JP2019041946A - プロセッサ装置とその作動方法、および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】違和感を与えることなく、適切に観察対象の画像の色調の変化を補正することが可能なプロセッサ装置とその作動方法、および内視鏡システムを提供する。
【解決手段】プロセッサ装置１２の画像処理部５９は、観察対象の画像を取得する。また、温度センサ８５〜８８から、各ＬＥＤ７０〜７３の温度ＴＲ〜ＴＶを取得する。導出部１０２は、取得した温度ＴＲ〜ＴＶに基づいて、各ＬＥＤ７０〜７３の温度変化に応じた各色光の波長変動に起因する画像の色調の変化を補正する色調補正マトリックスＣを導出する。補正部１０３は、導出した色調補正マトリックスＣに基づいて補正を行う。
【選択図】図１８

Description

本発明は、プロセッサ装置とその作動方法、および内視鏡システムに関する。

医療分野において、被検体（患者）の胃や大腸の表面といった観察対象を内視鏡で観察する内視鏡検査が行われている。内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部と、挿入部の基端側に設けられ、内視鏡検査技師等のオペレータが操作する操作部とを有している。挿入部先端には、観察対象を撮像する撮像素子が配されている。操作部には、観察対象の画像（静止画像）を記録するためのレリーズボタンが配されている。

内視鏡は、光源装置とプロセッサ装置に接続される。これら内視鏡、光源装置、およびプロセッサ装置で内視鏡システムを構成する。光源装置は、観察対象を照明する照明光を発する光源を内蔵している。光源には、半導体光源、例えば発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）と略す）が用いられる。半導体光源には、従来光源として用いられていたキセノンランプやメタルハライドランプのような、可視光波長帯域の全体をカバーするブロードな分光特性をもつものがない。このため、半導体光源を採用した光源装置には、白色光を生成するための波長帯域が異なる複数の半導体光源、例えば赤色、緑色、青色の３つの半導体光源が搭載される。

光源装置には、先の赤色、緑色、青色の３つの半導体光源に加えて、例えば観察対象の表層血管を強調して観察するための紫色の半導体光源が搭載されたものもある。こうした光源装置を備えた内視鏡システムでは、観察対象の全体的な性状を観察するための通常観察モードと、観察対象の表層血管を強調して観察するための特殊観察モードとを有し、これらの観察モードの切り替え可能である。

通常観察モードと特殊観察モードとでは、各半導体光源から発せられる赤色、緑色、青色、紫色の各色光の光量の比率が異なる。例えば通常観察モードでは、比視感度が比較的高い緑色光の光量の比率が高く設定される。一方特殊観察モードでは、表層血管の吸収率が高い紫色光の光量の比率が高く設定され、表層血管の観察の邪魔になる中層血管の吸収率が高い緑色光の光量の比率が低く設定される。

各色光の光量は、半導体光源に与える電流量に応じて増減する。この電流量は、各観察モードで設定された光量の比率や画像の輝度値に応じて、各色光の光量が、観察に適した所定の強度および比率となる値にリアルタイムで変更される。

内視鏡の撮像素子は、複数色、例えば赤色、緑色、青色の各色カラーフィルタを備え、各色の撮像信号を所定のフレームレートで順次プロセッサ装置に向けて出力する。プロセッサ装置は、撮像素子からの各色の撮像信号に各種処理を施す。そして、処理済みの撮像信号を観察対象の動画像として逐次モニタに出力する。オペレータはモニタで動画像を観察し、必要に応じてレリーズボタンを操作して、静止画像を記録する。

この種の内視鏡システムでは、従来、画像の色調が変化するという問題があった。その原因は、ＬＥＤ等の半導体光源の温度に応じた照明光の波長の変動である。照明光の波長が変動すると、当然ながら照明光の色調も変化し、ひいては画像の色調が変化してしまう。

こうした画像の色調が変化するという問題に対して、特許文献１が提案されている。特許文献１では、照明光の色調の変化に相関がある、半導体光源に与える電流量に応じて、画像の色調の変化を補正する色調補正マトリックスを導出している。そして、導出した色調補正マトリックスを、撮像素子から順次出力される各色の撮像信号にリアルタイムで乗算することで、照明光の色調の変化に伴う画像の色調の変化を補正している。

特開２０１６−１７４９２１号公報

特許文献１では、半導体光源に与える電流量に応じて色調補正マトリックスを導出し、これを各色の撮像信号にリアルタイムで適用して、画像の色調の変化を補正している。しかしながら、半導体光源に与える電流量は、観察モードを切り替えた場合や画像の輝度値が変化した場合等、比較的頻繁に変更される。このため、特許文献１のように半導体光源に与える電流量を用いる場合は、補正も頻繁に行われてしまう。補正が頻繁に行われると、補正が撮像信号の更新に追いつかずに補正遅れが生じたり、補正が効きすぎて色調が過度に補正されたりして、動画像として見た場合に、かえって違和感を与えるものとなるおそれがあった。

本発明は、違和感を与えることなく、適切に観察対象の画像の色調の変化を補正することが可能なプロセッサ装置とその作動方法、および内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のプロセッサ装置は、分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡が接続されるプロセッサ装置であって、照明光における、複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替部と、観察対象の画像を取得する画像取得部と、複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得部と、取得した温度に基づいて、複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出部と、導出した補正プロファイルに基づいて補正を行う補正部とを備える。

画像の輝度値に応じて、照明光の光量を制御する光量制御部を備えることが好ましい。

画像取得部は、画像として観察対象の動画像を取得し、補正部は、動画像に逐次補正を行うことが好ましい。

複数の観察モード毎に設けられ、複数の観察モードの各々に応じた画像処理を画像に対して施す複数の画像処理部を備え、複数の画像処理部はそれぞれ補正部を有していることが好ましい。

補正プロファイルは、観察対象を撮像する撮像素子から出力される複数色の撮像信号のそれぞれに乗算されるマトリックス係数を含むことが好ましい。

半導体光源は発光ダイオードであることが好ましい。

温度変化は、観察モードの切り替えに起因することが好ましい。あるいは、温度変化は、内視鏡の先端部と観察対象との距離の変化に起因することが好ましい。もしくは、温度変化は、観察モードの切り替え、かつ内視鏡の先端部と観察対象との距離の変化に起因することが好ましい。

本発明のプロセッサ装置の作動方法は、分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡が接続されるプロセッサ装置の作動方法であって、照明光における、複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替ステップと、観察対象の画像を取得する画像取得ステップと、複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得ステップと、取得した温度に基づいて、複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出ステップと、導出した補正プロファイルに基づいて補正を行う補正ステップとを備える。

本発明の内視鏡システムは、分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡と、複数の半導体光源が内蔵された光源装置と、内視鏡および光源装置が接続されるプロセッサ装置とを備える内視鏡システムにおいて、プロセッサ装置は、照明光における、複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替部と、観察対象の画像を取得する画像取得部と、複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得部と、取得した温度に基づいて、複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出部と、導出した補正プロファイルに基づいて補正を行う補正部とを有する。

本発明によれば、複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、複数の半導体光源の各々の温度を取得し、取得した温度に基づいて、分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する画像の色調の変化を補正する補正プロファイを導出し、導出した補正プロファイルに基づいて補正を行うので、違和感を与えることなく、画像の色調の変化を適切に補正することが可能なプロセッサ装置とその作動方法、および内視鏡システムを提供することができる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡の先端部の正面図である。 内視鏡システムのブロック図である。 光源ユニットを示す図である。 赤色ＬＥＤが発する赤色光の分光特性を示すグラフである。 緑色ＬＥＤが発する緑色光の分光特性を示すグラフである。 青色ＬＥＤが発する青色光の分光特性を示すグラフである。 紫色ＬＥＤが発する紫色光の分光特性を示すグラフである。 赤色光、緑色光、青色光、紫色光により構成される混合光の分光特性を示すグラフである。 赤色光、緑色光、青色光、紫色光により構成される混合光の分光特性を示すグラフである。 観察モードを切り替えた場合の各色光の光量変化およびピーク波長変化、並びに各ＬＥＤの温度変化を示す表であり、図１１Ａは通常観察モードから特殊観察モードに切り替えた場合、図１１Ｂは特殊観察モードから通常観察モードに切り替えた場合をそれぞれ示す。 内視鏡の先端部の先端面と観察対象との距離が変化した場合の各色光の光量変化およびピーク波長変化、並びに各ＬＥＤの温度変化を示す表であり、図１２Ａは遠距離撮影から近距離撮影に切り替えた場合、図１２Ｂは近距離撮影から遠距離撮影に切り替えた場合をそれぞれ示す。 カラーフィルタの配列を示す図である。 カラーフィルタの分光特性を示すグラフである。 照明光の照射タイミングおよび撮像素子の動作タイミングを示す図である。 通常画像処理部のブロック図である。 特殊画像処理部のブロック図である。 温度情報に基づいて補正プロファイルを導出する様子を示す図である。 画像処理部の処理手順を示すフローチャートである。 ＬＥＤに関係するパラメータの時間変化を示すグラフであり、図２０ＡはＬＥＤに与える電流量の時間変化、図２０ＢはＬＥＤの温度の時間変化をそれぞれ示す。

図１において、内視鏡システム１０は、内視鏡１１、プロセッサ装置１２、および光源装置１３を備えている。内視鏡１１は、被検体内の観察対象を撮像し、プロセッサ装置１２に撮像信号を出力する。プロセッサ装置１２は、内視鏡１１からの撮像信号に基づいて観察対象の画像を生成し、生成した画像をモニタ１４に出力する。光源装置１３は、観察対象を照明する照明光を内視鏡１１に供給する。

プロセッサ装置１２には、モニタ１４の他に、キーボードやマウス等の入力部１５が接続されている。入力部１５は、被検体の情報を入力する際等にオペレータにより操作される。

内視鏡１１は、被検体内に挿入される挿入部１６と、挿入部１６の基端側に設けられ、オペレータが操作する操作部１７と、操作部１７の下端から延びたユニバーサルコード１８とを備えている。

挿入部１６は、先端部１９、湾曲部２０、および可撓管部２１で構成されており、この順番に先端側から連結されている。湾曲部２０は、連結された複数の湾曲駒で形成され、上下左右方向に湾曲する。図１では上方向への湾曲を破線で示している。可撓管部２１は、食道や腸等の曲がりくねった管道に挿入可能な可撓性を有している。

挿入部１６には、撮像素子４６（図３参照）を駆動するための基準クロック信号や撮像素子４６が出力する撮像信号を伝達する通信ケーブル、光源装置１３から供給される照明光を照明窓３１（図２参照）に導光するライトガイド４５（図３参照）等が挿通されている。

操作部１７には、アングルノブ２２、モード切替ボタン２３、送気・送水ボタン２４、および鉗子口２５等が設けられている。アングルノブ２２は、オペレータが所望する方向に先端部１９を向けるために湾曲部２０を上下左右方向に湾曲させる際に回動操作される。モード切替ボタン２３は、後述する通常観察モードと特殊観察モードの２つの観察モードを切り替える際に操作される。送気・送水ボタン２４は、送気・送水ノズル３２（図２参照）から送気・送水を行う際に操作される。鉗子口２５には、電気メス等の各種処置具が挿入される。なお、操作部１７には、これらの他にも、観察対象の画像（静止画像）を記録する際に押圧操作されるレリーズボタンや、対物光学系５０（図４参照）のズームレンズを光軸に沿って移動させ、光学ズームを行うためのズーム操作ボタン等が設けられている。

ユニバーサルコード１８には、挿入部１６から延設された通信ケーブルやライトガイド４５が挿通されている。操作部１７とは反対側のプロセッサ装置１２および光源装置１３側のユニバーサルコード１８の一端には、コネクタ２６が設けられている。コネクタ２６は、通信用コネクタ２６Ａと光源用コネクタ２６Ｂとからなる複合タイプのコネクタである。通信用コネクタ２６Ａはプロセッサ装置１２に、光源用コネクタ２６Ｂは光源装置１３に、それぞれ着脱自在に接続される。

図２において、観察対象と対向する先端部１９の先端面には、上側中央に位置する観察窓３０と、観察窓３０を挟んだ位置に配された一対の照明窓３１と、観察窓３０に開口が向けられた送気・送水ノズル３２と、鉗子出口３３とが設けられている。光源装置１３からの照明光は、照明窓３１を介して観察対象に照射される。照明光が照射された観察対象の像は、観察窓３０から取り込まれる。観察窓３０には、送気・送水ノズル３２の開口から空気および水が噴射され、これにより観察窓３０が洗浄される。鉗子口２５から挿入された各種処置具の先端は、鉗子出口３３から突出される。

図３において、内視鏡１１は、ライトガイド４５、撮像素子４６、撮像制御部４７、および信号送受信部４８を備えている。ライトガイド４５は、複数本の光ファイバをバンドル化してなり、光源装置１３からの照明光を照明窓３１に向けて導光する。光源用コネクタ２６Ｂが光源装置１３に接続された場合に、光源用コネクタ２６Ｂに配置されたライトガイド４５の入射端は、光源装置１３の光源ユニット６５と対向する。一方、先端部１９に位置するライトガイド４５の出射端は、一対の照明窓３１に照明光が導光されるように、照明窓３１の手前で２本に分岐している。

照明窓３１の奥には、照射レンズ４９が配置されている。この照射レンズ４９と対向する位置に、ライトガイド４５の出射端が配置されている。光源装置１３から供給された照明光は、ライトガイド４５により照射レンズ４９に導光されて照明窓３１から観察対象に向けて照射される。照射レンズ４９は凹レンズからなり、ライトガイド４５から出射する光の発散角を広げる。これにより、観察対象の広い範囲に照明光を照射することができる。

観察窓３０の奥には、対物光学系５０と撮像素子４６が配置されている。観察対象の像は、観察窓３０を通して対物光学系５０に入射し、対物光学系５０によって撮像素子４６の撮像面４６Ａに結像される。

撮像素子４６は例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）型である。撮像素子４６の撮像面４６Ａには、画素を構成するフォトダイオード等の複数の光電変換素子がマトリックス状に配列されている。各画素の光電変換素子は、受光した光を光電変換して、それぞれの受光量に応じた信号電荷を蓄積する。信号電荷は、アンプによって電圧信号に変換されて読み出される。電圧信号は、ノイズ除去やアナログ／デジタル変換等が施されて、デジタルの撮像信号として信号送受信部４８に入力される。

撮像制御部４７は、撮像素子４６の駆動を制御する。具体的には、撮像制御部４７は、信号送受信部４８を介して入力されるプロセッサ装置１２の制御部５５からの基準クロック信号に同期して、撮像素子４６に対して駆動信号を入力する。撮像素子４６は、撮像制御部４７からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレート、例えば６０フレーム／秒で撮像信号を順次出力する。

信号送受信部４８は、通信用コネクタ２６Ａ内に設けられている。信号送受信部４８は、例えば赤外光を利用した光伝送方式により、プロセッサ装置１２との各種信号の送受信を行う。各種信号には、上述の基準クロック信号や撮像信号の他に、モード切替スイッチ２３の操作信号であるモード切替信号、あるいはレリーズボタンの操作により発せられる静止画像の記録指示信号、さらにはズーム操作ボタンの操作信号であるズーム操作信号等も含まれる。なお、通信用コネクタ２６Ａには、信号送受信部４８の他に、例えば磁界共振を利用した無線電力伝送方式で、プロセッサ装置１２から送電される電力を受電する受電部が設けられている。

プロセッサ装置１２は、制御部５５、信号送受信部５６、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５７、フレームメモリ５８、通常画像処理部５９Ａ、特殊画像処理部５９Ｂ、および表示制御部６０を備えている。制御部５５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、プログラムをロードして作業メモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）等を有し、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置１２の各部を制御する。なお、以下では、通常画像処理部５９Ａおよび特殊画像処理部５９Ｂを、まとめて画像処理部５９と表記する場合がある。

信号送受信部５６は、内視鏡１１の信号送受信部４８と同じものであり、光伝送方式により内視鏡１１との各種信号の送受信を行う。信号送受信部５６は、制御部５５からの基準クロック信号を信号送受信部４８に送信する。また、信号送受信部５６は、撮像素子４６からの撮像信号およびモード切替ボタン２３からのモード切替信号を信号送受信部４８から受信し、撮像信号をＤＳＰ５７に、モード切替信号を制御部５５に、それぞれ出力する。信号送受信部５６は、記録指示信号、ズーム操作信号等も制御部５５に出力する。

ＤＳＰ５７は、撮像信号に対して、画素補間、階調変換、ガンマ補正、ホワイトバランス補正等の周知の信号処理を施す。ＤＳＰ５７は、処理済みの撮像信号をフレームメモリ５８に出力する。

また、ＤＳＰ５７は、撮像信号に基づいて画像の輝度値を算出する。ＤＳＰ５７は、算出した輝度値を制御部５５に出力する。ＤＳＰ５７は、この輝度値の算出および出力を、フレームレートと同じかそれよりも長い所定のサンプリング周期で行う。制御部５５は、ＤＳＰ５７からの輝度値に応じた光量制御信号を光源装置１３の光源制御部６６に送信する。画像の輝度値は、画像全体の平均的な輝度値を採用してもよいし、画像中央の輝度値を採用してもよいし、画像の最大の輝度値を採用してもよい。また輝度値は、赤色、緑色、青色の各色の撮像信号をＲ、Ｇ、Ｂとし、輝度値をＹとした場合、Ｙ＝０．２９９×Ｒ＋０．５８７×Ｇ＋０．１１４×Ｂを用いて算出することができるが、この算出方法に限定するものではなく、撮像信号のうち明るさ成分の多いＧ信号のみを用いて輝度値を算出してもよい。

フレームメモリ５８は、ＤＳＰ５７が出力する撮像信号や、画像処理部５９が各種画像処理を施した後の撮像信号を記憶する。表示制御部６０は、フレームメモリ５８から画像処理済みの撮像信号を読み出して、コンポジット信号やコンポーネント信号等のビデオ信号に変換して、観察対象の画像としてモニタ１４に出力する。

制御部５５は、信号送受信部５６からのモード切替信号に基づき、通常観察モードと特殊観察モードの２つの観察モードを切り替えるモード切替部として機能する。ここで、通常観察モードは、観察対象の全体的な性状を観察するためのモードであり、特殊観察モードは、観察対象の表層血管を強調して観察するためのモードである。通常観察モードにおいては、制御部５５は通常画像処理部５９Ａを稼働させる。一方、特殊観察モードにおいては、制御部５５は特殊画像処理部５９Ｂを稼働させる。

画像処理部５９は、ＤＳＰ５７で処理が施されてフレームメモリ５８に出力された撮像信号に対して、色調補正、色彩強調処理、構造強調処理等の各種画像処理を施し、観察対象の画像を生成する。画像処理部５９は、フレームメモリ５８内の撮像信号がＤＳＰ５７により更新される毎に、画像を生成する。この画像処理部５９が生成した画像が、表示制御部６０を通じてモニタ１４に動画像として逐次出力される。

制御部５５は、信号送受信部５６から記録指示信号が入力された場合、ＤＳＰ５７によるフレームメモリ５８への撮像信号の書き換えを一時停止させる。表示制御部６０は、この書き換えが一時停止された撮像信号（画像処理済み）をフレームメモリ５８から読み出し、観察対象の静止画像としてモニタ１４に出力する。なお、撮像信号の書き換えを一時停止させる時間は、例えば１〜３秒である。

観察対象の静止画像は、例えば制御部５５のＲＯＭに一時記憶される。そして、内視鏡検査終了時等の適当なタイミングで、画像蓄積サーバ等の外部ストレージに送信され、外部ストレージで蓄積、管理される。

光源装置１３は、光源ユニット６５と光源制御部６６とを備えている。光源ユニット６５は、詳しくは図４で後述するが、半導体光源に相当する、分光特性が異なる４つのＬＥＤ７０、７１、７２、７３を有している。光源制御部６６は、制御部５５からの光量制御信号を受信する。光量制御信号は、具体的には各ＬＥＤ７０〜７３の駆動電流量である。この電流量は、各ＬＥＤ７０〜７３の光の光量が、観察対象の観察に適した所定の強度および比率となる値である。すなわち、光量制御信号を光源制御部６６に送信する制御部５５は、画像の輝度値に応じて、照明光の光量を制御する光量制御部に相当する。

光源制御部６６は、受信した光量制御信号で表される電流量を連続的に各ＬＥＤ７０〜７３に与えることで、各ＬＥＤ７０〜７３を点灯させる。なお、電流量を連続的に与えるのではなくパルス状に与え、パルスの振幅を変化させるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御や、パルスのデューティ比を変化させるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行ってもよい。

図４において、光源ユニット６５は、赤色、緑色、青色、紫色の各色ＬＥＤ７０〜７３と、光源光学系７４とで構成される。赤色ＬＥＤ７０は赤色の波長帯域の光（赤色光ＲＬ、図５参照）、緑色ＬＥＤ７１は緑色の波長帯域の光（緑色光ＧＬ、図６参照）、青色ＬＥＤ７２は青色の波長帯域の光（青色光ＢＬ、図７参照）、紫色ＬＥＤ７３は紫色の波長帯域の光（紫色光ＶＬ、図８参照）をそれぞれ発する。

各ＬＥＤ７０〜７３は、周知のようにＰ型半導体とＮ型半導体を接合したものである。そして、電圧を掛けるとＰＮ接合部付近においてバンドギャップを超えて電子と正孔が再結合して電流が流れ、再結合時にバンドギャップに相当するエネルギーを光として放出する。各ＬＥＤ７０〜７３は、供給電力（ここでは電流量）の増減に応じて発する光の光量が増減する。

また、各ＬＥＤ７０〜７３は、温度変化に応じて発する光の波長が変動する。例えば温度上昇によって、発する光のピーク波長が長波長側にシフトする（図１１および図１２参照）。各ＬＥＤ７０〜７３の温度変化は、各ＬＥＤ７０〜７３への供給電力の増減によりもたらされる。すなわち、各ＬＥＤ７０〜７３から発せられる光の波長は、各ＬＥＤ７０〜７３への供給電力に応じて変動する。

光源光学系７４は、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬ、紫色光ＶＬの各色光の光路を１つの光路に結合し、各色光を内視鏡１１のライトガイド４５の入射端に集光する。光源光学系７４は、各色光をそれぞれライトガイド４５の入射端へと導光するコリメートレンズ７５、７６、７７、７８と、各コリメートレンズ７５〜７８を透過した各色光の光路を結合するダイクロイックミラー７９、８０、８１と、各色光をライトガイド４５の入射端に集光する集光レンズ８２とで構成される。

コリメートレンズ７５〜７８は、各色光を透過させて各色光を略平行光化する。ダイクロイックミラー７９〜８１は、透明なガラス板に所定の透過特性を有するダイクロイックフィルタを形成した光学部材である。

緑色ＬＥＤ７１は、その光軸がライトガイド４５の光軸と一致する位置に配置されている。そして、赤色ＬＥＤ７０と緑色ＬＥＤ７１は、互いの光軸が直交するように配置されている。これら赤色ＬＥＤ７０と緑色ＬＥＤ７１の光軸が直交する位置に、ダイクロイックミラー７９が設けられている。同様に、青色ＬＥＤ７２も、緑色ＬＥＤ７１の光軸と直交するように配置され、これらの光軸が直交する位置に、ダイクロイックミラー８０が設けられている。さらに、青色ＬＥＤ７２と紫色ＬＥＤ７３は、互いの光軸が直交するように配置され、これらの光軸が直交する位置に、ダイクロイックミラー８１が設けられている。

ダイクロイックミラー７９は、赤色ＬＥＤ７０の光軸および緑色ＬＥＤ７１の光軸に対して、それぞれ４５°傾けた姿勢で配置されている。ダイクロイックミラー８０は、緑色ＬＥＤ７１の光軸および青色ＬＥＤ７２の光軸に対して、それぞれ４５°傾けた姿勢で配置されている。ダイクロイックミラー８１は、青色ＬＥＤ７２の光軸および紫色ＬＥＤ７３の光軸に対して、それぞれ４５°傾けた姿勢で配置されている。

ダイクロイックミラー７９のダイクロイックフィルタは、例えば約６００ｎｍ以上の赤色の波長帯域の光を反射し、約６００ｎｍ未満の青色、緑色の波長帯域の光を透過する特性を有している。このため、ダイクロイックミラー７９は、赤色ＬＥＤ７０からの赤色光ＲＬを集光レンズ８２に向けて反射し、緑色ＬＥＤ７１からの緑色光ＧＬを集光レンズ８２に向けて透過する。このダイクロイックミラー７９の作用により、緑色光ＧＬと赤色光ＲＬの光路が結合される。

ダイクロイックミラー８０のダイクロイックフィルタは、例えば約４８０ｎｍ未満の青色の波長帯域の光を反射し、約４８０ｎｍ以上の緑色、赤色の波長帯域の光を透過する特性を有している。このため、ダイクロイックミラー８０は、ダイクロイックミラー７９を透過した緑色光ＧＬ、およびダイクロイックミラー７９で反射した赤色光ＲＬを集光レンズ８２に向けて透過する。また、ダイクロイックミラー８０は、青色ＬＥＤ７２からの青色光ＢＬを集光レンズ８２に向けて反射する。

ダイクロイックミラー８１のダイクロイックフィルタは、例えば約４３０ｎｍ未満の紫色の波長帯域の光を反射し、それ以上の青色、緑色、赤色の波長帯域の光を透過する特性を有している。このため、ダイクロイックミラー８１は、青色ＬＥＤ７２からの青色光ＢＬを集光レンズ８２に向けて透過し、紫色ＬＥＤ７３からの紫色光ＶＬを集光レンズ８２に向けて反射する。このダイクロイックミラー８１の作用により、青色光ＢＬと紫色光ＶＬの光路が結合される。ダイクロイックミラー８１で反射した紫色光ＶＬは、ダイクロイックミラー８０が前述のように約４８０ｎｍ未満の青色の波長帯域の光を反射する特性を有するので、ダイクロイックミラー８０で反射して集光レンズ８２に向かう。これにより、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬ、および紫色光ＶＬの全ての光の光路が結合される。

各ＬＥＤ７０〜７３には、温度センサ８５、８６、８７、８８が取り付けられている。より具体的には、温度センサ８５〜８８は、各ＬＥＤ７０〜７３を覆うケースの外面等に取り付けられている。温度センサ８５は赤色ＬＥＤ７０の温度ＴＲを、温度センサ８６は緑色ＬＥＤ７１の温度ＴＧを、温度センサ８７は青色ＬＥＤ７２の温度ＴＢを、温度センサ８８は紫色ＬＥＤ７３の温度ＴＶを、それぞれ測定する。温度センサ８５〜８８は、測定した温度ＴＲ〜ＴＶ（以下、まとめて温度情報という）を光源制御部６６に出力する。光源制御部６６は、温度情報を制御部５５に送信する。なお、温度センサ８５〜８８は、ＬＥＤ７０〜７３に直接取り付けられていなくてもよく、ＬＥＤ７０〜７３に触れずにその近傍に配され、ＬＥＤ７０〜７３の近傍の温度をＬＥＤ７０〜７３の温度として測定するものであってもよい。

図５に示すように、赤色ＬＥＤ７０は、例えば赤色の波長帯域である６００ｎｍ〜６５０ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長６２５±１０ｎｍ、半値幅２０±１０ｎｍの赤色光ＲＬを発光する。図６に示すように、緑色ＬＥＤ７１は、例えば緑色の波長帯域である４８０ｎｍ〜６００ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長５５０±１０ｎｍ、半値幅１００±１０ｎｍの緑色光ＧＬを発光する。

図７に示すように、青色ＬＥＤ７２は、例えば青色の波長帯域である４２０ｎｍ〜５００ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長４６０±１０ｎｍ、半値幅２５±１０ｎｍの青色光ＢＬを発光する。図８に示すように、紫色ＬＥＤ７３は、例えば紫色の波長帯域である３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長４０５±１０ｎｍ、半値幅２０±１０ｎｍの紫色光ＶＬを発光する。なお、中心波長は各色光の分光特性（発光スペクトルともいう）の幅の中心の波長を示し、半値幅は、各色光の分光特性のピークの半分を示す波長の範囲である。

光源光学系７４で光路が結合された、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬ、紫色光ＶＬを混合した混合光ＭＬ１、ＭＬ２の分光特性を、図９および図１０に示す。これらの混合光ＭＬ１、ＭＬ２は観察対象への照明光として利用される。混合光ＭＬ１、ＭＬ２は、キセノンランプが発する白色光と同等の演色性を維持するために、光強度成分がない波長帯域が生じないよう構成されている。

図９に示す混合光ＭＬ１は、通常観察モードの場合に照射されるものである。通常観察モードは観察対象の全体的な性状を観察するモードである。このため、モード切替部として機能する制御部５５は、光源制御部６６に送信する光量制御信号を通じて、比視感度が比較的高い緑色光ＧＬの光量の比率を高く設定する。これにより、通常観察モードでは、十分な光量の疑似白色光が観察対象に照射され、明るい画像を得ることができる。

一方、図１０に示す混合光ＭＬ２は、特殊観察モードの場合に照射されるものである。特殊観察モードは観察対象の表層血管を強調して観察するモードである。このため、制御部５５は、光量制御信号を通じて、表層血管の吸収率が高い紫色光ＶＬの光量の比率を高く設定する。そして、表層血管の観察の邪魔になる中層血管の吸収率が高い緑色光ＧＬの光量の比率を低く設定する。同様にして、赤色光ＲＬ、青色光ＢＬの光量の比率も低く設定する。これにより、特殊観察モードでは、腫瘍等の病変に密接な関係のある表層血管構造を強調した画像を得ることができる。なお、図１０では、比較のために混合光ＭＬ１を破線で示している。

特殊観察モードにおいて、緑色光ＧＬの光量の比率を、紫色光ＶＬと同等に高く設定し、表層血管構造の描出と明るさを両立した画像を得るようにしてもよい。なお、以下では、特に区別する必要がない場合は、混合光ＭＬ１、ＭＬ２を、まとめて混合光ＭＬと表記する。

このように、各ＬＥＤ７０〜７３は、通常観察モード、特殊観察モードの各モードに関わらず、全て点灯する。ただし、照明光としての混合光ＭＬ１、ＭＬ２における各色光ＲＬ〜ＶＬの光量の比率が異なる。

ここで、図１１および図１２を用いて、各ＬＥＤ７０〜７３が発する光の波長が温度によって変動する具体例を説明する。

まず、図１１は、観察モードを切り替えた場合の各色光ＲＬ〜ＶＬの光量変化およびピーク波長変化、並びに各ＬＥＤ７０〜７３の温度変化を示す表である。図１１Ａは通常観察モードから特殊観察モードに切り替えた場合、図１１Ｂは特殊観察モードから通常観察モードに切り替えた場合をそれぞれ示す。

図１１Ａにおいて、通常観察モードから特殊観察モードに切り替えた場合は、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの光量は下がり、赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７１、青色ＬＥＤ７２の温度は下がる。そして、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬのピーク波長は短波長側にシフトする。一方、紫色光ＶＬの光量は上がり、紫色ＬＥＤ７３の温度は上がる。そして、紫色光ＶＬのピーク波長は長波長側にシフトする。

対して図１１Ｂに示すように、特殊観察モードから通常観察モードに切り替えた場合は、図１１Ａの場合とは逆に、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬの光量は上がり、赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７１、青色ＬＥＤ７２の温度は上がる。そして、赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬのピーク波長は長波長側にシフトする。一方、紫色光ＶＬの光量は下がり、紫色ＬＥＤ７３の温度は下がる。そして、紫色光ＶＬのピーク波長は短波長側にシフトする。このように、観察モードを切り替えた場合には、各色光ＲＬ〜ＶＬの光量、および各ＬＥＤ７０〜７３の温度が変化し、これに伴い各色光ＲＬ〜ＶＬのピーク波長も変化する。

図１２は、内視鏡１１の先端部１９の先端面と観察対象との距離が変化した場合の各色光ＲＬ〜ＶＬの光量変化およびピーク波長変化、並びに各ＬＥＤ７０〜７３の温度変化を示す表である。図１２Ａは先端面と観察対象との距離が近付いた場合（遠距離撮影から近距離撮影に切り替えた場合）、図１２Ｂは先端面と観察対象との距離が遠ざかった場合（近距離撮影から遠距離撮影に切り替えた場合）をそれぞれ示す。

遠距離撮影から近距離撮影に切り替えた場合は、その分観察対象が明るく照らされるので、画像の輝度値は一時的に高くなる。逆に近距離撮影から遠距離撮影に切り替えた場合は、画像の輝度値は一時的に低くなる。

制御部５５は、この先端面と観察対象との距離の変化に伴って画像の輝度値が所定の値となるように光量制御信号を生成し、この光量制御信号を通じて各ＬＥＤ７０〜７３の駆動を制御する。遠距離撮影から近距離撮影に切り替えた場合、前述のように画像の輝度値は一時的に高くなるので、これを目標値まで下げるために制御部５５は光量制御信号で表される電流量を下げる。逆に近距離撮影から遠距離撮影に切り替えた場合は、一時的に低くなった画像の輝度値を目標値まで高めるために制御部５５は光量制御信号で表される電流量を上げる。

このため、遠距離撮影から近距離撮影に切り替えた場合は、図１２Ａに示すように、各色光ＲＬ〜ＶＬの全ての光量は下がり、各ＬＥＤ７０〜７３の温度は下がる。そして、各色光ＲＬ〜ＶＬのピーク波長は短波長側にシフトする。

対して近距離撮影から遠距離撮影に切り替えた場合は、図１２Ａの場合とは逆に、図１２Ｂに示すように、各色光ＲＬ〜ＶＬの全ての光量は上がり、各ＬＥＤ７０〜７３の温度は上がる。そして、各色光ＲＬ〜ＶＬのピーク波長は長波長側にシフトする。このように、先端面と観察対象との距離が変化した場合も、各色光ＲＬ〜ＶＬの光量、および各ＬＥＤ７０〜７３の温度が変化し、これに伴い各色光ＲＬ〜ＶＬのピーク波長も変化する。

観察モードが切り替えられ、かつ先端面と観察対象との距離が変化された場合も、当然ながら各色光ＲＬ〜ＶＬのピーク波長は変化する。なお、観察モードが切り替えられ、かつ先端面と観察対象との距離が変化されるシチュエーションとしては、湾曲部２０がストレートの状態で、特殊観察モードにて胃を見下ろして遠距離撮影している状態で、通常観察モードに切り替えて、かつ湾曲部２０を上に向けて胃壁を見上げて近距離撮影する場合等が考えられる。

図１３において、撮像素子４６の撮像面４６Ａには、赤色、緑色、青色の各色カラーフィルタ（赤色フィルタ９０、緑色フィルタ９１、青色フィルタ９２）が設けられている。これら各色カラーフィルタ９０〜９２はいわゆるベイヤー配列であり、緑色フィルタ９１が市松状に１画素おきに配置され、残りの画素上に、赤色フィルタ９０と青色フィルタ９２がそれぞれ正方格子状となるように配置されている。以下では、赤色フィルタ９０が割り当てられた画素をＲ画素、緑色フィルタ９１が割り当てられた画素をＧ画素、青色フィルタ９２が割り当てられた画素をＢ画素という。

図１４は、各色カラーフィルタ９０〜９２の分光特性（分光透過特性ともいう）を示す。これによれば、赤色フィルタ９０が割り当てられたＲ画素は、約５８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域の光に感応し、緑色フィルタ９１が割り当てられたＧ画素は、約４５０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長帯域の光に感応する。また、青色フィルタ９２が割り当てられたＢ画素は、約３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長帯域の光に感応する。混合光ＭＬを構成する赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬ、紫色光ＶＬは、赤色光ＲＬに対応する反射光が主としてＲ画素、緑色光ＧＬに対応する反射光が主としてＧ画素、青色光ＢＬおよび紫色光ＶＬに対応する反射光が主としてＢ画素で、それぞれ受光される。

図１５において、撮像素子４６は、１フレームの撮像信号の取得期間内で、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読出動作とを行う。各ＬＥＤ７０〜７３は、撮像素子４６の蓄積動作のタイミングに合わせて点灯する。これにより混合光ＭＬ（ＲＬ＋ＧＬ＋ＢＬ＋ＶＬ）が照明光として観察対象に照射され、その反射光が撮像素子４６に入射する。撮像素子４６は、混合光ＭＬの反射光を各カラーフィルタ９０〜９２で色分離する。すなわち、赤色光ＲＬに対応する反射光をＲ画素が、緑色光ＧＬに対応する反射光をＧ画素が、青色光ＢＬおよび紫色光ＶＬに対応する反射光をＢ画素がそれぞれ受光する。撮像素子４６は、信号電荷の読み出しのタイミングに合わせて、１フレーム分の撮像信号をフレームレートにしたがって順次出力する。

図１６において、通常画像処理部５９Ａは、画像取得部１００Ａ、温度取得部１０１Ａ、導出部１０２Ａ、補正部１０３Ａ、色彩強調処理部１０４Ａ、および構造強調処理部１０５Ａを備えている。

画像取得部１００Ａは、ＤＳＰ５７がフレームメモリ５８に出力した撮像信号を、更新される毎にフレームメモリ５８から読み出す。すなわち、画像取得部１００Ａは、観察対象の動画像を取得する。画像取得部１００Ａは、取得した動画像を補正部１０３Ａに出力する。

温度取得部１０１Ａは、制御部５５から温度情報を取得する。温度情報は、図４で説明した通り、各温度センサ８５〜８８で測定した各ＬＥＤ７０〜７３の温度ＴＲ〜ＴＶである。温度取得部１０１Ａは、取得した温度情報を導出部１０２Ａに出力する。

導出部１０２Ａは、温度取得部１０１Ａからの温度情報に基づいて補正プロファイルを導出する。補正プロファイルは、各ＬＥＤ７０〜７３の温度変化に応じた各色光ＲＬ〜ＶＬの波長変動に起因する画像の色調の変化を補正するためのものである。より詳しくは、補正プロファイルは、画像取得部１００Ａで取得した画像の色調が基準の色調からずれていた場合に、画像取得部１００Ａで取得した画像の色調を基準の色調に補正するためのものである。導出部１０２Ａは、導出した補正プロファイルを補正部１０３Ａに出力する。

補正部１０３Ａは、導出部１０２Ａからの補正プロファイルに基づいて、画像取得部１００Ａからの画像に、画像の色調の変化を補正する色調補正を行う。画像取得部１００Ａからの画像は動画像であるため、補正部１０３Ａは、動画像に逐次色調補正を行う。補正部１０３Ａは、色調補正後の画像を色彩強調処理部１０４Ａに出力する。

色彩強調処理部１０４Ａは、補正部１０３Ａからの色調補正後の画像に対して、通常観察モードに適した色彩強調処理を施す。通常観察モードに適した色彩強調処理は、例えば、緑色の撮像信号に適当なゲイン値を乗算する処理である。色彩強調処理部１０４Ａは、処理後の画像を構造強調処理部１０５Ａに出力する。

構造強調処理部１０５Ａは、色彩強調処理部１０４Ａからの画像に対して、通常観察モードに適した構造強調処理を施す。通常観察モードに適した構造強調処理は、例えば、観察対象の全体的な輪郭を強調する処理である。構造強調処理部１０５Ａは、処理後の画像をフレームメモリ５８に書き戻す。

図１７は、特殊画像処理部５９Ｂのブロック図を示す。特殊画像処理部５９Ｂも通常画像処理部５９Ａと同じく、画像取得部１００Ｂ、温度取得部１０１Ｂ、導出部１０２Ｂ、補正部１０３Ｂ、色彩強調処理部１０４Ｂ、および構造強調処理部１０５Ｂを備えている。

画像取得部１００Ｂ、温度取得部１０１Ｂ、導出部１０２Ｂ、および補正部１０３Ｂは、通常画像処理部５９Ａの画像取得部１００Ａ、温度取得部１０１Ａ、導出部１０２Ａ、および補正部１０３Ａと全く同じ機能である。このため説明を省略する。なお、以下では、これらの各部１００Ａ〜１０３Ａ、１００Ｂ〜１０３Ｂについては、特に区別する必要がない場合は、添え字のＡ、Ｂを省略して表記する。

対して色彩強調処理部１０４Ｂおよび構造強調処理部１０５Ｂは、特殊観察モードに適した色彩強調処理および構造強調処理を画像に施す点が、通常画像処理部５９Ａの色彩強調処理部１０４Ａおよび構造強調処理部１０５Ａとは異なる。特殊観察モードに適した色彩強調処理は、例えば、表層血管を表す青色の撮像信号に適当なゲイン値を乗算する処理である。特殊観察モードに適した構造強調処理は、例えば、表層血管の輪郭を強調する処理である。

図１８に示すように、導出部１０２には、温度取得部１０１からの温度情報と、変換情報とが入力される。変換情報は、例えば光源装置１３の記憶部（図示せず）に予め記憶されている。変換情報は、プロセッサ装置１２に光源装置１３が接続された場合に、光源装置１３からプロセッサ装置１２に送信され、例えば制御部５５のＲＯＭに書き込まれる。制御部５５は、ＲＯＭに書き込まれた変換情報を導出部１０２に受け渡す。

変換情報は、赤色、緑色、青色、紫色の各変換関数Ｆ（ＴＲ）、Ｆ（ＴＧ）、Ｆ（ＴＢ）、Ｆ（ＴＶ）である。赤色変換関数Ｆ（ＴＲ）は赤色色調補正マトリックスＣＲを、緑色変換関数Ｆ（ＴＧ）は緑色色調補正マトリックスＣＧを、青色変換関数Ｆ（ＴＢ）は青色色調補正マトリックスＣＢを、紫色変換関数Ｆ（ＴＶ）は紫色色調補正マトリックスＣＶを、それぞれ求めるための関数である。赤色変換関数Ｆ（ＴＲ）は赤色ＬＥＤ７０の温度ＴＲを、緑色変換関数Ｆ（ＴＧ）は緑色ＬＥＤ７１の温度ＴＧを、青色変換関数Ｆ（ＴＢ）は青色ＬＥＤ７２の温度ＴＢを、紫色変換関数Ｆ（ＴＶ）は紫色ＬＥＤ７３の温度ＴＶを、それぞれ変数とする。

導出部１０２は、変換情報の各変換関数Ｆ（ＴＲ）〜Ｆ（ＴＶ）に、温度情報の各温度ＴＲ〜ＴＶを代入して計算することで、各色の色調補正マトリックスＣＲ〜ＣＶを導出する。そして、これらの色調補正マトリックスＣＲ〜ＣＶを乗算して、色調補正マトリックスＣを求める。色調補正マトリックスＣは、マトリックス係数ＭＲ１〜ＭＲ３、ＭＧ１〜ＭＧ３、ＭＢ１〜ＭＢ３が配された３×３の行列である。導出部１０２は、導出した色調補正マトリックスＣを、補正プロファイルとして補正部１０３に出力する。

なお、変換関数ではなく、各ＬＥＤ７０〜７３の温度ＴＲ〜ＴＶに応じた各色調補正マトリックスＣＲ〜ＣＶが登録されたデータテーブルを用いてもよい。

補正部１０３が行う色調補正は、具体的には、補正前の画像をＢＩとした場合、下記式（１）に示すように、色調補正マトリックスＣと補正前の画像ＢＩを乗算して補正後の画像ＡＩとする処理である。

ＡＩ＝Ｃ・ＢＩ・・・（１）
ここで、補正後の画像ＡＩの赤色、緑色、青色の各色の撮像信号をＡＩＲ、ＡＩＧ、ＡＩＢ、補正前の静止画像ＢＩの赤色、緑色、青色の各色の撮像信号をＢＩＲ、ＢＩＧ、ＢＩＢとした場合、上記式（１）は、下記式（２）に書き換えられる。

このように、マトリックス係数ＭＲ１〜ＭＲ３、ＭＧ１〜ＭＧ３、ＭＢ１〜ＭＢ３は、赤色、緑色、青色の各色の撮像信号ＢＩＲ、ＢＩＧ、ＢＩＢのそれぞれに乗算される。こうした補正を画像ＢＩに施すことで、色調が基準の色調に補正された画像ＡＩを得ることができる。

なお、画像取得部１００で取得した画像の色調が基準の色調であり、色調補正の必要がない場合は、マトリックス係数ＭＲ１、ＭＧ２、ＭＢ３に１が設定され、その他のマトリックス係数には０が設定される。すなわち、この場合はＡＩＲ＝ＢＩＲ、ＡＩＧ＝ＢＩＧ、ＡＩＢ＝ＢＩＢとなって、結局は色調補正マトリックスＣを用いた色調補正は行われなかったと同じになる。

次に、上記構成による作用について、図１９のフローチャートを参照して説明する。内視鏡検査を行う場合には、内視鏡１１をプロセッサ装置１２と光源装置１３に接続し、プロセッサ装置１２と光源装置１３の電源を投入して、内視鏡システム１０を起動する。そして、内視鏡１１の挿入部１６を被検体内に挿入して、被検体内の観察を開始する。なお、起動時は通常観察モードが自動的に選択され、通常画像処理部５９Ａが制御部５５により稼働される。

光源装置１３において、各ＬＥＤ７０〜７３に与える電流量が光源制御部６６から各ＬＥＤ７０〜７３に設定され、これにより各ＬＥＤ７０〜７３の点灯が開始される。そして、図９で示したような目標とする分光特性を維持すべく、光源制御部６６で各色光ＲＬ〜ＶＬの光量制御が行われる。

各ＬＥＤ７０〜７３による各色光ＲＬ〜ＶＬは、光源光学系７４で光路を結合されて混合光ＭＬ１となる。混合光ＭＬ１はライトガイド４５で照明窓３１に導光されて、照明窓３１から照明光として観察対象に照射される。観察対象で反射した混合光ＭＬ１の反射光は、観察窓３０から撮像素子４６に入射する。撮像素子４６では、各色カラーフィルタ９０〜９２によって反射光が色分離される。その結果、撮像素子４６から赤色、緑色、青色の各色の撮像信号が出力される。これらの撮像信号は、信号送受信部４８からプロセッサ装置１２に出力される。

プロセッサ装置１２において、撮像信号は信号送受信部５６で受信されてＤＳＰ５７に出力される。ＤＳＰ５７では撮像信号に対して各種信号処理が施される。その後、撮像信号はＤＳＰ５７によってフレームメモリ５８に書き込まれる。

ＤＳＰ５７では、撮像信号に基づいて輝度値が算出される。この輝度値に応じた光量制御信号が制御部５５で生成され、光源制御部６６に送信される。各ＬＥＤ７０〜７３は、光量制御信号で表される電流量にて駆動される。これにより、各ＬＥＤ７０〜７３による、照明光としての混合光ＭＬ１を構成する赤色光ＲＬ、緑色光ＧＬ、青色光ＢＬ、紫色光ＶＬの光量を、観察に適した強度および比率に一定に保つことができる。

フレームメモリ５８の撮像信号は、通常画像処理部５９Ａに読み出されて各種画像処理が施された後、表示制御部６０を通じてモニタ１４に観察対象の画像として出力される。画像は撮像素子４６のフレームレートにしたがって表示が更新される。

通常観察モードにおいて、オペレータは、モニタ１４の観察対象の動画像を観察する。オペレータは、観察対象に腫瘍等の病変が見つかった場合、当該観察対象の表層血管の観察を意図して、モード切替ボタン２３を押圧操作する。これによりモード切替ボタン２３からモード切替信号が発せられる。モード切替信号は、信号送受信部４８から信号送受信部５６に送信され、信号送受信部５６から制御部５５に入力される。

制御部５５にモード切替信号が入力された場合、観察モードが通常観察モードから特殊観察モードに切り替えられる（モード切替ステップ）。制御部５５により、通常画像処理部５９Ａは非稼働とされ、替って特殊画像処理部５９Ｂが稼働される。また、混合光ＭＬ１に替って、図１０で示した混合光ＭＬ２が光源装置１３から発せられ、観察対象に照射される。

図１９に示すように、画像処理部５９では、画像取得部１００で観察対象の動画像が取得され、かつ温度取得部１０１で温度情報が取得される（ステップＳＴ１００、画像取得ステップ、温度取得ステップ）。画像は画像取得部１００から補正部１０３に、温度情報は温度取得部１０１から導出部１０２に、それぞれ出力される。

導出部１０２では、図１８で示したように、温度取得部１０１からの温度情報、並びに変換情報に基づいて、補正プロファイルとして色調補正マトリックスＣが導出される（ステップＳＴ１１０、導出ステップ）。補正プロファイルは導出部１０２から補正部１０３に出力される。

補正部１０３では、補正プロファイルに基づいて、画像取得部１００からの画像に色調補正が行われる（ステップＳＴ１２０、補正ステップ）。これらステップＳＴ１００〜ステップＳＴ１２０に示す一連の処理は、内視鏡検査が終了されるまで（ステップＳＴ１３０でＹＥＳ）繰り返し続けられる。

なお、図１９では図示を省略したが、画像処理部５９においては、補正部１０３による色調補正だけでなく、色彩強調処理部１０４Ａ、１０４Ｂによる色彩強調処理、構造強調処理部１０５Ａ、１０５Ｂによる構造強調処理といった各種画像処理が画像に対して施される。

以上説明したように、温度センサ８５〜８８から各ＬＥＤ７０〜７３の温度ＴＲ〜ＴＶを取得し、温度ＴＲ〜ＴＶに基づいて画像の色調の変化を補正する補正プロファイを導出し、導出した補正プロファイルに基づいて補正を行うので、各ＬＥＤ７０〜７３に与える電流量に基づいて補正プロファイルを導出し、導出した補正プロファイルに基づいて補正を行う従来技術と比べて、違和感を与えることなく、画像の色調の変化を適切に補正することが可能となる。

というのは、各ＬＥＤ７０〜７３に与える電流量は、図２０Ａに示すように、比較的頻繁に変更される。対して、各ＬＥＤ７０〜７３の温度は、図２０Ｂに示すように、電流量に連動して変化はするが、電流量の小幅な変動に対してはさほど変化せず、略一定を保つ。したがって、従来技術のように電流量の頻繁な変更に応じて色調補正も頻繁に行われるということがなくなり、動画像として見た場合に、違和感を与えるものとなるおそれがない。

図１１で示したように、観察モードを切り替えた場合には、各色光ＲＬ〜ＶＬのピーク波長が変化する。このため、本例のように複数の観察モードを有し、これらを切り替える態様では、画像の色調の変化を補正する必要性が高い。

また、図１２で示したように、内視鏡１１の先端部１９の先端面と観察対象との距離が変化した場合にも、各色光ＲＬ〜ＶＬのピーク波長が変化する。このため、本例のように画像の輝度値に応じて、照明光の光量を制御する態様では、複数の観察モードを切り替える態様と同じく、画像の色調の変化を補正する必要性が高い。

通常画像処理部５９Ａおよび特殊画像処理部５９Ｂを備え、これらはそれぞれ補正部１０３Ａ、１０３Ｂを有している。このため、各撮影モードに適した色調補正を行うことができる。

式（２）で示したように、補正プロファイルは、各色の撮像信号ＢＩＲ、ＢＩＧ、ＢＩＢのそれぞれに乗算されるマトリックス係数ＭＲ１〜ＭＲ３、ＭＧ１〜ＭＧ３、ＭＢ１〜ＭＢ３を含むので、画像の色域全体の色調を補正することができる。

なお、半導体光源および光の種類は、上記実施形態の各ＬＥＤ７０〜７３に限らない。例えば赤外光を発する赤外ＬＥＤを加えてもよい。

同様に、観察モードは、上記実施形態の通常観察モードおよび特殊観察モードの２つに限らない。特殊観察モードを、観察対象の表層血管を強調して観察するための第１特殊観察モードと、観察対象の中層血管を強調して観察するための第２特殊観察モードと、観察対象の深層血管を強調して観察するための第３特殊観察モードの３つとし、通常観察モードと合わせて計４つの観察モードを用意してもよい。

通常画像処理部５９Ａと特殊画像処理部５９Ｂを統合して１つの画像処理部としてもよい。

上記実施形態では、補正プロファイルとして色調補正マトリックスＣを例示したが、色調補正マトリックスＣに加えて、ホワイトバランス補正係数、階調変換係数、３次元ルックアップテーブル等を補正プロファイルに含めてもよい。

カラーフィルタは、上記実施形態の赤色、緑色、青色の原色の組み合わせに限らず、シアン、マゼンタ、イエローの補色の組み合わせでもよい。また、光源は、上記実施形態のＬＥＤに限らず、レーザダイオード（ＬＤ；Laser Diode）でもよい。

上記実施形態において、例えば、モード切替部および光量制御部に相当する制御部５５、通常画像処理部５９Ａおよび特殊画像処理部５９Ｂ（画像取得部１００Ａ、１００Ｂ、温度取得部１０１Ａ、１０１Ｂ、導出部１０２Ａ、１０２Ｂ、補正部１０３Ａ、１０３Ｂ、色彩強調処理部１０４Ａ、１０４Ｂ、および構造強調処理部１０５Ａ、１０５Ｂ）といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。

各種のプロセッサには、ＣＰＵ、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array) 等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。

上記記載から、以下の付記項１に記載のプロセッサ装置、並びに付記項２に記載の内視鏡システムを把握することができる。

［付記項１］
分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡が接続されるプロセッサ装置であって、
前記照明光における、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替プロセッサと、
前記観察対象の画像を取得する画像取得プロセッサと、
前記複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、前記複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得プロセッサと、
取得した前記温度に基づいて、前記複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する前記画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出プロセッサと、
導出した前記補正プロファイルに基づいて前記補正を行う補正プロセッサとを備えるプロセッサ装置。

［付記項２］
分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡と、前記複数の半導体光源が内蔵された光源装置と、前記内視鏡および前記光源装置が接続されるプロセッサ装置とを備える内視鏡システムにおいて、
前記プロセッサ装置は、
前記照明光における、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替プロセッサと、
前記観察対象の画像を取得する画像取得プロセッサと、
前記複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、前記複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得プロセッサと、
取得した前記温度に基づいて、前記複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する前記画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出プロセッサと、
導出した前記補正プロファイルに基づいて前記補正を行う補正プロセッサとを有する内視鏡システム。

本発明は、観察対象の像をイメージガイドで接眼部に導光するファイバスコープや、撮像素子に加えて超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡が接続されるプロセッサ装置、および内視鏡システムにも適用可能である。

本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。さらに、本発明は、プログラムに加えて、プログラムを記憶する記憶媒体にもおよぶ。

１０ 内視鏡システム
１１ 内視鏡
１２ プロセッサ装置
１３ 光源装置
１４ モニタ
１５ 入力部
１６ 挿入部
１７ 操作部
１８ ユニバーサルコード
１９ 先端部
２０ 湾曲部
２１ 可撓管部
２２ アングルノブ
２３ モード切替ボタン
２４ 送気・送水ボタン
２５ 鉗子口
２６ コネクタ
２６Ａ 通信用コネクタ
２６Ｂ 光源用コネクタ
３０ 観察窓
３１ 照明窓
３２ 送気・送水ノズル
３３ 鉗子出口
４５ ライトガイド
４６ 撮像素子
４６Ａ 撮像面
４７ 撮像制御部
４８ 信号送受信部
４９ 照射レンズ
５０ 対物光学系
５５ 制御部
５６ 信号送受信部
５７ ＤＳＰ
５８ フレームメモリ
５９ 画像処理部
５９Ａ 通常画像処理部
５９Ｂ 特殊画像処理部
６０ 表示制御部
６５ 光源ユニット
６６ 光源制御部
７０ 赤色ＬＥＤ
７１ 緑色ＬＥＤ
７２ 青色ＬＥＤ
７３ 紫色ＬＥＤ
７４ 光源光学系
７５〜７８ コリメートレンズ
７９〜８１ ダイクロイックミラー
８２ 集光レンズ
８５〜８８ 温度センサ
９０ 赤色フィルタ
９１ 緑色フィルタ
９２ 青色フィルタ
１００、１００Ａ、１００Ｂ 画像取得部
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ 温度取得部
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ 導出部
１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ 補正部
１０４Ａ、１０４Ｂ 色彩強調処理部
１０５Ａ、１０５Ｂ 構造強調処理部
ＲＬ 赤色光
ＧＬ 緑色光
ＢＬ 青色光
ＶＬ 紫色光
ＭＬ１、ＭＬ２ 混合光
ＴＲ 赤色ＬＥＤの温度
ＴＧ 緑色ＬＥＤの温度
ＴＢ 青色ＬＥＤの温度
ＴＶ 紫色ＬＥＤの温度
Ｆ（ＴＲ） 赤色変換関数
Ｆ（ＴＧ） 緑色変換関数
Ｆ（ＴＢ） 青色変換関数
Ｆ（ＴＶ） 紫色変換関数
ＣＲ 赤色色調補正マトリックス
ＣＧ 緑色色調補正マトリックス
ＣＢ 青色色調補正マトリックス
ＣＶ 紫色色調補正マトリックス
ＭＲ１〜ＭＲ３、ＭＧ１〜ＭＧ３、ＭＢ１〜ＭＢ３ マトリックス係数
Ｃ 色調補正マトリックス
ＡＩ 補正後の画像
ＡＩＲ、ＡＩＧ、ＡＩＢ 補正後の画像の赤色、緑色、青色の各色の撮像信号
ＢＩ 補正前の画像
ＢＩＲ、ＢＩＧ、ＢＩＢ 補正前の画像の赤色、緑色、青色の各色の撮像信号
ＳＴ１００〜ＳＴ１３０ ステップ

Claims (11)

1. 分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡が接続されるプロセッサ装置であって、
   前記照明光における、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替部と、
   前記観察対象の画像を取得する画像取得部と、
   前記複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、前記複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得部と、
   取得した前記温度に基づいて、前記複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する前記画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出部と、
   導出した前記補正プロファイルに基づいて前記補正を行う補正部とを備えるプロセッサ装置。
2. 前記画像の輝度値に応じて、前記照明光の光量を制御する光量制御部を備える請求項１に記載のプロセッサ装置。
3. 前記画像取得部は、前記画像として前記観察対象の動画像を取得し、
   前記補正部は、前記動画像に逐次前記補正を行う請求項１または２に記載のプロセッサ装置。
4. 前記複数の観察モード毎に設けられ、前記複数の観察モードの各々に応じた画像処理を前記画像に対して施す複数の画像処理部を備え、
   前記複数の画像処理部はそれぞれ前記補正部を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプロセッサ装置。
5. 前記補正プロファイルは、前記観察対象を撮像する撮像素子から出力される複数色の撮像信号のそれぞれに乗算されるマトリックス係数を含む請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプロセッサ装置。
6. 前記半導体光源は発光ダイオードである請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプロセッサ装置。
7. 前記温度変化は、前記観察モードの切り替えに起因する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプロセッサ装置。
8. 前記温度変化は、前記内視鏡の先端部と前記観察対象との距離の変化に起因する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプロセッサ装置。
9. 前記温度変化は、前記観察モードの切り替え、かつ前記内視鏡の先端部と前記観察対象との距離の変化に起因する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプロセッサ装置。
10. 分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡が接続されるプロセッサ装置の作動方法であって、
    前記照明光における、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替ステップと、
    前記観察対象の画像を取得する画像取得ステップと、
    前記複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、前記複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得ステップと、
    取得した前記温度に基づいて、前記複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する前記画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出ステップと、
    導出した前記補正プロファイルに基づいて前記補正を行う補正ステップとを備えるプロセッサ装置の作動方法。
11. 分光特性が異なる複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光を混合した混合光を、照明光として観察対象に照射する内視鏡と、前記複数の半導体光源が内蔵された光源装置と、前記内視鏡および前記光源装置が接続されるプロセッサ装置とを備える内視鏡システムにおいて、
    前記プロセッサ装置は、
    前記照明光における、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の光量の比率が異なる複数の観察モードを切り替えるモード切替部と、
    前記観察対象の画像を取得する画像取得部と、
    前記複数の半導体光源の各々に配された温度センサから、前記複数の半導体光源の各々の温度を取得する温度取得部と、
    取得した前記温度に基づいて、前記複数の半導体光源の各々の温度変化に応じた、前記複数の半導体光源からそれぞれ発せられる光の波長変動に起因する前記画像の色調の変化を補正する補正プロファイルを導出する導出部と、
    導出した前記補正プロファイルに基づいて前記補正を行う補正部とを有する内視鏡システム。

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