電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置及び電子内視鏡システムにおける撮像制御方法
【課題】光量が不足する遠景観察状態にある場合であっても、特殊光観察に影響を与えることなく、十分に明るい映像を取得することができる。
【解決手段】近景観察モード時には、第１青色狭帯域光Bn1を体腔内に照射して撮像する。この撮像により得られる撮像信号から露光量が検出される。露光量が一定値未満である場合には、近景観察モードから遠景観察モードに切り替えられる。遠景観察モードでは、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光Bn2を体腔内に照射して撮像する。第２青色狭帯域光Bn2は、第１青色狭帯域光Bn1に対して上記のように半値幅を拡げているため、特殊光観察に影響を与えることなく、遠景観察時の光量不足が解消される。
【解決手段】近景観察モード時には、第１青色狭帯域光Bn1を体腔内に照射して撮像する。この撮像により得られる撮像信号から露光量が検出される。露光量が一定値未満である場合には、近景観察モードから遠景観察モードに切り替えられる。遠景観察モードでは、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光Bn2を体腔内に照射して撮像する。第２青色狭帯域光Bn2は、第１青色狭帯域光Bn1に対して上記のように半値幅を拡げているため、特殊光観察に影響を与えることなく、遠景観察時の光量不足が解消される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭帯域光を使って表層血管などを強調表示する特殊光観察機能を備えた電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置及び電子内視鏡システムにおける撮像制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は光源装置に接続されており、光源装置で発せられた光は、電子内視鏡の先端部に設けられた照射窓から体腔内部に対して照射される。体腔内で反射した光は、電子内視鏡の先端部に設けられた観察窓を通して、先端部内の撮像装置によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。したがって、電子内視鏡を用いることによって、被検者の体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
【０００３】
光源装置には、波長が青色領域から赤色領域にわたる白色の広帯域光を発することができるキセノンランプなどの白色光源が用いられている。体腔内の照射に白色の広帯域光を用いることで、撮像画像から被写体組織全体を把握することができる。しかしながら、広帯域光を照射したときに得られる撮像画像からは、被写体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被写体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。
【０００４】
このような被写体組織に対しては、波長を特定領域に制限した狭帯域光を照射することで、微細血管などが強調されて明瞭に観察できるようになることが知られている。その一方、被写体組織に照射される光の半値幅が狭くなることで、体腔内を照明する光の光量が低下するため、体腔内は全体的に暗くなる。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１では、狭帯域光を照射したときに得られる撮像信号に対して、光量不足を補うような画像処理を施している。これにより、狭帯域光の照射で体腔内が暗くなる場合であっても、モニタに写る映像の画質が低下しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４００９６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、狭帯域光を照射する場合であっても、内視鏡先端部を被写体組織に近づけて近景で観察するときには、狭帯域光の光量は不足せず、表層血管などを十分に強調できることが知られている。これに対して、内視鏡先端部を被写体組織から遠ざけて遠景で観察するときには、狭帯域光の光量が不足するため、表層血管などを十分に強調することができない場合があることが知られている。
【０００８】
この知見については、特許文献１には全く記載されておらず、且つ示唆もされていない。したがって、遠景観察のときには、光量不足によって表層血管などを強調表示することができないため、特許文献１のような、撮像信号に対して光量不足を補うような画像処理が必要となる。しかしながら、近景観察の時には、表層血管などを十分に強調表示できるほど十分に明るい。このように十分に明るい状態で特許文献１のような画像処理を施した場合には、明るくなり過ぎるため、かえって映像が見にくくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、狭帯域光を使って表層血管などを強調表示して観察する特殊光観察を行なう場合に、光量が不足する遠景観察状態にある場合であっても、特殊光観察に影響を与えることなく、十分に明るい映像を取得することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置及び電子内視鏡システムにおける撮像制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子内視鏡システムは、体腔内に特定波長の光を照射する照射手段と、照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得する撮像信号取得手段と、前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記撮像信号取得手段は、近景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光及び緑色波長領域において特定の帯域に制限された第１緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、前記第２青色狭帯域光、及び前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定の範囲で拡げた第２緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像信号取得手段を制御することが好ましい。前記第２青色狭帯域光は、４６０ｎｍ付近の中心波長よりも長波長側では光量が急激に低下し、短波長側では４００ｎｍ〜４６０ｎｍの間では光量が緩やかに低下し、４００ｎｍを下回ると光量が急激に低下する光であり、前記第２緑色狭帯域光は、中心波長が５５０ｎｍであり、半値幅が２０ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。
【００１２】
前記照射手段は、前記第１青色狭帯域光及び前記第２青色狭帯域光を発する青色光光源と、前記第１緑色狭帯域光及び前記第２緑色狭帯域光を発する緑色光光源とを備えることが好ましい。前記青色光光源または前記緑色光光源は、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で調節可能であることが好ましい。前記青色光光源または前記緑色光光源は、近景観察状態において第１青色狭帯域光を撮像して得られる第１青色撮像信号及び第１緑色狭帯域光を撮像して得られる第１緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ／Ｌｇと遠景観察時において第２青色狭帯域光を撮像して得られる第２青色撮像信号及び第２緑色狭帯域光を撮像して得られる第２緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ´／Ｌｇ´との比が一定になるように、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節することが好ましい。前記青色光光源または前記緑色光光源が前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節する場合には、前記撮像信号取得手段が取得した撮像信号に対してモニタ表示用の画像データを生成するための信号処理を行う際に、近景観察状態と遠景観察状態とで異なる信号処理を行なうことが好ましい。
【００１３】
前記照射手段は、波長が青色領域から赤色領域にまで及ぶ広帯域光を発する広帯域光源と、前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２青色狭帯域光を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ、及び前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２緑色狭帯域光を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタを有する回転フィルタとを備えることが好ましい。
【００１４】
前記観察状態判定手段は、前記撮像信号取得手段により取得した撮像信号から露光量を検出し、検出した露光量が一定値以上である場合に近景観察状態にあると判定し、一定値未満である場合に遠景観察状態であると判定することが好ましい。
【００１５】
本発明の電子内視鏡システムのプロセッサ装置は、特定波長の光で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子により撮像することで得られる撮像信号を受信する受信手段と、前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の電子内視鏡システムにおける撮像制御方法は、体腔内に特定波長の光を照射し、照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得し、前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定し、近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、遠景観察状態にあると判定された場合には、近景観察状態のときに使用した第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光を使用して撮像していることから、特殊光観察に影響を与えることなく、十分に明るい映像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の電子内視鏡システムの概略図である。
【図２】電子内視鏡システムのブロック図である。
【図３】回転フィルタの概略図である。
【図４】回転フィルタの青色光透過フィルタ、緑色透過フィルタ、赤色透過フィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図５】（A）は回転フィルタの第１青色狭帯域光透過フィルタ及び第１緑色狭帯域光透過フィルタの分光透過率を、（B）は回転フィルタの第２青色狭帯域光透過フィルタ及び第２緑色狭帯域光透過フィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図６】（A）は血管における光の吸収係数を、（B）は生体組織における光の散乱係数を示すグラフである。
【図７】第１実施形態におけるCCDの撮像制御を示しており、（A）は通常光観察時の撮像制御を、（B）は特殊光観察時（近景）の撮像制御を、（C）は特殊光観察時（遠景）の撮像制御を示す説明図である。
【図８】近景観察時にモニタに表示される特殊光画像の画像図である。
【図９】遠景観察時にモニタに表示される特殊光画像の画像図である。
【図１０】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態の電子内視鏡システムのブロック図である。
【図１２】通常光用回転フィルタの概略図である。
【図１３】特殊光用回転フィルタの概略図である。
【図１４】第２実施形態におけるCCDの撮像制御を示しており、（A）は通常光観察時の撮像制御を、（B）は特殊光観察時（近景）の撮像制御を、（C）は特殊光観察時（遠景）の撮像制御を示す説明図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の電子内視鏡システムのブロック図である。
【図１６】第２青色狭帯域光Bn2及び第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅が一定の範囲で調節可能であることを説明するための説明図である。
【図１７】第３実施形態におけるCCDの撮像制御を示しており、（A）は通常光観察時の撮像制御を、（B）は特殊光観察時（近景）の撮像制御を、（C）は特殊光観察時（遠景）の撮像制御を示す説明図である。
【図１８】青色狭帯域光の半値幅を広くせず、緑色狭帯域光の半値幅だけ広くして遠景観察を行なう場合のCCDの撮像制御を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の画像を生成するプロセッサ装置１２と、体腔内を照射する光を供給する光源装置１３と、体腔内の画像を表示するモニタ１４とを備えている。
【００２０】
この電子内視鏡システム１０では、体腔内を白色光などの広帯域光で照明することによって被写体組織を全体的に観察する通常光画像モードと、体腔内を狭帯域光で照明することで表層血管などを強調表示した状態で観察する特殊光画像モードの２つの観察モードを有している。また、特殊光画像モードでは、さらに、電子内視鏡１１の先端部１６ａと被写体組織との距離が近い近景状態で観察するときの近景観察モードと、被写体組織との距離が遠い遠景状態で観察するときの遠景観察モードを備えている。
【００２１】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられており、この先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００２２】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００２３】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、回転フィルタ３１と、フィルタ切替部３２とを備えている。広帯域光源３０はキセノンランプ、白色ＬＥＤ、マイクロホワイト光源などであり、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。広帯域光源３０から発せられた広帯域光ＢＢは、回転フィルタ３１を介して、集光レンズ３４に入射する。集光レンズ３４で集光された光は、ライトガイド３５に入射する。
【００２４】
回転フィルタ３１は、モータ３６によって回転軸３１ａを中心として一定速度で回転する。回転フィルタ１３０は、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢのうち通常光画像モード時に使用する光を透過させる第１フィルタエリア３８と、広帯域光ＢＢのうち特殊光画像モード時に使用する光を透過させる第２フィルタエリア３９とを備えており、第１フィルタエリア３８は第２フィルタエリア３９よりも内側に設けられている。フィルタ切替部３２は、回転フィルタ３１の回転軸３１ａに取り付けられており、通常光画像モード時には第１フィルタエリア３８が、特殊光画像モード時には第２フィルタエリア３９が、広帯域光源３０の光路上に位置するように、回転フィルタ３１を径方向に移動させる。
【００２５】
図３に示すように、第１フィルタエリア３８には、広帯域光ＢＢのうち青色帯域の光（B光）を透過させる青色光透過フィルタ４０が、広帯域光BBのうち緑色帯域の光（G光）を透過させる緑色光透過フィルタ４１が、広帯域光BBのうち赤色帯域の光（R光）を透過させる赤色光透過フィルタ４２が、この順序で周方向に沿って設けられている。したがって、回転フィルタ３１の回転によって、回転フィルタ３１からはB光、G光、R光が順に出射する。このように回転フィルタ３１から順に出射するB光、G光、R光については面順次光と呼ばれている。
【００２６】
ここで、青色光透過フィルタ４０は、図４に示すように、グラフBに示す分光透過率を、緑色光透過フィルタ４１はグラフGに示す分光透過率を、赤色光透過フィルタ４２はグラフRに示す分光透過率を有している。また、グラフBの長波長側とグラフGの短波長側とが一部重なり合っており、グラフGの長波長側とグラフRの短波長側とが一部重なり合っている。したがって、体腔内に照射される面順次光は、青色帯域、緑色帯域、赤色帯域のそれぞれにおいて光強度がピークに達する波長を１つ有するとともに、それ以外の波長においても、グラフB、G、Rがそれぞれ一部重なり合っていることから、青色帯域から赤色帯域にかけて一定以上の光強度を途切れることなく有している。
【００２７】
図３に示すように、第２フィルタエリア３９には、広帯域光ＢＢのうち近景観察モード時に使用する第１青色狭帯域光Bn1を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ６５と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察モード時に使用する第２青色狭帯域光Bn2を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ６６と、広帯域光ＢＢのうち近景観察モード時に使用する第１緑色狭帯域光Gn1を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ６７と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察モード時に使用する第２緑色狭帯域光Gn2を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタ６８とが、この順序で周方向に沿って設けられている。
【００２８】
第１青色狭帯域光透過フィルタ６５の分光透過率は、図５（A）のグラフBn1に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第１青色狭帯域光Bn1は、中心波長の略４５０ｎｍ付近で光量がピーク値に達し、４５０ｎｍよりも長波長側では光量が急激に低下し、４５０ｎｍと５００ｎｍの間で光量はほぼ「０」になる。一方、４５０ｎｍよりも短波長側では、長波長側での光量の低下ほど急激でないものの、光量は４５０ｎｍから４００ｎｍにかけて低下し、４００ｎｍよりも下回ったところで光量は「０」になる。
【００２９】
これに対して、第２青色狭帯域光透過フィルタ６６の分光透過率は、図５（Ｂ）のグラフBn2に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第２青色狭帯域光Bn2は、第１青色狭帯域光Bn1と同様に、光量がピーク値に達する中心波長の略４５０ｎｍよりも長波長側では光量が急激に低下する。その一方で、略４５０ｎｍよりも短波長側では、第１青色狭帯域光Bn1とは異なり、４５０ｎｍから４００ｎｍの間では比較的高い光量を保持した状態で、光量は徐々にゆっくりと低下する。そして、４００ｎｍ付近で光量は急激に低下し始めて、４００ｎｍよりも下回ったところで光量は「０」になる。したがって、第２青色狭帯域光Bn2は、第１青色狭帯域光Bn1のうち、中心波長の略４５０ｎｍの長波長側の光量は全く変化させず、短波長側の光量を増加させた光となっている。
【００３０】
第１青色狭帯域光Bn1と第２青色狭帯域光Bn2を上記のような光量分布にしたのは、次の理由による。図６（Ａ）の吸光係数の分布が示すように、照射された光のうち４５０ｎｍ付近を下回る波長の光は生体組織内の表層血管で極めて強い吸収を受ける一方、４５０ｎｍ付近を超える光は表層血管ではほどんど吸収せずにそのまま透過する。また、図６（Ｂ）の散乱係数の分布が示すように、照射された光は、波長が短ければ短いほど、生体組織内での散乱が強くなる。これら血管の光吸収特性と生体組織の光散乱特性に関する知見やその他の知見から、照射された光の波長が４７０ｎｍ付近を超えなければ、表層血管では強い光の吸収特性によって照射された光のほとんどが電子内視鏡の先端部１６ａにまで返らず、その一方、表層血管を囲む生体組織では、比較的強い散乱特性によって照射された光の多くが反射して電子内視鏡の先端部１６ａにまで返ってくる。これによって、表層血管とその周りの生体組織とのコントラストは極めて高くなるため、表層血管などを十分に強調表示することができる。
【００３１】
したがって、表層血管などを十分に強調表示するためには、近景観察時と遠景観察時のいずれの観察時においても、４７０ｎｍ付近を超える波長域において光量を有しない光を照射することが不可欠である。一方、４７０ｎｍ付近を超えなければ、表層血管などを十分に強調表示することができるため、光量が不足する遠景観察時においては、第１青色狭帯域光Bn1に対して、４７０ｎｍ付近より短波長側で光量を増加させた第２青色狭帯域光Bn2を用いている。
【００３２】
一方、第１緑色狭帯域光透過フィルタ６７の分光透過率は、図５（Ａ）のグラフGn1に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第１緑色狭帯域光Gn1は、中心波長が５５０ｎｍ付近で、半値幅が１０ｎｍ〜２０ｎｍとなっている。これに対して、第２緑色狭帯域光透過フィルタ６８の分光透過率は、図５（Ｂ）のグラフGn2に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第２緑色狭帯域光Gn2は、第１緑色狭帯域光Gn1と同様に、中心波長は５５０ｎｍである一方、第１緑色狭帯域光Gn1とは異なり、半値幅については２０〜４０ｎｍとなっている。即ち、第２緑色狭帯域光Gn2は、第１緑色狭帯域光Gn1よりも半値幅が広くなっている。したがって、第２緑色狭帯域光Gn2は、第１緑色狭帯域光Gn1と比較して、半値幅が広くなった分だけ光量が多い。
【００３３】
第１緑色狭帯域光Gn1と第２緑色狭帯域光Gn2を上記のような光量分布にしたのは、次の理由による。図６（Ａ）の吸光係数の分布が示すように、４５０ｎｍ付近を超える光については血管に対する光吸収特性は低くなるが、５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近では、中層血管に対する光の吸収特性が高くなる。そして、６００ｎｍを超える光については再び吸収特性は低くなる。また、図６（Ｂ）の散乱係数の分布が示すように、波長が長くなるほど散乱係数は徐々に低くなるものの、５００ｎｍ〜６００ｎｍの間では、生体組織内での散乱特性にそれほど変化があるわけではない。
【００３４】
したがって、これら血管の光吸収特性と生体組織の光散乱特性に関する知見やその他の知見から、照射された光の波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近においては、中層血管を含む生体組織の散乱特性の変化は小さいため、生体組織で反射して電子内視鏡の先端部１６ａにまで返ってくる光の光量はほぼ一定である。これに対して、その生体組織に含まれる中層血管は５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近の光に対して比較的高い光吸収特性を示すため、中層血管に照射された光のうち電子内視鏡の先端部１６ａにまで返ってくる光の割合は低下する。したがって、照射された光が５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近の下では、中層血管とその周りの生体組織とのコントラストが高くなるため、中層血管などを十分に強調表示することができる。
【００３５】
したがって、中層血管などを十分に強調表示するためには、近景観察時と遠景観察時のいずれの観察時においても、照射する光の波長帯域が５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、好ましくは５３０ｎｍ〜５７０ｎｍであることが不可欠である。５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、好ましくは５３０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内であれば、中層血管などを十分に強調表示することができるため、光量が不足する遠景観察時においては、中心波長が略５５０ｎｍである第１緑色狭帯域光Gn1の半値幅を更に広くして光量を増加させた第２緑色狭帯域光Gn2を用いている。
【００３６】
図２に示すように、電子内視鏡１１は、ライトガイド３５、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド３５は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置１３に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。光源装置１３で発せられた光は、ライトガイド４３により導光された後、照射レンズ４８に向けて出射する。照射レンズ４８に入射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、体腔内に照射される。体腔内で反射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。
【００３７】
ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４は所定の分光感度を有するモノクロＣＣＤである。ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００３８】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。通常光画像モードに設定されている場合には、回転フィルタ３１からＢ光が照射されている間、即ち、回転フィルタ３１が１／３回転する間に、図７（Ａ）に示すように、Ｂ光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を青色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。
【００３９】
次に、回転フィルタ３１から照射される光がＢ光からＧ光に切り替わった場合には、同様にして、回転フィルタ３１が１／３回転する間に、Ｇ光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を緑色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。次に、回転フィルタ３１から照射される光がＧ光からＲ光に切り替わった場合には、同様にして、回転フィルタ３１が１／３回転する間に、Ｒ光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を赤色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。
【００４０】
これに対して、特殊光画像モード時において、近景観察の状態にある場合には、図７（Ｂ）に示すように、回転フィルタ３１から第１青色狭帯域光Bn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第１青色狭帯域光Bn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第１青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１青色狭帯域光Bn1から第２青色狭帯域光Bn2に切り替わり、第２青色狭帯域光Bn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。
【００４１】
次に、回転フィルタ３１から照射される光が第２青色狭帯域光Bn2から第１緑色狭帯域光Gn1に切り替わり、第１緑色狭帯域光Gn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第１緑色狭帯域光Gn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第１緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定の回数だけ繰り返し行なわれる。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１緑色狭帯域光Gn1から第２緑色狭帯域光Gn2に切り替わり、第２緑色狭帯域光Gn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。
【００４２】
また、特殊光画像モード時において、遠景観察の状態にある場合には、図７（Ｃ）に示すように、回転フィルタ３１から第１青色狭帯域光Bn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１青色狭帯域光Bn1から第２青色狭帯域光Bn2に切り替わり、第２青色狭帯域光Bn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第２青色狭帯域光Bn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第２青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。
【００４３】
次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１青色狭帯域光Bn1から第１緑色狭帯域光Gn1に切り替わり、第１緑色狭帯域光Gn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１緑色狭帯域光Gn1から第２緑色狭帯域光Gn2に切り替わり、第２緑色狭帯域光Gn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第２緑色狭帯域光Gn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第２緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定の回数だけ繰り返し行なわれる。
【００４４】
図２に示すように、プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理部５５（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））と、フレームメモリ５６と、観察状態判定部５７と、表示制御回路５８を備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ＤＳＰ５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、ホワイトバランス調整、色調処理、階調処理、シャープネス処理などの信号処理を行う。ＤＳＰ５５では、通常光画像モードに設定されている際、ＡＦＥから出力される青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号に上記信号処理を施すことによって、通常光画像データを生成する。生成した通常光画像データはフレームメモリ５６に記憶される。
【００４５】
一方、特殊光画像モードにおいて近景観察モードに設定されている場合には、ＡＦＥから出力される第１青色狭帯域撮像信号と第１緑色狭帯域撮像信号のそれぞれに対して上記信号処理を施す。信号処理が施された各撮像信号は、近景用特殊光画像データとてフレームメモリに記憶される。また、特殊光画像モードにおいて遠景観察モードに設定されている場合には、近景観察モードと同様にして、第２青色狭帯域撮像信号と第２緑色狭帯域撮像信号とのそれぞれは、上記信号処理が施された後、遠景用特殊光画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。
【００４６】
観察状態判定部５７は、フレームメモリ５６に記憶された近景用特殊光画像データ及び遠景用特殊光画像データのいずれか一方の画像データから、露光量を検出する。検出した露光量が一定値以上である場合には、現時点で近景観察状態にあると判定する。近景観察状態にあると判定された場合には、近景観察モードに自動的に設定する。近景観察モードに設定されたら、撮像制御部４６に対して、次に撮像するときに、第１青色狭帯域撮像信号及び第１緑色狭帯域撮像信号を取得するように指示する（図７（Ｂ）参照）。一方、検出した露光量が一定値未満である場合には、現時点で遠景観察状態にあると判定する。遠景観察状態にあると判定された場合には、遠景観察モードに自動的に設定する。遠景観察モードに設定されたら、撮像制御部４６に対して、次に撮像するときに、第２青色狭帯域撮像信号及び第２緑色狭帯域撮像信号を取得するように指示する（図７（Ｃ）参照）。
【００４７】
表示制御回路５８は、通常光画像モードにある場合には、フレームメモリ５６から通常光画像データを読み出し、読み出した通常光画像データに基づいてモニタ１４に通常光画像を表示する。一方、特殊光画像モードにおいて近景観察モードにある場合には、フレームメモリ５６から近景用特殊光画像データを読み出す。そして、読み出した近景用特殊光画像データに基づいて、図８に示すような近景観察時の特殊光画像をモニタ１４に表示する。
【００４８】
また、特殊光画像モードにおいて遠景観察モードにある場合には、フレームメモリ５６から遠景用特殊光画像データを読み出す。そして、読み出した遠景用特殊光画像データに基づいて、図９に示すような遠景観察時の特殊光画像をモニタ１４に表示する。本発明では、遠景観察時における光量不足を、体腔内に照射する光の半値幅を広げることによって補っている。その際、血管の光吸収特性とその血管周りの生体組織の散乱特性を鑑みて半値幅を広げているため、表層血管などの強調表示する特殊光観察に影響を及ぼすことがない。
【００４９】
次に、本発明の作用を図１０のフローチャートに沿って説明する。まず、画像モード切替SW５０を操作することにより、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替える。特殊光画像モードでは、初期設定で近景観察モードに設定されている。フィルタ切替部１３１は、特殊光画像モードへの切替に従って、回転フィルタ３１の第２フィルタエリア３９を広帯域光源３０の光路上にセットする。この状態で回転フィルタ３１を回転させることによって、第１青色狭帯域光Bn1、第２青色狭帯域光Bn2、第１緑色狭帯域光Gn1、及び第２緑色狭帯域光Gn2（これらを特殊光ともいう）が、この順で体腔内に照射される。なお、特殊光画像モードでは、初期設定を近景観察モードではなく遠景観察モードにしてもよい。
【００５０】
そして、撮像制御部４６は、第１青色狭帯域光Bn1と第１緑色狭帯域光Gn1が照射されたときだけ、ＣＣＤ４４から撮像信号を読み出すように指示する。これにより、第１青色狭帯域撮像信号と第１緑色狭帯域撮像信号が得られる。得られた第１青色狭帯域撮像信号と第１緑色狭帯域撮像信号は、ＤＳＰ５５で、ホワイトバランス調整、色調処理、階調処理、シャープネス処理などの信号処理が施された後、近景用特殊光画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。そして、フレームメモリ５６から読み出された近景用特殊光画像データに基づいて、図８に示すような近景観察時の特殊光画像が表示される。
【００５１】
また、観察状態判定部５７は、フレームメモリ５６に記憶された近景用特殊光画像データから露光量を検出する。そして、露光量が一定値以上である場合には、現時点の観察状態が近景観察状態と判定され、そのまま近景観察モードが保持される。一方、露光量が一定値未満である場合には、現時点の観察状態は遠景観察状態と判定される。遠景観察状態と判定されたら、近景観察モードから遠景観察モードに切り替えられる。
【００５２】
遠景観察モードへの切替に応じて、撮像制御部４６は、第２青色狭帯域光Bn2と第２緑色狭帯域光Gn2が照射されたときだけ、ＣＣＤ４４から撮像信号を読み出すように指示する。これにより、第２青色狭帯域撮像信号と第２緑色狭帯域撮像信号が得られる。得られた第２青色狭帯域撮像信号と第２緑色狭帯域撮像信号は、ＤＳＰ５５で、近景観察モード時と同様の信号処理が施された後、遠景用特殊光画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。そして、フレームメモリ５６から読み出された遠景用特殊光画像データに基づいて、図９に示すような遠景観察時の特殊光画像が表示される。
【００５３】
遠景観察モード時においても、遠景観察モード時と同様に、観察状態判定部によって観察状態の判定が行われる。したがって、露光量が一定値以上となったときには、遠景観察モードから近景観察モードに切り替える。一方、露光量が一定値未満のとき（露光量は一定値未満であるが表層血管などは十分に強調表示されているとき）には、特殊光画像モードが設定されている限り、そのまま遠景観察モードを保持する。
【００５４】
図１１に示すように、本発明の第２実施形態の電子内視鏡システム１００は、１枚の回転フィルタだけでＲＧＢの面順次光や特殊光を体腔内に照射した第１実施形態と異なり、２枚の回転フィルタを使ってＲＧＢの面順次光や特殊光を照射する。なお、以下においては、第１実施形態と第２実施形態とで異なる部分についてのみ説明を行い、それ以外については説明を省略する。
【００５５】
電子内視鏡システム１００の光源装置１３内には、通常光用回転フィルタ１０１と、特殊光用回転フィルタ１０２とが設けられている。通常光用回転フィルタ１０１及び特殊光用回転フィルタ１０２は、モータ１０３、１０３によって回転軸１０１ａ，１０２ａを中心として一定速度で回転する。
【００５６】
通常光用回転フィルタ１０１には、図１２に示すように、広帯域光ＢＢのうち青色帯域の光（B光）を透過させる青色光透過フィルタ１１０と、広帯域光BBのうち緑色帯域の光（G光）を透過させる緑色光透過フィルタ１１１と、広帯域光BBのうち赤色帯域の光（R光）を透過させる赤色光透過フィルタ１１２と、広帯域光ＢＢをそのまま透過させる開口部１１３とが、この順序で周方向に沿って設けられている。通常光用回転フィルタ１０１は、青色光透過フィルタ１１０、緑色光透過フィルタ１１１、赤色光透過フィルタ１１２、及び開口部１１３のうちのいずれか一つが広帯域光源３０の光路上に位置するように、設けられている（図１１参照）。
【００５７】
一方、特殊光用回転フィルタ１０２には、図１３に示すように、広帯域光ＢＢのうち近景観察時に使用する第１青色狭帯域光Bn1を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ１１５と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察時に使用する第２青色狭帯域光Bn2を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ１１６と、広帯域光ＢＢのうち近景観察時に使用する第１緑色狭帯域光Gn1を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ１１７と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察時に使用する第２緑色狭帯域光Gn2を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタ１１８とが、この順序で周方向に沿って設けられている。特殊光用回転フィルタ１０２には、広帯域光ＢＢの光路と直交する方向に回転軸１０２ａを移動させるフィルタ切替部１２０が設けられている（図１１参照）。このフィルタ切替部１２０によって、特殊光用回転フィルタ１０２は、第１青色狭帯域光透過フィルタ１１５、第２青色狭帯域光透過フィルタ１１６、第１緑色狭帯域光透過フィルタ１１７、及び第２緑色狭帯域光透過フィルタ１１８のいずれか１つのフィルタを広帯域光源３０の光路上に位置させる挿入位置と、回転フィルタ全体を広帯域光ＢＢの光路上から退避させる退避位置との間で移動自在となっている。
【００５８】
第２実施形態では、通常光画像モードに設定されている場合には、特殊光用回転フィルタ１０２は退避位置にセットされる。したがって、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢは、そのまま通常光用回転フィルタ１０１に照射される。この状態で、通常光用回転フィルタ１０１が回転することで、体腔内には、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光、広帯域光ＢＢがこの順で照射される。第２実施形態では、通常光用回転フィルタ１０１に特殊光透過用の開口部１１３を設けたことで、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光に加えて、広帯域光ＢＢが体腔内に照射されることになる。したがって、体腔内での反射光を受光するＣＣＤ４４を撮像制御部４６により制御する際には、図１４に示すように、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を照射したときには第１実施形態と同様に信号の蓄積と読出を行なうものの、広帯域光ＢＢを照射したときには信号の蓄積と読み出しは行なわれない。
【００５９】
一方、特殊光画像モードに設定されている場合には、特殊光用回転フィルタ１０２は挿入位置にセットされる。そして、通常光用回転フィルタ１０１の開口部１１３が広帯域光ＢＢの光路上に位置したときに、通常光用回転フィルタ１０１の回転を停止させる。この状態で、特殊光用回転フィルタ１０２が回転することによって、体腔内には、第１青色狭帯域光Bn1、第２青色狭帯域光Bn2、第１緑色狭帯域光Gn1、第２緑色狭帯域光Gn2がこの順で照射される。特殊光画像モードでは、体腔内に照射される光の種類と順序は全く同じであるので（図７（Ｂ）、（Ｃ）参照）、撮像制御部４６によるＣＣＤ４４の制御についての説明は省略する。
【００６０】
図１５に示すように、本発明の第３実施形態の電子内視鏡システム２００は、ＲＧＢの面順次光の照射によって青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号を取得した第１及び第２実施形態とは異なり、体腔内に広帯域光ＢＢをそのまま照射し、その広帯域光ＢＢが照射された体腔内をカラーＣＣＤで撮像することによって、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号を取得している。また、この第３実施形態の電子内視鏡システム２００は、特定波長を透過させるフィルタを備えた回転フィルタによって第１青色狭帯域光などの特殊光を発生させた第１及び第２実施形態とは異なり、ＬＥＤなどの光源によって特殊光を発生させている。なお、以下においては、第３実施形態と第１または第２実施形態とで異なる部分についてのみ説明を行い、それ以外については説明を省略する。
【００６１】
電子内視鏡システム２００の光源装置１３内には、第１及び第２実施形態と同様の広帯域光源３０と、シャッター２０１と、青色光光源２０２と、緑色光光源２０３と、カプラー２０４と、光源制御部２０５とが設けられている。シャッター２０１は、広帯域光源３０と集光レンズ３７との間に設けられており、広帯域光ＢＢの光路に挿入されて広帯域光ＢＢを遮光する挿入位置と、挿入位置から退避して広帯域光ＢＢが集光レンズ３７に向かうことを許容する退避位置との間で移動自在となっている。通常光画像モードに設定されているときにはシャッター２０１は退避位置にセットされる一方、特殊光画像モードに設定されているときにはシャッター２０１は挿入位置にセットされる。集光レンズ３７から出射した広帯域光BBは広帯域光用光ファイバ２１０に入射する。
【００６２】
青色光光源２０２はＬＥＤ（Light Emitting Diode）などから構成され、第１及び第２実施形態で使用した第１青色狭帯域光と同様の第１青色狭帯域光Bn1と、第１及び第２実施形態で使用した第２青色狭帯域光と同様の第２青色狭帯域光Bn2の２種類の青色光を発することが可能である。さらには、青色光光源２０２は、第２青色狭帯域光Bn2の半値幅を図１６に示すような範囲Raで拡げたり狭くしたりすることが可能である。この青色光光源２０２から発せられた光は、青色光用光ファイバ２１１に入射する。
【００６３】
緑色光光源２０３もＬＥＤなどから構成され、第１及び第２実施形態で使用した第１緑色狭帯域光と同様の第１緑色狭帯域光Gn1と、第１及び第２実施形態で使用した第２緑色狭帯域光と同様の第２緑色狭帯域光Gn2の２種類の緑色光を発することが可能である。この緑色光光源２０３も、青色光光源２０２と同様、第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅を図１６に示すような範囲Rbで拡げたり狭くしたりすることが可能である。緑色光光源２０３から発せられた光は、緑色光用光ファイバ２１２に入射する。
【００６４】
なお、第３実施形態では、第１及び第２実施形態と異なり、第２青色狭帯域光Bn2及び第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅を調節できるようにしたことから、撮像信号を取得した後のDSPでの信号処理（色調処理など）においては、近景観察時と遠景観察時とでは異なる処理を行なう必要がある。しかしながら、近景観察時における青色撮像信号及び緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ／Ｌｇと遠景観察時における青色撮像信号及び緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ´／Ｌｇ´との比が一定になるように、第２青色狭帯域光Bn2及び第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅を調節することで、近景観察時と遠景観察時とで同じ信号処理（色調処理など）で済ませることができる。ここで、Ｌｂは第１青色狭帯域撮像信号の輝度値を、Ｌｇは第１緑色狭帯域撮像信号の輝度値を、Ｌｂ´は第２青色狭帯域撮像信号の輝度値を、Ｌｇ´は第２緑色狭帯域撮像信号の輝度値を示している。輝度比Ｌｂ／Ｌｇ、Ｌｂ´／Ｌｇ´については、光源制御部２０５に接続されたプロセッサ装置１２内の輝度比算出部２１５で算出される。
【００６５】
カプラー２０４は、電子内視鏡内のライトガイド３５と、広帯域光用光ファイバ２１０、青色光用光ファイバ２１１、及び緑色光用光ファイバ２１２とを連結する。これにより、広帯域光ＢＢは、広帯域光用光ファイバ２１０を介して、ライトガイド３５に入射することが可能となる。また、第１青色狭帯域光Bn1及び第２青色狭帯域光Bn2は、青色光用光ファイバ２１１を介して、ライトガイド４３に入射することが可能となるとともに、第１緑色狭帯域光Gn1及び第２緑色狭帯域光Gn2は、緑色光用光ファイバ２１２を介して、ライトガイド３５に入射することが可能である。
【００６６】
光源制御部２０５はプロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９からの指示に基づいて、青色光光源２０２及び緑色光光源２０３を制御する。通常光画像モードに設定されている場合には、青色光光源２０２及び緑色光光源２０３はＯＦＦ（消灯）にされる。これに対して、特殊光画像モードにおいて近景観察モードに設定されている場合には、シャッター２０１の挿入位置へのセットによって広帯域光ＢＢの体腔内への照射が停止された状態で、撮像信号を１フレーム分取得する期間内で、青色光光源２０２から第１青色狭帯域光Bn1が発せられる。その後に、同様に、１フレームの取得期間内で、緑色光光源２０３から第１緑色狭帯域光Gn1が発せられる。また、特殊光画像モードにおいて遠景観察モードに設定されている場合には、近景観察モードと同様に体腔内への広帯域光ＢＢの照射が停止された状態で、１フレームの取得期間内で、青色光光源２０２から第２青色狭帯域光Bn2が発せられる。その後に、１フレームの取得期間内で、緑色光光源２０３から第２緑色狭帯域光Gn2が発せられる。
【００６７】
カラーＣＣＤ２２０は、集光レンズ５１からの光を撮像面２２０ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。この撮像面２２０ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のいずれかのカラーフィルターが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が配列されている。したがって、カラーＣＣＤ２２０で広帯域光ＢＢを受光した場合には、Ｒ画素から赤色撮像信号が、Ｇ画素から緑色撮像信号が、Ｂ画素から青色撮像信号が出力される。また、カラーＣＣＤ２２０で第１青色狭帯域光Bn1または第２青色狭帯域光Bn2を受光した場合には、Ｂ画素から第１青色狭帯域撮像信号または第２青色狭帯域撮像信号が出力される。また、カラーＣＣＤ２２０で第１緑色狭帯域光Gn1または第２緑色狭帯域光Gn2を受光した場合には、Ｇ画素から第１緑色狭帯域撮像信号または第２緑色狭帯域撮像信号が出力される。
【００６８】
撮像制御部４６は、カラーＣＣＤ２２０の撮像を制御することによって、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。通常光画像モードに設定されている場合、図１７（Ａ）に示すように、１フレームの取得期間内で、広帯域光ＢＢを光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。この動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００６９】
これに対して、特殊光画像モードにおける近景観察モードに設定されている場合には、図１７（B）に示すように、まず最初に、１フレームの取得期間内で、第１青色狭帯域光Bn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第１青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。第１青色狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第１緑色狭帯域光Gn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第１緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。これら動作は、近景観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００７０】
また、同様にして、特殊光画像モードにおける遠景観察モードに設定されている場合には、図１７（Ｃ）に示すように、まず最初に、１フレームの取得期間内で、第２青色狭帯域光Bn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第２青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。第２青色狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第２緑色狭帯域光Gn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第２緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。これら動作は、遠景観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００７１】
なお、上記第１〜第３実施形態では、遠景観察モードにおいて、第１青色狭帯域光Bn1よりも半値幅を大きくした第２青色狭帯域光Bn2を使用するとともに、第１緑色狭帯域光Gn1よりも半値幅を大きくした第２緑色狭帯域光Gn2を使用することによって、光量不足を解消したが、光量不足がそれほどでもない場合には、第１青色狭帯域光Bn1と第１緑色狭帯域光Gn1のいずれか一方の半値幅のみを大きくしてもよい。例えば、第１実施形態において、遠景観察モード時には、青色光については半値幅を広くせずに、第１青色狭帯域光Bn1をそのまま使用し続け、緑色光については半値幅を広くした第２緑色狭帯域光Gn2を使用してもよい。この場合には、図１８に示すように、撮像制御部によるＣＣＤの制御において、第１青色狭帯域光Bn1と第２緑色狭帯域光Gn2を照射したときのみ信号の蓄積と読出を行い、第２青色狭帯域光Bn2と第１緑色狭帯域光Gn1を照射したときには信号の蓄積と読出は行なわない。
【００７２】
また、上記第１〜第３実施形態では、青色波長領域の光（第１または第２青色狭帯域光Bn1,Bn2）を照射したときの撮像信号と緑色波長領域の光（第１または第２緑色狭帯域光Gn1,Gn2）を照射したときの撮像信号の両方を使って特殊光画像を生成したが、青色波長領域の光または緑色波長領域の光のいずれか一方のみを使って特殊光画像を生成してもよい。
【００７３】
また、上記第３実施形態では、青色光光源に発生する光の半値幅を微調節する機能を設けるとともに、緑色光光源にも発生する光の半値幅を微調節する機能を設けたが、例えば、プロセッサ装置のＤＳＰで、ホワイトバランス調整、色調処理、階調処理、シャープネス処理などの信号処理を撮像信号に施す際に、近景観察時と遠景観察時とで別々の信号処理を施す場合には、青色光光源及び緑色光光源に半値幅を微調節する機能を設けなくともよい。
【００７４】
なお、上記実施形態では、青色の狭帯域光または緑色の狭帯域光の半値幅を拡げることによって、遠景観察時の光量不足を補ったが、これに加えて、赤色狭帯域光を用いて遠景観察する場合には、赤色狭帯域光の半値幅も拡げてもよい。
【００７５】
なお、上記実施形態では、近景観察時と遠景観察時とで半値幅を変化させたが、これを更に一般化し、内視鏡先端部と被写体組織との距離に応じて狭帯域光の半値幅を変化、即ち、被写体距離との距離が遠くなるほど半値幅を大きくし、その距離が近くなるほど半値幅を小さくすることが好ましい。
【符号の説明】
【００７６】
１０，１００，２００ 電子内視鏡システム
３０ 広帯域光源
３１ 回転フィルタ
４４ 撮像素子
４５，１１５ 第１青色狭帯域光透過フィルタ
４６，１１６ 第２青色狭帯域光透過フィルタ
４７，１１７ 第１緑色狭帯域光透過フィルタ
４８，１１８ 第２緑色狭帯域光透過フィルタ
４６ 撮像制御部
５５ ＤＳＰ
５７ 観察状態判定部
５９ コントローラー
１０２ 特殊光用回転フィルタ
２０２ 青色光光源
２０３ 緑色光光源
２２０ カラーＣＣＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭帯域光を使って表層血管などを強調表示する特殊光観察機能を備えた電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置及び電子内視鏡システムにおける撮像制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡は、被検者の体腔内に挿入される細長の挿入部を備えており、この挿入部の先端にはＣＣＤなどの撮像装置が内蔵されている。また、電子内視鏡は光源装置に接続されており、光源装置で発せられた光は、電子内視鏡の先端部に設けられた照射窓から体腔内部に対して照射される。体腔内で反射した光は、電子内視鏡の先端部に設けられた観察窓を通して、先端部内の撮像装置によって撮像される。撮像により得られた画像は、電子内視鏡に接続されたプロセッサ装置で各種処理が施された後、モニタに表示される。したがって、電子内視鏡を用いることによって、被検者の体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
【０００３】
光源装置には、波長が青色領域から赤色領域にわたる白色の広帯域光を発することができるキセノンランプなどの白色光源が用いられている。体腔内の照射に白色の広帯域光を用いることで、撮像画像から被写体組織全体を把握することができる。しかしながら、広帯域光を照射したときに得られる撮像画像からは、被写体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被写体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。
【０００４】
このような被写体組織に対しては、波長を特定領域に制限した狭帯域光を照射することで、微細血管などが強調されて明瞭に観察できるようになることが知られている。その一方、被写体組織に照射される光の半値幅が狭くなることで、体腔内を照明する光の光量が低下するため、体腔内は全体的に暗くなる。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１では、狭帯域光を照射したときに得られる撮像信号に対して、光量不足を補うような画像処理を施している。これにより、狭帯域光の照射で体腔内が暗くなる場合であっても、モニタに写る映像の画質が低下しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４００９６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、狭帯域光を照射する場合であっても、内視鏡先端部を被写体組織に近づけて近景で観察するときには、狭帯域光の光量は不足せず、表層血管などを十分に強調できることが知られている。これに対して、内視鏡先端部を被写体組織から遠ざけて遠景で観察するときには、狭帯域光の光量が不足するため、表層血管などを十分に強調することができない場合があることが知られている。
【０００８】
この知見については、特許文献１には全く記載されておらず、且つ示唆もされていない。したがって、遠景観察のときには、光量不足によって表層血管などを強調表示することができないため、特許文献１のような、撮像信号に対して光量不足を補うような画像処理が必要となる。しかしながら、近景観察の時には、表層血管などを十分に強調表示できるほど十分に明るい。このように十分に明るい状態で特許文献１のような画像処理を施した場合には、明るくなり過ぎるため、かえって映像が見にくくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、狭帯域光を使って表層血管などを強調表示して観察する特殊光観察を行なう場合に、光量が不足する遠景観察状態にある場合であっても、特殊光観察に影響を与えることなく、十分に明るい映像を取得することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置及び電子内視鏡システムにおける撮像制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子内視鏡システムは、体腔内に特定波長の光を照射する照射手段と、照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得する撮像信号取得手段と、前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
前記撮像信号取得手段は、近景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光及び緑色波長領域において特定の帯域に制限された第１緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、前記第２青色狭帯域光、及び前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定の範囲で拡げた第２緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像信号取得手段を制御することが好ましい。前記第２青色狭帯域光は、４６０ｎｍ付近の中心波長よりも長波長側では光量が急激に低下し、短波長側では４００ｎｍ〜４６０ｎｍの間では光量が緩やかに低下し、４００ｎｍを下回ると光量が急激に低下する光であり、前記第２緑色狭帯域光は、中心波長が５５０ｎｍであり、半値幅が２０ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。
【００１２】
前記照射手段は、前記第１青色狭帯域光及び前記第２青色狭帯域光を発する青色光光源と、前記第１緑色狭帯域光及び前記第２緑色狭帯域光を発する緑色光光源とを備えることが好ましい。前記青色光光源または前記緑色光光源は、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で調節可能であることが好ましい。前記青色光光源または前記緑色光光源は、近景観察状態において第１青色狭帯域光を撮像して得られる第１青色撮像信号及び第１緑色狭帯域光を撮像して得られる第１緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ／Ｌｇと遠景観察時において第２青色狭帯域光を撮像して得られる第２青色撮像信号及び第２緑色狭帯域光を撮像して得られる第２緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ´／Ｌｇ´との比が一定になるように、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節することが好ましい。前記青色光光源または前記緑色光光源が前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節する場合には、前記撮像信号取得手段が取得した撮像信号に対してモニタ表示用の画像データを生成するための信号処理を行う際に、近景観察状態と遠景観察状態とで異なる信号処理を行なうことが好ましい。
【００１３】
前記照射手段は、波長が青色領域から赤色領域にまで及ぶ広帯域光を発する広帯域光源と、前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２青色狭帯域光を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ、及び前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２緑色狭帯域光を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタを有する回転フィルタとを備えることが好ましい。
【００１４】
前記観察状態判定手段は、前記撮像信号取得手段により取得した撮像信号から露光量を検出し、検出した露光量が一定値以上である場合に近景観察状態にあると判定し、一定値未満である場合に遠景観察状態であると判定することが好ましい。
【００１５】
本発明の電子内視鏡システムのプロセッサ装置は、特定波長の光で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子により撮像することで得られる撮像信号を受信する受信手段と、前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の電子内視鏡システムにおける撮像制御方法は、体腔内に特定波長の光を照射し、照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得し、前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定し、近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、遠景観察状態にあると判定された場合には、近景観察状態のときに使用した第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光を使用して撮像していることから、特殊光観察に影響を与えることなく、十分に明るい映像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態の電子内視鏡システムの概略図である。
【図２】電子内視鏡システムのブロック図である。
【図３】回転フィルタの概略図である。
【図４】回転フィルタの青色光透過フィルタ、緑色透過フィルタ、赤色透過フィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図５】（A）は回転フィルタの第１青色狭帯域光透過フィルタ及び第１緑色狭帯域光透過フィルタの分光透過率を、（B）は回転フィルタの第２青色狭帯域光透過フィルタ及び第２緑色狭帯域光透過フィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図６】（A）は血管における光の吸収係数を、（B）は生体組織における光の散乱係数を示すグラフである。
【図７】第１実施形態におけるCCDの撮像制御を示しており、（A）は通常光観察時の撮像制御を、（B）は特殊光観察時（近景）の撮像制御を、（C）は特殊光観察時（遠景）の撮像制御を示す説明図である。
【図８】近景観察時にモニタに表示される特殊光画像の画像図である。
【図９】遠景観察時にモニタに表示される特殊光画像の画像図である。
【図１０】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態の電子内視鏡システムのブロック図である。
【図１２】通常光用回転フィルタの概略図である。
【図１３】特殊光用回転フィルタの概略図である。
【図１４】第２実施形態におけるCCDの撮像制御を示しており、（A）は通常光観察時の撮像制御を、（B）は特殊光観察時（近景）の撮像制御を、（C）は特殊光観察時（遠景）の撮像制御を示す説明図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の電子内視鏡システムのブロック図である。
【図１６】第２青色狭帯域光Bn2及び第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅が一定の範囲で調節可能であることを説明するための説明図である。
【図１７】第３実施形態におけるCCDの撮像制御を示しており、（A）は通常光観察時の撮像制御を、（B）は特殊光観察時（近景）の撮像制御を、（C）は特殊光観察時（遠景）の撮像制御を示す説明図である。
【図１８】青色狭帯域光の半値幅を広くせず、緑色狭帯域光の半値幅だけ広くして遠景観察を行なう場合のCCDの撮像制御を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の画像を生成するプロセッサ装置１２と、体腔内を照射する光を供給する光源装置１３と、体腔内の画像を表示するモニタ１４とを備えている。
【００２０】
この電子内視鏡システム１０では、体腔内を白色光などの広帯域光で照明することによって被写体組織を全体的に観察する通常光画像モードと、体腔内を狭帯域光で照明することで表層血管などを強調表示した状態で観察する特殊光画像モードの２つの観察モードを有している。また、特殊光画像モードでは、さらに、電子内視鏡１１の先端部１６ａと被写体組織との距離が近い近景状態で観察するときの近景観察モードと、被写体組織との距離が遠い遠景状態で観察するときの遠景観察モードを備えている。
【００２１】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられており、この先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
【００２２】
ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
【００２３】
図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、回転フィルタ３１と、フィルタ切替部３２とを備えている。広帯域光源３０はキセノンランプ、白色ＬＥＤ、マイクロホワイト光源などであり、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。広帯域光源３０から発せられた広帯域光ＢＢは、回転フィルタ３１を介して、集光レンズ３４に入射する。集光レンズ３４で集光された光は、ライトガイド３５に入射する。
【００２４】
回転フィルタ３１は、モータ３６によって回転軸３１ａを中心として一定速度で回転する。回転フィルタ１３０は、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢのうち通常光画像モード時に使用する光を透過させる第１フィルタエリア３８と、広帯域光ＢＢのうち特殊光画像モード時に使用する光を透過させる第２フィルタエリア３９とを備えており、第１フィルタエリア３８は第２フィルタエリア３９よりも内側に設けられている。フィルタ切替部３２は、回転フィルタ３１の回転軸３１ａに取り付けられており、通常光画像モード時には第１フィルタエリア３８が、特殊光画像モード時には第２フィルタエリア３９が、広帯域光源３０の光路上に位置するように、回転フィルタ３１を径方向に移動させる。
【００２５】
図３に示すように、第１フィルタエリア３８には、広帯域光ＢＢのうち青色帯域の光（B光）を透過させる青色光透過フィルタ４０が、広帯域光BBのうち緑色帯域の光（G光）を透過させる緑色光透過フィルタ４１が、広帯域光BBのうち赤色帯域の光（R光）を透過させる赤色光透過フィルタ４２が、この順序で周方向に沿って設けられている。したがって、回転フィルタ３１の回転によって、回転フィルタ３１からはB光、G光、R光が順に出射する。このように回転フィルタ３１から順に出射するB光、G光、R光については面順次光と呼ばれている。
【００２６】
ここで、青色光透過フィルタ４０は、図４に示すように、グラフBに示す分光透過率を、緑色光透過フィルタ４１はグラフGに示す分光透過率を、赤色光透過フィルタ４２はグラフRに示す分光透過率を有している。また、グラフBの長波長側とグラフGの短波長側とが一部重なり合っており、グラフGの長波長側とグラフRの短波長側とが一部重なり合っている。したがって、体腔内に照射される面順次光は、青色帯域、緑色帯域、赤色帯域のそれぞれにおいて光強度がピークに達する波長を１つ有するとともに、それ以外の波長においても、グラフB、G、Rがそれぞれ一部重なり合っていることから、青色帯域から赤色帯域にかけて一定以上の光強度を途切れることなく有している。
【００２７】
図３に示すように、第２フィルタエリア３９には、広帯域光ＢＢのうち近景観察モード時に使用する第１青色狭帯域光Bn1を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ６５と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察モード時に使用する第２青色狭帯域光Bn2を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ６６と、広帯域光ＢＢのうち近景観察モード時に使用する第１緑色狭帯域光Gn1を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ６７と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察モード時に使用する第２緑色狭帯域光Gn2を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタ６８とが、この順序で周方向に沿って設けられている。
【００２８】
第１青色狭帯域光透過フィルタ６５の分光透過率は、図５（A）のグラフBn1に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第１青色狭帯域光Bn1は、中心波長の略４５０ｎｍ付近で光量がピーク値に達し、４５０ｎｍよりも長波長側では光量が急激に低下し、４５０ｎｍと５００ｎｍの間で光量はほぼ「０」になる。一方、４５０ｎｍよりも短波長側では、長波長側での光量の低下ほど急激でないものの、光量は４５０ｎｍから４００ｎｍにかけて低下し、４００ｎｍよりも下回ったところで光量は「０」になる。
【００２９】
これに対して、第２青色狭帯域光透過フィルタ６６の分光透過率は、図５（Ｂ）のグラフBn2に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第２青色狭帯域光Bn2は、第１青色狭帯域光Bn1と同様に、光量がピーク値に達する中心波長の略４５０ｎｍよりも長波長側では光量が急激に低下する。その一方で、略４５０ｎｍよりも短波長側では、第１青色狭帯域光Bn1とは異なり、４５０ｎｍから４００ｎｍの間では比較的高い光量を保持した状態で、光量は徐々にゆっくりと低下する。そして、４００ｎｍ付近で光量は急激に低下し始めて、４００ｎｍよりも下回ったところで光量は「０」になる。したがって、第２青色狭帯域光Bn2は、第１青色狭帯域光Bn1のうち、中心波長の略４５０ｎｍの長波長側の光量は全く変化させず、短波長側の光量を増加させた光となっている。
【００３０】
第１青色狭帯域光Bn1と第２青色狭帯域光Bn2を上記のような光量分布にしたのは、次の理由による。図６（Ａ）の吸光係数の分布が示すように、照射された光のうち４５０ｎｍ付近を下回る波長の光は生体組織内の表層血管で極めて強い吸収を受ける一方、４５０ｎｍ付近を超える光は表層血管ではほどんど吸収せずにそのまま透過する。また、図６（Ｂ）の散乱係数の分布が示すように、照射された光は、波長が短ければ短いほど、生体組織内での散乱が強くなる。これら血管の光吸収特性と生体組織の光散乱特性に関する知見やその他の知見から、照射された光の波長が４７０ｎｍ付近を超えなければ、表層血管では強い光の吸収特性によって照射された光のほとんどが電子内視鏡の先端部１６ａにまで返らず、その一方、表層血管を囲む生体組織では、比較的強い散乱特性によって照射された光の多くが反射して電子内視鏡の先端部１６ａにまで返ってくる。これによって、表層血管とその周りの生体組織とのコントラストは極めて高くなるため、表層血管などを十分に強調表示することができる。
【００３１】
したがって、表層血管などを十分に強調表示するためには、近景観察時と遠景観察時のいずれの観察時においても、４７０ｎｍ付近を超える波長域において光量を有しない光を照射することが不可欠である。一方、４７０ｎｍ付近を超えなければ、表層血管などを十分に強調表示することができるため、光量が不足する遠景観察時においては、第１青色狭帯域光Bn1に対して、４７０ｎｍ付近より短波長側で光量を増加させた第２青色狭帯域光Bn2を用いている。
【００３２】
一方、第１緑色狭帯域光透過フィルタ６７の分光透過率は、図５（Ａ）のグラフGn1に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第１緑色狭帯域光Gn1は、中心波長が５５０ｎｍ付近で、半値幅が１０ｎｍ〜２０ｎｍとなっている。これに対して、第２緑色狭帯域光透過フィルタ６８の分光透過率は、図５（Ｂ）のグラフGn2に示すような分布を有していることから、体腔内に照射される第２緑色狭帯域光Gn2は、第１緑色狭帯域光Gn1と同様に、中心波長は５５０ｎｍである一方、第１緑色狭帯域光Gn1とは異なり、半値幅については２０〜４０ｎｍとなっている。即ち、第２緑色狭帯域光Gn2は、第１緑色狭帯域光Gn1よりも半値幅が広くなっている。したがって、第２緑色狭帯域光Gn2は、第１緑色狭帯域光Gn1と比較して、半値幅が広くなった分だけ光量が多い。
【００３３】
第１緑色狭帯域光Gn1と第２緑色狭帯域光Gn2を上記のような光量分布にしたのは、次の理由による。図６（Ａ）の吸光係数の分布が示すように、４５０ｎｍ付近を超える光については血管に対する光吸収特性は低くなるが、５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近では、中層血管に対する光の吸収特性が高くなる。そして、６００ｎｍを超える光については再び吸収特性は低くなる。また、図６（Ｂ）の散乱係数の分布が示すように、波長が長くなるほど散乱係数は徐々に低くなるものの、５００ｎｍ〜６００ｎｍの間では、生体組織内での散乱特性にそれほど変化があるわけではない。
【００３４】
したがって、これら血管の光吸収特性と生体組織の光散乱特性に関する知見やその他の知見から、照射された光の波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近においては、中層血管を含む生体組織の散乱特性の変化は小さいため、生体組織で反射して電子内視鏡の先端部１６ａにまで返ってくる光の光量はほぼ一定である。これに対して、その生体組織に含まれる中層血管は５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近の光に対して比較的高い光吸収特性を示すため、中層血管に照射された光のうち電子内視鏡の先端部１６ａにまで返ってくる光の割合は低下する。したがって、照射された光が５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、特に５３０ｎｍ〜５７０ｎｍ付近の下では、中層血管とその周りの生体組織とのコントラストが高くなるため、中層血管などを十分に強調表示することができる。
【００３５】
したがって、中層血管などを十分に強調表示するためには、近景観察時と遠景観察時のいずれの観察時においても、照射する光の波長帯域が５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、好ましくは５３０ｎｍ〜５７０ｎｍであることが不可欠である。５００ｎｍ〜６００ｎｍの間、好ましくは５３０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内であれば、中層血管などを十分に強調表示することができるため、光量が不足する遠景観察時においては、中心波長が略５５０ｎｍである第１緑色狭帯域光Gn1の半値幅を更に広くして光量を増加させた第２緑色狭帯域光Gn2を用いている。
【００３６】
図２に示すように、電子内視鏡１１は、ライトガイド３５、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド３５は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置１３に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。光源装置１３で発せられた光は、ライトガイド４３により導光された後、照射レンズ４８に向けて出射する。照射レンズ４８に入射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、体腔内に照射される。体腔内で反射した光は、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。
【００３７】
ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４は所定の分光感度を有するモノクロＣＣＤである。ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
【００３８】
撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。通常光画像モードに設定されている場合には、回転フィルタ３１からＢ光が照射されている間、即ち、回転フィルタ３１が１／３回転する間に、図７（Ａ）に示すように、Ｂ光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を青色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。
【００３９】
次に、回転フィルタ３１から照射される光がＢ光からＧ光に切り替わった場合には、同様にして、回転フィルタ３１が１／３回転する間に、Ｇ光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を緑色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。次に、回転フィルタ３１から照射される光がＧ光からＲ光に切り替わった場合には、同様にして、回転フィルタ３１が１／３回転する間に、Ｒ光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を赤色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。
【００４０】
これに対して、特殊光画像モード時において、近景観察の状態にある場合には、図７（Ｂ）に示すように、回転フィルタ３１から第１青色狭帯域光Bn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第１青色狭帯域光Bn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第１青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１青色狭帯域光Bn1から第２青色狭帯域光Bn2に切り替わり、第２青色狭帯域光Bn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。
【００４１】
次に、回転フィルタ３１から照射される光が第２青色狭帯域光Bn2から第１緑色狭帯域光Gn1に切り替わり、第１緑色狭帯域光Gn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第１緑色狭帯域光Gn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第１緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定の回数だけ繰り返し行なわれる。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１緑色狭帯域光Gn1から第２緑色狭帯域光Gn2に切り替わり、第２緑色狭帯域光Gn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。
【００４２】
また、特殊光画像モード時において、遠景観察の状態にある場合には、図７（Ｃ）に示すように、回転フィルタ３１から第１青色狭帯域光Bn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１青色狭帯域光Bn1から第２青色狭帯域光Bn2に切り替わり、第２青色狭帯域光Bn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第２青色狭帯域光Bn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第２青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定回数だけ繰り返し行なわれる。
【００４３】
次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１青色狭帯域光Bn1から第１緑色狭帯域光Gn1に切り替わり、第１緑色狭帯域光Gn1が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、信号電荷の蓄積と撮像信号の読み出しは行なわれない。次に、回転フィルタ３１から照射される光が第１緑色狭帯域光Gn1から第２緑色狭帯域光Gn2に切り替わり、第２緑色狭帯域光Gn2が照射されている間、即ち回転フィルタ３１が１／４回転する間は、第２緑色狭帯域光Gn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと蓄積した信号電荷を第２緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が、所定の回数だけ繰り返し行なわれる。
【００４４】
図２に示すように、プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理部５５（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））と、フレームメモリ５６と、観察状態判定部５７と、表示制御回路５８を備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ＤＳＰ５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力された撮像信号に対し、ホワイトバランス調整、色調処理、階調処理、シャープネス処理などの信号処理を行う。ＤＳＰ５５では、通常光画像モードに設定されている際、ＡＦＥから出力される青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号に上記信号処理を施すことによって、通常光画像データを生成する。生成した通常光画像データはフレームメモリ５６に記憶される。
【００４５】
一方、特殊光画像モードにおいて近景観察モードに設定されている場合には、ＡＦＥから出力される第１青色狭帯域撮像信号と第１緑色狭帯域撮像信号のそれぞれに対して上記信号処理を施す。信号処理が施された各撮像信号は、近景用特殊光画像データとてフレームメモリに記憶される。また、特殊光画像モードにおいて遠景観察モードに設定されている場合には、近景観察モードと同様にして、第２青色狭帯域撮像信号と第２緑色狭帯域撮像信号とのそれぞれは、上記信号処理が施された後、遠景用特殊光画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。
【００４６】
観察状態判定部５７は、フレームメモリ５６に記憶された近景用特殊光画像データ及び遠景用特殊光画像データのいずれか一方の画像データから、露光量を検出する。検出した露光量が一定値以上である場合には、現時点で近景観察状態にあると判定する。近景観察状態にあると判定された場合には、近景観察モードに自動的に設定する。近景観察モードに設定されたら、撮像制御部４６に対して、次に撮像するときに、第１青色狭帯域撮像信号及び第１緑色狭帯域撮像信号を取得するように指示する（図７（Ｂ）参照）。一方、検出した露光量が一定値未満である場合には、現時点で遠景観察状態にあると判定する。遠景観察状態にあると判定された場合には、遠景観察モードに自動的に設定する。遠景観察モードに設定されたら、撮像制御部４６に対して、次に撮像するときに、第２青色狭帯域撮像信号及び第２緑色狭帯域撮像信号を取得するように指示する（図７（Ｃ）参照）。
【００４７】
表示制御回路５８は、通常光画像モードにある場合には、フレームメモリ５６から通常光画像データを読み出し、読み出した通常光画像データに基づいてモニタ１４に通常光画像を表示する。一方、特殊光画像モードにおいて近景観察モードにある場合には、フレームメモリ５６から近景用特殊光画像データを読み出す。そして、読み出した近景用特殊光画像データに基づいて、図８に示すような近景観察時の特殊光画像をモニタ１４に表示する。
【００４８】
また、特殊光画像モードにおいて遠景観察モードにある場合には、フレームメモリ５６から遠景用特殊光画像データを読み出す。そして、読み出した遠景用特殊光画像データに基づいて、図９に示すような遠景観察時の特殊光画像をモニタ１４に表示する。本発明では、遠景観察時における光量不足を、体腔内に照射する光の半値幅を広げることによって補っている。その際、血管の光吸収特性とその血管周りの生体組織の散乱特性を鑑みて半値幅を広げているため、表層血管などの強調表示する特殊光観察に影響を及ぼすことがない。
【００４９】
次に、本発明の作用を図１０のフローチャートに沿って説明する。まず、画像モード切替SW５０を操作することにより、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替える。特殊光画像モードでは、初期設定で近景観察モードに設定されている。フィルタ切替部１３１は、特殊光画像モードへの切替に従って、回転フィルタ３１の第２フィルタエリア３９を広帯域光源３０の光路上にセットする。この状態で回転フィルタ３１を回転させることによって、第１青色狭帯域光Bn1、第２青色狭帯域光Bn2、第１緑色狭帯域光Gn1、及び第２緑色狭帯域光Gn2（これらを特殊光ともいう）が、この順で体腔内に照射される。なお、特殊光画像モードでは、初期設定を近景観察モードではなく遠景観察モードにしてもよい。
【００５０】
そして、撮像制御部４６は、第１青色狭帯域光Bn1と第１緑色狭帯域光Gn1が照射されたときだけ、ＣＣＤ４４から撮像信号を読み出すように指示する。これにより、第１青色狭帯域撮像信号と第１緑色狭帯域撮像信号が得られる。得られた第１青色狭帯域撮像信号と第１緑色狭帯域撮像信号は、ＤＳＰ５５で、ホワイトバランス調整、色調処理、階調処理、シャープネス処理などの信号処理が施された後、近景用特殊光画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。そして、フレームメモリ５６から読み出された近景用特殊光画像データに基づいて、図８に示すような近景観察時の特殊光画像が表示される。
【００５１】
また、観察状態判定部５７は、フレームメモリ５６に記憶された近景用特殊光画像データから露光量を検出する。そして、露光量が一定値以上である場合には、現時点の観察状態が近景観察状態と判定され、そのまま近景観察モードが保持される。一方、露光量が一定値未満である場合には、現時点の観察状態は遠景観察状態と判定される。遠景観察状態と判定されたら、近景観察モードから遠景観察モードに切り替えられる。
【００５２】
遠景観察モードへの切替に応じて、撮像制御部４６は、第２青色狭帯域光Bn2と第２緑色狭帯域光Gn2が照射されたときだけ、ＣＣＤ４４から撮像信号を読み出すように指示する。これにより、第２青色狭帯域撮像信号と第２緑色狭帯域撮像信号が得られる。得られた第２青色狭帯域撮像信号と第２緑色狭帯域撮像信号は、ＤＳＰ５５で、近景観察モード時と同様の信号処理が施された後、遠景用特殊光画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。そして、フレームメモリ５６から読み出された遠景用特殊光画像データに基づいて、図９に示すような遠景観察時の特殊光画像が表示される。
【００５３】
遠景観察モード時においても、遠景観察モード時と同様に、観察状態判定部によって観察状態の判定が行われる。したがって、露光量が一定値以上となったときには、遠景観察モードから近景観察モードに切り替える。一方、露光量が一定値未満のとき（露光量は一定値未満であるが表層血管などは十分に強調表示されているとき）には、特殊光画像モードが設定されている限り、そのまま遠景観察モードを保持する。
【００５４】
図１１に示すように、本発明の第２実施形態の電子内視鏡システム１００は、１枚の回転フィルタだけでＲＧＢの面順次光や特殊光を体腔内に照射した第１実施形態と異なり、２枚の回転フィルタを使ってＲＧＢの面順次光や特殊光を照射する。なお、以下においては、第１実施形態と第２実施形態とで異なる部分についてのみ説明を行い、それ以外については説明を省略する。
【００５５】
電子内視鏡システム１００の光源装置１３内には、通常光用回転フィルタ１０１と、特殊光用回転フィルタ１０２とが設けられている。通常光用回転フィルタ１０１及び特殊光用回転フィルタ１０２は、モータ１０３、１０３によって回転軸１０１ａ，１０２ａを中心として一定速度で回転する。
【００５６】
通常光用回転フィルタ１０１には、図１２に示すように、広帯域光ＢＢのうち青色帯域の光（B光）を透過させる青色光透過フィルタ１１０と、広帯域光BBのうち緑色帯域の光（G光）を透過させる緑色光透過フィルタ１１１と、広帯域光BBのうち赤色帯域の光（R光）を透過させる赤色光透過フィルタ１１２と、広帯域光ＢＢをそのまま透過させる開口部１１３とが、この順序で周方向に沿って設けられている。通常光用回転フィルタ１０１は、青色光透過フィルタ１１０、緑色光透過フィルタ１１１、赤色光透過フィルタ１１２、及び開口部１１３のうちのいずれか一つが広帯域光源３０の光路上に位置するように、設けられている（図１１参照）。
【００５７】
一方、特殊光用回転フィルタ１０２には、図１３に示すように、広帯域光ＢＢのうち近景観察時に使用する第１青色狭帯域光Bn1を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ１１５と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察時に使用する第２青色狭帯域光Bn2を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ１１６と、広帯域光ＢＢのうち近景観察時に使用する第１緑色狭帯域光Gn1を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ１１７と、広帯域光ＢＢのうち遠景観察時に使用する第２緑色狭帯域光Gn2を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタ１１８とが、この順序で周方向に沿って設けられている。特殊光用回転フィルタ１０２には、広帯域光ＢＢの光路と直交する方向に回転軸１０２ａを移動させるフィルタ切替部１２０が設けられている（図１１参照）。このフィルタ切替部１２０によって、特殊光用回転フィルタ１０２は、第１青色狭帯域光透過フィルタ１１５、第２青色狭帯域光透過フィルタ１１６、第１緑色狭帯域光透過フィルタ１１７、及び第２緑色狭帯域光透過フィルタ１１８のいずれか１つのフィルタを広帯域光源３０の光路上に位置させる挿入位置と、回転フィルタ全体を広帯域光ＢＢの光路上から退避させる退避位置との間で移動自在となっている。
【００５８】
第２実施形態では、通常光画像モードに設定されている場合には、特殊光用回転フィルタ１０２は退避位置にセットされる。したがって、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢは、そのまま通常光用回転フィルタ１０１に照射される。この状態で、通常光用回転フィルタ１０１が回転することで、体腔内には、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光、広帯域光ＢＢがこの順で照射される。第２実施形態では、通常光用回転フィルタ１０１に特殊光透過用の開口部１１３を設けたことで、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光に加えて、広帯域光ＢＢが体腔内に照射されることになる。したがって、体腔内での反射光を受光するＣＣＤ４４を撮像制御部４６により制御する際には、図１４に示すように、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を照射したときには第１実施形態と同様に信号の蓄積と読出を行なうものの、広帯域光ＢＢを照射したときには信号の蓄積と読み出しは行なわれない。
【００５９】
一方、特殊光画像モードに設定されている場合には、特殊光用回転フィルタ１０２は挿入位置にセットされる。そして、通常光用回転フィルタ１０１の開口部１１３が広帯域光ＢＢの光路上に位置したときに、通常光用回転フィルタ１０１の回転を停止させる。この状態で、特殊光用回転フィルタ１０２が回転することによって、体腔内には、第１青色狭帯域光Bn1、第２青色狭帯域光Bn2、第１緑色狭帯域光Gn1、第２緑色狭帯域光Gn2がこの順で照射される。特殊光画像モードでは、体腔内に照射される光の種類と順序は全く同じであるので（図７（Ｂ）、（Ｃ）参照）、撮像制御部４６によるＣＣＤ４４の制御についての説明は省略する。
【００６０】
図１５に示すように、本発明の第３実施形態の電子内視鏡システム２００は、ＲＧＢの面順次光の照射によって青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号を取得した第１及び第２実施形態とは異なり、体腔内に広帯域光ＢＢをそのまま照射し、その広帯域光ＢＢが照射された体腔内をカラーＣＣＤで撮像することによって、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号を取得している。また、この第３実施形態の電子内視鏡システム２００は、特定波長を透過させるフィルタを備えた回転フィルタによって第１青色狭帯域光などの特殊光を発生させた第１及び第２実施形態とは異なり、ＬＥＤなどの光源によって特殊光を発生させている。なお、以下においては、第３実施形態と第１または第２実施形態とで異なる部分についてのみ説明を行い、それ以外については説明を省略する。
【００６１】
電子内視鏡システム２００の光源装置１３内には、第１及び第２実施形態と同様の広帯域光源３０と、シャッター２０１と、青色光光源２０２と、緑色光光源２０３と、カプラー２０４と、光源制御部２０５とが設けられている。シャッター２０１は、広帯域光源３０と集光レンズ３７との間に設けられており、広帯域光ＢＢの光路に挿入されて広帯域光ＢＢを遮光する挿入位置と、挿入位置から退避して広帯域光ＢＢが集光レンズ３７に向かうことを許容する退避位置との間で移動自在となっている。通常光画像モードに設定されているときにはシャッター２０１は退避位置にセットされる一方、特殊光画像モードに設定されているときにはシャッター２０１は挿入位置にセットされる。集光レンズ３７から出射した広帯域光BBは広帯域光用光ファイバ２１０に入射する。
【００６２】
青色光光源２０２はＬＥＤ（Light Emitting Diode）などから構成され、第１及び第２実施形態で使用した第１青色狭帯域光と同様の第１青色狭帯域光Bn1と、第１及び第２実施形態で使用した第２青色狭帯域光と同様の第２青色狭帯域光Bn2の２種類の青色光を発することが可能である。さらには、青色光光源２０２は、第２青色狭帯域光Bn2の半値幅を図１６に示すような範囲Raで拡げたり狭くしたりすることが可能である。この青色光光源２０２から発せられた光は、青色光用光ファイバ２１１に入射する。
【００６３】
緑色光光源２０３もＬＥＤなどから構成され、第１及び第２実施形態で使用した第１緑色狭帯域光と同様の第１緑色狭帯域光Gn1と、第１及び第２実施形態で使用した第２緑色狭帯域光と同様の第２緑色狭帯域光Gn2の２種類の緑色光を発することが可能である。この緑色光光源２０３も、青色光光源２０２と同様、第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅を図１６に示すような範囲Rbで拡げたり狭くしたりすることが可能である。緑色光光源２０３から発せられた光は、緑色光用光ファイバ２１２に入射する。
【００６４】
なお、第３実施形態では、第１及び第２実施形態と異なり、第２青色狭帯域光Bn2及び第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅を調節できるようにしたことから、撮像信号を取得した後のDSPでの信号処理（色調処理など）においては、近景観察時と遠景観察時とでは異なる処理を行なう必要がある。しかしながら、近景観察時における青色撮像信号及び緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ／Ｌｇと遠景観察時における青色撮像信号及び緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ´／Ｌｇ´との比が一定になるように、第２青色狭帯域光Bn2及び第２緑色狭帯域光Gn2の半値幅を調節することで、近景観察時と遠景観察時とで同じ信号処理（色調処理など）で済ませることができる。ここで、Ｌｂは第１青色狭帯域撮像信号の輝度値を、Ｌｇは第１緑色狭帯域撮像信号の輝度値を、Ｌｂ´は第２青色狭帯域撮像信号の輝度値を、Ｌｇ´は第２緑色狭帯域撮像信号の輝度値を示している。輝度比Ｌｂ／Ｌｇ、Ｌｂ´／Ｌｇ´については、光源制御部２０５に接続されたプロセッサ装置１２内の輝度比算出部２１５で算出される。
【００６５】
カプラー２０４は、電子内視鏡内のライトガイド３５と、広帯域光用光ファイバ２１０、青色光用光ファイバ２１１、及び緑色光用光ファイバ２１２とを連結する。これにより、広帯域光ＢＢは、広帯域光用光ファイバ２１０を介して、ライトガイド３５に入射することが可能となる。また、第１青色狭帯域光Bn1及び第２青色狭帯域光Bn2は、青色光用光ファイバ２１１を介して、ライトガイド４３に入射することが可能となるとともに、第１緑色狭帯域光Gn1及び第２緑色狭帯域光Gn2は、緑色光用光ファイバ２１２を介して、ライトガイド３５に入射することが可能である。
【００６６】
光源制御部２０５はプロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９からの指示に基づいて、青色光光源２０２及び緑色光光源２０３を制御する。通常光画像モードに設定されている場合には、青色光光源２０２及び緑色光光源２０３はＯＦＦ（消灯）にされる。これに対して、特殊光画像モードにおいて近景観察モードに設定されている場合には、シャッター２０１の挿入位置へのセットによって広帯域光ＢＢの体腔内への照射が停止された状態で、撮像信号を１フレーム分取得する期間内で、青色光光源２０２から第１青色狭帯域光Bn1が発せられる。その後に、同様に、１フレームの取得期間内で、緑色光光源２０３から第１緑色狭帯域光Gn1が発せられる。また、特殊光画像モードにおいて遠景観察モードに設定されている場合には、近景観察モードと同様に体腔内への広帯域光ＢＢの照射が停止された状態で、１フレームの取得期間内で、青色光光源２０２から第２青色狭帯域光Bn2が発せられる。その後に、１フレームの取得期間内で、緑色光光源２０３から第２緑色狭帯域光Gn2が発せられる。
【００６７】
カラーＣＣＤ２２０は、集光レンズ５１からの光を撮像面２２０ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。この撮像面２２０ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のいずれかのカラーフィルターが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が配列されている。したがって、カラーＣＣＤ２２０で広帯域光ＢＢを受光した場合には、Ｒ画素から赤色撮像信号が、Ｇ画素から緑色撮像信号が、Ｂ画素から青色撮像信号が出力される。また、カラーＣＣＤ２２０で第１青色狭帯域光Bn1または第２青色狭帯域光Bn2を受光した場合には、Ｂ画素から第１青色狭帯域撮像信号または第２青色狭帯域撮像信号が出力される。また、カラーＣＣＤ２２０で第１緑色狭帯域光Gn1または第２緑色狭帯域光Gn2を受光した場合には、Ｇ画素から第１緑色狭帯域撮像信号または第２緑色狭帯域撮像信号が出力される。
【００６８】
撮像制御部４６は、カラーＣＣＤ２２０の撮像を制御することによって、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。通常光画像モードに設定されている場合、図１７（Ａ）に示すように、１フレームの取得期間内で、広帯域光ＢＢを光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。この動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００６９】
これに対して、特殊光画像モードにおける近景観察モードに設定されている場合には、図１７（B）に示すように、まず最初に、１フレームの取得期間内で、第１青色狭帯域光Bn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第１青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。第１青色狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第１緑色狭帯域光Gn1を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第１緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。これら動作は、近景観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００７０】
また、同様にして、特殊光画像モードにおける遠景観察モードに設定されている場合には、図１７（Ｃ）に示すように、まず最初に、１フレームの取得期間内で、第２青色狭帯域光Bn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第２青色狭帯域撮像信号として読み出すステップとの合計２つの動作が行なわれる。第２青色狭帯域撮像信号の読み出しが完了すると、１フレームの取得期間内で、第２緑色狭帯域光Gn2を光電変換して信号電荷を蓄積するステップと、蓄積した信号電荷を第２緑色狭帯域撮像信号として読み出すステップとが行なわれる。これら動作は、遠景観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００７１】
なお、上記第１〜第３実施形態では、遠景観察モードにおいて、第１青色狭帯域光Bn1よりも半値幅を大きくした第２青色狭帯域光Bn2を使用するとともに、第１緑色狭帯域光Gn1よりも半値幅を大きくした第２緑色狭帯域光Gn2を使用することによって、光量不足を解消したが、光量不足がそれほどでもない場合には、第１青色狭帯域光Bn1と第１緑色狭帯域光Gn1のいずれか一方の半値幅のみを大きくしてもよい。例えば、第１実施形態において、遠景観察モード時には、青色光については半値幅を広くせずに、第１青色狭帯域光Bn1をそのまま使用し続け、緑色光については半値幅を広くした第２緑色狭帯域光Gn2を使用してもよい。この場合には、図１８に示すように、撮像制御部によるＣＣＤの制御において、第１青色狭帯域光Bn1と第２緑色狭帯域光Gn2を照射したときのみ信号の蓄積と読出を行い、第２青色狭帯域光Bn2と第１緑色狭帯域光Gn1を照射したときには信号の蓄積と読出は行なわない。
【００７２】
また、上記第１〜第３実施形態では、青色波長領域の光（第１または第２青色狭帯域光Bn1,Bn2）を照射したときの撮像信号と緑色波長領域の光（第１または第２緑色狭帯域光Gn1,Gn2）を照射したときの撮像信号の両方を使って特殊光画像を生成したが、青色波長領域の光または緑色波長領域の光のいずれか一方のみを使って特殊光画像を生成してもよい。
【００７３】
また、上記第３実施形態では、青色光光源に発生する光の半値幅を微調節する機能を設けるとともに、緑色光光源にも発生する光の半値幅を微調節する機能を設けたが、例えば、プロセッサ装置のＤＳＰで、ホワイトバランス調整、色調処理、階調処理、シャープネス処理などの信号処理を撮像信号に施す際に、近景観察時と遠景観察時とで別々の信号処理を施す場合には、青色光光源及び緑色光光源に半値幅を微調節する機能を設けなくともよい。
【００７４】
なお、上記実施形態では、青色の狭帯域光または緑色の狭帯域光の半値幅を拡げることによって、遠景観察時の光量不足を補ったが、これに加えて、赤色狭帯域光を用いて遠景観察する場合には、赤色狭帯域光の半値幅も拡げてもよい。
【００７５】
なお、上記実施形態では、近景観察時と遠景観察時とで半値幅を変化させたが、これを更に一般化し、内視鏡先端部と被写体組織との距離に応じて狭帯域光の半値幅を変化、即ち、被写体距離との距離が遠くなるほど半値幅を大きくし、その距離が近くなるほど半値幅を小さくすることが好ましい。
【符号の説明】
【００７６】
１０，１００，２００ 電子内視鏡システム
３０ 広帯域光源
３１ 回転フィルタ
４４ 撮像素子
４５，１１５ 第１青色狭帯域光透過フィルタ
４６，１１６ 第２青色狭帯域光透過フィルタ
４７，１１７ 第１緑色狭帯域光透過フィルタ
４８，１１８ 第２緑色狭帯域光透過フィルタ
４６ 撮像制御部
５５ ＤＳＰ
５７ 観察状態判定部
５９ コントローラー
１０２ 特殊光用回転フィルタ
２０２ 青色光光源
２０３ 緑色光光源
２２０ カラーＣＣＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に特定波長の光を照射する照射手段と、
照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得する撮像信号取得手段と、
前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、
近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記撮像信号取得手段は、
近景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光及び緑色波長領域において特定の帯域に制限された第１緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、前記第２青色狭帯域光、及び前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定の範囲で拡げた第２緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像信号取得手段を制御することを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記第２青色狭帯域光は、４６０ｎｍ付近の中心波長よりも長波長側では光量が急激に低下し、短波長側では４００ｎｍ〜４６０ｎｍの間では光量が緩やかに低下し、４００ｎｍを下回ると光量が急激に低下する光であり、
前記第２緑色狭帯域光は、中心波長が５５０ｎｍであり、半値幅が２０ｎｍ〜４０ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記照射手段は、
前記第１青色狭帯域光及び前記第２青色狭帯域光を発する青色光光源と、
前記第１緑色狭帯域光及び前記第２緑色狭帯域光を発する緑色光光源とを備えることを特徴とする請求項２または３記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記青色光光源または前記緑色光光源は、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で調節可能であることを特徴とする請求項４記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記青色光光源または前記緑色光光源は、近景観察状態において第１青色狭帯域光を撮像して得られる第１青色撮像信号及び第１緑色狭帯域光を撮像して得られる第１緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ／Ｌｇと遠景観察時において第２青色狭帯域光を撮像して得られる第２青色撮像信号及び第２緑色狭帯域光を撮像して得られる第２緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ´／Ｌｇ´との比が一定になるように、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節することを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記青色光光源または前記緑色光光源が前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節する場合には、前記撮像信号取得手段が取得した撮像信号に対してモニタ表示用の画像データを生成するための信号処理を行う際に、近景観察状態と遠景観察状態とで異なる信号処理を行なうことを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記照射手段は、
波長が青色領域から赤色領域にまで及ぶ広帯域光を発する広帯域光源と、
前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２青色狭帯域光を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ、及び前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２緑色狭帯域光を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタを有する回転フィルタとを備えることを特徴とする請求項２または３記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記観察状態判定手段は、前記撮像信号取得手段により取得した撮像信号から露光量を検出し、検出した露光量が一定値以上である場合に近景観察状態にあると判定し、一定値未満である場合に遠景観察状態であると判定することを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
特定波長の光で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子により撮像することで得られる撮像信号を受信する受信手段と、
前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、
近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項１１】
体腔内に特定波長の光を照射し、
照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得し、
前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定し、
近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御することを特徴とする電子内視鏡システムにおける撮像制御方法。
【請求項１】
体腔内に特定波長の光を照射する照射手段と、
照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得する撮像信号取得手段と、
前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、
近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記撮像信号取得手段は、
近景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光及び緑色波長領域において特定の帯域に制限された第１緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、前記第２青色狭帯域光、及び前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定の範囲で拡げた第２緑色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像信号取得手段を制御することを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記第２青色狭帯域光は、４６０ｎｍ付近の中心波長よりも長波長側では光量が急激に低下し、短波長側では４００ｎｍ〜４６０ｎｍの間では光量が緩やかに低下し、４００ｎｍを下回ると光量が急激に低下する光であり、
前記第２緑色狭帯域光は、中心波長が５５０ｎｍであり、半値幅が２０ｎｍ〜４０ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記照射手段は、
前記第１青色狭帯域光及び前記第２青色狭帯域光を発する青色光光源と、
前記第１緑色狭帯域光及び前記第２緑色狭帯域光を発する緑色光光源とを備えることを特徴とする請求項２または３記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記青色光光源または前記緑色光光源は、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で調節可能であることを特徴とする請求項４記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記青色光光源または前記緑色光光源は、近景観察状態において第１青色狭帯域光を撮像して得られる第１青色撮像信号及び第１緑色狭帯域光を撮像して得られる第１緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ／Ｌｇと遠景観察時において第２青色狭帯域光を撮像して得られる第２青色撮像信号及び第２緑色狭帯域光を撮像して得られる第２緑色撮像信号間の輝度比Ｌｂ´／Ｌｇ´との比が一定になるように、前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節することを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記青色光光源または前記緑色光光源が前記第２青色狭帯域光または前記第２緑色狭帯域光の半値幅を調節する場合には、前記撮像信号取得手段が取得した撮像信号に対してモニタ表示用の画像データを生成するための信号処理を行う際に、近景観察状態と遠景観察状態とで異なる信号処理を行なうことを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記照射手段は、
波長が青色領域から赤色領域にまで及ぶ広帯域光を発する広帯域光源と、
前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光を透過させる第１青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１青色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２青色狭帯域光を透過させる第２青色狭帯域光透過フィルタ、前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光を透過させる第１緑色狭帯域光透過フィルタ、及び前記広帯域光のうち前記第１緑色狭帯域光の半値幅を一定範囲で拡げた第２緑色狭帯域光を透過させる第２緑色狭帯域光透過フィルタを有する回転フィルタとを備えることを特徴とする請求項２または３記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記観察状態判定手段は、前記撮像信号取得手段により取得した撮像信号から露光量を検出し、検出した露光量が一定値以上である場合に近景観察状態にあると判定し、一定値未満である場合に遠景観察状態であると判定することを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
特定波長の光で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子により撮像することで得られる撮像信号を受信する受信手段と、
前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定する観察状態判定手段と、
近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項１１】
体腔内に特定波長の光を照射し、
照射手段で照明された体腔内を内視鏡先端部内の撮像素子で撮像することによって、撮像信号を取得し、
前記撮像信号に基づいて、内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が近い状態にある近景観察状態で撮像されたか、または内視鏡先端部と体腔内の被写体組織との距離が遠い状態にある遠景観察状態で撮像されたものであるか否かを判定し、
近景観察状態にあると判定された場合には、青色波長領域において特定の帯域に制限された第１青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像し、遠景観察状態にあると判定された場合には、第１青色狭帯域光うちその中心波長よりも長波長側の光量は増加させずに短波長側の光量のみを増加させた第２青色狭帯域光で照明された体腔内を撮像するように、前記撮像素子を制御することを特徴とする電子内視鏡システムにおける撮像制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−４５２６５（Ｐ２０１２−４５２６５Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１９２７（Ｐ２０１０−１９１９２７）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【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３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【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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