励起光の光源装置および電子内視鏡システム
【課題】既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を安価に実現することができる励起光の光源装置および電子内視鏡システムを提供する。
【解決手段】電子内視鏡システムは、白色光の光源装置と、励起光の光源装置と、白色光を導光して被写体に照射し、反射光を固体撮像素子で光電変換して白色光画像を撮像するか、白色光が遮光された状態で、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する内視鏡装置と、内視鏡装置の挿入部の先端部にキャップとして装着され、固体撮像素子で受光される光のうち、励起光を含む所定帯域の波長の光をカットする励起光カットフィルタと、白色光画像および自家蛍光画像の合成画像を生成する信号処理回路とを備える。励起光の光源装置は、励起光を常時照射し、白色光の光量制御信号に基づいて、励起光の光量が、白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、励起光の光量を制御する。
【解決手段】電子内視鏡システムは、白色光の光源装置と、励起光の光源装置と、白色光を導光して被写体に照射し、反射光を固体撮像素子で光電変換して白色光画像を撮像するか、白色光が遮光された状態で、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する内視鏡装置と、内視鏡装置の挿入部の先端部にキャップとして装着され、固体撮像素子で受光される光のうち、励起光を含む所定帯域の波長の光をカットする励起光カットフィルタと、白色光画像および自家蛍光画像の合成画像を生成する信号処理回路とを備える。励起光の光源装置は、励起光を常時照射し、白色光の光量制御信号に基づいて、励起光の光量が、白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、励起光の光量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の狭帯域の励起光（狭帯域光）を被写体（被検体）に照射するための励起光の光源装置、および、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する電子内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体の体腔内に白色光（通常光）を照射し、白色光が照射された体腔内の観察対象部位からの反射光を固体撮像素子で受光し光電変換して白色光画像（通常光画像）を撮像し、モニタ画面上に表示する電子内視鏡システムが広く実用化されている。
【０００３】
また、固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置の分野では、近年、胃粘膜等の消化器管における分光反射率に基づいて、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージングを行う装置、すなわち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置（ＮＢＩ（Narrow Band Imaging））が注目されている。この装置は、面順次式のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の回転フィルタの代わりに、狭（波長）帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲ，Ｇ，Ｂ（ＲＧＢ）信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。
【０００４】
一方、被写体に白色光を照射して観察するばかりでなく、特定波長の狭帯域の励起光を照射することにより被写体から発せられる自家蛍光を固体撮像素子で受光し光電変換して自家蛍光画像を撮像し、モニタ画面上に表示する蛍光内視鏡装置が知られている。この自家蛍光は、生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる。例えば、観察対象部位が気道粘膜であれば、自家蛍光の大部分は粘膜下層から発せられると考えられ、内因性蛍光物質としては、リボフラビン、トリプトファン、チロシン、ＮＡＤＨ、ＮＡＤＰＨ、ポルフィリン、コラーゲン、エラスチン、フィブロネクチンあるいはＦＡＤ等が考えられている。
【０００５】
ところで、自家蛍光画像を撮像するためには、自家蛍光画像の撮像機能がある電子内視鏡システムを新規に購入する必要がある。しかし、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない電子内視鏡システムを既に所有している場合、新規に電子内視鏡システムを購入するための費用が必要となるだけでなく、既存の電子内視鏡システムが不要になる虞がある。そのため、既存の電子内視鏡システムを利用して、安価に自家蛍光画像の撮像機能を実現することが望まれる。
【０００６】
ここで、本発明に関連性のあると思われる特許文献１，２には、励起光の導光部（光ファイバー）を内視鏡装置の鉗子入口から挿入し、鉗子出口から励起光を照射することにより、自家蛍光画像の撮像機能を実現する電子内視鏡システムが記載されている。
【０００７】
しかし、これらはいずれも白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現するものではなく、新規に電子内視鏡システムを購入する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２１５８０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１９２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を安価に実現することができる励起光の光源装置および電子内視鏡システムを提供することにある。
【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、本発明は、白色光の光源装置から発せられる白色光を導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で受光し光電変換して白色光画像を撮像する内視鏡装置を利用して、自家蛍光画像を撮像するために使用される励起光の光源装置であって、
所定波長の励起光を常時発する光源部と、
前記内視鏡装置の鉗子チャンネルの内部に装着され、前記光源部から発せられる励起光を導光して被写体に照射する導光部と、
前記白色光の光源装置における白色光の光量制御信号に基づいて、前記光源部から発せられる励起光の光量が、前記白色光の光源装置から発せられる白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、前記光源部から発せられる励起光の光量を制御する光量制御部とを有する励起光の光源装置を提供するものである。
【００１１】
ここで、前記光源部は、前記励起光として、４０５ｎｍ±１０ｎｍの波長のレーザ光を出力するものであることが好ましい。
【００１２】
また、前記光量制御部は、前記励起光の光量が前記白色光の光量に対して一定の比率で変化するように、前記励起光の光量を制御するものであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、白色光を発する白色光の光源装置と、
上記のいずれかに記載の励起光の光源装置と、
被写体の体腔内に挿入される挿入部を有し、前記白色光の光源装置から発せられる白色光を前記挿入部の先端まで導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で光電変換して白色光画像を撮像するか、前記白色光の光源装置からの白色光が遮光された状態で、前記励起光の光源装置から発せられる励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を前記固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する内視鏡装置と、
前記内視鏡装置の挿入部の先端部にキャップとして装着され、前記固体撮像素子で受光される光のうち、前記励起光の光源装置から照射される所定波長の励起光を含む所定帯域の波長の光をカットする励起光カットフィルタと、
前記内視鏡装置によって撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理を施して、前記白色光画像と前記自家蛍光画像とが重ね合わせられた合成画像を生成する信号処理回路とを備える電子内視鏡システムを提供する。
【００１４】
ここで、前記信号処理回路は、さらに、前記励起光カットフィルタによってカットされた白色光画像の成分を補うように、該白色光画像の色調を補正するものであることが好ましい。
【００１５】
また、前記信号処理回路は、さらに、被写体の病変部および正常部について、あらかじめ撮像された白色光画像および自家蛍光画像を用いて、前記合成画像における白色光画像および自家蛍光画像の特性のバランスを調整するものであることが好ましい。
【００１６】
また、前記信号処理回路によってバランスが調整される特性は、γ値、輝度レベル、コントラストのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１７】
また、前記信号処理回路は、さらに、前記白色光画像の赤色成分および青色成分と前記自家蛍光画像の緑色成分とを合成して前記合成画像を生成するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電子内視鏡システムは、励起光カットフィルタと、本発明の励起光の光源装置とを追加するだけで、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現することができる。そのため、本発明の電子内視鏡システムの使用者は、既存の電子内視鏡システムを無駄にすることなく、自家蛍光画像の撮像機能を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の電子内視鏡システムの構成を表す一実施形態の概略図である。
【図２】図１に示す電子内視鏡システムの内部構成を表すブロック図である。
【図３】励起光カットフィルタの分光透過率特性を表すグラフである。
【図４】信号処理回路の構成を表すブロック図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、ロータリーシャッタ、白色光光源及び位置検出器の位置関係を示す概略図である。
【図６】光量制御が施された白色光および励起光の光量の変化を表すタイミングチャートである。
【図７】自家蛍光観察モードのときの処理の概略を表すブロック図である。
【図８】白色光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。
【図９】自家蛍光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の励起光の光源装置および電子内視鏡システムを詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の電子内視鏡システムの構成を表す一実施形態の概略図、図２は、その内部構成を表すブロック図である。これらの図に示す電子内視鏡システム１０は、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現したものである。電子内視鏡システム１０は、電子内視鏡装置１２、プロセッサ装置１４、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１８、モニタ２０等によって構成されている。
【００２２】
ここで、電子内視鏡システム１０は、被写体に白色光を照射して白色光画像を撮像する白色光観察モードと、被写体に白色光と励起光とを交互に照射して白色光画像と自家蛍光画像とを交互に撮像し、両者の合成画像を生成する自家蛍光観察モードとを有する。白色光観察モードと自家蛍光観察モードとの切替は、後述する電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタンによって行われる。
【００２３】
電子内視鏡装置（内視鏡スコープ）１２は、被写体の体腔内に挿入され、観察対象部位に照明光（白色光、励起光）を照射して撮像するための可撓性の挿入部２２と、挿入部２２の基端部分に連設された操作部２４と、電子内視鏡装置１２とプロセッサ装置１４と白色光の光源装置１６との間を接続するためのコネクタ２６と、操作部とコネクタとの間を接続するユニバーサルコード２８とを備えている。
【００２４】
コネクタ２６は、白色光の光源装置１６に接続され、その一方の接続部に電子内視鏡装置１２のユニバーサルコード２８が接続されている。コネクタ２６の他方の接続部は、後述する励起光の光源装置１８のコネクタ１０６の一方の接続部とコード５２を介して接続されている。本実施形態の場合、図２に示すように、電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタン５０からの観察モード信号、プロセッサ装置１４の同期パルスドライバ５８からの同期パルスおよび測光回路６２からの輝度値信号が白色光の光源装置１６に入力される。
【００２５】
挿入部２２の先端には、体腔内撮影用のＣＣＤ（固体撮像素子）４２（図２参照）などが内蔵された先端部２２ａが連設されている。先端部２２ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２２ｂが設けられている。湾曲部２２ｂは、操作部２４に設けられたアングルノブ３０が操作されて、挿入部２２内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部２２ａが体腔内の所望の方向に向けられる。
【００２６】
電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａには、ＣＣＤの受光面で受光される光のうち、励起光の光源装置１８から照射される所定波長（本実施形態では、波長４０５ｎｍ±１０ｎｍ）の狭帯域の励起光（狭帯域光）を含む所定帯域の波長の光をカット（遮光）する励起光カットフィルタ３２がキャップとして装着されている。なお、照明光は、励起光カットフィルタ３２でカットされない。励起光カットフィルタ３２は、着脱自在であり、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａに手動で装着される。
【００２７】
図３は、励起光カットフィルタの分光透過率特性を表すグラフである。グラフの縦軸は光強度、横軸は光の波長を表す。このグラフに示すように、所定の光強度の４０５ｎｍ±１０ｎｍの励起光を被写体に照射すると、励起光が照射された被写体の部位（例えば、膠原線維等）から、約４２０〜６５０ｎｍの波長帯域の自家蛍光が発せられる。自家蛍光は、励起光と比べて極めて微弱な光であるため、自家蛍光を観察するためには、励起光カットフィルタ３２によって励起光をカットする必要がある。
【００２８】
このグラフに示す励起光カットフィルタ３２は、励起光の波長４０５ｎｍ±１０ｎｍを含む４１５ｎｍ以下の波長帯域の光をカットする。励起光カットフィルタ３２を透過する光のうち、４１５ｎｍ以下の波長帯域の光の透過率は０．０００１％程度であり、この波長帯域の光は実質的に遮光され、ＣＣＤ４２の受光面には受光されない。なお、４０５ｎｍ±１０ｎｍの波長帯域の光（つまり、励起光の波長帯域の光）をカットすればよく、本実施形態においても３９５ｎｍ以下の波長帯域の光をカットしない方が望ましい。
【００２９】
図２に示すように、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａには、観察窓３４、照明窓３６、鉗子出口３８ｂ等が設けられている。
【００３０】
観察窓３４の奥には、被写体内の像光を取り込むための結像レンズ等の光学系４０が取り付けられ、さらに光学系４０の奥には、ＣＣＤ４２が取り付けられている。ＣＣＤ４２は、例えばインターライントランスファ型のＣＣＤである。ＣＣＤ４２には、プロセッサ装置１４との間で各種信号のやり取りを行うための信号線４４ａ、４４ｂが接続されている。つまり、信号線４４ａ、４４ｂは、ユニバーサルコード２８及びコネクタ２６を介してＣＣＤ４２とプロセッサ装置１４との間に接続されている。
【００３１】
一方、照明窓３６の奥には、照射レンズ４６が設けられている。この照射レンズ４６には、ライトガイドとしての光ファイバー（例えば、石英からなる）４８の出射端が面している。白色光の光源装置１６から発せられ、光ファイバー４８によって照射レンズ４６まで導かれた白色光は、照明窓３６を通して被写体に照射される。つまり、光ファイバー４８は、ユニバーサルコード２８及びコネクタ２６を介して白色光の光源装置１６から電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａの照射レンズ４６まで敷設されている。
【００３２】
操作部２４には、鉗子等の処置具を挿入するための鉗子入口３８ａが設けられている。挿入部２２の内部には、鉗子入口３８ａから先端部２２ａの鉗子出口３８ｂまで延びる鉗子チャンネル３８（図２参照）が形成されている。電子内視鏡システム１２では、自家蛍光観察モードのときに、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４が鉗子入口３８ａから鉗子出口３８ｂに到達するまで挿入され、鉗子チャンネル３８の内部に装着される。これにより、励起光の光源装置１８から発せられる励起光が光ファイバー１０４によって先端部２２ａまで導光され、鉗子出口３８ｂから被写体に照射される。
【００３３】
また、操作部２４には、複数の機能割り当てボタンが設けられている。機能割り当てボタンは、各種の機能をプログラマブルに割り当て可能なものであり、本実施形態では、そのうちの１つの機能割り当てボタンが観察モード切替ボタン５０として割り当てられている。観察モード切替ボタン５０は、白色光観察モードと自家蛍光観察モードとを切り替えるための切替手段である。なお、プロセッサ装置１４にも機能割り当てボタンが設けられている場合には、プロセッサ装置１４の機能割り当てボタンの１つを観察モード切替ボタンとして割り当てることもできる。観察モードを表す観察モード信号が観察モード切替ボタン５０から信号線４４ｃを介してプロセッサ装置１４のＣＰＵ６４および白色光の光源装置１６のＣＰＵ９４に入力される。
【００３４】
続いて、プロセッサ装置１４は、電子内視鏡装置１２、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１８、モニタ２０、キーボード（図示せず）、プリンタ（図示せず）等と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１４には、図２に示すように、ＣＣＤドライバ５４、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧと略す）５６、同期パルスドライバ５８、信号処理回路６０、測光回路６２、及びプロセッサ装置１４の動作を制御するＣＰＵ６４が設けられている。
【００３５】
ＣＣＤドライバ５４は、信号線４４ａを介してＣＣＤ４２に接続され、ＣＣＤドライバ５４には、ＣＰＵ６４とこのＣＰＵ６４によって制御されるＴＧ５６が接続されている。ＣＣＤドライバ５４は、ＣＰＵ６４から入力される観察モード信号、および、ＴＧ５６から入力されるタイミング信号に基づいて、観察モードに対応した、ＣＣＤ４２の蓄積電荷の読み出しタイミング（撮像信号の出力タイミング）を規定する読み出しパルス、および、ＣＣＤ４２の電子シャッタのシャッタ速度を決める電子シャッタパルスを生成し、これをもとに信号線４４ａを介してＣＣＤ４２の動作を制御する。
【００３６】
また、同期パルスドライバ５８にもＴＧ５６が接続され、ＴＧ５６から入力される、読み出しパルスと同じタイミングを含むタイミング信号に基づいて、読み出しパルスの周期に同期した同期パルスを白色光の光源装置１６の同期処理回路８６および励起光の光源装置１８の同期処理回路９６に出力する。同期パルスは、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間との同期をとるための同期信号である。
【００３７】
信号処理回路６０には、ＣＣＤ４２から出力されるアナログの撮像信号が信号線４４ｂを介して入力されるとともに、ＣＰＵ６４から観察モード信号が入力される。信号処理回路６０は、図４に示すように、Ａ／Ｄ変換回路６６と、色調補正部６８と、画像処理部７０とによって構成されている。なお、色調補正部６８および画像処理部７０は、例えば、それぞれ対応する処理を行うソフトウェアと、このソフトウェアを格納するＥＰＲＯＭ（書き換え可能型ＲＯＭ）等の記憶装置等によって構成される。
【００３８】
ＣＣＤ４２からのアナログの撮像信号は、Ａ／Ｄ変換回路６６でＡ／Ｄ変換されてデジタル画像データとされた後、色調補正部６８により色調補正され、さらに、画像処理部７０により、バランス調整処理、高感度化処理、γ補正処理、階調補正処理等の各種の画像処理が施されて内視鏡画像の映像信号とされる。そして、画像処理後の映像信号が、プロセッサ装置１４にケーブル接続されたモニタ２０（図１参照）に出力され、内視鏡画像が表示される。
【００３９】
信号処理回路６０は、白色光観察モードのときに、内視鏡画像として、電子内視鏡装置１２よって撮像された白色光画像をモニタ２０に出力する。一方、自家蛍光観察モードのときには、電子内視鏡装置１２よって同期パルスの１サイクル毎に交互に撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理を施して、例えば、両者が重ね合わせられた合成画像を生成し、この合成画像を内視鏡画像としてモニタ２０に出力する。なお、白色光画像と自家蛍光画像を１サイクル毎に交互に撮像することは必須ではなく、例えば、白色光画像をｉ（ｉは１以上の整数）回撮像し、自家蛍光画像をｊ（ｊは１以上の整数）回撮像することを交互に繰り返してもよい。
【００４０】
自家蛍光観察モードに限らず、白色光観察モードにおいても、撮像された白色光画像は、励起光カットフィルタ３２によって、４１５ｎｍ以下の波長帯域の成分、つまり、Ｂ画像のうちの低波長側の一部の成分がカットされてＣＣＤ４２で受光されるため、黄色がかった色調となる。色調補正部６８は、励起光カットフィルタ３２によってカットされたＢ画像の成分を補うように、撮像された白色光画像の色調を補正する。
【００４１】
励起光カットフィルタ３２がない場合の白色光画像のうちのＢ画像に対して、励起光カットフィルタ３２によって一部の成分がカットされたＢ’画像は次式（１）で表される。
Ｂ’＝Ｂ×（１−ｂ）＝Ｂ×α … （１）
ここで、ｂは、Ｂ画像の全成分を１としたときの、励起光カットフィルタ３２によってカットされた成分であり、式（１）では、α＝（１−ｂ）と表している。従って、Ｂ画像は、式（２）で求めることができる。
Ｂ＝Ｂ’／α … （２）
【００４２】
式（２）で示すように、Ａ／Ｄ変換後の映像信号が光強度に対して線形である場合には、Ｂ’画像を係数αで除算してＢ画像のカットされた成分ｂに相当する成分を増加させることでＢ画像のカットされた成分ｂを補正することができる。また、線形でない場合には、例えば、乗算、加算、マトリクス変換等の演算処理によって、Ｂ画像のカットされた成分ｂに相当する成分を増加させることができる。また、Ｂ画像のカットされた成分ｂに相当する成分の分だけＧ画像およびＲ画像の成分を減少させてもよい。
【００４３】
さらに、励起光カットフィルタ３２によってＧ画像のうちの低波長側の一部の成分がカットされる場合もある。この場合、励起光カットフィルタ３２によって一部の成分がカットされたＧ’画像についてもＢ’画像の場合と同様に、色調補正を行うことが望ましい。
【００４４】
自家蛍光観察モードの場合、前述のように、白色光画像と自家蛍光画像が同期パルスの１サイクル毎に交互に撮像される。画像処理部７０では、図７中央部右に示すように、白色光画像および自家蛍光画像が撮像された後、較正データを用いて、白色光画像と自家蛍光画像とのバランス調整が行われる。自家蛍光画像は、白色光画像と比べて輝度成分が非常に微弱であるため、両者の合成画像において自家蛍光画像を適切に観察するためには、両者の特性（γ値、輝度レベル、コントラスト等）のバランスを適切に設定する必要がある。
【００４５】
較正データは、不特定の被写体の病変部（早期ガン等の発生部）および正常部について、あらかじめ白色光画像および自家蛍光画像を撮像し、例えば、白色光画像における病変部と正常部のコントラストと、自家蛍光画像における病変部と正常部のコントラストとを比較して、両者のコントラストが等しくなるように較正するためのデータである。例えば、白色光画像のコントラストに対して自家蛍光画像のコントラストが１／５であった場合、画像処理部７０では、較正データを用いて、自家蛍光画像のコントラストを５倍にするバランス調整が行われる。γ値や輝度レベル等についても同様である。
【００４６】
白色光画像と自家蛍光画像のバランスは、ＣＣＤ４２等の特性に依存するため、バランス調整は、電子内視鏡システム１０の工場出荷前、もしくは、電子内視鏡システム１０を初めて使用する前等に、少なくとも１回実施することが望ましい。
【００４７】
続いて、画像処理部７０では、図７の中央部に示すように、表示階調処理データを用いて、撮像された白色光画像および自家蛍光画像に表示階調処理が行われ、表示用の白色光画像と自家蛍光画像が生成される。表示階調処理は、モニタ２０に対応したγ補正処理や階調補正処理を含む。
【００４８】
そして、画像処理部７０では、図７の下部に示すように、表示用の白色光画像のＲ画像およびＢ画像をそれぞれＲチャンネル信号およびＢチャンネル信号として割り当てられ、表示用の自家蛍光画像のＧ画像をＧチャンネル信号として割り当てられて、ＲＧＢの各チャンネル信号を合成して合成画像が生成され、モニタ２０に表示される。合成画像は、例えば、正常部がＧ色の色調で表示され、病変部がマゼンタの色調で表示されるように合成処理される。なお、合成画像だけでなく白色光画像と合成画像を並べて表示してもよい。
【００４９】
ここで、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光は、正常部よりも病変部の方が輝度レベルが低下することが知られている。しかし、画像処理部７０は、自家蛍光だけでは、輝度レベル低下の原因が病変部なのか、撮像距離が遠いためなのかを判断できない。そこで、画像処理部７０は、白色光画像のＧ画像と自家蛍光画像の輝度レベルを比較し、両者が共に低い場合には、撮像距離が遠くて輝度レベルが低いと判断し、Ｇ色の色調で表示する。また、白色光画像のＧ画像の輝度レベルが高く、自家蛍光画像の輝度レベルが低い場合には、病変部であると判断し、マゼンタの色調で表示する。
【００５０】
また、高感度化処理には、デジタルゲイン、フレーム加算、デジタルビニング等の処理が含まれる。デジタルゲインは、デジタル画像データを所定の増幅率で増幅する処理である。フレーム加算は、ＣＣＤ４２によって撮像される、連続する複数のフレームの画像データを加算する処理である。デジタルビニングは、ＣＣＤ４２の隣あう複数の撮像画素（ピクセル）を１組とし、受光面積を大きくしてＣＣＤ４２の感度を上げる処理である。
【００５１】
測光回路６２には、信号処理回路６０から白色光画像の映像信号（デジタル画像データ）が入力される。測光回路６２は、信号処理回路６０から入力される白色光画像の映像信号の輝度成分、本実施形態の場合には、Ｇ画像の輝度成分の平均値等から被写体像の輝度を表す輝度値信号を出力する。測光回路６２から出力される輝度値信号は、白色光の光源装置１６の光量制御回路８０および励起光の光源装置１８の光量制御回路９８に入力される。
【００５２】
続いて、白色光の光源装置１６は、図２に示すように、白色光光源７２、レンズ７４、絞り調節機構７６、ロータリーシャッタ７８、光量制御回路８０、絞り駆動ドライバ８２、位置検出器８４、同期処理回路８６、回転制御回路８８、モータドライバ９０、モータ９２、および、白色光の光源装置１６の動作を制御するＣＰＵ９４を備えている。
【００５３】
白色光光源７２は、白色光の光源装置１６の電源がオンのときに常にオンして白色光を発する。白色光光源７２としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、蛍光発光素子ランプ、またはＬＤ（レーザーダイオード）などが使用される。白色光光源７２から発せられる白色光は、レンズ７４で集光され、絞り調節機構７６を介して電子内視鏡装置１２の光ファイバー４８の入射端４８ａに導かれる。
【００５４】
光量制御回路８０は、測光回路６２からの輝度値信号に基づいて、撮像される白色光画像の輝度、本実施形態の場合には、図７の上部左に示すように、Ｇ画像の輝度の平均値があらかじめ設定された所定の輝度となるように、ＣＰＵ９４の制御により、白色光の光源装置１６から発せられる白色光の光量を制御する。光量制御は、白色光画像が撮像される毎に毎回行われる。光量制御回路８０からは、白色光の光量を制御するための光量制御信号が出力され、絞り駆動ドライバ８２および励起光の光源装置１８の光量制御回路９８に入力される。
【００５５】
絞り駆動ドライバ８２は、光量制御回路８０からの光量制御信号に基づいてデジタルの駆動パルスを出力するデジタル回路である。
【００５６】
絞り調節機構７６は、レンズ７４とロータリーシャッタ７８との間に配置され、白色光光源７２から発せられる白色光の光量を調節する。絞り調節機構７６は、例えば、絞り径を可変させる複数の絞り羽根、及びこの絞り羽根を移動させるモータなどから構成される。絞り調節機構７６は、絞り駆動ドライバ８２からの駆動パルスによって駆動され、その絞り量（つまり、白色光の光量）が調節される。
【００５７】
位置検出器８４は、フォトセンサなどから構成され、ロータリーシャッタ７８の外周近傍に配置されている。位置検出器８４は、白色光光源７２の光路Ｐ内を、ロータリーシャッタ７８の遮光部７８ｂが通過するときはオン信号、光通過部７８ａが通過するときはオフ信号を同期処理回路８６へ出力する（図３参照）。なお、位置検出器８４はロータリーシャッタ７８の外周近傍以外の場所に配置されても良く、例えばロータリーシャッタ７８の内部に配置されてもよい。
【００５８】
同期処理回路８６は、位置検出器８４からのオン・オフ信号、および、同期パルスドライバ５８からの同期パルスに基づき、ロータリーシャッタ７８の回転を制御するための同期処理を行う。同期処理回路８６は、本実施形態では、オフ信号からオン信号に切り替わるエッジを位置検出信号として検出する。言い換えると、図５（Ａ）に示すように、ロータリーシャッタ７８の回転位置が、白色光光源７２の光路Ｐに対して光通過部７８ａから遮光部７８ｂに切り替わる境界線７８ｃの位置、つまり、遮光期間の開始タイミングを位置検出信号として検出する。なお、同図（Ｂ）に示すように、遮光部７８ｂから光通過部７８ａに切り替わる境界線７８ｄの位置、つまり、照射期間の開始タイミングを位置検出信号として検出してもよい。
【００５９】
ＣＣＤ４２では、図８のタイミングチャートに示すように、ＣＣＤドライバ５４で生成される電子シャッタパルス及び読み取りパルスに応じて電荷の蓄積、及び撮像信号の出力が行われる。一方、同期処理回路８６は、位置検出信号及び同期パルスに基づき、同期パルス（つまり、読み出しパルス）の出力タイミングに、照射期間から遮光期間への切り替わりのタイミングを合わせるように制御するための同期処理信号を出力し、回転制御回路８８およびモータドライバ９０を介して、モータ９２の回転制御すなわちロータリーシャッタ７８の回転制御を行う。これにより、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、白色光の照射期間および遮光期間とが同期される。
【００６０】
また、同期処理回路８６は、ＣＰＵ９４からの観察モード信号に基づき、自家蛍光観察モードの場合のロータリーシャッタ７８が、白色光観察モードの場合のロータリーシャッタ７８の半分の回転速度となるように、同期処理信号のタイミングを調整する。図８のタイミングチャートに示すように、白色光観察モードのとき、白色光の照射期間とこれに続く遮光期間を１サイクル（１フレーム）とすると、白色光の１サイクルは同期パルスの１サイクルと同じ周期となる。これに対し、自家蛍光観察モードのとき、白色光の１サイクルは同期パルスの２サイクルと同じ周期となる。つまり、自家蛍光観察モードの時、白色光の照射期間および遮光期間は、白色光観察モードのときの２倍の長さとなり、白色光は、同期パルスの２サイクルのうちの１サイクルのみ（つまり、同期パルスの１サイクルおきに）照射される。
【００６１】
回転制御回路８８は、同期処理回路８６からの同期処理信号に基づき、モータタイミングパルスをモータドライバ９０に出力する。モータドライバ９０は、回転制御回路８８からのモータタイミングパルスに基づいてモータ９２の駆動パルスを出力する。モータ９２は、パルスモータであり、モータドライバ９０から駆動パルスが供給されると所定角度ずつ回転する。本実施形態では、４８回の駆動パルスで１回転、すなわち１ステップ分（１個の駆動パルスにおける回転角度）で７．５°回転する。
【００６２】
ロータリーシャッタ７８は、図５に示すように、円板形状で一部に扇形の切り欠き部分を有する。同図では、切り欠き部分が光通過部７８ａ、残りの部分が遮光部７８ｂとして示されている。ロータリーシャッタ７８は、白色光光源７２の光軸と平行に配置されたモータ９２の回転軸９２ａに接続され、モータ９２の回転によってロータリーシャッタ７８が回転されることにより、光通過部７８ａと遮光部７８ｂとが交互に白色光光源７２の光路Ｐ内に挿入される。光通過部７８ａが光路Ｐ内に挿入されると、光ファイバー４８、照射レンズ４６及び照明窓３６を通して被写体内へ白色光が照射される照射期間となり（図５（Ａ）に示す状態）、遮光部７８ｂが光路Ｐ内に挿入されると、被写体内への白色光が遮光される遮光期間となる（図５（Ｂ）に示す状態）。
【００６３】
つまり、ロータリーシャッタ７８の光通過部７８ａの中心角と遮光部７８ｂの中心角との比率は、白色光の照射期間と遮光期間との比率に等しくなる。これら光通過部７８ａ及び遮光部７８ｂの中心角は、白色光観察モードのときに、ロータリーシャッタ７８の回転周期が、同期パルスの周期に等しくなるようにロータリーシャッタ７８が回転制御された場合に、白色光の照射期間および遮光期間と、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間とが等しくなるように設定されている。
【００６４】
上記のように、白色光は、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間に同期して照射され、ＣＣＤ４２の撮像信号出力期間には遮光される。このように、白色光を照射する必要のない期間に白色光を遮光することにより、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａの発熱を抑えることができる。
【００６５】
続いて、励起光の光源装置１８は、同期処理回路９６と、光量制御回路９８と、レーザドライバ１００と、レーザ光源１０２と、光ファイバー１０４と、励起光の光源装置１８とプロセッサ装置１４とを接続するためのコネクタ１０６と、励起光の光源装置１８とコネクタ１０６とを繋ぐユニバーサルコード１０８とを備えている。ここで、レーザドライバ１００およびレーザ光源１０２は本発明の励起光の光源装置１８の光源部、光ファイバー１０４は導光部を構成する。
【００６６】
コネクタ１０６はプロセッサ装置１４に接続され、その一方の接続部は、前述のように、白色光の光源装置１６のコネクタ２６の他方の接続部とコード５２を介して接続され、他方の接続部に励起光の光源装置１８のユニバーサルコード２８が接続されている。本実施形態の場合、図２に示すように、プロセッサ装置１４の同期パルスドライバ５８からの同期パルスおよび白色光の光源装置１６の光量制御回路８０からの光量制御信号が励起光の光源装置１８に入力される。
【００６７】
同期処理回路９６は、同期パルスドライバ５８からの同期パルスに基づき、レーザ光源１０２の発光（点灯／消灯）を制御するための同期処理を行う。同期処理回路９６は、図９のタイミングチャートに示すように、白色光の光源装置１６の同期処理回路８６の場合と同様に、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、励起光の照射期間および遮光期間との同期をとるとともに、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間との同期をとる（白色光の照射期間が励起光の遮光期間となり、白色光の遮光期間が励起光の照射期間となる）ように、レーザ光源の発光制御を行う同期処理信号を出力する。これにより、同期パルスの１サイクル毎に白色光と励起光とが交互に照射される。
【００６８】
なお、同期処理回路９６では、白色光観察モードのときにも同様にレーザ光の発光制御が行われるが、ＣＣＤ４２では、読み出しパルスおよび電子シャッタパルスの制御により、励起光による電荷の蓄積および撮像信号の出力が行われないように制御される。白色光観察モードのときには、本実施形態の場合、白色光と励起光が同時に被写体に照射される期間、励起光が照射された被写体からは自家蛍光が発せられる。しかし、自家蛍光の輝度成分は非常に微弱であるため、白色光画像においては誤差範囲であり、全く影響はない。
【００６９】
上記のように、本実施形態では、観察モードに関係なく白色光と励起光とが交互に照射される。つまり、励起光は点滅しており、白色光の照射期間のとき遮光期間、白色光の遮光期間のとき照射期間となる。しかし、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａには励起光カットフィルタ３２が装着されているので、励起光を常時照射しても何ら問題はない。また、励起光を常時照射する場合には同期処理回路９６が不要となり、励起光の光源装置１８の構造がシンプルにできるため望ましい。
【００７０】
また、本実施形態では、励起光の光源装置１８において、観察モード信号に基づく励起光の発光制御をしていないが、これに限定されず、観察モード信号に基づいて、白色光観察モードの場合には励起光の照射をしない（消灯する）ように制御してもよい。
【００７１】
光量制御回路９８は、図７の上部右に示すように、白色光の光源装置１６の光量制御回路８０からの白色光の光量制御信号に基づいて、レーザ光源１０２から発せられる励起光の光量が、白色光の光源装置１６から発せられる白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、例えば、励起光の光量が白色光の光量に対して１／１０等の一定の比率で変化するように、レーザ光源１０２から発せられる励起光の光量を制御する。光量制御回路９８からは、励起光の光量を制御するための励起光の光量制御信号が出力され、レーザドライバ１００に入力される。
【００７２】
図６は、光量制御が施された白色光および励起光の光量の変化を表すタイミングチャートである。同図の縦軸は光量、横軸は時間の流れ（同期パルスの１サイクル単位）を表している。白色光は、光量制御回路８０によって、白色光画像が撮像される毎にその光量が制御される。一方、励起光は、光量制御回路９８によって、１サイクル前の白色光の光量に対して１／１０の光量となるように、その光量が制御される。このように、光量制御回路８０の制御により、白色光の光量が変更された場合であっても、光量制御回路９８の制御により、それに追従して励起光の光量が自動的に変更されるため、撮像時の白色光画像と自家蛍光画像の露出バランスを常に適正な状態に維持することができる。
【００７３】
レーザドライバ１００は、同期処理回路９６からの同期処理信号、および、光量制御回路９８からの光量制御信号に基づいて、所定のタイミング、所定の光量でレーザ光源１０２を駆動するためのレーザ駆動信号をレーザ光源１０２に出力する。レーザ駆動信号により、励起光の照射期間（レーザ光源１０２のオン）と遮光期間（レーザ光源１０２のオフ）のタイミングが制御されるとともに、励起光の光量が制御される。
【００７４】
レーザ光源（励起光光源）１０２は、レーザドライバ１００からのレーザ駆動信号に基づいて、励起光として、本実施形態の場合には、所定のタイミング、所定の光量に制御された４０５ｎｍ±１０ｎｍの短波長のレーザ光（パルス）を出力する。なお、レーザ光（励起光）の波長は、４０５ｎｍ±１０ｎｍに限定されず、自家蛍光を発する部位に応じて適宜決定すべきものである。レーザ光源１０２から発せられるレーザ光（つまり、励起光）は、光ファイバー１０４の入射端に導かれる。
【００７５】
光ファーバー１０４は、励起光のライトガイドとなるものであり、前述のように、電子内視鏡装置１２の操作部２４の鉗子入口３８ａから鉗子出口３８ｂに到達するまで挿入されて、挿入部２２の内部に形成された鉗子チャンネル３８の内部に装着される。光ファイバー１０４により、レーザ光源１０２から発せられる励起光が、鉗子チャンネル３８内に装着された光ファイバー１０４の先端部まで導光され、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａの鉗子出口３８ｂから被写体に照射される。
【００７６】
上記のように、光ファイバー１０４は電子内視鏡装置１２の鉗子チャンネル３８内に装着されるが、光ファイバー１０４と鉗子チャンネル３８の内壁との間には多少の隙間がある。そのため、励起光用の光ファイバー１０４の放熱効率は、あらかじめ挿入部２２内に設けられている白色光用の光ファイバー４８よりも優れている。また、励起光用の光ファイバー１０４が導光する光は青色成分であり、赤外光成分を含んでいないため、たとえ常時発光させたとしても発熱の問題はほとんど生じない。
【００７７】
本実施形態の電子内視鏡システム１０のうち、電子内視鏡装置１２、プロセッサ装置１４、白色光の光源装置１６は、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムのものを利用することができる。つまり、既存の電子内視鏡システムにおいて、新たに、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａに装着される励起光カットフィルタ３２と、励起光の光源装置１６と、励起光の光源装置１８を接続するためのコネクタ１０６とを追加するだけで本実施形態の電子内視鏡システム１０を実現することができる。
【００７８】
また、既存の電子内視鏡システムにおいて、自家蛍光観察モードの追加により生じる変更、例えば、機能割り当てボタンへの観察モード切替ボタンの割り当て、励起光の照射期間および遮光期間とＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間とのタイミングの変更、信号処理部６０における合成画像の生成、ロータリーシャッタ７８の回転速度の変更等は、既存の電子内視鏡システムのハードウェアを一切変更することなく、ソフトウェア（ファームウェア）のアップデートで対応することができる。
【００７９】
以上のように、本実施形態の電子内視鏡システム１０は、励起光カットフィルタ３２と、励起光の光源装置１６と、コネクタ１０６とを追加するだけで、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現することができる。そのため、電子内視鏡システム１０の使用者は、既存の電子内視鏡システムを無駄にすることなく、自家蛍光画像の撮像機能を安価に実現することができる。
【００８０】
次に、電子内視鏡システム１０の動作を説明する。
まず、白色光観察モードのときの動作を説明する。
【００８１】
白色光観察モードの場合、電子内視鏡装置１２とプロセッサ装置１４および白色光の光源装置１６とがコネクタ２６およびユニバーサルコード２８を介して接続された後、各装置の電源がオンとされる。白色光観察モードのときには、励起光の光源装置１８を接続する必要はない。つまり、この状態は、観察モードの有無を除き、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムと同等であり、その作用もほぼ同様である。
【００８２】
電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタン５０によって白色光観察モードに設定されると、白色光観察モードを表す観察モード信号がプロセッサ装置１４のＣＰＵ６４および白色光の光源装置１６のＣＰＵ９４に入力される。
【００８３】
続いて、電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内に挿入され、湾曲部２２ｂが操作部２４のアングルノブ３０の操作に応じて所望の方向に湾曲され、先端部２２ａが撮影対象部位の方向に向けられる。
【００８４】
プロセッサ装置１４では、ＣＰＵ６４の制御により、ＴＧ５６でタイミング信号が生成される。このタイミング信号およびＣＰＵ６４からの観察モード信号に基づいて、ＣＣＤドライバ５４で観察モードに対応した読み出しパルスおよび電子シャッタパルスが生成され、ＣＣＤ４２に入力される。また、タイミング信号に基づいて、同期パルスドライバ５８で同期パルスが生成され、白色光の光源装置１６の同期処理回路８６および励起光の光源装置１８の同期処理回路９６に入力される。
【００８５】
白色光の光源装置１６では、同期パルスドライバ５８からの同期パルス、位置検出器８４からのオン・オフ信号、および、ＣＰＵ９４からの観察モード信号に基づいて、同期処理回路８６で同期処理が行われ、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、白色光の照射期間および遮光期間とが同期される。白色光観察モードでは、白色光の１サイクルが同期パルスの１サイクルと同じ周期となるように制御する同期処理信号が同期処理回路８６から出力される。そして、同期処理信号に基づいて、回転制御回路８８により回転制御が行われ、モータドライバ９０によってモータ９２が回転され、ロータリーシャッタ７８が回転される。
【００８６】
また、光量制御回路８０により、測光回路６２からの輝度値信号に基づいて、撮像された白色光画像のうちのＧ画像の輝度の平均値があらかじめ設定された所定の輝度となるように、白色光光源７２から発せられる白色光の光量を制御するための光量制御信号が出力される。そして、絞り駆動ドライバ８２により、光量制御回路８０からの光量制御信号に基づいて絞り調節機構７６が駆動され、その絞り量（つまり、白色光の光量）が調節される。
【００８７】
図８は、白色光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートには、上から順に、ロータリーシャッタ７８の光透過／遮光タイミング、ＣＣＤ４２の読み出しパルス（同期パルス）、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間が表されている。同図に示すように、白色光観察モードでは、同期パルスの１サイクル毎に、所定の一定期間、白色光が照射される。
【００８８】
白色光の照射期間には、白色光の光源装置１６から発せられる白色光が、電子内視鏡装置１２内の光ファイバー４８によって先端部２２ａまで導光され、照射レンズ４６、照射窓３６を通して被写体の撮像対象部位に照射される。そして、白色光が照射された被写体からの反射光が、励起光カットフィルタ３２、観察窓３４、光学系４０を通してＣＣＤ４２で受光され、電子シャッタパルスに基づいて、光電変換されて白色光画像が撮像される。つまり、白色光画像に対応する電荷がＣＣＤ４２に蓄積される。
【００８９】
続いて、遮光期間になると、読み出しパルスに基づいて、撮像された白色光画像に対応する撮像信号がＣＣＤ４２から読み出され、プロセッサ装置１４の信号処理回路６０に入力されて内視鏡画像の映像信号とされる。
【００９０】
信号処理回路６０では、内視鏡画像として、電子内視鏡装置１４よって撮像された白色光画像の映像信号が順次モニタ２０に出力され、白色光画像が表示される。これ以後、白色光の照射期間および遮光期間において、上記の動作が繰り返される。
【００９１】
撮像が終了すると、電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。
【００９２】
続いて、自家蛍光観察モードのときの動作を説明する。
【００９３】
自家蛍光観察モードの場合、電子内視鏡装置１２とプロセッサ装置１４および白色光の光源装置１６とがコネクタ２６およびユニバーサルコード２８を介して接続されるとともに、励起光の光源装置１８とプロセッサ装置１４および白色光の光源装置１６とがコネクタ１０６およびユニバーサルコード１０８を介して接続される。そして、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４が電子内視鏡装置１２の鉗子入口３８ａから挿入され、鉗子チャンネル３８の内部に装着された後、各装置の電源がオンとされる。
【００９４】
電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタン５０によって自家蛍光観察モードに設定されると、自家蛍光観察モードを表す観察モード信号がプロセッサ装置１４のＣＰＵ６４および白色光の光源装置１６のＣＰＵ９４に入力される。
【００９５】
続いて、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４が鉗子チャンネル３８に装着された電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内に挿入され、同様に、先端部２２ａが撮影対象部位の方向に向けられる。なお、電子内視鏡装置１２の挿入部２２ａを被写体の体腔内に挿入した後、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４を電子内視鏡装置１２の鉗子入口３８ａから挿入して鉗子チャンネル３８内に装着してもよい。
【００９６】
プロセッサ装置１４では、前述のように、観察モード信号に対応する読み出しパルスおよび電子シャッタパルスと、同期パルスとが生成される。同期パルスの周期は、観察モードに関係なく常に同じである。
【００９７】
自家蛍光観察モードのときの白色光の光源装置１６の動作は、ロータリーシャッタ７８が白色光観察モードのときの半分の速度で回転され、白色光の１サイクルが同期パルスの２サイクルと同じ周期となる点を除いて、白色光観察モードのときと同じである。白色光の１サイクルにおいて、一方の同期パルスのサイクルで白色光が照射され、他方の同期パルスのサイクルで励起光が照射される。つまり、同期パルスの１サイクル毎に白色光と励起光が交互に照射される。
【００９８】
また、白色光の光源装置１６では、自家蛍光観察モードのとき、図９に示すように、白色光の照射期間および遮光期間が白色光観察モードのときの２倍の長さとなるが、電子シャッタパルスに基づくＣＣＤ４２の電子シャッタ動作により、自家蛍光観察モードのときのＣＣＤ４２の蓄積期間は、白色光観察モードの場合のＣＣＤ４２の蓄積時間と同じになるように制御される。
【００９９】
励起光の光源装置１８では、同期パルスに基づいて、同期処理回路９６で同期処理が行われ、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、励起光の照射期間および遮光期間とが同期されるとともに、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間とが同期される。
【０１００】
また、光量制御回路９８により、白色光の光源装置１６の光量制御回路８０からの光量制御信号に基づいて、レーザ光源１０２から発せられる励起光の光量が、白色光の光量に対して１／１０等の一定の比率で変化するように、レーザ光源１０２から照射される励起光の光量を制御するための光量制御信号が出力される。
【０１０１】
そして、同期処理回路９６による同期処理、および、光量制御回路９８による光量制御に基づいて、レーザドライバ１００の駆動により、レーザ光源１０２から、所定のタイミング、所定の光量のレーザ光（励起光）が発せられ、光ファイバー１０４の入射端に導かれる。
【０１０２】
図９は、自家蛍光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートには、上から順に、ロータリーシャッタ７８の光透過／遮光タイミング、レーザ光源１０２の発光タイミング、ＣＣＤ４２の読み出しパルス（同期パルス）、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間が表されている。同図に示すように、自家蛍光観察モードでは、同期パルスの１サイクル毎に、白色光の照射期間と励起光の照射期間とが交互に繰り返される。
【０１０３】
白色光の照射期間には、白色光の光源装置１６から白色光が被写体に照射され、ＣＣＤ４２に白色光画像に対応する電荷が蓄積される。続いて、白色光の遮光期間になると、ＣＣＤ４２から白色光画像の撮像信号が出力される。
【０１０４】
励起光の光源装置１８からの励起光の照射は、ＣＣＤ４２から白色光画像の撮像信号が出力されている期間、つまり、白色光の遮光期間に同時に行われる。なお、図９の例では、励起光の照射と白色光画像の撮像信号の出力の一部が同時に行われている。
【０１０５】
励起光の照射期間には、白色光の光源装置１６からの白色光が遮光された状態で、励起光の光源装置１８から発せられる励起光が光ファイバー１０４によって導光され、電子内視鏡装置１２の先端部２２ａの鉗子出口３８ｂから被写体に照射される。そして、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光が、励起光カットフィルタ３２、観察窓３４、光学系４０を通してＣＣＤ４２で受光され、電子シャッタパルスに基づいて、光電変換されて自家蛍光画像が撮像される。つまり、自家蛍光画像に対応する電荷がＣＣＤ４２に蓄積される。
【０１０６】
続いて、励起光の遮光期間になると、読み出しパルスに基づいて、撮像された自家蛍光画像に対応する撮像信号がＣＣＤ４２から読み出され、プロセッサ装置１４の信号処理回路６０に入力される。
【０１０７】
続く白色光の光源装置１６からの白色光の照射は、ＣＣＤ４２から自家蛍光画像の撮像信号が出力されている期間に同時に行われる。なお、図９の例では、白色光の照射と自家蛍光画像の撮像信号の出力の一部が同時に行われている。
【０１０８】
信号処理回路６０では、電子内視鏡装置１２よって撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理が施され、両者が重ね合わせられた合成画像が生成され、これが内視鏡画像としてモニタ２０に表示される。これ以後、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間において、上記の動作が繰り返される。
【０１０９】
撮像が終了すると、電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。
【０１１０】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明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ず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ 電子内視鏡システム
１２ 電子内視鏡装置
１４ プロセッサ装置
１６ 白色光の光源装置
１８ 励起光の光源装置
２０ モニタ
２２ 挿入部
２２ａ 先端部
２２ｂ 湾曲部
２４ 操作部
２６、１０６ コネクタ
２６ａ 第１コネクタ
２６ｂ 第２コネクタ
２８、１０８ ユニバーサルコード
３０ アングルノブ
３２ 励起光カットフィルタ
３４ 観察窓
３６ 照明窓
３８ 鉗子チャンネル
３８ａ 鉗子入口
３８ｂ 鉗子出口
４０ 光学系
４２ ＣＣＤ
４４ａ、４４ｂ 信号線
４６ 照射レンズ
４８、１０４ 光ファイバー
４８ａ 入射端
５０ 観察モード切替ボタン
５２ コード
５４ ＣＣＤドライバ
５６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
５８ 同期パルスドライバ
６０ 信号処理回路
６２ 測光回路
６４、９４ ＣＰＵ
６６ Ａ／Ｄ変換回路
６８ 色調補正部
７０ 画像処理部
７２ 白色光光源
７４ レンズ
７６ 絞り調節機構
７８ ロータリーシャッタ
８０、９８ 光量制御回路
８２ 絞り駆動ドライバ
８４ 位置検出器
８６、９６ 同期処理回路
８８ 回転制御回路
９０ モータドライバ
９２ モータ
１００ レーザドライバ
１０２ レーザ光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の狭帯域の励起光（狭帯域光）を被写体（被検体）に照射するための励起光の光源装置、および、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する電子内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体の体腔内に白色光（通常光）を照射し、白色光が照射された体腔内の観察対象部位からの反射光を固体撮像素子で受光し光電変換して白色光画像（通常光画像）を撮像し、モニタ画面上に表示する電子内視鏡システムが広く実用化されている。
【０００３】
また、固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置の分野では、近年、胃粘膜等の消化器管における分光反射率に基づいて、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージングを行う装置、すなわち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置（ＮＢＩ（Narrow Band Imaging））が注目されている。この装置は、面順次式のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の回転フィルタの代わりに、狭（波長）帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲ，Ｇ，Ｂ（ＲＧＢ）信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。
【０００４】
一方、被写体に白色光を照射して観察するばかりでなく、特定波長の狭帯域の励起光を照射することにより被写体から発せられる自家蛍光を固体撮像素子で受光し光電変換して自家蛍光画像を撮像し、モニタ画面上に表示する蛍光内視鏡装置が知られている。この自家蛍光は、生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる。例えば、観察対象部位が気道粘膜であれば、自家蛍光の大部分は粘膜下層から発せられると考えられ、内因性蛍光物質としては、リボフラビン、トリプトファン、チロシン、ＮＡＤＨ、ＮＡＤＰＨ、ポルフィリン、コラーゲン、エラスチン、フィブロネクチンあるいはＦＡＤ等が考えられている。
【０００５】
ところで、自家蛍光画像を撮像するためには、自家蛍光画像の撮像機能がある電子内視鏡システムを新規に購入する必要がある。しかし、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない電子内視鏡システムを既に所有している場合、新規に電子内視鏡システムを購入するための費用が必要となるだけでなく、既存の電子内視鏡システムが不要になる虞がある。そのため、既存の電子内視鏡システムを利用して、安価に自家蛍光画像の撮像機能を実現することが望まれる。
【０００６】
ここで、本発明に関連性のあると思われる特許文献１，２には、励起光の導光部（光ファイバー）を内視鏡装置の鉗子入口から挿入し、鉗子出口から励起光を照射することにより、自家蛍光画像の撮像機能を実現する電子内視鏡システムが記載されている。
【０００７】
しかし、これらはいずれも白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現するものではなく、新規に電子内視鏡システムを購入する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２１５８０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１９２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を安価に実現することができる励起光の光源装置および電子内視鏡システムを提供することにある。
【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、本発明は、白色光の光源装置から発せられる白色光を導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で受光し光電変換して白色光画像を撮像する内視鏡装置を利用して、自家蛍光画像を撮像するために使用される励起光の光源装置であって、
所定波長の励起光を常時発する光源部と、
前記内視鏡装置の鉗子チャンネルの内部に装着され、前記光源部から発せられる励起光を導光して被写体に照射する導光部と、
前記白色光の光源装置における白色光の光量制御信号に基づいて、前記光源部から発せられる励起光の光量が、前記白色光の光源装置から発せられる白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、前記光源部から発せられる励起光の光量を制御する光量制御部とを有する励起光の光源装置を提供するものである。
【００１１】
ここで、前記光源部は、前記励起光として、４０５ｎｍ±１０ｎｍの波長のレーザ光を出力するものであることが好ましい。
【００１２】
また、前記光量制御部は、前記励起光の光量が前記白色光の光量に対して一定の比率で変化するように、前記励起光の光量を制御するものであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、白色光を発する白色光の光源装置と、
上記のいずれかに記載の励起光の光源装置と、
被写体の体腔内に挿入される挿入部を有し、前記白色光の光源装置から発せられる白色光を前記挿入部の先端まで導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で光電変換して白色光画像を撮像するか、前記白色光の光源装置からの白色光が遮光された状態で、前記励起光の光源装置から発せられる励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を前記固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する内視鏡装置と、
前記内視鏡装置の挿入部の先端部にキャップとして装着され、前記固体撮像素子で受光される光のうち、前記励起光の光源装置から照射される所定波長の励起光を含む所定帯域の波長の光をカットする励起光カットフィルタと、
前記内視鏡装置によって撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理を施して、前記白色光画像と前記自家蛍光画像とが重ね合わせられた合成画像を生成する信号処理回路とを備える電子内視鏡システムを提供する。
【００１４】
ここで、前記信号処理回路は、さらに、前記励起光カットフィルタによってカットされた白色光画像の成分を補うように、該白色光画像の色調を補正するものであることが好ましい。
【００１５】
また、前記信号処理回路は、さらに、被写体の病変部および正常部について、あらかじめ撮像された白色光画像および自家蛍光画像を用いて、前記合成画像における白色光画像および自家蛍光画像の特性のバランスを調整するものであることが好ましい。
【００１６】
また、前記信号処理回路によってバランスが調整される特性は、γ値、輝度レベル、コントラストのうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１７】
また、前記信号処理回路は、さらに、前記白色光画像の赤色成分および青色成分と前記自家蛍光画像の緑色成分とを合成して前記合成画像を生成するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電子内視鏡システムは、励起光カットフィルタと、本発明の励起光の光源装置とを追加するだけで、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現することができる。そのため、本発明の電子内視鏡システムの使用者は、既存の電子内視鏡システムを無駄にすることなく、自家蛍光画像の撮像機能を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の電子内視鏡システムの構成を表す一実施形態の概略図である。
【図２】図１に示す電子内視鏡システムの内部構成を表すブロック図である。
【図３】励起光カットフィルタの分光透過率特性を表すグラフである。
【図４】信号処理回路の構成を表すブロック図である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、ロータリーシャッタ、白色光光源及び位置検出器の位置関係を示す概略図である。
【図６】光量制御が施された白色光および励起光の光量の変化を表すタイミングチャートである。
【図７】自家蛍光観察モードのときの処理の概略を表すブロック図である。
【図８】白色光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。
【図９】自家蛍光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の励起光の光源装置および電子内視鏡システムを詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の電子内視鏡システムの構成を表す一実施形態の概略図、図２は、その内部構成を表すブロック図である。これらの図に示す電子内視鏡システム１０は、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現したものである。電子内視鏡システム１０は、電子内視鏡装置１２、プロセッサ装置１４、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１８、モニタ２０等によって構成されている。
【００２２】
ここで、電子内視鏡システム１０は、被写体に白色光を照射して白色光画像を撮像する白色光観察モードと、被写体に白色光と励起光とを交互に照射して白色光画像と自家蛍光画像とを交互に撮像し、両者の合成画像を生成する自家蛍光観察モードとを有する。白色光観察モードと自家蛍光観察モードとの切替は、後述する電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタンによって行われる。
【００２３】
電子内視鏡装置（内視鏡スコープ）１２は、被写体の体腔内に挿入され、観察対象部位に照明光（白色光、励起光）を照射して撮像するための可撓性の挿入部２２と、挿入部２２の基端部分に連設された操作部２４と、電子内視鏡装置１２とプロセッサ装置１４と白色光の光源装置１６との間を接続するためのコネクタ２６と、操作部とコネクタとの間を接続するユニバーサルコード２８とを備えている。
【００２４】
コネクタ２６は、白色光の光源装置１６に接続され、その一方の接続部に電子内視鏡装置１２のユニバーサルコード２８が接続されている。コネクタ２６の他方の接続部は、後述する励起光の光源装置１８のコネクタ１０６の一方の接続部とコード５２を介して接続されている。本実施形態の場合、図２に示すように、電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタン５０からの観察モード信号、プロセッサ装置１４の同期パルスドライバ５８からの同期パルスおよび測光回路６２からの輝度値信号が白色光の光源装置１６に入力される。
【００２５】
挿入部２２の先端には、体腔内撮影用のＣＣＤ（固体撮像素子）４２（図２参照）などが内蔵された先端部２２ａが連設されている。先端部２２ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２２ｂが設けられている。湾曲部２２ｂは、操作部２４に設けられたアングルノブ３０が操作されて、挿入部２２内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部２２ａが体腔内の所望の方向に向けられる。
【００２６】
電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａには、ＣＣＤの受光面で受光される光のうち、励起光の光源装置１８から照射される所定波長（本実施形態では、波長４０５ｎｍ±１０ｎｍ）の狭帯域の励起光（狭帯域光）を含む所定帯域の波長の光をカット（遮光）する励起光カットフィルタ３２がキャップとして装着されている。なお、照明光は、励起光カットフィルタ３２でカットされない。励起光カットフィルタ３２は、着脱自在であり、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａに手動で装着される。
【００２７】
図３は、励起光カットフィルタの分光透過率特性を表すグラフである。グラフの縦軸は光強度、横軸は光の波長を表す。このグラフに示すように、所定の光強度の４０５ｎｍ±１０ｎｍの励起光を被写体に照射すると、励起光が照射された被写体の部位（例えば、膠原線維等）から、約４２０〜６５０ｎｍの波長帯域の自家蛍光が発せられる。自家蛍光は、励起光と比べて極めて微弱な光であるため、自家蛍光を観察するためには、励起光カットフィルタ３２によって励起光をカットする必要がある。
【００２８】
このグラフに示す励起光カットフィルタ３２は、励起光の波長４０５ｎｍ±１０ｎｍを含む４１５ｎｍ以下の波長帯域の光をカットする。励起光カットフィルタ３２を透過する光のうち、４１５ｎｍ以下の波長帯域の光の透過率は０．０００１％程度であり、この波長帯域の光は実質的に遮光され、ＣＣＤ４２の受光面には受光されない。なお、４０５ｎｍ±１０ｎｍの波長帯域の光（つまり、励起光の波長帯域の光）をカットすればよく、本実施形態においても３９５ｎｍ以下の波長帯域の光をカットしない方が望ましい。
【００２９】
図２に示すように、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａには、観察窓３４、照明窓３６、鉗子出口３８ｂ等が設けられている。
【００３０】
観察窓３４の奥には、被写体内の像光を取り込むための結像レンズ等の光学系４０が取り付けられ、さらに光学系４０の奥には、ＣＣＤ４２が取り付けられている。ＣＣＤ４２は、例えばインターライントランスファ型のＣＣＤである。ＣＣＤ４２には、プロセッサ装置１４との間で各種信号のやり取りを行うための信号線４４ａ、４４ｂが接続されている。つまり、信号線４４ａ、４４ｂは、ユニバーサルコード２８及びコネクタ２６を介してＣＣＤ４２とプロセッサ装置１４との間に接続されている。
【００３１】
一方、照明窓３６の奥には、照射レンズ４６が設けられている。この照射レンズ４６には、ライトガイドとしての光ファイバー（例えば、石英からなる）４８の出射端が面している。白色光の光源装置１６から発せられ、光ファイバー４８によって照射レンズ４６まで導かれた白色光は、照明窓３６を通して被写体に照射される。つまり、光ファイバー４８は、ユニバーサルコード２８及びコネクタ２６を介して白色光の光源装置１６から電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａの照射レンズ４６まで敷設されている。
【００３２】
操作部２４には、鉗子等の処置具を挿入するための鉗子入口３８ａが設けられている。挿入部２２の内部には、鉗子入口３８ａから先端部２２ａの鉗子出口３８ｂまで延びる鉗子チャンネル３８（図２参照）が形成されている。電子内視鏡システム１２では、自家蛍光観察モードのときに、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４が鉗子入口３８ａから鉗子出口３８ｂに到達するまで挿入され、鉗子チャンネル３８の内部に装着される。これにより、励起光の光源装置１８から発せられる励起光が光ファイバー１０４によって先端部２２ａまで導光され、鉗子出口３８ｂから被写体に照射される。
【００３３】
また、操作部２４には、複数の機能割り当てボタンが設けられている。機能割り当てボタンは、各種の機能をプログラマブルに割り当て可能なものであり、本実施形態では、そのうちの１つの機能割り当てボタンが観察モード切替ボタン５０として割り当てられている。観察モード切替ボタン５０は、白色光観察モードと自家蛍光観察モードとを切り替えるための切替手段である。なお、プロセッサ装置１４にも機能割り当てボタンが設けられている場合には、プロセッサ装置１４の機能割り当てボタンの１つを観察モード切替ボタンとして割り当てることもできる。観察モードを表す観察モード信号が観察モード切替ボタン５０から信号線４４ｃを介してプロセッサ装置１４のＣＰＵ６４および白色光の光源装置１６のＣＰＵ９４に入力される。
【００３４】
続いて、プロセッサ装置１４は、電子内視鏡装置１２、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１８、モニタ２０、キーボード（図示せず）、プリンタ（図示せず）等と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１４には、図２に示すように、ＣＣＤドライバ５４、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧと略す）５６、同期パルスドライバ５８、信号処理回路６０、測光回路６２、及びプロセッサ装置１４の動作を制御するＣＰＵ６４が設けられている。
【００３５】
ＣＣＤドライバ５４は、信号線４４ａを介してＣＣＤ４２に接続され、ＣＣＤドライバ５４には、ＣＰＵ６４とこのＣＰＵ６４によって制御されるＴＧ５６が接続されている。ＣＣＤドライバ５４は、ＣＰＵ６４から入力される観察モード信号、および、ＴＧ５６から入力されるタイミング信号に基づいて、観察モードに対応した、ＣＣＤ４２の蓄積電荷の読み出しタイミング（撮像信号の出力タイミング）を規定する読み出しパルス、および、ＣＣＤ４２の電子シャッタのシャッタ速度を決める電子シャッタパルスを生成し、これをもとに信号線４４ａを介してＣＣＤ４２の動作を制御する。
【００３６】
また、同期パルスドライバ５８にもＴＧ５６が接続され、ＴＧ５６から入力される、読み出しパルスと同じタイミングを含むタイミング信号に基づいて、読み出しパルスの周期に同期した同期パルスを白色光の光源装置１６の同期処理回路８６および励起光の光源装置１８の同期処理回路９６に出力する。同期パルスは、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間との同期をとるための同期信号である。
【００３７】
信号処理回路６０には、ＣＣＤ４２から出力されるアナログの撮像信号が信号線４４ｂを介して入力されるとともに、ＣＰＵ６４から観察モード信号が入力される。信号処理回路６０は、図４に示すように、Ａ／Ｄ変換回路６６と、色調補正部６８と、画像処理部７０とによって構成されている。なお、色調補正部６８および画像処理部７０は、例えば、それぞれ対応する処理を行うソフトウェアと、このソフトウェアを格納するＥＰＲＯＭ（書き換え可能型ＲＯＭ）等の記憶装置等によって構成される。
【００３８】
ＣＣＤ４２からのアナログの撮像信号は、Ａ／Ｄ変換回路６６でＡ／Ｄ変換されてデジタル画像データとされた後、色調補正部６８により色調補正され、さらに、画像処理部７０により、バランス調整処理、高感度化処理、γ補正処理、階調補正処理等の各種の画像処理が施されて内視鏡画像の映像信号とされる。そして、画像処理後の映像信号が、プロセッサ装置１４にケーブル接続されたモニタ２０（図１参照）に出力され、内視鏡画像が表示される。
【００３９】
信号処理回路６０は、白色光観察モードのときに、内視鏡画像として、電子内視鏡装置１２よって撮像された白色光画像をモニタ２０に出力する。一方、自家蛍光観察モードのときには、電子内視鏡装置１２よって同期パルスの１サイクル毎に交互に撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理を施して、例えば、両者が重ね合わせられた合成画像を生成し、この合成画像を内視鏡画像としてモニタ２０に出力する。なお、白色光画像と自家蛍光画像を１サイクル毎に交互に撮像することは必須ではなく、例えば、白色光画像をｉ（ｉは１以上の整数）回撮像し、自家蛍光画像をｊ（ｊは１以上の整数）回撮像することを交互に繰り返してもよい。
【００４０】
自家蛍光観察モードに限らず、白色光観察モードにおいても、撮像された白色光画像は、励起光カットフィルタ３２によって、４１５ｎｍ以下の波長帯域の成分、つまり、Ｂ画像のうちの低波長側の一部の成分がカットされてＣＣＤ４２で受光されるため、黄色がかった色調となる。色調補正部６８は、励起光カットフィルタ３２によってカットされたＢ画像の成分を補うように、撮像された白色光画像の色調を補正する。
【００４１】
励起光カットフィルタ３２がない場合の白色光画像のうちのＢ画像に対して、励起光カットフィルタ３２によって一部の成分がカットされたＢ’画像は次式（１）で表される。
Ｂ’＝Ｂ×（１−ｂ）＝Ｂ×α … （１）
ここで、ｂは、Ｂ画像の全成分を１としたときの、励起光カットフィルタ３２によってカットされた成分であり、式（１）では、α＝（１−ｂ）と表している。従って、Ｂ画像は、式（２）で求めることができる。
Ｂ＝Ｂ’／α … （２）
【００４２】
式（２）で示すように、Ａ／Ｄ変換後の映像信号が光強度に対して線形である場合には、Ｂ’画像を係数αで除算してＢ画像のカットされた成分ｂに相当する成分を増加させることでＢ画像のカットされた成分ｂを補正することができる。また、線形でない場合には、例えば、乗算、加算、マトリクス変換等の演算処理によって、Ｂ画像のカットされた成分ｂに相当する成分を増加させることができる。また、Ｂ画像のカットされた成分ｂに相当する成分の分だけＧ画像およびＲ画像の成分を減少させてもよい。
【００４３】
さらに、励起光カットフィルタ３２によってＧ画像のうちの低波長側の一部の成分がカットされる場合もある。この場合、励起光カットフィルタ３２によって一部の成分がカットされたＧ’画像についてもＢ’画像の場合と同様に、色調補正を行うことが望ましい。
【００４４】
自家蛍光観察モードの場合、前述のように、白色光画像と自家蛍光画像が同期パルスの１サイクル毎に交互に撮像される。画像処理部７０では、図７中央部右に示すように、白色光画像および自家蛍光画像が撮像された後、較正データを用いて、白色光画像と自家蛍光画像とのバランス調整が行われる。自家蛍光画像は、白色光画像と比べて輝度成分が非常に微弱であるため、両者の合成画像において自家蛍光画像を適切に観察するためには、両者の特性（γ値、輝度レベル、コントラスト等）のバランスを適切に設定する必要がある。
【００４５】
較正データは、不特定の被写体の病変部（早期ガン等の発生部）および正常部について、あらかじめ白色光画像および自家蛍光画像を撮像し、例えば、白色光画像における病変部と正常部のコントラストと、自家蛍光画像における病変部と正常部のコントラストとを比較して、両者のコントラストが等しくなるように較正するためのデータである。例えば、白色光画像のコントラストに対して自家蛍光画像のコントラストが１／５であった場合、画像処理部７０では、較正データを用いて、自家蛍光画像のコントラストを５倍にするバランス調整が行われる。γ値や輝度レベル等についても同様である。
【００４６】
白色光画像と自家蛍光画像のバランスは、ＣＣＤ４２等の特性に依存するため、バランス調整は、電子内視鏡システム１０の工場出荷前、もしくは、電子内視鏡システム１０を初めて使用する前等に、少なくとも１回実施することが望ましい。
【００４７】
続いて、画像処理部７０では、図７の中央部に示すように、表示階調処理データを用いて、撮像された白色光画像および自家蛍光画像に表示階調処理が行われ、表示用の白色光画像と自家蛍光画像が生成される。表示階調処理は、モニタ２０に対応したγ補正処理や階調補正処理を含む。
【００４８】
そして、画像処理部７０では、図７の下部に示すように、表示用の白色光画像のＲ画像およびＢ画像をそれぞれＲチャンネル信号およびＢチャンネル信号として割り当てられ、表示用の自家蛍光画像のＧ画像をＧチャンネル信号として割り当てられて、ＲＧＢの各チャンネル信号を合成して合成画像が生成され、モニタ２０に表示される。合成画像は、例えば、正常部がＧ色の色調で表示され、病変部がマゼンタの色調で表示されるように合成処理される。なお、合成画像だけでなく白色光画像と合成画像を並べて表示してもよい。
【００４９】
ここで、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光は、正常部よりも病変部の方が輝度レベルが低下することが知られている。しかし、画像処理部７０は、自家蛍光だけでは、輝度レベル低下の原因が病変部なのか、撮像距離が遠いためなのかを判断できない。そこで、画像処理部７０は、白色光画像のＧ画像と自家蛍光画像の輝度レベルを比較し、両者が共に低い場合には、撮像距離が遠くて輝度レベルが低いと判断し、Ｇ色の色調で表示する。また、白色光画像のＧ画像の輝度レベルが高く、自家蛍光画像の輝度レベルが低い場合には、病変部であると判断し、マゼンタの色調で表示する。
【００５０】
また、高感度化処理には、デジタルゲイン、フレーム加算、デジタルビニング等の処理が含まれる。デジタルゲインは、デジタル画像データを所定の増幅率で増幅する処理である。フレーム加算は、ＣＣＤ４２によって撮像される、連続する複数のフレームの画像データを加算する処理である。デジタルビニングは、ＣＣＤ４２の隣あう複数の撮像画素（ピクセル）を１組とし、受光面積を大きくしてＣＣＤ４２の感度を上げる処理である。
【００５１】
測光回路６２には、信号処理回路６０から白色光画像の映像信号（デジタル画像データ）が入力される。測光回路６２は、信号処理回路６０から入力される白色光画像の映像信号の輝度成分、本実施形態の場合には、Ｇ画像の輝度成分の平均値等から被写体像の輝度を表す輝度値信号を出力する。測光回路６２から出力される輝度値信号は、白色光の光源装置１６の光量制御回路８０および励起光の光源装置１８の光量制御回路９８に入力される。
【００５２】
続いて、白色光の光源装置１６は、図２に示すように、白色光光源７２、レンズ７４、絞り調節機構７６、ロータリーシャッタ７８、光量制御回路８０、絞り駆動ドライバ８２、位置検出器８４、同期処理回路８６、回転制御回路８８、モータドライバ９０、モータ９２、および、白色光の光源装置１６の動作を制御するＣＰＵ９４を備えている。
【００５３】
白色光光源７２は、白色光の光源装置１６の電源がオンのときに常にオンして白色光を発する。白色光光源７２としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、蛍光発光素子ランプ、またはＬＤ（レーザーダイオード）などが使用される。白色光光源７２から発せられる白色光は、レンズ７４で集光され、絞り調節機構７６を介して電子内視鏡装置１２の光ファイバー４８の入射端４８ａに導かれる。
【００５４】
光量制御回路８０は、測光回路６２からの輝度値信号に基づいて、撮像される白色光画像の輝度、本実施形態の場合には、図７の上部左に示すように、Ｇ画像の輝度の平均値があらかじめ設定された所定の輝度となるように、ＣＰＵ９４の制御により、白色光の光源装置１６から発せられる白色光の光量を制御する。光量制御は、白色光画像が撮像される毎に毎回行われる。光量制御回路８０からは、白色光の光量を制御するための光量制御信号が出力され、絞り駆動ドライバ８２および励起光の光源装置１８の光量制御回路９８に入力される。
【００５５】
絞り駆動ドライバ８２は、光量制御回路８０からの光量制御信号に基づいてデジタルの駆動パルスを出力するデジタル回路である。
【００５６】
絞り調節機構７６は、レンズ７４とロータリーシャッタ７８との間に配置され、白色光光源７２から発せられる白色光の光量を調節する。絞り調節機構７６は、例えば、絞り径を可変させる複数の絞り羽根、及びこの絞り羽根を移動させるモータなどから構成される。絞り調節機構７６は、絞り駆動ドライバ８２からの駆動パルスによって駆動され、その絞り量（つまり、白色光の光量）が調節される。
【００５７】
位置検出器８４は、フォトセンサなどから構成され、ロータリーシャッタ７８の外周近傍に配置されている。位置検出器８４は、白色光光源７２の光路Ｐ内を、ロータリーシャッタ７８の遮光部７８ｂが通過するときはオン信号、光通過部７８ａが通過するときはオフ信号を同期処理回路８６へ出力する（図３参照）。なお、位置検出器８４はロータリーシャッタ７８の外周近傍以外の場所に配置されても良く、例えばロータリーシャッタ７８の内部に配置されてもよい。
【００５８】
同期処理回路８６は、位置検出器８４からのオン・オフ信号、および、同期パルスドライバ５８からの同期パルスに基づき、ロータリーシャッタ７８の回転を制御するための同期処理を行う。同期処理回路８６は、本実施形態では、オフ信号からオン信号に切り替わるエッジを位置検出信号として検出する。言い換えると、図５（Ａ）に示すように、ロータリーシャッタ７８の回転位置が、白色光光源７２の光路Ｐに対して光通過部７８ａから遮光部７８ｂに切り替わる境界線７８ｃの位置、つまり、遮光期間の開始タイミングを位置検出信号として検出する。なお、同図（Ｂ）に示すように、遮光部７８ｂから光通過部７８ａに切り替わる境界線７８ｄの位置、つまり、照射期間の開始タイミングを位置検出信号として検出してもよい。
【００５９】
ＣＣＤ４２では、図８のタイミングチャートに示すように、ＣＣＤドライバ５４で生成される電子シャッタパルス及び読み取りパルスに応じて電荷の蓄積、及び撮像信号の出力が行われる。一方、同期処理回路８６は、位置検出信号及び同期パルスに基づき、同期パルス（つまり、読み出しパルス）の出力タイミングに、照射期間から遮光期間への切り替わりのタイミングを合わせるように制御するための同期処理信号を出力し、回転制御回路８８およびモータドライバ９０を介して、モータ９２の回転制御すなわちロータリーシャッタ７８の回転制御を行う。これにより、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、白色光の照射期間および遮光期間とが同期される。
【００６０】
また、同期処理回路８６は、ＣＰＵ９４からの観察モード信号に基づき、自家蛍光観察モードの場合のロータリーシャッタ７８が、白色光観察モードの場合のロータリーシャッタ７８の半分の回転速度となるように、同期処理信号のタイミングを調整する。図８のタイミングチャートに示すように、白色光観察モードのとき、白色光の照射期間とこれに続く遮光期間を１サイクル（１フレーム）とすると、白色光の１サイクルは同期パルスの１サイクルと同じ周期となる。これに対し、自家蛍光観察モードのとき、白色光の１サイクルは同期パルスの２サイクルと同じ周期となる。つまり、自家蛍光観察モードの時、白色光の照射期間および遮光期間は、白色光観察モードのときの２倍の長さとなり、白色光は、同期パルスの２サイクルのうちの１サイクルのみ（つまり、同期パルスの１サイクルおきに）照射される。
【００６１】
回転制御回路８８は、同期処理回路８６からの同期処理信号に基づき、モータタイミングパルスをモータドライバ９０に出力する。モータドライバ９０は、回転制御回路８８からのモータタイミングパルスに基づいてモータ９２の駆動パルスを出力する。モータ９２は、パルスモータであり、モータドライバ９０から駆動パルスが供給されると所定角度ずつ回転する。本実施形態では、４８回の駆動パルスで１回転、すなわち１ステップ分（１個の駆動パルスにおける回転角度）で７．５°回転する。
【００６２】
ロータリーシャッタ７８は、図５に示すように、円板形状で一部に扇形の切り欠き部分を有する。同図では、切り欠き部分が光通過部７８ａ、残りの部分が遮光部７８ｂとして示されている。ロータリーシャッタ７８は、白色光光源７２の光軸と平行に配置されたモータ９２の回転軸９２ａに接続され、モータ９２の回転によってロータリーシャッタ７８が回転されることにより、光通過部７８ａと遮光部７８ｂとが交互に白色光光源７２の光路Ｐ内に挿入される。光通過部７８ａが光路Ｐ内に挿入されると、光ファイバー４８、照射レンズ４６及び照明窓３６を通して被写体内へ白色光が照射される照射期間となり（図５（Ａ）に示す状態）、遮光部７８ｂが光路Ｐ内に挿入されると、被写体内への白色光が遮光される遮光期間となる（図５（Ｂ）に示す状態）。
【００６３】
つまり、ロータリーシャッタ７８の光通過部７８ａの中心角と遮光部７８ｂの中心角との比率は、白色光の照射期間と遮光期間との比率に等しくなる。これら光通過部７８ａ及び遮光部７８ｂの中心角は、白色光観察モードのときに、ロータリーシャッタ７８の回転周期が、同期パルスの周期に等しくなるようにロータリーシャッタ７８が回転制御された場合に、白色光の照射期間および遮光期間と、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間とが等しくなるように設定されている。
【００６４】
上記のように、白色光は、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間に同期して照射され、ＣＣＤ４２の撮像信号出力期間には遮光される。このように、白色光を照射する必要のない期間に白色光を遮光することにより、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａの発熱を抑えることができる。
【００６５】
続いて、励起光の光源装置１８は、同期処理回路９６と、光量制御回路９８と、レーザドライバ１００と、レーザ光源１０２と、光ファイバー１０４と、励起光の光源装置１８とプロセッサ装置１４とを接続するためのコネクタ１０６と、励起光の光源装置１８とコネクタ１０６とを繋ぐユニバーサルコード１０８とを備えている。ここで、レーザドライバ１００およびレーザ光源１０２は本発明の励起光の光源装置１８の光源部、光ファイバー１０４は導光部を構成する。
【００６６】
コネクタ１０６はプロセッサ装置１４に接続され、その一方の接続部は、前述のように、白色光の光源装置１６のコネクタ２６の他方の接続部とコード５２を介して接続され、他方の接続部に励起光の光源装置１８のユニバーサルコード２８が接続されている。本実施形態の場合、図２に示すように、プロセッサ装置１４の同期パルスドライバ５８からの同期パルスおよび白色光の光源装置１６の光量制御回路８０からの光量制御信号が励起光の光源装置１８に入力される。
【００６７】
同期処理回路９６は、同期パルスドライバ５８からの同期パルスに基づき、レーザ光源１０２の発光（点灯／消灯）を制御するための同期処理を行う。同期処理回路９６は、図９のタイミングチャートに示すように、白色光の光源装置１６の同期処理回路８６の場合と同様に、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、励起光の照射期間および遮光期間との同期をとるとともに、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間との同期をとる（白色光の照射期間が励起光の遮光期間となり、白色光の遮光期間が励起光の照射期間となる）ように、レーザ光源の発光制御を行う同期処理信号を出力する。これにより、同期パルスの１サイクル毎に白色光と励起光とが交互に照射される。
【００６８】
なお、同期処理回路９６では、白色光観察モードのときにも同様にレーザ光の発光制御が行われるが、ＣＣＤ４２では、読み出しパルスおよび電子シャッタパルスの制御により、励起光による電荷の蓄積および撮像信号の出力が行われないように制御される。白色光観察モードのときには、本実施形態の場合、白色光と励起光が同時に被写体に照射される期間、励起光が照射された被写体からは自家蛍光が発せられる。しかし、自家蛍光の輝度成分は非常に微弱であるため、白色光画像においては誤差範囲であり、全く影響はない。
【００６９】
上記のように、本実施形態では、観察モードに関係なく白色光と励起光とが交互に照射される。つまり、励起光は点滅しており、白色光の照射期間のとき遮光期間、白色光の遮光期間のとき照射期間となる。しかし、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａには励起光カットフィルタ３２が装着されているので、励起光を常時照射しても何ら問題はない。また、励起光を常時照射する場合には同期処理回路９６が不要となり、励起光の光源装置１８の構造がシンプルにできるため望ましい。
【００７０】
また、本実施形態では、励起光の光源装置１８において、観察モード信号に基づく励起光の発光制御をしていないが、これに限定されず、観察モード信号に基づいて、白色光観察モードの場合には励起光の照射をしない（消灯する）ように制御してもよい。
【００７１】
光量制御回路９８は、図７の上部右に示すように、白色光の光源装置１６の光量制御回路８０からの白色光の光量制御信号に基づいて、レーザ光源１０２から発せられる励起光の光量が、白色光の光源装置１６から発せられる白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、例えば、励起光の光量が白色光の光量に対して１／１０等の一定の比率で変化するように、レーザ光源１０２から発せられる励起光の光量を制御する。光量制御回路９８からは、励起光の光量を制御するための励起光の光量制御信号が出力され、レーザドライバ１００に入力される。
【００７２】
図６は、光量制御が施された白色光および励起光の光量の変化を表すタイミングチャートである。同図の縦軸は光量、横軸は時間の流れ（同期パルスの１サイクル単位）を表している。白色光は、光量制御回路８０によって、白色光画像が撮像される毎にその光量が制御される。一方、励起光は、光量制御回路９８によって、１サイクル前の白色光の光量に対して１／１０の光量となるように、その光量が制御される。このように、光量制御回路８０の制御により、白色光の光量が変更された場合であっても、光量制御回路９８の制御により、それに追従して励起光の光量が自動的に変更されるため、撮像時の白色光画像と自家蛍光画像の露出バランスを常に適正な状態に維持することができる。
【００７３】
レーザドライバ１００は、同期処理回路９６からの同期処理信号、および、光量制御回路９８からの光量制御信号に基づいて、所定のタイミング、所定の光量でレーザ光源１０２を駆動するためのレーザ駆動信号をレーザ光源１０２に出力する。レーザ駆動信号により、励起光の照射期間（レーザ光源１０２のオン）と遮光期間（レーザ光源１０２のオフ）のタイミングが制御されるとともに、励起光の光量が制御される。
【００７４】
レーザ光源（励起光光源）１０２は、レーザドライバ１００からのレーザ駆動信号に基づいて、励起光として、本実施形態の場合には、所定のタイミング、所定の光量に制御された４０５ｎｍ±１０ｎｍの短波長のレーザ光（パルス）を出力する。なお、レーザ光（励起光）の波長は、４０５ｎｍ±１０ｎｍに限定されず、自家蛍光を発する部位に応じて適宜決定すべきものである。レーザ光源１０２から発せられるレーザ光（つまり、励起光）は、光ファイバー１０４の入射端に導かれる。
【００７５】
光ファーバー１０４は、励起光のライトガイドとなるものであり、前述のように、電子内視鏡装置１２の操作部２４の鉗子入口３８ａから鉗子出口３８ｂに到達するまで挿入されて、挿入部２２の内部に形成された鉗子チャンネル３８の内部に装着される。光ファイバー１０４により、レーザ光源１０２から発せられる励起光が、鉗子チャンネル３８内に装着された光ファイバー１０４の先端部まで導光され、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａの鉗子出口３８ｂから被写体に照射される。
【００７６】
上記のように、光ファイバー１０４は電子内視鏡装置１２の鉗子チャンネル３８内に装着されるが、光ファイバー１０４と鉗子チャンネル３８の内壁との間には多少の隙間がある。そのため、励起光用の光ファイバー１０４の放熱効率は、あらかじめ挿入部２２内に設けられている白色光用の光ファイバー４８よりも優れている。また、励起光用の光ファイバー１０４が導光する光は青色成分であり、赤外光成分を含んでいないため、たとえ常時発光させたとしても発熱の問題はほとんど生じない。
【００７７】
本実施形態の電子内視鏡システム１０のうち、電子内視鏡装置１２、プロセッサ装置１４、白色光の光源装置１６は、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムのものを利用することができる。つまり、既存の電子内視鏡システムにおいて、新たに、電子内視鏡装置１２の挿入部２２の先端部２２ａに装着される励起光カットフィルタ３２と、励起光の光源装置１６と、励起光の光源装置１８を接続するためのコネクタ１０６とを追加するだけで本実施形態の電子内視鏡システム１０を実現することができる。
【００７８】
また、既存の電子内視鏡システムにおいて、自家蛍光観察モードの追加により生じる変更、例えば、機能割り当てボタンへの観察モード切替ボタンの割り当て、励起光の照射期間および遮光期間とＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間とのタイミングの変更、信号処理部６０における合成画像の生成、ロータリーシャッタ７８の回転速度の変更等は、既存の電子内視鏡システムのハードウェアを一切変更することなく、ソフトウェア（ファームウェア）のアップデートで対応することができる。
【００７９】
以上のように、本実施形態の電子内視鏡システム１０は、励起光カットフィルタ３２と、励起光の光源装置１６と、コネクタ１０６とを追加するだけで、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムを利用して、自家蛍光画像の撮像機能を実現することができる。そのため、電子内視鏡システム１０の使用者は、既存の電子内視鏡システムを無駄にすることなく、自家蛍光画像の撮像機能を安価に実現することができる。
【００８０】
次に、電子内視鏡システム１０の動作を説明する。
まず、白色光観察モードのときの動作を説明する。
【００８１】
白色光観察モードの場合、電子内視鏡装置１２とプロセッサ装置１４および白色光の光源装置１６とがコネクタ２６およびユニバーサルコード２８を介して接続された後、各装置の電源がオンとされる。白色光観察モードのときには、励起光の光源装置１８を接続する必要はない。つまり、この状態は、観察モードの有無を除き、白色光画像の撮像機能はあるが、自家蛍光画像の撮像機能はない既存の電子内視鏡システムと同等であり、その作用もほぼ同様である。
【００８２】
電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタン５０によって白色光観察モードに設定されると、白色光観察モードを表す観察モード信号がプロセッサ装置１４のＣＰＵ６４および白色光の光源装置１６のＣＰＵ９４に入力される。
【００８３】
続いて、電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内に挿入され、湾曲部２２ｂが操作部２４のアングルノブ３０の操作に応じて所望の方向に湾曲され、先端部２２ａが撮影対象部位の方向に向けられる。
【００８４】
プロセッサ装置１４では、ＣＰＵ６４の制御により、ＴＧ５６でタイミング信号が生成される。このタイミング信号およびＣＰＵ６４からの観察モード信号に基づいて、ＣＣＤドライバ５４で観察モードに対応した読み出しパルスおよび電子シャッタパルスが生成され、ＣＣＤ４２に入力される。また、タイミング信号に基づいて、同期パルスドライバ５８で同期パルスが生成され、白色光の光源装置１６の同期処理回路８６および励起光の光源装置１８の同期処理回路９６に入力される。
【００８５】
白色光の光源装置１６では、同期パルスドライバ５８からの同期パルス、位置検出器８４からのオン・オフ信号、および、ＣＰＵ９４からの観察モード信号に基づいて、同期処理回路８６で同期処理が行われ、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、白色光の照射期間および遮光期間とが同期される。白色光観察モードでは、白色光の１サイクルが同期パルスの１サイクルと同じ周期となるように制御する同期処理信号が同期処理回路８６から出力される。そして、同期処理信号に基づいて、回転制御回路８８により回転制御が行われ、モータドライバ９０によってモータ９２が回転され、ロータリーシャッタ７８が回転される。
【００８６】
また、光量制御回路８０により、測光回路６２からの輝度値信号に基づいて、撮像された白色光画像のうちのＧ画像の輝度の平均値があらかじめ設定された所定の輝度となるように、白色光光源７２から発せられる白色光の光量を制御するための光量制御信号が出力される。そして、絞り駆動ドライバ８２により、光量制御回路８０からの光量制御信号に基づいて絞り調節機構７６が駆動され、その絞り量（つまり、白色光の光量）が調節される。
【００８７】
図８は、白色光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートには、上から順に、ロータリーシャッタ７８の光透過／遮光タイミング、ＣＣＤ４２の読み出しパルス（同期パルス）、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間が表されている。同図に示すように、白色光観察モードでは、同期パルスの１サイクル毎に、所定の一定期間、白色光が照射される。
【００８８】
白色光の照射期間には、白色光の光源装置１６から発せられる白色光が、電子内視鏡装置１２内の光ファイバー４８によって先端部２２ａまで導光され、照射レンズ４６、照射窓３６を通して被写体の撮像対象部位に照射される。そして、白色光が照射された被写体からの反射光が、励起光カットフィルタ３２、観察窓３４、光学系４０を通してＣＣＤ４２で受光され、電子シャッタパルスに基づいて、光電変換されて白色光画像が撮像される。つまり、白色光画像に対応する電荷がＣＣＤ４２に蓄積される。
【００８９】
続いて、遮光期間になると、読み出しパルスに基づいて、撮像された白色光画像に対応する撮像信号がＣＣＤ４２から読み出され、プロセッサ装置１４の信号処理回路６０に入力されて内視鏡画像の映像信号とされる。
【００９０】
信号処理回路６０では、内視鏡画像として、電子内視鏡装置１４よって撮像された白色光画像の映像信号が順次モニタ２０に出力され、白色光画像が表示される。これ以後、白色光の照射期間および遮光期間において、上記の動作が繰り返される。
【００９１】
撮像が終了すると、電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。
【００９２】
続いて、自家蛍光観察モードのときの動作を説明する。
【００９３】
自家蛍光観察モードの場合、電子内視鏡装置１２とプロセッサ装置１４および白色光の光源装置１６とがコネクタ２６およびユニバーサルコード２８を介して接続されるとともに、励起光の光源装置１８とプロセッサ装置１４および白色光の光源装置１６とがコネクタ１０６およびユニバーサルコード１０８を介して接続される。そして、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４が電子内視鏡装置１２の鉗子入口３８ａから挿入され、鉗子チャンネル３８の内部に装着された後、各装置の電源がオンとされる。
【００９４】
電子内視鏡装置１２の観察モード切替ボタン５０によって自家蛍光観察モードに設定されると、自家蛍光観察モードを表す観察モード信号がプロセッサ装置１４のＣＰＵ６４および白色光の光源装置１６のＣＰＵ９４に入力される。
【００９５】
続いて、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４が鉗子チャンネル３８に装着された電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内に挿入され、同様に、先端部２２ａが撮影対象部位の方向に向けられる。なお、電子内視鏡装置１２の挿入部２２ａを被写体の体腔内に挿入した後、励起光の光源装置１８の光ファイバー１０４を電子内視鏡装置１２の鉗子入口３８ａから挿入して鉗子チャンネル３８内に装着してもよい。
【００９６】
プロセッサ装置１４では、前述のように、観察モード信号に対応する読み出しパルスおよび電子シャッタパルスと、同期パルスとが生成される。同期パルスの周期は、観察モードに関係なく常に同じである。
【００９７】
自家蛍光観察モードのときの白色光の光源装置１６の動作は、ロータリーシャッタ７８が白色光観察モードのときの半分の速度で回転され、白色光の１サイクルが同期パルスの２サイクルと同じ周期となる点を除いて、白色光観察モードのときと同じである。白色光の１サイクルにおいて、一方の同期パルスのサイクルで白色光が照射され、他方の同期パルスのサイクルで励起光が照射される。つまり、同期パルスの１サイクル毎に白色光と励起光が交互に照射される。
【００９８】
また、白色光の光源装置１６では、自家蛍光観察モードのとき、図９に示すように、白色光の照射期間および遮光期間が白色光観察モードのときの２倍の長さとなるが、電子シャッタパルスに基づくＣＣＤ４２の電子シャッタ動作により、自家蛍光観察モードのときのＣＣＤ４２の蓄積期間は、白色光観察モードの場合のＣＣＤ４２の蓄積時間と同じになるように制御される。
【００９９】
励起光の光源装置１８では、同期パルスに基づいて、同期処理回路９６で同期処理が行われ、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間と、励起光の照射期間および遮光期間とが同期されるとともに、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間とが同期される。
【０１００】
また、光量制御回路９８により、白色光の光源装置１６の光量制御回路８０からの光量制御信号に基づいて、レーザ光源１０２から発せられる励起光の光量が、白色光の光量に対して１／１０等の一定の比率で変化するように、レーザ光源１０２から照射される励起光の光量を制御するための光量制御信号が出力される。
【０１０１】
そして、同期処理回路９６による同期処理、および、光量制御回路９８による光量制御に基づいて、レーザドライバ１００の駆動により、レーザ光源１０２から、所定のタイミング、所定の光量のレーザ光（励起光）が発せられ、光ファイバー１０４の入射端に導かれる。
【０１０２】
図９は、自家蛍光観察モードのときの電子内視鏡システムの動作を表すタイミングチャートである。このタイミングチャートには、上から順に、ロータリーシャッタ７８の光透過／遮光タイミング、レーザ光源１０２の発光タイミング、ＣＣＤ４２の読み出しパルス（同期パルス）、ＣＣＤ４２の電荷蓄積期間および撮像信号出力期間が表されている。同図に示すように、自家蛍光観察モードでは、同期パルスの１サイクル毎に、白色光の照射期間と励起光の照射期間とが交互に繰り返される。
【０１０３】
白色光の照射期間には、白色光の光源装置１６から白色光が被写体に照射され、ＣＣＤ４２に白色光画像に対応する電荷が蓄積される。続いて、白色光の遮光期間になると、ＣＣＤ４２から白色光画像の撮像信号が出力される。
【０１０４】
励起光の光源装置１８からの励起光の照射は、ＣＣＤ４２から白色光画像の撮像信号が出力されている期間、つまり、白色光の遮光期間に同時に行われる。なお、図９の例では、励起光の照射と白色光画像の撮像信号の出力の一部が同時に行われている。
【０１０５】
励起光の照射期間には、白色光の光源装置１６からの白色光が遮光された状態で、励起光の光源装置１８から発せられる励起光が光ファイバー１０４によって導光され、電子内視鏡装置１２の先端部２２ａの鉗子出口３８ｂから被写体に照射される。そして、励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光が、励起光カットフィルタ３２、観察窓３４、光学系４０を通してＣＣＤ４２で受光され、電子シャッタパルスに基づいて、光電変換されて自家蛍光画像が撮像される。つまり、自家蛍光画像に対応する電荷がＣＣＤ４２に蓄積される。
【０１０６】
続いて、励起光の遮光期間になると、読み出しパルスに基づいて、撮像された自家蛍光画像に対応する撮像信号がＣＣＤ４２から読み出され、プロセッサ装置１４の信号処理回路６０に入力される。
【０１０７】
続く白色光の光源装置１６からの白色光の照射は、ＣＣＤ４２から自家蛍光画像の撮像信号が出力されている期間に同時に行われる。なお、図９の例では、白色光の照射と自家蛍光画像の撮像信号の出力の一部が同時に行われている。
【０１０８】
信号処理回路６０では、電子内視鏡装置１２よって撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理が施され、両者が重ね合わせられた合成画像が生成され、これが内視鏡画像としてモニタ２０に表示される。これ以後、白色光の照射期間および遮光期間と、励起光の照射期間および遮光期間において、上記の動作が繰り返される。
【０１０９】
撮像が終了すると、電子内視鏡装置１２の挿入部２２が被写体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。
【０１１０】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明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ず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ 電子内視鏡システム
１２ 電子内視鏡装置
１４ プロセッサ装置
１６ 白色光の光源装置
１８ 励起光の光源装置
２０ モニタ
２２ 挿入部
２２ａ 先端部
２２ｂ 湾曲部
２４ 操作部
２６、１０６ コネクタ
２６ａ 第１コネクタ
２６ｂ 第２コネクタ
２８、１０８ ユニバーサルコード
３０ アングルノブ
３２ 励起光カットフィルタ
３４ 観察窓
３６ 照明窓
３８ 鉗子チャンネル
３８ａ 鉗子入口
３８ｂ 鉗子出口
４０ 光学系
４２ ＣＣＤ
４４ａ、４４ｂ 信号線
４６ 照射レンズ
４８、１０４ 光ファイバー
４８ａ 入射端
５０ 観察モード切替ボタン
５２ コード
５４ ＣＣＤドライバ
５６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
５８ 同期パルスドライバ
６０ 信号処理回路
６２ 測光回路
６４、９４ ＣＰＵ
６６ Ａ／Ｄ変換回路
６８ 色調補正部
７０ 画像処理部
７２ 白色光光源
７４ レンズ
７６ 絞り調節機構
７８ ロータリーシャッタ
８０、９８ 光量制御回路
８２ 絞り駆動ドライバ
８４ 位置検出器
８６、９６ 同期処理回路
８８ 回転制御回路
９０ モータドライバ
９２ モータ
１００ レーザドライバ
１０２ レーザ光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光の光源装置から発せられる白色光を導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で受光し光電変換して白色光画像を撮像する内視鏡装置を利用して、自家蛍光画像を撮像するために使用される励起光の光源装置であって、
所定波長の励起光を常時発する光源部と、
前記内視鏡装置の鉗子チャンネルの内部に装着され、前記光源部から発せられる励起光を導光して被写体に照射する導光部と、
前記白色光の光源装置における白色光の光量制御信号に基づいて、前記光源部から発せられる励起光の光量が、前記白色光の光源装置から発せられる白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、前記光源部から発せられる励起光の光量を制御する光量制御部とを有する励起光の光源装置。
【請求項２】
前記光源部は、前記励起光として、４０５ｎｍ±１０ｎｍの波長のレーザ光を出力するものである請求項１に記載の励起光の光源装置。
【請求項３】
前記光量制御部は、前記励起光の光量が前記白色光の光量に対して一定の比率で変化するように、前記励起光の光量を制御するものである請求項１または２に記載の励起光の光源装置。
【請求項４】
白色光を発する白色光の光源装置と、
請求項１〜３のいずれかに記載の励起光の光源装置と、
被写体の体腔内に挿入される挿入部を有し、前記白色光の光源装置から発せられる白色光を前記挿入部の先端まで導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で光電変換して白色光画像を撮像するか、前記白色光の光源装置からの白色光が遮光された状態で、前記励起光の光源装置から発せられる励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を前記固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する内視鏡装置と、
前記内視鏡装置の挿入部の先端部にキャップとして装着され、前記固体撮像素子で受光される光のうち、前記励起光の光源装置から照射される所定波長の励起光を含む所定帯域の波長の光をカットする励起光カットフィルタと、
前記内視鏡装置によって撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理を施して、前記白色光画像と前記自家蛍光画像とが重ね合わせられた合成画像を生成する信号処理回路とを備える電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記信号処理回路は、さらに、前記励起光カットフィルタによってカットされた白色光画像の成分を補うように、該白色光画像の色調を補正するものである請求項４に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記信号処理回路は、さらに、被写体の病変部および正常部について、あらかじめ撮像された白色光画像および自家蛍光画像を用いて、前記合成画像における白色光画像および自家蛍光画像の特性のバランスを調整するものである請求項４または５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記信号処理回路によってバランスが調整される特性は、γ値、輝度レベル、コントラストのうちの少なくとも１つを含む請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記信号処理回路は、さらに、前記白色光画像の赤色成分および青色成分と前記自家蛍光画像の緑色成分とを合成して前記合成画像を生成するものである請求項４〜７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項１】
白色光の光源装置から発せられる白色光を導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で受光し光電変換して白色光画像を撮像する内視鏡装置を利用して、自家蛍光画像を撮像するために使用される励起光の光源装置であって、
所定波長の励起光を常時発する光源部と、
前記内視鏡装置の鉗子チャンネルの内部に装着され、前記光源部から発せられる励起光を導光して被写体に照射する導光部と、
前記白色光の光源装置における白色光の光量制御信号に基づいて、前記光源部から発せられる励起光の光量が、前記白色光の光源装置から発せられる白色光の光量と所定の相関をもって変化するように、前記光源部から発せられる励起光の光量を制御する光量制御部とを有する励起光の光源装置。
【請求項２】
前記光源部は、前記励起光として、４０５ｎｍ±１０ｎｍの波長のレーザ光を出力するものである請求項１に記載の励起光の光源装置。
【請求項３】
前記光量制御部は、前記励起光の光量が前記白色光の光量に対して一定の比率で変化するように、前記励起光の光量を制御するものである請求項１または２に記載の励起光の光源装置。
【請求項４】
白色光を発する白色光の光源装置と、
請求項１〜３のいずれかに記載の励起光の光源装置と、
被写体の体腔内に挿入される挿入部を有し、前記白色光の光源装置から発せられる白色光を前記挿入部の先端まで導光して被写体に照射し、その反射光を固体撮像素子で光電変換して白色光画像を撮像するか、前記白色光の光源装置からの白色光が遮光された状態で、前記励起光の光源装置から発せられる励起光が照射された被写体から発せられる自家蛍光を前記固体撮像素子で光電変換して自家蛍光画像を撮像する内視鏡装置と、
前記内視鏡装置の挿入部の先端部にキャップとして装着され、前記固体撮像素子で受光される光のうち、前記励起光の光源装置から照射される所定波長の励起光を含む所定帯域の波長の光をカットする励起光カットフィルタと、
前記内視鏡装置によって撮像された白色光画像および自家蛍光画像に画像処理を施して、前記白色光画像と前記自家蛍光画像とが重ね合わせられた合成画像を生成する信号処理回路とを備える電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記信号処理回路は、さらに、前記励起光カットフィルタによってカットされた白色光画像の成分を補うように、該白色光画像の色調を補正するものである請求項４に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記信号処理回路は、さらに、被写体の病変部および正常部について、あらかじめ撮像された白色光画像および自家蛍光画像を用いて、前記合成画像における白色光画像および自家蛍光画像の特性のバランスを調整するものである請求項４または５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記信号処理回路によってバランスが調整される特性は、γ値、輝度レベル、コントラストのうちの少なくとも１つを含む請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記信号処理回路は、さらに、前記白色光画像の赤色成分および青色成分と前記自家蛍光画像の緑色成分とを合成して前記合成画像を生成するものである請求項４〜７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０９６２（Ｐ２０１２−１０９６２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５０３１９（Ｐ２０１０−１５０３１９）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【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１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【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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