JP4424972B2 - 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、内視鏡の先端が挿入された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へ供給して、その内視鏡の先端から照明光と励起光とを交互に射出できる内視鏡システムが、特許文献１において開示されている。

この特許文献１記載の内視鏡システムは、内視鏡内のライトガイドに導入される白色光の光路に対し、その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、所定の時間間隔を空けながら繰り返し挿入するように、構成されている。このため、内視鏡内のライトガイドには、照明光としての白色光と励起光とが、交互に導入される。

また、この特許文献１記載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画像（通常画像）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画像（蛍光画像）とを、撮影装置を通じて交互に取得し、通常画像と蛍光画像とに基づいて生成される特殊画像を順次モニタに表示させる。

さらに、この特許文献１記載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が迷光として蛍光に混ざった状態で蛍光画像が生成され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画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、上述した特許文献１記載の内視鏡システムは、１つの波長帯域の励起光を透過させるための１つ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、照明光と励起光とを内視鏡の先端から射出させることによって通常画像と蛍光画像とに基づいた特殊画像を生成する場合において、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としても撮影装置へ入射する蛍光に迷光としての励起光が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に発明された内視鏡システムは、以下に記述されるように、構成されている。

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、前記挿入部の基端から先端へ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照明光学系と、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対物光学系と、前記対物光学系により形成された像を撮影して画像データを生成する撮影装置とを備える内視鏡，体腔壁下の生体組織を励起する特定波長帯域の励起光を除去する励起光除去フィルタと、当該特定波長帯域に対応した情報を保持する識別部とを備えるとともに、前記励起光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キャップ，並びに、複数の波長帯域の励起光の中から選択された１つの波長帯域の励起光を前記照明光学系に導入する光源部と、前記挿入部の先端に対して装着されたキャップが備える励起光除去フィルタが除去する励起光の波長帯域を、当該キャップが備える識別部が保持する情報に基づいて検出する検出部と、前記検出部により検出された波長帯域の励起光を前記光源部に対して選択させる光源制御部とを備える光源装置からなることを、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内視鏡の挿入部の先端に装着された場合、光源装置の検出部が、そのキャップが備える励起光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、光源部に対し、その波長帯域と同じ波長帯域の励起光を照明光学系に導入させる。すると、その波長帯域の励起光が、体腔内に挿入された挿入部の先端から射出され、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。このとき、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励起光除去フィルタによって、その波長帯域の成分を必ず除去される。従って、内視鏡の撮影装置には、残りの波長帯域の光である蛍光が入射することとなる。つまり、この撮影装置に入射する蛍光には、体腔壁の表面で反射された励起光が迷光として含まれないため、蛍光に迷光が混ざった状態で蛍光画像が生成されることがない。

従って、この内視鏡システムの操作者は、複数のキャップの中から任意のキャップを選択するとともに、選択したキャップを内視鏡の挿入部の先端に装着するだけで、簡単に、光源装置の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、内視鏡の挿入部における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、内視鏡の対物光学系を通じて撮影装置へ入射する蛍光には、迷光としての励起光が混ざることがない。

以上に説明したように、本発明によれば、照明光と励起光とを内視鏡の先端から射出させることによって通常画像と蛍光画像とに基づいた特殊画像を生成する場合において、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としても撮影装置へ入射する蛍光に迷光としての励起光が混ざることを防止される。

以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態を、二例説明する。

実施形態１

図１は、本発明の第１実施形態である電子内視鏡システムの外観図である。図１に示されるように、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，特殊光源装置３０，及び、モニタ４０を、備えている。

図２は、電子内視鏡１０内及び光源プロセッサ装置２０内を概略的に示す構成図である。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な細管状の挿入部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３参照）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ン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部１０ｄ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の光軸に対して垂直な状態でその光軸上に配置されており、その撮像面の位置は、対物レンズ１２の像面の位置に、ほぼ一致している。

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、コネクタ部１０ｄ内のドライバ１７に接続され、他方の信号線１６ｂは、コネクタ部１０ｄ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へ出力するための回路である。

さらに、挿入部１０ａの先端には、図１及び図２には示されていないが、キャップ１８が装着可能となっている。このキャップ１８は、後述するように、所定の光学特性を持つ光学フィルタを有し、挿入部１０ａの先端に対して着脱自在である。第１実施形態では、光学フィルタの光学特性が互いに異なる３つのキャップ１８，１８’，１８”が用意されているが、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１８，１８’，１８”を区別することなく、１つのキャップ１８の形状及び装着構造について、説明し、その後に、各キャップ１８，１８’，１８”の有する光学フィルタの光学特性の違いについて説明する。

図３は、キャップ１８の形状及び装着構造を説明するための斜視図である。また、図４は、キャップ１８の背面図であり、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿って切断されたキャップ１８を図４の下方から見たときの断面側面図であり、図６は、挿入部１０ａの先端にキャップ１８を装着する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３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１０ｅ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１０ｅを、“細径突出部”と表記する。

この細径突出部１０ｅは、図３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開口，対物レンズ１２が嵌め込まれた貫通孔の開口，及び、鉗子口１３は、細径突出部１０ｅの先端面に形成されている。

また、細径突出部１０ｅの平坦面１０ｐには、電極部１９が備えられている。電極部１９は、耐酸性及び導電性の高い短冊状の３枚の電極板から、構成されている。図６に示されるように、３枚の電極板１９１〜１９３は、その長手方向が挿入部１０ａの軸方向に向けられ、且つ、その軸方向に直交する方向において互いに等間隔な間隙を空けて平行に並べられた状態で、平坦面１０ｐにおける対物レンズ１２側の端部の近傍に接着されている。

なお、これら３枚の電極板１９１〜１９３には、３本の電線１９ａ〜１９ｃが、それぞれ接続されている。これら３本の電線１９ａ〜１９ｃは、図２に示されるように、挿入部１０ａ内及び可撓管１０ｃ内に順に引き通されており、それらの先端は、何れも、コネクタ部１０ｄの先端に固定されている。

この細径突出部１０ｅに対し、キャップ１８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１８の内周面は、円柱状では無く、図４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５に示されるように、キャップ１８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）１８ｐ以外には、その周方向に沿って、断面半円状の一本のキー１８ｋが突出形成されている。なお、キャップ１８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り製造されている。

また、図４に示されるように、キャップ１８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１８１，１８２が嵌め込まれている。一方の光学フィルタ１８１は、約３５０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域の光を透過させる全波長成分透過フィルタである。他方の光学フィルタ１８２は、体腔壁下の生体組織を励起させるための励起光と同じ波長帯域の光だけを除去してその他の波長帯域の光を透過させる励起光除去フィルタである。残りの１つの貫通孔１８３には、何も嵌め込まれていない。

さらに、キャップ１８の平坦面１８ｐには、短絡部１８４が備えられている。短絡部１８４は、耐酸性及び導電性の高い金属板であり、図５に示されるように、平坦面１８ｐにおける励起光除去フィルタ１８２側の端部近傍に接着されている。

挿入部１０ａの先端とキャップ１８とが以上のように構成されているので、細径突出部１０ｅの平坦面１０ｐとキャップ１８の平坦面１８ｐとを接触させながら、図６に示されるように細径突出部１０ｅをキャップ１８の内側に嵌め込み、さらに、細径突出部１０ｅをキャップ１８の奥まで押し込めば、キャップ１８のキー１８ｋが細径突出部１０ｅのキー溝１０ｋに嵌り込む。このように装着することにより、キャップ１８が挿入部１０ａの先端に堅牢に固定される。

逆に、キャップ１８のキー１８ｋが細径突出部１０ｅのキー溝１０ｋから外れる程度の強さにて、キャップ１８を挿入部１０ａの先端から引き抜けば、キャップ１８が挿入部１０ａの先端から取り外される。

そして、キャップ１８が挿入部１０ａの先端に装着されている場合、配光レンズ１１の前方に全波長成分透過フィルタ１８１が位置し、対物レンズ１２の前方に励起光除去フィルタ１８２が位置し、鉗子口１３の前方に貫通孔１８３が位置する。このとき、挿入部１０ａをその前方から見ると、全波長成分透過フィルタ１８１は配光レンズ１１と重なり、励起光除去フィルタ１８２は対物レンズ１２と重なり、貫通孔１８３は鉗子口１３と重なっている。

このとき、キャップ１８の内周面と細径突出部１０ｅの外周面とは、ともにＤカット形状であることから、キャップ１８が細径突出部１０ｅに固定された際には、キャップ１８は細径突出部１０ｅに対して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、全波長成分透過フィルタ１８１が配光レンズ１１からずれた位置に存在していたり、励起光除去フィルタ１８２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１８３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の先端部分とキャップ１８とが以上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、全波長成分透過フィルタ１８１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、励起光除去フィルタ１８２を透過することとなる。

なお、図４及び図５に示されるように、キャップ１８の底部の内面において、全波長成分透過フィルタ１８１の嵌め込まれた貫通孔の縁には、筒状の突出部１８ｃが、キャップ１８と一体に形成されている。そして、細径突出部１０ｅがキャップ１８の奥まで押し込まれると、この突出部１８ｃの先端面が、細径突出部１０ｅの先端面に当接し、この突出部１８ｃが、全波長成分透過フィルタ１８１と配光レンズ１１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励起光除去フィルタ１８２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。

また、挿入部１０ａの先端にキャップ１８が装着されているときには、細径突出部１０ｅの平坦面１０ｐにある３枚の電極板１９１〜１９３のうちの何れか２枚が、短絡部１８４によって短絡される。この短絡部１８４の形状と平坦面１８ｐでの配置位置とは、３つのキャップ１８，１８’，１８”のそれぞれにおいて異なっているため、挿入部１０ａの先端に装着されるキャップが異なると、短絡される電極板の組み合わせも異なる。図７は、３つのキャップ１８，１８’，１８”の短絡部１８４，１８４’，１８４”の形態をそれぞれ説明するための説明図である。

図７に示されるように、第１キャップ１８の平坦面１８ｐに接着されている短絡部１８４は、矩形状に形成されており、第１キャップ１８が挿入部１０ａの先端に装着された際には、第１電極板１９１及び第２電極板１９２を短絡させる。なお、このときの短絡状態を説明するために、図５の断面側面図には、３枚の電極板１９１〜１９３が破線にて示されている。

また、第２キャップ１８’の平坦面１８ｐに接着されている短絡部１８４’は、コ字状に形成されており、第２キャップ１８’が挿入部１０ａの先端に装着された際には、第１電極板１９１及び第３電極板１９３を短絡させる。

さらに、第３キャップ１８”の平坦面１８ｐに接着されている短絡部１８４”は、矩形状に形成されており、第３キャップ１８”が挿入部１０ａの先端に装着された際には、第２電極板１９２及び第３電極板１９３を短絡させる。

以上に説明した３つのキャップ１８，１８’，１８”が持つ全波長成分透過フィルタ１８１は、何れも、同じ光学特性（約３５０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域の光の透過）を有している。これに対し、各キャップ１８，１８’，１８”が持つ励起光除去フィルタ１８２は、互いに異なる光学特性を有している。

第１キャップ１８の励起光除去フィルタ１８２は、約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍの第１波長帯域の光を除去する光学フィルタであり、第２キャップ１８’の励起光除去フィルタ１８２’は、約３５０ｎｍ乃至３８０ｎｍの第２波長帯域の光を除去する光学フィルタであり、第３キャップ１８”の第３励起光除去フィルタ１８２’は、約４００ｎｍ乃至４３０ｎｍの第３波長帯域の光を除去する光学フィルタである。

なお、上述したように、３つのキャップ１８，１８’，１８”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、励起光除去フィルタ１８２の光学特性を区別できない虞がある。そこで、図３に示されるように、３つのキャップ１８，１８’，１８”の側面には、それらを個別に識別するための識別情報が、それぞれ記載されている。

光源プロセッサ装置２０は、図２に示されるように、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，先端検出部２３，画像処理部２４，及び、第１光源部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、上記コネクタ部１０ｄ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部１０ｄが嵌め込まれると、コネクタ部１０ｄ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、３本の電線１９ａ〜１９ｃが先端検出部２３に接続され、信号線１６ｂが画像処理部２４に接続され、ライトガイド１５の基端が第１光源部２５に入り込む。

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る。光源プロセッサ装置２０とコネクタ部１０ｄ内のドライバ１７とにおける各種の処理は、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、上記の基準信号が示す各タイミングの二個一組にて、一周期（例えば１／３０秒）が定義されており、その一周期中の第１タイミングから第２タイミングまでの間の期間を、第１フィールド期間とし、その一周期中の第２タイミングから第１タイミングまでの期間を、第２フィールド期間として、各部２２，２４，２５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になされた切り替え操作に応じて、通常観察モードか先端検出モードの何れかに、動作モードを切り替える。さらに、システムコントロール部２２は、先端検出モードにおいて、後述の先端検出部２３からの通知を受けると、先端検出モードから、この通知に基づいて決定する第１乃至第３特殊観察モードの何れか１つの特殊観察モードへ、動作モードを切り替える。

先端検出部２３は、先端検出モードの時に電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端に装着されるキャップが第１乃至第３キャップ１８，１８’，１８”の何れであるかを検出するための回路である。

より具体的には、先端検出部２３は、先端検出モードに切り替えられたことをシステムコントロール部２２から通知されると、３本の電線１９ａ〜１９ｃを通じて、挿入部１０ａの先端の電極部１９における各電極板１９１〜１９３に対してそれぞれ異なる電圧を印加する処理を開始し、第１乃至第３キャップ１８，１８’，１８”の何れか１つが挿入部１０ａの先端に装着されるまで待機する。

そして、何れかのキャップが挿入部１０ａの先端に装着されると、そのキャップの短絡部１８４によって何れか一対の電極板が短絡されることにより、その一対の電極板の電位が変化するので、先端検出部２３は、各電極板の電位を検出することによって短絡された一対の電極板を特定し、特定した一対の電極板を示す情報をシステムコントロール部２２へ通知する。

この通知を受けたシステムコントロール部２２は、３枚の電極板１９１〜１９３への電圧の印加を停止するように、先端検出部２３に対して指示し、先端検出部２３は、この指示を受けて、３枚の電極板１９１〜１９３へ電圧を印加する処理を停止する。

なお、システムコントロール部２２は、短絡された一対の電極板が第１電極板１９１及び第２電極板１９２であることを示す情報を先端検出部２３から通知された場合には、動作モードを第１特殊観察モードに切り替える。また、システムコントロール部２２は、短絡された一対の電極板が第１電極板１９１及び第３電極板１９３であることを示す情報を先端検出部２３から通知された場合には、動作モードを第２特殊観察モードに切り替え、短絡された一対の電極板が第２電極板１９２及び第３電極板１９３であることを先端検出部２３から通知された場合には、動作モードを第３特殊観察モードに切り替える。

画像処理部２４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すためのユニットである。図８は、この画像処理部２４内を概略的に示す構成図である。

図８に示されるように、画像処理部２４は、初段処理回路２４１，赤色成分用メモリ２４２ｒ，緑色成分用メモリ２４２ｇ，青色成分用メモリ２４２ｂ，輝度成分生成回路２４３，第１輝度成分用メモリ２４４ａ，第２輝度成分用メモリ２４４ｂ，患部画像データ生成回路２４５，スイッチ回路２４６，加算器２４７，及び、後段処理回路２４８を、備えている。

初段処理回路２４１は、撮像素子１６から送られてくる画像信号を常時受信し、その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２４１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２４１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。

この初段処理回路２４１は、各色成分用メモリ２４２ｒ，２４２ｇ，２４２ｂへは、上記の第１フィールド期間で生成した各色成分の画像データを出力し、第２フィールド期間で生成した各色成分の画像データを出力しない。また、この初段処理回路２４１は、輝度成分生成回路２４３へは、第１フィールド期間及び第２フィールド期間で順次生成した各色成分の画像データを何れも出力する。

各色成分用メモリ２４２ｒ，２４２ｇ，２４２ｂは、初段処理回路２４１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２４２ｒ，２４２ｇ，２４２ｂ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２４７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２４８へ出力される。

輝度成分生成回路２４３は、初段処理回路２４１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２４３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２４３は、上記の第１フィールド期間後に初段処理回路２４１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２４４ａへ出力し、第２フィールド期間後に初段処理回路２４１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２４４ｂへ出力する。

各輝度成分用メモリ２４４ａ，２４４ｂ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２４４ａ，２４４ｂ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２４５へ出力する。

患部画像データ生成回路２４５は、各輝度成分用メモリ２４４ａ，２４４ｂ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２４５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２４６は、患部画像データ生成回路２４５と加算器２４７との間を開閉するための回路である。このスイッチ回路２４６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２４７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２４７へ出力させる。

加算器２４７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２４７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２４８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２４８へ送る。

後段処理回路２４８は、加算器２４７から出力されるＲ成分画像データと、Ｇ成分用メモリ２４２ｇ及びＢ成分用メモリ２４２ｂ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２４８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２４８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４０へ出力する。

なお、モニタ４０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。

図２に戻り、第１光源部２５は、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９は、この第１光源部２５内を概略的に示す構成図である。

なお、この第１光源部２５は、単独でも機能するが、特殊光源装置３０が光源プロセッサ装置２０に接続されている場合には、特殊光源装置３０内に備えられる第２光源部３１と連携して機能する。このような機能を全て説明するために、図９には、第１光源部２５とともに、第２光源部３１の内部構成をも概略的に示されている。

ところで、第１実施形態では、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とを接続するために、所定のケーブルが、用意されている。このケーブルは、複数の信号線とともに、可撓な多数の光ファイバからなるライトガイドＬＧが束ねられることによって、構成されている。但し、図９では、便宜上、ライトガイドＬＧは、複数の信号線とともに束ねられた状態で図示されてはいない。

そして、このケーブルの両端のコネクタが、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とにそれぞれ接続されると、複数の信号線は、光源プロセッサ装置２０及び特殊光源装置３０のそれぞれに設けられている端子に接続され、そのライトガイドＬＧの一方の端部は、特殊光源装置３０の筐体内に挿入された状態で固定され、そのライトガイドＬＧの他方の端部は、光源プロセッサ装置２０の筐体内に挿入された状態で固定される。

また、光源プロセッサ装置２０の筐体に対してライトガイドＬＧの端部が固定されたときには、ライトガイドＬＧのその端部の中心軸の延長線は、光源プロセッサ装置２０にコネクタ部１０ｄを介して固定されているライトガイド１５の中心軸の延長線に対し、直交する。

第１光源部２５は、白色光ランプ２５１，第１回転板２５２，第１モータ２５３，第１ステージ機構２５４，第２モータ２５５，ダイクロイックミラー２５６，第２ステージ機構２５７，及び、第３モータ２５８を、備えている。

白色光ランプ２５１は、約４００ｎｍ〜約７００ｎｍの可視帯域全域の波長成分を含む白色光を発する光源である。この白色光ランプ２５１は、ライトガイド１５の基端面に白色光を垂直に入射し得る位置に、配置されている。この白色光ランプ２５１には、電源回路２５１ａが接続されている。

電源回路２５１ａは、この白色光ランプ２５１への電力の供給を開始又は停止するための回路であり、システムコントロール部２２と接続されている。そして、この電源回路２５１ａは、動作モードが通常観察モード又は第１特殊観察モードのときに、白色光ランプ２５１に電力を供給することによって、白色光ランプ２５１に対して白色光を射出させる。

第１回転板２５２は、２個の貫通孔が穿たれている円板と両貫通孔に嵌め込まれた光学フィルタとからなる。図１０は、この第１回転板２５２の正面図である。この第１回転板２５２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２５２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２５２ａが嵌め込まれている。この可視光透過フィルタ２５２ａは、約４５０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域の可視光（以下、「可視照明光」と表記する）を透過させてその他の波長帯域の光を除去す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１回転板２５２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、励起光透過フィルタ２５２ｂが嵌め込まれている。この励起光透過フィルタ２５２ｂは、上記白色光の中から励起光を取り出すための光学フィルタであり、より具体的には、上述した第１波長帯域（約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍ）の励起光（以下、「可視励起光」と表記する）を透過させてその他の波長帯域の光を除去する光学フィルタである。

第１モータ２５３は、上述したように構成される第１回転板２５２を回転させるためのアクチュエータであり、第１回転板２５２は、この第１モータ２５３の駆動軸と同軸な状態で、その駆動軸の先端近傍に固定されている。この第１モータ２５３には、同期用ドライバ２５３ａが接続されている。

同期用ドライバ２５３ａは、この第１モータ２５３の駆動を制御するための回路である。この同期用ドライバ２５３ａは、タイミングコントロール部２１及びシステムコントロール部２２に接続されており、動作モードが第１乃至第３特殊観察モードのときに、上述した基準信号に従って第１モータ２５３を駆動する。

なお、第１回転板２５２の中心近傍には、その第１回転板２５２の回転位相を検出するための光センサ２５３ｂが配置されており、同期用ドライバ２５３ａは、この光センサ２５３ｂから得られる信号に基づいて、第１回転板２５２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２５２の回転位相を検出する手段は、光センサ２５３ｂではなく、例えば、第１モータ２５３に組み付けられる検出器（センサ）でも構わない。

第１ステージ機構２５４は、ステージ上に設置された物体を、白色光ランプ２５１からの白色光の射出方向に直交する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、上述した第１モータ２５３が設置されている。

このステージ上では、第１モータ２５３は、ステージの移動方向に直交する方向に駆動軸を向けている。従って、第１回転板２５２は、白色光の光路と平行な方向に対して垂直となっている。そして、この第１ステージ機構２５４が正逆に駆動されると、第１モータ２５３の駆動軸に固定された第１回転板２５２が、白色光ランプ２５１から射出される白色光の光路に対し、垂直に挿抜される。

第２モータ２５５は、この第１ステージ機構２５４を駆動するためのアクチュエータであり、この第２モータ２５５には、移動用ドライバ２５５ａが接続されている。移動用ドライバ２５５ａは、第２モータ２５５の駆動を制御するための回路であり、システムコントロール部２２に接続されている。

この移動用ドライバ２５５ａは、動作モードが通常観察モードに切り替えられた際には、第２モータ２５５を制御して、白色光の光路から第１回転板２５２が引き抜かれるまで第１ステージ機構２５４を駆動する。

また、移動用ドライバ２５５ａは、動作モードが第１特殊観察モードに切り替えられた際には、第２モータ２５５を制御して、白色光の光路に第１回転板２５２が挿入されるまで第１ステージ機構２５４を駆動する。

なお、第１ステージ機構２５４には、ステージの位置を検出するための位置センサ２５５ｂが取り付けられており、この位置センサ２５５ｂは、システムコントロール部２２に接続されている。システムコントロール部２２は、この位置センサ２５５ｂ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２５５を駆動するように移動用ドライバ２５５ａに指示する。

ダイクロイックミラー２５６は、約４５０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過させるとともに約４５０ｎｍ未満の波長帯域の光を反射させるミラーである。

第２ステージ機構２５７は、ステージ上に設置された物体を、ライトガイドＬＧの端部の中心軸の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、上述したダイクロイックミラー２５６が設置されている。

このステージ上では、ダイクロイックミラー２５６は、白色光ランプ２５１からの白色光の射出方向に対して斜め４５度傾けられている。そして、この第２ステージ機構２５７が正逆に駆動されると、ダイクロイックミラー２５６が、白色光ランプ２５１から射出される白色光の光路内に、挿抜される。

第３モータ２５８は、この第２ステージ機構２５７を駆動するためのアクチュエータであり、この第３モータ２５８には、移動用ドライバ２５８ａが接続されている。移動用ドライバ２５８ａは、第３モータ２５８の駆動を制御するための回路であり、システムコントロール部２２に接続されている。

移動用ドライバ２５８ａは、動作モードが通常観察モード又は第１特殊観察モードに切り替えられた際には、第３モータ２５８を制御して、白色光の光路からダイクロイックミラー２５６が引き抜かれるまで第２ステージ機構２５７を駆動する。

また、移動用ドライバ２５８ａは、動作モードが第２特殊観察モード又は第３特殊観察モードに切り替えられた際には、第３モータ２５８を制御して、白色光の光路にダイクロイックミラー２５６が挿入されるまで第２ステージ機構２５７を駆動する。ステージがこの位置にあるときには、ライトガイド１５の中心軸の延長線とライトガイドＬＧの端部の中心軸の延長線とは、ダイクロイックミラー２５６の反射面上で互いに交差しており、それぞれ、この反射面に対して斜め４５度傾いた状態でこの反射面と交差する。

なお、第２ステージ機構２５８には、ステージの位置を検出するための位置センサ２５８ｂが取り付けられており、この位置センサ２５８ｂは、システムコントロール部２２に接続されている。システムコントロール部２２は、この位置センサ２５８ｂ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３モータ２５８を駆動するように移動用ドライバ２５８ａに指示する。

第２光源部３１は、レーザ光源３１１，第１折り返しミラー３１２，紫外光ランプ３１３，第２折り返しミラー３１４，第３ステージ機構３１５，第４モータ３１６，第２回転板３１７，及び、第５モータ３１８を、備えている。

レーザ光源３１１は、約４００ｎｍ〜約４３０ｎｍの第３波長帯域を持つレーザビーム（以下、「レーザ励起光」と表記する）を発する光源であり、このレーザ光源３１１には、電源回路３１１ａが接続されている。

電源回路３１１ａは、このレーザ光源３１１への電力の供給を開始又は停止するための回路であり、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とが上述のケーブルにて接続されることによって、光源プロセッサ装置２０のシステムコントロール部２２と接続される。そして、この電源回路３１１ａは、動作モードが第３特殊観察モードのときに、レーザ光源３１１に対して電力を供給することによって、レーザ光源３１１に対してレーザ励起光を射出させる。

第１折り返しミラー３１２は、このレーザ光源３１１から射出されるレーザ励起光の光路を折り曲げて、ライトガイドＬＧの端面に垂直に入射させる全反射ミラーである。

紫外光ランプ３１３は、約３５０ｎｍ〜約３８０ｎｍの紫外帯域の波長成分を持つ紫外光（以下、「紫外励起光」と表記する）を発する光源であり、この紫外光ランプ３１３には、電源回路３１３ａが接続されている。

電源回路３１３ａは、この紫外光ランプ３１３への電力の供給を開始又は停止するための回路であり、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とが上述のケーブルにて接続されることによって、光源プロセッサ装置２０のシステムコントロール部２２と接続される。そして、この電源回路３１３ａは、動作モードが第２特殊観察モードのときに、紫外光ランプ３１３に対して電力を供給することによって、紫外光ランプ３１３に対して紫外励起光を射出させる。

第２折り返しミラー３１４は、この紫外光ランプ３１３から射出される紫外励起光の光路を折り曲げる全反射ミラーである。

第３ステージ機構３１５は、ステージ上に設置された物体を、ライトガイドＬＧの端部の中心軸に直交する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、上述した紫外光ランプ３１３及び第２折り返しミラー３１４が、設置されている。

このステージ上では、紫外光ランプ３１３は、その紫外励起光の射出方向がステージの移動方向と平行となるように、設置されており、一方、第２折り返しミラー３１４は、紫外光ランプ３１３からの紫外励起光の射出方向と、ライトガイドＬＧの端部の中心軸の方向とに対して、それぞれ斜め４５度傾けられている。そして、この第３ステージ機構３１５が正逆に駆動されると、第２折り返しミラー３１４が、レーザ光源３１１から射出されて第１折り返しミラー３１２で反射された後のレーザ励起光の光路に対し、挿抜される。

第４モータ３１６は、この第３ステージ機構３１５を駆動するためのアクチュエータであり、この第４モータ３１６には、移動用ドライバ３１６ａが接続されている。

移動用ドライバ３１６ａは、この第４モータ３１６の駆動を制御するための回路であり、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とが上述のケーブルにて接続されることによって、光源プロセッサ装置２０のシステムコントロール部２２と接続される。

移動用ドライバ３１６ａは、動作モードが第３特殊観察モードに切り替えられた際には、第４モータ３１６を制御して、レーザ励起光の光路から第２折り返しミラー３１４が引き抜かれるまで第３ステージ機構３１５を駆動する。ステージがこの位置にあるときには、レーザ光源３１１からのレーザ励起光がライトガイドＬＧの端面に向かって進行する。

また、移動用ドライバ３１６ａは、動作モードが第２特殊観察モードに切り替えられた際には、第４モータ３１６を制御して、レーザ励起光の光路に第２折り返しミラー３１４が挿入されるまで第３ステージ機構３１５を駆動する。ステージがこの位置にあるときには、紫外光ランプ３１３からの紫外励起光がライトガイドＬＧの端面に向かって進行する。

なお、第３ステージ機構３１５には、ステージの位置を検出するための位置センサ３１６ｂが取り付けられている。この位置センサ３１６ｂは、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とが上述のケーブルにて接続されることによって、光源プロセッサ装置２０のシステムコントロール部２２と接続される。システムコントロール部２２は、この位置センサ３１６ｂ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３１６を駆動するように移動用ドライバ３１６ａに指示する。

第２回転板３１７は、１個の貫通孔が穿たれている円板である。図１１は、この第２回転板３１７の正面図である。この第２回転板３１７は、第１回転板２５２と同じ大きさの円板である。但し、第２回転板３１７は、第１回転板２５２における可視光透過フィルタ２５２ａが嵌め込まれている貫通孔と同等な四分円弧状の貫通孔を、有していない。また、第２回転板３１７は、第１回転板２５２における励起光透過フィルタ２５２ｂが嵌め込まれている貫通孔と同等な半円弧状の貫通孔３１７ａを有しているが、この貫通孔３１７ａには、何も嵌め込まれていない。

第５モータ３１８は、上述したように構成される第２回転板３１７を回転させるためのアクチュエータであり、第２回転板３１７は、この第５モータ３１８の駆動軸と同軸な状態で、その駆動軸の先端近傍に固定されている。この第５モータ３１８には、同期用ドライバ３１８ａが接続されている。

同期用ドライバ３１８ａは、第５モータ３１８の駆動を制御するための回路であり、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とが上述のケーブルにて接続されることによって、光源プロセッサ装置２０のタイミングコントロール部２１及びシステムコントロール部２２に接続される。そして、この同期用ドライバ３１８ａは、動作モードが第２特殊観察モード及び第３特殊観察モードのときに、上述した基準信号に従って第５モータ３１８を駆動する。

なお、第２回転板３１７の外縁近傍には、この第２回転板３１７の回転位相を検出するための光センサ３１８ｂが配置されており、同期用ドライバ３１８ａは、この光センサ３１８ｂから得られる信号に基づいて、第２回転板３１７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３１７の回転位相を検出する手段は、光センサ３１８ｂではなく、例えば、第５モータ３１８に組み付けられる検出器（センサ）でも構わない。

第１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４０とを接続し、光源プロセッサ装置２０とモニタ４０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の先端を体腔内に挿入した後、電子内視鏡１０の操作部１０ｂにあるスイッチＳＷを操作して、動作モードを通常観察モードに切り替える。

通常観察モードに切り替わると、白色光ランプ２５１から射出される白色光の光路からは、ダイクロイックミラー２５６が引き抜かれるとともに、第１回転板２５２が引き抜かれる。このため、ライトガイド１５の基端面には、約４００ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域を持つ白色光が常時入射し、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、白色光が連続的に射出され、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２４へ出力される。画像処理部２４では、初段処理回路２４１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２４８へ出力され、後段処理回路２４８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４０に出力される。

このため、モニタ４０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４０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波長帯域を持つ可視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を一旦体腔内から引き抜き、操作部１０ｂにあるスイッチＳＷを操作して、動作モードを先端検出モードに切り替える。

先端検出モードに切り替わると、挿入部１０ａの先端にある細径突出部１０ｅの平坦面１０ｐに接着されている電極部１９に電圧が印加されることによって、電子内視鏡システムは、キャップの種類が検出可能な待機状態となるので、操作者は、挿入部１０ａの先端に第１キャップ１８を装着する。第１キャップ１８が挿入部１０ａの先端に装着されると、第１キャップ１８の短絡部１８４によって電極部１９の第１電極板１９１及び第２電極板１９２が短絡されることにより、電極部１９への電圧の印加が停止され、動作モードが第１特殊観察モードに切り替えられる。

すると、白色光ランプ２５１から射出される白色光の光路からは、ダイクロイックミラー２５６が引き抜かれるととも、その白色光の光路には、第１回転板２５２が挿入される。さらに、第１回転板２５２が回転され、可視光透過フィルタ２５２ａと励起光透過フィルタ２５２ｂとが、それぞれ第１フィールド期間及び第２フィールド期間に同期しながら交互に白色光の光路に挿入される。このため、ライトガイド１５の基端面には、約４５０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域を持つ可視照明光と、第１波長帯域（約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍ）を持つ可視励起光が交互に入射し、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、可視照明光と可視励起光とが交互に射出される。

この後、操作者が、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端を体腔内に挿入すると、その体腔内には、可視照明光と可視励起光とが交互に照射される。なお、図１２には、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端から射出される可視照明光と可視励起光の波長帯域が、それぞれ示されている。

体腔内に可視照明光が照射された第１フィールド期間では、体腔内が照明される。そして、体腔壁の表面で反射された可視照明光のうちの対物レンズ１２に向かった光は、第１キャップ１８の有する励起光除去フィルタ１８２を通過することによって、可視励起光と同じ第１波長帯域の波長成分を除去された（可視照明光はその波長成分を持たないため実質的には除去されない）後、撮像素子１６の撮像面に入射する。このとき、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。

体腔内に可視励起光が照射された第２フィールド期間では、体腔壁下の生体組織が励起して蛍光を発するとともに、この可視励起光が体腔壁の表面で反射される。そして、蛍光と可視励起光とを含む光のうち、対物レンズ１２に向かった光は、第１キャップ１８の有する励起光除去フィルタ１８２を通過することによって、可視励起光と同じ第１波長帯域の波長成分を除去される。つまり、蛍光と可視励起光とを含む光から、その可視励起光と蛍光の一部とが除去される。この励起光除去フィルタ１８２及び対物レンズ１２を透過した残りの蛍光は、撮像素子１６の撮像面に入射する。このとき、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２４へ順次出力される。画像処理部２４では、初段処理回路２４１が画像信号に所定の処理を施し、第１フィールド期間では、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２４２ｒ，２４２ｇ，２４２ｂと輝度成分生成回路２４３へ出力し、第２フィールド期間では、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２４３へ出力する。

輝度成分生成回路２４３は、通常像に基づく各色成分画像データを第１フィールド期間において取得すると、輝度成分画像データを抽出して第１輝度成分用メモリ２４４ａへ出力し、蛍光像に基づく各色成分画像データを第２フィールド期間において取得すると、輝度成分画像データを抽出して第２輝度成分用メモリ２４４ｂへ出力する。そして、第１及び第２輝度成分用メモリ２４４ａ，２４４ｂ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２４５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成分画像データに対して上記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２４８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４０に出力される。

このため、モニタ４０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の先端を体腔内から一旦引き抜くとともに、挿入部１０ａの先端から第１キャップ１８を取り外す。続いて、操作者は、特殊光源装置３０を所定位置にセットし、この特殊光源装置３０と光源プロセッサ装置２０とを上述の所定のケーブルにて接続し、特殊光源装置３０の主電源を投入する。

その後、操作者は、電子内視鏡１０の操作部１０ｂにあるスイッチＳＷを操作して、通常観察モードに一旦切り替えてから再度スイッチＳＷを戻すことによって、先端検出モードを再起動する。或いは、操作者は、電子内視鏡１０のコネクタ部１０ｄを光源プロセッサ装置２０から一旦引き抜き、再度コネクタ部１０ｄを光源プロセッサ装置２０に挿し込むことによって、先端検出モードを再起動する。

そして、先端検出モードが再起動された後、操作者が、挿入部１０ａの先端に第２キャップ１８’を装着すると、第２キャップ１８’の短絡部１８４’によって電極部１９の第１電極板１９１及び第３電極板１９３が短絡されることにより、動作モードが第２特殊観察モードに切り替わる。

すると、白色光ランプ２５１から射出される白色光の光路には、ダイクロイックミラー２５６が挿入されるとともに、第１回転板２５２が挿入される。さらに、第１回転板２５２が回転され、可視光透過フィルタ２５２ａと励起光透過フィルタ２５２ｂとが、それぞれ第１フィールド期間及び第２フィールド期間に同期しながら交互に白色光の光路に挿入される。このため、ダイクロイックミラー２５６には、約４５０ｎｍ乃至７００ｎｍの波長帯域を持つ可視照明光と、第１波長帯域（約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍ）の可視励起光が交互に入射する。

但し、ダイクロイックミラー２５６は、約４５０ｎｍ以上の波長帯域の光だけを透過させるので、第１フィールド期間において第１回転板２５２により取り出される可視照明光（約４５０ｎｍ乃至７００ｎｍ）だけが、ライトガイド１５の基端面に到達し、第２フィールド期間において第１回転板２５２により取り出される可視励起光（約４００ｎｍ乃至４５０ｎｍ）は、ライトガイド１５の基端面には到達しない。

また、第２特殊観察モードへの切り替わり後、レーザ光源３１１から射出されて第１折り返しミラー３１２で反射された後のレーザ励起光の光路内には、第２折り返しミラー３１４が挿入され、紫外光ランプ３１３から射出された紫外励起光が、第２折り返しミラー３１４で反射されてライトガイドＬＧの端面へ向かう。

さらに、第２回転板３１７が回転され、第２回転板３１７の貫通孔３１７ａが、第２フィールド期間に同期しながら紫外励起光の光路内に繰り返し挿入される。このため、ライトガイドＬＧの端面には、紫外励起光が所定の時間間隔を空けながら繰り返し導入され、このライトガイドＬＧに導かれた紫外励起光が、ダイクロイックミラー２５６へ入射する。

なお、ダイクロイックミラー２５６は、約４５０ｎｍ未満の波長帯域の光だけを反射するので、第２フィールド期間においてライトガイドＬＧの端面からダイクロイックミラー２５６に向けて射出される紫外励起光（約３５０ｎｍ乃至３８０ｎｍ）は、ダイクロイックミラー２５６で反射されてライトガイド１５の基端面に到達する。

このようにして、ライトガイド１５の基端面には、可視照明光と紫外励起光が、第１フィールド期間及び第２フィールド期間に同期しながら交互に繰り返し入射し、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、可視照明光と紫外励起光とが交互に射出される。

この後、操作者が、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端を体腔内に挿入すると、その体腔内には、可視照明光と紫外励起光とが交互に照射される。なお、図１３には、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端から射出される可視照明光と紫外励起光の波長帯域が、それぞれ示されている。

体腔内に可視照明光が照射された第１フィールド期間では、体腔内が照明される。そして、体腔壁の表面で反射された可視照明光のうちの対物レンズ１２に向かった光は、第２キャップ１８’の有する励起光除去フィルタ１８２’を通過することによって、紫外励起光と同じ第２波長帯域の波長成分を除去された（照明光はその波長成分を持たないため実質的には除去されない）後、撮像素子１６の撮像面に入射する。このとき、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。

体腔内に紫外励起光が照射された第２フィールド期間では、体腔壁下の生体組織が励起して蛍光を発するとともに、この紫外励起光が体腔壁の表面で反射される。そして、蛍光と紫外励起光とを含む光のうち、対物レンズ１２に向かった光は、第２キャップ１８’の有する励起光除去フィルタ１８２’を通過することによって、紫外励起光と同じ第２波長帯域の波長成分を除去される。つまり、蛍光と紫外励起光とを含む光から、その紫外励起光と蛍光の一部とが除去される。この励起光除去フィルタ１８２’及び対物レンズ１２を透過した残りの蛍光は、撮像素子１６の撮像面に入射する。このとき、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２４内で行われた後、カラーの特殊観察画像が、モニタ４０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。簡単に説明すると、操作者は、挿入部１０ａの先端を体腔内から一旦引き抜くとともに、挿入部１０ａの先端から第２キャップ１８”を取り外し、上述したようにして先端検出モードを再起動し、挿入部１０ａの先端に第３キャップ１８”を装着して、動作モードを第３特殊観察モードに切り替える。

すると、白色光ランプ２５１から射出される白色光の光路には、ダイクロイックミラー２５６が挿入されるとともに、第１回転板２５２が挿入され、さらに、第１回転板２５２が回転される。その結果、第１フィールド期間において第１回転板２５２により取り出される可視照明光（約４５０ｎｍ乃至７００ｎｍ）だけが、ライトガイド１５の基端面に到達する。

一方、レーザ光源３１１から射出されて第１折り返しミラー３１２で反射された後のレーザ励起光の光路からは、第２折り返しミラー３１４が引き抜かれ、第２回転板３１７が回転され、第２回転板３１７の貫通孔３１７ａが、第２フィールド期間に同期しながらレーザ励起光の光路内に繰り返し挿入される。その結果、第２フィールド期間においてライトガイドＬＧの端面からダイクロイックミラー２５６に向けて射出されるレーザ励起光（約４００ｎｍ乃至４３０ｎｍ）が、ダイクロイックミラー２５６で反射されてライトガイド１５の基端面に到達する。

このようにして、ライトガイド１５の基端面には、可視照明光とレーザ励起光が、第１フィールド期間及び第２フィールド期間に同期しながら交互に繰り返し入射し、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端からは、可視照明光とレーザ励起光とが交互に射出される。

この後、操作者が、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端を体腔内に挿入すると、その体腔内には、可視照明光とレーザ励起光とが交互に照射される。なお、図１４には、電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端から射出される可視照明光とレーザ励起光の波長帯域が、それぞれ示されている。

そして、体腔内に可視照明光が照射された第１フィールド期間では、体腔壁の表面で反射された可視照明光のうち、第３キャップ１８”の有する励起光除去フィルタ１８２”及び対物レンズ１２を通過した光が、撮像素子１６の撮像面に入射し、その撮像面には、体腔内の像（通常像）が、対物レンズ１２によって形成される。

また、体腔内にレーザ励起光が照射された第２フィールド期間では、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レーザ励起光とを含む光のうち、対物レンズ１２に向かった光が、第３キャップ１８”の有する励起光除去フィルタ１８２”を通過することによって、レーザ励起光と同じ第３波長帯域の波長成分を除去される。そして、この励起光除去フィルタ１８２”及び対物レンズ１２を透過した残りの蛍光が、撮像素子１６の撮像面に入射し、その撮像面には、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２４内で行われた後、カラーの特殊観察画像が、モニタ４０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、第１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１８を取り外し、操作部１０ｂ上のスイッチＳＷを押下するだけで、動作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。

また、第１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の操作部１０ｂ上にあるスイッチＳＷを操作することによって動作モードを先端検出モードに切り替えた後、３つのキャップ１８，１８’１８”の中から１つを選んで、選び出したキャップを電子内視鏡１０の挿入部１０ａの先端に装着するだけで、動作モードを特殊観察モードに切り替えることができる。

さらに、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、先端検出モードを再起動させた後、取り外したキャップとは別のキャップを挿入部１０ａの先端に装着すれば、動作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。

そして、特殊観察モードの切り替えとともに交換されるキャップには、その特殊観察モードのときに電子内視鏡１０の先端から射出される励起光と同じ波長帯域の光を除去することができる励起光除去フィルタ１８２が、備えられている。従って、キャップを交換することによって、励起光の波長帯域が変更されたとしても、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、必ず除去されることとなる。このため、どのキャップ１８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必ず防止される。

また、第１実施形態の電子内視鏡システムによれば、特殊観察を行う場合において励起光の波長帯域に拘らないときには、３つのキャップ１８，１８’，１８”の中から識別情報を見ずに適当に選択した１つのキャップを挿入部１０ａの先端に装着するだけで済ますことができる。キャップを適当に選択した場合でも、そのキャップに対応する波長帯域の励起光が射出される特殊観察モードに切り替えられるからである。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。

そのうえ、第１実施形態の電子内視鏡システムによれば、紫外励起光やレーザ励起光などのような特殊な波長帯域の励起光を射出する第２光源部３１は、第１光源部２５を備える光源プロセッサ装置２０とは別体の特殊光源装置３０に、備えられている。このため、特殊な波長帯域の励起光を必要としない利用者は、光源プロセッサ装置２０と第１キャップ１８だけを用意すれば、電子内視鏡システムに掛かる費用を削減することができる。

なお、上述したように、第１実施形態の電子内視鏡システムは、特殊な波長帯域の励起光を生じさせるための装置として、光源プロセッサ装置２０とは別体に、特殊光源装置３０を備えていたが、これに限定されるものではない。第１実施形態の変形例として、例えば、光源プロセッサ装置２０の内部に、特殊な波長帯域の励起光を生じさせるための機能が備えられることによって、光源プロセッサ装置２０と特殊光源装置３０とが一体に構成されていても良い。

実施形態２

本発明の第２実施形態である電子内視鏡システムは、上述した第１実施形態と殆ど同じ構成を有している。第１実施形態と相違する構成は、特殊光源装置３０を備えていないことと、光源プロセッサ装置２０からライトガイド１５の基端面に供給される励起光が１つの白色光ランプから取り出されることである。図１５は、第２実施形態の電子内視鏡システムを概略的に示す構成図である。

図１５に示されるように、第２実施形態の光源プロセッサ装置２０’は、第１実施形態の光源プロセッサ装置２０と同様に、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，先端検出部２３，及び、画像処理部２４を、備えているとともに、第１実施形態の第１光源部２５とは若干異なる構成を持つ１つの光源部２６を、備えている。

この光源部２６は、白色光ランプ２６１，回転板２６２，第１モータ２６３，ステージ機構２６４，及び、第２モータ２６５を、備えており、このうち、白色光ランプ２６１，第１モータ２６３，ステージ機構２６４，及び、第２モータ２６５は、第１実施形態の第１光源部２５が備えていた白色光ランプ２５１，第１モータ２５３，第１ステージ機構２５４，第２モータ２５５と同等の機能を有している。

但し、回転板２６２は、第１実施形態の第１光源部２５が備えていた第１回転板２５２とは異なる構成を有している。図１６は、回転板２６２の正面図である。図１６に示されるように、回転板２６２は、第１実施形態の第１回転板２５２（図１０参照）において励起光透過フィルタ２５２ｂが嵌め込まれた半円弧状の貫通孔のある領域と同等の領域に、３つの貫通孔を備えている。

これら３つの貫通孔は、何れも、半円弧の弓形に湾曲した帯の形状に形成されており、それら半円弧の中心は、回転板２６２の中心に一致している。さらに、これら３つの貫通孔は、この領域を径方向に沿って三等分に分割するように、配置されている。そして、これら３つの貫通孔には、互いに透過特性の異なる３つの励起光透過フィルタ２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄが、それぞれ嵌め込まれている。

なお、第２実施形態のシステムコントロール部２２は、回転板２６２の回転時に白色光ランプ２６１からの白色光の光路内に挿入される励起光透過フィルタが特殊観察モードの切り替えに応じて変化するように、移動用ドライバ２６５ａを制御する。つまり、第２実施形態のシステムコントロール部２２は、第１モータ２６３の駆動軸の白色光の光路からの距離を特殊観察モードに応じて変化させることにより、第１特殊観察モードでは第１励起光透過フィルタ２６２ｂを、第２特殊観察モードでは第２励起光透過フィルタ２６２ｃを、第３特殊観察モードでは第３励起光透過フィルタ２６２ｄを、白色光の光路に挿入する。

従って、図１５及び図１６に示される第２実施形態の電子内視鏡システムによっても、挿入部１０ａの先端に装着されるキャップを交換することによって、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。

第１実施形態の電子内視鏡システムの外観図 電子内視鏡内及び光源プロセッサ装置内を概略的に示す構成図 キャップの形状及び装着構造を説明するための斜視図 キャップの背面図 図４のＡ−Ａ線に沿って切断されたキャップを図４の下方から見たときの断面側面図 挿入部の先端にキャップを装着する方法を説明するための説明図 ３つのキャップの短絡部の形態をそれぞれ説明するための説明図 画像処理部内を概略的に示す構成図 第１光源部内及び第２光源部内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 第１特殊観察モード時に電子内視鏡の挿入部の先端から射出される照明光と可視励起光の波長帯域を示す分光図 第２特殊観察モード時に電子内視鏡の挿入部の先端から射出される照明光と紫外励起光の波長帯域を示す分光図 第３特殊観察モード時に電子内視鏡の挿入部の先端から射出される照明光とレーザ励起光の波長帯域を示す分光図 第２実施形態の電子内視鏡システムを概略的に示す構成図 回転板の正面図

符号の説明

１０ 電子内視鏡
１１ 配光レンズ
１２ 対物レンズ
１５ ライトガイド
１７ ドライバ
１８ 第１キャップ
１８’ 第２キャップ
１８” 第３キャップ
１８２ 励起光除去フィルタ
１８４ 短絡部
１８４’ 短絡部
１８４” 短絡部
１９ 電極部
１９１ 第１電極板
１９２ 第２電極板
１９３ 第３電極板
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 先端検出部
２４ 画像処理部
２５ 第１光源部
２５１ 白色光ランプ
２５２ 第１回転板
２５２ａ 可視光透過フィルタ
２５２ｂ 励起光透過フィルタ
２５３ 第１モータ
２５４ 第１ステージ機構
２５５ 第２モータ
２５６ 光学素子
２５７ 第２ステージ機構
２５８ 第３モータ
３０ 特殊光源装置
３１ 第２光源部
３１１ レーザ光源
３１３ 紫外光ランプ
３１５ 第３ステージ機構
３１６ 第４モータ
３１７ 第２回転板
３１８ 第５モータ
４０ モニタ

Claims (18)

1. 体腔内に挿入するための細管状の挿入部と、
   前記挿入部の基端から先端へ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照明光学系と、
   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対物光学系と、
   前記対物光学系により形成された像を撮影して画像データを生成する撮影装置と
   を備える内視鏡，
   体腔壁下の生体組織を励起する特定波長帯域の励起光を除去する励起光除去フィルタと、当該特定波長帯域に対応した情報を保持する識別部とを備えるとともに、前記励起光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キャップ，並びに、
   複数の波長帯域の励起光の中から選択された１つの波長帯域の励起光を前記照明光学系に導入する光源部と、
   前記挿入部の先端に対して装着されたキャップが備える励起光除去フィルタが除去する励起光の波長帯域を、当該キャップが備える識別部が保持する情報に基づいて検出する検出部と、
   前記検出部により検出された波長帯域の励起光を前記光源部に対して選択させる光源制御部と
   を備える光源装置
   からなることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記キャップが備える識別部は、前記特定波長帯域に対応した情報が二次元形状として現された平板状に形成され、
   前記光源装置の前記検出部は、前記識別部の二次元形状の違いに基づいて、前記挿入部の先端に対して装着されたキャップが備える励起光除去フィルタが除去する励起光の波長帯域を検出する
   を備えることを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
3. 前記識別部は、導電性のある金属板であり、
   前記内視鏡の前記挿入部は、その先端に、前記金属板の二次元形状の違いに応じて互いに短絡される組み合わせの異なる複数の電極板を備え、
   前記光源装置の前記検出部は、前記電極板のうちの短絡された組み合わせに基づいて、前記挿入部の先端に対して装着されたキャップが備える励起光除去フィルタが除去する励起光の波長帯域を検出する
   ことを特徴とする請求項２記載の内視鏡システム。
4. 前記光源装置の前記光源部は、
   前記複数の波長帯域の励起光をそれぞれ射出する複数の光源を有する
   ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の内視鏡システム。
5. 前記光源装置の前記光源部は、
   前記複数の波長帯域の励起光を射出する少なくとも１つの光源と、
   前記光源が射出する光から前記各波長帯域の励起光を個別に取り出すための複数の励起光透過フィルタと、
   前記光源が前記照明光学系に向けて射出する光の光路に前記複数の励起光透過フィルタのうちの１つを挿入する挿入機構
   を備える
   ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の内視鏡システム。
6. 前記光源のうちの少なくとも１つは、可視帯域の光を射出する可視光光源である
   ことを特徴とする請求項４又は５記載の内視鏡システム。
7. 前記光源のうちの少なくとも１つは、紫外帯域の光を射出する紫外光光源である
   ことを特徴とする請求項４記載の内視鏡システム。
8. 前記複数の励起光透過フィルタのうちの少なくとも１つは、紫外帯域の励起光を取り出し、
   前記複数の励起光除去フィルタのうちの少なくとも１つは、その紫外帯域の励起光を除去する
   ことを特徴とする請求項７記載の内視鏡システム。
9. 前記キャップは、有底な略円筒形状に形成されており、
   前記励起光除去フィルタは、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乃至８の何れかに記載の内視鏡システム。
10. 前記内視鏡の前記挿入部は、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９記載の内視鏡システム。
11. 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１０記載の内視鏡システム。
12. 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１１記載の内視鏡システム。
13. 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１２記載の内視鏡システム。
14. 前記キャップは、前記挿入部の先端に装着された際に、前記内視鏡の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乃至１３の何れかに記載の内視鏡システム。
15. 前記内視鏡の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乃至１４の何れかに記載の内視鏡システム。
16. 前記光源装置の光源部は、前記複数の波長帯域の励起光の中から選択された１つの波長帯域の励起光と、前記体腔内を照明するための照明光とを交互に導入し、
    前記光源装置は、前記励起光が前記照明光学系に導入されている期間に前記撮影装置から取得した蛍光画像データと、前記照明光が前記照明光学系に導入されている期間に前記撮影装置から取得した通常画像データとに基づいて、特殊画像を表示させるための画像データを生成する画像処理部を、更に備えた
    ことを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の内視鏡システム。
17. 前記画像処理部は、
    前記励起光が前記照明光学系に導入されている期間に前記撮影装置から蛍光画像データを取得するとともに、前記照明光が前記照明光学系に導入されている期間に前記撮影装置から通常画像データを取得する画像データ取得部，
    前記画像データ取得部が取得した前記蛍光画像データ及び前記通常画像データを何れも輝度データに変換し、両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患部画像データ生成部，及び、
    前記患部画像データ生成部が生成した前記患部画像データをそれの基となる前記通常画像データに加算することによって特殊画像データを生成する加算部
    を備えることを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の内視鏡システム。
18. 前記内視鏡の前記撮影装置は、前記対物光学系により形成される像を撮像して画像データを生成する撮像素子である
    ことを特徴とする請求項１乃至１７の何れかに記載の内視鏡システム。

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