JP2011067267A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光源と蛍光体を有する照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた内視鏡を使用する場合に、経年変化等に伴って生じる撮像画像の色調変化に対してユーザ側で行うメンテナンス作業を簡単化する。
【解決手段】蛍光体５７を有する照明光学系及び撮像素子２１を有する撮像光学系を備えた内視鏡１１と、内視鏡１１に接続される制御装置１３とを具備する内視鏡システムであって、制御装置１３が、蛍光体５７を励起するための光を発生する半導体発光素子を有する光源部４１と、予め定めた色補正情報を記憶した記憶部７２と、撮像素子２１から出力される画像信号を色補正情報に基づき演算処理して撮像画像データを生成する画像処理部７３を備えており、蛍光体５７及び半導体発光素子の少なくとも一方の光学特性を検出して、この検出された光学特性に基づいて記憶部７２に記憶された色補正情報を校正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡システムに関する。

内視鏡挿入部の先端から照明光を出射して被観察領域を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、この内視鏡に接続されて内視鏡に照明光を供給すると共に撮像素子からの撮像信号を演算処理する制御装置とを備えた内視鏡システムとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。また、近年、内視鏡の照明光として、蛍光体とレーザ光とを組み合わせて用いる技術が実用化されつつある。

このような内視鏡システムにおいては、患部を正確に診断するために、撮像した画像の色調を、予め定めた色度補正テーブルにより正しい色度になるよう補正する色度調整処理が行われる。ところが、個々の内視鏡が有する光学特性と、この内視鏡が接続される制御装置側の光学特性には、それぞれ個体差があり、内視鏡から出力される画像信号を制御装置側で一律に補正しようとしても、常に正しい色度に補正することは難しい。特に、蛍光体とレーザ光源とを組み合わせた照明装置の場合、光源の個体差による発光波長の違いや、蛍光体の個体差による発光特性の違い等が微妙に絡み合って最終的な観察画像の色調が決定されるので、制御装置に接続された内視鏡を別のものに交換すると、撮像画像の色調が内視鏡毎に変化することがある。

また、内視鏡や制御装置の製造時に正確に色度調整を行っても、その後の経時変化により、蛍光体やレーザ光源の光学特性が変化する場合がある。一般に、半導体発光素子は、使用開始からの経過時間に応じて光出力が減少する等の光学特性の変化を生じることが分かっている。そのため定期的に光源素子を交換する等のメンテナンスを行うことがあるが、外光や温度等が管理された環境下で作業を行う等の条件があり、また、調整に必要となる基準色サンプル等の器具を保管しておく等の煩わしさから、ユーザ側でメンテナンスを行うよりも、メーカの工場に返送して行うことが多くなっている。

特開２０００−３４２５３３号公報

本発明は、レーザ光源と蛍光体を有する照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた内視鏡を使用する場合に、経年変化等に伴って生じる撮像画像の色調変化に対してユーザ側で行うメンテナンス作業を簡単化できる内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明は、下記構成からなる。
蛍光体を有する照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた内視鏡と、前記内視鏡に接続される制御装置とを具備し、前記制御装置が、前記蛍光体を励起させる励起光を発生する半導体発光素子を有する光源部と、予め定めた色補正情報を記憶した記憶部と、前記撮像素子から出力される画像信号を前記色補正情報に基づき演算処理して撮像画像データを生成する画像処理部を備える内視鏡システムであって、
前記蛍光体及び前記半導体発光素子の少なくとも一方の光学特性を検出する光学特性検出手段と、
前記光学特性検出手段により検出された光学特性に基づいて、前記記憶部に記憶された色補正情報を校正する色補正情報校正手段と、
を備えた内視鏡システム。

経年変化等に伴って生じる撮像画像の色調変化に対して、色補正情報をユーザ側で校正するメンテナンス作業を簡単化できる。これにより、内視鏡の撮像画像に対する色補正が常に正確に行え、内視鏡による診断精度を高く安定して維持することができる。

本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 図１に示した内視鏡システムの外観の具体例を示す斜視図である。 光源から出射される光及び蛍光体の発光により得られる光の波長−強度分布特性を表すグラフである。 画像処理部の具体的な構成例を示すブロック図である。 特定の蛍光体に関する励起スペクトルと発光スペクトルの具体例を表すグラフである。 レーザ光源の発光波長がずれた場合の発光スペクトルの変化を示す説明図である。 図１に示した内視鏡システムが利用する校正用内視鏡の構成を示すブロック図である。 カラーチャートの構成例を示す正面図である。 図１に示した内視鏡システムの変形例の構成を示すブロック図である。 図１に示した内視鏡システムの他の構成例を示すブロック図である。 図１に示した内視鏡システムの他の構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための図で内視鏡システムの概念的な構成を示すブロック図で、図２は図１の内視鏡システムの一例としての外観図である。

図１、図２に示すように、内視鏡システム１００は、内視鏡１１と、この内視鏡１１が接続される制御装置１３とを有する。制御装置１３には、画像情報等を表示する表示部１５と、入力操作を受け付ける入力部１７が接続されている。内視鏡１１は、内視鏡挿入部１９の先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像素子２１（図１参照）を含む撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。

また、内視鏡１１は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部２３（図２参照）と、内視鏡１１を制御装置１３に着脱自在に接続するコネクタ部２５Ａ，２５Ｂを備える。なお、図示はしないが、操作部２３及び内視鏡挿入部１９の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。

内視鏡挿入部１９は、可撓性を持つ軟性部３１と、湾曲部３３と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３５から構成される。内視鏡先端部３５には、図１に示すように、被観察領域へ光を照射する照射口３７と、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子２１が配置されている。撮像素子２１の受光面には対物レンズユニット３９が配置される。

湾曲部３３は、図２に示すように、軟性部３１と先端部３５との間に設けられ、操作部２３に配置されたアングルノブ２２の回動操作により湾曲自在にされている。この湾曲部３３は、内視鏡１１が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３５の照射口３７及び撮像素子２１の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。また、図示は省略するが、内視鏡挿入部１９の照射口３７には、カバーガラスやレンズが配置される。

制御装置１３は、内視鏡先端部３５の照射口３７に供給する照明光を発生する光源装置４１と、撮像素子２１からの画像信号を画像処理するプロセッサ４３を備え、コネクタ部２５Ａ，２５Ｂを介して内視鏡１１と接続される。また、プロセッサ４３には、前述の表示部１５と入力部１７が接続されている。プロセッサ４３は、内視鏡１１の操作部２３や入力部１７からの指示に基づいて、内視鏡１１から伝送されてくる撮像信号を画像処理し、表示部１５へ表示用画像を生成して供給する。

なお、内視鏡１１は予め複数個が用意されており、制御装置１３に接続される内視鏡１１を任意に取り替えることができる。

光源装置４１は、図１に示すように、発光源として青色レーザ光源（ＬＤ）４７を備えている。具体的には、青色レーザ光源４７は中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を出射するレーザダイオードである。青色レーザ光源４７としては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。青色レーザ光源（ＬＤ）４７の発光強度は、光源制御部４９により制御される。

光源４７から出射されるレーザ光は、集光レンズ（図示略）により光ファイバに入力され、コネクタ部２５Ａに伝送される。コネクタ部２５Ａに供給された青色レーザ光は、光ファイバ５５を経由して内視鏡１１の内視鏡先端部３５まで伝送される。

内視鏡先端部３５の光ファイバ５５の光出射端と対向する位置には、波長変換部材である蛍光体５７が配置されている。光ファイバ５５から供給される青色レーザ光源４７からの青色レーザ光は、蛍光体５７を励起して蛍光を発光させ、また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体５７を透過する。

この光ファイバ５５は、マルチモードファイバであり、一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なケーブルを使用できる。

蛍光体５７は、青色レーザ光のエネルギの一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体を含んで構成される。蛍光体５７の具体例としては、例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇）等を含む蛍光体等が利用できる。従って、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起光と、蛍光体５７により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされた結果として、白色（疑似白色）の照明光が内視鏡先端部３５の照射口３７から出射される。本構成例のように、半導体発光素子を励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、更に、白色光の強度を容易に調整できる。

上記の蛍光体５７は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生を防止できる。また、蛍光体５７は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、凹レンズ等の光路変更手段が不要となり、光学的損失が小さくなる。

内視鏡１１の内視鏡先端部３５から観察対象に向けて照射される照明光のスペクトル（分光特性）の具体例を図３に示した。青色レーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体５７からの励起発光光は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルによって、前述した白色光が形成される。

ここで、本明細書でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えばＲ，Ｇ，Ｂ等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。

再び図１に戻り説明する。上記のように青色レーザ光と蛍光体５７からの励起発光光による白色の照明光は、内視鏡１１の先端部３５から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子を対物レンズユニット３９により撮像素子２１の受光面上に結像させて撮像する。

撮像後に撮像素子２１から出力される撮像画像信号は、スコープケーブル６３を通じてＡ／Ｄ変換器６５に伝送されてデジタル信号に変換され、コネクタ部２５Ｂを介してプロセッサ４３に入力される。

このプロセッサ４３は、光源装置４１を制御する制御部６７と、制御部６７に接続され詳細は後述する画像処理部７３、補正情報記憶部７２とを有する。撮像画像信号を正しい色度に合わせる補正処理に必要な色度補正テーブル（色補正情報）等の情報は、予め作成されて補正情報記憶部７２に記憶されている。

また、制御装置１３に接続した内視鏡１１を交換した場合には、交換後に接続された内視鏡１１の蛍光体５７の特性に合わせて色度補正テーブルの情報を新たに生成し、色度補正テーブルの内容を更新する。例えば、内視鏡１１を交換した直後に、制御部６７が光源情報記憶部７４と発光特性記憶部７５からそれぞれ情報を読み取り、これらの情報に基づいて、色度補正に必要な情報を生成する。これにより色度補正テーブルの内容が更新される。

Ａ／Ｄ変換器６５から出力された撮像画像信号は、画像処理部７３に入力される。画像処理部７３では、入力されたデジタル画像信号を画像データに変換して適宜な画像処理を行い、所望の出力用画像情報を生成する。

図４に画像処理部の具体例の構成を示した。画像処理部７３は、ホワイトバランス部８２と、ガンマ補正部８３と、色分離部８４と、色度補正部８５と、ＹＣ変換部８６とを備えている。ホワイトバランス部８２は、Ａ／Ｄ変換器６５から出力されるデジタル画像信号に対してホワイトバランスを調整し、この調整済みの画像データをガンマ補正部８３に与える。ガンマ補正部８３は、入力された画像データに対してガンマ補正を施する。色分離部８４は、ガンマ補正後の画像データについて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各画像信号を生成し、これらの画像信号を色度補正部８５に与える。

色度補正部８５は、詳細を後述する色度補正テーブル８１に登録されている補正用のデータを読み込み、色分離部８４から入力されるＲ，Ｇ，Ｂの各画像信号に対して正しい色度の画像が得られるように補正処理を施す。色補正処理された画像信号は、ＹＣ変換部８６により、輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）のカラー映像信号に変換する。

カラー映像信号に変換され画像処理部７３から出力された映像信号は、図１に示す制御部６７に入力され、制御部６７で各種情報と共に内視鏡観察画像にされて表示部１５に表示され、必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記憶部に記憶される。

次に、内視鏡の個体情報について説明する。
図１に示すように、内視鏡１１の内部には発光特性記憶部７５が備わっている。この発光特性記憶部７５は不揮発性メモリで構成されており、内視鏡１１の個体情報を予め記憶している。具体的には、内視鏡１１に実際に備わっている蛍光体５７の固有の発光特性情報である励起スペクトル情報と、発光スペクトル情報とが発光特性記憶部７５に記憶されている。ここで、励起スペクトル情報とは、外部から励起のために供給される光に対する蛍光体５７のエネルギ吸収特性に関する波長毎の分布状況を表す情報である。また、発光スペクトル情報とは外部から供給される光によって実際に蛍光体５７から発生する蛍光の分光強度を表す情報である。

実際には、内視鏡の使用前に蛍光体５７の発光特性を測定しておき、その結果として得られた励起スペクトル情報及び発光スペクトル情報を発光特性記憶部７５に書き込んでおく。また、測定する以外にも、予め用意された蛍光体５７の正確な特性情報を発光特性記憶部７５に書き込むことであってもよい。

ここで、特定の蛍光体に関する励起スペクトルと発光スペクトルの一例を図５に示した。図５に示す特性の蛍光体５７の場合には、点線で示す励起スペクトルの曲線から、４２０〜４７０ｎｍ程度の波長帯域内の光を吸収し、特に４４５ｎｍ程度の波長の光を高効率で吸収することが分かる。蛍光体５７は、吸収した励起光によって励起され、実線で示す発光スペクトルで示されるスペクトルの蛍光を発する。

また、蛍光体５７の発光強度は吸収したエネルギの大きさに応じて変化する。図５に示す励起スペクトルのように、蛍光体５７の励起光の吸収特性は波長に応じて変化するので、外部から供給される光の波長に応じて蛍光体５７の発光強度も変化する。

例えば、図６に示すように、青色レーザ光源４７の発光波長がずれた場合を考えると、規定の波長４４５ｎｍのレーザ光線ＬＢ−Ａに対しては、励起スペクトルが略ピークとなる波長で高効率で吸収されるが、レーザ光線ＬＢ−Ｂに対しては、発光波長がずれているために励起スペクトルの強度がΔＰだけ低下する。すると、レーザ光線ＬＢ−Ｂに対しては、レーザ光線ＬＢ−Ａと同一の出射光強度でありながら、蛍光体５７の発光スペクトルＣＡからＣＢに減少し、レーザ光線ＬＢ−ＡとＬＢ−Ｂとの間で蛍光体からの発光強度に相対的な差が生じる。

発光特性記憶部７５が記憶する励起スペクトルの情報及び発光スペクトルの情報については、多数の波長のそれぞれについて連続的に各スペクトルの曲線を表す情報をテーブル化して、或いは数式化して記憶しておけば、より高精度で照明光のスペクトルを予測することが可能であり、高精度の色度補正が可能になる。

また、光源の個体情報についは、次の通りである。
光源装置４１は、図１に示すように、光源情報記憶部７４を備えている。この光源情報記憶部７４は不揮発性メモリで構成されており、光源装置４１の固有の光源情報として、光源から出力されるレーザ光の波長を表す情報を記憶している。即ち、光源情報記憶部７４は、少なくとも青色レーザ光源４７から出射されるレーザ光の中心波長（強度が最大の波長）を表す情報が記憶される。例えば、内視鏡１１の使用前（工場出荷時など）に光源装置４１のレーザ光源４７の発光特性を測定しておき、その結果として得られた情報を光源情報記憶部７４に書き込んでおく。また、測定する以外にも、予め用意されたレーザ光源４７の正確な特性情報を発光特性記憶部７５に書き込むことであってもよい。

ところで、内視鏡システム１００を長期間使用していると、その間の経年変化によって、光源装置４１の青色レーザ光源４７の発光特性や、内視鏡１１の蛍光体５７の特性に変化が生じることがある。このような光学特性の変化は、内視鏡１１から被検体に照射される照明光の色調に影響を及ぼし、撮像素子２１から得られる撮像画像に対しても影響する。

画像処理部７３内の色度補正部８５が色度補正のために利用する色度補正テーブル８１の内容は、光源情報記憶部７４が保持している青色レーザ光源４７の個体情報と、発光特性記憶部７５が保持している蛍光体５７の個体情報とに基づいて決定される。しかし、経年変化や周囲の環境条件の変化等が生じると、青色レーザ光源４７の実際の特性と光源情報記憶部７４に保持されている個体情報との間に差異が生じたり、蛍光体５７の実際の特性と発光特性記憶部７５に保持されている個体情報との間に差異が生じたりする。

これら記憶された個体情報と実際の特性との間で差異が生じた場合には、撮像画像の色度を正しく補正することができず、画像品質が低下する。
そこで、このような特性の違いによる影響をなくして正しい色度の撮像画像を得るために、定期的にメンテナンス処理を実施して色度補正テーブル８１の内容を正しい内容に書き換える。図１に示す内視鏡システム１００においては、このようなメンテナンス処理をユーザ側で容易に行うことを可能にする校正機能を搭載している。

以下、この構成機能について順次詳細に説明する。
まず、青色レーザ光源４７の特性のずれを校正用内視鏡を用いて校正する方法を説明する。
青色レーザ光源４７の特性を経年変化の影響を受けずに正確に測定するために、図１に示す内視鏡１１とは別途に、図７に示すような専用の校正用内視鏡１１_Refが予め用意してある。この校正用内視鏡１１_Refは、内視鏡システム１００の付属品として提供され、ユーザは随時この校正用内視鏡１１_Refを利用できる。この校正用内視鏡１１_Refは、通常は使用されず保管され、メンテナンス時だけに、通常使用する内視鏡１１の代わりに制御装置１３のコネクタ部２５Ａ，２５Ｂと接続した状態で使用される。

この校正用内視鏡１１_Refは、内視鏡１１と略同様の構成を有したものであるが、照明光学系と撮像光学系のみを同様の校正として、例えば送気・送水機能等の他の機能を省略した構成としてもよい。

校正用内視鏡１１_Ref を制御装置１３に接続した状態で、コネクタ部２５Ａを介して供給される光源からの青色レーザ光は、光ファイバ５５_Refを経由して校正用内視鏡１１_Refの内視鏡先端部３５まで伝送される。内視鏡先端部３５の光ファイバ５５_Refの光出射端と対向する位置には、蛍光体５７_Refが配置されている。光ファイバ５５_Refから供給される青色レーザ光は、蛍光体５７_Refを励起して蛍光を発光させ、また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体５７_Refを透過する。その結果、内視鏡先端部３５の照射口３７からは、青色レーザ光の励起により蛍光体５７_Refから発生する緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体５７_Refを透過した青色レーザ光とが混合され、白色照明光が出射される。

蛍光体５７_Refは、基本的には前述の蛍光体５７と同じ材料で構成されているが、基準として利用可能な理想的な特性を有している。つまり、蛍光体５７_Refの励起スペクトルや発光スペクトルは、設計時に想定した特性に近い。また、校正用内視鏡１１_Refが使用される頻度はメンテナンスの時のみであるため、例えば数年間使用した後であっても、蛍光体５７_Refについては使用による特性の変化や劣化が殆ど生じていない。

照射口３７の前方には、内視鏡先端部３５と一体化されたカラーチャート９０が配置されている。このカラーチャート９０は、内視鏡先端部３５に装着されるキャップ９１の底面に配置され、キャップ９１が内視鏡先端部３５に着脱自在に取り付けられる。カラーチャート９０は、例えば、図８に示すように、色度が既知である基準色等の多数のカラーパッチ９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，・・・が平面上に配列されたものである。

上記のように、内視鏡先端部３５の前方にカラーチャート９０が配置され、照射口３７から出射された照明光がカラーチャート９０を照明し、この照明されたカラーチャート９０の像を、対物レンズユニット３９_Refを介して撮像素子２１_Refにより撮像する。これにより、撮像素子２１_Refから出力される撮像画像信号は、スコープケーブル６３を通じてＡ／Ｄ変換器６５_Refに入力され、デジタル信号に変換されてコネクタ部２５Ｂから出力される。つまり、校正用内視鏡１１_Refは、レーザ光を供給することで、規定の特性の蛍光体によりカラーチャート９０を照明し、撮像したカラーチャート９０の撮像画像信号を出力する。

そして、制御装置１３のプロセッサ４３（図１参照）は、カラーチャート９０の撮像画像信号を取得して、この撮像画像信号に基づいて青色レーザ光源の特性を評価する。
プロセッサ４３に入力されたカラーチャート９０の撮像画像信号は、校正用内視鏡１１_Refを使用して撮像して得たものであり、実際の内視鏡検査に用いる内視鏡１１に搭載された蛍光体５７の特性変化の影響を無視できる。そのため、カラーチャート９０の各カラーパッチ９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，・・・の測定色度と、既知の色度（規定の色度）との差から、青色レーザ光源４７の特性変化が求められる。本校正処理では、この測定色度と既知の色度との差がなくなるように色度補正テーブルを書き換える。

つまり、校正用内視鏡１１_Refを用いて撮影されたカラーチャート９０の撮像画像信号を調整用画像として利用し、この調整用画像上の各色度領域９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，・・・の色度をそれぞれ規定の色度に補正するために必要な補正係数を制御部６７により決定する。この決定した補正係数の情報を制御装置１３の光源情報記憶部７４に記憶させる。

以上の青色レーザ光源４７に対する校正処理の後、校正用内視鏡１１_Refを制御装置１３から取り外し、通常の内視鏡１１を制御装置１３に接続したときに、この内視鏡１１の蛍光体５７の発光特性に関する情報を発光特性記憶部７５から読み出し、この蛍光体５７の発光特性の情報と、光源情報記憶部７４に記憶させた青色レーザ光源４７の特性を表す補正係数とに基づいて色度補正テーブルの内容を書き換える。これにより、青色レーザ光源４７の特性変化により照明光の色度が変化した影響をなくすことができる。

更に詳細に説明すれば、制御装置１３に内視鏡１１のいずれかが接続された際、プロセッサ４３の制御部６７は、光源装置４１の光源情報記憶部７４から光源の特性情報を取得し、内視鏡１１の発光特性記憶部７５から、励起スペクトル情報及び発光スペクトル情報である蛍光体発光特性の情報を取得する。そして、制御部６７は、これらの固有パラメータの情報に基づいて内視鏡１１の先端から照射される照明光の照明光分光プロファイルを生成する。即ち、蛍光体の励起スペクトルと光源の発光波長から蛍光体発光スペクトルの強度を求め、この蛍光体発光スペクトルと、青色レーザ光とが合成された照明光分光プロファイルを求める。なお、光源情報記憶部７４からの情報取得は、内視鏡１１の接続前に行っていてもよい。

その後、制御装置１３は照明光分光プロファイルの内容に基づいて、補正後の画像において色度を正しく再現するために必要な情報を生成し、これを色度補正テーブル８１に書き込む。即ち、規定の照明光を用いる場合と同等の色度の出力画像を得るために、規定の照明光の分光特性（プロファイル）と実際の照明光の分光特性との違いに相当する色度の補正を画像信号に施すための色度補正テーブル８１を作成する。この色度補正テーブル８１の内容は、図１に示す補正情報記憶部７２に記憶される。

そして、制御装置１３の画像処理部７３では、内視鏡１１からの撮像信号を、補正情報記憶部７２を参照して、この色度補正テーブル８１に基づいて補正し、適正な色度とされた観察画像を制御部６７に出力する。以上の処理により、内視鏡１１で撮像し撮像画像は、内視鏡の蛍光体の個体差、光源の個体差によらず、常に適正な色調で出力され、診断に適した色調の画像として表示、或いは保存される。

次に、前述の内視鏡システムの変形例を以下に説明する。
図１に示した内視鏡システム１００の変形例を図９に示した。なお、図９において図１と対応する構成要素に対しては同一の符号を付して示してある。図９に示す内視鏡システム１００Ｂの光源装置４１Ｂは、光源として前述の青色レーザ光源４７の他に紫色レーザ光源４５を備えている。この紫色レーザ光源４５は、中心波長４０５ｎｍの紫色レーザ光を出射するレーザダイオードである。

これらの各光源４５，４７の半導体発光素子からの発光は、光源制御部４９Ｂにより個別に制御されており、青色レーザ光源４７の出射光と、紫色レーザ光源４５の出射光との光量比は変更自在になっている。

そして、内視鏡１１Ｂには２つの独立した導光路として設けた２本の光ファイバ５５Ａ，５５Ｂが備えられ、光ファイバ５５Ａ，５５Ｂの一端は、それぞれコネクタ部２５Ａと接続され、他端は、内視鏡１１Ｂの先端部３５にまで延設されている。内視鏡１１Ｂの先端部３５には２つの照射口３７Ａ，３７Ｂが設けてあり、各照射口３７Ａ，３７Ｂの内側には、それぞれ蛍光体５７が配置されている。光ファイバ５５Ａにより導かれたレーザ光は蛍光体５７Ａに供給され、光ファイバ５５Ｂにより導かれたレーザ光は蛍光体５７Ｂに供給される。従って、図９に示した内視鏡システム１００Ｂにおいては、２つの照射口３７Ａ，３７Ｂのそれぞれから被検体に向けて白色照明光、及び紫色レーザ光のいずれか、或いは双方が出射される。

上記構成の内視鏡システム１００Ｂによれば、白色照明光の色調に応じて、撮像画像の色度を正確に補正しつつ、紫色レーザ光による狭帯域波長の光を照射した観察画像を得ることができる。

次に、内視鏡システムの他の構成例を図１０に示した。なお、図１０において図１と対応する構成要素に対しては同一の符号を付して示してある。図１０に示すように、この内視鏡システム１００Ｃは、光源装置４１Ｃの内部にダイクロイックミラー９５及び光検出器９６を備えている。

ダイクロイックミラー９５は、青色レーザ光源４７の光出力側からコネクタ部２５Ａまでの間の光路途中に配置され、青色レーザ光の一部を光検出器９６に導く。光検出器９６は、入力された光の中心波長、強度の少なくとも一方、望ましくは両方を検出する機能を有する。

従って、内視鏡システム１００Ｃのプロセッサ４３は、青色レーザ光源４７から出射されている青色レーザ光の実際の波長及び強度の少なくとも一方に関する情報を光検出器９６から取得することができる。つまり、青色レーザ光源４７から出射されるレーザ光の波長や強度が変化した場合には、その変化を直接検出することができる。そのため、前述の校正用内視鏡１１_Refを利用することなく、青色レーザ光源４７に対する校正を実施することが可能となる。

また、本内視鏡システム１００Ｃにおいても、図９に示した内視鏡システム１００Ｂのように複数のレーザ光源を備えた構成とする場合には、光源装置４１を、図９に示す光源装置４１Ｂにおけるコンバイナ５１とカプラ５３との間の光路途中にダイクロイックミラーを配置して、ダイクロイックミラーで分岐された光を光検出器で検出する構成にすればよい。

次に、内視鏡システムの他の構成例を図１１に示した。なお、図１１において図１と対応する構成要素に対しては同一の符号を付して示してある。図１１に示すように、この内視鏡システム１００Ｄは、光源装置４１Ｅの内部にダイクロイックミラー９７及び校正用基準光源９８を備えている。

ダイクロイックミラー９７は、青色レーザ光源４７が出力するレーザ光と、校正用基準光源９８が出力するレーザ光とをそれぞれ出力側のコネクタ部２５Ａの光路に導く。

校正用基準光源９８は、青色レーザ光源４７と同様に中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を出射するレーザダイオードであり、規定通りの特性を有している。即ち、校正用基準光源９８が出射するレーザ光の波長は、設計上の規定の波長（４４５ｎｍ）との誤差が非常に小さくなるように調整され、かつレーザ光の出力強度についても設計上の規定の強度特性との誤差が非常に小さくなるように調整された、特性のばらつきが特に小さくされた光源となっている。この校正用基準光源９８が使用されるのは、メンテナンス時だけであるため、経年変化の影響を受けにくく、長期間にわたって規定通りの特性でレーザ光を出射できる。

光源制御部４９Ｃは、青色レーザ光源４７と校正用基準光源９８とを排他的に発光制御する。即ち、通常は青色レーザ光源４７のみを点灯制御して校正用基準光源９８は消灯状態に維持し、メンテナンスを行うときには青色レーザ光源４７を消灯状態に維持して校正用基準光源９８を点灯制御するか、青色レーザ光源４７と校正用基準光源９８とを交互に点灯する。

上記の内視鏡システム１００Ｄの場合には、青色レーザ光源４７の特性に変化が現れている場合であっても、校正用基準光源９８を使用することにより、特性が規定通りの青色レーザ光を内視鏡１１に供給することができる。そのため、内視鏡１１の蛍光体５７の発光特性についての正確な校正を簡単に実施することができる。

内視鏡１１の蛍光体５７の特性を校正する場合には、図１１に示すように内視鏡１１を制御装置１３Ｅに接続した状態で、青色レーザ光源４７を消灯し、校正用基準光源９８を点灯して、校正用基準光源９８が出射する青色レーザ光を内視鏡１１に供給する。そして、図示はしないが、前述のカラーチャートに内視鏡１１の照明光を照射し、カラーチャートを撮像素子２１で撮像する。プロセッサ４３は、校正用基準光源９８が点灯状態の時にカラーチャートの撮像により撮像素子２１から出力される撮像画像信号を前述と同様にして調整用画像として利用する。これにより、蛍光体５７の特性変化に基づく照明光の色度の変化や、撮影された画像の色度変化を補正することができる。

また、本内視鏡システム１００Ｄにおいても、図９に示した内視鏡システム１００Ｂのように複数のレーザ光源を備えた構成とする場合には、光源装置４１を、図９に示す光源装置４１Ｂにおけるコンバイナ５１とカプラ５３との間の光路途中にダイクロイックミラーを配置して、ダイクロイックミラーで分岐された光路上に校正用基準光源９８を配置した構成にすればよい。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 蛍光体を有する照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた内視鏡と、前記内視鏡に接続される制御装置とを具備し、前記制御装置が、前記蛍光体を励起させる励起光を発生する半導体発光素子を有する光源部と、予め定めた色補正情報を記憶した記憶部と、前記撮像素子から出力される画像信号を前記色補正情報に基づき演算処理して撮像画像データを生成する画像処理部を備える内視鏡システムであって、
前記蛍光体及び前記半導体発光素子の少なくとも一方の光学特性を検出する光学特性検出手段と、
前記光学特性検出手段により検出された光学特性に基づいて、前記記憶部に記憶された色補正情報を校正する色補正情報校正手段と、
を備えた内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、レーザ光源と蛍光体を有する照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた内視鏡を使用する場合に、経年変化等に伴って生じる撮像画像の色調変化に対して、色補正情報をユーザ側で校正するメンテナンス作業を簡単化できる。これにより、内視鏡の撮像画像に対する色補正が常に正確に行え、内視鏡による診断精度を高く安定して維持することができる。

（２） （１）の内視鏡システムであって、
前記内視鏡の代わりに前記制御装置と接続可能に構成され、規定の発光特性を有する校正用基準蛍光体を含む照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた校正用内視鏡と、
既知の色度を有する複数のカラーパッチを備えたカラーチャートと、を具備し、
前記光学特性検出手段が、前記校正用内視鏡が前記制御装置に接続されている状態で、前記カラーチャートを撮像したときに前記校正用内視鏡の撮像素子から出力される調整用画像信号から、前記複数の色度領域のそれぞれの色度に関連する色度情報を求め、該色度情報を用いて前記色補正情報の校正に必要な校正色補正情報を算出し、
前記色補正情報校正手段が、前記校正色補正情報に基づいて前記記憶部の色補正情報を変更する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、校正用内視鏡を用いて撮像されるカラーチャートの撮像画像は、内視鏡の蛍光体の特性変化の影響を受けないので、光源部の半導体発光素子の特性の変化を高精度で検出でき、この特性変化を校正するように記憶部の色補正情報を変更できる。

（３） （２）の内視鏡システムであって、
前記カラーチャートが、前記校正用内視鏡と一体に構成された内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、校正時に使用するカラーチャートと校正用内視鏡とを一体にすることで、カラーチャートの取り付けや位置決め等の作業が不要となり、利便性が高められる。

（４） （１）の内視鏡システムであって、
前記光学特性検出手段が、前記半導体発光素子の発光波長を検出する波長検出器を備え、
前記色補正情報変更手段が、前記半導体発光素子の発光波長の既定値と、前記波長検出器が検出した前記半導体発光素子の発光波長の測定値とに基づいて前記色補正情報を変更する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、半導体発光素子の発光波長が変化している場合でも、その変化の影響を打ち消すように、色補正情報を変更できる。即ち、出力画像の色度に影響を及ぼす照明光のスペクトルは、光源の波長と、蛍光体の吸収特性を表す励起スペクトルや発光スペクトル等に応じて定まるので、半導体発光素子の発光波長の既定値（変化前の値）と測定値（現在の値）とに基づいて、照明光のスペクトルの変化を推定でき、この変化を考慮して色補正情報を正しく校正できる。

（５） （１）の内視鏡システムであって、
前記光学特性検出手段が、前記半導体発光素子の発光強度を検出する発光強度検出器を備え、
前記色補正情報変更手段が、前記半導体発光素子の発光強度の規定値と、前記発光強度検出器が検出した前記半導体発光素子の発光強度の測定値との差分に基づいて前記色補正情報を変更する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、経年変化により半導体発光素子の発光強度が変化している場合でも、その変化の影響を打ち消すように、色補正情報を変更できる。即ち、出力画像の色度に影響を及ぼす照明光のスペクトルは、光源から出てそのまま照明光となる光成分の波長及び強度と、励起により蛍光体が発光して得られる光の強度とのバランスの影響を受けるので、半導体発光素子の発光強度の既定値（変化前の値）と測定値（現在の値）とに基づいて、照明光のスペクトルの変化を推定でき、この変化を考慮して色度補正情報を正しく校正できる。

（６） （１）〜（５）のいずれかの内視鏡システムであって、
前記光源部の半導体発光素子とは排他的に点灯制御され、規定の波長で発光する校正用半導体発光素子と、
既知の色度を有する複数のカラーパッチを備えたカラーチャートと、を具備し、
前記内視鏡が前記制御装置に接続されている状態で、前記校正用半導体発光素子からの光を前記照明光学系に供給して得られる照明光を前記カラーチャートに照射して、前記撮像部により撮像して得られる調整用画像信号から、前記光学特性検出手段が前記複数の色度領域のそれぞれの色度に関連する色度情報を求め、求められた前記色度情報を用いて、前記色補正情報の校正に必要な校正色補正情報を算出し、
前記色補正情報校正手段が、前記校正色補正情報に基づいて前記記憶部の色補正情報を変更する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、校正作業の際に、光源として校正用半導体発光素子を利用すると共に、被写体としてカラーチャートを利用できる。このため、経年変化により半導体発光素子の特性が変化している場合であっても、この変化の影響を受けずに校正作業を実施できる。即ち、校正用半導体発光素子からの出射光を利用して、照明光学系の蛍光体を利用して得られる照明光によりカラーチャートを撮影して色度情報を求めるので、蛍光体の特性の変化を打ち消すように色補正情報を校正できる。

（７） （１）〜（６）のいずれかの内視鏡システムであって、
前記光源部が、複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子の出力光を合波させる合波手段とを備え、前記合波手段により合波された光を前記照明光学系に供給する内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、例えば互いに異なる波長の光を発生する複数の半導体発光素子を用いることにより、より適切な色調の照明光を生成できる。

（８） （７）の内視鏡システムであって、
前記合波手段により合波された光を分波して複数の導光路にそれぞれ供給する分波手段を備え、
体腔内に挿入される前記内視鏡の挿入部先端の複数箇所に前記照明光学系の蛍光体がそれぞれ配置され、
前記分波手段から出力される光が前記複数の導光路を経由して、前記複数箇所の蛍光体のそれぞれに供給される内視鏡システム。
この内視鏡システムによれば、内視鏡の挿入部先端の複数箇所から照明光をそれぞれ出射して被写体を照明できるので、広い範囲を均一な照度でむらなく照明することが可能になる。

１１ 内視鏡
１１_Ref 校正用内視鏡
１３ 制御装置
１５ 表示部
１７ 入力部
１９ 内視鏡挿入部
２１ 撮像素子
２５Ａ，２５Ｂ コネクタ部
３１ 軟性部
３３ 湾曲部
３５ 先端部
３７，３７Ａ，３７Ｂ 照射口
４１ 光源装置
４３ プロセッサ
４５ 紫色レーザ光源
４７ 青色レーザ光源
４９ 光源制御部
５１ コンバイナ
５３ カプラ
５５，５５Ａ，５５Ｂ 光ファイバ
５７ 蛍光体
６５ Ａ／Ｄ変換器
６７ 制御部
７２ 補正情報記憶部
７３ 画像処理部
７４ 光源情報記憶部
７５ 発光特性記憶部
８１ 色度補正テーブル
８５ 色度補正部
９０ カラーチャート
９１ チャート支持部
９５ 光分波器
９６ 光検出器
９７ 光合波器
９８ 校正用基準光源
１００ 内視鏡システム

Claims (8)

1. 蛍光体を有する照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた内視鏡と、前記内視鏡に接続される制御装置とを具備し、前記制御装置が、前記蛍光体を励起させる励起光を発生する半導体発光素子を有する光源部と、予め定めた色補正情報を記憶した記憶部と、前記撮像素子から出力される画像信号を前記色補正情報に基づき演算処理して撮像画像データを生成する画像処理部を備える内視鏡システムであって、
   前記蛍光体及び前記半導体発光素子の少なくとも一方の光学特性を検出する光学特性検出手段と、
   前記光学特性検出手段により検出された光学特性に基づいて、前記記憶部に記憶された色補正情報を校正する色補正情報校正手段と、
   を備えた内視鏡システム。
2. 請求項１記載の内視鏡システムであって、
   前記内視鏡の代わりに前記制御装置と接続可能に構成され、規定の発光特性を有する校正用基準蛍光体を含む照明光学系及び撮像素子を有する撮像光学系を備えた校正用内視鏡と、
   既知の色度を有する複数のカラーパッチを備えたカラーチャートと、を具備し、
   前記光学特性検出手段が、前記校正用内視鏡が前記制御装置に接続されている状態で、前記カラーチャートを撮像したときに前記校正用内視鏡の撮像素子から出力される調整用画像信号から、前記複数の色度領域のそれぞれの色度に関連する色度情報を求め、該色度情報を用いて前記色補正情報の校正に必要な校正色補正情報を算出し、
   前記色補正情報校正手段が、前記校正色補正情報に基づいて前記記憶部の色補正情報を変更する内視鏡システム。
3. 請求項２記載の内視鏡システムであって、
   前記カラーチャートが、前記校正用内視鏡と一体に構成された内視鏡システム。
4. 請求項１記載の内視鏡システムであって、
   前記光学特性検出手段が、前記半導体発光素子の発光波長を検出する波長検出器を備え、
   前記色補正情報変更手段が、前記半導体発光素子の発光波長の既定値と、前記波長検出器が検出した前記半導体発光素子の発光波長の測定値とに基づいて前記色補正情報を変更する内視鏡システム。
5. 請求項１記載の内視鏡システムであって、
   前記光学特性検出手段が、前記半導体発光素子の発光強度を検出する発光強度検出器を備え、
   前記色補正情報変更手段が、前記半導体発光素子の発光強度の規定値と、前記発光強度検出器が検出した前記半導体発光素子の発光強度の測定値との差分に基づいて前記色補正情報を変更する内視鏡システム。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の内視鏡システムであって、
   前記光源部の半導体発光素子とは排他的に点灯制御され、規定の波長で発光する校正用半導体発光素子と、
   既知の色度を有する複数のカラーパッチを備えたカラーチャートと、を具備し、
   前記内視鏡が前記制御装置に接続されている状態で、前記校正用半導体発光素子からの光を前記照明光学系に供給して得られる照明光を前記カラーチャートに照射して、前記撮像部により撮像して得られる調整用画像信号から、前記光学特性検出手段が前記複数の色度領域のそれぞれの色度に関連する色度情報を求め、求められた前記色度情報を用いて、前記色補正情報の校正に必要な校正色補正情報を算出し、
   前記色補正情報校正手段が、前記校正色補正情報に基づいて前記記憶部の色補正情報を変更する内視鏡システム。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の内視鏡システムであって、
   前記光源部が、複数の半導体発光素子と、各半導体発光素子の出力光を合波させる合波手段とを備え、前記合波手段により合波された光を前記照明光学系に供給する内視鏡システム。
8. 請求項７記載の内視鏡システムであって、
   前記合波手段により合波された光を分波して複数の導光路にそれぞれ供給する分波手段を備え、
   体腔内に挿入される前記内視鏡の挿入部先端の複数箇所に前記照明光学系の蛍光体がそれぞれ配置され、
   前記分波手段から出力される光が前記複数の導光路を経由して、前記複数箇所の蛍光体のそれぞれに供給される内視鏡システム。

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