JP2011218135A - 電子内視鏡システム、電子内視鏡用のプロセッサ装置、及び血管情報表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】血管深さと酸素飽和度の両方の血管情報を同時に表示する。
【解決手段】互いに波長領域が異なる第１〜第３狭帯域光が体腔内に照射される。第１〜第３狭帯域光の少なくとも１つは中心波長が４５０ｎｍ以下である。各光の照射毎に撮像が行なわれることにより、第１〜第３狭帯域画像データが得られる。第１〜第３狭帯域画像データから血管を含む血管領域が特定される。血管領域内の各画素について、第１及び第３狭帯域画像データ間の第１輝度比と、第２及び第３狭帯域画像データ間の第２輝度比とに対応する血管深さ及び酸素飽和度を、予め実験等により得られた相関関係から求める。求めた血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報は、モニタに同時に表示される。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電子内視鏡で撮像した画像から血管に関する情報を取得し、取得した情報を表示する電子内視鏡システム、電子内視鏡用のプロセッサ装置、及び血管情報表示方法に関する。

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、挿入部の先端から体腔内部に対して照射される。このように体腔内部に光が照射された状態で、体腔内の被写体組織が、挿入部の先端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。

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、深層血管、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。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、明瞭に観察できるようになることが知られている。また、狭帯域光を照射したときの画像データから、血管中の酸素飽和度など被写体組織に関する各種情報を取得し、その取得した情報を画像化させることが知られている。

例えば、特許文献１では、Ｒ色の光、Ｇ色の光、Ｂ色の光の３種類の狭帯域光を照射し、各色光の照射毎に撮像を行なっている。光は波長を長くするほど、即ちＢ色、Ｇ色、Ｒ色の順で波長を長くするほど深い血管に到達する特性があるため、Ｂ色の光の照射時には表層血管が、Ｇ色の光の照射時には中層血管が、Ｒの光の照射時には深層血管が強調された画像が得られる。また、各色の光の照射時に得られた画像データに基づきカラー画像処理を行なうことによって、表層血管、中層血管、及び深層血管をそれぞれ異なる色で区別して画像化している。

また、特許文献２では、酸素飽和度の変化によって血管の吸光度が変化する近赤外領域の狭帯域光ＩＲ１，ＩＲ３と、血管の吸光度が変化しない近赤外領域の狭帯域光ＩＲ２とを照射し、各光の照射毎に撮像を行なっている。そして、血管の吸光度が変化する狭帯域光ＩＲ１，ＩＲ３を照射したきの画像と吸光度が変化しない狭帯域光ＩＲ２を照射したときの画像とに基づいて画像間の輝度の変化を算出し、算出した輝度の変化をモノクロあるいは擬似カラーで画像に反映させている。この画像から、血管中の酸素飽和度の情報を得ることができる。

さらに、特許文献３では、酸素飽和度の変化によって血管の吸光度が変化する波長６５０ｎｍ近傍の狭帯域光と、血管の吸光度が変化しない波長５６９ｎｍ近傍の狭帯域光及び波長８００ｎｍ近傍の狭帯域光とを照射したときに得られる画像から、ヘモグロビン量の分布に関する情報と酸素飽和度に関する情報を同時に取得し、これら２つの情報をカラー画像として撮像画像に反映させている。

特許３５５９７５５号公報 特許２６４８４９４号公報 特許２７６１２３８号公報

近年では、血管深さと酸素飽和度の両方を同時に把握しながら、診断等を行ないたいという要望がある。しかしながら、ヘモグロビン量と酸素飽和度の両方の同時取得については、特許文献３に示すような狭帯域光の照射により可能であるものの、血管深さと酸素飽和度の両方の同時取得については、現時点のところ、血管中のヘモグロビンの吸光度が波長によって著しく変化する（図３参照）など様々な要因によって、容易ではない。

例えば、特許文献１のように、Ｒ色の光、Ｇ色の光、Ｂ色の光の３種類の狭帯域光を照射することで、血管深さに関する情報を得ることはできるものの、酸素飽和度に関する情報を得ることはできない。一方、特許文献２のように、近赤外領域の狭帯域光ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３を照射することで、酸素飽和度に関する情報を得ることができるものの、血管深さに関する情報を得ることはできない。そして、特許文献１と特許文献２の両方の波長領域を満たすような光を照射したとしても、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得することは困難である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得するとともに、それら２つの情報を同時表示することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡用のプロセッサ装置、及び血管情報表示方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、体腔内の血管を含む被写体組織に照射する照射手段と、前記被写体組織を撮像して、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を出力する撮像素子を有する電子内視鏡と、前記撮像信号に含まれる第１〜第３の狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３の狭帯域光に対応する第１〜第３の狭帯域信号を取得する狭帯域信号取得手段と、前記第１〜第３の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段と、血管深さ及び酸素飽和度の両方の血管情報がモニタに同時表示されるように制御する表示制御手段とを備えていることを特徴とする。なお、第１及び第２の狭帯域光の中心波長の一例としては、波長４４５、４７３ｎｍのパターンや、波長４０５、４４５ｎｍのパターンや、波長４０５ｎｍ、４７３ｎｍのパターンなどが考えられるが、その他の波長であってもよい。

血管情報を反映させた表示用画像を生成する血管画像生成手段とを備えていることが好ましい。前記血管画像生成手段は、血管情報をカラー情報、又は１色の濃淡情報として反映させることが好ましい。

前記血管画像生成手段は、血管深さが一定以上の血管を他の血管よりも強調させた血管深さ画像と、酸素飽和度が一定以上の血管を他の血管よりも強調させた酸素飽和度画像の２つの画像を生成し、前記表示制御手段は、前記２つの表示用画像をモニタの画面に並べて表示することが好ましい。

血管深さとカラー情報とを対応付けて記憶する第１カラーテーブルと、酸素飽和度とカラー情報とを対応付けて記憶する第２カラーテーブルとを備え、前記第１カラーテーブルを用いて、前記血管情報取得手段で求めた血管深さに対応するカラー情報を特定し、前記第２カラーテーブルを用いて、前記血管情報取得手段で求めた酸素飽和度に対応するカラー情報を特定し、特定した２色のカラー情報を、表示用画像に反映させることが好ましい。

前記血管画像生成手段は、血管深さに対応するカラー情報を反映した血管深さ画像と、酸素飽和度に対応するカラー情報を反映した酸素飽和度画像の２つの画像を生成し、前記表示制御手段は、前記２つの表示用画像をモニタの画面に並べて表示することが好ましい。

前記血管画像生成手段は、一部の領域に血管深さ又は酸素飽和度の一方が反映され、残りの領域に他方が反映された１つの表示用画像を生成することが好ましい。前記一部の領域は、表示用画像内の任意の位置に指定可能であることが好ましい。前記一部の領域は、血管深さ又は酸素飽和度のいずれか一方が一定値又は一定範囲である血管に対して、自動的に付されることが好ましい。前記一部の領域は、血管深さが一定値又は一定範囲であり、且つ酸素飽和度が一定値又は一定範囲である血管に対して、自動的に付されることが好ましい。

前記表示用画像は、体腔内全体を表示する体腔内画像と、この体腔内画像と異なる領域に表示され、体腔内の所定領域における血管を表示する血管表示画像とからなり、前記体腔内画像又は前記血管表示画像の少なくとも一方に、血管深さ又は酸素飽和度が反映されていることが好ましい。前記血管表示画像では、前記体腔内の所定領域における血管が、一定の深さ毎にそれぞれ異なる画像で表示されることが好ましい。前記血管表示画像は、表層血管画像、中層血管画像、深層血管画像からなることが好ましい。前記血管表示画像は、前記体腔内の所定領域における血管を拡大して表示することが好ましい。

前記血管画像生成手段は、前記表示用画像内の１本の血管内の一部に、前記血管深さに対応するカラー情報を反映させ、同じ血管内の他の部分に、前記酸素飽和度に対応するカラー情報を反映させることが好ましい。前記１本の血管内において、管軸を中心としてその両端部に、前記血管深さ及び酸素飽和度の２つのカラー情報の一方を、中央部に他方を反映させることが好ましい。

前記血管画像生成手段は、前記表示用画像内の特定深さの血管に対してのみ、前記酸素飽和度に対応するカラー情報を反映させることが好ましい。前記血管画像生成手段は、前記特定深さの血管以外の部分のコントラストを抑制することが好ましい。

前記第１及び第２カラーテーブルは、２色間色相環、２色間グラデーションのいずれかをカラー情報として有していることが好ましい。前記第１カラーテーブルでは、血管深さを複数の段階に分け、各段階毎に異なる色を割り当てており、前記第２カラーテーブルでは、酸素飽和度を複数の段階に分け、各段階毎に異なる色を割り当てていることが好ましい。前記第１及び第２カラーテーブルには、観察部位に応じて切替可能な複数のテーブルを有していることが好ましい。

前記表示用画像内には、前記血管深さと前記第１カラーテーブルで割り当てられた色との対応関係を示すカラーバー、及び前記酸素飽和度と前記第２カラーテーブルで割り当てられた色との対応関係を示すカラーバーのうち少なくとも１つが表示されることが好ましい。

前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血管太さを求め、前記表示用画像では、血管太さ又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されていることが好ましい。前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血管密度を求め、前記表示用画像では、血管密度又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されていることが好ましい。前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、蛍光薬剤の投与によって腫瘍患部から蛍光が発せられている場合に、前記撮像信号に基づいて、蛍光の強度を求め、前記表示用画像では、蛍光の強度又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されていることが好ましい。前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血液濃度を求め、前記表示用画像では、血液濃度又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されていることが好ましい。前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血管の形状を求め、前記表示用画像では、血管の形状又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されていることが好ましい。

血管深さ及び酸素飽和度の組み合わせ毎に１色のカラー情報を対応付けて記憶する第３カラーテーブルと、前記第３カラーテーブルを用いて、前記血管情報取得手段で求めた血管深さ及び酸素飽和度の組み合わせに対応するカラー情報を特定するカラー情報特定部とを備え、前記血管画像生成手段は、前記撮像信号に基づいて得られる画像に対して、前記カラー情報特定部で特定されたカラー情報を反映させることが好ましい。前記第３カラーテーブルは、血管深さ及び酸素飽和度を示す血管情報座標系に対して色相環を割り当てることにより、血管深さ及び酸素飽和度の組み合わせ毎に１色のカラー情報と対応付けて記憶していることが好ましい。前記第３カラーテーブルは、観察部位に応じて切替可能な複数のテーブルを有していることが好ましい。

前記撮像素子は白黒の撮像素子であり、前記照射手段は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射するとともに、第１及び第２の狭帯域光を時分割して照射することが可能であり、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する面順次式通常光画像生成手段を有していることが好ましい。前記撮像素子は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色のカラーフイルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることが好ましい。前記撮像素子は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の３色のカラーフイルタが設けられたＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の３色の画素を有しており、前記照射手段は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることが好ましい。

本発明の電子内視鏡用のプロセッサ装置は、４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を照射して、体腔内の血管を含む被写体組織を電子内視鏡の撮像素子で撮像することにより得られる撮像信号であり、前記照明光が反射した反射光の輝度を表す撮像信号を前記電子内視鏡から受信する受信手段と、前記撮像信号に含まれる第１〜第３の狭帯域信号であり、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３の狭帯域光に対応する第１〜第３の狭帯域信号を取得する狭帯域信号取得手段と、前記第１〜第３の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段と、血管深さ及び酸素飽和度の両方の血管情報がモニタに同時表示されるように制御する表示制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明の血管情報表示方法は、４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、電子内視鏡を通じて体腔内の血管を含む被写体組織に照射するステップと、電子内視鏡の撮像素子で被写体組織を撮像することにより、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を得るステップと、前記撮像信号に含まれる第１〜第３の狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３の狭帯域光に対応する第１〜第３の狭帯域信号を取得するステップと、前記第１〜第３の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求めるステップと、血管深さ及び酸素飽和度の両方の血管情報がモニタに同時表示されるように制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも一方の中心波長が４５０ｎｍ以下である第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２の狭帯域信号を取得し、その第１及び第２の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求め、この血管情報が同時にモニタに表示されるように制御することから、血管深さに関する情報と酸素飽和度に関する情報の両方を同時に取得することができるとともに、それら２つの情報を同時に表示することができる。

本発明の第１実施形態の電子内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 原色系カラーＣＣＤのＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素における分光透過率と広帯域光ＢＢ及び第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の光強度分布を示すグラフである。 （Ａ）は通常光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を、（Ｂ）は特殊光画像モード時におけるＣＣＤの撮像動作を説明する説明図である。 ヘモグロビンの吸収係数を示すグラフである。 第１及び２輝度比Ｓ１／Ｓ３，Ｓ２／Ｓ３と血管深さ及び酸素飽和度との相関関係を示すグラフである。 （Ａ）は第１及び２輝度比Ｓ１^＊／Ｓ３^＊，Ｓ２^＊／Ｓ３^＊から輝度座標系における座標（Ｘ^＊，Ｙ^＊）を求める方法を、（Ｂ）は座標（Ｘ^＊，Ｙ^＊）に対応する血管情報座標系の座標（Ｕ^＊，Ｖ^＊）を求める方法を説明する説明図である。 （Ａ）は血管深さ画像生成部内の具体的構成を、（Ｂ）酸素飽和度画像生成部内の具体的構成を示すブロック図である。 （Ａ）は血管深さに対応する２色間色相環を、（Ｂ）は酸素飽和度に対応する２色間色相環を示すグラフである。 （Ａ）は血管深さに対応する濃淡を、（Ｂ）は血管深さに対応する２色間グラデーションを示すグラフである。 血管深さを３段階の色に分けて表したグラフである。 血管深さ画像又は酸素飽和度画像の両方が同時表示されるモニタの画像図である。 血管深さ画像又は酸素飽和度画像の両方が同時表示されるモニタの画像図である。 血管深さ−酸素飽和度を算出する手順と、それらを反映した血管深さ画像及び酸素飽和度画像を生成する手順を示すフローチャートである。 酸素飽和度を反映させた指定領域が血管深さ画像内に設けられたモニタの画像図である。 指定領域内の血管を表層、中層、深層に分けて表示する広帯域光画像の画像図である。 酸素飽和度が一定値又は一定範囲の血管に対して自動的に枠が付けられることを説明するための説明図である。 酸素飽和度が一定値又は一定範囲であることに加えて、血管深さが一定値又は一定範囲である血管に対して自動的に枠が付けられることを説明するための説明図である。 酸素飽和度が一定値又は一定範囲の血管を表示する枠が、体腔内の画像以外の部分に表示されることを説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態における血管画像生成部の具体的構成を示すブロック図である。 ＵＶ座標系に色相環が割り当てられたグラフである。 血管深さ及び酸素飽和度の組み合わせ毎に割り当てられた１色のカラー情報が反映された広帯域画像を示すモニタの画像図である。 血管深さ及び酸素飽和度のそれぞれに対応するカラー情報を１本の血管画像で反映させたモニタの画像図の一部である。 血管深さ及び酸素飽和度を文字情報として表示するモニタの画像図である。 表層血管の血管画像を強調させたモニタの画像図である。 血管太さが一定値又は一定範囲である血管に対して酸素飽和度のカラー情報を反映させることを説明するための説明図である。 血管密度が一定値又は一定範囲であるエリア内の血管に対して酸素飽和度のカラー情報を反映させることを説明するための説明図である。 蛍光薬剤の蛍光強度が一定値又は一定範囲であるエリア内の血管に対して酸素飽和度のカラー情報を反映させることを説明するための説明図である。 血液濃度が一定値又は一定範囲である血管に対して酸素飽和度のカラー情報を反映させることを説明するための説明図である。 通常光画像モードおよび特殊光画像モード時に使用する光を透過させるフィルタが設けられたロータリーフィルターを備える電子内視鏡システムの概略図である。 通常光画像モードおよび特殊光画像モード時に使用する光を透過させるフィルタが設けられたロータリーフィルターの概略図である。 面順次方式に対応したロータリーフィルターの概略図である。 各フィルタの配列が図３２のロータリーフィルターと異なる面順次方式のロータリーフィルターの概略図である。 （Ａ）は図３２のロータリーフィルターを用いた場合における特殊光画像モード時の撮像動作を、（Ｂ）は図３３のロータリーフィルターを用いた場合における特殊光画像モード時の撮像動作を説明する説明図である。 補色系カラーＣＣＤのＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素における分光透過率と広帯域光ＢＢ及び第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の光強度分布を示すグラフである。

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被写体組織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。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。

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。

図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、シャッター３１と、シャッター駆動部３２と、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５と、カプラー３６と、光源切替部３７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、集光レンズ３９により集光されて、広帯域用光ファイバ４０に入射する。

シャッター３１は、広帯域光源３０と集光レンズ３９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３９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。シャッター駆動部３２はプロセッサ装置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シャッター３１の駆動を制御する。

第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はレーザーダイオードなどであり、第１狭帯域光源３３は、波長が４４０±１０ｎｍに、好ましくは４４５ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第１狭帯域光Ｎ１」とする）を、第２狭帯域光源３４は波長が４７０±１０ｎｍに、好ましくは４７３ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第２狭帯域光Ｎ２」とする）を、第３狭帯域光源３５は波長が４００±１０ｎｍに、好ましくは４０５ｎｍに制限された狭帯域の光（以下「第３狭帯域光Ｎ３」とする）を発生する。第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はそれぞれ第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａに接続されており、各光源で発せられた第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａに入射する。

カプラー３６は、電子内視鏡内のライトガイド４３と、広帯域用光ファイバ４０及び第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａとを連結する。これにより、広帯域光ＢＢは、広帯域用光ファイバ４０を介して、ライトガイド４３に入射することが可能となる。また、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３は、第１〜第３狭帯域用光ファイバ３３ａ〜３５ａを介して、ライトガイド４３に入射することが可能となる。

光源切替部３７はプロセッサ装置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、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５をＯＮ（点灯）またはＯＦＦ（消灯）に切り替える。第１実施形態では、広帯域光ＢＢを用いた通常光画像モードに設定されている場合には、広帯域光源３０はＯＮに切り替えられて通常光画像の撮像が行なわれる一方、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はＯＦＦにされる。これに対して、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を用いた特殊光画像モードに設定されている場合には、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５が順次ＯＮに切り替えられて特殊光画像の撮像が行なわれる。特殊光画像モード下では、シャッター３１が挿入位置にセットされているため、広帯域光ＢＢはライトガイド４３に入射しない。

具体的には、まず、第１狭帯域光源３３が光源切替部３７によりＯＮに切り替えられる。そして、第１狭帯域光Ｎ１が体腔内に照射された状態で、被写体組織の撮像が行なわれる。撮像が完了すると、コントローラー５９から光源切替の指示がなされ、第１狭帯域光源３３がＯＦＦに、第２狭帯域光源３４がＯＮに切り替えられる。そして、第２狭帯域光Ｎ２を体腔内に照射した状態での撮像が完了すると、同様にして、第２狭帯域光源３４がＯＦＦに、第３狭帯域光源３５がＯＮに切り替えられる。さらに、第３狭帯域光Ｎ３を体腔内に照射した状態での撮像が完了すると、第３狭帯域光源３５がＯＦＦに切り替えられる。

電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、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４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置内のカプラー３６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。体腔内で反射した広帯域光ＢＢ及び第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３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。

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はカラーＣＣＤであり、撮像面４４ａ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。

Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターは、図３に示すような分光透過率５２，５３，５４を有している。集光レンズ５１に入射する光のうち、広帯域光ＢＢは波長が約４７０〜７００ｎｍにわたるため、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターは、広帯域光ＢＢのうちそれぞれの分光透過率５２，５３，５４に応じた波長の光を透過する。ここで、Ｒ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｒ、Ｇ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｇ、Ｂ画素で光電変換された信号を撮像信号Ｂとすると、ＣＣＤ４４に広帯域光ＢＢが入射した場合には、撮像信号Ｒ、撮像信号Ｇ、及び撮像信号Ｂからなる広帯域撮像信号が得られる。

一方、集光レンズ５１に入射する光のうち第１狭帯域光Ｎ１は、波長が４４０±１０ｎｍであるため、Ｂ色のカラーフィルターのみを透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第１狭帯域光Ｎ１が入射することで、撮像信号Ｂからなる第１狭帯域撮像信号が得られる。また、第２狭帯域光Ｎ２は、波長が４７０±１０ｎｍであるため、Ｂ色及びＧ色のカラーフィルターを透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第２狭帯域光Ｎ２が入射することで、撮像信号Ｂと撮像信号Ｇとからなる第２狭帯域撮像信号が得られる。また、第３狭帯域光Ｎ３は、波長が４００±１０ｎｍであるため、Ｂ色のカラーフィルターのみをを透過する。したがって、ＣＣＤ４４に第３狭帯域光Ｎ３が入射することで、撮像信号Ｂからなる第３狭帯域撮像信号が得られる。

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。

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。第１実施形態では、通常光画像モードに設定されている場合、図４（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広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。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。

これに対して、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替えられると、図４（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狭帯域光Ｎ１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狭帯域光Ｎ２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。第２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３狭帯域光Ｎ３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３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。

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、血管画像生成部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から出力された広帯域撮像信号及び第１〜第３狭帯域撮像信号に対し、色分離、色補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正などを行うことによって、広帯域画像データ及び第１〜第３狭帯域画像データを作成する。フレームメモリ５６は、ＤＳＰ５５で作成された広帯域画像データ及び第１〜第３狭帯域画像データを記憶する。広帯域画像データは、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色が含まれるカラー画像データである。

血管画像生成部５７は、輝度比算出部６０と、相関関係記憶部６１と、血管深さ−酸素飽和度算出部６２と、血管深さ画像生成部６３と、酸素飽和度画像生成部６４とを備えている。輝度比算出部６０は、フレームメモリ５６に記憶した第１〜第３狭帯域光画像データから、血管が含まれる血管領域を特定する。そして、輝度比算出部６０は、血管領域内の同じ位置の画素について、第１及び第３狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１／Ｓ３を求めるとともに、第２及び第３狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２／Ｓ３を求める。ここで、Ｓ１は第１狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｓ２は第２狭帯域光画像データの画素の輝度値を、Ｓ３は第３狭帯域光画像データの画素の輝度値を表している。なお、血管領域の特定方法としては、例えば、血管部分の輝度値とそれ以外の輝度値の差から血管領域を求める方法がある。

相関関係記憶部６１は、第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３と、血管中の酸素飽和度及び血管深さとの相関関係を記憶している。この相関関係は、血管が図５に示すヘモグロビンの吸光係数を有する場合の相関関係であり、これまでの診断等で蓄積された多数の第１〜第３狭帯域光画像データを分析することにより得られたものである。図５に示すように、血管中のヘモグロビンは、照射する光の波長によって吸光係数μａが変化する吸光特性を持っている。吸光係数μａは、ヘモグロビンの光の吸収の大きさである吸光度を表すもので、ヘモグロビンに照射された光の減衰状況を表すＩ_０ｅｘｐ（−μａ×ｘ）の式の係数である。ここで、Ｉ_０は光源装置から被写体組織に照射される光の強度であり、ｘ（ｃｍ）は被写体組織内の血管までの深さである。

また、酸素と結合していない還元ヘモグロビン７０と、酸素と結合した酸化ヘモグロビン７１は、異なる吸光特性を持っており、同じ吸光度（吸光係数μａ）を示す等吸収点（図５における各ヘモグロビン７０，７１の交点）を除いて、吸光度に差が生じる。吸光度に差があると、同じ血管に対して、同じ強度かつ同じ波長の光を照射しても、輝度値が変化する。また、同じ強度の光を照射しても、波長が異なれば吸光係数μａが変わるので、輝度値が変化する。

以上のようなヘモグロビンの吸光特性を鑑みると、酸素飽和度によって吸光度に違いが出る波長が４４５ｎｍと４７３ｎｍにあること、及び血管深さ情報抽出のためには深達度の短い短波長領域が必要となることから、したがって、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３には、中心波長が４５０ｎｍ以下の波長領域を持つ狭帯域光を少なくとも１つ含めることが好ましい。このような狭帯域光は、第１実施形態では第１及び第２狭帯域光に相当する。また、酸素飽和度が同じでも、波長が異なれば吸収係数の値も異なり、粘膜中の深達度も異なっている。したがって、波長によって深達度が異なる光の特性を利用することで、輝度比と血管深さの相関関係を得ることができる。

相関関係記憶部６１は、図６に示すように、第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３を表す輝度座標系６６の座標と、酸素飽和度及び血管深さを表す血管情報座標系６７の座標との対応付けによって、相関関係を記憶している。輝度座標系６６はＸＹ座標系であり、Ｘ軸は第１輝度比S１／S３を、Y軸は第２輝度比S２／S３を表している。血管情報座標系６７は輝度座標系６６上に設けられたＵＶ座標系であり、U軸は血管深さを、V軸は酸素飽和度を表している。Ｕ軸は、血管深さが輝度座標系６６に対して正の相関関係があることから、正の傾きを有している。このＵ軸に関して、右斜め上に行くほど血管は浅いことを、左斜め下に行くほど血管が深いことを示している。一方、Ｖ軸は、酸素飽和度が輝度座標系６６に対して負の相関関係を有することから、負の傾きを有している。このＶ軸に関して、左斜め上に行くほど酸素飽和度が低いことを、右斜め下に行くほど酸素飽和度が高いことを示している。

また、血管情報座標系６７においては、U軸とV軸とは交点Ｐで直交している。これは、第１狭帯域光Ｎ１の照射時と第２狭帯域光Ｎ２の照射時とで吸光の大小関係が逆転しているためである。即ち、図５に示すように、波長が４４０±１０ｎｍである第１狭帯域光Ｎ１を照射した場合には、還元ヘモグロビン７０の吸光係数は、酸素飽和度が高い酸化ヘモグロビン７１の吸光係数よりも大きくなるのに対して、波長が４７０±１０ｎｍである第２狭帯域光Ｎ２を照射した場合には、酸化ヘモグロビン７１の吸光係数のほうが還元ヘモグロビン７０の吸光係数よりも大きくなっているため、吸光の大小関係が逆転している。なお、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３に代えて、吸光の大小関係が逆転しない狭帯域光を照射したときには、U軸とV軸とは直交しなくなる。また、波長が４００±１０ｎｍである第１狭帯域光Ｎ１を照射したときには、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数は同じになっている。

血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、相関関係記憶部６１の相関関係に基づき、輝度比算出部６０で算出された第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３に対応する酸素飽和度と血管深さを特定する。ここで、輝度比算出部６０で算出された第１及び第２輝度比S１／S３，S２／S３のうち、血管領域内の所定画素についての第１輝度比をＳ１^＊／Ｓ３^＊とし、第２輝度比をＳ２^＊／Ｓ３^＊とする。

血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、図７（Ａ）に示すように、輝度座標系６６において、第１及び第２輝度比S１^＊／S３^＊，S２^＊／S３^＊に対応する座標（Ｘ^＊，Ｙ^＊）を特定する。座標（Ｘ^＊，Ｙ^＊）が特定されたら、図７（Ｂ）に示すように、血管情報座標系６７において、座標（Ｘ^＊，Ｙ^＊）に対応する座標（Ｕ^＊，Ｖ^＊）を特定する。これにより、血管領域内の所定位置の画素について、血管深さＵ^＊及び酸素飽和度Ｖ^＊が求まる。ここで、血管深さは数値情報で表され、血管深さが浅いほど数値は小さく、血管深さが深くなるほど数値は大きくなる。酸素飽和度についても、血管深さと同様に、数値情報で表される。

図８（Ａ）に示すように、血管深さ画像生成部６３は、血管深さの大小に応じてカラー情報が割り当てられた胃用カラーテーブル６３ａ、十二指腸用カラーテーブル６３ｂ、小腸用カラーテーブル６３ｃを備えている。これらカラーテーブル６３ａ〜６３ｃは、コンソール２３の切替操作により、観察する部位に合ったものが選択される。胃用カラーテーブル６３ａは胃における血管深さに対応したカラー情報が、十二指腸用カラーテーブル６３ｂは十二指腸における血管深さに対応したカラー情報が、小腸用カラーテーブル６３ｃは小腸における血管深さに対応したカラー情報が割り当てられている。血管深さ画像生成部６３は、コンソール２３により選択されたカラーテーブル６３ａ〜６３ｃのいずれかを用い、血管深さ−酸素飽和度算出部６２で算出された血管深さＵ^＊に対応するカラー情報を特定する。なお、第１実施形態では、胃、十二指腸、小腸用の３種類のカラーテーブルを使用するが、その他の被写体組織の部位に対応したカラーテーブルをさらに加えてもよい。

酸素飽和度画像生成部６４は、図８（Ｂ）に示すように、血管深さ画像生成部６３と同様に、酸素飽和度の大小に応じてカラー情報が割り当てられた胃用カラーテーブル６４ａ、十二指腸用カラーテーブル６４ｂ、小腸用カラーテーブル６４ｃを備えている。これらカラーテーブル６４ａ〜６４ｃについても、コンソール２３の切替操作により切り替えが可能である。酸素飽和度画像生成部６４は、コンソール２３により選択されたカラーテーブル６４ａ〜６４ｃのいずれかを用い、血管深さ−酸素飽和度算出部６２で算出された酸素飽和度Ｖ^＊に対応するカラー情報を特定する。

血管深さ画像生成部の各カラーテーブル６３ａ〜６３ｃのカラー情報は、図９（Ａ）に示すように、補色関係にある２色の、例えばＲ（赤）からＣｙ（シアン）までの２色間色相環で表される。図９（Ａ）では、カラー情報は、血管深さが小さいときにはＲであり、血管深さが大きくなるに従ってＹｅ（イエロー）、Ｇ（グリーン）、Ｃｙの順で変化する。酸素飽和度画像生成部６４の各カラーテーブル６４ａ〜６４ｃのカラー情報は、図９（Ｂ）に示すように、ＣｙからＲまでの２色間色相環で表される。図９（Ｂ）では、カラー情報は、酸素飽和度が小さいときにはＣｙであり、酸素飽和度を大きくするほどＢ（ブルー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｒ（レッド）の順で変化する。なお、ＲからＣｙまでを酸素飽和度に、ＣｙからＲまでを血管深さというように２色相環の割り当てを逆にしてもよい。また、酸素飽和度と血管深さに対して別々の色を割り当てたが、下記第２実施形態に示すように１本の血管内に酸素飽和度に関する色及び血管深さに関する色の両方を反映させるような場合を除いては、酸素飽和度と血管深さに対する色の割り当てを、両方ともＲ→Ｇ→Ｃｙのように同じにしてもよい。

第１実施形態では、カラー情報を色相環で表すが、図１０（Ａ）に示すように、白、黒などの無彩色または有彩色について、濃淡、即ち明度でカラー情報を表してもよい。図１０（Ａ）では、血管深さが小さいときには濃くし（明度を低くし）、血管深さが大きくなるほど薄くする（明度を高くする）。

また、図１０（Ｂ）に示すように、カラー情報をＲからＣｙまでの２色間グラデーションで表してもよい。図１０（Ｂ）では、カラー情報は補色関係にある２色の、例えば血管深さに応じて彩度がＲとＣｙとの間で変化し、血管深さが小さいときにはＲで表され、血管深さが大きくなるほどＣｙに近づく。２色間グラデーションの場合は、中間値にグレーが含まれているため、２色色相環と異なり、補色同士間で変化するときにグレーを通過する。視認性の実験をしたところ、２色間グラデーションの視認性は良好な結果を得ている。また、酸素飽和度のカラー情報についても、図１０（Ａ）、（Ｂ）と同様に表してもよい。

また、図１１に示すように、血管深さのカラー情報を複数の段階、例えば２段階、３段階に分けて表してもよい。図１１ではカラー情報は、血管深さに応じて青、緑、赤の３段階の色に分けられており、Ｂ（青）は血管深さが表層付近であることを、Ｇ（緑）は血管深さが中層付近であることを、Ｒ（赤）は血管深さが深層付近であることを表している。なお、酸素飽和度のカラー情報についても、同様に、例えば、０％〜３０％はイエロー、３０％〜７０％はマゼンダなどというように、酸素飽和度に応じて複数段階の色に分けて表してもよい。

なお、上記では、血管深さと酸素飽和度のいずれについても同じ種類のカラー情報で表したが、それぞれは互いに異なるカラー情報であってもよい。例えば、血管深さのカラー情報を２色相環で表した場合には、酸素飽和度のカラー情報を、２色相環の他、濃淡や、２色間グラデーションで表してもよい。

血管深さ画像生成部６３は、血管領域内の全ての画素についてカラー情報が特定されると、フレームメモリ５６から広帯域画像データを読み出し、読み出された広帯域光画像データに対してカラー情報を反映させる。これにより、血管深さが反映された血管深さ画像データが生成される。生成された血管深さ画像データは再度フレームメモリ５６に記憶される。なお、カラー情報は、広帯域光画像データにではなく、第１〜第３狭帯域画像データのいずれか、あるいはこれらを合成した合成画像に対して反映させてもよい。また、広帯域画像データをモノクロ画像に変換して、カラー情報を反映させてもよい。第１〜第３狭帯域画像データやモノクロ画像に反映させることで、カラー情報の識別性が向上する。

酸素飽和度画像生成部６４は、血管深さ画像生成部６３と同様に、血管領域内の全ての画素についてのカラー情報を広帯域画像データに反映させることにより、酸素飽和度画像データを生成する。生成された酸素飽和度画像データは、血管深さ画像データと同様、フレームメモリ５６に記憶される。

表示制御回路５８は、フレームメモリ５６に記憶された画像データに基づいて、モニタに画像を表示する。図１２に示すように、モニタ１４の一方の側には、広帯域画像データに基づく広帯域画像７２が表示され、他方の側に、血管深さ画像データに基づく血管深さ画像７３と、酸素飽和度画像データに基づく酸素飽和度画像７４との両方が表示される。血管深さ画像７３では、血管画像７５は表層血管を示す赤（Ｒ）で、血管画像７６は中層血管を示す緑（Ｇ）で、血管画像７７は深層血管を示すシアン（Ｃｙ）で表されている。一方、酸素飽和度画像７４では、血管画像８０は低酸素飽和度を示すシアン（Ｃｙ）で、血管画像８１は中酸素飽和度を示すマゼンダ（Ｍ）で、血管画像８２は高酸素飽和度を示す赤（Ｒ）で表されている。

血管深さ画像７３にはＲからＣｙまでの色相環を示すカラーバー７３ａが、酸素飽和度画像７４にはＣｙからＲまでの色相環を示すカラーバー７４ａが、それぞれの画面右上に表示されている。カラーバー７３ａの矢印は左端から右端に向かって血管深さが大きくなることを示しており、矢印の両端には、血管深さと色との対応関係を確認し易いように「浅（血管深さが浅いこと）」、「深（血管深さが深いこと）」といった文字表示がなされている。カラーバー７４ａの矢印及び文字表示については、カラーバー７３ａと同様である。このように、血管深さ画像７３や酸素飽和度画像７４と同時にカラーバー７３ａ，７４ａを表示することで、血管深さ画像７３や酸素飽和度画像７４に反映されたカラー情報と血管深さ及び酸素飽和度との対応関係が確認しやすい。

なお、図１２の血管深さ画像７３では血管深さに応じて各血管画像７５〜７７に付する色を変化させ、酸素飽和度画像７４では酸素飽和度に応じて各血管画像８０〜８２に付する色を変化させたが、これに代えて、図１３に示すように、血管深さ画像１１０では、血管深さが一定以上の血管画像１１７を、それ未満の血管画像１１５，１１６よりも強調させ、酸素飽和度画像１１１では、酸素飽和度が一定以上の血管画像１２３を、それ未満の血管画像１２１，１２２よりも強調させてもよい。

次に、血管深さ−酸素飽和度を算出する手順と、それらを反映した血管深さ画像及び酸素飽和度画像を生成する手順を、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。まず、コンソール２３の操作により、通常光画像モードから特殊光画像モードに切り替える。特殊光画像モードに切り替えられると、この切替時点での広帯域画像データが、血管深さ画像または酸素飽和度画像の生成に用いられる画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。また、コンソール２３の操作によって、胃、十二指腸、小腸など現時点での観察部位を指定する。これにより、その観察部位に応じたカラーテーブル６３ａ〜６３ｃのいずれか一つと、カラーテーブル６４ａ〜６４ｃのいずれか一つが選択される。なお、血管深さ画像等の生成に用いる広帯域画像データは、コンソール操作前のものを使用してもよい。

そして、コントローラー５９からシャッター駆動部３２に対して照射停止信号が送られると、シャッター駆動部３２は、シャッター３１を退避位置から挿入位置に移動させ、体腔内への広帯域光ＢＢの照射を停止する。広帯域光ＢＢの照射が停止されると、コントローラー５９から光源切替部３７に対して照射開始指示が送られる。これにより、光源切替部３７は、第１狭帯域光源３３をＯＮにし、第１狭帯域光Ｎ１を体腔内に照射する。第１狭帯域光Ｎ１が体腔内に照射されると、コントローラー５９から撮像駆動部４６に対して撮像指示が送られる。これにより、第１狭帯域光Ｎ１が照射された状態で撮像が行なわれ、撮像により得られた第１狭帯域撮像信号は、ＡＦＥ４５を介して、ＤＳＰ５５に送られる。ＤＳＰ５５では第１狭帯域撮像信号に基づいて第１狭帯域画像データが生成される。生成された第１狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。

第１狭帯域画像データがフレームメモリ５６に記憶されたら、光源切替部３７は、コントローラー５９からの光源切替指示により、体腔内に照射する光を第１狭帯域光Ｎ１から第２狭帯域光Ｎ２へと切り替える。そして、第１狭帯域光Ｎ１の場合と同様に撮像が行なわれ、撮像により得られた第２狭帯域撮像信号に基づいて第２狭帯域画像データが生成される。生成された第２狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。

第２狭帯域画像データがフレームメモリ５６に記憶されたら、光源切替部３７は、コントローラー５９からの光源切替指示により、体腔内に照射する光を第２狭帯域光Ｎ２から第３狭帯域光Ｎ３へと切り替える。そして、第１及び第２狭帯域光Ｎ１，Ｎ２の場合と同様に撮像が行なわれ、撮像により得られた第３狭帯域撮像信号に基づいて第３狭帯域画像データが生成される。生成された第３狭帯域画像データは、フレームメモリ５６に記憶される。

フレームメモリ５６に広帯域画像データ、第１〜第３狭帯域画像データが記憶されたら、輝度比算出部６０は、第１狭帯域画像データ、第２狭帯域画像データ、第３狭帯域画像データの３つの画像データから、血管を含む血管領域を特定する。そして、血管領域内の同じ位置の画素について、第１及び第２狭帯域画像データ間の第１輝度比Ｓ１^＊／Ｓ３^＊と、第２及び第３狭帯域画像データ間の第２輝度比Ｓ２^＊／Ｓ３^＊が算出される。

次に、血管深さ−酸素飽和度算出部６２は、相関関係記憶部６１の相関関係に基づいて、第１及び第２輝度比Ｓ１^＊／Ｓ３^＊，Ｓ２^＊／Ｓ３^＊に対応する輝度座標系の座標（Ｘ^＊，Ｙ^＊）を特定する。さらに、座標（Ｘ^＊，Ｙ^＊）に対応する血管情報座標系の座標（Ｕ^＊，Ｖ^＊）を特定することにより、血管領域内の所定画素についての血管深さＵ^＊及び酸素飽和度Ｖ^＊が求められる。

血管深さＵ^＊及び酸素飽和度Ｖ^＊が求められると、コンソール２３によりいずれかに選択されたカラーテーブル６３ａ〜６３ｃに基づき、血管深さＵ^＊に対応するカラー情報が特定される。また、コンソール２３によりいずれかに選択されたカラーテーブル６４ａ〜６４ｃに基づき、酸素飽和度Ｖ^＊に対応するカラー情報が特定される。特定されたカラー情報は、プロセッサ装置１２内のＲＡＭ（図示省略）に記憶される。

そして、カラー情報がＲＡＭに記憶されると、血管領域内の全ての画素について、上述した手順で、血管深さＵ^＊及び酸素飽和度Ｖ^＊を求めるとともに、それら血管深さＵ^＊及び酸素飽和度Ｖ^＊に対応するカラー情報を特定する。

そして、血管領域内の全ての画素について血管深さ及び酸素飽和度とそれらに対応するカラー情報が得られると、血管深さ画像生成部６３は、フレームメモリ５６から広帯域画像データを読み出し、この広帯域画像データに対して、ＲＡＭに記憶されたカラー情報を反映させることにより、血管深さ画像データを生成する。また、酸素飽和度画像生成部６４は、血管深さ画像と同様にして、酸素飽和度画像データを生成する。生成された血管深さ画像データ及び酸素飽和度画像データは、再度フレームメモリ５６に記憶される。

そして、表示制御回路５８は、フレームメモリ５６から広帯域画像データ、血管深さ画像データ、及び酸素飽和度画像データを読み出し、これら読み出した画像データに基づいて、図１２に示すように、広帯域画像７２、血管深さ画像７３、及び酸素飽和度画像７４をモニタ１４に表示する。モニタ１４には、広帯域画像７２、血管深さ画像７３、及び酸素飽和度画像７４の３つの画像が同時に並列表示される。

血管深さ画像７３では、血管深さに応じて血管画像７５〜７７に擬似的にカラーが付されており、表層血管の血管画像７５には赤（Ｒ）が、中層血管の血管画像７６には緑（Ｇ）が、深層血管の血管画像７７にはシアン（Ｃｙ）の色がそれぞれ付されている。一方、酸素飽和度画像７４においても、血管深さ画像７３と同様に、低酸素飽和度を示す血管画像８０にはシアン（Ｃｙ）が、中酸素飽和度を示す血管画像８１にはマゼンダ（Ｍ）が、高酸素飽和度を示す血管画像８２には赤（Ｒ）の色がそれぞれ付されている。

なお、第１実施形態では、血管深さと酸素飽和度のそれぞれを表す２つのカラー情報を、血管深さ画像７３と酸素飽和度画像７４に別々に反映させた例で説明したが、これに代えて、１つの画像に、２つのカラー情報を反映させてもよい。例えば、図１５に示すように、血管深さ画像７３内の血管画像７５〜７７のうち、血管画像７６，７７についてはそのまま血管深さを表すカラー情報（例えば２色間色相環）や濃淡などを反映させる一方で、指定領域９２内の血管画像７５については、血管深さを表すカラー情報ではなく、酸素飽和度を表すカラー情報（例えば２色間色相環）や濃淡などを反映させる。これによって、１つの画像中に２つのカラー情報を表示できる。

指定領域９２は、背景色が変更されたり、枠線を表示するなどの方法によって、他の領域と識別できるように表示されており、その左上には酸素飽和度に対応するカラーバー９２ａが表示されている。指定領域９２は、例えば、コンソール２３を操作することで、血管深さ画像７３内における任意の位置に指定することができる。これにより、１つの血管深さ画像７３内において、コンソール２３で指定した部分の血管については酸素飽和度を確認することができるとともに、指定した部分以外の血管については血管深さを確認することができる。なお、指定領域は、画像内の任意の位置に指定されるものに限らず、予め設定された固定位置に設けてもよい。

また、血管深さ画像７３において、指定領域９２内で酸素飽和度のカラー情報を表示する代わりに、図１６に示すように、広帯域光画像７２内で指定した指定領域１２５内の血管について、血管深さの大きさに応じて、表層血管画像１２６、中層血管画像１２７、深層血管画像１２８の３段階に分けて拡大表示するとともに、各画像１２６，１２７，１２８内の血管に対しては、酸素飽和度に対応するカラー情報を反映させる。その際、体腔内の画像７２ａと各血管画像１２６〜１２８とは別々の領域に表示される。各血管画像１２６〜１２８では、破線は低酸素飽和度であることを、実線は高酸素飽和度であることを示している。なお、これと同様にして、酸素飽和度の大きさに応じて、低酸素飽和度画像、中酸素飽和度画像、高酸素飽和度画像の３段階に分けて拡大表示し、各画像内の血管に対しては、血管深さに対応するカラー情報を反映させてもよい。また、各血管画像には、血管深さの具体的な値の他、その血管画像内の血管の酸素飽和度の平均値、低酸素飽和度の血管面積や高酸素飽和度の血管面積などの文字情報を表示させてもよい。

また、図１５、図１６では、血管深さ画像７３における指定領域９２の位置をコンソール２３で指定したが、図１７に示すように、画像診断前又は診断中などに、術者が一定値又は一定範囲の酸素飽和度をコンソール２３で入力し、その入力した一定値又は一定範囲の酸素飽和度を有する血管に、枠１３５が自動的に付くようにしてもよい。この枠１３５の左上は、その中の血管の酸素飽和度（ＳｔＯ２（Saturated Oxygen））を示す数値１３５ａが表示される。なお、上記酸素飽和度の一定値又は一定範囲は、コンソール２３によって入力される。

また、図１７では、血管深さ画像７３において、酸素飽和度が一定値又は一定範囲の血管に対して枠１３５を付したが、図１８に示すように、広帯域光画像７２において、酸素飽和度が一定値又は一定範囲であることに加え、血管深さが酸素飽和度が一定値又は一定範囲の血管に対して、枠１４０が自動的に付くようにしてもよい。なお、枠１４０の左上には、その中の血管の酸素飽和度（ＳｔＯ２（Saturated Oxygen））及び血管深さ（Ｄ（Depth））を示す数値１４０ａがそれぞれ表示されている。

また、図１７、図１８では、体腔内の画像中の血管そのものに枠１３５，１４０が付くようにしたが、これに代えて、例えば、図１９に示すように、体腔内の画像１４３以外の部分に枠１４５を表示させてもよい。枠１４５には、酸素飽和度が一定値以上又は一定範囲を有する血管が表示されており、その左上には枠１４５内の血管の酸素飽和度（ＳｔＯ２（Saturated Oxygen））を示す数値１４５ａが表示されている。一方、体腔内の画像１４３には、枠１４５に表示されている血管のおおよその位置を示す丸枠１４６が表示される。この丸枠１４６を体腔内の画像１４３の中に表示することで、枠１４５内の血管と体腔内の画像１４３内の血管との対応関係が分かるようになっている。なお、図１９では、血管深さ画像上の体腔内の画像以外の部分に、枠を表示させたが、同様にして、酸素飽和度画像上の体腔内の画像以外の部分に、枠を表示させてもよい。

なお、広帯域光画像では、血管深さのカラー情報が反映される指定領域と、酸素飽和度のカラー情報が反映される指定領域の２つの指定領域を設けてもよい。

第２実施形態では、図２０に示すように、電子内視鏡システム１０の血管画像生成部５７は、血管深さ画像生成部６３及び酸素飽和度画像生成部６４に代えて、血管深さ及び酸素飽和度の両方に対応するカラー情報を特定するカラー情報特定部９５と、血管深さ−酸素飽和度画像生成部９７とを備えている。

カラー情報特定部９５は、胃用カラーテーブル９５ａ、十二指腸用カラーテーブル９５ｂ、小腸用カラーテーブル９５ｃを備えている。各カラーテーブル９５ａ〜９５ｃでは、図２１に示すように、血管深さを示すＵ軸と酸素飽和度を示すＶ軸とからなるＵＶ座標系に対して色相環９６を割り当てることにより、血管深さ及び酸素飽和度とカラー情報とを対応付けて記憶している。色相環９６は、周方向に配色された色相Ｈと、径方向に配色された彩度Ｓｔとで表される。カラー情報特定部９５は、現時点での観察部位に合ったカラーテーブル９５ａ〜９５ｃから、血管深さ−酸素飽和度算出部で算出された血管深さＵ^＊及び酸素飽和度Ｖ^＊に対応する色相Ｈ^＊及び彩度Ｓｔ^＊とを特定する。

血管深さ−酸素飽和度画像生成部９７は、血管領域内の全ての画素について色相と彩度とからなるカラー情報が特定されると、このカラー情報を、フレームメモリ５６から読み出した広帯域画像データに対して反映させる。これにより、血管深さ及び酸素飽和度の両方が反映された広帯域画像データが生成される。この広帯域画像データに基づき、表示制御回路５８は、図２２に示すような広帯域画像７２をモニタ１４に表示させる。広帯域画像７２には、血管深さ及び酸素飽和度に対応する色が付された各血管画像９６が表示されている。また、広帯域画像７２には、ＵＶ座標系に対して色相環が割り当てられたカラーバー７２ａが画面右上に表示されている。

本発明の第３実施形態では、画像内の一本の血管に対して、血管深さに対応するカラー情報と酸素飽和度に対応するカラー情報の２色のカラー情報を反映させる。図２３に示すように、血管１００において、血管１００の管軸を中心としてその両端部１００ａを血管深さに対応するカラー情報で表す一方、血管１００の中央部１００ｂを、酸素飽和度に対応するカラー情報を表す。カラー情報を反映する画像は、広帯域画像でもよいし、モノクロ画像でもよい。ここで、カラー情報としては、２色間色相環（第１実施形態と同様に、血管深さについてはＲからＣｙまでの２色間色相環、酸素飽和度についてはＣｙからＲまでの２色間色相環）で表してもよく、その他、２色間グラデーションや濃淡であってもよい。

本発明の第４実施形態では、図２４に示すように、広帯域画像７２のうち所定の血管画像１０２を指定し、その指定した血管画像１０２について血管深さ（Ｄ（Depth））及び酸素飽和度（ＳｔＯ２（Saturated Oxygen））を文字情報として表示する。なお、血管画像の指定は、コンソール２３の操作により行われる。なお、文字情報で表示する他、血管深さを長さ、酸素飽和度を角度とするベクトルで表示してもよい。

本発明の第５実施形態では、特定深さの血管のみに、酸素飽和度のカラー情報を反映させる。例えば、図２５では、広帯域画像７２から表層血管の血管画像１０５を特定し、その特定された表層血管の血管画像１０５に対してのみ、酸素飽和度に対応するカラー情報を反映させている。カラー情報はＣｙからＲまでの色相環で表され、低酸素飽和度のときはＣｙで、高酸素飽和度のときはＲで表される。広帯域画像７２には、ＣｙからＲまでの色相環を示すカラーバー７２ｂが表示されている。なお、酸素飽和度のカラー情報を表層血管の血管画像に対して反映させるが、これに代えて、中層血管の血管画像または深層血管の血管画像に対して反映させてもよい。

なお、第５実施形態では、広帯域画像７２から表層血管の血管画像１０５を特定したが、これに代えて、血管深さ画像から表層血管の血管画像を特定し、その特定した表層血管の血管画像に酸素飽和度のカラー情報を反映させてもよい。

さらに、第５実施形態では、カラー情報が反映される特定深さの血管画像１０５以外の血管画像１０６、１０７などに対しては、血管画像１０５の部分が目立つように、コントラストを抑制させてもよい。

本発明の第６実施形態では、広帯域光画像７２内の各血管の太さを特定し、それら太さが特定された血管のうち、一定の太さ又は一定範囲の太さの血管に対して、酸素飽和度に対応するカラー情報を反映させる。ここで、広帯域光画像７２内の各血管の太さを特定するために、第６実施形態の電子内視鏡システムには、血管画像生成部５７内に血管太さ算出部（図示省略）が設けられている。この血管太さ算出部によって、例えば、図２６では、血管１５０は細いとして、血管１５１は標準太さとして、血管１５２は太いとして特定される。そして、それら血管のうち太い血管１５２についてのみ酸素飽和度のカラー情報を反映させる。カラー情報は、第５実施形態と同様であり、低酸素飽和度のときはＣｙで、高酸素飽和度のときはＲで表されており、広帯域光画像７２内には酸素飽和度とカラー情報との対応関係を示すカラーバー７２ｂが表示されている。なお、図２６では、太い血管に対して酸素飽和度のカラー情報を反映させるが、細い血管、標準太さの血管に対しても酸素飽和度のカラー情報を反映させてもよい。また、酸素飽和度を反映させるのはカラー情報でなく、１色の濃淡情報であってもよい。また、広帯域光画像内の各血管に対しては、血管太さ、血管深さ、及び酸素飽和度の３つを反映させてもよい。

本発明の第７実施形態では、図２７に示すような広帯域光画像７２から、体腔内の血管の密集具合を表す血管密度の分布を求める。その上で、血管密度が一定値又は一定範囲であるエリア１５５を特定し、その特定のエリア１５５内にある血管に対して、酸素飽和度のカラー情報を反映させる。なお、第７実施形態の電子内視鏡システムには、広帯域光画像７２内の血管密度を特定するために、血管画像生成部５７内に血管密度算出部（図示省略）が設けられている。また、カラー情報は第５実施形態と同様であり、酸素飽和度を反映させるのはカラー情報でなく、１色の濃淡情報であってもよい。また、広帯域光画像内の各血管に対しては、血管密度、血管深さ、及び酸素飽和度の３つを反映させてもよい。

本発明の第８実施形態では、図２８に示すように、蛍光薬剤の投与によって腫瘍患部１６０から蛍光が発せられている場合には、広帯域光画像７２から蛍光の強度分布を求める。その上で、光の強度が一定値又は一定の範囲であるエリア１６０ａを特定し、その特定のエリア１６０ａ内にある血管に対して、酸素飽和度のカラー情報を反映させる。なお、第８実施形態の電子内視鏡システムには、広帯域光画像７２内の蛍光強度を特定するために、血管画像生成部５７内に蛍光強度算出部（図示省略）が設けられている。また、カラー情報は第５実施形態と同様であり、酸素飽和度を反映させるのはカラー情報でなく、１色の濃淡情報であってもよい。また、広帯域光画像内の各血管に対しては、蛍光の強度、血管深さ、及び酸素飽和度の３つを反映させてもよい。

また、本発明の第９実施形態では、図２９に示すような広帯域光画像７２から、各血管１６５，１６６，１６７の血液濃度（ヘモグロビンインデックス）を求める。その上で、血液濃度が一定値又は一定範囲の血管１６７に対し、酸素飽和度のカラー情報を反映させる。なお、第９実施形態の電子内視鏡システムには、広帯域光画像７２内の血液濃度を特定するために、血管画像生成部５７内に血液濃度算出部（図示省略）が設けられている。また、カラー情報は第５実施形態と同様であり、酸素飽和度を反映させるのはカラー情報でなく、１色の濃淡情報であってもよい。また、広帯域光画像内の各血管に対しては、血液濃度、血管深さ、及び酸素飽和度の３つを反映させてもよい。

なお、本発明においては、広帯域光画像７２などから、血管の分岐数などの血管の形状を特定し、その特定した血管の形状が所定の形状（例えば血管の分岐数が一定値以上など）を有している場合に、その所定形状を有する血管に対して、酸素飽和度のカラー情報を反映させてもよい。なお、この実施形態の電子内視鏡システムには、広帯域光画像７２内の血管密度を特定するために、血管画像生成部５７内に血管形状算出部（図示省略）が設けられている。また、カラー情報は第５実施形態と同様であり、酸素飽和度を反映させるのはカラー情報でなく、１色の濃淡情報であってもよい。また、広帯域光画像内の各血管に対しては、血管形状、血管深さ、及び酸素飽和度の３つを反映させてもよい。

なお、上記各実施形態では、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の照射毎に合計３フレームの撮像信号を得ていたが、これに代えて、まず第３狭帯域光Ｎ３を体腔内に照射して撮像し、その後に第１狭帯域光Ｎ１と第２狭帯域光Ｎ２を合成した合成狭帯域光を照射して撮像を行い、それら撮像による合計２フレームの撮像信号から第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３による輝度値をそれぞれ分離することによって、第１〜第３狭帯域画像データを生成してもよい。なお、最初に第１狭帯域光Ｎ１を照射して、その後に第２狭帯域光Ｎ２と第３狭帯域光Ｎ３の合成狭帯域光を照射してもよい。

このように画像データを生成することで、第１〜第３狭帯域画像データの生成に３フレームの撮像信号が必要となった第１実施形態に対し、撮像信号のフレーム数を２に減らしている。血管深さ及び酸素飽和度は、第１〜第３狭帯域画像データ間において、位置が同じ画素の輝度比を利用して求めるので、フレーム数が少ない方が被検者の体動や挿入部の動きによる画素の位置ズレを防止することができる。

合計２フレームの撮像信号から第１〜第３狭帯域画像データを生成する場合には、以下のようにして第１〜第３狭帯域光源３３〜３５の切替が行なわれる。通常光画像モードの下では、第１〜第３狭帯域光源３３〜３５はＯＦＦにされている。そして、通常光画像モードから特殊光画像モードに設定変更されると、第３狭帯域光源３５が光源切替部３７によりＯＮに切り替えられ、第３狭帯域光Ｎ３が体腔内に照射された状態で被写体組織の撮像が行なわれる。撮像が完了すると、コントローラー５９から光源切替の指示がなされ、第３狭帯域光源３５がＯＦＦに、第１及び第２狭帯域光源３３，３４の両方のがＯＮに切り替えられる。そして、第１狭帯域光Ｎ１と第２狭帯域光Ｎ２とからなる合成狭帯域光が体腔内に照射された状態で撮像が行なわれる。撮像が完了すると、第１及び第２狭帯域光源３３，３４の両方がＯＦＦに切り替えられる。

また、ＣＣＤ４４からは、以下のようにして撮像信号が出力される。まず最初に体腔内の照射される第３狭帯域光Ｎ３はＢ画素のみ透過するため、第３狭帯域光Ｎ３に基づく輝度値Ｌ３のみを有する撮像信号Ｂ１が得られる。第３狭帯域光Ｎ３の後に照射する合成狭帯域光の場合には、第１狭帯域光Ｎ１がＢ画素を透過する一方、第２狭帯域光Ｎ２はＢ画素及びＧ画素の両方を透過する。したがって、第１狭帯域光Ｎ１に基づく輝度値Ｌ１と第２狭帯域光Ｎ２に基づく輝度値Ｌ２とからなる撮像信号Ｂ２、及び輝度値Ｌ２のみ有する撮像信号Ｇ２が得られる。よって、ＣＣＤ４４からは、以下のような撮像信号が、プロセッサ装置のＤＳＰ５５に送られる。
撮像信号Ｂ１＝輝度値Ｌ３
撮像信号Ｂ２＝輝度値Ｌ１＋輝度値Ｌ２
撮像信号Ｇ２＝輝度値Ｌ２

ＤＳＰ５５では、撮像信号Ｂ１、撮像信号Ｂ２、及び撮像信号Ｇ２に基づいて第１〜第３狭帯域画像データを生成する。撮像信号Ｂ１は輝度値Ｌ３のみであるため、この撮像信号Ｂ１から第３狭帯域画像データが得られる。同様にして、撮像信号Ｇ２は輝度値Ｌ２のみであるため、この撮像信号Ｇ２から第２狭帯域画像データが得られる。一方、第１狭帯域画像データについては、Ｂ２−（定数）×Ｇ２の演算を行い、撮像信号Ｂ２から輝度値Ｌ２を分離することにより得られる。なお、（定数）は第１及び２狭帯域光の強度比により定められる。得られた第１〜第３狭帯域画像データはフレームメモリ５６に記憶される。

また、上記各実施形態では、カラーのＣＣＤ４４に代えて、広帯域光ＢＢのうち第１狭帯域光Ｎ１のみを透過させるフィルターが設けられた第１狭帯域用画素、第２狭帯域光Ｎ２のみを透過させるフィルターが設けられた第２狭帯域用画素、第３狭帯域光Ｎ３のみを透過させるフィルターが設けられた第３狭帯域用画素の３種類の画素が配列されたＣＣＤを使用してもよい。このようなＣＣＤを用いることで、広帯域光ＢＢを照射して得た１フレームの撮像信号から血管深さと酸素飽和度の両方の血管情報を取得することができる。このように血管深さと酸素飽和度の取得方法には各種方法が考えられるが、血管深さと酸素飽和度の両方が取得できるのであれば、上記方法以外でもよい。

なお、上記実施形態では、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の発生に第１〜第３狭帯域光源を用いたが、第１〜第３狭帯域光源を設置せず、図３０に示すような電子内視鏡システム２００において、広帯域光源３０に加えて、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および特殊光画像モードで使用する光を透過させるフィルタを備えたロータリーフィルター２３０を用いて、広帯域光ＢＢおよび第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３の照射を行なってもよい。ロータリーフィルター２３０は、広帯域光源３０と集光レンズ３９との間に設けられており、回転軸２３０ａを中心として一定速度で回転する。また、ロータリーフィルター１３０は、回転軸２３０ａに取り付けられたフィルタ切替部２３１によって、その径方向に２段階で移動自在となっている。

図３１に示すように、ロータリーフィルター２３０には、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エリア２３２と、広帯域光ＢＢのうち血管情報取得処理時に使用する光を透過させる第２エリア２３３とが設けられている。したがって、モードや処理を切り替える際には、フィルタ切替部２３１でロータリーフィルター２３０を径方向に移動させ、切り替えようとするモードに対応するエリアが広帯域光ＢＢの光路上に位置するようにする。

第１エリア２３２には、広帯域光ＢＢをそのまま透過させる広帯域光透過フィルタ２３５が設けられている。第２エリア２３３には、広帯域光透過フィルタ２３５と、広帯域光ＢＢのうち、第１狭帯域光Ｎ１のみを透過させる第１狭帯域光透過フィルタ２３６と、第２狭帯域光のみを透過させる第２狭帯域光透過フィルタ２３７と、第３狭帯域光Ｎ３のみを透過させる第３狭帯域光透過フィルタ２３８とが、この順序で周方向に沿って設けられている。

上記第１〜第５実施形態では、広帯域光画像を生成する際には、広帯域光ＢＢをそのまま体腔内に照射し、体腔内で反射した広帯域光ＢＢをカラーＣＣＤで撮像することで得られた広帯域撮像信号に基づいて、広帯域光画像を生成している（同時方式）が、ＲＧＢの３色の光を時分割して体腔内に照射し、体腔内で反射した各色の光をモノクロＣＣＤで撮像することによって得られる３色の撮像信号に基づいて広帯域光画像を生成してもよい（面順次方式）。

この面順次方式で撮像する際には、図３０に示す電子内視鏡システム１２５において、図３１に示すようなロータリーフィルター２３０の代わりに、図３２に示すようなロータリーフィルター２５０が用いる。ロータリーフィルター２５０は、ＢＧＲの３色のカラーフィルター２５１、２５２、２５３が周方向に沿って連続的に設けられた通常光画像モード用の第１エリア２７０と、第１エリア２７０と同様に、ＢＧＲの３色のカラーフィルター２５１、２５２、２５３が周方向に沿って連続的に設けられるとともに、このカラーフィルタ２５３に続いて、第１〜第３狭帯域光透過フィルタ２５４〜２５６が連続的に設けられた特殊光画像モード用の第２エリア２７１とを備えている。

通常光画像モード時には、フィルタ切替部２３１によって、ロータリーフィルター２５０の通常光画像モード用の第１エリア２７０が広帯域光源３０の光路上にセットされる。そして、Ｂ色のカラーフィルター２５１、Ｇ色のカラーフィルター２５２、Ｒ色のカラーフィルター２５３が広帯域光ＢＢの光路上に順に位置するように、ロータリーフィルター２５０を回転させる。このロータリーフィルター２５０の回転により、体腔内には青色、緑色、赤色の光が順に照射される。

そして、各色の光が照射される毎にモノクロのＣＣＤで撮像を行なうことによって、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号の３色の撮像信号が得られる。これら３色の撮像信号から、広帯域光画像が生成される。なお、面順次方式で得られる青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号は、光の照射毎に撮像を行なうため、信号間で時間差が発生している。そのため、体腔内に照射する光の色を切り替えているときに、被検者の体動や内視鏡の挿入部の動きなどがあると、生成された広帯域光画像に位置ズレが生じることがある。これに対して、同時方式によって得られる広帯域画像は、カラーＣＣＤで同時に取得した青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号に基づいて生成されているため、位置ズレなどが生じることがない。

さらに、特殊光画像モード時においては、フィルタ切替部２３１によって、ロータリーフィルター２５０の特殊光画像モード用の第２エリア２７１が広帯域光源３０の光路上にセットされる。そして、Ｂ色のカラーフィルター２５１、Ｇ色のカラーフィルター２５２、Ｒ色のカラーフィルター２５３、第１狭帯域光透過フィルタ２５４、第２狭帯域光透過フィルタ２５５、及び第３狭帯域光透過フィルタ２５６が広帯域光ＢＢの光路上に順に位置するように、ロータリーフィルター２５０を回転させる。このロータリーフィルター２５０の回転により、体腔内には青色、緑色、赤色の光が順に照射されるとともに、赤色の光の照射の後に、第１狭帯域光Ｎ１、第２狭帯域光Ｎ２、第３狭帯域光Ｎ３が順に照射される。

そして、各光が照射される毎にモノクロのＣＣＤで撮像を行なうことによって、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号の３色の撮像信号が得られるとともに、第１〜第３狭帯域撮像信号が得られる。通常光画像モードと同様に、得られた３色の撮像信号から、広帯域光画像が生成される。

なお、面順次方式では、図３２に示すロータリーフィルター１５０の代わりに、図３３に示すロータリーフィルター２５８を用いてもよい。このロータリーフィルター２５８において、通常光画像モード用の第１エリア２８０はロータリーフィルター２５０の第１エリア２７０と同様であるが、特殊光画像モード用の第２エリア２８１についてはロータリーフィルター２５０の第２エリア２７１とフィルタ配列が異なる。

ロータリーフィルター２５８の第２エリア２８１においては、Ｂ色のカラーフィルター２５１とＧ色のカラーフィルター２５２との間に第１狭帯域光透過フィルタ２５４が、Ｇ色のカラーフィルター２５２とＲ色のカラーフィルター２５３との間に第２狭帯域光透過フィルタ２５５が、Ｒ色のカラーフィルター２５３とＢ色のカラーフィルター２５１との間に第３狭帯域光透過フィルタ２５６が設けられている。したがって、広帯域光源３０の光路がロータリーフィルター２５８の第２エリア２８１上にセットされている状態で、ロータリーフィルター２５８が回転することで、Ｂ色の光→第１狭帯域光Ｎ１→Ｇ色の光→第２狭帯域光Ｎ２→Ｒ色の光→第３狭帯域光Ｎ３が、この順で体腔内に照射される。

図３４は、特殊光画像モード時は、図３２に示すロータリーフィルター２５０を用いた場合の撮像信号の読み出順序と、図３３に示すロータリーフィルター２５８を用いた場合の撮像信号の読み出し順序を示している。図３４（Ａ）に示すように、図３２に示すロータリーフィルター２５０を回転させることによって、Ｂ色光、Ｇ色光、Ｒ色光、第１狭帯域光Ｎ１、第２狭帯域光Ｎ２、第３狭帯域光Ｎ３が、この順で１フレーム期間毎に照射される。そして、各光の照射毎に、青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号、第１狭帯域撮像信号、第２狭帯域撮像信号、第３狭帯域撮像信号が、この順で読み出される。

一方、図３４（Ｂ）に示すように、図３３に示すロータリーフィルター２５８を回転させることによって、Ｂ色光、第１狭帯域光Ｎ１、Ｇ色光、第２狭帯域光Ｎ２、Ｒ色光、第３狭帯域光Ｎ３が、この順で１フレーム期間毎に照射される。そして、各光の照射毎に、青色撮像信号、第１狭帯域撮像信号、緑色撮像信号、第２狭帯域撮像信号、赤色撮像信号、第３狭帯域撮像信号が、この順で順次読み出される。

このように、ロータリーフィルター２５０を用いた場合とロータリーフィルター２５８を用いた場合とでは、撮像信号の読み出し順序に相違がある。この相違を鑑みると、ロータリーフィルター２５８を用いて各光の照射を行い、撮像信号の読み出しを行なったほうが、信号の読み出しレートを十分に確保にすることができる。

また、上記実施形態に示すような、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素からなる原色系カラーＣＣＤに代えて、Ｃ（シアン）画素、Ｍ（マゼンダ）画素、Ｙ（イエロー）画素からなる補色系カラーＣＣＤで撮像することによって、広帯域光画像を生成してもよい。この補色系カラーＣＣＤには、図３５に示すように、Ｃ画素に分光透過率１６０を有するＣ色のカラーフィルターが、Ｍ画素に分光透過率１６１を有するＭ色のカラーフィルターが、Ｙ画素に分光透過率１６２を有するカラーフィルターが設けられている。なお、補色系カラーＣＣＤの画素には、Ｃ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の他に、図３に示す分光透過率５３を有するＧ色のカラーフィルターが設けられたＧ画素を加えてもよい。

なお、本発明では、血管深さと酸素飽和度の同時取得の際に用いる狭帯域信号は、最低限２つ必要であり、且つ、その２つの狭帯域信号のうちの少なくとも一方が、中心波長４５０ｎｍ以下の狭帯域光に対応する狭帯域信号であればよい。また、上記実施形態では、撮像手段としてカラーＣＣＤを使用しているが、特殊光画像モード時において、第２及び第３実施形態のようなフレーム数を減らす処理を行なわない場合には、モノクロのＣＣＤを使用してもよい。例えば、第１実施形態のように、第１〜第３狭帯域光Ｎ１〜Ｎ３を１フレームごとに順に照射して撮像する場合には、モノクロのＣＣＤであってもよい。

なお、本発明は、挿入部等を有する挿入型の電子内視鏡の他、ＣＣＤなどの撮像素子等をカプセルに内蔵させたカプセル型の電子内視鏡に対しても適用することができる。

［付記］
以上詳述したような本発明の実施形態によれば、以下のような構成を得ることができる。

［付記１］
４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、体腔内の血管を含む被写体組織に照射する照射手段と、
前記被写体組織を撮像して、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を出力する撮像素子を有する電子内視鏡と、
前記撮像信号に含まれる第１及び第２の狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくとも一方の中心波長が４５０ｎｍ以下である第１及び第２の狭帯域光に対応する第１及び第２の狭帯域信号を取得する第１狭帯域信号取得手段と、
前記第１及び第２の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段と、
血管深さ及び酸素飽和度の両方の血管情報がモニタに同時表示されるように制御する表示制御手段とを備えていることを特徴とする電子内視鏡システム。

１０ 電子内視鏡システム
１４ モニタ
３０ 広帯域光源
３３〜３５ 第１〜第３狭帯域光源
４４ ＣＣＤ
５５ ＤＳＰ
５７ 血管画像生成部
５８ 表示制御回路
６０ 輝度比算出部
６１ 相関関係記憶部
６３ 血管深さ画像生成部
６３ａ〜６３ｃ，６４ａ〜６４ｃ，９５ａ〜９５ｃ 胃用、十二指腸用、小腸用カラーテーブル
６４ 酸素飽和度画像生成部
７３ 血管深さ画像
７４ 酸素飽和度画像
９５ カラー情報特定部
９６ 色相環

Claims (35)

1. ４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、体腔内の血管を含む被写体組織に照射する照射手段と、
   前記被写体組織を撮像して、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を出力する撮像素子を有する電子内視鏡と、
   前記撮像信号に含まれる第１〜第３の狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３の狭帯域光に対応する第１〜第３の狭帯域信号を取得する狭帯域信号取得手段と、
   前記第１〜第３の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段と、
   血管深さ及び酸素飽和度の両方の血管情報がモニタに同時表示されるように制御する表示制御手段とを備えていることを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 血管情報を反映させた表示用画像を生成する血管画像生成手段を備えてい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。
3. 前記血管画像生成手段は、血管情報をカラー情報、又は１色の濃淡情報として反映させ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。
4. 前記血管画像生成手段は、血管深さが一定以上の血管を他の血管よりも強調させた血管深さ画像と、酸素飽和度が一定以上の血管を他の血管よりも強調させた酸素飽和度画像の２つの画像を生成し、
   前記表示制御手段は、前記２つの表示用画像をモニタの画面に並べて表示す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。
5. 血管深さとカラー情報とを対応付けて記憶する第１カラーテーブルと、
   酸素飽和度とカラー情報とを対応付けて記憶する第２カラーテーブルとを備え、
   前記第１カラーテーブルを用いて、前記血管情報取得手段で求めた血管深さに対応するカラー情報を特定し、
   前記第２カラーテーブルを用いて、前記血管情報取得手段で求めた酸素飽和度に対応するカラー情報を特定し、
   特定した２色のカラー情報を、表示用画像に反映させることを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡システム。
6. 前記血管画像生成手段は、血管深さに対応するカラー情報を反映した血管深さ画像と、酸素飽和度に対応するカラー情報を反映した酸素飽和度画像の２つの画像を生成し、
   前記表示制御手段は、前記２つの表示用画像をモニタの画面に並べて表示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。
7. 前記血管画像生成手段は、一部の領域に血管深さ又は酸素飽和度の一方が反映され、残りの領域に他方が反映された１つの表示用画像を生成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。
8. 前記一部の領域は、表示用画像内の任意の位置に指定可能であることを特徴とする請求項７記載の電子内視鏡システム。
9. 前記一部の領域は、血管深さ又は酸素飽和度のいずれか一方が一定値又は一定範囲である血管に対して、自動的に付されることを特徴とする請求項７記載の電子内視鏡システム。
10. 前記一部の領域は、血管深さが一定値又は一定範囲であり、且つ酸素飽和度が一定値又は一定範囲である血管に対して、自動的に付されることを特徴とする請求項７記載の電子内視鏡システム。
11. 前記表示用画像は、体腔内全体を表示する体腔内画像と、この体腔内画像と異なる領域に表示され、体腔内の所定領域における血管を表示する血管表示画像とからなり、前記体腔内画像又は前記血管表示画像の少なくとも一方に、血管深さ又は酸素飽和度が反映されてい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。
12. 前記血管表示画像では、前記体腔内の所定領域における血管が、一定の深さ毎にそれぞれ異なる画像で表示されることを特徴とする請求項１１記載の電子内視鏡システム。
13. 前記血管表示画像は、表層血管画像、中層血管画像、深層血管画像からなることを特徴とする請求項１２記載の電子内視鏡システム。
14. 前記血管表示画像は、前記体腔内の所定領域における血管を拡大して表示することを特徴とする請求項１２または１３記載の電子内視鏡システム。
15. 前記血管画像生成手段は、
    前記表示用画像内の１本の血管内の一部に、前記血管深さに対応するカラー情報を反映させ、同じ血管内の他の部分に、前記酸素飽和度に対応するカラー情報を反映させ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。
16. 前記１本の血管内において、管軸を中心としてその両端部に、前記血管深さ及び酸素飽和度の２つのカラー情報の一方を、中央部に他方を反映させることを特徴とする請求項１５記載の電子内視鏡システム。
17. 前記血管画像生成手段は、
    前記表示用画像内の特定深さの血管に対してのみ、前記酸素飽和度に対応するカラー情報を反映させ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。
18. 前記血管画像生成手段は、前記特定深さの血管以外の部分のコントラストを抑制することを特徴とする請求項１７記載の電子内視鏡システム。
19. 前記第１及び第２カラーテーブルは、２色間色相環、２色間グラデーションのいずれかをカラー情報として有していることを特徴とする請求項５ないし１８いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
20. 前記第１カラーテーブルでは、血管深さを複数の段階に分け、各段階毎に異なる色を割り当てており、前記第２カラーテーブルでは、酸素飽和度を複数の段階に分け、各段階毎に異なる色を割り当てていることを特徴とする請求項５ないし１８いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
21. 前記第１及び第２カラーテーブルには、観察部位に応じて切替可能な複数のテーブルを有していることを特徴とする請求項５ないし２０いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
22. 前記表示用画像内には、前記血管深さと前記第１カラーテーブルで割り当てられた色との対応関係を示すカラーバー、及び前記酸素飽和度と前記第２カラーテーブルで割り当てられた色との対応関係を示すカラーバーのうち少なくとも１つが表示されることを特徴とする請求項５ないし２１いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
23. 前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血管太さを求め、
    前記表示用画像では、血管太さ又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されてい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。
24. 前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血管密度を求め、
    前記表示用画像では、血管密度又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されてい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。
25. 前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、蛍光薬剤の投与によって腫瘍患部から蛍光が発せられている場合に、前記撮像信号に基づいて、蛍光の強度を求め、
    前記表示用画像では、蛍光の強度又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されてい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。
26. 前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血液濃度を求め、
    前記表示用画像では、血液濃度又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されてい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。
27. 前記血管情報取得手段は、血管深さ及び酸素飽和度を求めるとともに、前記撮像信号に基づいて、血管の形状を求め、
    前記表示用画像では、血管の形状又は血管深さの少なくとも一方と酸素飽和度とを、カラー情報又は１色の濃淡情報として反映させた血管が表示されてい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。
28. 血管深さ及び酸素飽和度の組み合わせ毎に１色のカラー情報を対応付けて記憶する第３カラーテーブルと、
    前記第３カラーテーブルを用いて、前記血管情報取得手段で求めた血管深さ及び酸素飽和度の組み合わせに対応するカラー情報を特定するカラー情報特定部とを備え、
    前記血管画像生成手段は、
    前記撮像信号に基づいて得られる画像に対して、前記カラー情報特定部で特定されたカラー情報を反映させることを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡システム。
29. 前記第３カラーテーブルは、血管深さ及び酸素飽和度を示す血管情報座標系に対して色相環を割り当てることにより、血管深さ及び酸素飽和度の組み合わせ毎に１色のカラー情報と対応付けて記憶していることを特徴とする請求項２８記載の電子内視鏡システム。
30. 前記第３カラーテーブルは、観察部位に応じて切替可能な複数のテーブルを有していることを特徴とする請求項２８または２９記載の電子内視鏡システム。
31. 前記撮像素子は白黒の撮像素子であり、
    前記照射手段は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射するとともに、第１及び第２の狭帯域光を時分割して照射することが可能であり、
    Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色の光を時分割して照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する面順次式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする請求項１ないし３０いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
32. 前記撮像素子は、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の３色のカラーフイルタが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を有しており、
    前記照射手段は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、
    前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする請求項１ないし３０いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
33. 前記撮像素子は、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色の３色のカラーフイルタが設けられたＣ画素、Ｍ画素、Ｙ画素の３色の画素を有しており、
    前記照射手段は、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画素が感応する、青色領域から赤色領域までの波長領域を含む白色の広帯域光の照射が可能であり、
    前記広帯域光を照射して得られた撮像信号に基づいて通常光画像を生成する同時式通常光画像生成手段を有していることを特徴とする請求項１ないし３０いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
34. ４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を照射して、体腔内の血管を含む被写体組織を電子内視鏡の撮像素子で撮像することにより得られる撮像信号であり、前記照明光が反射した反射光の輝度を表す撮像信号を前記電子内視鏡から受信する受信手段と、
    前記撮像信号に含まれる第１〜第３の狭帯域信号であり、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３の狭帯域光に対応する第１〜第３の狭帯域信号を取得する狭帯域信号取得手段と、
    前記第１〜第３の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求める血管情報取得手段と、
    血管深さ及び酸素飽和度の両方の血管情報がモニタに同時表示されるように制御する表示制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡用のプロセッサ装置。
35. ４５０ｎｍ以下の波長領域を含む照明光を、電子内視鏡を通じて体腔内の血管を含む被写体組織に照射するステップと、
    電子内視鏡の撮像素子で被写体組織を撮像することにより、前記照明光が被写体組織で反射した反射光の輝度を表す撮像信号を得るステップと、
    前記撮像信号に含まれる第１〜第３の狭帯域信号であって、互いに異なる波長領域を持ち、少なくともいずれかの中心波長が４５０ｎｍ以下である第１〜第３の狭帯域光に対応する第１〜第３の狭帯域信号を取得するステップと、
    前記第１〜第３の狭帯域信号に基づいて、血管深さ及び酸素飽和度の両方を含む血管情報を求めるステップと、
    血管深さ及び酸素飽和度の両方の血管情報がモニタに同時表示されるように制御するステップとを含むことを特徴とする血管情報表示方法。

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