JP2016158838A - 内視鏡システム、内視鏡プロセッサ装置、及び、内視鏡システムの作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目的深さ及び目的太さの血管の視認性を向上し、かつ、他の深さ及び太さの血管と識別可能にする内視鏡システム、内視鏡プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法を提供する。【解決手段】内視鏡システム１０は、血管に対して深さ分解能を有するＶ光を発するＶ−ＬＥＤ２０ａと、血管に対して太さ分解能を有するＧ光を発するＧ−ＬＥＤ２０ｃと、Ｖ光に対応する第１画像信号と、Ｇ光に対応する第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成する血管画像生成部６３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、血管を観察しやすくする内視鏡システム、内視鏡プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法に関する。

医療分野においては、内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。内視鏡システムは、例えば、被検体内に挿入される内視鏡、内視鏡を通して、体腔の粘膜等の観察対象に向けて照射する光（以下、照明光という）を発する内視鏡光源装置、及び、照明光が照射された観察対象を撮像して得る信号を用いて観察対象の画像（以下、内視鏡画像という）を生成してモニタに表示する内視鏡プロセッサ装置等を備える。

近年では、波長帯域が狭い光（以下、狭帯域光という）を照明光にすることで、血管等の視認性を向上させる内視鏡システムが普及している。例えば青色狭帯域光及び緑色狭帯域光を用いる狭帯域光観察を行う内視鏡システムでは、青色狭帯域光が照射された観察対象を撮像して得る画像信号と、緑色狭帯域光が照射された観察対象を撮像して得られる画像信号とを組み合わせて用いる。そして、粘膜の表面から浅い位置にある比較的細い血管をマゼンタ系色（例えば茶色）に、粘膜の表面から深い位置にある比較的太い血管をシアン系色（例えば緑色）に表示することで、これらの血管の粘膜に対する視認性を向上させる。

また、中心波長が６００ｎｍと６３０ｎｍの２種類の赤色狭帯域光を用いることで、粘膜の深い位置にある太い血管を明瞭に、かつ、適切な明るさで表示する内視鏡システムも知られている（特許文献１）。

内視鏡システムでは、上記のように照明光の波長帯域や照明光の組み合わせ等によって血管の視認性が向上される他、画像処理（あるいは信号処理）によって血管の視認性を向上させる場合がある。例えば、周波数処理によって画像（あるいは画像を生成するための信号）から所望の太さの血管を抽出して、強調表示する方法が知られている（特許文献２）。

血管の抽出には、テンプレートマッチングが用いられることもある。テンプレートマッチングによって血管を抽出し、強調する場合、例えば、血管の太さ及び粘膜表面からの深さに合わせた複数のテンプレートを用意しておき、これらのテンプレートの中から所望の深さ及び太さの血管に合致するテンプレートが選択して使用される（特許文献３）。

国際公開第２０１３／１４５４１０号 国際公開第２０１２／０８１２９７号 特開２００４−１８１０９６号公報

大雑把に、粘膜の表面からの血管の深さを「浅い」と「深い」に２種類に分け、かつ、血管の太さを「細い」と「太い」の２種類に分ける場合でも、血管は、「浅く細い血管」、「浅く太い血管」、「深く細い血管」、及び「深く太い血管」の４種類に分類できる。

しかし、青色狭帯域光及び緑色狭帯域光を用いる狭帯域光観察では、血管を「浅く細い血管」と「深く太い血管」の２種類に大別して色分けをするので、「浅く太い血管」や「深く細い血管」は、「浅く細い血管」や「深く太い血管」のいずれかとほぼ同様に表示されてしまう。すなわち、青色狭帯域光及び緑色狭帯域光を用いる狭帯域光観察では、「浅く太い血管」や「深く細い血管」を識別することは難しい。

また、中心波長が６００ｎｍと６３０ｎｍの２種類の赤色狭帯域光を用いると、「深く太い血管」を深さ毎にさらに細かく識別できるようになる可能性があるものの、「浅く太い血管」や「深く細い血管」の識別が困難であることは、上記青色狭帯域光及び緑色狭帯域光を用いる狭帯域光観察と同様である。

周波数処理やテンプレートマッチングによれば、よく視認できる血管の中から特定の周波数、あるいは特定のテンプレートに合致する血管を抽出することができるが、よく視認できない血管の抽出精度は良くない。「深く細い血管」は、狭帯域光観察等によって血管が強調された状態でも観察し難い血管なので、周波数処理やテンプレートマッチングでは「深く細い血管」を抽出し、強調表示することは難しい。

これらのことから、特殊光観察等でも観察し難い「深く細い血管」を含め、観察の目的とする血管の粘膜の表面からの距離（以下、目的深さという）と、観察目的とする血管の太さ（以下、目的太さという）を設定することで、任意の深さ及び太さの血管を、他の深さ及び太さの血管と識別して観察できるようにすることが望まれている。

本発明は、上記「深く細い血管」を含め、目的深さ及び目的太さの血管の視認性を向上し、かつ、他の深さ及び太さの血管と識別可能にする内視鏡システム、内視鏡プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡システムは、血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光を発する第１光源と、血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光を発する第２光源と、第１波長帯域の光に対応する第１画像信号と、第２波長帯域の光に対応する第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成する血管画像生成部と、を備える。目的深さとは、観察目的とする血管の粘膜の表面からの距離であり、目的太さとは、観察目的とする血管の太さである。

深さ分解能は、太さが等しい複数の血管の粘膜に対するコントラストが粘膜の表面からの距離によって変化することを表す。

太さ分解能は、粘膜の表面からの距離が等しい複数の血管の粘膜に対するコントラストが、血管の太さによって変化することを表す。

血管画像生成部は、粘膜に対するコントラスト毎に前記第１画像信号を分解することにより、複数の深さ別画像信号を生成する深さ別画像信号生成部と、粘膜に対するコントラスト毎に第２画像信号を分解することにより、複数の太さ別画像信号を生成する太さ別画像信号生成部と、を備え、深さ別画像信号及び太さ別画像信号を用いて血管画像を生成することが好ましい。

血管画像生成部は、複数の深さ別画像信号に重み付けをして合成することにより、目的深さに対応する目的深さ画像信号を生成する目的深さ画像信号生成部と、複数の太さ別画像信号に重み付けをして合成することにより、目的太さに対応する目的太さ画像信号を生成する目的太さ画像信号生成部と、を備え、目的深さ画像信号と目的太さ画像信号とを合成して血管画像を生成することが好ましい。

目的深さ画像信号生成部は、目的深さに対応する深さ別画像信号に対する重み付けを、目的深さに対応する深さ別画像信号以外の深さ別画像信号に対する重み付けよりも大きくし、目的太さ画像信号生成部は、目的太さに対応する太さ別画像信号に対応する重み付けを、目的太さに対応する太さ別画像信号以外の太さ別画像信号に対する重み付けよりも大きくすることが好ましい。

目的深さ画像信号生成部は、複数の深さ別画像信号を全て用いて目的深さ画像信号を生成し、目的太さ画像信号生成部は、複数の太さ別画像信号を全て用いて目的太さ画像信号を生成することが好ましい。

血管画像生成部は、複数の深さ別画像信号から、目的深さに対応する目的深さ画像信号を選択する目的深さ画像信号選択部と、複数の太さ別画像信号から、目的太さに対応する目的太さ画像信号を選択する目的太さ画像信号選択部と、を備えることが好ましい。

血管画像生成部は、目的深さ画像信号と第１画像信号とを合成して第１合成画像信号を生成し、かつ、目的太さ画像信号と第２画像信号とを合成して第２合成画像信号を生成し、さらに第１合成画像信号と第２合成画像信号とを合成することにより、血管画像を生成することが好ましい。

血管画像生成部は、目的深さ画像信号及び目的太さ画像信号に共通する血管を抽出することにより、血管画像を生成することが好ましい。

第１波長帯域は、紫色波長帯域または青色波長帯域に含まれることが好ましい。

第２波長帯域は、緑色波長帯域に含まれることが好ましい。

本発明の内視鏡プロセッサ装置は、血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光に対応する第１画像信号と、血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光に対応する第２画像信号と、を取得する画像信号取得部と、第１画像信号と第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成する血管画像生成部と、を備える。

本発明の内視鏡システムの作動方法は、第１光源が、血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光を発するステップと、第２光源が、血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光を発するステップと、血管画像生成部が、第１波長帯域の光に対応する第１画像信号と、第２波長帯域の光に対応する第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成するステップと、を備える。

本発明の内視鏡システム、内視鏡プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法は、血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光に対応する第１画像信号と、血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光に対応する第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成するので、「深く細い血管」を含め、目的深さ及び目的太さの血管の視認性を向上させ、かつ、他の深さ及び太さの血管と識別することができる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 光源が発する光の分光スペクトルを示すグラフである。 通常観察モードで用いる照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 特殊観察モードで用いる照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 粘膜に対する血管の深さと、血管の太さを示す説明図である。 粘膜と、深さ及び太さが異なる複数の血管の反射率を示すグラフである。 粘膜に対する明るさの求め方を示すグラフである。 紫色光を照射する場合に得られる血管の明るさを示すグラフである。 紫色光を照射する場合に得られる血管のコントラストを示すグラフである。 紫色光を照射する場合に得られる血管のコントラストを示すグラフを、同じ太さ毎に深さ順に並べ替えたグラフである。 緑色光を照射した場合に得られる血管の明るさを示すグラフである。 緑色光を照射する場合に得られる血管のコントラストを示すグラフである。 緑色光を照射する場合に得られる血管のコントラストを示すグラフを、同じ太さ毎に深さ順に並べ替えたグラフである。 カラーフィルタの分光特性を示すグラフである。 Ｂ画像信号における血管のコントラストと、血管の深さの関係を示す説明図である。 Ｂ画像信号における血管のコントラストと、血管の深さ及び血管の太さの関係を示す説明図である。 Ｇ画像信号における血管のコントラストと、血管の太さの関係を示す説明図である。 Ｇ画像信号における血管のコントラストと、血管の太さ及び血管の深さの関係を示す説明図である。 簡単な血管の分類を示す図である。 深さ別画像信号の生成方法を示す説明図である。 太さ別画像信号の生成方法を示す説明図である。 合成処理部の構成を示すブロック図である。 目的深さ画像信号の生成方法を示す説明図である。 目的太さ画像信号の生成方法を示す説明図である。 目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像の生成方法を示す説明図である。 特殊観察モード時の作用を示すフローチャートである。 変形例の光源装置を示すブロック図である。 変形例で使用する照明光の分光スペクトルを示すグラフである。 変形例の合成処理部の構成を示すブロック図である。 カプセル内視鏡の概略図である。

図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、内視鏡光源装置１４と、内視鏡プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は、内視鏡光源装置１４と光学的に接続されるとともに、内視鏡プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられた湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作によって先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、ズーム操作をするためのズーム操作部１３ａや観察モードを切り替えるためのモード切り替えスイッチ１３ｂ等が設けられている。内視鏡システム１０は、観察対象を自然な色合いで通常の内視鏡画像（以下、通常画像という）を生成及び表示する通常観察モードと、目的深さ及び目的太さの血管を表す内視鏡画像（以下、血管画像という）を生成及び表示する特殊観察モードとを有する。

内視鏡プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、内視鏡画像や内視鏡画像に付帯する画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるユーザインタフェースとして機能する。特に、本実施形態では、コンソール１９は、観察の目的とする血管の太さ及び粘膜表面からの深さ（すなわち、「目的深さ」及び「目的太さ」）を入力するための入力部として機能する。なお、内視鏡プロセッサ装置１６には、画像や画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、内視鏡光源装置１４は、観察対象に照射する照明光を発生する装置であり、複数の光源を有する光源部２０と、光源部２０の各光源を制御する光源制御部２２と、複数の光源の各発光量の比率を設定する光量比設定部２３と、光源部２０が発する光の光路を結合する光路結合部２４とを備えている。

光源部２０は、紫色ＬＥＤ（以下、Ｖ−ＬＥＤ（Violet Light Emitting Diode）という）２０ａ、青色ＬＥＤ（以下、Ｂ−ＬＥＤ（Blue Light Emitting Diode）という）２０ｂ、緑色ＬＥＤ（以下、Ｇ−ＬＥＤ（Green Light Emitting Diode）という）２０ｃ、及び、赤色ＬＥＤ（以下、Ｒ−ＬＥＤ（Red Light Emitting Diode）という）２０ｄの４色のＬＥＤを有する。

図３に示すように、Ｖ−ＬＥＤ２０ａは、中心波長４０５ｎｍ、波長帯域３８０〜４３０ｎｍの紫色光（以下、Ｖ光という）を発光する紫色光源である。Ｂ−ＬＥＤ２０ｂは、中心波長４５０ｎｍ、波長帯域４００〜５００ｎｍの青色光（以下、Ｂ光という）を発する青色光源である。Ｇ−ＬＥＤ２０ｃは、波長帯域が４８０〜６００ｎｍに及ぶ緑色光（以下、Ｇ光という）を発する緑色光源である。Ｒ−ＬＥＤ２０ｄは、中心波長６２０〜６３０ｎｍで、波長帯域が６００〜６５０ｎｍに及び赤色光（以下、Ｒ光という）を発光する赤色光源である。なお、Ｖ−ＬＥＤ２０ａ及びＢ−ＬＥＤ２０ｂの中心波長は±５ｎｍから±１０ｎｍ程度の幅を有する。

また、Ｂ−ＬＥＤ２０ｂが発光するＢ光のうち、約４５０ｎｍから約５００ｎｍの波長の光は表層血管やピットパターン等の微細な構造のコントラストを低下させてしまうので、Ｂ−ＬＥＤ２０ｂの光路中には、この約４５０ｎｍから約５００ｎｍの波長帯域の光を低減するための帯域制限フィルタ２５が配置されている。帯域制限フィルタ２５は、Ｂ−ＬＥＤ２０ｂが発光したＢ光から約４５０ｎｍから約５００ｎｍの波長帯域の成分を低減した青色光（以下、Ｂｓ光という）を生成する。Ｂｓ光の中心波長は約４５０ｎｍである。Ｂｓ光と、Ｖ光、Ｇ光、及びＲ光は、光路結合部２４によって混合され、図４に示す照明光２６になる。

すなわち、光源部２０は、これらの互いに異なる色の光を独立して発光する複数の光源によって、Ｖ光、Ｂｓ光、Ｇ光、及びＲ光を重ね合わせたスペクトルを有する照明光２６を発する。各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの発光量（以下、単に光量という）や発光時間の長さ等はそれぞれ独立に制御可能であるため、照明光の分光スペクトルは、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの光量や発光時間の長さ等を変えることによって変化させることができる。

光源制御部２２は、光量比設定部２３が設定する光量比を用いて、光源部２０が有する各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの駆動電流や駆動電圧、駆動電流または駆動電圧を制御する。具体的には、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに入力する制御パルスのパルス幅やパルス長等を個別に制御することにより、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄが発する各光の発光タイミングや光量、発光時間の長さ等を制御する。これにより、光源制御部２２は、照明光の実質的な分光スペクトルを変化させる。本実施形態では、光源制御部２２は、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの光量を制御する。

光量比設定部２３は、光源制御部２２に対してＶ光、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光の光量比を設定する。光量比設定部２３が設定する光量比は、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの制御パラメータであり、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの発光時間の長さを考慮した実質的な光量比（広義の光量比）である。本実施形態では、光源制御部２２は、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの発光時間の長さを同じにし、単位時間あたりの発光量の比（狭義の光量比）を制御する。このため、光量比設定部２３は、光源制御部２２の制御方法に合わせて、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの単位時間あたりの発光量の比を光量比として設定する。

また、光量比設定部２３が設定する光量比は、観察モードが通常観察モードにセットされている場合、図４に示す照明光２６のように、Ｖ光、Ｂ光（Ｂｓ光）、Ｇ光、及びＲ光によって白色光が形成されるように、これらの光量比を設定する。一方、観察モードが特殊観察モードにセットされている場合、図５に示すように、離散的でなく、連続的なスペクトルを有し、主にＶ光及びＧ光を含む照明光２７が形成されるように、Ｖ光、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光の光量比を設定する。

観察モードが特殊観察モードの場合に、主にＶ光及びＧ光を含む照明光２７を観察対象に照射するのは、Ｖ光が、血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光であり、かつ、Ｇ光が、血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光だからである。

深さ分解能とは、太さが等しい複数の血管の粘膜に対するコントラストが、粘膜の表面からの距離によって変化し、かつ、粘膜の表面からの距離（深さ）が等しければ、太さが異なる血管を比較してもほぼコントラストに違いがなく、血管の太さよりも血管の深さがコントラストの変化要因として支配的であることを表す。すなわち、深さ分解能とは、粘膜に対するコントラストの変化によって、粘膜の表面からの深さを識別できる特性である。

また、太さ分解能とは、粘膜の表面からの距離が等しい複数の血管の粘膜に対するコントラストが、血管の太さによって変化し、かつ、太さが等しければ、深さが異なっていてもほぼコントラストに違いがなく、血管の深さよりも血管の太さがコントラストの変化要因として支配的であることを表す。すなわち、太さ分解能とは、粘膜に対するコントラストの変化によって、血管の太さを識別できる特性である。

図６に示すように、観察対象の粘膜から血管の上端（最も粘膜に近い箇所）までの距離を血管の深さ「ｄ」μｍ、血管の直径を血管の太さ「φ」μｍとする場合に、粘膜と、深さ及び太さが異なる複数の血管の反射率をシミュレーションによって算出したグラフが図７である。図７及び以下では、粘膜表面からの深さを「ｄ」と数値、血管の太さを「φ」と数値によって表す。例えば、深さ５μｍかつ直径２０μｍの血管は「ｄ５φ２０」で表す。他の深さ及び太さの血管についても同様であり、図６では、ｄ５φ２０の血管の他、ｄ５φ４０（深さ５μｍ直径４０μｍ）の血管、ｄ１５φ２０（深さ１５μｍ直径２０μｍ）の血管、ｄ５０φ１０（深さ５０μｍ直径１０μｍ）の血管、ｄ５０φ２０（深さ５０μｍ直径２０μｍ）の血管の各反射率のグラフを示している。

図７から分かる通り、深さ及び太さが異なる複数の血管の反射率のグラフは、概ね３９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長帯域（すなわち紫色波長帯域及び青色波長帯域）では、太さ「φ」が異なっていても、深さ「ｄ」が同じ場合には概ね同じの反射率に収束し、かつ、深さ「ｄ」の違いによって収束する反射率の値が異なる。そして、粘膜下の浅い位置にある血管ほど反射率は低く、粘膜下の深い位置にある血管ほど反射率が高くなって、粘膜の反射率に近づく。血管のコントラストは、例えば粘膜の反射率と血管の反射率の比（または差）であり、粘膜に対する明るさの違いが大きいほど視認性が高い。このため、概ね３９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光を照射して観察対象を撮像する場合、図７に反射率のグラフを示す血管の中では、深さ５μｍ（ｄ５）の血管が最も反射率が低く、暗い血管なので、粘膜に対するコントラストが高く、視認性が良い。逆に、深さ５０μｍ（ｄ５０）の血管は最も反射率が粘膜に近く、明るい血管なので、粘膜に対するコントラストは低く、視認性は最も悪い。したがって、概ね３９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長帯域の光を照射して観察対象を撮像すると、血管の太さによらず、血管の深さによってコントラストがつく。そして、深さの違う血管を比較した場合、血管の深さによって、血管のコントラストに違いがでる。したがって、概ね３９０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長帯域の光は、深さ及び太さが異なる複数の血管に対して、深さ分解能を有する。

一方、概ね４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長帯域（すなわち緑色波長帯域）では、深さ「ｄ」が異なっていても、太さ「φ」が同じ場合には概ね同じ反射率に収束し、かつ、太さ「φ」の違いによって収束する反射率の値が異なる。そして、太い血管ほど反射率が低く、細い血管ほど反射率が高くなって、粘膜の反射率に近づく。このため、概ね４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光を照射して観察対象を撮像する場合、図７に反射率のグラフを示す血管の中では、太さ４０μｍ（φ４０）の血管が最も反射率が低く、暗い血管なので、粘膜に対するコントラストが高く、視認性が良い。逆に、太さ１０μｍ（φ１０）の血管は最も反射率が粘膜に近く、明るい血管可なので、粘膜に対するコントラストは低く、視認性は最も悪い。したがって、概ね４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長帯域の光を照射して観察対象を撮像すると、血管の深さによらず、血管の太さによってコントラストがつく。そして、太さの違う血管を比較した場合、血管の太さによって血管のコントラストに違いがでる。したがって、概ね４５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長帯域の光は、深さ及び太さが異なる血管に対して太さ分解能を有する。

なお、図７によれば、概ね６００ｎｍ以上の波長帯域の光は、血管の深さ及び太さによらず、全ての血管の反射率は粘膜の反射率に近くなるので、６００ｎｍ以上の波長帯域の光を照射して観察対象を撮像しても、血管は観察し難いことが分かる。

図８に示すように、波長４０５ｎｍの光を照射する場合のｄ５φ２０の血管の粘膜に対する明るさは、図７のグラフを用いて、「ｄ５φ２０の血管の反射率Ｒ１／粘膜の反射率Ｒ０」（または、ｄ５φ２０の血管の反射率Ｒ１−粘膜の反射率Ｒ０）で求められ、波長４５０ｎｍを照射する場合のｄ５φ２０の血管の粘膜に対する明るさは「ｄ５φ２０の血管の反射率Ｒ３／粘膜の反射率Ｒ２」（または、ｄ５φ２０の血管の反射率Ｒ３−粘膜の反射率Ｒ２）で求められる。したがって、粘膜の反射率を照射する光の波長帯域で積分した値に対する血管の反射率を照射する光の波長帯域で積分した値の比（または差）が、粘膜に対する血管の明るさである。そして、粘膜に対する血管の明るさの逆数は、血管のコントラストを表す。

Ｖ光を照射する場合、深さ及び太さが異なる複数の血管の粘膜に対する明るさは、図９に示すとおりである。また、Ｖ光を照射する場合、深さ及び太さが異なる複数の血管のコントラストは、図１０に示すとおりである。図１０の棒グラフによれば、Ｖ光照射時の深さ及び太さが異なる血管のコントラストは、深さが等しければコントラストがほぼ等しい値になる。また、図１０の棒グラフをφ２０のグループとφ４０のグループでそれぞれ深さ順に並べ直した図１１からも分かるように、同じ太さの血管を比較すれば、粘膜下の浅い位置にあるほどコントラストが高なっており、深い位置にあるほど粘膜に対するコントラストが小さくなっている。したがって、Ｖ光は、深さ分解能を有しており、かつ、Ｖ光の深さ分解能は血管の太さには依らない。

本実施形態では、深さ分解能を有する第１波長帯域とはＶ光に対応する紫色波長帯域であり、第１波長帯域の光を発光する第１光源とはＶ−ＬＥＤ２０ａである。Ｂｓ光については、粘膜に対する明るさやコントラストの図示を省略するが、図７の反射率のグラフから明らかなように、Ｂｓ光の波長帯域も概ね深さ分解能を有している。このため、深さ分解能を有する第１波長帯域は、Ｖ光の波長帯域だけでなく、Ｂｓ光の波長帯域（青色波長帯域）を含んでいても良い。また、Ｖ光の代わりに、Ｂｓ光を、深さ分解能を有する第１波長帯域の光として利用することもできる。

Ｇ光を照射する場合、深さ及び太さが異なる複数の血管の粘膜に対する明るさは、図１２に示すとおりである。また、Ｇ光を照射する場合、深さ及び太さが異なる複数の血管のコントラストは図１３に示すとおりであり、図１３の棒グラフをφ２０のグループとφ４０のグループでそれぞれ深さ順に並べ直したものが図１４である。図１３の棒グラフによれば、Ｇ光照射時の深さ及び太さが異なる血管のコントラストは、深さが等しくても、太さが異なれば血管のコントラストに差がつき、細い血管ほど粘膜に対するコントラストが小さく、太い血管ほど粘膜に対するコトンとラストが大きい。また、図１４の棒グラフによれば、Ｇ高照射時の深さ及び太さが異なる血管のコントラストは、太さが等しければ、深さが異なっていてもほぼ一定の値になる。したがって、Ｇ光は、太さ分解能を有しており、かつ、Ｇ光の太さ分解能は血管の深さには依らない。

本実施形態では、太さ分解能を有する第２波長帯域とは、Ｇ光に対応する緑色波長帯域であり、第２波長帯域の光を発する第２光源とはＧ−ＬＥＤ２０ｃである。図７の反射率のグラフからも明らかなように、Ｇ光の部分的な成分を有する光を、太さ分解能を有する第２波長帯域の光として用いることもできる。

上記のように光源部２０及び帯域制限フィルタ２５によって発生する光は、光路結合部２４を介して挿入部１２ａ内に相通されたライトガイド４１に入射する（図２参照）。ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と内視鏡光源装置１４及び内視鏡プロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、光路結合部２４から導光される照明光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。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経がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して、ライトガイド４１によって伝搬された照明光は観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、撮像センサ４８を有している。観察対象からの戻り光（反射光の他、観察対象等から発生する蛍光を含む光）は、対物レンズ４６及びズームレンズ４７を介して撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象が結像される。なお、ズームレンズ４７は、ズーム操作部１３ａを操作することで、テレ端とワイド端の間で自在に移動され、撮像センサ４８に結像する観察対象を拡大または縮小する。

撮像センサ４８はカラー撮像センサであり、観察対象からの戻り光を撮像して画像信号を出力する。撮像センサ４８としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを利用可能である。また、図１５に示すように、撮像センサ４８は、Ｒ（赤色）カラーフィルタ，Ｇ（緑色）カラーフィルタ，及びＢ（青色）カラーフィルタの３色のカラーフィルタが画素毎に設けられており、観察対象からの戻り光を撮像して色毎の画像信号を出力する。すなわち、撮像センサ４８は、Ｒカラーフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）と、Ｇカラーフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）と、Ｂカラーフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）とを有し、各画素からそれぞれ画像信号を出力することにより、ＲＧＢ画像信号を出力する。

通常観察モードの場合、撮像センサ４８は、照明光２６のうちＶ光とＢｓ光の各戻り光をＢ画素で受光し、青色画像信号（以下、Ｂ画像信号という）を出力する。同様に、照明光のうちＧ光の戻り光をＧ画素で受光し、緑色画像信号（以下、Ｇ画像信号という）を出力し、Ｒ光の戻り光をＲ画素で受光し、赤色画像信号（以下、Ｒ画像信号という）を出力する。

特殊観察モードの場合、撮像センサ４８は、照明光２７のうち、Ｖ光の戻り光をＢ画素で受光してＢ画像信号を出力する。この特殊観察モードの場合に得られるＢ画像信号が、Ｖ光（第１波長帯域の光）に対応する画像信号（第１画像信号）である。

図１６に示すように、特殊観察モード時に得られるＢ画像信号１０１に、例えば、血管Ｖｂ１、血管Ｖｂ２、及び血管Ｖｂ３の３種類の血管が写し出されているとする。特殊観察モード時に得られるＢ画像信号はＶ光に対応する画像信号であり、Ｖ光は深さ分解能を有する光なので、Ｂ画像信号１０１に写し出されている血管Ｖｂ１、血管Ｖｂ２、及び血管Ｖｂ３の粘膜ＭＭに対するコントラストは、粘膜ＭＭの表面からの深さに対応する。例えば、血管Ｖｂ１が最も暗く、粘膜ＭＭに対してコントラストが最も高く、血管Ｖｂ３が最も明るく、粘膜ＭＭに対して最もコントラストが最も低く、かつ、血管Ｖｂ２は血管Ｖｂ１と血管Ｖｂ３の中間的な明るさであり、粘膜ＭＭに対して血管Ｖｂ１と血管Ｖｂ３の中間的なコントラストを有しているとする。この場合、Ｂ画像信号１０１からは、血管Ｖｂ１が粘膜ＭＭの表面から最も浅い深さｄａにあり、血管Ｖｂ３が最も深い深さｄｃにあることが分かる。そして、血管Ｖｂ２が血管Ｖｂ１と血管Ｖｂ３の間の深さｄｂにあることが分かる（ｄａ＜ｄｂ＜ｄｃ）。

図１６では、血管Ｖｂ１、血管Ｖｂ２、及び血管Ｖｂ３の太さが全て等しくなっているが、Ｖ光の深さ分解能は血管の太さに依らない。このため、図１７に示す特殊観察モード時に得られるＢ画像信号１０２のように、血管の太さが異なっていても、粘膜ＭＭに対する各々のコントラストによって、粘膜ＭＭの表面からの深さを見積もることができる。例えば、Ｂ画像信号１０２の血管Ｖｂ４は、Ｂ画像信号１０１の血管Ｖｂ１よりも太いが、粘膜ＭＭに対するコントラストはＢ画像信号１０１の血管Ｖｂ１と等しい。このため、Ｂ画像信号１０２の血管Ｖｂ４は、粘膜ＭＭの表面から深さｄａの位置にあり、この深さｄａはＢ画像信号１０１の血管Ｖｂ１と等しい。同様に、Ｂ画像信号１０２の血管Ｖｂ６は、Ｂ画像信号１０１の血管Ｖｂ３と太さが異なっているが、粘膜ＭＭに対するコントラストが等しい。このため、Ｂ画像信号１０２の血管Ｖｂ３は、粘膜ＭＭの表面から深さｄｃの位置にあり、この深さｄｃはＢ画像信号１０１の血管Ｖｂ３と等しい。また、Ｂ画像信号１０２の血管Ｖｂ５は、Ｂ画像信号１０１の血管Ｖｂ２と太さも粘膜ＭＭに対するコントラストも等しいので、粘膜ＭＭの表面からの深さｄｂも等しい。

また、特殊観察モードの場合、撮像センサ４８は、照明光２７のうち、Ｇ光の戻り光をＧ画素で受光してＧ画像信号を出力する。この特殊観察モードの場合に得られるＧ画像信号は、Ｇ光（第２波長帯域の光）に対応する画像信号（第２画像信号）である。

図１８に示すように、特殊観察モード時に得られるＧ画像信号１１１に、例えば、血管Ｖｇ１、血管Ｖｇ２、及び血管Ｖｇ３の３種類の血管が写し出されているとする。特殊観察モード時に得られるＧ画像信号は、Ｇ光に対応する画像信号であり、Ｇ光は太さ分解能を有する光なので、Ｇ画像信号１１１に写し出されている血管Ｖｇ１、血管Ｖｇ２、及び血管Ｖｇ３の粘膜ＭＭに対するコントラストは、各血管の太さに対応する。例えば、血管Ｖｇ１が最も暗く、粘膜ＭＭに対して最もコントラストが高く、血管Ｖｇ３が最も明るく、粘膜ＭＭに対して最もコントラストが低く、かつ、血管Ｖｇ２は血管Ｖｇ１と血管Ｖｇ３の中間的な明るさであり、粘膜ＭＭに対して血管Ｖｇ１と血管Ｖｇ３の中間的なコントラストを有しているとする。この場合、Ｇ画像信号１１１からは、血管Ｖｇ１は太さφａの血管であり最も太く、血管Ｖｇ３は太さφｃの血管であり最も細く、かつ、血管Ｖｇ２は太さφｂの血管であり、血管Ｖｇ１と血管Ｖｇ３の中間的な太さを有していることが分かる（φａ＞φｂ＞φｃ）。

図１８では、血管Ｖｇ１、血管Ｖｇ２、及び血管Ｖｇ３の深さが全て等しくなっているが、Ｇ光の太さ分解能は血管の深さには依らない。このため、図１９に示す特殊観察モード時に得られるＧ画像信号１１２のように、血管の深さが異なっていても、粘膜ＭＭに対するコントラストによって、血管の太さを見積もることができる。例えば、Ｇ画像信号１１２の血管Ｖｇ４は、Ｇ画像信号１１１の血管Ｖｇ１とは粘膜ＭＭの表面からの深さが異なるが、粘膜ＭＭに対するコントラストはＧ画像信号１１１の血管Ｖｇ１と等しい。このため、Ｇ画像信号１１２の血管Ｖｇ４は、太さφａの血管であり、この太さφａはＧ画像信号１１１の血管Ｖｇ１と等しい。同様に、Ｇ画像信号１１２の血管Ｖｇ５は、Ｇ画像信号１１１の血管Ｖｇ２とは異なる深さにあるが、Ｇ画像信号１１２の血管Ｖｇ５とＧ画像信号１１１の血管Ｖｇ２は、粘膜ＭＭに対するコントラストが等しい。そして、Ｇ画像信号１１１の血管Ｖｇ６は、Ｇ画像信号１１１の血管Ｖｇ３とことなる深さにあるが、Ｇ画像信号１１２の血管Ｖｇ６とＧ画像信号１１１の血管Ｖｇ３は、粘膜ＭＭに対するコントラストが等しい。したがって、Ｇ画像信号１１２の血管Ｖｇ５は、Ｇ画像信号１１１の血管Ｖｇ２と等しい太さφｂの血管であり、Ｇ画像信号１１２の血管Ｖｇ６は、Ｇ画像信号１１１の血管Ｖｇ３と等しい太さφｃの血管である。

なお、Ｇ画像信号１１１やＧ画像信号１１２を見れば、粘膜ＭＭに対するコントラストから見積もるまでもなく、血管Ｖｇ１、血管Ｖｇ２、及び血管Ｖｇ３の太さの相対的関係や、血管Ｖｇ４、血管Ｖｇ５、及び血管Ｖｇ６の太さの相対的関係を、おおまかに把握することができる。しかし、血管は例えばチューブ状の立体的形状を有しているので、血管がある深さによっては、Ｇ画像信号１１１やＧ画像信号１１２では各血管のエッジが不鮮明な場合がある。この場合、Ｇ画像信号１１１やＧ画像信号１１２での幅（画素数）は、血管の太さを正確に表さない。一方、上記のように、粘膜ＭＭに対するコントラスから血管の太さを算出すると、血管のエッジが不鮮明な場合でも正確な血管の太さを算出することができる。また、粘膜ＭＭに対するコントラスから血管の太さを算出すると、μｍ等の実尺度で血管の太さを算出できる。

上記のように、撮像センサ４８は、特殊観察モードの場合にＢ画像信号及びＧ画像信号を出力するが、さらにＲ画像信号も出力する。しかし、特殊観察モードで用いられる照明光２７にはＲ画素で受光可能なＲ光成分がほとんど含まれていないので、Ｒ画像信号は観察対象に関する情報をほとんど含んでいない。

撮像センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated Double Sampling）や自動利得制御（ＡＧＣ；Automatic Gain Control）を行う（図２参照）。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ５１により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像信号が内視鏡プロセッサ装置１６に入力される。

内視鏡プロセッサ装置１６は、受信部５３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、通常画像生成部６２と、血管画像生成部６３と、映像信号生成部６６とを備えている。

受信部５３は、内視鏡１２からデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。特殊観察モードの場合、受信部５３は、血管に対して深さ分解能を有するＶ光（第１波長帯域の光）に対応するＢ画像信号（第１画像信号）と、血管に対して太さ分解能を有するＧ光（第２波長帯域の光）に対応するＧ画像信号（第２画像信号）と、を取得する画像信号取得部として機能する。本実施形態では、受信部５３は、内視鏡１２からリアルタイムにＲＧＢ画像信号を受信するが、内視鏡１２から受信するＲＧＢ画像信号をストレージ等に記憶しておく場合、受信部５３はストレージ等に記憶されたＲＧＢ画像信号を受信（取得）することができる。

ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、及びデモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施されたＲＧＢ画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後のＲＧＢ画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。ゲイン補正処理後のＲＧＢ画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のＲＧＢ画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、同時化処理とも言う）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。

ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でデモザイク処理等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等による）を施すことによって、ＲＧＢ画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、観察モードに応じて通常画像生成部６２または血管画像生成部６３に送信される。

通常画像生成部６２は、通常観察モードの場合に得られるＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を行って、通常観察モードの内視鏡画像（以下、通常画像という）を生成する。色変換処理では、ＲＧＢ画像信号に対して３×３のマトリックス処理、階調変換処理、及び３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理などにより色変換処理を行う。色彩強調処理は、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に対して行われる。構造強調処理は、例えば表層血管やピットパターン等の観察対象の構造を強調する処理であり、色彩強調処理後のＲＧＢ画像信号に対して行われる。上記のように、構造強調処理まで各種画像処理等を施したＲＧＢ画像信号を用いたカラー画像が通常画像である。映像信号生成部６６は、通常画像生成部６２が生成した通常画像をモニタ１８で表示可能な映像信号に変換する。この映像信号を用いて、モニタ１８は通常画像を表示する。

血管画像生成部６３は、特殊観察モードの場合に得られるＢ画像信号及びＧ画像信号を用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成する画像生成部であり、深さ別画像信号生成部７１と、太さ別画像信号生成部７２と、合成処理部７３とを備える。

深さ別画像信号生成部７１は、粘膜に対するコントラスト毎に、特殊観察モード時に得られるＢ画像信号（第１画像信号）を分解することにより、複数の深さ別画像信号を生成する。また、太さ別画像信号生成部７２は、粘膜に対するコントラスト毎に、特殊観察モード時に得られるＧ画像信号（第２画像信号）を分解することにより、複数の太さ別画像信号を生成する。そして、合成処理部７３は、深さ別画像信号及び太さ別画像信号を用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成する。

以下、簡単のため、図２０及び表１に示すように、観察対象１２１の粘膜ＭＭからの距離の範囲を「浅い」及び「深い」の２種類に分け、観察対象１２１に含まれる血管の太さを「細い」及び「太い」の２種類に分ける。こうすると、観察対象１２１に含まれる血管は、浅く細い血管Ｖ１、深く細い血管Ｖ２、浅く太い血管Ｖ３、及び、深く太い血管Ｖ４の４種類に分類できる。

血管画像生成部６３にＢ画像信号が入力されると、図２１に示すように、深さ別画像信号生成部７１は、粘膜ＭＭの明るさを算出し、算出した粘膜ＭＭの明るさによってＢ画像信号を規格化することによって規格化Ｂ画像信号１３１を生成する。粘膜ＭＭの明るさは、例えば、入力されたもとのＢ画像信号の全画素の画素値を平均値である（あるいは中央値等でも良い）。粘膜ＭＭの明るさで規格化されているので、規格化Ｂ画像信号１３１の画素値は粘膜に対するコントラストを表す。

深さ別画像信号生成部７１は、規格化Ｂ画像信号１３１を、粘膜ＭＭの画素値を基準として設定する複数の画素値の範囲毎に分解する。例えば、含まれる画素値が小さい順に、第１範囲Ｊ１、第２範囲Ｊ２、第３範囲Ｊ３、第４範囲Ｊ４を設定し、規格化Ｂ画像信号１３１からこれらの各画素値の範囲に属する画素を抽出する。これにより、規格化Ｂ画像信号１３１から、第１範囲Ｊ１に対応する第１深さ別画像信号１４１、第２範囲Ｊ２に対応する第２深さ別画像信号１４２、第３範囲Ｊ３に対応する第３深さ別画像信号１４３、及び、第４範囲Ｊ４に対応する第４深さ別画像信号１４４を生成する。

規格化Ｂ画像信号１３１は、画素値が粘膜ＭＭに対するコントラストを表すようにしただけで、血管に対して深さ分解能を有するＶ光に対応した画像信号であることに変わりはない。このため、深さ別画像信号生成部７１が生成する第１深さ別画像信号１４１、第２深さ別画像信号１４２、第３深さ別画像信号１４３、及び、第４深さ別画像信号１４４は、もとのＢ画像信号をコントラスト毎に分解した画像信号である。観察対象１２１に含まれる血管を、浅く細い血管Ｖ１、深く細い血管Ｖ２、浅く太い血管Ｖ３、及び、深く太い血管Ｖ４の４種類に分類する場合には、例えば、第２深さ別画像信号１４２は深い血管Ｖ２及びＶ４が抽出された画像信号であり、第３深さ別画像信号１４３は、浅い血管Ｖ１及びＶ３が抽出された画像信号である。本実施形態では、第１深さ別画像信号１４１及び第４深さ別画像信号１４４には血管は含まれないが、浅い血管Ｖ１及びＶ３の中でも粘膜ＭＭから極浅い位置にある血管は第４深さ別画像信号１４４に抽出される場合があり、深い血管Ｖ２及びＶ４の中でも粘膜ＭＭから特に深い位置にある血管は第１深さ別画像信号１４１に抽出される場合がある。

図２２に示すように、血管画像生成部６３にＧ信号が入力されると、太さ別画像信号生成部７２は、粘膜ＭＭの明るさを算出し、算出した粘膜ＭＭの明るさによってＧ画像信号を規格化することによって規格化Ｇ画像信号１５１を生成する。粘膜ＭＭの明るさを、Ｇ画像信号の全画素の画素値の平均値等によって算出するのは、深さ別画像信号生成部７１と同様である。規格化Ｇ画像信号１５１の画素値は、粘膜ＭＭに対するコントラストを表す。

太さ別画像信号生成部７２は、規格化Ｇ画像信号１５１を、粘膜ＭＭの画素値を基準として設定する複数の画素値の範囲毎に分解する。例えば、含まれる画素値の値が小さい順に、第１範囲Ｋ１、第２範囲Ｋ２、第３範囲Ｋ３、及び第４範囲Ｋ４を設定し、規格化Ｇ画像信号１５１からこれらの各画素値の範囲に属する画素を抽出する。これにより、規格化Ｇ画像信号１５１から、第１範囲Ｋ１に対応する第１太さ別画像信号１６１、第２範囲Ｋ２に対応する第２太さ別画像信号１６２、第３範囲Ｋ３に対応する第３太さ別画像信号１６３、及び、第４範囲Ｋ４に対応する第４太さ別画像信号１６４を生成する。

規格化Ｇ画像信号１５１は、画素値が粘膜ＭＭに対するコントラストを表すようにしただけで、血管に対して太さ分解能を有するＧ光に対応した画像信号であることに変わりはない。このため、太さ別画像信号生成部７２が生成する第１太さ別画像信号１６１、第２太さ別画像信号１６２、第３太さ別画像信号１６３、及び第４太さ別画像信号１６４は、もとのＧ画像信号をコントラスト毎に分解した画像信号である。観察対象１２１に含まれる血管を、浅く細い血管Ｖ１、深く細い血管Ｖ２、浅く太い血管Ｖ３、及び、深く太い血管Ｖ４の４種類に分類する場合には、例えば、第２太さ別画像信号１６２は細い血管Ｖ１及びＶ２が抽出された画像信号であり、第３太さ別画像信号１６３は深い血管Ｖ３及びＶ４が抽出された画像信号である。本実施形態では、第１太さ別画像信号１６１及び第４太さ別画像信号１６４には血管は含まれないが、太い血管Ｖ３及びＶ４の中でも特に太い血管は第４太さ別画像信号１６４に抽出される場合があり、細い血管Ｖ１及びＶ２の中でも特に細い血管は第１太さ別画像信号１６１に抽出される場合がある。

図２３に示すように、合成処理部７３は、目的深さ画像信号生成部７６と、目的太さ画像信号生成部７７とを備える。また、合成処理部７３は、コンソール１９等を用いて目的深さ及び目的太さが入力される。

目的深さ画像信号生成部７６は、深さ別画像信号生成部７１が生成した複数の深さ別画像信号に、目的深さに応じた重み付けをして合成することにより、目的深さの血管を表す目的深さ画像信号を生成する。例えば、深さ別画像信号生成部７１が第１深さ別画像信号１４１、第２深さ別画像信号１４２、第３深さ別画像信号１４３、及び第４深さ別画像信号１４４を生成する場合、図２４に示すように、目的深さ画像信号生成部７６は、コンソール１９等を用いて入力される目的深さに基づいて、各深さ別画像信号１４１〜１４４に、それぞれ「Ａ１」、「Ａ２」、「Ａ３」、及び「Ａ４」の重み付けをして合成することにより、目的深さ画像信号１７１を生成する。目的深さとして、「浅い」及び「深い」の選択肢のうち、「深い」が選択された場合には、目的深さ画像信号生成部７６は、深い血管Ｖ２及びＶ４が含まれる目的深さに対応する第２深さ別画像信号１４２の重み付け「Ａ２」を、目的深さに対応する第２深さ別画像信号１４２以外の他の深さ別画像信号１４１，１４３，及び１４４の重み付けよりも大きく設定する。これにより、目的深さに合致する深い血管Ｖ２及びＶ４が強調され（あるいは浅い血管Ｖ１及びＶ３が抑制され）、目的深さに合致する血管Ｖ２及びＶ４を表す目的深さ画像信号１７１が生成される。

目的太さ画像信号生成部７７は、太さ別画像信号生成部７２が生成した複数の太さ別画像信号に、目的太さに応じた重み付けをして合成することにより、目的太さの血管を表す目的太さ画像信号を生成する。例えば、太さ別画像信号生成部７２が第１太さ別画像信号１６１、第２太さ別画像信号１６２、第３太さ別画像信号１６３、及び第４太さ別画像信号１６４を生成する場合、図２５に示すように、目的太さ画像信号生成部７７は、コンソール１９等を用いて入力される目的太さに基づいて、各太さ別画像信号１６１〜１６４に、それぞれ「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」、及び「Ｂ４」の重み付けをして合成することにより、目的太さ画像信号１７２を生成する。目的太さとして、「細い」及び「太い」の選択肢のうち、「細い」が選択された場合には、目的太さ画像信号生成部７７は、細い血管Ｖ１及びＶ２が含まれる目的太さに対応する第２太さ別画像信号１６２の重み付け「Ｂ２」を、目的太さに対応する第２太さ別画像信号１６２以外の他の太さ別画像信号１６１，１６３，及び１６４の重み付けよりも大きく設定する。これにより、目的太さに合致する細い血管Ｖ１及びＶ２が強調され（あるいは太い血管Ｖ３及びＶ４が抑制され）、目的太さに合致する血管Ｖ１及びＶ２を表す目的太さ画像信号１７２が生成される。

図２６に示すように、合成処理部７３は、目的深さ画像信号生成部７６が生成する目的深さ画像信号１７１と、目的太さ画像信号生成部７７が生成する目的太さ画像信号１７２とをさらに合成することにより、血管画像１９０を生成する。「深い」血管Ｖ２及びＶ４を表す目的深さ画像信号１７１と、「細い」血管Ｖ１及びＶ２を表す目的太さ画像信号１７２とを合成すると、これらの両方に含まれる「深く細い血管Ｖ２」が強調され（あるいは、深く細い血管Ｖ２以外の血管Ｖ１，Ｖ３，及びＶ４が抑制され）、深く細い血管Ｖ２が他の血管と識別できる血管画像１９０が得られる。

上記のように血管画像生成部６３が生成した血管画像１９０は、通常画像と同様に、映像信号生成部６６によってモニタ１８で表示可能な映像信号に変換され、モニタ１８に表示される。

次に、目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像を生成及び表示する場合の内視鏡システム１０の作用を説明する。図２７に示すように、まず、モード切り替えスイッチ１３ｂによって内視鏡システム１０の観察モードを特殊観察モードにセットし（Ｓ１０）、観察対象に照射する照明光を、血管に対して深さ分解能を有するＶ光と血管に対して太さ分解能を有するＧ光を主として含む照明光２７にする。また、特殊観察モードにセットした場合には、例えばコンソール１９を用いて、観察目的とする血管の深さ及び太さである目的深さ及び目的太さを設定する。そして、主にＶ光及びＧ光を含む照明光２７が照射された観察対象を撮像センサ４８によって撮像し、Ｖ光に対応するＢ画像信号を取得し（Ｓ１１）、かつ、Ｇ光に対応するＧ画像信号を取得する（Ｓ１２）。

Ｖ光に対応するＢ画像信号とＧ光に対応するＧ画像信号が取得されると、血管画像生成部６３では、深さ別画像信号生成部７１によってＶ光に対応するＢ画像信号をコントラスト毎に分解することにより、複数の深さ別画像信号を生成し（Ｓ１３）、太さ別画像信号生成部７２によってＧ画像信号をコントラスト毎に分解することにより、複数の太さ別画像信号を生成する（Ｓ１４）。その後、合成処理部７３では、目的深さ画像信号生成部７６が目的深さに応じて深さ別画像信号に重み付けをして合成することにより、目的深さ画像信号を生成し（Ｓ１５）、目的太さ画像信号生成部７７が目的太さに応じて太さ別画像信号に重み付けをして合成することにより、目的太さ画像信号を生成する（Ｓ１６）。このため、合成処理部７３では、目的深さ画像信号と目的太さ画像信号とをさらに合成して、目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像を生成する（Ｓ１７）。目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像は、映像信号生成部６６を介してモニタ１８に表示される。

上記のように、内視鏡システム１０は、深さ分解能を有する光と太さ分解能を有する光を照明光に用い、これの各光に対応する画像信号を用いて血管画像を生成する。このため、目的深さと目的太さを設定することにより、設定した目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像を生成及び表示することができる。特に、深く細い血管は、従来の狭帯域光観察等では観察し難い血管であるが、内視鏡システム１０は、任意の目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像を生成できるので、深く細い血管も他の深さ及び太さの血管と識別し、明瞭に観察することができる。目的深さ及び目的太さの設定によっては、浅く細い血管や、浅く太い血管、及び深く太い血管をそれぞれ他の深さ及び太さの血管と識別して、明瞭に観察可能な血管画像を生成することもできる。

上記実施形態では、特殊観察モードの場合に、照明光２７（図５参照）に太さ分解能を有する光として、Ｇ−ＬＥＤ２０ｃが発するＧ光とをそのまま用いているが、特殊観察モードではＧ光の代わりに、Ｇ光の波長帯域を制限した緑色狭帯域光（以下、Ｇｎ光という）を用いても良い。この場合、例えば、図２８に示すように、Ｇ−ＬＥＤ２０ｃの光路中にＧ光の波長帯域を制限する帯域制限フィルタ２２５を挿抜自在に設ける。そして、通常観察モード時には帯域制限フィルタ２２５をＧ光の光路中から退避させることで、通常観察モードの照明光２６にはＧ光を用い、特殊観察モード時には帯域制限フィルタ２２５をＧ光の光路中に挿入することで、Ｇ光からＧｎ光を生成し、図２９に示すように、主として、Ｖ光とＧｎ光とを含む照明光２２７を観察対象に照射する。

上記実施形態では、目的深さ画像信号生成部７６は、深さ別画像信号生成部７１が生成する複数の深さ別画像信号を全て用いて目的深さ画像信号１７１を生成しているが、目的深さ画像信号生成部７６は、深さ別画像信号生成部７１が生成する複数の深さ別画像信号のうち、一部の深さ別画像信号を用いて目的深さ画像信号１７１を生成しても良い。例えば、目的深さ画像信号１７１の生成に使用する深さ別画像信号の重み付けを零以外の値にし、目的深さ画像信号１７１の生成に使用しない深さ別画像信号の重み付けを零にすることができる。また、目的深さ画像信号１７１の生成に使用する深さ別画像信号を選択し、選択した深さ別画像信号にだけ重み付けをして合成することにより、目的深さ画像信号１７１を生成しても良い。

同様に、上記実施形態では、目的太さ画像信号生成部７７は、太さ別画像信号生成部７２が生成する複数の太さ別画像信号を全て用いて目的太さ画像信号１７２を生成しているが、目的太さ画像信号生成部７７は、太さ別画像信号生成部７２が生成する複数の太さ別画像信号のうち、一部の太さ別画像信号を用いて目的太さ画像信号１７２を生成しても良い。例えば、目的太さ画像信号１７２の生成に使用する太さ別画像信号の重み付けをゼロ以外の値にし、目的太さ画像信号１７１の生成に使用しない太さ別画像信号の重み付けを零にすることができる。また、目的太さ画像信号１７２の生成に使用する深さ別画像信号を選択し、選択した深さ別画像信号にだけ重み付けをして合成することにより、目的太さ画像信号１７２を生成しても良い。

上記実施形態では、血管画像生成部６３は合成処理部７３によって血管画像を生成する際に、目的深さ画像信号生成部７６によって深さ別画像信号を合成して目的深さ画像信号を生成し、目的太さ画像信号生成部７７によって、太さ別画像信号を合成して目的太さ画像信号を生成しているが、目的深さ画像信号は複数の深さ別画像信号から選択しても良く、目的太さ画像信号は複数の深さ別画像信号から選択しても良い。この場合、図３０に示すように、合成処理部７３には、目的深さ画像信号生成部７６及び目的太さ画像信号生成部７７の代わりに、目的深さ画像信号選択部１７６及び目的太さ画像信号選択部１７７を設ける。目的深さ画像信号選択部１７６は、深さ別画像信号生成部７１が生成する複数の深さ別画像信号から、目的深さに対応する深さ別画像信号を選択し、選択した深さ別画像信号を目的深さ画像信号とする。同様に、目的太さ画像信号選択部１７７は、太さ別画像信号生成部７２が生成する複数の太さ別画像信号から、目的太さに対応する太さ別画像信号を選択し、選択した太さ別画像信号を目的太さ画像信号とする。

上記変形例のように、複数の深さ別画像信号から目的深さに対応する目的深さ画像信号を選択し、複数の太さ別画像信号から目的太さに対応する目的太さ画像信号を選択する場合、血管画像生成部６３は、合成処理部７３によって、もとのＢ画像信号に目的深さ画像信号を合成して第１合成画像信号を生成し、かつ、もとのＧ画像信号に目的太さ画像信号を合成して第２合成画像信号を生成する。そして、第１合成画像信号と第２合成画像信号とを合成することにより、目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像を生成する。

また、上記変形例のように、複数の深さ別画像信号から目的深さに対応する目的深さ画像信号を選択し、複数の太さ別画像信号から目的太さに対応する目的太さ画像信号を選択する場合、血管画像生成部６３は、合成処理部７３によって、目的深さ画像信号と目的太さ画像信号に共通する血管を抽出することにより、目的深さ及び目的太さの血管を表す血管画像を生成することもできる。目的深さ画像信号と目的太さ画像信号に共通する血管の抽出は、例えば、目的深さ画像信号と目的太さ画像信号をそれぞれ二値化し、二値化した目的深さ画像信号と目的太さ画像信号の論理積（ＡＮＤ）を算出する合成処理で行うことができる。このように、目的深さ画像信号と目的太さ画像信号に共通する血管を抽出する場合、抽出結果をもとのＢ画像信号やＧ画像信号に重畳する合成処理をして、血管画像を生成しても良い。

上記実施形態では、撮像センサ４８に原色のカラー撮像センサを用いているが、代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた補色撮像センサを用いても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるので、補色−原色色変換によって、ＣＭＹＧの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換することにより、撮像センサ４８と同様のＲＧＢ画像信号を得ることができる。また、撮像センサ４８の代わりに、カラーフィルタを設けていないモノクロセンサを用いても良い。この場合、光源制御部２２は、必要に応じて、Ｖ光、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を時分割で点灯させる。但し、Ｖ光とＢ光はどちらもＢ画素で受光されるので、Ｖ光とＢ光は同時に点灯させても良い。

上記実施形態で用いる各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、中心波長等が異なる他の半導体光源を用いることもできる。例えば、上記実施形態では、中心波長４０５ｎｍのＶ−ＬＥＤ２０ａを用いているが、このＶ−ＬＥＤ２０ａの代わりに、例えば中心波長４１５ｎｍのＶ光を発するＬＥＤを用いることもできる。

また、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、レーザーダイオード等の他の半導体光源や、励起光を発する半導体光源と蛍光体を組み合わせた光源を利用することができる。Ｖ−ＬＥＤ２０ａと、Ｖ−ＬＥＤ２０ａが発光するＶ光を励起光としてＢ光を発生する蛍光体を用いれば、Ｖ−ＬＥＤ２０ａとこの蛍光体によって、上記実施形態のＶ光とＢ光（Ｂｓ光）を生成することができる。Ｖ光等の紫色光やＶ光よりも短波長帯域の紫外光を励起光として青色光を発生する蛍光体としては、例えばＢａＭｇＡｌＯや、ＭＡｌ（Ｓｉ，Ａｌ）_６（Ｏ，Ｎ）_１０等を用いることができる。「Ｍ」元素は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｅｕ、Ｌａ、Ｃ、Ｓｃ、Ｙ、またはこれらの組み合わせ等である。

上記実施形態では、撮像センサ４８が設けられた内視鏡１２を被検体内に挿入して観察を行う内視鏡システムによって本発明を実施しているが、カプセル内視鏡システムでも本発明は好適である。例えば、図３１に示すように、カプセル内視鏡システムでは、カプセル内視鏡４００と、プロセッサ装置（図示しない）とを少なくとも有する。

カプセル内視鏡４００は、光源４０２と制御部４０３と、撮像センサ４０４と、血管画像生成部４０６と、送受信アンテナ４０８と、を備えている。光源４０２は、紫色光を発するＶ−ＬＥＤと、青色光を発するＢ−ＬＥＤと、緑色光を発するＧ−ＬＥＤと、赤色光を発するＲ−ＬＥＤと、を有しており、上記第１実施形態及び第２実施形態の光源部２０に対応する。

制御部４０３は、上記実施形態の光源制御部２２及び光量比設定部２３と同様に機能する。また、制御部４０３は、送受信アンテナ４０８によって、カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置と無線で通信可能である。カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置は、上記実施形態の内視鏡プロセッサ装置１６とほぼ同様であるが、血管画像生成部４０６はカプセル内視鏡４００に設けられ、生成された血管画像は、送受信アンテナ４０８を介してプロセッサ装置に送信される。撮像センサ４０４は上記実施形態の撮像センサ４８と同様に構成される。

１０ 内視鏡システム
２６，２７，２２７ 照明光
６３，４０６ 血管画像生成部
７１ 深さ別画像信号生成部
７２ 太さ別画像信号生成部
７３ 合成処理部
７６ 目的深さ画像信号生成部
７７ 目的太さ画像信号生成部
１７６ 目的深さ画像信号選択部
１７７ 目的太さ画像信号選択部

Claims (14)

1. 血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光を発する第１光源と、
   血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光を発する第２光源と、
   前記第１波長帯域の光に対応する第１画像信号と、前記第２波長帯域の光に対応する第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成する血管画像生成部と、
   を備える内視鏡システム。
2. 前記深さ分解能は、太さが等しい複数の血管の粘膜に対するコントラストが粘膜の表面からの距離によって変化することを表す請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記太さ分解能は、粘膜の表面からの距離が等しい複数の血管の粘膜に対するコントラストが、血管の太さによって変化することを表す請求項１または２に記載の内視鏡システム。
4. 前記血管画像生成部は、
   粘膜に対するコントラスト毎に前記第１画像信号を分解することにより、複数の深さ別画像信号を生成する深さ別画像信号生成部と、
   粘膜に対するコントラスト毎に前記第２画像信号を分解することにより、複数の太さ別画像信号を生成する太さ別画像信号生成部と、
   を備え、
   前記深さ別画像信号及び前記太さ別画像信号を用いて前記血管画像を生成する請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
5. 前記血管画像生成部は、
   複数の前記深さ別画像信号に重み付けをして合成することにより、目的深さに対応する目的深さ画像信号を生成する目的深さ画像信号生成部と、
   複数の前記太さ別画像信号に重み付けをして合成することにより、目的太さに対応する目的太さ画像信号を生成する目的太さ画像信号生成部と、
   を備え、
   前記目的深さ画像信号と前記目的太さ画像信号とを合成して前記血管画像を生成する請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記目的深さ画像信号生成部は、前記目的深さに対応する前記深さ別画像信号に対する重み付けを、前記目的深さに対応する深さ別画像信号以外の前記深さ別画像信号に対する重み付けよりも大きくし、
   前記目的太さ画像信号生成部は、前記目的太さに対応する前記太さ別画像信号に対応する重み付けを、前記目的太さに対応する前記太さ別画像信号以外の前記太さ別画像信号に対する重み付けよりも大きくする請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記目的深さ画像信号生成部は、複数の前記深さ別画像信号を全て用いて前記目的深さ画像信号を生成し、
   前記目的太さ画像信号生成部は、複数の前記太さ別画像信号を全て用いて前記目的太さ画像信号を生成する請求項５または６に記載の内視鏡システム。
8. 前記血管画像生成部は、
   複数の前記深さ別画像信号から、目的深さに対応する目的深さ画像信号を選択する目的深さ画像信号選択部と、
   複数の前記太さ別画像信号から、目的太さに対応する目的太さ画像信号を選択する目的太さ画像信号選択部と、
   を備える請求項４に記載の内視鏡システム。
9. 前記血管画像生成部は、
   前記目的深さ画像信号と前記第１画像信号とを合成して第１合成画像信号を生成し、かつ、前記目的太さ画像信号と前記第２画像信号とを合成して第２合成画像信号を生成し、
   さらに前記第１合成画像信号と前記第２合成画像信号とを合成することにより、前記血管画像を生成する請求項８に記載の内視鏡システム。
10. 前記血管画像生成部は、
    前記目的深さ画像信号及び前記目的太さ画像信号に共通する血管を抽出することにより、前記血管画像を生成する請求項８に記載の内視鏡システム。
11. 前記第１波長帯域は、紫色波長帯域または青色波長帯域に含まれる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
12. 前記第２波長帯域は、緑色波長帯域に含まれる請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
13. 血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光に対応する第１画像信号と、血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光に対応する第２画像信号と、を取得する画像信号取得部と、
    前記第１画像信号と前記第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成する血管画像生成部と、
    を備える内視鏡プロセッサ装置。
14. 第１光源が、血管に対して深さ分解能を有する第１波長帯域の光を発するステップと、
    第２光源が、血管に対して太さ分解能を有する第２波長帯域の光を発するステップと、
    血管画像生成部が、前記第１波長帯域の光に対応する第１画像信号と、前記第２波長帯域の光に対応する第２画像信号とを用いて、目的深さ及び目的太さを有する血管を表す血管画像を生成するステップと、
    を備える内視鏡システムの作動方法。

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