適した緑色（Ｇ）の狭帯域光とを粘膜組織に照射することにより、組織表層の微細血管や微細構造の状態がより詳細に観察できるため、病変部をより正確に診断することができる。
【０００３】
また、以前より、通常光観察により得られた白色画像から所定のアルゴリズムに基づいて分光推定を行い、所定の波長帯域の情報を備えた分光推定画像を得ることのできる内視鏡装置が活用されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５０４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分光推定画像（分光画像）によれば、粘膜の凹凸の形状や、組織の褪色の度合が観察し易く、前述と同様、病変部をより正確に診断することができる。また、血管深さ画像、例えば、表層血管部分を強調した血管深さ画像であれば、癌の診断に有用なブラウニッシュ領域等の表層血管の状態をよりよく観察することができる。
【０００６】
しかし、血管深さ情報と分光推定情報との同時取得は、狭帯域光源から所定の狭帯域光を照射し蛍光体を蛍光発光させることで疑似白色光を照射する光源装置を備える内視鏡装置では、狭帯域光であるＢ光成分が強く、分光推定の際にＢ画像信号が飽和状態となるため、血管深さ情報の取得と共に分光推定を行うことが困難であった。
また、前述の光源装置の場合、血管深さ情報の算出においても、狭帯域光のＢ光成分に蛍光光のＢ光成分が加算されるため、狭帯域光単体で血管深さ情報を抽出する場合に比べて精度高い血管深さ情報の算出が困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、精度の高い血管深さ情報と分光推定情報とを同時に取得し、血管深さ画像と分光画像と同時に生成、表示することで、病変部をより正確に診断することの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】
【０００８】
上記課題を解決するために、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ狭帯域光を照射する光源と、前記狭帯域光によって励起され所定の蛍光光を発光する蛍光体と、を有し、前記狭帯域光と前記蛍光光とからなる照明光を照射する光源装置と、前記照明光を前記被写体に向けて照射して、前記照明光の前記被写体からの戻り光により撮像を行い、画像信号を出力する撮像素子とを有する内視鏡本体と、前記画像信号を前記狭帯域光に対応する第１の画像信号と前記蛍光光に対応する第２の画像信号とに分離する信号分離部と、前記第１の画像信号及び第２の画像信号に基づいて血管深さ情報を算出する血管深さ情報算出部と、前記第２の画像信号に基づいて分光推定情報を算出する分光推定情報算出部と、前記第１の撮像画像信号、前記第２の撮像画像信号、前記血管深さ情報、及び前記分光推定情報から撮像画像を生成する画像処理部と、を有する処理装置と、を備えることを特徴とする内視鏡装置を提供する。
【０００９】
また、前記画像信号は、前記撮像素子の分光感度特性に応じて出力されるＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号からなり、前記信号分離部は、信号推定手段と補正演算手段とを備え、前記信号推定手段により前記画像信号のＧ画像信号から、前記蛍光光に対応するＢ画像信号を推定し、前記補正演算手段により前記画像信号のＢ画像信号から前記蛍光光に対応するＢ画像信号を除算することで、前記画像信号を前記狭帯域光に対応する前記第１の画像信号と前記蛍光光に対応する前記第２の画像信号とに分離することが好ましい。
【００１０】
また、前記血管深さ情報算出部は、前記第１の画像信号と前記Ｇ画像信号との比（Ｂ１／Ｇ比）と血管深さとの対応を記録した深さ情報テーブルを備え、前記Ｂ１／Ｇ比と、前記深さ情報テーブルとに基づいて前記血管深さ情報を算出することが好ましい。
【００１１】
また、前記画像処理部は、前記Ｂ１／Ｇ比に基づいて血管深さ画像を生成する血管深さ画像生成手段を備えることが好ましい。
【００１２】
また、前記分光推定情報は、前記第２の画像信号から、分光画像信号を生成するためのマトリックス情報であり、前記分光推定情報算出部は、前記分光推定情報を算出することで前記第２の画像信号から前記分光画像信号を生成することが好ましい。
【００１３】
また、前記画像処理部は、前記分光画像信号から異なる波長帯域の情報を有する複数枚の分光画像を生成する分光画像生成手段を備えることが好ましい。
【００１４】
また、前記複数枚の分光画像は、５ｎｍ刻みで波長帯域の異なる分光画像であることが好ましい。
【００１５】
また、前記光源は、中心発光波長４４５ｎｍの青色レーザ光源であることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記処理装置は、前記画像信号に基づいて通常光観察画像を生成する通常光観察画像生成部と、前記処理装置が生成した画像を表示する表示装置とを有することが好ましい。
【００１７】
また、複数の前記表示装置を有し、少なくとも１つの前記表示装置に前記血管深さ画像及び前記分光画像を含む少なくとも１つの特殊光観察画像を表示し、他の少なくとも１つの前記表示装置に前記通常光観察画像を表示することが好ましい。
【００１８】
また、前記処理装置は、前記表示装置における画像表示を制御する制御手段を有し、かつ、前記処理装置には、通常光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、特殊光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者の全面を前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者を表示して表示範囲を切り替え可能にする表示モード、並びに、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を切り替え表示する表示モードの少なくとも２つが設定されており、さらに、前記表示モードの選択手段を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内視鏡観察において、血管深さ情報と分光推定情報とを同時に取得でき、血管深さ画像と分光画像とを同時に生成、表示することができるため、病変部をより正確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内視鏡装置の一例を示す外観図である。
【図２】図１に示す内視鏡装置の構成を概念的に示すブロック図である。
【図３】図２に示す撮像素子のカラーフィルタの一例を示す概念図である
【図４】図２に示す光源装置の波長プロファイルを示すグラフである。
【図５】図３のカラーフィルタの分光感度特性を示すグラフである。
【図６】被検体である生体の分光反射率を示すグラフである。
【図７】図１に示す内視鏡装置の信号処理系を概念的に示すブロック図である。
【図８】図７に示す信号分離部の作用の概念を説明する説明図である。
【図９】図７に示す血管深さ情報算出部が備える血管深さテーブルを示すグラフである。
【図１０】図７の血管深さ画像生成手段における血管深さ画像生成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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に、本発明の内視鏡装置１０の構成を表す外観図を示し、図２に、図１に示す内視鏡装置の構成を概念的に表すブロック図を示す。
【００２２】
図１に示すとおり、内視鏡装置１０は、一例として、内視鏡１２と、内視鏡が撮影した画像の処理等を行うプロセッサ装置１４と、内視鏡１２での観察（撮影）を行うための照明光を供給する光源装置１６とを有して構成される。また、プロセッサ装置１４は、内視鏡が撮影した画像を表示する表示装置１８と、各種の指示等を入力するための入力装置２０とを有する（表示装置１８と入力装置２０が接続される）。
なお、本発明の内視鏡装置１０は、さらに、内視鏡が撮影した画像をハードコピーとして出力するプリンタ（記録装置）を有してもよい。
【００２３】
図１に示すように、内視鏡１２は、ＣＣＤセンサ４８等の撮像素子を用いて、画像を光電的に撮影する、電子内視鏡である。この内視鏡１２は、通常の内視鏡と同様、挿入部２６と、操作部２８と、ユニバーサルコード３０と、コネクタ３２と、ビデオコネクタ３６とを有する。
内視鏡１２は、通常の観察時（診断時）には、ビデオコネクタ３６をプロセッサ装置１４の接続部１４ａに、コネクタ３２を光源装置１６の接続部１６ａに、それぞれ接続される。なお、コネクタ３２には、通常の内視鏡と同様、観察部位の吸引や送気を行う吸引手段や観察部位に水を噴射するための吸水手段等が接続される。
【００２４】
また、通常の内視鏡と同様、内視鏡１２の挿入部２６は、基端側の長尺な軟性部３８と、ＣＣＤセンサ４８等が配置される先端のスコープ部（内視鏡先端部）４２と、軟性部３８とスコープ部４２との間の湾曲部（アングル部）４０とを有し、さらに、操作部２８には、湾曲部４８を湾曲させる、操作ノブ２８ａ等が設けられる。
【００２５】
図２に概念的に示すように、スコープ部４２には、撮影レンズ４６、ＣＣＤセンサ（撮像素子）４８、カラーフィルタ４８ａ、照明用レンズ５０、及び、光ファイバ５２や、レンズ等を保護するためのカバーガラス（図示省略）等が配置される。
また、光源装置１６の一部としての蛍光体２４が光ファイバ５２の先端に配置される。蛍光体２４は、Ｂ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、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、Ｂ光を励起光とする緑色〜黄色の蛍光光と、蛍光体２４で吸収されずに透過したＢ光とが合わされて、疑似的な白色光となる。
【００２６】
なお、図示は省略するが、内視鏡１２には、鉗子等の各種の処置具を挿通するための鉗子チャンネル及び鉗子口、吸引、送気、送水等を行うための送気／送水チャンネルおよび送気／送水口も設けられる。
鉗子チャンネルは、湾曲部４０及び軟性部４８を通って操作部２８に設けられる鉗子挿入口に連通し、送気／送水チャンネルは、湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、及びユニバーサルコード３０を通って、コネクタ３２の吸引手段、送気手段、送水手段との接続部に連通する。
【００２７】
光ファイバ５２は、湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、及びユニバーサルコード３０を通って、光源装置１６に接続されるコネクタ３２まで挿通されている。
後述する光源装置１６が照射する狭帯域光は、コネクタ３２から光ファイバ５２に入射して、光ファイバ５２で伝搬されて、スコープ部４２において、光ファイバ５２の先端部からその先に設置された蛍光体２４へ入射して蛍光体２４を励起発光させる。励起発光された蛍光光は、前記狭帯域光と共に、照明用レンズ５０に入射し、照明用レンズ５０によって照明光として観察部位に照射される。
なお、本発明において、照明光とは、前記狭帯域光と前記蛍光光とを問わず観察部位に照射される光をいう。
【００２８】
また、照明光が照射された観察部位の画像は、撮像レンズ４６によってＣＣＤセンサ４８の受光面に結像される。
ここで、本発明において、内視鏡１２に用いられるＣＣＤセンサ４８は、図２に示すとおりカラーフィルタ４８ａを備え、図３に示すように、各画素に、Ｂ（青）フィルタ、Ｇ（緑）フィルタ、及び、Ｒ（赤）フィルタの何れかが設けられ、入射した光を、Ｂ光、Ｇ光、及び、Ｒ光に分光して測光する。カラーのＣＣＤセンサである。言い換えれば、本発明の内視鏡装置１０における内視鏡１２で用いるＣＣＤセンサ４８は、入射した光を分光しないで、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を、順次測光する、いわゆる面順次式のモノクロセンサではなく、カラーフィルタ４８ａによって入射した光をＢ光、Ｇ光及びＲ光に分光して同時に測光する、同時式のカラーセンサである。
【００２９】
なお、本発明において、撮像素子はＣＣＤセンサ４８に限定はされず、ＣＭＯＳイメージセンサ等、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を分光して同時に測光するカラーセンサであれば、各種の撮像素子が利用可能である。
【００３０】
ＣＣＤセンサ４８の出力信号は、信号線によって、スコープ部４２から湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、ユニバーサルコード３０、及びコネクタ３２を通ってビデオコネクタ３６に送られる。
【００３１】
図示例においては、ビデオコネクタ３６に、ＡＦＥ（Analog Front End）基板５６が配置される。
ＡＦＥ基板５６には、一例として、相関二重サンプリング回路、アンプ（自動利得制御回路）、Ａ／Ｄ変換器が配置される。ＣＣＤセンサ４８の出力信号は、ＡＦＥ基板５６において、相関二重サンプリングによるノイズ除去、アンプによる増幅が行われ、さらに、Ａ／Ｄ変換器によってアナログ信号からデジタル信号に変換されて、デジタルの画像信号として、プロセッサ装置１４（後述するＤＳＰ７６）に、出力される。
なお、本発明の内視鏡装置において、これらの処理は、ビデオコネクタ３６ではなく、コネクタ３２で行ってもよく、あるいは、プロセッサ装置１４で行ってもよい。
【００３２】
前述のように、内視鏡装置１０において、内視鏡１２のコネクタ３２は、光源装置１６の接続部１６ａに接続される。
光源装置１６は、生体内での観察を行うための照明光を内視鏡１２に供給するものである。前述のように、光源装置１６から内視鏡１２に供給された狭帯域光は、コネクタ３２から光ファイバ５２に入射して伝搬されて、スコープ部４２において、光ファイバ５２の先端部からその先に設置された蛍光体２４へ入射して蛍光体２４を励起発光させる。励起発光された蛍光光は、前記狭帯域光と共に、照明用レンズ５０に入射し、照明用レンズ５０によって照明光として観察部位に照射される。
【００３３】
図２に概念的に示すように、内視鏡装置１０において、光源装置１６は、光源６０と、光ファイバ６２と、前述の接続部１６ａと、前述の蛍光体２４とを有する。
【００３４】
光源６０は、中心波長４４５ｎｍの狭帯域光を照射する青色レーザ光源であり、前述の蛍光体２４を励起して蛍光光は発光させ、観察部位へ狭帯域光と蛍光光とが混合した疑似白色の照明光を照射する。
【００３５】
図４は、本発明の内視鏡装置１０から観察部位へ照明光として照射される光の発光スペクトルを示すグラフである。前述のように、図４は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光（Ｂの狭帯域光）と、蛍光体の蛍光光とからなる混合光である。
本発明の内視鏡装置１０は、照明光として、前述の青色レーザ光と蛍光光と用い、これらの光を同時に観察部位に照射し、かつ、入射光をＢ光、Ｇ光及びＲ光に分光して測光するＣＣＤセンサ４８によって、観察部位の画像を撮影する。
また、後に詳述するが、内視鏡装置１０（プロセッサ装置１４）は、内視鏡１２のＣＣＤセンサ４８が撮影したＢ画像、Ｇ画像及びＲ画像を用いて、通常光観察画像（通常光画像）を生成し、さらに、ＣＣＤセンサ４８が撮影したＢ画像、Ｇ画像及びＲ画像を用いて、特殊光観察画像（特殊光画像）を生成する。ここで、特殊光観察画像とは、後述する血管深さ画像及び分光画像（狭帯域光画像）である。
【００３６】
図５に概念的に示すように、ＣＣＤセンサ４８は、多くの場合、Ｂ、Ｇ及びＲの各色のフィルタ特性（カラーフィルタ特性）により、Ｂ、Ｇ及びＲの各色の画素は、隣接する色の領域まで感度を有する。
すなわち、Ｇ画素には、Ｇの帯域光に加えてＲの帯域光（もしくは、その一部）も入射して、測光される。また、Ｂ画素には、Ｂの狭帯域光（青色レーザ光）に加えてＧの帯域光（もしくは、その一部）も入射して、測光される。
【００３７】
これに対して、例えば、Ｂの帯域の光量をＧの帯域の光量よりも高くすることにより、ＣＣＤセンサ４８のＢ画素に入射するＢの帯域の光（帯域光）及びＧの帯域光において、Ｂの帯域光を支配的にすることができる。同様に、Ｇの帯域光の光量をＲの帯域光の光量よりも高くすることにより、ＣＣＤセンサ４８のＧ画素に入射するＧの帯域光及びＲの帯域光において、Ｇの帯域光を支配的にすることができる。
本発明の光源装置１６は、光源６０として青色レーザ光源と、青色レーザ光によって蛍光光を励起発光する蛍光体２０とからなるため、上述の構成（Ｂ光＞Ｇ光及びＧ光＞Ｒ光）を有する。
このような構成（Ｂ光＞Ｇ光及びＧ光＞Ｒ光）を有することにより、ＣＣＤセンサ４８が読み取った画像から、適正に通常光観察画像を生成することが可能になる。
【００３８】
なお、本発明において、Ｂの帯域光とＧの帯域光との光量比、及び、Ｇの帯域光とＲの帯域光との光量比は、光源として青色レーザ光源及び蛍光体からなる照明光を用いているため、青色レーザ光の光量に応じて蛍光光であるＧ帯域光とＲ帯域光が決定される関係にあり、青色レーザ光の光量に応じて前述の光量比も決定される。青色レーザ光の光量は、後述する制御部１４ｂによって制御される図示しない光量調整手段によって調整される。
【００３９】
光源装置１６の接続部１６ａに供給された光は、内視鏡１２のコネクタ３２に供給され、コネクタ３２から光ファイバ５２に入射し、伝搬され、照明光として、内視鏡１２のスコープ部４２から観察部位に照射される。
照射された照明光は、図６に示す生体の分光反射率に基づいて、生体で反射し、撮影レンズ４６へ入射して、ＣＣＤセンサ４８の受像面に結像する。
【００４０】
照明光が照射された観察部位の画像は、ＣＣＤセンサ４８によって撮影される。ＣＣＤセンサ４８が撮影した画像（ＣＣＤセンサ４８の出力信号）は、前述のように、ＡＦＥ基板５６によってＡ／Ｄ変換等の処理を行われて、デジタルの画像信号（画像データ／画像情報）として、プロセッサ装置１６に供給される。
プロセッサ装置１６は、内視鏡装置１０の全体的な制御を行うと共に、内視鏡１２から供給（出力）された画像信号に所定の処理を施して、内視鏡１２が撮影した画像として表示装置１８に表示するもので、画像信号の処理部１４ａ、並びに、プロセッサ装置１６及び内視鏡装置１０の全体を制御する制御部１４ｂを有する。
【００４１】
図７に、プロセッサ装置１６における画像信号の処理部１４ａを、ブロック図によって概念的に示す。
図７に示すように、処理部１４ａは、ＤＳＰ７６と、記憶部７８と、通常光画像生成部８０と、特殊光画像生成部８２と、表示信号生成部８４とを有する。
【００４２】
プロセッサ装置１６では、ＣＣＤセンサ４８によって撮影され、ＡＦＥ５４において処理された画像信号（Ｂ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号）に、まず、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）７６において、ガンマ補正、色補正処理等の所定の処理を施した後、記憶部（メモリ）７８に記憶する。
【００４３】
画像信号が記憶部７８に記憶されると、通常光画像生成部８０が記憶部７８からＢ、Ｇ、及びＲの画像信号を読み出して、通常光観察画像を生成し、また、同様に、特殊光画像生成部８２が、記憶部７８からＢ、Ｇ、及びＲの画像信号を読み出して、特殊光観察画像を生成する。
なお、予め入力装置２０等によって、通常光観察画像のみの生成（表示）、又は、特殊光観察画像のみの生成を、指示されている場合には、生成を指示された画像生成部のみが記憶部７８から画像信号を読み出し、後述する処理を行えばよい。
【００４４】
前述のように、内視鏡装置１０においては、光源装置１６から供給された図４に示す照明光、つまり、青色レーザ光と蛍光光とを同時に観察部位に照射する。また、入射光をＢ光、Ｇ光及びＲ光に分光して測光するＣＣＤセンサ４８によって、観察部位の画像を撮影する。
すなわち、本発明の内視鏡装置１０においては、青色レーザ光と蛍光光とを混合してなる、疑似的な白色光を照明光として用い、入射光のＢ光、Ｇ光及びＲ光（各色の光成分）を同時に測光するカラーのＣＣＤセンサ４８によって、観察部位の撮影を行っている。
【００４５】
従って、ＣＣＤセンサ４８が測光したＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号を用いて、表示用画像を生成することにより、白色光すなわち通常光を照明光として用いた、通常光観察の画像を生成することができる。
また、後述するように、ＣＣＤセンサ４８が測光したＢ画像信号及びＧ画像信号を用いて、表示用画像を生成することにより、特殊光観察の画像を生成することができる。
すなわち、本発明の内視鏡装置によれば、一般的な内視鏡装置（内視鏡システム）の構成を基本として、通常光観察と特殊光観察との切り替えタイムラグを生じることなく、１つの撮影画像から、同時に、通常光観察画像と特殊光観察画像とを得ることができる。
【００４６】
通常光画像生成部８０は、ゲイン調整部８０ａ及び画像処理部８０ｂを有する。
ゲイン調整部８０ａは、好ましい態様として、記憶部７８から読み出したＢ、Ｇ及びＲの画像信号のゲイン調整を行い、通常の白色光による観察と同様の画像信号とするものである。
【００４７】
ゲイン調整部８０ａは、Ｂ、Ｇ及びＲの画像信号のゲイン調整、例えば、Ｇ及びＲの画像信号の増幅処理や、Ｂ及びＧの画像信号の減縮処理を行うことにより、画像信号を、Ｂ、Ｇ及びＲの光量が等しい白色の照明光で撮影を行った場合と、同様の画像信号にするものである。
【００４８】
ゲイン調整の方法には、特に限定はなく、照明光のＢ、Ｇ及びＲの光量差を相殺して、画像信号（ＣＣＤセンサ４８が撮影した画像）を、Ｂ、Ｇ及びＲの光量が均一な照明光で撮影を行った場合と同様の画像信号にできる方法であれば、各種の方法が利用可能である。
一例として、ＢとＧの光量差（光量比）及びＧとＲの光量差に応じて、各光の光量差を相殺するように作成した補正係数を、各画像信号に乗算若しくは加算、又は、除算若しくは減算する方法が例示される。また、ＢとＧの光量差及びＧとＲの光量差に応じて、各光の光量差を相殺するように作成したＬＵＴを用いて、各画像信号を処理する方法も利用可能である。
【００４９】
画像処理部８０ｂは、ゲイン調整を施した画像信号に、３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などによる色変換処理； 画面内の血管と粘膜との色味の差をつけて血管を見易くなるように、画像の平均的な色味よりも血管と粘膜との色味の差をつける方向に強調する色彩強調処理； シャープネス処理や輪郭強調などの像構造強調処理； 等を行って、通常光観察画像の画像信号として、表示信号生成部８４に供給するものである。
【００５０】
他方、特殊光画像生成部８２は、信号分離部８６、血管深さ情報算出部８８、分光推定情報算出部９０及び画像処理部９２を有する。
信号分離部８６は、好ましい態様として、信号推定手段８６ａと補正演算手段８６ｂとを備え、画像信号を青色レーザ光に基づく第１の画像信号と、蛍光光に基づく第２の画像信号とに分離する。具体的には、青色レーザ光は、Ｂ光成分のみであり、生体からの反射光もＢ光成分であるため、画像信号のＢ画像信号を、青色レーザ光による第１のＢ画像信号と、蛍光光による第２のＢ画像信号とに分離する。
【００５１】
図８は、信号分離部８６において、（Ａ）画像信号を（Ｂ）第１の画像信号と（Ｃ）第２の画像信号とに分離する概念を説明する説明図である。なお、図８（Ａ）にもあるように、実際には、図４の照明光の分光プロファイルに、図５に示した「ＣＣＤセンサのカラーフィルタ特性」と、図６に示した「生体の分光反射率」と、が乗算された信号が、ＣＣＤセンサ４８において測定され、信号分離部８６へ出力される。
信号分離部８６では、出力された画像信号を狭帯域光に基づく画像信号と、蛍光光に基づく画像信号に分離するが、前述の「生体の分光反射率」及び「ＣＣＤセンサのカラーフィルタ特性」は、両画像信号に共通するため、便宜上、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、画像信号の分離を照明光の分光プロファイルに基づいて説明している。
【００５２】
具体的には、まず、信号分離部８６において、信号推定手段８６ａを用いて、画像信号におけるＧ画像信号の値から、蛍光光に基づくＢ画像信号である第２のＢ画像信号の値を推定する。
いま、照明光の分光プロファイルは、前述のとおり図４に示す形状をしており、その発光強度は励起光である４４５ｎｍレーザ光の照射光量（発光強度）に応じて変わるが、その分光プロファイルの全体的な形状は概ね変わらないため、蛍光光のＧ光成分、つまり画像信号のＧ光画像信号から、蛍光光のＢ光成分、つまり第２のＢ画像信号が推定できる。
【００５３】
信号分離部８６は、信号推定手段８６ａにより推定された第２のＢ画像信号を用いて、補正演算手段８６ｂにおいて、画像信号のＢ画像信号から、第２のＢ画像信号を除算することで、第１のＢ画像信号を算出する。算出された第１のＢ画像信号は、第１の画像信号と、第２のＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号は、第２の画像信号とされる。
こうして、信号分離部８６は、記憶部７８より読み出した画像信号を、青色レーザ光に基づく第１の画像信号と、蛍光光に基づく第２の画像信号とに分離する。分離された第１の画像信号及び第２の画像信号は、血管深さ情報算出部８８と分光推定情報算出部９０とへそれぞれ送出される。
【００５４】
血管深さ情報算出部８８は、取得した第１の画像信号である第１のＢ画像信号と、第２の画像信号におけるＧ画像信号とから、それらの比であるＢ１／Ｇ比を算出し、算出されたＢ１／Ｇ比と、図９に示す深さ情報テーブル８８ａとから、血管深さ情報を算出する。
血管深さ情報は、Ｂ１／Ｇ比と共に画像処理部９２のへ出力される。
【００５５】
また、分光推定情報算出部９０は、マトリックス算出手段９０ａ及び画像信号補正手段９０ｂを備え、画像信号（第２の画像信号）から分光推定情報であるマトリックスを算出し、分光画像信号を生成する。
分光画像信号の生成は、特許文献１にも開示のとおり周知技術であるため、以下、簡単に説明する。
【００５６】
マトリックス算出手段９０ａは、カラー画像信号である第２の画像信号から、分光画像信号を生成する際に用いられる所定の係数であるマトリックスを算出する。
マトリックスの算出は、撮像素子であるＣＣＤセンサ４８の分光感度特性としてのカラー感度特性を数値データ化して、例えば、ｎ次元の列ベクトル「Ｒ」・「Ｇ」・「Ｂ」とする。
【００５７】
次に、抽出したい分光信号、例えば３つの分光信号の基本分光特性としての分光画像用狭帯域バンドパスフィルタＦ１・Ｆ２・Ｆ３の特性を数値データ化して、ｎ次元の列ベクトル「Ｆ１」・「Ｆ２」・「Ｆ３」とする。
そして、得られた数値を元に、以下の（１）式の関係を近似する最適な係数セットを求める。即ち、
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）・Ａ＝（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３） ・・・（１）
となるマトリックス「Ａ」を求めればよい。
マトリックス「Ａ」の算出方法は上述のとおり公知であり、分光推定情報算出部９０は、算出されたマトリックス「Ａ」を用いて、第２の画像信号から分光画像信号を生成する。
【００５８】
また、分光推定情報算出部９０は、より正確なマトリックス（分光推定情報）を算出し、正確な分光画像信号を求めるために、画像信号補正手段９０ｂを備える。
【００５９】
上述のマトリックス算出手段９０ａは、ＣＣＤセンサ４８が受光する光束が、完全な白色光である場合（即ち、ＲＧＢの出力がいずれも同じ場合）に正確に適用され、最適な近似とされるものである。
しかし、実際の内視鏡観察下では、照明する光束（光源の光束）は完全な白色光ではなく、生体の反射スペクトル（分光反射率）も一律ではないので、固体撮像素子が受光する光束も白色光ではない。
【００６０】
従って、実際の処理においては、ＣＣＤセンサ４８の分光感度特性（カラーフィルタ特性）、照明光の分光感度特性、及び生体の分光反射率を考慮することが望ましい。よって、画像信号補正手段９０ｂにおいて、第２の画像信号に対して、これらを考慮した信号補正が行われる。補正方法については、前述のとおり特許文献１に記載の、公知の補正方法が利用される。
【００６１】
第２の画像信号より算出されたＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの分光画像信号は、画像処理部９２へ出力される。
【００６２】
画像処理部９２は、血管深さ画像生成手段９２ａと分光画像生成手段９２ｂとを備え、前述の血管深さ情報及びＢ１／Ｇ比から血管深さ画像を、また、前述の分光画像信号から分光画像を、それぞれ生成する。
【００６３】
血管深さ画像生成手段９２ａによる血管深さ画像の生成は、前述のＢ１／Ｇ比に基づいて血管深さ画像を生成することで行う。血管深さ画像の生成は、例えば、図１０に示すように、画素のＢ１／Ｇ比に基づいて、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂと（以下、ＹＣＣ信号という）を算出し、算出されたＹＣＣ信号を再度ＲＧＢ画像信号に変換することで行う。これは、図１０の点線内に示すとおり、所定のＢ１画像信号及びＧ画像信号の入力に対して、所定のＲ、Ｇ、Ｂ画像信号を出力する信号変換と同義である。
【００６４】
これらの信号変換に基づいて血管深さ画像生成手段９２ａにおいて、血管深さ画像が生成される。なお血管深さ情報算出部８８で算出された血管深さ情報が、生成された血管深さ画像と対応付けられてもよい。血管深さ画像と血管深さ情報とが対応付けられることで、画像の所定領域における血管深さがどの程度が容易に判断できる。
生成された血管深さ画像及び対応付けされた血管深さ情報は、表示信号生成部８４へ出力される。
【００６５】
分光画像生成手段９２ｂは、分光推定情報算出部９０からの分光画像信号に基づいて、分光画像を生成する。
分光画像は、所定の分光画像信号をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの画像信号に割り付けることで生成することができる。分光画像信号は、例えば、５ｎｍ刻みで算出することができ、分光画像生成手段９２ｂにおいて、５ｎｍ刻みで波長帯域の異なる複数分光画像が生成される。生成された複数の分光画像は、表示信号生成部８４へ出力される。
【００６６】
その他、画像処理部９２は、それぞれの画像信号に対して、３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などによる色変換処理； 画面内の血管と粘膜との色味の差をつけて血管が見易くなるように、画像の平均的な色味よりも血管と粘膜との色味の差をつける方向に強調する色彩強調処理； シャープネス処理や輪郭強調などの像構造強調処理； 等を行って、特殊光観察画像（血管深さ画像及び分光画像）の画像信号として、表示信号生成部８４に供給する。
【００６７】
表示信号生成部８４は、供給された通常光観察画像の画像信号及び特殊光観察画像の画像信号に、色空間の変換等の必要な処理を行って、表示装置１８による表示用の画像信号とするものである。
【００６８】
ここで、内視鏡装置１０においては、一例として、通常光観察画像のみを表示する表示モード； 特殊光観察画像（血管深さ画像又は分光推定画像）のみを表示する表示モード； 表示装置１８の１画面に収まるサイズで、通常光観察画像の全面及び特殊光画像の全面、又は２種類の異なる特殊光観察画像（血管深さ画像及び分光推定画像を含む）の全面を並べて表示する表示モード（量が面のサイズは、同じでも異なっても調整可能でもよい）； 表示装置１８の１画面を超えるサイズで通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を並べて表示して、スライダバーやトラックボール等によって表示範囲の切り替えを可能にする表示モード； 入力装置２０及び／又は内視鏡１２の操作部２８に設定された切替手段からの切替指示に応じて、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を切替表示する表示モード（切替表示には、分光推定画像の波長帯域の切替を含む）； の少なくとも２つが設定されている。
また、これらの表示モードは、入力装置２０及び／又は内視鏡１２の操作部２８に設定された選択手段によって、選択／指示が可能になっている。
【００６９】
表示信号生成部８４は、選択された表示モードに応じて、画像の拡大／縮小、画像の割り付け、更には、被験者の氏名などの文字情報の組み込み等を行って、表示用の画像信号を生成し、表示装置１８に、この画像を表示させる。
また、血管深さの情報の数値表示、分光画像において対応する波長帯域の数値表示等も表示信号生成部８４において前述の表示用の画像信号に組み込まれる。
【００７０】
また、表示装置１８を、複数台、有する場合には、表示信号生成部８４は、１台の表示装置１８に通常光観察画像を、他の１台の表示装置１８に特殊光観察画像を、それぞれ表示するように、画像信号を生成してもよい。
あるいは、３台以上の表示装置１８を有する場合には、上記の様に、通常光観察画像及び特殊光観察画像を、１台ずつに表示した上で、他の１台に、上記各表示モードに応じた画像表示を行うようにしてもよい。
【００７１】
また表示信号生成部８４は、入力装置２０からの指示により、表示する分光画像の波長帯域に基づいて、分光画像を選択し、表示画像を生成する。
また、表示装置１８に表示された分光画像は、入力装置２０からの指示により、対応する波長帯域を段階的に変更できてもよい。
【００７２】
以下、内視鏡装置１０の動作の一例を説明する。
入力装置２０によって、内視鏡１２による撮影開始が指示されると、光源装置１６の光源６０が点灯し、所定光量の照明光が被写体に照射され、さらにＣＣＤセンサ４８が画像の撮影（測光）を開始する。
【００７３】
光源６０が照射した青色レーザ光（狭帯域光）は、光ファイバ６２を通って接続部１６ａから内視鏡１２のコネクタ３２に供給され、光ファイバ５２によってスコープ部の先端部４２まで伝搬される。伝搬された青色レーザ光は、光ファイバ５２の先端に設置された蛍光体２４を励起して、蛍光光を発光させ、青色レーザ光と蛍光光とからなる照明光として、照明用レンズ５０によって観察部位（生体内）に照射される。
照明光が照射された観察部位の画像は、撮影レンズ４６によってＣＣＤセンサ４８の受光面に結像され、ＣＣＤセンサ４８によって撮影（測光）される。
ＣＣＤセンサ４８の出力信号は、ＡＦＥ基板５６に供給される。ＡＦＥ基板５６は、ＣＣＤセンサ４８の出力信号に、相関二重サンプリングによるノイズ除去、増幅、Ａ／Ｄ変換等を行い、デジタル画像信号として、プロセッサ装置１４（画像信号の処理部１４ａ）のＤＳＰ７６に供給される。
【００７４】
ＤＳＰ７６は、画像信号にガンマ補正、色補正処理等の所定の処理を施した後、処理済の画像信号を記憶部７８に記憶させる。
画像信号が記憶部７８に記憶されると、通常光画像生成部８０及び特殊光画像生成部が、それぞれ、記憶部７８からＢ、Ｇ及びＲの画像信号を読み出す。
【００７５】
通常光画像生成部８０では、ゲイン補正部８０ａが、読み出した画像信号にゲイン補正を行って、前述のように、Ｂ、Ｇ及びＲの光量が等しい白色光によって撮影された画像となるようにする。さらに、画像処理部８０ｂが、ゲイン補正済の画像信号に、色変換処理、色彩強調処理、及び、像構造強調処理を行って、通常光観察画像の画像信号として、表示信号生成部８４に供給する。
【００７６】
他方、特殊光画像生成部８２では、信号分離部８６が、読み出した画像信号を第１の画像信号（第１のＢ画像信号）と第２の画像信号（第２のＢ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号）とに分離し、血管深さ情報算出部８８と分光推定情報算出部とにそれぞれ出力する。
【００７７】
血管深さ情報算出部８８では、第１のＢ画像信号とＧ画像信号との比であるＢ１／Ｇ比を算出し、また、Ｂ１／Ｇ比と深さ情報テーブル８８ａとに基づいて、血管深さ情報を算出する。算出されたＢ１／Ｇ比及び血管深さ情報は、画像処理部９２の血管深さ画像生成手段９２ａへ出力される。
【００７８】
また、分光推定情報算出部９０では、マトリックス算出手段９０ａ及び画像信号補正手段９０ｂにより、分光推定情報の算出（マトリックスの算出）を行い、分光画像信号を生成する。生成された分光画像信号は、画像処理部９２の分光画像生成手段９２ｂへ出力される。
【００７９】
画像処理部９２は、Ｂ１／Ｇ比及び血管深さ情報に基づいて、血管深さ画像生成手段９２ａにより図１０に示すように血管深さ画像を生成する。また、画像処理部９２は、分光画像信号に基づいて、分光画像生成手段９２ｂにより分光画像を生成する。
さらに、画像処理部９２は、画像信号に、色変換処理、色彩強調処理、及び、像構造強調処理を行って、血管深さ画像及び分光画像からなる特殊光観察画像の画像信号として、表示信号生成部８４に供給する。
【００８０】
通常光観察画像及び特殊光観察画像の画像信号を供給された表示信号生成部８４は、入力装置２０により選択／指示された表示モードに応じて、例えば、表示装置１８の１画面に通常光観察画像及び特殊光観察画像の全面を並べて表示する、表示用の画像信号を生成し、この画像を、表示装置１８に表示させる。
また、入力装置２０から、分光画像の対応する波長帯域を入力することで、表示する分光画像が変更できてもよい。
【００８１】
以上が、本発明の実施形態に係る内視鏡装置１０の動作である。
【００８２】
また、本発明の内視鏡装置１０においては、Ｂ画像信号及びＧ画像信号を、そのまま用いて特殊光観察画像を生成してもよい。
この場合、前述のように、ＣＣＤセンサ４８が撮影した画像は、そのカラーフィルタ特性によって、Ｇ画素には、Ｇの狭帯域光に加えてＲの帯域光も入射して測光され、Ｂ画素には、Ｂの狭帯域光に加えてＧの狭帯域光も入射して測光される。従って、Ｂ画像信号及びＧ画像信号を、そのまま用いて特殊光観察画像を生成すると、Ｂ画像はＧ画像成分の影響を受け、かつ、Ｇ画像はＲ画像成分の影響を受けた画像となってしまう。
【００８３】
そのため、信号分離部８６は、Ｒ画像信号を用いてＧ画像信号を処理して、Ｇ画像信号からＲ画像信号の成分を除去し、Ｇ画像信号を用いてＢ画像信号を処理して、Ｂ画像信号からＧ画像信号の成分を除去するのが好ましい。
なお、Ｇ画像信号の処理に用いるＲ画像信号、及び、Ｂ画像信号の処理に用いるＧ画像信号は、共に、処理を行う画素と共に１画素を構成するサブピクセルとなるＲ画素及びＧ画素の画像信号を用いればよい。あるいは、処理を行う画素に隣接する画素を適宜選択して、その画素の画像信号を用いてもよい。
【００８４】
Ｇ画像信号の補正は、一例として、下記式によって行う。
補正Ｇ画像信号＝Ｇ画像信号−α×Ｒ画像信号（すなわち、補正Ｇ画素＝Ｇ画素−α×Ｒ画素）
ここで、αは、Ｇ画素で測光されるＲ光成分を得るための係数であり、ＣＣＤセンサ４８のカラーフィルタ特性等に応じて、Ｇ画素で測光されるＲ光成分を算出できる係数を、適宜、設定すればよい。
【００８５】
補正Ｇ画像信号は、血管深さ情報及び血管深さ画像の算出の際に用いられるＢ１／Ｇ比の、Ｇ画像信号の代わりに用いてもよい。
【００８６】
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】
【００８７】
１０ 内視鏡装置
１２ 内視鏡
１４ プロセッサ装置
１６ 光源装置
１８ 表示装置
２０ 入力装置
２６ 挿入部
２８ 操作部
３０ ユニバーサルコード
３２ コネクタ
３６ ビデオコネクタ
３８ 軟性部
４０ 湾曲部
４２ スコープ部
４６ 撮影レンズ
４８ ＣＣＤセンサ（撮像素子）
４８ａ カラーフィルタ
５０ 照明用レンズ
５２、６２ 光ファイバ
５６ ＡＦＥ基板
６０ 光源
７６ ＤＳＰ
７８ 記憶部
８０ 通常光画像生成部
８０ａ ゲイン調整部
８０ｂ、９２ 画像処理部
８２ 特殊光画像生成部
８４ 表示信号生成部
８６ 信号分離部
８６ａ 信号推定手段
８６ｂ 補正演算手段
８８ 血管深さ情報算出部
８８ａ 深さ情報テーブル
９０ 分光推定情報算出部
９０ａ マトリックス算出手段
９０ｂ 画像信号補正手段
９２ 画像処理部
９２ａ 血管深さ画像生成手段
９２ｂ 分光画像生成手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管深さ情報と分光推定情報とを同時に取得することのできる内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特定の狭い波長帯域光（狭帯域光）を照明光として生体の粘膜組織に照射し、生体組織の所望の深さの組織情報を得る、いわゆる特殊光観察を行うことができる内視鏡装置が活用されている。
この特殊光観察によれば、粘膜層或いは粘膜下層に発生する新生血管の表層微細構造、病変部の強調等、通常の観察像では得られない生体情報を簡単に可視化できる。例えば、観察対象が癌病変部である場合、表層組織の観察に適した青色（Ｂ）の狭帯域光と中層組織及び表層組織の観察に適した緑色（Ｇ）の狭帯域光とを粘膜組織に照射することにより、組織表層の微細血管や微細構造の状態がより詳細に観察できるため、病変部をより正確に診断することができる。
【０００３】
また、以前より、通常光観察により得られた白色画像から所定のアルゴリズムに基づいて分光推定を行い、所定の波長帯域の情報を備えた分光推定画像を得ることのできる内視鏡装置が活用されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５０４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分光推定画像（分光画像）によれば、粘膜の凹凸の形状や、組織の褪色の度合が観察し易く、前述と同様、病変部をより正確に診断することができる。また、血管深さ画像、例えば、表層血管部分を強調した血管深さ画像であれば、癌の診断に有用なブラウニッシュ領域等の表層血管の状態をよりよく観察することができる。
【０００６】
しかし、血管深さ情報と分光推定情報との同時取得は、狭帯域光源から所定の狭帯域光を照射し蛍光体を蛍光発光させることで疑似白色光を照射する光源装置を備える内視鏡装置では、狭帯域光であるＢ光成分が強く、分光推定の際にＢ画像信号が飽和状態となるため、血管深さ情報の取得と共に分光推定を行うことが困難であった。
また、前述の光源装置の場合、血管深さ情報の算出においても、狭帯域光のＢ光成分に蛍光光のＢ光成分が加算されるため、狭帯域光単体で血管深さ情報を抽出する場合に比べて精度高い血管深さ情報の算出が困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、精度の高い血管深さ情報と分光推定情報とを同時に取得し、血管深さ画像と分光画像と同時に生成、表示することで、病変部をより正確に診断することの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】
【０００８】
上記課題を解決するために、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ狭帯域光を照射する光源と、前記狭帯域光によって励起され所定の蛍光光を発光する蛍光体と、を有し、前記狭帯域光と前記蛍光光とからなる照明光を照射する光源装置と、前記照明光を前記被写体に向けて照射して、前記照明光の前記被写体からの戻り光により撮像を行い、画像信号を出力する撮像素子とを有する内視鏡本体と、前記画像信号を前記狭帯域光に対応する第１の画像信号と前記蛍光光に対応する第２の画像信号とに分離する信号分離部と、前記第１の画像信号及び第２の画像信号に基づいて血管深さ情報を算出する血管深さ情報算出部と、前記第２の画像信号に基づいて分光推定情報を算出する分光推定情報算出部と、前記第１の撮像画像信号、前記第２の撮像画像信号、前記血管深さ情報、及び前記分光推定情報から撮像画像を生成する画像処理部と、を有する処理装置と、を備えることを特徴とする内視鏡装置を提供する。
【０００９】
また、前記画像信号は、前記撮像素子の分光感度特性に応じて出力されるＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号からなり、前記信号分離部は、信号推定手段と補正演算手段とを備え、前記信号推定手段により前記画像信号のＧ画像信号から、前記蛍光光に対応するＢ画像信号を推定し、前記補正演算手段により前記画像信号のＢ画像信号から前記蛍光光に対応するＢ画像信号を除算することで、前記画像信号を前記狭帯域光に対応する前記第１の画像信号と前記蛍光光に対応する前記第２の画像信号とに分離することが好ましい。
【００１０】
また、前記血管深さ情報算出部は、前記第１の画像信号と前記Ｇ画像信号との比（Ｂ１／Ｇ比）と血管深さとの対応を記録した深さ情報テーブルを備え、前記Ｂ１／Ｇ比と、前記深さ情報テーブルとに基づいて前記血管深さ情報を算出することが好ましい。
【００１１】
また、前記画像処理部は、前記Ｂ１／Ｇ比に基づいて血管深さ画像を生成する血管深さ画像生成手段を備えることが好ましい。
【００１２】
また、前記分光推定情報は、前記第２の画像信号から、分光画像信号を生成するためのマトリックス情報であり、前記分光推定情報算出部は、前記分光推定情報を算出することで前記第２の画像信号から前記分光画像信号を生成することが好ましい。
【００１３】
また、前記画像処理部は、前記分光画像信号から異なる波長帯域の情報を有する複数枚の分光画像を生成する分光画像生成手段を備えることが好ましい。
【００１４】
また、前記複数枚の分光画像は、５ｎｍ刻みで波長帯域の異なる分光画像であることが好ましい。
【００１５】
また、前記光源は、中心発光波長４４５ｎｍの青色レーザ光源であることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記処理装置は、前記画像信号に基づいて通常光観察画像を生成する通常光観察画像生成部と、前記処理装置が生成した画像を表示する表示装置とを有することが好ましい。
【００１７】
また、複数の前記表示装置を有し、少なくとも１つの前記表示装置に前記血管深さ画像及び前記分光画像を含む少なくとも１つの特殊光観察画像を表示し、他の少なくとも１つの前記表示装置に前記通常光観察画像を表示することが好ましい。
【００１８】
また、前記処理装置は、前記表示装置における画像表示を制御する制御手段を有し、かつ、前記処理装置には、通常光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、特殊光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者の全面を前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者を表示して表示範囲を切り替え可能にする表示モード、並びに、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を切り替え表示する表示モードの少なくとも２つが設定されており、さらに、前記表示モードの選択手段を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内視鏡観察において、血管深さ情報と分光推定情報とを同時に取得でき、血管深さ画像と分光画像とを同時に生成、表示することができるため、病変部をより正確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る内視鏡装置の一例を示す外観図である。
【図２】図１に示す内視鏡装置の構成を概念的に示すブロック図である。
【図３】図２に示す撮像素子のカラーフィルタの一例を示す概念図である
【図４】図２に示す光源装置の波長プロファイルを示すグラフである。
【図５】図３のカラーフィルタの分光感度特性を示すグラフである。
【図６】被検体である生体の分光反射率を示すグラフである。
【図７】図１に示す内視鏡装置の信号処理系を概念的に示すブロック図である。
【図８】図７に示す信号分離部の作用の概念を説明する説明図である。
【図９】図７に示す血管深さ情報算出部が備える血管深さテーブルを示すグラフである。
【図１０】図７の血管深さ画像生成手段における血管深さ画像生成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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に、本発明の内視鏡装置１０の構成を表す外観図を示し、図２に、図１に示す内視鏡装置の構成を概念的に表すブロック図を示す。
【００２２】
図１に示すとおり、内視鏡装置１０は、一例として、内視鏡１２と、内視鏡が撮影した画像の処理等を行うプロセッサ装置１４と、内視鏡１２での観察（撮影）を行うための照明光を供給する光源装置１６とを有して構成される。また、プロセッサ装置１４は、内視鏡が撮影した画像を表示する表示装置１８と、各種の指示等を入力するための入力装置２０とを有する（表示装置１８と入力装置２０が接続される）。
なお、本発明の内視鏡装置１０は、さらに、内視鏡が撮影した画像をハードコピーとして出力するプリンタ（記録装置）を有してもよい。
【００２３】
図１に示すように、内視鏡１２は、ＣＣＤセンサ４８等の撮像素子を用いて、画像を光電的に撮影する、電子内視鏡である。この内視鏡１２は、通常の内視鏡と同様、挿入部２６と、操作部２８と、ユニバーサルコード３０と、コネクタ３２と、ビデオコネクタ３６とを有する。
内視鏡１２は、通常の観察時（診断時）には、ビデオコネクタ３６をプロセッサ装置１４の接続部１４ａに、コネクタ３２を光源装置１６の接続部１６ａに、それぞれ接続される。なお、コネクタ３２には、通常の内視鏡と同様、観察部位の吸引や送気を行う吸引手段や観察部位に水を噴射するための吸水手段等が接続される。
【００２４】
また、通常の内視鏡と同様、内視鏡１２の挿入部２６は、基端側の長尺な軟性部３８と、ＣＣＤセンサ４８等が配置される先端のスコープ部（内視鏡先端部）４２と、軟性部３８とスコープ部４２との間の湾曲部（アングル部）４０とを有し、さらに、操作部２８には、湾曲部４８を湾曲させる、操作ノブ２８ａ等が設けられる。
【００２５】
図２に概念的に示すように、スコープ部４２には、撮影レンズ４６、ＣＣＤセンサ（撮像素子）４８、カラーフィルタ４８ａ、照明用レンズ５０、及び、光ファイバ５２や、レンズ等を保護するためのカバーガラス（図示省略）等が配置される。
また、光源装置１６の一部としての蛍光体２４が光ファイバ５２の先端に配置される。蛍光体２４は、Ｂ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、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、Ｂ光を励起光とする緑色〜黄色の蛍光光と、蛍光体２４で吸収されずに透過したＢ光とが合わされて、疑似的な白色光となる。
【００２６】
なお、図示は省略するが、内視鏡１２には、鉗子等の各種の処置具を挿通するための鉗子チャンネル及び鉗子口、吸引、送気、送水等を行うための送気／送水チャンネルおよび送気／送水口も設けられる。
鉗子チャンネルは、湾曲部４０及び軟性部４８を通って操作部２８に設けられる鉗子挿入口に連通し、送気／送水チャンネルは、湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、及びユニバーサルコード３０を通って、コネクタ３２の吸引手段、送気手段、送水手段との接続部に連通する。
【００２７】
光ファイバ５２は、湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、及びユニバーサルコード３０を通って、光源装置１６に接続されるコネクタ３２まで挿通されている。
後述する光源装置１６が照射する狭帯域光は、コネクタ３２から光ファイバ５２に入射して、光ファイバ５２で伝搬されて、スコープ部４２において、光ファイバ５２の先端部からその先に設置された蛍光体２４へ入射して蛍光体２４を励起発光させる。励起発光された蛍光光は、前記狭帯域光と共に、照明用レンズ５０に入射し、照明用レンズ５０によって照明光として観察部位に照射される。
なお、本発明において、照明光とは、前記狭帯域光と前記蛍光光とを問わず観察部位に照射される光をいう。
【００２８】
また、照明光が照射された観察部位の画像は、撮像レンズ４６によってＣＣＤセンサ４８の受光面に結像される。
ここで、本発明において、内視鏡１２に用いられるＣＣＤセンサ４８は、図２に示すとおりカラーフィルタ４８ａを備え、図３に示すように、各画素に、Ｂ（青）フィルタ、Ｇ（緑）フィルタ、及び、Ｒ（赤）フィルタの何れかが設けられ、入射した光を、Ｂ光、Ｇ光、及び、Ｒ光に分光して測光する。カラーのＣＣＤセンサである。言い換えれば、本発明の内視鏡装置１０における内視鏡１２で用いるＣＣＤセンサ４８は、入射した光を分光しないで、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を、順次測光する、いわゆる面順次式のモノクロセンサではなく、カラーフィルタ４８ａによって入射した光をＢ光、Ｇ光及びＲ光に分光して同時に測光する、同時式のカラーセンサである。
【００２９】
なお、本発明において、撮像素子はＣＣＤセンサ４８に限定はされず、ＣＭＯＳイメージセンサ等、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を分光して同時に測光するカラーセンサであれば、各種の撮像素子が利用可能である。
【００３０】
ＣＣＤセンサ４８の出力信号は、信号線によって、スコープ部４２から湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、ユニバーサルコード３０、及びコネクタ３２を通ってビデオコネクタ３６に送られる。
【００３１】
図示例においては、ビデオコネクタ３６に、ＡＦＥ（Analog Front End）基板５６が配置される。
ＡＦＥ基板５６には、一例として、相関二重サンプリング回路、アンプ（自動利得制御回路）、Ａ／Ｄ変換器が配置される。ＣＣＤセンサ４８の出力信号は、ＡＦＥ基板５６において、相関二重サンプリングによるノイズ除去、アンプによる増幅が行われ、さらに、Ａ／Ｄ変換器によってアナログ信号からデジタル信号に変換されて、デジタルの画像信号として、プロセッサ装置１４（後述するＤＳＰ７６）に、出力される。
なお、本発明の内視鏡装置において、これらの処理は、ビデオコネクタ３６ではなく、コネクタ３２で行ってもよく、あるいは、プロセッサ装置１４で行ってもよい。
【００３２】
前述のように、内視鏡装置１０において、内視鏡１２のコネクタ３２は、光源装置１６の接続部１６ａに接続される。
光源装置１６は、生体内での観察を行うための照明光を内視鏡１２に供給するものである。前述のように、光源装置１６から内視鏡１２に供給された狭帯域光は、コネクタ３２から光ファイバ５２に入射して伝搬されて、スコープ部４２において、光ファイバ５２の先端部からその先に設置された蛍光体２４へ入射して蛍光体２４を励起発光させる。励起発光された蛍光光は、前記狭帯域光と共に、照明用レンズ５０に入射し、照明用レンズ５０によって照明光として観察部位に照射される。
【００３３】
図２に概念的に示すように、内視鏡装置１０において、光源装置１６は、光源６０と、光ファイバ６２と、前述の接続部１６ａと、前述の蛍光体２４とを有する。
【００３４】
光源６０は、中心波長４４５ｎｍの狭帯域光を照射する青色レーザ光源であり、前述の蛍光体２４を励起して蛍光光は発光させ、観察部位へ狭帯域光と蛍光光とが混合した疑似白色の照明光を照射する。
【００３５】
図４は、本発明の内視鏡装置１０から観察部位へ照明光として照射される光の発光スペクトルを示すグラフである。前述のように、図４は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光（Ｂの狭帯域光）と、蛍光体の蛍光光とからなる混合光である。
本発明の内視鏡装置１０は、照明光として、前述の青色レーザ光と蛍光光と用い、これらの光を同時に観察部位に照射し、かつ、入射光をＢ光、Ｇ光及びＲ光に分光して測光するＣＣＤセンサ４８によって、観察部位の画像を撮影する。
また、後に詳述するが、内視鏡装置１０（プロセッサ装置１４）は、内視鏡１２のＣＣＤセンサ４８が撮影したＢ画像、Ｇ画像及びＲ画像を用いて、通常光観察画像（通常光画像）を生成し、さらに、ＣＣＤセンサ４８が撮影したＢ画像、Ｇ画像及びＲ画像を用いて、特殊光観察画像（特殊光画像）を生成する。ここで、特殊光観察画像とは、後述する血管深さ画像及び分光画像（狭帯域光画像）である。
【００３６】
図５に概念的に示すように、ＣＣＤセンサ４８は、多くの場合、Ｂ、Ｇ及びＲの各色のフィルタ特性（カラーフィルタ特性）により、Ｂ、Ｇ及びＲの各色の画素は、隣接する色の領域まで感度を有する。
すなわち、Ｇ画素には、Ｇの帯域光に加えてＲの帯域光（もしくは、その一部）も入射して、測光される。また、Ｂ画素には、Ｂの狭帯域光（青色レーザ光）に加えてＧの帯域光（もしくは、その一部）も入射して、測光される。
【００３７】
これに対して、例えば、Ｂの帯域の光量をＧの帯域の光量よりも高くすることにより、ＣＣＤセンサ４８のＢ画素に入射するＢの帯域の光（帯域光）及びＧの帯域光において、Ｂの帯域光を支配的にすることができる。同様に、Ｇの帯域光の光量をＲの帯域光の光量よりも高くすることにより、ＣＣＤセンサ４８のＧ画素に入射するＧの帯域光及びＲの帯域光において、Ｇの帯域光を支配的にすることができる。
本発明の光源装置１６は、光源６０として青色レーザ光源と、青色レーザ光によって蛍光光を励起発光する蛍光体２０とからなるため、上述の構成（Ｂ光＞Ｇ光及びＧ光＞Ｒ光）を有する。
このような構成（Ｂ光＞Ｇ光及びＧ光＞Ｒ光）を有することにより、ＣＣＤセンサ４８が読み取った画像から、適正に通常光観察画像を生成することが可能になる。
【００３８】
なお、本発明において、Ｂの帯域光とＧの帯域光との光量比、及び、Ｇの帯域光とＲの帯域光との光量比は、光源として青色レーザ光源及び蛍光体からなる照明光を用いているため、青色レーザ光の光量に応じて蛍光光であるＧ帯域光とＲ帯域光が決定される関係にあり、青色レーザ光の光量に応じて前述の光量比も決定される。青色レーザ光の光量は、後述する制御部１４ｂによって制御される図示しない光量調整手段によって調整される。
【００３９】
光源装置１６の接続部１６ａに供給された光は、内視鏡１２のコネクタ３２に供給され、コネクタ３２から光ファイバ５２に入射し、伝搬され、照明光として、内視鏡１２のスコープ部４２から観察部位に照射される。
照射された照明光は、図６に示す生体の分光反射率に基づいて、生体で反射し、撮影レンズ４６へ入射して、ＣＣＤセンサ４８の受像面に結像する。
【００４０】
照明光が照射された観察部位の画像は、ＣＣＤセンサ４８によって撮影される。ＣＣＤセンサ４８が撮影した画像（ＣＣＤセンサ４８の出力信号）は、前述のように、ＡＦＥ基板５６によってＡ／Ｄ変換等の処理を行われて、デジタルの画像信号（画像データ／画像情報）として、プロセッサ装置１６に供給される。
プロセッサ装置１６は、内視鏡装置１０の全体的な制御を行うと共に、内視鏡１２から供給（出力）された画像信号に所定の処理を施して、内視鏡１２が撮影した画像として表示装置１８に表示するもので、画像信号の処理部１４ａ、並びに、プロセッサ装置１６及び内視鏡装置１０の全体を制御する制御部１４ｂを有する。
【００４１】
図７に、プロセッサ装置１６における画像信号の処理部１４ａを、ブロック図によって概念的に示す。
図７に示すように、処理部１４ａは、ＤＳＰ７６と、記憶部７８と、通常光画像生成部８０と、特殊光画像生成部８２と、表示信号生成部８４とを有する。
【００４２】
プロセッサ装置１６では、ＣＣＤセンサ４８によって撮影され、ＡＦＥ５４において処理された画像信号（Ｂ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号）に、まず、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）７６において、ガンマ補正、色補正処理等の所定の処理を施した後、記憶部（メモリ）７８に記憶する。
【００４３】
画像信号が記憶部７８に記憶されると、通常光画像生成部８０が記憶部７８からＢ、Ｇ、及びＲの画像信号を読み出して、通常光観察画像を生成し、また、同様に、特殊光画像生成部８２が、記憶部７８からＢ、Ｇ、及びＲの画像信号を読み出して、特殊光観察画像を生成する。
なお、予め入力装置２０等によって、通常光観察画像のみの生成（表示）、又は、特殊光観察画像のみの生成を、指示されている場合には、生成を指示された画像生成部のみが記憶部７８から画像信号を読み出し、後述する処理を行えばよい。
【００４４】
前述のように、内視鏡装置１０においては、光源装置１６から供給された図４に示す照明光、つまり、青色レーザ光と蛍光光とを同時に観察部位に照射する。また、入射光をＢ光、Ｇ光及びＲ光に分光して測光するＣＣＤセンサ４８によって、観察部位の画像を撮影する。
すなわち、本発明の内視鏡装置１０においては、青色レーザ光と蛍光光とを混合してなる、疑似的な白色光を照明光として用い、入射光のＢ光、Ｇ光及びＲ光（各色の光成分）を同時に測光するカラーのＣＣＤセンサ４８によって、観察部位の撮影を行っている。
【００４５】
従って、ＣＣＤセンサ４８が測光したＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号を用いて、表示用画像を生成することにより、白色光すなわち通常光を照明光として用いた、通常光観察の画像を生成することができる。
また、後述するように、ＣＣＤセンサ４８が測光したＢ画像信号及びＧ画像信号を用いて、表示用画像を生成することにより、特殊光観察の画像を生成することができる。
すなわち、本発明の内視鏡装置によれば、一般的な内視鏡装置（内視鏡システム）の構成を基本として、通常光観察と特殊光観察との切り替えタイムラグを生じることなく、１つの撮影画像から、同時に、通常光観察画像と特殊光観察画像とを得ることができる。
【００４６】
通常光画像生成部８０は、ゲイン調整部８０ａ及び画像処理部８０ｂを有する。
ゲイン調整部８０ａは、好ましい態様として、記憶部７８から読み出したＢ、Ｇ及びＲの画像信号のゲイン調整を行い、通常の白色光による観察と同様の画像信号とするものである。
【００４７】
ゲイン調整部８０ａは、Ｂ、Ｇ及びＲの画像信号のゲイン調整、例えば、Ｇ及びＲの画像信号の増幅処理や、Ｂ及びＧの画像信号の減縮処理を行うことにより、画像信号を、Ｂ、Ｇ及びＲの光量が等しい白色の照明光で撮影を行った場合と、同様の画像信号にするものである。
【００４８】
ゲイン調整の方法には、特に限定はなく、照明光のＢ、Ｇ及びＲの光量差を相殺して、画像信号（ＣＣＤセンサ４８が撮影した画像）を、Ｂ、Ｇ及びＲの光量が均一な照明光で撮影を行った場合と同様の画像信号にできる方法であれば、各種の方法が利用可能である。
一例として、ＢとＧの光量差（光量比）及びＧとＲの光量差に応じて、各光の光量差を相殺するように作成した補正係数を、各画像信号に乗算若しくは加算、又は、除算若しくは減算する方法が例示される。また、ＢとＧの光量差及びＧとＲの光量差に応じて、各光の光量差を相殺するように作成したＬＵＴを用いて、各画像信号を処理する方法も利用可能である。
【００４９】
画像処理部８０ｂは、ゲイン調整を施した画像信号に、３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などによる色変換処理； 画面内の血管と粘膜との色味の差をつけて血管を見易くなるように、画像の平均的な色味よりも血管と粘膜との色味の差をつける方向に強調する色彩強調処理； シャープネス処理や輪郭強調などの像構造強調処理； 等を行って、通常光観察画像の画像信号として、表示信号生成部８４に供給するものである。
【００５０】
他方、特殊光画像生成部８２は、信号分離部８６、血管深さ情報算出部８８、分光推定情報算出部９０及び画像処理部９２を有する。
信号分離部８６は、好ましい態様として、信号推定手段８６ａと補正演算手段８６ｂとを備え、画像信号を青色レーザ光に基づく第１の画像信号と、蛍光光に基づく第２の画像信号とに分離する。具体的には、青色レーザ光は、Ｂ光成分のみであり、生体からの反射光もＢ光成分であるため、画像信号のＢ画像信号を、青色レーザ光による第１のＢ画像信号と、蛍光光による第２のＢ画像信号とに分離する。
【００５１】
図８は、信号分離部８６において、（Ａ）画像信号を（Ｂ）第１の画像信号と（Ｃ）第２の画像信号とに分離する概念を説明する説明図である。なお、図８（Ａ）にもあるように、実際には、図４の照明光の分光プロファイルに、図５に示した「ＣＣＤセンサのカラーフィルタ特性」と、図６に示した「生体の分光反射率」と、が乗算された信号が、ＣＣＤセンサ４８において測定され、信号分離部８６へ出力される。
信号分離部８６では、出力された画像信号を狭帯域光に基づく画像信号と、蛍光光に基づく画像信号に分離するが、前述の「生体の分光反射率」及び「ＣＣＤセンサのカラーフィルタ特性」は、両画像信号に共通するため、便宜上、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、画像信号の分離を照明光の分光プロファイルに基づいて説明している。
【００５２】
具体的には、まず、信号分離部８６において、信号推定手段８６ａを用いて、画像信号におけるＧ画像信号の値から、蛍光光に基づくＢ画像信号である第２のＢ画像信号の値を推定する。
いま、照明光の分光プロファイルは、前述のとおり図４に示す形状をしており、その発光強度は励起光である４４５ｎｍレーザ光の照射光量（発光強度）に応じて変わるが、その分光プロファイルの全体的な形状は概ね変わらないため、蛍光光のＧ光成分、つまり画像信号のＧ光画像信号から、蛍光光のＢ光成分、つまり第２のＢ画像信号が推定できる。
【００５３】
信号分離部８６は、信号推定手段８６ａにより推定された第２のＢ画像信号を用いて、補正演算手段８６ｂにおいて、画像信号のＢ画像信号から、第２のＢ画像信号を除算することで、第１のＢ画像信号を算出する。算出された第１のＢ画像信号は、第１の画像信号と、第２のＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号は、第２の画像信号とされる。
こうして、信号分離部８６は、記憶部７８より読み出した画像信号を、青色レーザ光に基づく第１の画像信号と、蛍光光に基づく第２の画像信号とに分離する。分離された第１の画像信号及び第２の画像信号は、血管深さ情報算出部８８と分光推定情報算出部９０とへそれぞれ送出される。
【００５４】
血管深さ情報算出部８８は、取得した第１の画像信号である第１のＢ画像信号と、第２の画像信号におけるＧ画像信号とから、それらの比であるＢ１／Ｇ比を算出し、算出されたＢ１／Ｇ比と、図９に示す深さ情報テーブル８８ａとから、血管深さ情報を算出する。
血管深さ情報は、Ｂ１／Ｇ比と共に画像処理部９２のへ出力される。
【００５５】
また、分光推定情報算出部９０は、マトリックス算出手段９０ａ及び画像信号補正手段９０ｂを備え、画像信号（第２の画像信号）から分光推定情報であるマトリックスを算出し、分光画像信号を生成する。
分光画像信号の生成は、特許文献１にも開示のとおり周知技術であるため、以下、簡単に説明する。
【００５６】
マトリックス算出手段９０ａは、カラー画像信号である第２の画像信号から、分光画像信号を生成する際に用いられる所定の係数であるマトリックスを算出する。
マトリックスの算出は、撮像素子であるＣＣＤセンサ４８の分光感度特性としてのカラー感度特性を数値データ化して、例えば、ｎ次元の列ベクトル「Ｒ」・「Ｇ」・「Ｂ」とする。
【００５７】
次に、抽出したい分光信号、例えば３つの分光信号の基本分光特性としての分光画像用狭帯域バンドパスフィルタＦ１・Ｆ２・Ｆ３の特性を数値データ化して、ｎ次元の列ベクトル「Ｆ１」・「Ｆ２」・「Ｆ３」とする。
そして、得られた数値を元に、以下の（１）式の関係を近似する最適な係数セットを求める。即ち、
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）・Ａ＝（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３） ・・・（１）
となるマトリックス「Ａ」を求めればよい。
マトリックス「Ａ」の算出方法は上述のとおり公知であり、分光推定情報算出部９０は、算出されたマトリックス「Ａ」を用いて、第２の画像信号から分光画像信号を生成する。
【００５８】
また、分光推定情報算出部９０は、より正確なマトリックス（分光推定情報）を算出し、正確な分光画像信号を求めるために、画像信号補正手段９０ｂを備える。
【００５９】
上述のマトリックス算出手段９０ａは、ＣＣＤセンサ４８が受光する光束が、完全な白色光である場合（即ち、ＲＧＢの出力がいずれも同じ場合）に正確に適用され、最適な近似とされるものである。
しかし、実際の内視鏡観察下では、照明する光束（光源の光束）は完全な白色光ではなく、生体の反射スペクトル（分光反射率）も一律ではないので、固体撮像素子が受光する光束も白色光ではない。
【００６０】
従って、実際の処理においては、ＣＣＤセンサ４８の分光感度特性（カラーフィルタ特性）、照明光の分光感度特性、及び生体の分光反射率を考慮することが望ましい。よって、画像信号補正手段９０ｂにおいて、第２の画像信号に対して、これらを考慮した信号補正が行われる。補正方法については、前述のとおり特許文献１に記載の、公知の補正方法が利用される。
【００６１】
第２の画像信号より算出されたＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの分光画像信号は、画像処理部９２へ出力される。
【００６２】
画像処理部９２は、血管深さ画像生成手段９２ａと分光画像生成手段９２ｂとを備え、前述の血管深さ情報及びＢ１／Ｇ比から血管深さ画像を、また、前述の分光画像信号から分光画像を、それぞれ生成する。
【００６３】
血管深さ画像生成手段９２ａによる血管深さ画像の生成は、前述のＢ１／Ｇ比に基づいて血管深さ画像を生成することで行う。血管深さ画像の生成は、例えば、図１０に示すように、画素のＢ１／Ｇ比に基づいて、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂと（以下、ＹＣＣ信号という）を算出し、算出されたＹＣＣ信号を再度ＲＧＢ画像信号に変換することで行う。これは、図１０の点線内に示すとおり、所定のＢ１画像信号及びＧ画像信号の入力に対して、所定のＲ、Ｇ、Ｂ画像信号を出力する信号変換と同義である。
【００６４】
これらの信号変換に基づいて血管深さ画像生成手段９２ａにおいて、血管深さ画像が生成される。なお血管深さ情報算出部８８で算出された血管深さ情報が、生成された血管深さ画像と対応付けられてもよい。血管深さ画像と血管深さ情報とが対応付けられることで、画像の所定領域における血管深さがどの程度が容易に判断できる。
生成された血管深さ画像及び対応付けされた血管深さ情報は、表示信号生成部８４へ出力される。
【００６５】
分光画像生成手段９２ｂは、分光推定情報算出部９０からの分光画像信号に基づいて、分光画像を生成する。
分光画像は、所定の分光画像信号をＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの画像信号に割り付けることで生成することができる。分光画像信号は、例えば、５ｎｍ刻みで算出することができ、分光画像生成手段９２ｂにおいて、５ｎｍ刻みで波長帯域の異なる複数分光画像が生成される。生成された複数の分光画像は、表示信号生成部８４へ出力される。
【００６６】
その他、画像処理部９２は、それぞれの画像信号に対して、３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などによる色変換処理； 画面内の血管と粘膜との色味の差をつけて血管が見易くなるように、画像の平均的な色味よりも血管と粘膜との色味の差をつける方向に強調する色彩強調処理； シャープネス処理や輪郭強調などの像構造強調処理； 等を行って、特殊光観察画像（血管深さ画像及び分光画像）の画像信号として、表示信号生成部８４に供給する。
【００６７】
表示信号生成部８４は、供給された通常光観察画像の画像信号及び特殊光観察画像の画像信号に、色空間の変換等の必要な処理を行って、表示装置１８による表示用の画像信号とするものである。
【００６８】
ここで、内視鏡装置１０においては、一例として、通常光観察画像のみを表示する表示モード； 特殊光観察画像（血管深さ画像又は分光推定画像）のみを表示する表示モード； 表示装置１８の１画面に収まるサイズで、通常光観察画像の全面及び特殊光画像の全面、又は２種類の異なる特殊光観察画像（血管深さ画像及び分光推定画像を含む）の全面を並べて表示する表示モード（量が面のサイズは、同じでも異なっても調整可能でもよい）； 表示装置１８の１画面を超えるサイズで通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を並べて表示して、スライダバーやトラックボール等によって表示範囲の切り替えを可能にする表示モード； 入力装置２０及び／又は内視鏡１２の操作部２８に設定された切替手段からの切替指示に応じて、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を切替表示する表示モード（切替表示には、分光推定画像の波長帯域の切替を含む）； の少なくとも２つが設定されている。
また、これらの表示モードは、入力装置２０及び／又は内視鏡１２の操作部２８に設定された選択手段によって、選択／指示が可能になっている。
【００６９】
表示信号生成部８４は、選択された表示モードに応じて、画像の拡大／縮小、画像の割り付け、更には、被験者の氏名などの文字情報の組み込み等を行って、表示用の画像信号を生成し、表示装置１８に、この画像を表示させる。
また、血管深さの情報の数値表示、分光画像において対応する波長帯域の数値表示等も表示信号生成部８４において前述の表示用の画像信号に組み込まれる。
【００７０】
また、表示装置１８を、複数台、有する場合には、表示信号生成部８４は、１台の表示装置１８に通常光観察画像を、他の１台の表示装置１８に特殊光観察画像を、それぞれ表示するように、画像信号を生成してもよい。
あるいは、３台以上の表示装置１８を有する場合には、上記の様に、通常光観察画像及び特殊光観察画像を、１台ずつに表示した上で、他の１台に、上記各表示モードに応じた画像表示を行うようにしてもよい。
【００７１】
また表示信号生成部８４は、入力装置２０からの指示により、表示する分光画像の波長帯域に基づいて、分光画像を選択し、表示画像を生成する。
また、表示装置１８に表示された分光画像は、入力装置２０からの指示により、対応する波長帯域を段階的に変更できてもよい。
【００７２】
以下、内視鏡装置１０の動作の一例を説明する。
入力装置２０によって、内視鏡１２による撮影開始が指示されると、光源装置１６の光源６０が点灯し、所定光量の照明光が被写体に照射され、さらにＣＣＤセンサ４８が画像の撮影（測光）を開始する。
【００７３】
光源６０が照射した青色レーザ光（狭帯域光）は、光ファイバ６２を通って接続部１６ａから内視鏡１２のコネクタ３２に供給され、光ファイバ５２によってスコープ部の先端部４２まで伝搬される。伝搬された青色レーザ光は、光ファイバ５２の先端に設置された蛍光体２４を励起して、蛍光光を発光させ、青色レーザ光と蛍光光とからなる照明光として、照明用レンズ５０によって観察部位（生体内）に照射される。
照明光が照射された観察部位の画像は、撮影レンズ４６によってＣＣＤセンサ４８の受光面に結像され、ＣＣＤセンサ４８によって撮影（測光）される。
ＣＣＤセンサ４８の出力信号は、ＡＦＥ基板５６に供給される。ＡＦＥ基板５６は、ＣＣＤセンサ４８の出力信号に、相関二重サンプリングによるノイズ除去、増幅、Ａ／Ｄ変換等を行い、デジタル画像信号として、プロセッサ装置１４（画像信号の処理部１４ａ）のＤＳＰ７６に供給される。
【００７４】
ＤＳＰ７６は、画像信号にガンマ補正、色補正処理等の所定の処理を施した後、処理済の画像信号を記憶部７８に記憶させる。
画像信号が記憶部７８に記憶されると、通常光画像生成部８０及び特殊光画像生成部が、それぞれ、記憶部７８からＢ、Ｇ及びＲの画像信号を読み出す。
【００７５】
通常光画像生成部８０では、ゲイン補正部８０ａが、読み出した画像信号にゲイン補正を行って、前述のように、Ｂ、Ｇ及びＲの光量が等しい白色光によって撮影された画像となるようにする。さらに、画像処理部８０ｂが、ゲイン補正済の画像信号に、色変換処理、色彩強調処理、及び、像構造強調処理を行って、通常光観察画像の画像信号として、表示信号生成部８４に供給する。
【００７６】
他方、特殊光画像生成部８２では、信号分離部８６が、読み出した画像信号を第１の画像信号（第１のＢ画像信号）と第２の画像信号（第２のＢ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号）とに分離し、血管深さ情報算出部８８と分光推定情報算出部とにそれぞれ出力する。
【００７７】
血管深さ情報算出部８８では、第１のＢ画像信号とＧ画像信号との比であるＢ１／Ｇ比を算出し、また、Ｂ１／Ｇ比と深さ情報テーブル８８ａとに基づいて、血管深さ情報を算出する。算出されたＢ１／Ｇ比及び血管深さ情報は、画像処理部９２の血管深さ画像生成手段９２ａへ出力される。
【００７８】
また、分光推定情報算出部９０では、マトリックス算出手段９０ａ及び画像信号補正手段９０ｂにより、分光推定情報の算出（マトリックスの算出）を行い、分光画像信号を生成する。生成された分光画像信号は、画像処理部９２の分光画像生成手段９２ｂへ出力される。
【００７９】
画像処理部９２は、Ｂ１／Ｇ比及び血管深さ情報に基づいて、血管深さ画像生成手段９２ａにより図１０に示すように血管深さ画像を生成する。また、画像処理部９２は、分光画像信号に基づいて、分光画像生成手段９２ｂにより分光画像を生成する。
さらに、画像処理部９２は、画像信号に、色変換処理、色彩強調処理、及び、像構造強調処理を行って、血管深さ画像及び分光画像からなる特殊光観察画像の画像信号として、表示信号生成部８４に供給する。
【００８０】
通常光観察画像及び特殊光観察画像の画像信号を供給された表示信号生成部８４は、入力装置２０により選択／指示された表示モードに応じて、例えば、表示装置１８の１画面に通常光観察画像及び特殊光観察画像の全面を並べて表示する、表示用の画像信号を生成し、この画像を、表示装置１８に表示させる。
また、入力装置２０から、分光画像の対応する波長帯域を入力することで、表示する分光画像が変更できてもよい。
【００８１】
以上が、本発明の実施形態に係る内視鏡装置１０の動作である。
【００８２】
また、本発明の内視鏡装置１０においては、Ｂ画像信号及びＧ画像信号を、そのまま用いて特殊光観察画像を生成してもよい。
この場合、前述のように、ＣＣＤセンサ４８が撮影した画像は、そのカラーフィルタ特性によって、Ｇ画素には、Ｇの狭帯域光に加えてＲの帯域光も入射して測光され、Ｂ画素には、Ｂの狭帯域光に加えてＧの狭帯域光も入射して測光される。従って、Ｂ画像信号及びＧ画像信号を、そのまま用いて特殊光観察画像を生成すると、Ｂ画像はＧ画像成分の影響を受け、かつ、Ｇ画像はＲ画像成分の影響を受けた画像となってしまう。
【００８３】
そのため、信号分離部８６は、Ｒ画像信号を用いてＧ画像信号を処理して、Ｇ画像信号からＲ画像信号の成分を除去し、Ｇ画像信号を用いてＢ画像信号を処理して、Ｂ画像信号からＧ画像信号の成分を除去するのが好ましい。
なお、Ｇ画像信号の処理に用いるＲ画像信号、及び、Ｂ画像信号の処理に用いるＧ画像信号は、共に、処理を行う画素と共に１画素を構成するサブピクセルとなるＲ画素及びＧ画素の画像信号を用いればよい。あるいは、処理を行う画素に隣接する画素を適宜選択して、その画素の画像信号を用いてもよい。
【００８４】
Ｇ画像信号の補正は、一例として、下記式によって行う。
補正Ｇ画像信号＝Ｇ画像信号−α×Ｒ画像信号（すなわち、補正Ｇ画素＝Ｇ画素−α×Ｒ画素）
ここで、αは、Ｇ画素で測光されるＲ光成分を得るための係数であり、ＣＣＤセンサ４８のカラーフィルタ特性等に応じて、Ｇ画素で測光されるＲ光成分を算出できる係数を、適宜、設定すればよい。
【００８５】
補正Ｇ画像信号は、血管深さ情報及び血管深さ画像の算出の際に用いられるＢ１／Ｇ比の、Ｇ画像信号の代わりに用いてもよい。
【００８６】
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】
【００８７】
１０ 内視鏡装置
１２ 内視鏡
１４ プロセッサ装置
１６ 光源装置
１８ 表示装置
２０ 入力装置
２６ 挿入部
２８ 操作部
３０ ユニバーサルコード
３２ コネクタ
３６ ビデオコネクタ
３８ 軟性部
４０ 湾曲部
４２ スコープ部
４６ 撮影レンズ
４８ ＣＣＤセンサ（撮像素子）
４８ａ カラーフィルタ
５０ 照明用レンズ
５２、６２ 光ファイバ
５６ ＡＦＥ基板
６０ 光源
７６ ＤＳＰ
７８ 記憶部
８０ 通常光画像生成部
８０ａ ゲイン調整部
８０ｂ、９２ 画像処理部
８２ 特殊光画像生成部
８４ 表示信号生成部
８６ 信号分離部
８６ａ 信号推定手段
８６ｂ 補正演算手段
８８ 血管深さ情報算出部
８８ａ 深さ情報テーブル
９０ 分光推定情報算出部
９０ａ マトリックス算出手段
９０ｂ 画像信号補正手段
９２ 画像処理部
９２ａ 血管深さ画像生成手段
９２ｂ 分光画像生成手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ狭帯域光を照射する光源と、前記狭帯域光によって励起され所定の蛍光光を発光する蛍光体と、を有し、前記狭帯域光と前記蛍光光とからなる照明光を照射する光源装置と、
前記照明光を前記被写体に向けて照射して、前記照明光の前記被写体からの戻り光により撮像を行い、画像信号を出力する撮像素子とを有する内視鏡本体と、
前記画像信号を前記狭帯域光に対応する第１の画像信号と前記蛍光光に対応する第２の画像信号とに分離する信号分離部と、前記第１の画像信号及び第２の画像信号に基づいて血管深さ情報を算出する血管深さ情報算出部と、前記第２の画像信号に基づいて分光推定情報を算出する分光推定情報算出部と、前記第１の撮像画像信号、前記第２の撮像画像信号、前記血管深さ情報、及び前記分光推定情報から撮像画像を生成する画像処理部と、を有する処理装置と、を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記画像信号は、前記撮像素子の分光感度特性に応じて出力されるＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号からなり、
前記信号分離部は、信号推定手段と補正演算手段とを備え、
前記信号推定手段により前記画像信号のＧ画像信号から、前記蛍光光に対応するＢ画像信号を推定し、前記補正演算手段により前記画像信号のＢ画像信号から前記蛍光光に対応するＢ画像信号を除算することで、前記画像信号を前記狭帯域光に対応する前記第１の画像信号と前記蛍光光に対応する前記第２の画像信号とに分離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】
前記血管深さ情報算出部は、前記第１の画像信号と前記Ｇ画像信号との比（Ｂ１／Ｇ比）と血管深さとの対応を記録した深さ情報テーブルを備え、
前記Ｂ１／Ｇ比と、前記深さ情報テーブルとに基づいて前記血管深さ情報を算出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】
前記画像処理部は、前記Ｂ１／Ｇ比に基づいて血管深さ画像を生成する血管深さ画像生成手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記分光推定情報は、前記第２の画像信号から、分光画像信号を生成するためのマトリックス情報であり、
前記分光推定情報算出部は、前記分光推定情報を算出することで前記第２の画像信号から前記分光画像信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記画像処理部は、前記分光画像信号から異なる波長帯域の情報を有する複数枚の分光画像を生成する分光画像生成手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記複数枚の分光画像は、５ｎｍ刻みで波長帯域の異なる分光画像であることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記光源は、中心発光波長４４５ｎｍの青色レーザ光源であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項９】
さらに、前記処理装置は、前記画像信号に基づいて通常光観察画像を生成する通常光観察画像生成部と、
前記処理装置が生成した画像を表示する表示装置とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
複数の前記表示装置を有し、少なくとも１つの前記表示装置に前記血管深さ画像及び前記分光画像を含む少なくとも１つの特殊光観察画像を表示し、他の少なくとも１つの前記表示装置に前記通常光観察画像を表示す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】
前記処理装置は、前記表示装置における画像表示を制御する制御手段を有し、
かつ、前記処理装置には、通常光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、特殊光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者の全面を前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者を表示して表示範囲を切り替え可能にする表示モード、並びに、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を切り替え表示する表示モードの少なくとも２つが設定されており、
さらに、前記表示モードの選択手段を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１】
被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ狭帯域光を照射する光源と、前記狭帯域光によって励起され所定の蛍光光を発光する蛍光体と、を有し、前記狭帯域光と前記蛍光光とからなる照明光を照射する光源装置と、
前記照明光を前記被写体に向けて照射して、前記照明光の前記被写体からの戻り光により撮像を行い、画像信号を出力する撮像素子とを有する内視鏡本体と、
前記画像信号を前記狭帯域光に対応する第１の画像信号と前記蛍光光に対応する第２の画像信号とに分離する信号分離部と、前記第１の画像信号及び第２の画像信号に基づいて血管深さ情報を算出する血管深さ情報算出部と、前記第２の画像信号に基づいて分光推定情報を算出する分光推定情報算出部と、前記第１の撮像画像信号、前記第２の撮像画像信号、前記血管深さ情報、及び前記分光推定情報から撮像画像を生成する画像処理部と、を有する処理装置と、を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記画像信号は、前記撮像素子の分光感度特性に応じて出力されるＢ画像信号、Ｇ画像信号及びＲ画像信号からなり、
前記信号分離部は、信号推定手段と補正演算手段とを備え、
前記信号推定手段により前記画像信号のＧ画像信号から、前記蛍光光に対応するＢ画像信号を推定し、前記補正演算手段により前記画像信号のＢ画像信号から前記蛍光光に対応するＢ画像信号を除算することで、前記画像信号を前記狭帯域光に対応する前記第１の画像信号と前記蛍光光に対応する前記第２の画像信号とに分離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】
前記血管深さ情報算出部は、前記第１の画像信号と前記Ｇ画像信号との比（Ｂ１／Ｇ比）と血管深さとの対応を記録した深さ情報テーブルを備え、
前記Ｂ１／Ｇ比と、前記深さ情報テーブルとに基づいて前記血管深さ情報を算出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】
前記画像処理部は、前記Ｂ１／Ｇ比に基づいて血管深さ画像を生成する血管深さ画像生成手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記分光推定情報は、前記第２の画像信号から、分光画像信号を生成するためのマトリックス情報であり、
前記分光推定情報算出部は、前記分光推定情報を算出することで前記第２の画像信号から前記分光画像信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記画像処理部は、前記分光画像信号から異なる波長帯域の情報を有する複数枚の分光画像を生成する分光画像生成手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記複数枚の分光画像は、５ｎｍ刻みで波長帯域の異なる分光画像であることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記光源は、中心発光波長４４５ｎｍの青色レーザ光源であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項９】
さらに、前記処理装置は、前記画像信号に基づいて通常光観察画像を生成する通常光観察画像生成部と、
前記処理装置が生成した画像を表示する表示装置とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
複数の前記表示装置を有し、少なくとも１つの前記表示装置に前記血管深さ画像及び前記分光画像を含む少なくとも１つの特殊光観察画像を表示し、他の少なくとも１つの前記表示装置に前記通常光観察画像を表示す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】
前記処理装置は、前記表示装置における画像表示を制御する制御手段を有し、
かつ、前記処理装置には、通常光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、特殊光観察画像のみを前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者の全面を前記表示装置に表示する表示モード、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像の両者を表示して表示範囲を切り替え可能にする表示モード、並びに、通常光観察画像及び特殊光観察画像、又は２種類の異なる特殊光観察画像を切り替え表示する表示モードの少なくとも２つが設定されており、
さらに、前記表示モードの選択手段を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２１３５４１（Ｐ２０１２−２１３５４１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１４３８（Ｐ２０１１−８１４３８）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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