電子内視鏡システム
【課題】挿入部の細径化に寄与することができ、分光推定処理の精度を向上させることができる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２は、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構２４が設けられた照明装置１１と、通常照明光、および特殊照明光で被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像生成部３６が設けられたプロセッサ装置１２とを備える。発光機構２４は、通常照明光を発する光源２５、および、通常照明光を透過するガラス２７と、通常照明光から特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタ２８とが円周上に等間隔で交互に設けられた円板２９を所定の回転数で回転するオプティカルチョッパー２６からなる。
【解決手段】電子内視鏡システム２は、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構２４が設けられた照明装置１１と、通常照明光、および特殊照明光で被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像生成部３６が設けられたプロセッサ装置１２とを備える。発光機構２４は、通常照明光を発する光源２５、および、通常照明光を透過するガラス２７と、通常照明光から特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタ２８とが円周上に等間隔で交互に設けられた円板２９を所定の回転数で回転するオプティカルチョッパー２６からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の波長帯域を有する分光画像を得ることが可能な電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、電子内視鏡を利用した医療診断が盛んに行われている。電子内視鏡の被検体内に挿入される挿入部先端には、ＣＣＤなどの固体撮像素子が内蔵されている。固体撮像素子により取得した撮像信号に対して、プロセッサ装置で信号処理を施すことで、モニタで被検体内の被観察部位の画像を観察することができる。
【０００３】
電子内視鏡を用いた医療診断の分野では、病変の発見を容易にするために、狭い波長帯域の光を被観察部位に照射し、これによる反射光を画像化（以下、このようにして得られた画像を、通常の画像と区別して分光画像と呼ぶ。）して観察するNarrow Band Imaging（以下、ＮＢＩと略す。）と呼ばれる手法が脚光を浴びている。ＮＢＩによれば、被観察部位に色素を散布したり、インドシアニングリーン（ＩＣＧ；Indocyanine green）などの造影剤を注入したりすることなく、粘膜下層部の血管を強調した画像や、胃壁、腸の表層組織などの臓器の構造物を強調した画像を容易に得ることができる。
【０００４】
また、最近、狭い波長帯域の光ではなく、通常の白色光を被観察部位に照射して得られた通常の画像に対して、主成分分析を用いた次元圧縮による線形近似や、ウィナー推定などに代表される分光推定処理を施すことで、分光画像を得る技術が実用化されている。
【０００５】
分光推定処理の精度を向上させるためには、固体撮像素子の分光感度特性の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三バンドからバンド数を増やすこと、つまり、分光感度特性のマルチバンド化が有効である。マルチバンド化の方法としては、電子内視鏡の分野に限らず、従来から様々な方法が提案されている。例えば、写真フイルムに被写体像を結像するレンズの前面に二枚のバンドパスフィルタを選択可能に設け、二枚のフィルタを通して同一被写体を撮影して画像を取得し、この画像から分光画像を得る方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、色分解プリズムで入射光を複数の異なる波長帯域を有する光に分解し、色分解プリズムの各出射面に配された複数の固体撮像素子で、分解された光をそれぞれ撮像して得られた画像から、分光画像を得る方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、被写体像を結像する結像光学系と単板カラー撮像素子との間に、被写体像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系を設けた撮影装置が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９６１１４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３７００号公報
【特許文献３】特開２００５−２６０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に記載の発明では、いずれもレンズや結像光学系と被写体像の結像面との間に色分解プリズムやフィルタ、分岐光学系を配している。このため、特許文献１〜３に記載の発明を電子内視鏡に採用した場合、固体撮像素子が配される挿入部先端に色分解プリズムやフィルタ、分岐光学系を設けなければならない。しかしながら、挿入部先端に部品を設けると、その分挿入部が太くなってしまい、患者への負担が増すという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、挿入部の細径化に寄与することができ、分光推定処理の精度を向上させることができる電子内視鏡システム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】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の被観察部位の像光を撮像して撮像信号を出力する固体撮像素子、および前記被観察部位に照明光を照射するための照明窓を有する電子内視鏡と、前記照明光を発する照明装置と、前記撮像信号から画像を生成して、これをモニタに表示するプロセッサ装置とからなる電子内視鏡システムにおいて、前記照明装置は、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構を有し、前記プロセッサ装置は、前記通常照明光、および前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像推定部を有することを特徴とする。
【００１１】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源と、前記通常照明光を透過する透過部材と、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとからなり、前記透過部材と前記フィルタとが一定周期で切り替わることが好ましい。
【００１２】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源、および、前記通常照明光を透過する透過部材と、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとが円周上に等間隔で交互に設けられた円板を所定の回転数で回転するオプティカルチョッパーからなることが好ましい。
【００１３】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する少なくとも二つの光源、少なくとも一つの光源の前面に配され、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタ、および、前記フィルタが前面に配された光源を所定の間隔でオン／オフ駆動させるスイッチからなることが好ましい。
【００１４】
前記フィルタの分光透過特性は、前記特殊照明光を照射したときに、前記固体撮像素子の分光感度特性が、仮想的に変化するものであることが好ましく、波長軸に対して長波長側に上向き、または下向きに傾いた直線状で、前記固体撮像素子の分光感度特性を波長軸に対してシフトさせることが好ましい。
【００１５】
前記発光機構は、前記通常照明光、および前記特殊照明光を所定の間隔で交互に発し、前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた前回の撮像信号を一時的に記憶するバッファメモリと、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた今回の撮像信号、および前記バッファメモリから読み出した前回の撮像信号を元に、これらの撮像信号の間で得られる、前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号の分を補間する補間処理部とを有することが好ましい。
【００１６】
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から生成された画像、および前記分光画像を切り替えて、または同時に前記モニタに表示させる表示制御部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子内視鏡システムによれば、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構を照明装置に設け、通常照明光、および特殊照明光で被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像推定部をプロセッサ装置に設けるので、挿入部先端に部品を設ける必要がなく、固体撮像素子の分光感度特性のマルチバンド化を容易に実現することができる。したがって、挿入部の細径化に寄与することができ、分光推定処理の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、照明装置１１、およびプロセッサ装置１２から構成される。電子内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４とを備えている。
【００１９】
挿入部１３の先端に連設された先端部１３ａには、被検体内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系２０と像光を撮像するＣＣＤ２１（ともに図２参照）、被観察部位に照明装置１１からの照明光を照射するための照明窓２２（図２参照）が内蔵されている。また、先端部１３ａには、鉗子口１５と連通した鉗子出口、送気・送水ボタン１４ａを操作することによって、対物光学系２０を保護する観察窓の汚れを落とすための洗浄水やエアーが噴射されるノズルなどが設けられている。ＣＣＤ２１により取得された被検体内の画像は、コード１６で接続されたプロセッサ装置１２のモニタ１７に表示される。
【００２０】
先端部１３ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１３ｂが設けられている。湾曲部１３ｂは、操作部１４に設けられたアングルノブ１４ｂが操作されて、挿入部１３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１３ａが被検体内の所望の方向に向けられる。
【００２１】
湾曲部１３ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１３ｃが設けられている。軟性部１３ｃは、先端部１３ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１４を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、数ｍの長さを有する。
【００２２】
図２において、照明窓２２には、ライトガイド２３の一端が取り付けられている。ライトガイド２３は、挿入部１３、操作部１４、およびコード１６に亘って設けられており、その他端は、照明装置１１に設けられた発光機構２４に接続されている。
【００２３】
発光機構２４は、光源２５、およびオプティカルチョッパー（以下、ＯＣと略す。）２６からなる。光源２５は、例えば、ハロゲンランプからなり、白色光（以下、通常照明光という。）を発する。ＯＣ２６は、通常照明光を透過するガラス２７、およびフィルタ２８（ハッチングで示す。）が円周上に等間隔で交互に設けられた円板２９が、所定の回転数で回転するものである。このＯＣ２６により、ライトガイド２３に入射される光が、光源２５で発せられてガラス２７を透過した通常照明光と、フィルタ２８を透過した照明光（以下、特殊照明光という。）とに、所定の間隔、例えば、ＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に切り替えられる。
【００２４】
図３（Ａ）に実線で示すように、フィルタ２８は、波長４００ｎｍで３０％、７００ｎｍで１００％の透過率を有する、波長軸に対して長波長側に上向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつ。ここで、電子内視鏡１０で被検体内を観察する際には、被検体内は暗所であるため、照明窓２２から照射される光のみで撮影が行われるので、他の光源要素の影響を勘案する必要がない。このため、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の仮想的な分光感度特性は、（Ａ）に示す通常照明光を照射したときのＣＣＤ２１本来の分光感度特性と、フィルタ２８の分光透過特性との積であると考えることができる。
【００２５】
すなわち、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の仮想的な分光感度特性は、（Ｂ）に示すように、フィルタ２８が波長軸に対して長波長側に上向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつことから、短波長側の青（Ｂ、破線で示す。）の強度が最も抑制され、中、長波長側の緑（Ｇ、一点鎖線で示す。）、赤（Ｒ、二点鎖線で示す。）となるにつれて抑制の度合いが弱くなり、また、各色の強度のピークが長波長側に若干シフトしたものとなる。
【００２６】
ＣＣＤ２１は、通常照明光、および特殊照明光による撮影によって、（Ａ）に示す本来の分光感度特性で得られる画像（以下、通常画像という。）、および（Ｂ）に示す仮想的な分光感度特性で得られる画像（以下、特殊画像という。）の二種類の画像を表す撮像信号（以下、通常画像信号、および特殊画像信号という。）を出力する。すなわち、ＣＣＤ２１は、本来の分光感度特性のＲＧＢの三バンド、および仮想的な分光感度特性のＲＧＢの三バンドの計六バンドを有するものであるといえる。通常画像信号、および特殊画像信号は、ＯＣ２６で通常照明光と特殊照明光とがＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に切り替えられることから、一フレーム毎に交互に出力される。
【００２７】
図２に戻って、ＣＣＤ２１から出力された通常画像信号、および特殊画像信号は、プロセッサ装置１２の通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１にそれぞれ入力され、記憶される。通常画像用メモリ３０には、バッファメモリ３２が接続されている。通常画像用メモリ３０は、新たな通常画像信号がＣＣＤ２１から入力される際に、それまで記憶していた通常画像信号をバッファメモリ３２に出力する。つまり、バッファメモリ３２には、二フレーム前の通常画像信号（一フレーム前の信号は特殊画像信号）が記憶される。
【００２８】
通常画像用メモリ３０、およびバッファメモリ３２には、通常画像生成部３３が接続されている。通常画像生成部３３は、通常画像用メモリ３０から読み出した通常画像信号に対して、相関二重サンプリング、増幅、Ａ／Ｄ変換などのアナログ信号処理を施した後、階調補正、輪郭強調、γ補正などのデジタル信号処理を施し、通常画像を生成する。
【００２９】
また、通常画像生成部３３は、バッファメモリ３２から二フレーム前の通常画像信号を読み出し、これと通常画像用メモリ３０から読み出した現フレームの通常画像信号とを元に、現フレームおよび二フレーム前の通常画像の動きベクトルを検出する。そして、この検出結果に基づいて、一フレーム前、つまり、これらの間で得られる特殊画像の分の通常画像を生成する動き補間処理を実行する。通常画像生成部３３は、生成した通常画像を表示制御部３４に出力する。
【００３０】
通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１には、分光推定処理部３５が接続されている。分光推定処理部３５は、これらのメモリ３０、３１から、通常画像信号、および特殊画像信号をそれぞれ読み出す。そして、読み出した通常画像信号、および特殊画像信号を用いて、主成分分析を用いた次元圧縮による線形近似や、ウィナー推定などによる分光推定処理を施す。
【００３１】
分光推定処理は、具体的には、通常照明光を照射したときのＣＣＤ２１本来の分光感度特性のＲＧＢの三バンドを反映した通常画像信号と、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の仮想的な分光感度特性のＲＧＢの三バンドを反映した特殊画像信号とから、可視光の波長帯域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における被観察部位の分光反射率を推定する。
【００３２】
分光画像生成部３６は、分光推定処理部３５における分光推定処理の結果に基づいて、通常画像信号、および特殊画像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像（例えば、波長５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍのスペクトル画像をそれぞれＲＧＢの三バンドに割り当てた合成画像も含む。）を生成する。分光画像生成部３６は、生成した分光画像を表示制御部３４に出力する。
【００３３】
図４に示すように、表示制御部３４は、検査日や患者の情報５０とともに、通常画像生成部３３から出力された通常画像５１、および分光画像生成部３６から出力された分光画像５２を、モニタ１７に並べて表示させる。また、操作卓３８（図２参照）で選択することにより、通常画像５１、または分光画像５２をそれぞれ個別にモニタ１７に表示させることも可能となっている。
【００３４】
再び図２に戻って、ＣＰＵ３７は、プロセッサ装置１２の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ３７には、各種設定や操作を行うための操作卓３８、およびタイミングジェネレータ（以下、ＴＧと略す。）３９が接続されている。ＴＧ３９は、ＯＣ２６、通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１に接続されており、通常画像用メモリ３０には、ＮＯＴ回路４０を介して接続されている。
【００３５】
ＴＧ３９は、ＣＰＵ３７の制御の下に、ＯＣ２６、通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１の各部を所定の間隔で動作させるための同期信号を生成し、生成した同期信号を各部に出力する。ＯＣ２６の円板２９は、ＴＧ３９からの同期信号に応じて、所定の回転数で回転する。特殊画像用メモリ３１は、同期信号で規定されるタイミングでＣＣＤ２１からの特殊画像信号を取り込み、通常画像用メモリ３０は、ＮＯＴ回路４０により極性が反転した同期信号で規定されるタイミング、つまり、同期信号とは逆のタイミングでＣＣＤ２１からの通常画像信号を取り込む。
【００３６】
上記のように構成された電子内視鏡システム２で被検体内を観察する際には、電子内視鏡１０、照明装置１１、およびプロセッサ装置１２の電源を投入して、挿入部１３を被検体内に挿入し、照明窓２２から照射される光で被検体内を照明しながら、ＣＣＤ２１により得られる画像をモニタ１７で観察する。
【００３７】
照明装置１１では、ＯＣ２６の円板２９が、ＴＧ３９からの同期信号に応じた所定の回転数で回転される。これにより、通常照明光と特殊照明光とが、ＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に、ライトガイド２３を伝って照明窓２２から被観察部位に照射される。
【００３８】
対物光学系２０から取り込まれた被観察部位の像光は、ＣＣＤ２１の撮像面に結像され、これによりＣＣＤ２１から撮像信号が出力される。このとき、被観察部位には、通常照明光と特殊照明光とがＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に照射されているので、ＣＣＤ２１からは、通常画像信号、および特殊画像信号が一フレーム毎に交互に出力される。
【００３９】
ＣＣＤ２１から出力された通常画像信号は、ＮＯＴ回路４０により極性が反転した同期信号で規定されるタイミングで、通常画像用メモリ３０に取り込まれる。通常画像用メモリ３０に取り込まれた通常画像信号は、通常画像生成部３３、および分光推定処理部３５に順次読み出される。また、新たな通常画像信号がＣＣＤ２１から入力された際には、それまで通常画像用メモリ３０に記憶されていた通常画像信号が、バッファメモリ３２に出力される。
【００４０】
通常画像生成部３３では、通常画像用メモリ３０から読み出した通常画像信号に対して各種信号処理が施され、これにより通常画像が生成される。また、通常画像生成部３３では、通常画像用メモリ３０から読み出した現フレームの通常画像信号、およびバッファメモリ３２から読み出した二フレーム前の通常画像信号から、一フレーム前の通常画像を生成する動き補間処理が実行される。通常画像生成部３３で生成された通常画像は、表示制御部３４に出力される。
【００４１】
一方、ＣＣＤ２１から出力された特殊画像信号は、ＴＧ３９からの同期信号で規定されるタイミングで、特殊画像用メモリ３１に取り込まれる。特殊画像用メモリ３１に取り込まれた特殊画像信号は、分光推定処理部３５に順次読み出される。
【００４２】
分光推定処理部３５では、通常画像用メモリ３０から読み出した通常画像信号、および特殊画像用メモリ３１から読み出した特殊画像信号を用いて、分光推定処理が実行される。分光画像生成部３６では、分光推定処理部３５における分光推定処理の結果に基づいて、通常画像信号、および特殊画像信号から分光画像が生成される。分光画像生成部３６で生成された分光画像は、表示制御部３４に出力される。
【００４３】
表示制御部３４に出力された通常画像、および分光画像は、モニタ１７に並べて、あるいはそれぞれ個別に表示される。
【００４４】
以上説明したように、電子内視鏡システム２は、通常照明光と特殊照明光とを交互に照射するための発光機構２４を照明装置１１に設け、通常照明光、および特殊照明光での撮影で得られた通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行うので、先端部１３ａに部品を設置しなくて済み、また、ＣＣＤ２１の分光感度特性を仮想的にマルチバンド化することができる。
【００４５】
従来の電子内視鏡システムでは、照明装置１１にＯＣが既に装備されているものがあるため、この場合には、円板を取り替えてプロセッサ装置の構成を変更するだけで、容易に電子内視鏡システム２と同様の構成にすることができる。
【００４６】
また、二フレーム前の通常画像信号をバッファメモリ３２に記憶させておき、この二フレーム前の通常画像信号、および現フレームの通常画像信号から、一フレーム前の通常画像を生成する動き補間処理を通常画像生成部３３で実行するようにしたので、通常画像のフレームレートを維持することができる。
【００４７】
さらに、通常画像、および分光画像をモニタ１７に並べて、あるいはそれぞれ個別に表示させるようにしたので、迅速且つ的確な医療診断に供することができる。
【００４８】
ここで、分光推定処理のシミュレーション結果を示す図５において、従前の如く通常画像のみを用いて分光推定処理を行った場合は、（Ａ）に示すように、分光推定処理の対象となった元データ（点線で示す。）に対して、全体的にシミュレーション結果（実線で示す。）の追随性が悪い。これに対して、上記実施形態のように、通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行った場合は、（Ｂ）に示すように、中間波長帯域におけるシミュレーション結果は、元データを略再現している。このことから、通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行うことで、分光推定処理の精度が向上することが確認された。
【００４９】
上記実施形態では、ＯＣ２６を用いた発光機構２４を有する照明装置１１を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＯＣ２６を用いることなく、別の機構を設けて、ガラス２７とフィルタ２８とを一定周期で切り替えてもよい。
【００５０】
また、例えば、図６に示す照明装置６０を用いてもよい。照明装置６０は、通常照明光を発する二つの光源６１ａ、６１ｂと、光源６１ｂの前面に配され、フィルタ２８と同様の分光透過特性をもつフィルタ６２と、光源６１ｂに接続され、ＴＧ３９からの同期信号に応じて光源６１ｂをオン／オフ駆動させるスイッチ６３とからなる発光機構６４を有する。
【００５１】
照明装置６０では、スイッチ６３による光源６１ｂのオン／オフ駆動によって、ライトガイド２３に入射される光が、光源６１ａで発せられる通常照明光と、光源６１ｂで発せられてフィルタ６２を透過した特殊照明光が光源６１ａの通常照明光に合成された照明光とに、ＴＧ３９からの同期信号で規定される所定の間隔で交互に切り替えられる。なお、光源６１ｂおよびフィルタ６２の代わりに、特殊照明光そのものの分光特性をもつ光を発する光源を用いてもよい。
【００５２】
上記実施形態では、波長軸に対して長波長側に上向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつフィルタ２８、６２を例示して説明したが、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の分光感度特性が仮想的に変化するものであればよく、例えば、波長軸に対して長波長側に下向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつものや、鋸型の分光透過特性をもつフィルタを用いてもよい。また、上記実施形態では、一種類の特殊照明光を用いた例を挙げて説明したが、二種類以上の特殊照明光を発するように照明装置を構成してもよい。
【００５３】
なお、照明装置は、電子内視鏡と別体にする必要はなく、操作部１４に内蔵させてもよい。また、上記実施形態では、電子内視鏡１０を例示して説明したが、被観察部位に超音波を照射して、被観察部位からのエコー信号を受信する超音波トランスデューサが、ＣＣＤとともに先端部に一体的に配された超音波内視鏡についても、本発明は適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。
【図２】電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＣＤの分光感度特性を示すグラフであり、（Ａ）は、ＣＣＤ本来の分光感度特性、およびフィルタの分光透過特性、（Ｂ）は、特殊照明光を照射したときのＣＣＤの仮想的な分光感度特性をそれぞれ示す。
【図４】モニタの表示状態を示す説明図である。
【図５】分光推定処理のシミュレーション結果を示すグラフであり、（Ａ）は、通常画像のみを用いて分光推定処理を行った場合、（Ｂ）は、通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行った場合をそれぞれ示す。
【図６】照明装置の別の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１、６０ 照明装置
１２ プロセッサ装置
１７ モニタ
２１ ＣＣＤ
２２ 照明窓
２４、６４ 発光機構
２５、６１ａ、６１ｂ 光源
２６ オプティカルチョッパー（ＯＣ）
２７ ガラス
２８、６２ フィルタ
２９ 円板
３２ バッファメモリ
３３ 通常画像生成部
３４ 表示制御部
３５ 分光推定処理部
３６ 分光画像生成部
３７ ＣＰＵ
５１ 通常画像
５２ 分光画像
６３ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の波長帯域を有する分光画像を得ることが可能な電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、電子内視鏡を利用した医療診断が盛んに行われている。電子内視鏡の被検体内に挿入される挿入部先端には、ＣＣＤなどの固体撮像素子が内蔵されている。固体撮像素子により取得した撮像信号に対して、プロセッサ装置で信号処理を施すことで、モニタで被検体内の被観察部位の画像を観察することができる。
【０００３】
電子内視鏡を用いた医療診断の分野では、病変の発見を容易にするために、狭い波長帯域の光を被観察部位に照射し、これによる反射光を画像化（以下、このようにして得られた画像を、通常の画像と区別して分光画像と呼ぶ。）して観察するNarrow Band Imaging（以下、ＮＢＩと略す。）と呼ばれる手法が脚光を浴びている。ＮＢＩによれば、被観察部位に色素を散布したり、インドシアニングリーン（ＩＣＧ；Indocyanine green）などの造影剤を注入したりすることなく、粘膜下層部の血管を強調した画像や、胃壁、腸の表層組織などの臓器の構造物を強調した画像を容易に得ることができる。
【０００４】
また、最近、狭い波長帯域の光ではなく、通常の白色光を被観察部位に照射して得られた通常の画像に対して、主成分分析を用いた次元圧縮による線形近似や、ウィナー推定などに代表される分光推定処理を施すことで、分光画像を得る技術が実用化されている。
【０００５】
分光推定処理の精度を向上させるためには、固体撮像素子の分光感度特性の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三バンドからバンド数を増やすこと、つまり、分光感度特性のマルチバンド化が有効である。マルチバンド化の方法としては、電子内視鏡の分野に限らず、従来から様々な方法が提案されている。例えば、写真フイルムに被写体像を結像するレンズの前面に二枚のバンドパスフィルタを選択可能に設け、二枚のフィルタを通して同一被写体を撮影して画像を取得し、この画像から分光画像を得る方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、色分解プリズムで入射光を複数の異なる波長帯域を有する光に分解し、色分解プリズムの各出射面に配された複数の固体撮像素子で、分解された光をそれぞれ撮像して得られた画像から、分光画像を得る方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、被写体像を結像する結像光学系と単板カラー撮像素子との間に、被写体像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系を設けた撮影装置が提案されている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９６１１４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３７００号公報
【特許文献３】特開２００５−２６０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３に記載の発明では、いずれもレンズや結像光学系と被写体像の結像面との間に色分解プリズムやフィルタ、分岐光学系を配している。このため、特許文献１〜３に記載の発明を電子内視鏡に採用した場合、固体撮像素子が配される挿入部先端に色分解プリズムやフィルタ、分岐光学系を設けなければならない。しかしながら、挿入部先端に部品を設けると、その分挿入部が太くなってしまい、患者への負担が増すという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、挿入部の細径化に寄与することができ、分光推定処理の精度を向上させることができる電子内視鏡システム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】
上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の被観察部位の像光を撮像して撮像信号を出力する固体撮像素子、および前記被観察部位に照明光を照射するための照明窓を有する電子内視鏡と、前記照明光を発する照明装置と、前記撮像信号から画像を生成して、これをモニタに表示するプロセッサ装置とからなる電子内視鏡システムにおいて、前記照明装置は、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構を有し、前記プロセッサ装置は、前記通常照明光、および前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像推定部を有することを特徴とする。
【００１１】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源と、前記通常照明光を透過する透過部材と、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとからなり、前記透過部材と前記フィルタとが一定周期で切り替わることが好ましい。
【００１２】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源、および、前記通常照明光を透過する透過部材と、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとが円周上に等間隔で交互に設けられた円板を所定の回転数で回転するオプティカルチョッパーからなることが好ましい。
【００１３】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する少なくとも二つの光源、少なくとも一つの光源の前面に配され、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタ、および、前記フィルタが前面に配された光源を所定の間隔でオン／オフ駆動させるスイッチからなることが好ましい。
【００１４】
前記フィルタの分光透過特性は、前記特殊照明光を照射したときに、前記固体撮像素子の分光感度特性が、仮想的に変化するものであることが好ましく、波長軸に対して長波長側に上向き、または下向きに傾いた直線状で、前記固体撮像素子の分光感度特性を波長軸に対してシフトさせることが好ましい。
【００１５】
前記発光機構は、前記通常照明光、および前記特殊照明光を所定の間隔で交互に発し、前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた前回の撮像信号を一時的に記憶するバッファメモリと、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた今回の撮像信号、および前記バッファメモリから読み出した前回の撮像信号を元に、これらの撮像信号の間で得られる、前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号の分を補間する補間処理部とを有することが好ましい。
【００１６】
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から生成された画像、および前記分光画像を切り替えて、または同時に前記モニタに表示させる表示制御部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子内視鏡システムによれば、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構を照明装置に設け、通常照明光、および特殊照明光で被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像推定部をプロセッサ装置に設けるので、挿入部先端に部品を設ける必要がなく、固体撮像素子の分光感度特性のマルチバンド化を容易に実現することができる。したがって、挿入部の細径化に寄与することができ、分光推定処理の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１において、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０、照明装置１１、およびプロセッサ装置１２から構成される。電子内視鏡１０は、被検体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４とを備えている。
【００１９】
挿入部１３の先端に連設された先端部１３ａには、被検体内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系２０と像光を撮像するＣＣＤ２１（ともに図２参照）、被観察部位に照明装置１１からの照明光を照射するための照明窓２２（図２参照）が内蔵されている。また、先端部１３ａには、鉗子口１５と連通した鉗子出口、送気・送水ボタン１４ａを操作することによって、対物光学系２０を保護する観察窓の汚れを落とすための洗浄水やエアーが噴射されるノズルなどが設けられている。ＣＣＤ２１により取得された被検体内の画像は、コード１６で接続されたプロセッサ装置１２のモニタ１７に表示される。
【００２０】
先端部１３ａの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１３ｂが設けられている。湾曲部１３ｂは、操作部１４に設けられたアングルノブ１４ｂが操作されて、挿入部１３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１３ａが被検体内の所望の方向に向けられる。
【００２１】
湾曲部１３ｂの後方には、可撓性を有する軟性部１３ｃが設けられている。軟性部１３ｃは、先端部１３ａが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部１４を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、数ｍの長さを有する。
【００２２】
図２において、照明窓２２には、ライトガイド２３の一端が取り付けられている。ライトガイド２３は、挿入部１３、操作部１４、およびコード１６に亘って設けられており、その他端は、照明装置１１に設けられた発光機構２４に接続されている。
【００２３】
発光機構２４は、光源２５、およびオプティカルチョッパー（以下、ＯＣと略す。）２６からなる。光源２５は、例えば、ハロゲンランプからなり、白色光（以下、通常照明光という。）を発する。ＯＣ２６は、通常照明光を透過するガラス２７、およびフィルタ２８（ハッチングで示す。）が円周上に等間隔で交互に設けられた円板２９が、所定の回転数で回転するものである。このＯＣ２６により、ライトガイド２３に入射される光が、光源２５で発せられてガラス２７を透過した通常照明光と、フィルタ２８を透過した照明光（以下、特殊照明光という。）とに、所定の間隔、例えば、ＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に切り替えられる。
【００２４】
図３（Ａ）に実線で示すように、フィルタ２８は、波長４００ｎｍで３０％、７００ｎｍで１００％の透過率を有する、波長軸に対して長波長側に上向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつ。ここで、電子内視鏡１０で被検体内を観察する際には、被検体内は暗所であるため、照明窓２２から照射される光のみで撮影が行われるので、他の光源要素の影響を勘案する必要がない。このため、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の仮想的な分光感度特性は、（Ａ）に示す通常照明光を照射したときのＣＣＤ２１本来の分光感度特性と、フィルタ２８の分光透過特性との積であると考えることができる。
【００２５】
すなわち、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の仮想的な分光感度特性は、（Ｂ）に示すように、フィルタ２８が波長軸に対して長波長側に上向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつことから、短波長側の青（Ｂ、破線で示す。）の強度が最も抑制され、中、長波長側の緑（Ｇ、一点鎖線で示す。）、赤（Ｒ、二点鎖線で示す。）となるにつれて抑制の度合いが弱くなり、また、各色の強度のピークが長波長側に若干シフトしたものとなる。
【００２６】
ＣＣＤ２１は、通常照明光、および特殊照明光による撮影によって、（Ａ）に示す本来の分光感度特性で得られる画像（以下、通常画像という。）、および（Ｂ）に示す仮想的な分光感度特性で得られる画像（以下、特殊画像という。）の二種類の画像を表す撮像信号（以下、通常画像信号、および特殊画像信号という。）を出力する。すなわち、ＣＣＤ２１は、本来の分光感度特性のＲＧＢの三バンド、および仮想的な分光感度特性のＲＧＢの三バンドの計六バンドを有するものであるといえる。通常画像信号、および特殊画像信号は、ＯＣ２６で通常照明光と特殊照明光とがＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に切り替えられることから、一フレーム毎に交互に出力される。
【００２７】
図２に戻って、ＣＣＤ２１から出力された通常画像信号、および特殊画像信号は、プロセッサ装置１２の通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１にそれぞれ入力され、記憶される。通常画像用メモリ３０には、バッファメモリ３２が接続されている。通常画像用メモリ３０は、新たな通常画像信号がＣＣＤ２１から入力される際に、それまで記憶していた通常画像信号をバッファメモリ３２に出力する。つまり、バッファメモリ３２には、二フレーム前の通常画像信号（一フレーム前の信号は特殊画像信号）が記憶される。
【００２８】
通常画像用メモリ３０、およびバッファメモリ３２には、通常画像生成部３３が接続されている。通常画像生成部３３は、通常画像用メモリ３０から読み出した通常画像信号に対して、相関二重サンプリング、増幅、Ａ／Ｄ変換などのアナログ信号処理を施した後、階調補正、輪郭強調、γ補正などのデジタル信号処理を施し、通常画像を生成する。
【００２９】
また、通常画像生成部３３は、バッファメモリ３２から二フレーム前の通常画像信号を読み出し、これと通常画像用メモリ３０から読み出した現フレームの通常画像信号とを元に、現フレームおよび二フレーム前の通常画像の動きベクトルを検出する。そして、この検出結果に基づいて、一フレーム前、つまり、これらの間で得られる特殊画像の分の通常画像を生成する動き補間処理を実行する。通常画像生成部３３は、生成した通常画像を表示制御部３４に出力する。
【００３０】
通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１には、分光推定処理部３５が接続されている。分光推定処理部３５は、これらのメモリ３０、３１から、通常画像信号、および特殊画像信号をそれぞれ読み出す。そして、読み出した通常画像信号、および特殊画像信号を用いて、主成分分析を用いた次元圧縮による線形近似や、ウィナー推定などによる分光推定処理を施す。
【００３１】
分光推定処理は、具体的には、通常照明光を照射したときのＣＣＤ２１本来の分光感度特性のＲＧＢの三バンドを反映した通常画像信号と、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の仮想的な分光感度特性のＲＧＢの三バンドを反映した特殊画像信号とから、可視光の波長帯域（波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ）における被観察部位の分光反射率を推定する。
【００３２】
分光画像生成部３６は、分光推定処理部３５における分光推定処理の結果に基づいて、通常画像信号、および特殊画像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像（例えば、波長５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍのスペクトル画像をそれぞれＲＧＢの三バンドに割り当てた合成画像も含む。）を生成する。分光画像生成部３６は、生成した分光画像を表示制御部３４に出力する。
【００３３】
図４に示すように、表示制御部３４は、検査日や患者の情報５０とともに、通常画像生成部３３から出力された通常画像５１、および分光画像生成部３６から出力された分光画像５２を、モニタ１７に並べて表示させる。また、操作卓３８（図２参照）で選択することにより、通常画像５１、または分光画像５２をそれぞれ個別にモニタ１７に表示させることも可能となっている。
【００３４】
再び図２に戻って、ＣＰＵ３７は、プロセッサ装置１２の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ３７には、各種設定や操作を行うための操作卓３８、およびタイミングジェネレータ（以下、ＴＧと略す。）３９が接続されている。ＴＧ３９は、ＯＣ２６、通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１に接続されており、通常画像用メモリ３０には、ＮＯＴ回路４０を介して接続されている。
【００３５】
ＴＧ３９は、ＣＰＵ３７の制御の下に、ＯＣ２６、通常画像用メモリ３０、および特殊画像用メモリ３１の各部を所定の間隔で動作させるための同期信号を生成し、生成した同期信号を各部に出力する。ＯＣ２６の円板２９は、ＴＧ３９からの同期信号に応じて、所定の回転数で回転する。特殊画像用メモリ３１は、同期信号で規定されるタイミングでＣＣＤ２１からの特殊画像信号を取り込み、通常画像用メモリ３０は、ＮＯＴ回路４０により極性が反転した同期信号で規定されるタイミング、つまり、同期信号とは逆のタイミングでＣＣＤ２１からの通常画像信号を取り込む。
【００３６】
上記のように構成された電子内視鏡システム２で被検体内を観察する際には、電子内視鏡１０、照明装置１１、およびプロセッサ装置１２の電源を投入して、挿入部１３を被検体内に挿入し、照明窓２２から照射される光で被検体内を照明しながら、ＣＣＤ２１により得られる画像をモニタ１７で観察する。
【００３７】
照明装置１１では、ＯＣ２６の円板２９が、ＴＧ３９からの同期信号に応じた所定の回転数で回転される。これにより、通常照明光と特殊照明光とが、ＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に、ライトガイド２３を伝って照明窓２２から被観察部位に照射される。
【００３８】
対物光学系２０から取り込まれた被観察部位の像光は、ＣＣＤ２１の撮像面に結像され、これによりＣＣＤ２１から撮像信号が出力される。このとき、被観察部位には、通常照明光と特殊照明光とがＣＣＤ２１の撮像間隔で交互に照射されているので、ＣＣＤ２１からは、通常画像信号、および特殊画像信号が一フレーム毎に交互に出力される。
【００３９】
ＣＣＤ２１から出力された通常画像信号は、ＮＯＴ回路４０により極性が反転した同期信号で規定されるタイミングで、通常画像用メモリ３０に取り込まれる。通常画像用メモリ３０に取り込まれた通常画像信号は、通常画像生成部３３、および分光推定処理部３５に順次読み出される。また、新たな通常画像信号がＣＣＤ２１から入力された際には、それまで通常画像用メモリ３０に記憶されていた通常画像信号が、バッファメモリ３２に出力される。
【００４０】
通常画像生成部３３では、通常画像用メモリ３０から読み出した通常画像信号に対して各種信号処理が施され、これにより通常画像が生成される。また、通常画像生成部３３では、通常画像用メモリ３０から読み出した現フレームの通常画像信号、およびバッファメモリ３２から読み出した二フレーム前の通常画像信号から、一フレーム前の通常画像を生成する動き補間処理が実行される。通常画像生成部３３で生成された通常画像は、表示制御部３４に出力される。
【００４１】
一方、ＣＣＤ２１から出力された特殊画像信号は、ＴＧ３９からの同期信号で規定されるタイミングで、特殊画像用メモリ３１に取り込まれる。特殊画像用メモリ３１に取り込まれた特殊画像信号は、分光推定処理部３５に順次読み出される。
【００４２】
分光推定処理部３５では、通常画像用メモリ３０から読み出した通常画像信号、および特殊画像用メモリ３１から読み出した特殊画像信号を用いて、分光推定処理が実行される。分光画像生成部３６では、分光推定処理部３５における分光推定処理の結果に基づいて、通常画像信号、および特殊画像信号から分光画像が生成される。分光画像生成部３６で生成された分光画像は、表示制御部３４に出力される。
【００４３】
表示制御部３４に出力された通常画像、および分光画像は、モニタ１７に並べて、あるいはそれぞれ個別に表示される。
【００４４】
以上説明したように、電子内視鏡システム２は、通常照明光と特殊照明光とを交互に照射するための発光機構２４を照明装置１１に設け、通常照明光、および特殊照明光での撮影で得られた通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行うので、先端部１３ａに部品を設置しなくて済み、また、ＣＣＤ２１の分光感度特性を仮想的にマルチバンド化することができる。
【００４５】
従来の電子内視鏡システムでは、照明装置１１にＯＣが既に装備されているものがあるため、この場合には、円板を取り替えてプロセッサ装置の構成を変更するだけで、容易に電子内視鏡システム２と同様の構成にすることができる。
【００４６】
また、二フレーム前の通常画像信号をバッファメモリ３２に記憶させておき、この二フレーム前の通常画像信号、および現フレームの通常画像信号から、一フレーム前の通常画像を生成する動き補間処理を通常画像生成部３３で実行するようにしたので、通常画像のフレームレートを維持することができる。
【００４７】
さらに、通常画像、および分光画像をモニタ１７に並べて、あるいはそれぞれ個別に表示させるようにしたので、迅速且つ的確な医療診断に供することができる。
【００４８】
ここで、分光推定処理のシミュレーション結果を示す図５において、従前の如く通常画像のみを用いて分光推定処理を行った場合は、（Ａ）に示すように、分光推定処理の対象となった元データ（点線で示す。）に対して、全体的にシミュレーション結果（実線で示す。）の追随性が悪い。これに対して、上記実施形態のように、通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行った場合は、（Ｂ）に示すように、中間波長帯域におけるシミュレーション結果は、元データを略再現している。このことから、通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行うことで、分光推定処理の精度が向上することが確認された。
【００４９】
上記実施形態では、ＯＣ２６を用いた発光機構２４を有する照明装置１１を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＯＣ２６を用いることなく、別の機構を設けて、ガラス２７とフィルタ２８とを一定周期で切り替えてもよい。
【００５０】
また、例えば、図６に示す照明装置６０を用いてもよい。照明装置６０は、通常照明光を発する二つの光源６１ａ、６１ｂと、光源６１ｂの前面に配され、フィルタ２８と同様の分光透過特性をもつフィルタ６２と、光源６１ｂに接続され、ＴＧ３９からの同期信号に応じて光源６１ｂをオン／オフ駆動させるスイッチ６３とからなる発光機構６４を有する。
【００５１】
照明装置６０では、スイッチ６３による光源６１ｂのオン／オフ駆動によって、ライトガイド２３に入射される光が、光源６１ａで発せられる通常照明光と、光源６１ｂで発せられてフィルタ６２を透過した特殊照明光が光源６１ａの通常照明光に合成された照明光とに、ＴＧ３９からの同期信号で規定される所定の間隔で交互に切り替えられる。なお、光源６１ｂおよびフィルタ６２の代わりに、特殊照明光そのものの分光特性をもつ光を発する光源を用いてもよい。
【００５２】
上記実施形態では、波長軸に対して長波長側に上向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつフィルタ２８、６２を例示して説明したが、特殊照明光を照射したときのＣＣＤ２１の分光感度特性が仮想的に変化するものであればよく、例えば、波長軸に対して長波長側に下向きに傾いた直線状の分光透過特性をもつものや、鋸型の分光透過特性をもつフィルタを用いてもよい。また、上記実施形態では、一種類の特殊照明光を用いた例を挙げて説明したが、二種類以上の特殊照明光を発するように照明装置を構成してもよい。
【００５３】
なお、照明装置は、電子内視鏡と別体にする必要はなく、操作部１４に内蔵させてもよい。また、上記実施形態では、電子内視鏡１０を例示して説明したが、被観察部位に超音波を照射して、被観察部位からのエコー信号を受信する超音波トランスデューサが、ＣＣＤとともに先端部に一体的に配された超音波内視鏡についても、本発明は適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。
【図２】電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図３】ＣＣＤの分光感度特性を示すグラフであり、（Ａ）は、ＣＣＤ本来の分光感度特性、およびフィルタの分光透過特性、（Ｂ）は、特殊照明光を照射したときのＣＣＤの仮想的な分光感度特性をそれぞれ示す。
【図４】モニタの表示状態を示す説明図である。
【図５】分光推定処理のシミュレーション結果を示すグラフであり、（Ａ）は、通常画像のみを用いて分光推定処理を行った場合、（Ｂ）は、通常画像、および特殊画像を用いて分光推定処理を行った場合をそれぞれ示す。
【図６】照明装置の別の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１、６０ 照明装置
１２ プロセッサ装置
１７ モニタ
２１ ＣＣＤ
２２ 照明窓
２４、６４ 発光機構
２５、６１ａ、６１ｂ 光源
２６ オプティカルチョッパー（ＯＣ）
２７ ガラス
２８、６２ フィルタ
２９ 円板
３２ バッファメモリ
３３ 通常画像生成部
３４ 表示制御部
３５ 分光推定処理部
３６ 分光画像生成部
３７ ＣＰＵ
５１ 通常画像
５２ 分光画像
６３ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の被観察部位の像光を撮像して撮像信号を出力する固体撮像素子、および前記被観察部位に照明光を照射するための照明窓を有する電子内視鏡と、前記照明光を発する照明装置と、前記撮像信号から画像を生成して、これをモニタに表示するプロセッサ装置とからなる電子内視鏡システムにおいて、
前記照明装置は、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構を有し、
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光、および前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像推定部を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源と、
前記通常照明光を透過する透過部材と、
前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとからなり、
前記透過部材と前記フィルタとが一定周期で切り替わることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源、
および、前記通常照明光を透過する透過部材と、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとが円周上に等間隔で交互に設けられた円板を所定の回転数で回転するオプティカルチョッパーからなることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する少なくとも二つの光源、
少なくとも一つの光源の前面に配され、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタ、
および、前記フィルタが前面に配された光源を所定の間隔でオン／オフ駆動させるスイッチからなることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記フィルタの分光透過特性は、前記特殊照明光を照射したときに、前記固体撮像素子の分光感度特性が、仮想的に変化するものであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記フィルタの分光透過特性は、波長軸に対して長波長側に上向き、または下向きに傾いた直線状で、前記固体撮像素子の分光感度特性を波長軸に対してシフトさせることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記発光機構は、前記通常照明光、および前記特殊照明光を所定の間隔で交互に発し、
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた前回の撮像信号を一時的に記憶するバッファメモリと、
前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた今回の撮像信号、および前記バッファメモリから読み出した前回の撮像信号を元に、これらの撮像信号の間で得られる、前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号の分を補間する補間処理部とを有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から生成された画像、および前記分光画像を切り替えて、または同時に前記モニタに表示させる表示制御部を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項１】
被検体内の被観察部位の像光を撮像して撮像信号を出力する固体撮像素子、および前記被観察部位に照明光を照射するための照明窓を有する電子内視鏡と、前記照明光を発する照明装置と、前記撮像信号から画像を生成して、これをモニタに表示するプロセッサ装置とからなる電子内視鏡システムにおいて、
前記照明装置は、通常照明光と、通常照明光とは分光特性が異なる特殊照明光とを発する発光機構を有し、
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光、および前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から、任意の波長帯域を有する分光画像を生成する分光画像推定部を有することを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源と、
前記通常照明光を透過する透過部材と、
前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとからなり、
前記透過部材と前記フィルタとが一定周期で切り替わることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する光源、
および、前記通常照明光を透過する透過部材と、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタとが円周上に等間隔で交互に設けられた円板を所定の回転数で回転するオプティカルチョッパーからなることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記発光機構は、前記通常照明光を発する少なくとも二つの光源、
少なくとも一つの光源の前面に配され、前記通常照明光から前記特殊照明光を得るための分光透過特性をもつフィルタ、
および、前記フィルタが前面に配された光源を所定の間隔でオン／オフ駆動させるスイッチからなることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記フィルタの分光透過特性は、前記特殊照明光を照射したときに、前記固体撮像素子の分光感度特性が、仮想的に変化するものであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記フィルタの分光透過特性は、波長軸に対して長波長側に上向き、または下向きに傾いた直線状で、前記固体撮像素子の分光感度特性を波長軸に対してシフトさせることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記発光機構は、前記通常照明光、および前記特殊照明光を所定の間隔で交互に発し、
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた前回の撮像信号を一時的に記憶するバッファメモリと、
前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた今回の撮像信号、および前記バッファメモリから読み出した前回の撮像信号を元に、これらの撮像信号の間で得られる、前記特殊照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号の分を補間する補間処理部とを有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記プロセッサ装置は、前記通常照明光で前記被観察部位を照射して得られた撮像信号から生成された画像、および前記分光画像を切り替えて、または同時に前記モニタに表示させる表示制御部を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２３１０１（Ｐ２００８−２３１０１Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９９５０８（Ｐ２００６−１９９５０８）
【出願日】平成１８年７月２１日（２００６．７．２１）
【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２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２１日（２００６．７．２１）
【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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