JP4394402B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、胃腸や気管支などの体腔内を観察するための内視鏡システムに、関する。

周知のように、生体組織は、特定の波長の光が照射されると、励起して蛍光を発する。また、腫瘍や癌などの病変が生じている異常な生体組織は、正常な生体組織よりも弱い蛍光を発する。この反応現象は、体腔壁下の生体組織によっても引き起こされ得る。近年、体腔壁下の生体組織に生じた異状をこの反応現象を利用して検出するための内視鏡システムが、開発されている。

その内視鏡システムの一つとして、内視鏡の先端が体腔内に挿入された際に、その体腔内を照明するための照明光と体腔壁下の生体組織を励起させるための励起光とを内視鏡の先端から交互に射出できるものがある（例えば特許文献１参照）。

この種の内視鏡システムは、円板に穿たれた２個以上の貫通孔の少なくとも１つに、白色光の中から励起光を取り出すための励起光透過フィルタを備えており、光源から射出される白色光の光路内に挿入された当該円板を回転させることにより、内視鏡内のライトガイドに照明光としての白色光と励起光とを交互に導入する。

また、この種の内視鏡システムは、体腔壁の表面で反射された照明光により形成される体腔内の像（通常像）と、体腔壁下の生体組織が発した蛍光により形成される体腔内の像（蛍光像）とを交互に撮影し、通常像と蛍光像とに基づいて生成される特殊像を順次モニタに表示させる。

なお、この種の内視鏡システムでは、励起光を体腔内に照射した際、体腔壁の表面で反射された励起光により形成される体腔内の像（迷光像）が蛍光像に混ざることを防止するため、対物光学系から撮影装置までの間に、励起光を除去するための励起光除去フィルタが組み付けられている。
特開平０６−１２５９１１号公報（００２４〜００２７，図１）

ところで、最近の研究により、励起光の波長帯域の違いが生体組織の反応現象に何らかの変化を生じさせることが、明らかになりつつある。このため、励起光の波長帯域を変えながら特殊像を観察したいとの要望が研究者から出されることが、予想される。

しかしながら、上述した従来の内視鏡システムでは、円板は、１つの波長帯域の励起光を透過させるための励起光透過フィルタしか、有していない。然も、対物光学系から撮影装置までの間に組み付けられている励起光除去フィルタも、１つの波長帯域にしか対応していない。そのため、従来の内視鏡システムでは励起光の波長帯域を変更することができないという問題があった。

そこで、本発明の課題は、通常像と蛍光像とに基づいて生成される特殊像を順次モニタに表示させる場合において、励起光の波長帯域を選択可能にし、然も、何れの波長帯域が選択された場合でも迷光像が蛍光像に混ざることを防止できる内視鏡システムを、提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明による内視鏡システムは、以下のような構成を採用した。

すなわち、この内視鏡システムは、体腔内に挿入するための細管状の挿入部と、前記挿入部の先端が体腔内に挿入された際にその体腔内の像を形成するための対物光学系と、前記対物光学系により形成された体腔内の像をカラー撮影して画像信号を出力する撮影装置と、互いに異なる複数の波長帯域のうちの１つの波長帯域の励起光，及び、前記体腔内を照明するための照明光を交互に射出する光源部と、前記光源から射出される光を導くとともに導いた光を前記挿入部の先端から射出するための照明光学系と、前記光源部が前記照明光を射出する期間に前記撮影装置から取得した画像信号と、前記光源部が前記励起光を射出する期間に前記撮影装置から取得した画像信号とに基づいて、患部と推定し得る箇所が示された特殊画像を表示させるための画像信号を生成する画像処理部と、前記複数の波長帯域を持つ励起光をそれぞれ除去するための複数の除去フィルタと、前記複数の除去フィルタをそれぞれ備え、その除去フィルタが前記対物光学系の前方に位置する状態で前記挿入部の先端に着脱自在に装着される複数のキャップと、所定の指示を受け付けた場合に、前記光源部に対して前記複数の波長帯域の励起光を順次射出させるとともに、前記複数の波長帯域の励起光が順次射出される毎に前記撮影装置から画像信号を取得し、それらの画像信号に基づいて、前記対物光学系の前方に位置する除去フィルタによって除去されている光の波長帯域を検出する検出部と、前記検出部により検出された波長帯域と同じ波長帯域の励起光を前記光源部に対して射出させる光源制御部とを備えることを、特徴としている。

このように構成されると、何れかのキャップが挿入部の先端に装着された後に、所定の指示を受け付けた場合、検出部が、キャップの有する除去フィルタが除去する励起光の波長帯域を検出するとともに、光源制御部が、検出部が検出した波長帯域と同じ波長帯域の励起光を光源部に対して射出させる。すると、体腔内に挿入された挿入部の先端からその波長帯域の励起光が射出された際、体腔壁の表面で反射された励起光と体腔壁下の生体組織が発する蛍光とを含む光の一部が、対物光学系へ向かうが、この対物光学系に入射した光は、挿入部の先端に装着されたキャップの有する除去フィルタによって、その波長帯域の光を除去される。このとき、撮影装置には、残りの波長帯域の光である蛍光が入射することとなり、この撮影装置は、体腔壁の表面で反射された励起光により形成される体腔内の像（迷光像）を撮影することなく、体腔壁下の生体組織が発した蛍光により形成される体腔内の像（蛍光像）のみを、撮影する。この結果、撮影装置は、体腔壁の表面で反射された照明光により形成される体腔内の像（通常像）と、迷光像の含まれていない蛍光像とを、交互に撮影し、通常像と蛍光像とに基づいて生成される特殊像が、順次モニタに表示される。

このように作用するため、この内視鏡システムの操作者は、任意の波長帯域の励起光を除去するための除去フィルタを備えるキャップを、複数のキャップの中から選択して、挿入部の先端に装着し、所定の指示を入力するだけで、簡単に、光源部から射出される励起光の波長帯域を変更することができる。然も、対物光学系の前方には、その励起光を除去するための除去フィルタが必ず配置されることとなるので、迷光像が蛍光像に混ざることがない。

以上に説明したように、本発明によれば、通常像と蛍光像とに基づいて生成される特殊像を順次モニタに表示させる場合において、励起光の波長帯域を選択可能にし、然も、何れの波長帯域が選択された場合でも迷光像が蛍光像に混ざることを防止することができる。

以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態である電子内視鏡システムの外観図である。また、図２は、この電子内視鏡システムを概略的に示す構成図である。この電子内視鏡システムは、電子内視鏡１０，光源プロセッサ装置２０，及び、モニタ３０を、備えている。

図２には、電子内視鏡１０の詳細な形状が図示されていないが、電子内視鏡１０は、体腔内に挿入するための可撓管状の挿入部１０ａを、備えている。この挿入部１０ａの先端には、湾曲部が組み込まれ、その基端には、操作部１０ｂが備えられており、その操作部１０ｂには、湾曲部の湾曲量及び湾曲方向を操作するためのアングルノブや各種のスイッチが、備えられている。

また、挿入部１０ａの先端面には、３つの貫通孔（図９参照）が穿たれており、そのうちの一対の貫通孔には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２がそれぞれ嵌め込まれている。

残りの１つの貫通孔は、鉗子口１３として利用される。挿入部１０ａ内には、この鉗子口１３と操作部１０ｂに穿たれた鉗子口とを結ぶ細管１４が、引き通されている。この細管１４は、鉗子や剪刀や凝固電極などの処置具を挿入するための鉗子チャネルとして機能する。

さらに、挿入部１０ａ内には、ライトガイド１５が引き通されている。ライトガイド１５は、可撓な多数の光ファイバからなり、その先端面は、配光レンズ１１に対向している。また、ライトガイド１５の基端は、操作部１０ｂの側面から延びた可撓管１０ｃ内に、引き通されており、さらに、その可撓管１０ｃの先端に設けられたコネクタＣの先端に、固定されている。

さらに、挿入部１０ａ内には、撮像素子１６が組み込まれている。撮像素子１６は、二次元配列された多数の画素により構成される撮像面を有する単板のエリアイメージセンサであり、その撮像面上には原色系カラーフィルタがオンチップされている。この撮像素子１６は、対物レンズ１２の光軸上に配置されており、その撮像面は、ほぼ、対物レンズ１２の像面に位置している。

この撮像素子１６には、少なくとも２本の信号線１６ａ，１６ｂが接続されている。一方の信号線１６ａは、この撮像素子１６の駆動信号を伝送するための電線であり、他方の信号線１６ｂは、この撮像素子１６から出力される画像信号を伝送するための電線である。

これら信号線１６ａ，１６ｂは、挿入部１０ａ内及び可撓管１０ｃ内に順に引き通されており、一方の信号線１６ａは、コネクタＣ内のドライバ１７に接続され、他方の信号線１６ｂは、コネクタＣの先端に固定されている。ドライバ１７は、撮像素子１６の駆動信号を生成してその撮像素子１６へ出力する回路である。

光源プロセッサ装置２０は、タイミングコントロール部２１，システムコントロール部２２，第１光源部２３，第２光源部２４，及び、画像処理部２５を、備えている。

なお、光源プロセッサ装置２０の筐体の側面には、上記コネクタＣを嵌め込み可能なコネクタ受けが、備えられている。このコネクタ受けにコネクタＣが嵌め込まれると、コネクタＣ内のドライバ１７が図示せぬ信号線を介してタイミングコントロール部２１に接続され、電子内視鏡１０の操作部１０ｂ上の各種スイッチが図示せぬ信号線を介してシステムコントロール部２２に接続され、ライトガイド１５の基端が第２光源部２４に入り込み、信号線１６ｂが画像処理部２５に接続される。

タイミングコントロール部２１は、各種基準信号を生成してその信号の出力を制御するコントローラであり、光源プロセッサ装置２０とコネクタＣ内のドライバ１７とにおける各種処理は、この基準信号に従って進行する。なお、光源プロセッサ装置２０では、基準信号が示す各タイミングの二個一組を一周期（例えば１／３０秒）として、各部２２〜２５が処理を進行する。

システムコントロール部２２は、光源プロセッサ装置２０全体を制御するコントローラである。また、このシステムコントロール部２２は、電子内視鏡１０の操作部１０ｂに設けられている各種のスイッチや図示せぬ操作盤上のスイッチに接続されており、これらスイッチを通じて入力を受け付けると、その入力に応じた処理を実行する。

また、このシステムコントロール部２２は、電子内視鏡１０の操作部１０ｂ上のスイッチＳＷが押下されたときにそのスイッチＳＷから出力される信号を受信すると、後述の度数分布データを画像処理部２５から取得し、取得した度数分布データに基づいて、通常観察モード，及び、第１乃至第３特殊観察モードの何れか１つに、観察モードを切り替える。

第１光源部２３及び第２光源部２４は、何れも、ライトガイド１５の基端面に導入する光を射出するためのユニットである。図３は、これら第１及び第２光源部２３，２４を概略的に示す構成図である。

第１光源部２３は、可視光ランプ２３１，電源回路２３２，第１回転板２３３，第１モータ２３４，ステージ機構２３５，第２モータ２３６，移動用ドライバ２３７，及び、同期用ドライバ２３８を、備えている。

可視光ランプ２３１は、約４００ｎｍ乃至７００ｎｍの可視帯域全域の波長成分を持つ可視光をライトガイド１５の基端面に向けて発する光源である。電源回路２３２は、システムコントロール部２２からの指示を受けて、可視光ランプ２３１へ電力を供給し、又はその供給を停止する回路である。

第１回転板２３３は、幾つかの貫通孔が穿たれている円板と何れかの貫通孔に嵌め込まれた光学フィルタとからなる。図４は、この第１回転板２３３の正面図である。この第１回転板２３３の中心とその外周縁との間の輪帯状の領域を、半円弧状の２つの領域に区分して順に説明する。

一方の半円弧状の領域には、１つの貫通孔が穿たれている。この貫通孔は、四分円弧の弓形に湾曲した帯の形状に形成されており、その四分円弧の中心は、第１回転板２３３の中心に一致している。また、この貫通孔は、この半円弧状の領域を半分に区分したときの片側を、占めている。そして、この貫通孔には、可視光透過フィルタ２３３ａが嵌め込まれている。この可視光透過フィルタ２３３ａは、約４００ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域の光を透過させる光学フィルタである。

他方の半円弧状の領域には、２つの貫通孔が穿たれている。これら２つの貫通孔は、半円弧の弓形に湾曲した帯の形状に形成されており、それらの半円弧の中心は、何れも、第１回転板２３３の中心に一致している。また、これら２つの貫通孔は、この半円弧状の領域を占めており、さらに、この領域を径方向において二等分している。そして、これら２つの貫通孔には、第１回転板２３３の外側から中心に向かう順に、それぞれ、第１及び第２励起光透過フィルタ２３３ｂ，２３３ｃが嵌め込まれている。

第１及び第２励起光透過フィルタ２３３ｂ，２３３ｃは、何れも、生体組織を励起させるための励起光を上記可視光の中から取り出すための光学フィルタである。但し、各フィルタ２３３ｂ，２３３ｃが可視光から取り出せる励起光の波長帯域は、それぞれ異なっている。具体的には、第１励起光透過フィルタ２３３ｂは、約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍの第１波長帯域の光のみを透過させ、第２励起光透過フィルタ２３３ｃは、約４５０ｎｍ乃至５００ｎｍの第２波長帯域の光のみを透過させる。

第１モータ２３４は、上述した第１回転板２３３を回転させるためのアクチュエータであり、その駆動軸は、第１回転板２３３の中心軸と同軸な状態で、この第１回転板２３３の中心に固定されている。

ステージ機構２３５は、ステージ上に設置された物体を一方向にのみ平行移動させるための機構であり、そのステージ上には、第１モータ２３４が設置されている。このステージ機構２３５が正逆に駆動されると、第１モータ２３４の駆動軸に固定された第１回転板２３３が、可視光ランプ２３１から射出される可視光の光路に対し、垂直に挿抜される。

第２モータ２３６は、このステージ機構２３５を駆動するためのアクチュエータであり、移動用ドライバ２３７は、システムコントロール部２２からの指示を受けて、この第２モータ２３６の駆動を制御するための回路である。

なお、ステージ機構２３５には、ステージの位置を検出するための位置センサ２３７ａが取り付けられており、システムコントロール部２２は、この位置センサ２３７ａから得られる信号に基づいてステージの移動量を検出し、ステージが所定の位置に達するまで第２モータ２３６を駆動するように移動用ドライバ２３７に指示する。

より具体的には、システムコントロール部２２は、観察モードを通常観察モードに切り替えた際には、移動用ドライバ２３７を通じて第２モータ２３６を制御して、可視光の光路から第１回転板２３３が引き抜かれるまでステージ機構２３５を駆動する。

また、このシステムコントロール部２２は、観察モードを第１特殊観察モードに切り替えた際には、移動用ドライバ２３７を通じて第２モータ２３６を制御して、第１回転板２３３の回転中に第１励起光透過フィルタ２３３ｂが可視光の光路内に繰り返し挿入される位置にこの第１回転板２３３が配置されるまで、ステージ機構２３５を駆動する。

また、このシステムコントロール部２２は、観察モードを第２特殊観察モードに切り替えた際には、移動用ドライバ２３７を通じて第２モータ２３６を制御して、第１回転板２３３の回転中に第２励起光透過フィルタ２３３ｃが可視光の光路内に繰り返し挿入される位置にこの第１回転板２３３が配置されるまで、ステージ機構２３５を駆動する。

同期用ドライバ２３８は、基準信号に従って第１モータ２３４の駆動を制御するための回路である。なお、第１回転板２３３の外周縁近傍には、この第１回転板２３３の回転位相を検出するための光センサ２３８ａが配置されており、同期用ドライバ２３８は、この光センサ２３８ａから出力される信号に基づいて、第１回転板２３３の回転位相を基準信号の示すタイミングに同期させる。但し、第１回転板２３３の回転位相を検出する手段は、光センサ２３８ａではなく、例えば、第１モータ２３４に組み付けられる検出器（センサー）でも構わない。

この同期用ドライバ２３８は、第１特殊観察モードの時には、上記一周期中の第１のタイミングに合わせて、第１回転板２３３の可視光透過フィルタ２３３ａを可視光の光路に挿入し、第２のタイミングに合わせて、第１励起光透過フィルタ２３３ｂを可視光の光路に挿入する。

また、同期用ドライバ２３８は、第２特殊観察モードの時には、第１のタイミングで可視光透過フィルタ２３３ａを可視光の光路に挿入し、第２タイミングで第２励起光透過フィルタ２３３ｃを可視光の光路に挿入する。

一方、第２光源部２４は、白色光ランプ２４１，電源回路２４２，ミラー２４３，第２回転板２４４，第３モータ２４５，ステージ機構２４６，第４モータ２４７，移動用ドライバ２４８，及び、同期用ドライバ２４９を、備えている。

白色光ランプ２４１は、約３５０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域全域の波長成分を持つ白色光を発する光源である。つまり、白色光ランプ２４１は、可視光と紫外光とを同時に射出する。電源回路２４２は、システムコントロール部２２からの指示を受けて、白色光ランプ２４１へ電力を供給し、又はその供給を停止する回路である。ミラー２４３は、白色光ランプ２４１が発する白色光の光路を直角に折り曲げるための反射板である。

第２回転板２４４は、貫通孔が穿たれている円板とその貫通孔に嵌め込まれた光学フィルタとからなる。図５は、この第２回転板２４４の正面図である。この第２回転板２４４の中心とその外周縁との間の輪帯状の領域を、半円弧状の２つの領域に区分して順に説明する。

一方の半円弧状の領域には、１つの貫通孔が穿たれている。この貫通孔は、四分円弧の弓形に湾曲した帯の形状に形成されており、その四分円弧の中心は、第２回転板２４４の中心に一致している。また、この貫通孔は、この半円弧状の領域を半分に区分したときの片側を、占めている。そして、この貫通孔には、可視光透過フィルタ２４４ａが嵌め込まれている。この可視光透過フィルタ２４４ａは、約４００ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域の光を透過させる光学フィルタである。

他方の半円弧状の領域にも、１つの貫通孔が穿たれている。この貫通孔は、半円弧の弓形に湾曲した帯の形状に形成されており、その半円弧の中心は、第２回転板２４４の中心に一致している。また、この貫通孔は、この半円弧状の領域を占めている。そして、この貫通孔には、第３励起光透過フィルタ２４４ｂが嵌め込まれている。この第３励起光透過フィルタ２４４ｂは、生体組織を励起させるための励起光を上記白色光の中から取り出すための光学フィルタであり、具体的には、約３５０ｎｍ乃至４００ｎｍの第３波長帯域の光のみを透過させる。

第３モータ２４５は、上述した第２回転板２４４を回転させるためのアクチュエータであり、その駆動軸は、第２回転板２４４の中心軸と同軸な状態で、この第２回転板２４４の中心に固定されている。

ステージ機構２４６は、ステージ上に設置された物体を一方向にのみ平行移動させるための機構であり、そのステージ上には、白色光ランプ２４１，ミラー２４３，及び、第３モータ２４５が、設置されている。このステージ上では、白色光ランプ２４１から射出される光の光路内にミラー２４３が挿入されており、また、第３モータ２４５の駆動軸に固定されている第２回転板２４４が白色光ランプ２４１とミラー２４３との間の光路に垂直に挿入されている。そして、このステージ機構２４６が正逆に駆動されると、ミラー２４３が、第１光源部２３の可視光ランプ２３１とライトガイド１５との間の光路に対し、挿抜される。

第４モータ２４７は、このステージ機構２４６を駆動するためのアクチュエータであり、移動用ドライバ２４８は、システムコントロール部２２からの指示を受けて、この第４モータ２４７の駆動を制御するための回路である。

なお、ステージ機構２４６には、ステージの位置を検出するための位置センサ２４８ａが取り付けられており、システムコントロール部２２は、この位置センサ２４８ａから得られる信号に基づいてステージの移動量を検出し、ステージが所定の位置に達するまで第４モータ２４７を駆動するように移動用ドライバ２４８に指示する。

より具体的には、システムコントロール部２２は、観察モードを通常観察モード並びに第１及び第２観察モードに切り替えた際には、移動用ドライバ２４８を通じて第２モータ２４７を制御して、可視光の光路からミラー２４３が引き抜かれるまでステージ機構２４６を駆動する。従って、ライトガイド１５の基端面には、通常観察モードでは、可視光が常時入射され、第１特殊観察モードでは、可視光と第１波長帯域の励起光が交互に入射され、第２特殊観察モードでは、可視光と第２波長帯域の励起光が交互に入射される。

また、このシステムコントロール部２２は、観察モードを第３特殊観察モードに切り替えた際には、移動用ドライバ２４８を通じて第４モータ２４７を制御して、ミラー２４３が可視光の光路内に挿入されるまで、ステージ機構２４６を駆動する。可視光の光路にミラー２４３が挿入された際には、可視光ランプ２３１が射出する可視光は、ミラー２４３によって遮られ、白色光ランプ２４１が射出して第２回転板２４４の何れかのフィルタ２４４ａ，２４４ｂを透過した光が、ミラー２４３によって垂直に反射されてライトガイド１５の基端面に入射する。

同期用ドライバ２４９は、基準信号に従って第３モータ２４５の駆動を制御するための回路である。なお、第２回転板２４４の外周縁近傍には、この第２回転板２４４の回転位相を検出するための光センサ２４９ａが配置されており、同期用ドライバ２４９は、この光センサ２４９ａから出力される信号に基づいて、第２回転板２４４の回転位相を、基準信号の示すタイミングに同期させる。但し、第２回転板２４４の回転位相を検出する手段は、光センサ２４９ａではなく、例えば、第３モータ２４５に組み付けられる検出器（センサー）でも構わない。

この同期用ドライバ２４９は、第３特殊観察モードの時には、上記一周期中の第１のタイミングに合わせて、可視光透過フィルタ２４４ａを白色光の光路に挿入し、第２のタイミングに合わせて、第３励起光透過フィルタ２４４ｂを白色光の光路に挿入する。従って、第３特殊観察モードでは、ライトガイド１５の基端面に可視光と第３波長帯域の励起光が交互に入射される。

画像処理部２５は、撮像素子１６から送られてくる画像信号に各種の処理を施してモニタ３０へ出力するユニットである。具体的には、この画像処理部２５は、図２に示されるように、初段処理回路２５１，赤色成分用メモリ２５２ｒ，緑色成分用メモリ２５２ｇ，青色成分用メモリ２５２ｂ，輝度成分生成回路２５３，第１輝度成分用メモリ２５４ａ，第２輝度成分用メモリ２５４ｂ，患部画像データ生成回路２５５，スイッチ回路２５６，加算器２５７，後段処理回路２５８，及び、ヒストグラム生成回路２５９を、備えている。

初段処理回路２５１は、撮像素子１６から送られてくる画像信号に所定の処理を施すための回路である。この初段処理回路２５１が画像信号に施す処理としては、高周波成分除去，増幅，ブランキング，クランピング，ホワイトバランス，ガンマ補正，アナログデジタル変換，及び、色分離がある。この初段処理回路２５１は、上述した処理を画像信号に施すことにより、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各色成分の画像データを生成する。

なお、この初段処理回路２５１は、上記一周期中の第１のタイミングで生成した各色成分の画像データを、各色成分用メモリ２５２ｒ，２５２ｇ，２５２ｂへ出力し、第２のタイミングでは、各色成分用メモリ２５２ｒ，２５２ｇ，２５２ｂへは出力しない。また、この初段処理回路２５１は、その一周期中の第１及び第２のタイミングで順次生成した各色成分の画像データを、何れも輝度成分生成回路２５３へ出力する。

各色成分用メモリ２５２ｒ，２５２ｇ，２５２ｂは、初段処理回路２５１から出力されるＲＧＢの各色成分画像データを一旦格納するためのメモリである。これら各メモリ２５２ｒ，２５２ｇ，２５２ｂは、基準信号に従ったタイミングにて、各色成分画像データを出力する。但し、Ｒ成分画像データは、加算器２５７へ出力されるが、Ｇ成分画像データ及びＢ成分画像データは、後段処理回路２５８へ出力される。

輝度成分生成回路２５３は、初段処理回路２５１から出力されるＲＧＢの各色成分画像データに基づいて、ＹＣｒＣｂの色空間における輝度成分（Ｙ成分）の画像データを生成する回路である。つまり、この輝度成分生成回路２５３は、概念的には、ＲＧＢの各色成分画像データにおける互いに同じ位置にある画素の階調値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をＹ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂの式に代入して演算することにより、その位置の画素の輝度値Ｙを算出する処理を行う。

なお、この輝度成分生成回路２５３は、上記一周期中の第１のタイミングで初段処理回路２５１から出力された各色成分画像データに基づくＹ成分画像データを、第１輝度成分用メモリ２５４ａへ出力し、第２のタイミングで初段処理回路２５１から出力された各色成分画像データに基づくＹ成分画像データを、第２輝度成分用メモリ２５４ｂへ出力する。

各輝度成分用メモリ２５４ａ，２５４ｂは、何れも、Ｙ成分画像データを一旦格納するためのメモリである。これら各メモリ２５４ａ，２５４ｂは、基準信号に従ったタイミングにて、各Ｙ成分画像データを患部画像データ生成回路２５５へ出力する。

患部画像データ生成回路２５５は、各輝度成分用メモリ２５４ａ，２５４ｂから出力される各Ｙ成分画像データに基づいて患部画像データを生成する回路である。より具体的には、この患部画像データ生成回路２５５は、先ず、両Ｙ成分画像データの階調幅を等しくさせる正規化処理をした後、両Ｙ成分画像データにおける互いに同じ位置にある画素の階調値の差分の絶対値を算出し、各画素の差分の絶対値がそれ自身の階調値とされた画像データを患部画像データとして生成する。

スイッチ回路２５６は、患部画像データ生成回路２５５と加算器２５７との間を開閉するための回路である。このスイッチ回路２５６は、システムコントロール部２２によって制御されることにより、通常観察モードの時には、患部画像データを加算器２５７へ出力させず、第１乃至第３特殊観察モードの時には、患部画像データを加算器２５７へ出力させる。

加算器２５７は、患部画像データが入力されたときのみ、この患部画像データをＲ成分画像データに加算する回路である。つまり、この加算器２５７は、通常観察モードの時には、Ｒ成分画像データをそのまま後段処理回路２５８へ素通りさせ、第１乃至第３特殊観察モードの時には、患部画像データを加算したＲ成分画像データを後段処理回路２５８へ送る。

後段処理回路２５８は、加算器２５７から出力されるＲ成分画像データと、Ｇ成分用メモリ２５２ｇ及びＢ成分用メモリ２５２ｂからそれぞれ出力されるＧ成分画像データ及びＢ成分画像データとを、モニタ出力用の画像信号に変換するための回路である。この後段処理回路２５８において各色成分画像データに施される処理としては、デジタルアナログ変換，エンコーディング，及び、インピーダンスマッチングなどがある。この後段処理回路２５８は、上述した処理を各色成分画像データに施すことにより、セパレートビデオ信号や複合ビデオ信号を生成し、モニタ３０へ出力する。

モニタ３０は、光源プロセッサ装置２０から出力されるビデオ信号を受信すると、そのビデオ信号に基づいてカラー画像を表示する。

ヒストグラム生成回路２５９は、度数分布データを生成するための回路である。具体的には、このヒストグラム生成回路２５９は、システムコントロール部２２からの要求を受けて、第２輝度成分用メモリ２５４ｂからＹ成分画像データを取得し、取得したＹ成分画像データについて、同じ階調値を持つ画素の個数を例えば０乃至２５５の階調値毎に計数することにより、度数分布データを生成する。

ところで、このシステムコントロール部２２は、操作部１０ｂ上のスイッチＳＷからの信号を受信すると、所定の励起光が試験的に挿入部１０ａの先端から射出されるように第１及び第２光源部２３，２４を制御するとともに、その励起光の射出中に、上記のヒストグラム生成回路２５９に対して度数分布データを要求して受け取る処理を、実行する。

具体的には、システムコントロール部２２は、まず、第２光源部２４の移動用ドライバ２４８を制御して、ミラー２４３を可視光の光路から引き抜くとともに、第１光源部２３の移動用ドライバ２３７及び同期用ドライバ２３８を制御して、第１回転板２３３の可視光透過フィルタ２３３ａと第１励起光透過フィルタ２３３ｂとを可視光の光路に交互に挿入させる。

すると、ライトガイド１５の基端面には、可視光と第１波長帯域の励起光とが交互に導入されるため、配光レンズ１１からは、可視光と第１波長帯域の励起光が射出される。このとき、撮像素子１６は、光が入射すると否とに拘わらず、画像信号を生成し続ける。

一方、ライトガイド１５の基端面への可視光と第１波長帯域の励起光の導入を開始した後、システムコントロール部２２は、画像処理部２５内のヒストグラム生成回路２５９に度数分布データの送信を要求する。

ヒストグラム生成回路２５９は、この要求を受けて、第２輝度成分用メモリ２５４ｂからＹ成分画像データを或るタイミングで取得する。但し、第１輝度成分用メモリ２５４ａからはＹ成分画像データを取得しない。従って、ヒストグラム生成回路２５９は、挿入部１０ａの先端から励起光が射出されたときに撮像素子１６によって生成された画像データに対して、処理を行い、可視光が射出されたときのそれに対しては、処理を行わない。

このヒストグラム生成回路２５９は、Ｙ成分画像データを取得すると、取得したＹ成分画像データに基づいて度数分布データを生成する。図６及び図７は、この度数分布データに基づいて作成された線グラフを示す。図６は、５０よりも低い側の階調値にピークを持つ線グラフの例を示しており、図７は、５０よりも高い側の階調値にピークを持つ線グラフの例を示している。そして、ヒストグラム生成回路２５９は、このような度数分布データを生成すると、それをシステムコントロール部２２へ送信する。

システムコントロール部２２は、度数分布データを取得すると、第１光源部２３の移動用ドライバ２３７及び同期用ドライバ２３８を制御して、可視光と第１波長帯域の励起光のライトガイド１５への導入を停止させる。

続いて、システムコントロール部２２は、取得した度数分布データにおける最大の画素数（ピーク）を持つ階調値が閾値を超えているか否かを判別する。なお、本実施形態では、閾値は５０に設定されている。従って、システムコントロール部２２は、図６の線グラフに示されるような度数分布データを取得した場合には、最大画素数を持つ階調値が閾値を超えていないと判別し、図７の線グラフに示されるような度数分布データを取得した場合には、最大画素数を持つ階調値が閾値を超えていると判別する。

このシステムコントロール部２２は、最大画素数を持つ階調値が閾値を超えていないと判別したときには、図示せぬＲＡＭ内に記憶されている第１試験光フラグを“０”に切り替え、最大画素数を持つ階調値が閾値を超えていると判別したときには、第１試験光フラグを“１”に切り替える。

次に、システムコントロール部２２は、第１光源部２３の移動用ドライバ２３７及び同期用ドライバ２３８を制御して、第１回転板２３３の可視光透過フィルタ２３３ａと第２励起光透過フィルタ２３３ｃとを可視光の光路に交互に挿入させる。

すると、ライトガイド１５の基端面には、可視光と第２波長帯域の励起光とが交互に導入されるため、配光レンズ１１からは、可視光と第２波長帯域の励起光が射出される。このとき、撮像素子１６は、光が入射すると否とに拘わらず、画像信号を生成し続ける。

一方、ライトガイド１５の基端面への可視光と第２波長帯域の励起光の導入を開始した後、システムコントロール部２２は、画像処理部２５内のヒストグラム生成回路２５９に度数分布データの送信を要求する。このヒストグラム生成回路２５９は、この要求を受けて、第１波長帯域の励起光を射出したときと同様に、第２輝度成分用メモリ２５４ｂからＹ成分画像データを或るタイミングで取得し、このＹ成分画像データに基づいて度数分布データを生成し、これをシステムコントロール部２２へ送信する。

システムコントロール部２２は、度数分布データを取得すると、第１光源部２３の移動用ドライバ２３７及び同期用ドライバ２３８を制御して、可視光と第１波長帯域の励起光のライトガイド１５への導入を停止させ、続いて、取得した度数分布データにおける最大の画素数（ピーク）を持つ階調値が閾値を超えているか否かを判別する。

そして、システムコントロール部２２は、図６のように最大画素数を持つ階調値が閾値を超えていないと判別したときには、図示せぬＲＡＭ内に記憶されている第２試験光フラグを“０”に切り替え、図７のように最大画素数を持つ階調値が閾値を超えていると判別したときには、第２試験光フラグを“１”に切り替える。

システムコントロール部２２は、このようにして、第１波長帯域及び第２波長帯域の励起光を試験光として射出することによって、第１試験光フラグ及び第２試験光フラグを決定した後、この第１及び第２試験光フラグの組み合わせに基づいて、観察モードを切り替える。

図８は、第１及び第２試験光フラグの組み合わせと観察モードとの関係を示す表である。図８に示されるように、システムコントロール部２２は、第１及び第２試験光フラグの組み合わせが“０”と“０”であった場合には、観察モードを通常観察モードに切り替え、“０”と“１”であった場合には、観察モードを第１特殊観察モードに切り替え、“１”と“０”であった場合には、観察モードを第２特殊観察モードに切り替え、“１”と“１”であった場合には、観察モードを第３特殊観察モードに切り替える。

システムコントロール部２２は、このようにして観察モードを切り替えた後、第１及び第２光源部２３，２４を制御して、観察モードに応じた光をライトガイド１５の基端面に導入させる。

具体的には、システムコントロール部２２は、通常観察モードに切り替えた時には、各移動用ドライバ２３７，２４８を制御して、第１回転板２３３とミラー２４３を可視光の光路から引き抜く。

また、システムコントロール部２２は、第１特殊観察モードに切り替えたときには、各移動用ドライバ２３７，２４８を制御して、ミラー２４３を可視光の光路から引き抜くとともに第１回転板２３３をその光路に挿入し、その後、同期用ドライバ２３８を制御して、可視光透過フィルタ２３３ａと第１励起光透過フィルタ２３３ｂとを可視光の光路に交互に挿入させる。

また、システムコントロール部２２は、第２特殊観察モードに切り替えたときには、各移動用ドライバ２３７，２４８を制御して、ミラー２４３を可視光の光路から引き抜くとともに第１回転板２３３をその光路に挿入し、その後、同期用ドライバ２３８を制御して、可視光透過フィルタ２３３ａと第２励起光透過フィルタ２３３ｃとを可視光の光路に交互に挿入させる。

また、システムコントロール部２２は、第３特殊観察モードに切り替えたときには、移動用ドライバ２４８を制御して、ミラー２４３を可視光の光路に挿入し、その後、同期用ドライバ２４９を制御して、可視光透過フィルタ２４４ａと第３励起光透過フィルタ２４４ｂとを白色光の光路に交互に挿入させる。

システムコントロール部２２は、このようにして、観察モードに応じた光のライトガイド１５の基端面への導入を開始した後、図示せぬ操作盤に観察モード切替終了の旨を表示する。

上述した電子内視鏡システムには、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端に着脱自在に装着するための３つのキャップが、用意されている。これら３つのキャップは、互いに異なる光学特性を持つ光学フィルタをそれぞれ有しているが、何れも、同じ形状に形成されている。そこで、以下では３つのキャップを区別することなく、それらキャップ及びその装着構造について説明する。

図９は、このキャップ４０及びその装着構造を説明するための斜視図である。また、図１０は、このキャップ４０の背面図であり、図１１は、図１０のＡ−Ａ線に沿って切断されたキャップ４０を図１０の下方から見たときの断面側面図であり、図１２は、挿入部１０ａの先端へのキャップ４０の装着方法を説明するための説明図である。

電子内視鏡１０の挿入部１０ａは、円柱状に形成されている。但し、図９に示されるように、挿入部１０ａの先端から操作部１０ｂに向かった所定幅の部分１０ｄは、それ以外の部分より若干量だけ外径が細くなるように、形成されている。以下、外径が細くなっている部分１０ｄを、“細径突出部”と表記する。

この細径突出部１０ｄは、図９に示されるように、Ｄカット形状に形成されており、その外周面のうち、平坦な部分（Ｄカット形状におけるカット面）１０ｐ以外には、その周方向に沿って、断面半円状の一本のキー溝１０ｋが形成されている。なお、配光レンズ１１が嵌め込まれた貫通孔の口，対物レンズ１２が嵌め込まれた貫通孔の口，及び、鉗子口１３は、細径突出部１０ｄの先端面に形成されている。

これに対し、キャップ４０は、扁平な有底の略円筒状に形成されており、挿入部１０ａの外径とほぼ同じ外径を有している。但し、キャップ４０の内周面は、円柱状では無く、図１０に示されるように、Ｄカット形状に形成されている。また、図１１に示されるように、キャップ４０の内周面のうち、平坦な部分（Ｄカット形状におけるカット面）４０ｐ以外には、その周方向に沿って、断面半円状の一本のキー４０ｋが突出形成されている。そして、キャップ４０本体は、外力により僅かに変形され得る樹脂などの材料によって製造されている。

また、キャップ４０の底部には、３つの貫通孔が穿たれており、そのうちの一対の貫通孔には、光学フィルタ４１，４２が嵌め込まれている。一方の光学フィルタ４１は、約３５０ｎｍ乃至７００ｎｍを含む全ての波長帯域の光を透過させる透過フィルタである。他方の光学フィルタ４２は、所定の波長帯域の光だけを除去する除去フィルタである。残りの１つの貫通孔４３には、何も嵌め込まれていない。

以上のように挿入部１０ａの先端とキャップ４０とが構成されるので、キャップ４０を挿入部１０ａの先端に装着する際には、以下のようにすればよい。すなわち、挿入部１０ａの細径突出部１０ｄにおける平坦面１０ｐと、キャップ４０の内側の平坦面４０ｐとが接触するようにして、図１２に示されるように、挿入部１０ａの細径突出部１０ｄをキャップ４０の内側に嵌め込めば良い。

細径突出部１０ｄをキャップ４０の奥まで押し込むと、キャップ４０のキー４０ｋが細径突出部１０ｄのキー溝１０ｋに嵌り込み、キャップ４０が挿入部１０ａの先端に堅牢に固定される。

そして、このようにキャップ４０が挿入部１０ａの先端に固定された場合、配光レンズ１１の前方に透過フィルタ４１が位置し、対物レンズ１２の前方に除去フィルタ４２が位置し、鉗子口１３の前方に貫通孔４３が位置する。このとき、挿入部１０ａをその前方から見ると、透過フィルタ４１は配光レンズ１１と重なり、除去フィルタ４２は対物レンズ１２と重なり、貫通孔４３は鉗子口１３と重なっている。

なお、キャップ４０の内周面と細径突出部１０ｄとは、ともにＤカット形状であることから、キャップ４０が細径突出部１０ｄに固定された際には、キャップ４０は回転不能となっている。従って、挿入部１０ａをその前方から見たときに、透過フィルタ４１が配光レンズ１１からずれた位置に存在していたり、除去フィルタ４２が対物レンズ１２からずれた位置に存在していたり、貫通孔４３が鉗子口１３からずれた位置に存在していたりすることがない。

挿入部１０ａの先端とキャップ４０とがこのように構成されているため、配光レンズ１１を通過した光は、必ず、透過フィルタ４１を透過することとなり、また、対物レンズ１２へ入射しようとする光は、必ず、除去フィルタ４２を透過することとなる。

なお、キャップ４０の底部の内面において、除去フィルタ４２の嵌め込まれた貫通孔の縁には、筒状の突出部４４が、キャップ４０と一体に形成されている。そして、細径突出部１０ｄがキャップ４０の奥まで押し込まれると、この突出部４４の先端面は、細径突出部１０ｄの先端面に当接し、この突出部４４は、除去フィルタ４２と対物レンズ１２とに挟まれた空間を密閉する。これにより、配光レンズ１１から射出される光が除去フィルタ４２と対物レンズ１２との間に侵入することが、防止されている。

電子内視鏡システムに用意される３つのキャップは、何れも、上述した形状に形成されており、透過フィルタ４１が透過させる光の波長帯域は、３つのキャップとも共通しているが、除去フィルタ４２が除去する励起光の波長帯域は、キャップ毎に異なっている。

第１のキャップの除去フィルタは、第１特殊観察モードの時に第１光源部２３から射出される励起光（４００ｎｍ〜４５０ｎｍ）と同じ第１波長帯域の光を除去する。第２のキャップの除去フィルタは、第２特殊観察モードの時に第１光源部２３から射出される励起光（４５０ｎｍ〜５００ｎｍ）と同じ第２波長帯域の光を除去する。第３のキャップの除去フィルタは、第３特殊観察モードの時に第２光源部２４から射出される励起光（３５０ｎｍ〜４００ｎｍ）と同じ第３波長帯域の光を除去する。

なお、上述したように、３つのキャップ４０は、何れも同じ形状に形成されているが、このように同形状のキャップが３つ用意されていると、操作者が、キャップの外観から、除去フィルタの波長特性を区別できない虞がある。そこで、図９に示されるように、各キャップの側面には、それらを個別に識別するための識別情報が記載されている。

本実施形態の電子内視鏡システムが、以上のように構成されるので、この電子内視鏡システムの操作者は、以下に示されるような手順により、体腔内を観察することができる。

まず、操作者は、電子内視鏡１０と光源プロセッサ装置２０とモニタ３０とを接続し、光源プロセッサ装置２０とモニタ３０の電源を投入する。続いて、操作者は、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からキャップ４０を取り外した状態で、この挿入部１０ａの先端を何にも対向させずに、操作部１０ｂのスイッチＳＷを押下する。

すると、配光レンズ１１からは、可視光と第１波長帯域の励起光が試験光として交互に射出される。しかし、挿入部１０ａの先端は何にも対向していないことから、対物レンズ１２に入射する光が殆ど無く、撮像素子１６にも光が殆ど入射しない。そのため、低い側の階調値にピークを持つ図６のような度数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡される。これにより、システムコントロール部２２は、最大の画素数を持つ階調値が閾値を超えていないと判別し、第１試験光フラグを“０”に切り替える。

この後、配光レンズ１１からは、可視光と第２波長帯域の励起光が試験光として交互に射出される。しかし、挿入部１０ａの先端は何にも対向していないことから、やはり、対物レンズ１２に入射する光が殆ど無く、撮像素子１６にも光が殆ど入射しない。そのため、低い側の階調値にピークを持つ図６のような同数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡される。これにより、システムコントロール部２２は、最大の画素数を持つ階調値が閾値を超えていないと判別し、第２試験光フラグを“０”に切り替える。

この結果、システムコントロール部２２は、第１及び第２試験光フラグが共に“０”であることに基づいて、観察モードを通常観察モードに切り替え（図８参照）、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、可視光が連続的に射出されるようになり、図示せぬ操作盤には、観察モード切替終了の旨が、表示される。

このようにして観察モードが通常観察モードに切り替えられた後、操作者が、挿入部１０ａを体腔内に挿入すると、その体腔内が照明される。そして、体腔壁の表面で反射された照明光のうち、対物レンズ１２を透過した光は、撮像素子１６の撮像面に入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（通常像）が、対物レンズ１２によって形成される。

撮像面上に形成された通常像は、撮像素子１６によって撮像され、画像信号が画像処理部２５へ出力される。画像処理部２５では、初段処理回路２５１が画像信号に所定の処理を施してＲＧＢの各色成分の画像データを生成する。これら各色成分画像データは、患部画像データが加算されることなく、後段処理回路２５８へ出力され、後段処理回路２５８においてモニタ出力用の画像信号であるビデオ信号に変換される。そして、そのビデオ信号がモニタ３０に出力される。

このため、モニタ３０には、通常像が、カラーの通常観察画像として表示される。操作者は、この通常観察画像を見ながら、体腔壁の状態を観察することができる。

さらに、操作者は、モニタ３０上の通常観察画像の観察を通じて選択した部位に対して、第１波長帯域の励起光を利用して得られる特殊観察画像の観察を行う。具体的には、操作者は、電子内視鏡１０の挿入部１０ａを一旦体腔外に引き抜き、挿入部１０ａの先端に第１のキャップを装着し、蛍光を発することのない白い紙に挿入部１０ａの先端を対向させ、操作部１０ｂに設けられているスイッチＳＷを操作する。

すると、配光レンズ１１からは、可視光と第１波長帯域の励起光とが試験光として交互に射出される。これら可視光と第１波長帯域の励起光は、透過フィルタ４１を透過して、白い紙に交互に照射される。

そして、この白い紙で反射された第１波長帯域の励起光のうちの除去フィルタ４２に入射した励起光は、その除去フィルタ４２によって約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍの波長成分を除去される。つまり、第１波長帯域の励起光は、この除去フィルタ４２において完全に除去される。

このため、撮像素子１６には、第１波長帯域の励起光が入射しないので、低い側の階調値にピークを持つ図６のような度数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡される。これにより、システムコントロール部２２は、最大の画素数を持つ階調値が閾値を超えていないと判別し、第１試験光フラグを“０”に切り替える。

この後、配光レンズ１１からは、可視光と第２波長帯域の励起光が試験光として交互に射出される。これら可視光と第２波長帯域の励起光は、透過フィルタ４１を透過して、白い紙に交互に照射される。

そして、この白い紙で反射された第２波長帯域の励起光のうちの除去フィルタ４２に入射した励起光は、その除去フィルタ４２によって約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍの波長成分を除去される。つまり、第２波長帯域の励起光は、この除去フィルタ４２を素通りする。

このため、撮像素子１６には、第２波長帯域の励起光が入射するので、高い側の階調値にピークを持つ図７のような度数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡される。これにより、システムコントロール部２２は、最大の画素数を持つ階調値が閾値を超えていると判別し、第２試験光フラグを“１”に切り替える。

この結果、システムコントロール部２２は、第１試験光フラグが“０”であって第２試験光フラグが“１”であることに基づいて、観察モードを第１特殊観察モードに切り替え（図８参照）、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、可視光と第１波長帯域の励起光とが交互に射出されるようになり、図示せぬ操作盤には、観察モード切替終了の旨が、表示される。

このようにして観察モードが第１特殊観察モードに切り替えられた後、操作者が、再度、挿入部１０ａの先端を体腔内に挿入し、操作部１０ｂに備えられているアングルノブを操作して、モニタ３０上の通常観察画像の観察を通じて選択した部位に対し、挿入部１０ａの先端を対向させる。

体腔内に照射された可視光は、体腔内を照明する。そして、体腔壁の表面で反射された照明光の一部が、第１のキャップの除去フィルタ４２へ向かうが、その除去フィルタ４２に入射した照明光は、その除去フィルタ４２によって第１波長帯域の波長成分を除去された後、対物レンズ１２を介して撮像素子１６の撮像面へ入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（通常像）が、対物レンズ１２によって形成される。

一方、体腔内に照射された第１波長帯域の励起光は、体腔壁下の生体組織を励起するとともに、体腔壁の表面で反射される。そして、体腔壁下の生体組織が発した蛍光と体腔壁の表面で反射された励起光とを含む光の一部が、第１のキャップの除去フィルタ４２へ向かうが、その除去フィルタ４２に入射した光は、その除去フィルタ４２によって第１波長帯域の波長成分を除去される。つまり、この除去フィルタ４２を蛍光だけが透過する。図１３は、第１のキャップの除去フィルタ４２を透過し得る波長帯域を示す分光図である。この除去フィルタ４２を透過した蛍光は、対物レンズ１２を介して撮像素子１６の撮像面へ入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（蛍光像）が、対物レンズ１２によって形成される。

撮像面上に交互に形成された通常像と蛍光像は、撮像素子１６によって撮像され、それらの画像信号が画像処理部２５へ順次出力される。画像処理部２５では、初段処理回路２５１が画像信号に所定の処理を施し、第１のタイミングでは、通常像に基づく各色成分画像データ（通常画像データ）を各色成分用メモリ２５２ｒ，２５２ｇ，２５２ｂと輝度成分生成回路２５３へ出力し、第２のタイミングでは、蛍光像に基づく各色成分画像データ（蛍光画像データ）を輝度成分生成回路２５３へ出力する。

輝度成分生成回路２５３は、通常像に基づく各色成分画像データを第１のタイミングで取得すると、輝度成分画像データに変換して第１輝度成分用メモリ２５４ａへ出力し、蛍光像に基づく各色成分画像データを第２のタイミングで取得すると、輝度成分画像データに変換して第２輝度成分用メモリ２５４ｂへ出力する。そして、第１及び第２輝度成分用メモリ２５４ａ，２５４ｂ内の輝度成分画像データに基づいて、患部画像データ生成回路２５５が、患部画像データを生成する。

そして、通常像に基づく各色成分画像データ中のＲ成分画像データにその患部画像データが加算された後、各色成分画像データが、後段処理回路２５８においてモニタ出力用の画像信号であるビデオ信号に変換され、このビデオ信号がモニタ３０に出力される。

このため、モニタ３０には、通常像と蛍光像とに基づいて生成された特殊像が、カラーの特殊観察画像として表示される。操作者は、この特殊観察画像を見ながら、体腔壁の輪郭や凹凸を特定できるとともに、その画像の中において斑点状や塊状として赤色にて示された部分により、相対的に弱い蛍光を発する生体組織の集合体、すなわち、腫瘍や癌などの病変が生じている可能性の高い部位を、認識することができる。

さらに、操作者は、必要がある場合に、体腔内に照射する励起光の波長帯域を第２波長帯域に変更して、特殊観察画像の観察を行う。具体的には、操作者は、電子内視鏡１０の挿入部１０ａを一旦体腔外に引き抜き、挿入部１０ａの先端から第１のキャップを取り外して第２のキャップをその先端に装着し、蛍光を発することのない白い紙に挿入部１０ａの先端を対向させ、操作部１０ｂに備えられているスイッチＳＷを押下する。

すると、可視光と第１波長帯域の励起光が、試験光として、挿入部１０ａの先端から白い紙に交互に照射され、白い紙で反射された第１波長帯域の励起光の一部が、第２のキャップの除去フィルタ４２を素通りして、撮像素子１６に入射する。このため、図７のような度数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡され、第１試験光フラグが、“１”に切り替わる。

その後、可視光と第２波長帯域の励起光が、試験光として、挿入部１０ａの先端から白い紙に交互に照射され、白い紙で反射された第２波長帯域の励起光の一部が、第２のキャップの除去フィルタ４２に除去され、撮像素子１６には光が入射しない。このため、図６のような度数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡され、第２試験光フラグが、“０”に切り替わる。

この結果、システムコントロール部２２は、第１試験光フラグが“１”であって第２試験光フラグが“０”であることに基づいて、観察モードを第２特殊観察モードに切り替え（図８参照）、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、可視光と第２波長帯域の励起光とが交互に射出されるようになり、図示せぬ操作盤には、観察モード切替終了の旨が、表示される。

このようにして観察モードが第２特殊観察モードに切り替えられた後、操作者が、再度、挿入部１０ａの先端を体腔内に挿入し、操作部１０ｂに備えられているアングルノブを操作して、モニタ３０上の通常観察画像の観察を通じて選択した部位に対し、挿入部１０ａの先端を対向させる。

体腔内に照射された可視光は、体腔内を照明する。そして、体腔壁の表面で反射された照明光の一部が、第２のキャップの除去フィルタ４２へ向かうが、その除去フィルタ４２に入射した照明光は、その除去フィルタ４２によって第１波長帯域の波長成分を除去された後、対物レンズ１２を介して撮像素子１６の撮像面へ入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（通常像）が、対物レンズ１２によって形成される。

一方、体腔内に照射された第２波長帯域の励起光は、体腔壁下の生体組織を励起するとともに、体腔壁の表面で反射される。そして、体腔壁下の生体組織が発した蛍光と体腔壁の表面で反射された励起光とを含む光の一部が、第２のキャップの除去フィルタ４２へ向かうが、その除去フィルタ４２に入射した光は、その除去フィルタ４２によって第２波長帯域の波長成分を除去される。つまり、この除去フィルタ４２を蛍光だけが透過する。図１４は、第２のキャップの除去フィルタ４２を透過し得る波長帯域を示す分光図である。この除去フィルタ４２を透過した蛍光は、対物レンズ１２を介して撮像素子１６の撮像面へ入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（蛍光像）が、対物レンズ１２によって形成される。

この結果、撮像面には、通常像と蛍光像とが交互に形成される。そして、励起光の波長帯域が第１波長帯域である場合と同様の処理が、画像処理部２５内で行われた後、カラーの特殊観察画像が、モニタ３０に表示される。これにより、操作者は、励起光の波長帯域を第２波長帯域へ変更したときの特殊観察画像を観察することができる。

さらに、操作者は、必要がある場合に、体腔内に照射する励起光の波長帯域を第３波長帯域に変更して、特殊観察画像の観察を行う。具体的には、操作者は、電子内視鏡１０の挿入部１０ａを一旦体腔外に引き抜き、挿入部１０ａの先端から第２のキャップを取り外して第３のキャップをその先端に装着し、蛍光を発することのない白い紙に挿入部１０ａの先端を対向させ、操作部１０ｂに備えられているスイッチＳＷを押下する。

すると、可視光と第１波長帯域の励起光が、試験光として、挿入部１０ａの先端から白い紙に交互に照射され、白い紙で反射された第１波長帯域の励起光の一部が、第２のキャップの除去フィルタ４２を素通りして、撮像素子１６に入射する。このため、図７のような度数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡され、第１試験光フラグが、“１”に切り替わる。

その後、可視光と第２波長帯域の励起光が、試験光として、挿入部１０ａの先端から白い紙に交互に照射され、白い紙で反射された第２波長帯域の励起光の一部が、第２のキャップの除去フィルタ４２を素通りして、撮像素子１６に入射する。このため、図７のような度数分布データが、ヒストグラム生成回路２５９からシステムコントロール部２２へ引き渡され、第２試験光フラグが、“１”に切り替わる。

この結果、システムコントロール部２２は、第１及び第２試験光フラグが共に“１”であることに基づいて、観察モードを第３特殊観察モードに切り替え（図８参照）、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、可視光と第３波長帯域の励起光とが交互に射出されるようになり、図示せぬ操作盤には、観察モード切替終了の旨が、表示される。

このようにして観察モードが第３特殊観察モードに切り替えられた後、操作者が、再度、挿入部１０ａの先端を体腔内に挿入し、操作部１０ｂに備えられているアングルノブを操作して、モニタ３０上の通常観察画像の観察を通じて選択した部位に対し、挿入部１０ａの先端を対向させる。

体腔内に照射された可視光は、体腔内を照明する。そして、体腔壁の表面で反射された照明光の一部が、第３のキャップの除去フィルタ４２へ向かうが、その除去フィルタ４２に入射した照明光は、その除去フィルタ４２によって第３波長帯域の波長成分を除去された後（つまり素通りした後）、対物レンズ１２を介して撮像素子１６の撮像面へ入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（通常像）が、対物レンズ１２によって形成される。

一方、体腔内に照射された第３波長帯域の励起光は、体腔壁下の生体組織を励起するとともに、体腔壁の表面で反射される。そして、体腔壁下の生体組織が発した蛍光と体腔壁の表面で反射された励起光とを含む光の一部が、第３のキャップの除去フィルタ４２へ向かうが、その除去フィルタ４２に入射した光は、その除去フィルタ４２によって第３波長帯域の波長成分を除去される。つまり、この除去フィルタ４２を蛍光だけが透過する。図１５は、第３のキャップの除去フィルタ４２を透過し得る波長帯域を示す分光図である。この除去フィルタ４２を透過した蛍光は、対物レンズ１２を介して撮像素子１６の撮像面へ入射する。このとき、この撮像面には、体腔内の像（蛍光像）が、対物レンズ１２によって形成される。

この結果、撮像面には、通常像と蛍光像とが交互に形成される。そして、励起光の波長帯域が第１波長帯域である場合と同様の処理が、画像処理部２５内で行われた後、カラーの特殊観察画像が、モニタ３０に表示される。これにより、操作者は、励起光の波長帯域を第３波長帯域へ変更したときの特殊観察画像を観察することができる。

以上に説明したように、本実施形態の電子内視鏡システムによれば、操作者は、３つのキャップ４０の中から１つを選んで、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端にそのキャップ４０を装着し、白い紙をその先端に対向させ、操作部１０ｂ上のスイッチＳＷを押下するだけで、観察モードを特殊観察モードに切り替えることができる。然も、挿入部１０ａの先端に装着されているキャップを取り外して、そのキャップとは別のキャップを挿入部１０ａの先端に装着し、白い紙をその先端に対向させ、操作部１０ｂ上のスイッチＳＷを押下するだけで、観察モードを別の特殊観察モードに切り替えることができる。従って、操作者は、特殊観察に使用される励起光の波長帯域を簡単に変更することができる。

また、このようにして観察モードが何れかの特殊観察モードに切り替えられると、挿入部１０ａの先端からは、挿入部１０ａの先端に装着されているキャップ４０の有する除去フィルタが除去できる光の波長帯域と同じ波長帯域の励起光が、射出される。そのため、撮像素子１６へ向かう光の中からは、励起光の波長帯域と同じ波長帯域の光が、必ず除去される。従って、どのキャップ４０が挿入部１０ａの先端に装着されても、体腔壁の表面で反射された励起光により形成される体腔内の像（迷光像）が蛍光像に混ざることが防止されることとなる。

また、本実施形態の電子内視鏡システムによれば、励起光の波長帯域に拘らない場合には、３つのキャップ４０の中から識別情報を見ずに適当に選択した１つのキャップ４０を挿入部１０ａの先端に装着するだけで済む。このようにキャップ４０を適当に選択した場合でも、そのキャップ４０に対応する波長帯域の励起光が使用される特殊観察モードに切り替えられる。従って、操作者にとっては、電子内視鏡システムの操作に気を取られることなく、体腔内の観察に集中することができる。

さらに、本実施形態の電子内視鏡システムによれば、操作者は、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からキャップ４０を取り外して操作部１０ｂ上のスイッチＳＷを押下するだけで、観察モードを通常観察モードに簡単に切り替えることができる。

本実施形態の電子内視鏡システムの外観図 電子内視鏡システムを概略的に示す構成図 第１及び第２光源部を概略的に示す構成図 第１回転板の正面図 第２回転板の正面図 低い階調値にピークを持つ度数分布グラフ 高い階調値にピークを持つ度数分布グラフ 第１及び第２試験光フラグの組み合わせと観察モードとの関係を示す表 キャップ及びその装着構造を説明するための斜視図 キャップの背面図 図１０のＡ−Ａ切断面を図１０の下方から見たときの断面側面図 挿入部の先端へのキャップの装着方法を説明するための説明図 第１のキャップの装着時に撮像素子に入力する光の波長帯域を示す分光図 第２のキャップの装着時に撮像素子に入力する光の波長帯域を示す分光図 第３のキャップの装着時に撮像素子に入力する光の波長帯域を示す分光図

符号の説明

１０ 電子内視鏡
１０ａ 挿入部
１０ｂ 操作部
１０ｃ 可撓管
１０ｄ 細径突出部
１０ｋ キー溝
１１ 配光レンズ
１２ 対物レンズ
１３ 鉗子口
１５ ライトガイド
１６ 撮像素子
１７ ドライバ
２０ 光源プロセッサ装置
２１ タイミングコントロール部
２２ システムコントロール部
２３ 第１光源部
２３１ 可視光ランプ
２３３ 第１回転板
２３３ａ 可視光透過フィルタ
２３３ｂ 第１励起光透過フィルタ
２３３ｃ 第２励起光透過フィルタ
２３４ 第１モータ
２３５ ステージ機構
２４ 第２光源部
２４１ 白色光ランプ
２４４ 第２回転板
２４４ａ 可視光透過フィルタ
２４４ｂ 第３励起光透過フィルタ
２４５ 第３モータ
２４６ ステージ機構
２５ 画像処理部
２５１ 初段処理回路
２５３ 輝度成分生成回路
２５４ａ 第１輝度成分用メモリ
２５４ｂ 第２輝度成分用メモリ
２５９ ヒストグラム生成回路
３０ モニタ
４０ キャップ
４０ｋ キー
４１ 透過フィルタ
４２ 除去フィルタ

Claims (13)

1. 体腔内に挿入するための細管状の挿入部と、
   前記挿入部の先端が体腔内に挿入された際にその体腔内の像を形成するための対物光学系と、
   前記対物光学系により形成された体腔内の像をカラー撮影して画像信号を出力する撮影装置と、
   互いに異なる複数の波長帯域のうちの１つの波長帯域の励起光，及び、前記体腔内を照明するための照明光を交互に射出する光源部と、
   前記光源から射出される光を導くとともに導いた光を前記挿入部の先端から射出するための照明光学系と、
   前記光源部が前記照明光を射出する期間に前記撮影装置から取得した画像信号と、前記光源部が前記励起光を射出する期間に前記撮影装置から取得した画像信号とに基づいて、患部と推定し得る箇所が示された特殊画像を表示させるための画像信号を生成する画像処理部と、
   前記複数の波長帯域を持つ励起光をそれぞれ除去するための複数の除去フィルタと、
   前記複数の除去フィルタをそれぞれ備え、その除去フィルタが前記対物光学系の前方に位置する状態で前記挿入部の先端に着脱自在に装着される複数のキャップと、
   所定の指示を受け付けた場合に、前記光源部に対して前記複数の波長帯域の励起光を順次射出させるとともに、前記複数の波長帯域の励起光が順次射出される毎に前記撮影装置から画像信号を取得し、それらの画像信号に基づいて、前記対物光学系の前方に位置する除去フィルタによって除去されている光の波長帯域を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された波長帯域と同じ波長帯域の励起光を前記光源部に対して射出させる光源制御部と
   を備えることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記検出部は、前記複数の波長帯域の励起光が順次射出される毎に前記撮影装置から画像信号を取得すると、それらの画像信号に基づいて画像データをそれぞれ生成し、画像データのそれぞれについて、同じ階調値を持つ画素の個数を階調値毎に計数してなる度数分布を生成し、各度数分布のうち、最大画素数の階調値が所定の閾値よりも低い度数分布を特定し、特定した度数分布に対応する励起光の波長帯域を、前記対物光学系の前方に位置する除去フィルタによって除去されている光の波長帯域として、検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
3. 前記光源部は、
   可視光を射出する可視光光源と、
   白色光を射出する白色光光源と、
   前記照明光を射出すべき期間には、前記可視光光源が射出する可視光を前記照明光学系に導入し、前記励起光を射出すべき期間には、前記照明光学系に対し、前記可視光光源が射出する可視光のうちの一部，又は、前記白色光光源が射出する白色光のうちの一部を導入する制御機構と
   を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
4. 前記白色光光源が射出する白色光には、紫外光が含まれ、
   前記制御機構は、前記励起光を射出すべき期間には、前記照明光学系に対し、前記可視光光源が射出する可視光のうちの一部，又は、前記白色光光源が射出する白色光のうちの紫外光を導入する
   ことを特徴とする請求項３記載の内視鏡システム。
5. 前記光源部は、
   可視光を射出する可視光光源と、
   互いに異なる２つの波長帯域の励起光をそれぞれ前記可視光の中から取り出すための２つの励起光透過フィルタと、
   何れか１つの励起光透過フィルタを所定の時間間隔を空けて前記可視光の光路内に繰り返し挿入する挿入機構と、
   前記励起光を射出すべき期間に前記可視光の光路内に繰り返し挿入される励起光透過フィルタを、前記検出部により検出された波長帯域の励起光を前記可視光の中から取り出すための励起光透過フィルタへ、切り替えるための切替機構と
   を有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
6. 前記キャップは、有底な略円筒形状に形成されており、
   前記除去フィルタは、前記キャップの底部に穿たれた貫通孔に、それぞれ嵌め込まれている
   ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
7. 前記挿入部は、前記キャップの内側に嵌め込み可能な形状を有する突出部を、その先端に有する
   ことを特徴とする請求項６記載の内視鏡システム。
8. 前記キャップの内側と前記突出部は、何れもＤカット形状に形成されており、前記キャップに前記突出部が挿入されると、前記キャップは、前記挿入部に対し回転不能となる
   ことを特徴とする請求項７記載の内視鏡システム。
9. 前記キャップの内周面及び前記突出部の外周面には、キー溝とそのキー溝に嵌め込み可能なキーとがそれぞれ形成されており、前記キャップが前記突出部に装着された際には、前記キー溝と前記キーとが嵌り込む
   ことを特徴とする請求項７記載の内視鏡システム。
10. 前記キャップの外面には、多数のキャップの中から各キャップを個別に識別するための識別情報が、記載されている
    ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
11. 前記キャップは、前記挿入部の先端に装着された際に前記照明光学系の前方に配置される貫通孔を、有する
    ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
12. 前記挿入部の先端には、鉗子口が穿たれているとともに、
    前記キャップは、前記挿入部の先端に装着された際に前記鉗子口の前方に配置される貫通孔を、有する
    ことを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
13. 前記撮影装置は、前記対物光学系によって形成された体腔内の像を撮像して画像信号を出力する撮像素子である
    ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の内視鏡システム。

Images