JP4884574B2 - 光源装置および内視鏡システム - Google Patents
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Description
本発明は、被検体内に挿入し体内の組織を観察する医療用内視鏡に照明光を供給する光源装置および前記光源装置を有する内視鏡システムに関し、特に白色光観察および特殊光観察のための照明光を供給する光源装置および前記光源装置を有する内視鏡システムに関する。
医療用内視鏡は観察対象部位が生体の内部であるので、体内を照明する光源装置が必要である。光源装置が発生した照明光は、内視鏡の挿入部を挿通したライトガイドを介して撮像部のある先端部から観察対象組織を照明する。
ここで内視鏡による観察としては、可視光を用いた通常光観察（白色光観察：White Light Imaging：ＷＬＩ）が広く行われているが、照射光の波長特性を利用した種々の特殊光観察も行われるようになってきた。
例えば、日本国特開２００７−２９４５３号公報には、特殊光観察として、狭帯域光観察、蛍光観察、および赤外光観察等を行うための面順次方式の内視鏡システムが開示されている。
狭帯域光観察（Narrow Band Imaging：ＮＢＩ）では、血管を高いコントラストで観察するために、血液に強く吸収され、かつ粘膜表層で強く反射・散乱される、という特長を併せ持つ光の利用に着目し、青色狭帯域光と緑色狭帯域光とを順次、照射することにより、粘膜表層の毛細血管と深部の太い血管とのコントラストを強調表示する。
蛍光観察（Auto Fluorescence Imaging：ＡＦＩ）は、例えばコラーゲンなどの蛍光物質からの蛍光を観察するための励起光と血液中のヘモグロビンに吸収される波長の光とを順次、照射することにより、腫瘍性病変と正常粘膜とを異なる色調で強調表示する。
赤外光観察（Infra Red Imaging ：ＩＲＩ）は、例えば赤外光が吸収されやすいICG（インドシアニングリーン）を静脈注射した上で、２つの波長の赤外光を順次、照射することにより、人間の目では視認が難しい、粘膜深部の血管および血流情報を強調表示する。
しかし、赤色光、緑色光、青色光を時系列的に順次、照射する面順次方式の内視鏡では、後述するように、狭帯域光観察において赤色光照射時には画像が得られないために、明るい画像を得ることが容易ではなかった。
なお前記日本国特開２００７−２９４５３号公報には、赤外線の熱による内視鏡の損傷防止のため、通常の赤、緑または青の原色フィルタと、比較的広帯域の波長帯の光を透過するフィルタと、を透過した照射光を用いることが開示されている。
本発明は、特殊光観察の場合に明るい画像を得ることのできる光源装置および前記光源装置を有する内視鏡システムを提供することを目的とする。
実施形態の光源装置は、通常光観察および特殊光観察のための、それぞれの照明光を供給可能であって、広帯域光を発生する光源部と、 第１波長帯の光を透過する第１フィルタ、前記第１波長帯よりも長波長の第２波長帯の光を透過する第２フィルタ、または、前記第２波長帯よりも長波長の第３波長帯の光および前記第１波長帯の光を透過する第３フィルタ、を前記光源部が発生した前記広帯域光の光路に配置可能な第１の回転フィルタ部と、前記第２波長帯の光および前記第３波長帯の光を透過する第４フィルタを、前記光路に配置可能な第２の回転フィルタ部と、前記第１波長帯の光および前記第２波長帯の光を、それぞれ狭帯域に制限するとともに、前記第３波長帯の光を遮断する、帯域制限フィルタを、前記光路に配置可能な帯域選択フィルタ部と、を有し、
前記通常光観察の場合には、前記第３フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部が制御可能であり、前記特殊光観察の場合には、前記帯域制限フィルタを前記光路に配置するとともに、前記第２フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部が制御可能である。
前記通常光観察の場合には、前記第３フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部が制御可能であり、前記特殊光観察の場合には、前記帯域制限フィルタを前記光路に配置するとともに、前記第２フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部が制御可能である。
また、別の実施形態の内視鏡システムは、通常光観察および特殊光観察が可能であって、先端部に撮像部を有し、ライトガイドが挿通された挿入部と、前記ライトガイドを介して照明光を供給する光源装置と、前記撮像部が撮像した画像を処理する画像処理部と、制御部と、を具備し、前記光源装置が、第１波長帯の光を透過する第１フィルタ、前記第１波長帯よりも長波長の第２波長帯の光を透過する第２フィルタ、または、前記第２波長帯よりも長波長の第３波長帯および前記第１波長帯の光を透過する第３フィルタ、を前記光源部が発生した前記広帯域光の光路に配置可能な第１の回転フィルタ部と、前記第２波長帯の光および前記第３波長帯の光を透過する第４フィルタを、前記光路に配置可能な第２の回転フィルタ部と、前記第１波長帯の光および前記第２波長帯の光を、それぞれ狭帯域に制限するとともに、前記第３波長帯の光を遮断する、帯域制限フィルタを、前記光路に配置可能な帯域選択フィルタ部と、を有し、前記制御部が、前記通常光観察の場合には、前記第３フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部を制御し、前記特殊光観察の場合には、前記帯域制限フィルタを前記光路に配置するとともに、前記第２フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部を制御する。
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態の内視鏡システム１は、通常光観察に加えて、特殊光観察として狭帯域光観察を行うことができる。すなわち、図１に示すように、内視鏡システム１は、通常光観察および狭帯域光観察のための、それぞれの照明光を択一的に供給可能な光源装置２０と本体部１０と内視鏡３０とを有する。内視鏡３０は、操作部３２と、被検体の消化管等に挿入する細長い挿入部３３と、ユニバーサルケーブル３１と、を有する。挿入部３３の先端部３３Ａには撮像光学部３７と、面順次方式の撮像部であるＣＣＤ３５と、照明光を出射する照明光学部３６とが配設されている。光源装置２０からの照明光は挿入部３３内を挿通するライトガイド３４により照明光学部３６まで導光される。なお、カットフィルタ３８は不要な反射光をカットするために、必要に応じて撮像光学部３７の光路に配置される。
本発明の第１の実施形態の内視鏡システム１は、通常光観察に加えて、特殊光観察として狭帯域光観察を行うことができる。すなわち、図１に示すように、内視鏡システム１は、通常光観察および狭帯域光観察のための、それぞれの照明光を択一的に供給可能な光源装置２０と本体部１０と内視鏡３０とを有する。内視鏡３０は、操作部３２と、被検体の消化管等に挿入する細長い挿入部３３と、ユニバーサルケーブル３１と、を有する。挿入部３３の先端部３３Ａには撮像光学部３７と、面順次方式の撮像部であるＣＣＤ３５と、照明光を出射する照明光学部３６とが配設されている。光源装置２０からの照明光は挿入部３３内を挿通するライトガイド３４により照明光学部３６まで導光される。なお、カットフィルタ３８は不要な反射光をカットするために、必要に応じて撮像光学部３７の光路に配置される。
そして光源装置２０は、光源部であるキセノンランプ２１と、帯域選択フィルタ部２２と、第１の回転フィルタ部２３と第２の回転フィルタ部２４とからなる回転フィルタユニット２５と、光学部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃとを有し、キセノンランプ２１が発生した広帯域光を観察モードに応じた照明光としてライトガイド３４に供給する。光学部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは照明光の光束を制御するためのレンズである。光源部は、可視光から赤外光までの広帯域光を発生する光源であれば、キセノンランプ２１に限られるものではない。またキセノンランプ２１にはミラー２１Ａが配設されており、背面方向に発生した光も前方に反射される。
本体部１０は、画像処理部１２と、術者が観察モードを選択するための切替スイッチ１３と、内視鏡システム１の全体の制御を行う制御部１１と、を有し、モニタ１４が接続されている。信号増幅回路（ＡＧＣ）１２Ａを有する画像処理部１２は、異なるカラーフィルタを介した照明光による複数の被写体の画像を、明るさ調整後に、合成し、カラー画像または擬似カラー画像を出力する。なお、切替スイッチ１３は操作部３２に設けられていてもよい。
図２Ａの正面図に示すように、帯域選択フィルタ部２２は金属円盤の開口部に複数の帯域制限フィルタ（Band-pass filter）２２ａ〜２２ｄを有し、回転軸を中心に回転することにより、選択された観察モード用の帯域制限フィルタを光路ＬＰに配設可能なターレットである。例えば、帯域制限フィルタ２２ａはＵＶ−ＩＲカットフィルタであり、帯域制限フィルタ２２ｂはＮＢＩフィルタおよびＵＶ−ＩＲカットフィルタの２枚のフィルタからなる複合フィルタであり、帯域制限フィルタ２２ｃはＡＦＩフィルタおよびＵＶ−ＩＲカットフィルタの２枚のフィルタからなる複合フィルタであり、帯域制限フィルタ２２ｄはＩＲＩフィルタである。なお上記フィルタの特性については後述するが、光源装置２０では少なくとも帯域制限フィルタ２２ａ、２２ｂを有していればよい。
また金属円盤の一部の開口部はフィルタを配設しないで空洞部としておいたり、透明ガラスを配設しておいたりすることにより、光を全て透過してもよい。また、独立して回転可能な２つの金属円盤を有し、それぞれの金属円盤のフィルタを組み合わせて複合フィルタとして使用する帯域選択フィルタ部であってもよい。
そして、図２Ｂの正面図に示すように、第１の回転フィルタ部２３は金属円盤の同一円周上の３つの円弧状の開口部に、それぞれ青色波長帯光を透過する第１フィルタである青（Ｂ）フィルタ２３ａ、緑色波長帯光を透過する第２フィルタである緑（Ｇ）フィルタ２３ｂ、赤色および青色波長帯光を透過する第３フィルタであるマゼンタ（Ｍｇ）フィルタ２３ｃが配設されている。一方、第２の回転フィルタ部２４は図２Ｃに示すように金属円盤の同一円周上の円弧状の開口部のいずれかに緑色および赤色波長帯光を透過する第４フィルタである黄（Ｙｅ）フィルタ２４ａが配設されている。
すなわち、色透過フィルタのうち、Ｂフィルタ２３ａおよびＧフィルタ２３ｂは原色フィルタであり、Ｍｇフィルタ２３ｃおよびＹｅフィルタ２４ａは補色フィルタである。
回転フィルタユニット２５の第１の回転フィルタ部２３および第２の回転フィルタ部２４は、同じ回転軸を中心に連続して回転することにより各色の照明光が順次、被写体に照射される。なお可視光を全て透過する開口部があってもよい。そして、回転フィルタユニット２５は第１の回転フィルタ部２３と第２の回転フィルタ部２４とが同時に光路ＬＰに配設するフィルタを制御可能である。言い換えれば制御部１１は上記のように第１の回転フィルタ部２３と第２の回転フィルタ部２４とを制御する。
例えば、制御部１１は、第２の回転フィルタ部２４と第１の回転フィルタ部２３との回転方向の相対位置が所定の位置になるように制御した後に、第２の回転フィルタ部２４と第１の回転フィルタ部２３とを固定する。このため第１の回転フィルタ部２３が回転すると、第１の回転フィルタ部２３に固定されている第２の回転フィルタ部２４も同時に回転する。第１の回転フィルタ部２３および第２の回転フィルタ部２４は、同期制御、すなわち位相を合わせた回転制御可能であれば、それぞれが独立して回転可能であってもよい。
ここで、比較のため、公知の面順次方式の内視鏡システムについて説明する。図３Ａ〜図３Ｃは回転ユニットのフィルタの透過特性を示すグラフであり、横軸は波長を、縦軸は透過率を示している。図３Ａは、それぞれが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を透過させる３つの原色フィルタの透過特性を、図３Ｂは、青色光Ｂおよび緑色光（Ｇ）を離散的な狭帯域光（ｎＢ、ｎＧ）に制限するとともに、赤色光を遮断するＮＢＩフィルタの透過特性を、図３Ｃは、可視光域以外の光を遮断するＵＶ−ＩＲカットフィルタの透過特性と、ＮＢＩフィルタおよびＵＶ−ＩＲカットフィルタを組み合わせたときの透過特性と、を示している。
図３Ａに示すように、Ｂフィルタ２３ａの透過率は４９５ｎｍ以下では５０％以上、４８０ｎｍ以下では９３％以上である。Ｇフィルタ２３ｂの透過率は５００〜５７５ｎｍでは５０％以上、５１５〜５６０ｎｍでは９３％以上である。Ｒフィルタの透過率は５８５〜６５５ｎｍでは５０％以上、６００〜６４０ｎｍでは９３％以上である。図３Ｂに示すように、ＮＢＩフィルタの透過率は４４５ｎｍ以下では５０％以上、４５５ｎｍ〜５１０ｎｍでは１％未満であるが、５２０〜５６０ｎｍでは再び高くなっている。図３Ｃに示すように、ＵＶ−ＩＲカットフィルタは可視光領域（４００〜６７５ｎｍ）の光を透過する。なおフィルタの透過特性において波長帯の上限または下限が明示されていない場合は、上限または下限は、少なくとも可視光領域の上限または下限であればよい。
図４Ａおよび図４Ｂは面順次方式の内視鏡システムの光路ＬＰに配置されるフィルタと照射光との関係を説明するための説明図であり、横軸は時間を示している。図４Ａに示すように、通常光観察（ＷＬＩ）では、帯域選択フィルタ部において、ＵＶ−ＩＲカットフィルタが光路ＬＰに常に配設され、可視光域以外の光が遮断される。そして回転フィルタ部が連続して回転することで、照明光が間欠的に遮断されて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光が順次、連続して被写体に照射される。そして色毎に得られた被写体の３枚の画像（明るさ信号のみの白黒画像）が時系列的にＣＣＤ３５により撮像され、画像処理部１２において合成され、１枚のカラー画像としてモニタ１４に表示される。
すなわち、回転フィルタの１回転を１サイクルとして１枚のカラー画像が合成されるため、動画のフレームレートは回転フィルタの回転速度により決定される。
一方、狭帯域光観察（ＮＢＩ）では、帯域選択フィルタ部のＮＢＩフィルタおよびＵＶ−ＩＲカットフィルタが光路ＬＰに常に配設される。このため、図４Ｂに示すように、回転フィルタ部が連続して回転することで、狭帯域青色光（ｎＢ）および狭帯域緑色光（ｎＧ）が順次、連続して被写体に照射される。そして、狭帯域青色光（ｎＢ）および狭帯域緑色光（ｎＧ）により得られた２枚の画像が合成され擬似カラー画像としてモニタに表示される。
すなわち、図４Ｂに示すように、公知の内視鏡システムでは回転フィルタ部の光路に赤フィルタが配設されている間は光源が発生した光は全てカットされる（Ｎｏ）ため、画像は得られない。また青色光は緑色光と比べてライトガイド３４を導光される間に減衰しやすいために、狭帯域青色光（ｎＢ）が照明した被写体の画像は狭帯域緑色光（ｎＧ）が照明した被写体の画像よりも暗くなる。画像処理部１２の信号増幅回路（ＡＧＣ）１２Ａにおいて信号を増幅することは可能であるが、増幅するとノイズが増加するため、画質が劣化してしまうことがある。
これに対して、本実施の形態の内視鏡システム１では、回転フィルタユニット２５の第１回転フィルタ部２３に、図５Ａに透過特性を示す、Ｂフィルタ２３ａ、Ｇフィルタ２３ｂ、およびＭｇフィルタ２３ｃを有し、第２回転フィルタ部２４に図５Ｂに透過特性を示す、Ｙｅフィルタ２４ａを有する。
そして、通常光観察（ＷＬＩ）の場合には、図６Ａに示すように、第１回転フィルタ部２３のＭｇフィルタ２３ｃが光路ＬＰに配置されているときに第２回転フィルタ部２４のＹｅフィルタ２４ａが光路ＬＰに配置されているように、制御部１１が第１および第２の回転フィルタ部２３、２４（回転フィルタユニット２５）を制御する。すなわち、術者のモード切替ＳＷ１３の操作により通常光観察が選択された場合、制御部１１は、第２回転フィルタ部２４のＹｅフィルタ２４ａを第１回転フィルタ部２３のＭｇフィルタ２３ｃと重なり合う位置まで回転した後、第２回転フィルタ部２４と第１回転フィルタ部２３とを固定する。そして第１の回転フィルタ部２３を連続回転する。なお、光源装置２０では、第２回転フィルタ部２４の開口部２４ｂ、２４ｃは空洞部である。
図６Ａに示すように、通常光観察（ＷＬＩ）では、第１の回転フィルタ部２３および第２回転フィルタ部２４が連続回転することで、照明光が間欠的に遮断されて、赤Ｒ１、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光が順次、被写体に照射される。そして撮像部で、色毎に得られた被写体の３枚の画像（明るさ信号のみの白黒画像）がＣＣＤ３５により時系列的に撮像され、画像処理部１２において合成され、１枚のカラー画像としてモニタ１４に表示される。
ここで、赤Ｒ１は、Ｍｇフィルタ２３ｃとＹｅフィルタ２４ａとを透過した照射光である。すなわち、図５Ａに示すように、Ｍｇフィルタ２３ｃを透過した照射光は、青色波長帯の光と赤色波長帯の光とを有しているが、さらにＹｅフィルタ２４ａを透過することにより、赤色波長帯の光（赤Ｒ１）となる。
そして狭帯域光観察（ＮＢＩ）では、帯域選択フィルタ部２２において、ＮＢＩフィルタ（図３Ｃ）が光路ＬＰに配設されるとともに、第１回転フィルタ部２３のＧフィルタ２３ｂが光路ＬＰに配置されているときに第２回転フィルタ部２４のＹｅフィルタ２４ａが光路ＬＰに配置されているように、第１および第２の回転フィルタ部２３、２４が制御される。すなわち、モード切替ＳＷ１３の操作により狭帯域光観察が選択された場合、制御部１１は、第２回転フィルタ部２４をＧフィルタ２３ｂとＹｅフィルタ２４ａとが重なり合う位置まで回転し固定する。そして制御部１１は第１の回転フィルタ部２３を連続回転するように制御する。
このため、図６Ｂに示すように、第１の回転フィルタ部２３および第２回転フィルタ部２４が回転することで、狭帯域青色光（ｎＢ１）、狭帯域緑色光（ｎＧ１）、狭帯域青色光（ｎＢ）、が順次、被写体に照射される。ここで、狭帯域青色光（ｎＢ１）はＮＢＩフィルタとＭｇフィルタ２３ｃとを透過した照射光であり、狭帯域緑色光（ｎＧ１）はＮＢＩフィルタとＧフィルタ２３ｂとＹｅフィルタ２４ａを透過した照射光である。
すなわち、内視鏡システム１では、第１の回転フィルタ部２３の光路にＭｇフィルタ２３ｃが配設されている間も、狭帯域青色光（ｎＢ１）が被写体に照射される。このため画像処理部１２は狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像と、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像とを加算処理することにより、より明るい狭帯域青色光画像を得ることができる。すなわち、従来の内視鏡システムでは狭帯域緑色光（ｎＧ１）により得られた画像よりも暗くなる狭帯域青色光画像を、２つの画像を加算処理することにより明るくすることができる。このため、内視鏡システム１では、狭帯域緑色光（ｎＧ１）と狭帯域青色光（ｎＢ＋ｎＢ１）とのバランスが取れた画質の高い擬似カラー画像をモニタ１４に表示できる。
なお図５Ａに示すように、内視鏡システム１では、Ｍｇフィルタ２３ｃの青色領域における半値波長（Ｍｇ５０）は４６５ｎｍであり、Ｂフィルタ２３ａの長波長側の半値波長（Ｂ５０）４９５ｎｍよりも短波長側にある。ここで半値波長とは透過率が５０％となる波長である。また、Ｍｇフィルタ２３ｃの青色領域における半値波長（Ｍｇ５０）は４６５ｎｍと、図５Ｂに示すＹｅフィルタ２４ａの短波長側の半値波長（Ｙｅ５０）５１０ｎｍとの差は４５ｎｍと、３０〜７０ｎｍの範囲である。
前記条件を満たすフィルタを組み合わすことにより、光源装置２０は、所望の波長領域の光を供給することができる。
以上の説明のように、光源装置２０は、狭帯域光観察の場合に明るい画像を得るようにすることができ、光源装置２０を有する内視鏡システム１は、狭帯域光観察の場合に明るい画像を得ることができる。
＜第１の実施の形態の変形例＞
次に第１の実施の形態の変形例の内視鏡システム１Ａおよび光源装置２０Ａについて説明する。本変形例の内視鏡システム１Ａ等は第１の実施の形態の内視鏡システム１等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に第１の実施の形態の変形例の内視鏡システム１Ａおよび光源装置２０Ａについて説明する。本変形例の内視鏡システム１Ａ等は第１の実施の形態の内視鏡システム１等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
画像を明るくするには、光源装置２０Ａのキセノンランプ２１の電流を増加したり、図示しない絞りを調整したりして基本光量を上げる方法もある。また、画像処理部１２のオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路１２Ａの増幅率（ゲイン）をアップすることにより、信号をより増幅する方法もある。このため、内視鏡システム１Ａにおいては、図７のフローチャートに示す制御を行う。
＜ステップＳ１０＞
画像処理部１２は取得した画像の明るさが、所定値以上かどうかを判断する。
画像処理部１２は取得した画像の明るさが、所定値以上かどうかを判断する。
＜ステップＳ１１＞
被写体が先端部３３Ａの近くにある場合等は、画像の明るさが所定値以上である（Ｓ１０：Ｙｅｓ）ため、画像処理部１２は、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像だけを狭帯域緑色光（ｎＧ１）により得られた画像と合成して擬似カラー画像を作成する。すなわち、狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像は廃棄する。これは、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像と狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像とは厳密には撮像時刻が異なるために、合成に用いると画質が劣化するおそれがあるためである。もちろん、狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像を用いて、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像を廃棄してもよい。
被写体が先端部３３Ａの近くにある場合等は、画像の明るさが所定値以上である（Ｓ１０：Ｙｅｓ）ため、画像処理部１２は、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像だけを狭帯域緑色光（ｎＧ１）により得られた画像と合成して擬似カラー画像を作成する。すなわち、狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像は廃棄する。これは、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像と狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像とは厳密には撮像時刻が異なるために、合成に用いると画質が劣化するおそれがあるためである。もちろん、狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像を用いて、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像を廃棄してもよい。
＜ステップＳ１２＞
画像の明るさが所定値未満の場合（Ｓ１０：Ｎｏ）には、制御部１１は、光源装置２０の基本光量を上げるために、キセノンランプ２１の電流を増加したり、図示しない絞りを調整したりする。光源装置２０の基本光量を上げる場合には、画質が劣化することがない。
画像の明るさが所定値未満の場合（Ｓ１０：Ｎｏ）には、制御部１１は、光源装置２０の基本光量を上げるために、キセノンランプ２１の電流を増加したり、図示しない絞りを調整したりする。光源装置２０の基本光量を上げる場合には、画質が劣化することがない。
＜ステップＳ１３＞
画像処理部１２は取得した画像の明るさが、所定値以上になったかどうかを判断する。画像の明るさが所定値以上となった場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）には、Ｓ１１において、画像処理部１２は、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像だけを狭帯域緑色光（ｎＧ１）により得られた画像と合成して擬似カラー画像を作成する。
画像処理部１２は取得した画像の明るさが、所定値以上になったかどうかを判断する。画像の明るさが所定値以上となった場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）には、Ｓ１１において、画像処理部１２は、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像だけを狭帯域緑色光（ｎＧ１）により得られた画像と合成して擬似カラー画像を作成する。
＜ステップＳ１４＞
基本光量を最大にしても画像の明るさが所定値未満の場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、画像処理部１２は、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像と狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像とを、加算処理して画像の明るさを上げる。なお、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像と狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像との加算比αを可変として、ｎＢ：α×ｎＢ１の重み付けで加算した画像としてもよい。例えばα＝０の場合は狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像のみを用い、α＝０．５の場合はｎＢ＋０．５×ｎＢ１の画像となり、α＝１の場合はｎＢ＋ｎＢ１の画像となる。
基本光量を最大にしても画像の明るさが所定値未満の場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、画像処理部１２は、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像と狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像とを、加算処理して画像の明るさを上げる。なお、狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像と狭帯域青色光（ｎＢ１）により得られた画像との加算比αを可変として、ｎＢ：α×ｎＢ１の重み付けで加算した画像としてもよい。例えばα＝０の場合は狭帯域青色光（ｎＢ）により得られた画像のみを用い、α＝０．５の場合はｎＢ＋０．５×ｎＢ１の画像となり、α＝１の場合はｎＢ＋ｎＢ１の画像となる。
＜ステップＳ１５＞
画像処理部１２は取得した画像の明るさが、所定値以上になったかどうかを判断する。
画像処理部１２は取得した画像の明るさが、所定値以上になったかどうかを判断する。
＜ステップＳ１６＞
画像を加算処理しても画像の明るさが所定値未満であった場合（Ｓ１５：Ｎｏ）には、画像処理部１２は、Ｓ／Ｎの劣化を招くが、ＡＧＣ回路１２Ａにより、加算処理された狭帯域青色光による画像の信号をより増幅する（ゲインＵＰ）。なお、ＡＧＣ回路１２Ａによる信号増幅処理は、処理係数の設定により増幅率を調整可能であり、増幅率が小さい場合、Ｓ／Ｎは良くなり、画質劣化は殆ど無視できる。
画像を加算処理しても画像の明るさが所定値未満であった場合（Ｓ１５：Ｎｏ）には、画像処理部１２は、Ｓ／Ｎの劣化を招くが、ＡＧＣ回路１２Ａにより、加算処理された狭帯域青色光による画像の信号をより増幅する（ゲインＵＰ）。なお、ＡＧＣ回路１２Ａによる信号増幅処理は、処理係数の設定により増幅率を調整可能であり、増幅率が小さい場合、Ｓ／Ｎは良くなり、画質劣化は殆ど無視できる。
上記制御を行う本変形例の内視鏡システム１Ａは、第１の実施の形態の内視鏡システム１の効果を有し、さらに、被写体と先端部３３Ａとの距離が変化しても、画質の劣化を最小限に留めながら、明るい狭帯域光画像を得ることができる。
＜第２の実施の形態＞
次に第２の実施の形態の内視鏡システム１Ｂについて説明する。本実施の形態の内視鏡システム１Ｂは第１の実施の形態の内視鏡システム１と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に第２の実施の形態の内視鏡システム１Ｂについて説明する。本実施の形態の内視鏡システム１Ｂは第１の実施の形態の内視鏡システム１と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
本実施形態の内視鏡システム１Ｂは、通常光観察に加えて、特殊光観察として蛍光観察（ＡＦＩ）を行うことができる。すでに説明したように蛍光観察では、蛍光画像とヘモクロビンに強く吸収される緑色光による画像とを合成して、腫瘍性病変と正常粘膜とを異なる色調で強調表示した擬似カラー画像としてモニタ１４に表示する。これは、腫瘍組織が正常組織に比べ、青色励起光を照射すると自家蛍光（粘膜に存在するコラーゲン等の蛍光物質が発する蛍光）が減弱するという特性を利用している。粘膜の肥厚には影響をされずヘモグロビンの変化だけに影響を受ける緑色光画像と、蛍光画像とを組み合わせることにより、正常組織は淡い緑色、腫瘍組織はマゼンタ、深部血管は濃い緑色に表示される。もちろん、予め蛍光薬剤を投与しておき、目標組織に選択的に集まった蛍光薬剤からの蛍光を観察してもよい。
蛍光（Ｆ）の強度は励起光である青色光に比べて非常に小さい。このため蛍光観察用の撮像光学部３７には青色光よりも長波長の蛍光（Ｆ）は透過するが青色光は遮断する励起光カットフィルタ３８が配置されている。
内視鏡システム１Ｂでは、青色の波長帯の励起光として、Ｂフィルタ２３ａを透過した狭帯域青色光（ｎＢ３）だけでなく、Ｍｇフィルタ２３ｃを透過した狭帯域青色光（ｎＢ２）を被写体に照射することができる。すなわち、公知の内視鏡システムでは回転フィルタ部の光路にＲフィルタが配設されていて、光が照射されなかった時間帯に、狭帯域青色光（ｎＢ２）を照射できる。
すなわち、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、光源装置２０Ｂの動作は光源装置２０とほぼ同じであるが、フィルタの透過波長帯が少し異なっている。すなわち、図８Ｂに示すように、蛍光観察では帯域選択フィルタ部２２に帯域制限フィルタ２２ｃ（ＡＦＩフィルタおよびＵＶ−ＩＲカットフィルタの２枚のフィルタからなる複合フィルタ）が配設される。帯域制限フィルタ２２ｃの透過率は、４００〜４３０ｎｍでは８５％以上、４６０〜４８０ｎｍでは１％未満であるが、５２０〜６５０ｎｍでは９０％以上である。なお、回転フィルタユニット２５のフィルタは内視鏡システム１と同じでもよいし、少し異なっていてもよい。
本実施の形態の光源装置２０Ｂは、公知の光源装置が励起光を１回供給する１サイクルの間に、励起光を２回供給することができる。このため、光源装置２０Ｂは、蛍光観察の場合に明るい画像を得るようにすることができ、光源装置２０を有する内視鏡システム１は、蛍光観察の場合に明るい画像を得ることができる。
＜第３の実施の形態＞
次に第３の実施の形態の内視鏡システム１Ｃおよび光源装置２０Ｃについて説明する。本実施の形態の内視鏡システム１Ｃは第１の実施の形態の内視鏡システム１等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に第３の実施の形態の内視鏡システム１Ｃおよび光源装置２０Ｃについて説明する。本実施の形態の内視鏡システム１Ｃは第１の実施の形態の内視鏡システム１等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
本実施形態の内視鏡システム１Ｃは、通常光観察（ＷＬＩ）に加えて、特殊光観察として狭帯域光観察（ＮＢＩ）および蛍光観察（ＡＦＩ）を行うことができる。すなわち、内視鏡システム１Ｃは内視鏡システム１の機能と内視鏡システム１Ｂの機能とを併せ持つ。
図９に示すように、光源装置２０Ｃの第１の回転フィルタ部２３Ｃは、内周部にＭｇフィルタを含む３枚のフィルタを有し、外周部にマゼンタ２（Ｍｇ２）フィルタを含む３枚のフィルタ２３ａ１、２３ｂ１、２３ｃ１を有する。そして、第２の回転フィルタ２４ＣはＮＢＩ用のＹｅフィルタ２４ａと、ＡＦＩ用の黄２（Ｙｅ２）フィルタ２４ｂ１とを有する。そして回転フィルタユニット２５Ｃは光路ＬＰに対して垂直な面に沿って移動可能であり、観察モードに応じて第１の回転フィルタ部２３Ｃの内周部または外周部を光路ＬＰに配設することができる。また、帯域選択フィルタ部２２には、通常光観察用、狭帯域光観察用、および蛍光観察用の３種類のフィルタを有し、観察モードに応じたフィルタが光路ＬＰに配設される。
通常光観察では、すでに説明したようにＭｇフィルタとＹｅフィルタ、またはＭｇ２フィルタとＹｅ２フィルタが、同時に光路ＬＰに配設されるように制御される。そして狭帯域光観察では内周部が光路ＬＰに配設されるように、蛍光観察では外周部が光路ＬＰに配設されるように、回転フィルタユニット２５Ｃが制御される。それぞれの特殊光観察のときの動作等はすでに説明した内視鏡システム１〜１Ｂと同じである。
内視鏡システム１Ｃは、内視鏡システム１等の効果を有し、さらに狭帯域光観察および蛍光観察を行うことができる。
＜第４の実施の形態＞
次に第４の実施の形態の内視鏡システム１Ｄについて説明する。本実施の形態の内視鏡システム１Ｄは第１の実施の形態の内視鏡システム１等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
次に第４の実施の形態の内視鏡システム１Ｄについて説明する。本実施の形態の内視鏡システム１Ｄは第１の実施の形態の内視鏡システム１等と類似しているので同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
本実施形態の内視鏡システム１Ｄは、通常光観察に加えて、特殊光観察として狭帯域光観察および赤外光観察（ＩＲＩ）を行うことができる。
内視鏡システム１Ｄの光源装置２０Ｄは、帯域選択フィルタ部２２に、ＩＲＩフィルタである帯域制限フィルタ２２ｄを有する。図１０Ｂに示すように、ＩＲＩフィルタの透過率は、８００〜８３０ｎｍのＩＲ１波長帯および９１０〜９５０ｎｍのＩＲ２波長帯でのみ９３％以上である。また第１の回転フィルタ部２３Ｄの緑（Ｇ＋ＩＲ１）フィルタ２３ｂ２は、緑色波長帯に加えてＩＲ１波長帯である７８０〜８０５ｎｍにおいて透過率が９０％以上である。また青（Ｂ＋ＩＲ２）フィルタ２３ａ２は、青色波長帯に加えてＩＲ２波長帯である９２０〜９５０ｎｍにおいて透過率が９０％以上である。
内視鏡システム１Ｄの光源装置２０Ｄの通常光観察モードおよび狭帯域光観察モードでの動作は図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、すでに説明した内視鏡システム１等と同じである。
赤外光観察モードでは、帯域選択フィルタ部２２のＩＲＩフィルタが光路ＬＰに配設される。そして、図１１Ｃに示すように、第１の回転フィルタ部２３において緑（Ｇ＋ＩＲ１）フィルタ２３ｂ２が光路ＬＰに配設されているときはＩＲ１波長帯の照射光が、青（Ｇ＋ＩＲ２）フィルタ２３ｂ２が光路ＬＰに配設されているときはＩＲ２波長帯の照射光が、供給される。
なお図１１Ｃに示すように、第１の回転フィルタ部２３においてＭｇフィルタ２３ｃが光路ＬＰに配設されているときは赤外光は照射されないが、図１２に示すように、赤外光帯にも透過領域を有するＭｇ２（Ｍｇ＋ＩＲ１）フィルタを用いることにより、ＩＲ１波長帯の赤外光を照射するようにできる。
なお、上記説明におけるＩＲ１波長帯とＩＲ２波長帯とは等価であり、ＧフィルタおよびＭｇフィルタがＩＲ２波長帯に透過領域を有し、ＢフィルタがＩＲ１波長帯に透過領域を有していたりしてもよい。また、ＧフィルタおよびＢフィルタがＩＲ１波長帯に透過領域を有し、ＭｇフィルタがＩＲ２波長帯に透過領域を有していたりしてもよい。
内視鏡システム１Ｄは、内視鏡システム１等の効果を有し、さらに狭帯域光観察および赤外光観察を行うことができる。
＜補足説明＞
上記説明では、補色フィルタとして、マゼンタフィルタおよび黄フィルタを用いた場合を説明したが、目的の画像（照射光）に応じて、シアンフィルタ（Ｃｙ）を用いてもよい、また目的の画像（照射光）に応じて、原色フィルタと補色フィルタとの組み合わせも適宜、変更してもよい。
上記説明では、補色フィルタとして、マゼンタフィルタおよび黄フィルタを用いた場合を説明したが、目的の画像（照射光）に応じて、シアンフィルタ（Ｃｙ）を用いてもよい、また目的の画像（照射光）に応じて、原色フィルタと補色フィルタとの組み合わせも適宜、変更してもよい。
例えば、青色光と緑色光とを透過するＣｙフィルタとＭｇフィルタとを組み合わせて青色光を供給することができる。この場合にはＣｙフィルタの透過率の立ち下がり波長とＭｇフィルタの立ち上がり波長とは３０ｎｍ以上が好ましい。
また、ＣｙフィルタとＹｅフィルタとを組み合わせて緑色光を供給することができる。この場合にはＣｙフィルタの可視光領域の長波長側の透過率、および、Ｙｅフィルタの可視光領域の短波長側の透過率、は１％以下であることが好ましい。
本発明の光源装置および内視鏡システムは上記説明の特殊光観察に限られるものではなく、他の特殊光観察にも適用可能である。例えば、赤外蛍光観察または光線力学的観察等のための光源装置を具備する内視鏡であってもよい。ここで、赤外蛍光観察とは赤外帯域の蛍光画像を用いた観察法である。光線力学的観察は、ポルフィリン誘導体等の光感受性物質を治療する病変に集積させて蛍光を観察する方法であり、さらに光感受性物質が励起状態から基底状態に遷移する際に活性酸素を生じて細胞内呼吸を障害することによって細胞を変性し壊死させることもできる。
なお上記説明に用いたフィルタ特性等は仕様の例示であり、これに限られるものではない。例えば実施の形態３の内視鏡システム１Ｃの回転フィルタ部２３Ｃにおいては、内周および外周にＭｇフィルタを配設しなくてもよく、どちらか一方にのみ配設したのでもよい。また、例えば、内視鏡システム１Ｃ（光源装置２０Ｃ）の構成要素と内視鏡システム１Ｄ（光源装置２０Ｄ）の構成要素とを組み合わせることにより、通常光観察、狭帯域光観察、赤外光観察および蛍光観察を行うことができる内視鏡システム（光源装置）を構成することもできる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
本出願は、２０１０年４月１日に日本国に出願された特願２０１０−０８５４１５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
Claims (12)
- 通常光観察および特殊光観察のための、それぞれの照明光を供給可能であって、
広帯域光を発生する光源部と、
第１波長帯の光を透過する第１フィルタ、前記第１波長帯よりも長波長の第２波長帯の光を透過する第２フィルタ、または、前記第２波長帯よりも長波長の第３波長帯の光および前記第１波長帯の光を透過する第３フィルタ、を前記光源部が発生した前記広帯域光の光路に配置可能な第１の回転フィルタ部と、
前記第２波長帯の光および前記第３波長帯の光を透過する第４フィルタを、前記光路に配置可能な第２の回転フィルタ部と、
前記第１波長帯の光および前記第２波長帯の光を、それぞれ狭帯域に制限するとともに、前記第３波長帯の光を遮断する、帯域制限フィルタを、前記光路に配置可能な帯域選択フィルタ部と、を有し、
前記通常光観察の場合には、前記第３フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部が制御可能であり、
前記特殊光観察の場合には、前記帯域制限フィルタを前記光路に配置するとともに、前記第２フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部が制御可能であることを特徴とする光源装置。 - 前記第１フィルタおよび前記第２フィルタが原色フィルタであり、前記第３フィルタおよび前記第４フィルタが補色フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
- 前記第１フィルタが青色波長帯の光を透過する青フィルタ、前記第２フィルタが緑色波長帯の光を透過する緑フィルタ、前記第３フィルタが赤色波長帯の光および青色波長帯の光を透過するマゼンタフィルタ、前記第４フィルタが緑色波長帯の光および赤色波長帯の光を透過する黄フィルタである、ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
- 前記特殊光観察が狭帯域光観察または蛍光観察の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
- 前記広帯域光が赤外光を含み、
前記帯域選択フィルタ部が、前記赤外光を第４波長帯の光および第５波長帯の光に制限する赤外光観察フィルタを前記光路に配置可能であり、
前記第１フィルタが前記第４波長帯の光を透過し、前記第２フィルタが前記第５波長帯の光を透過し、
前記赤外光観察フィルタを前記光路に配置することにより、赤外光観察の照明光を供給可能であることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。 - 前記赤外光観察の場合には、前記第３フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように、前記第１および前記第２の回転フィルタ部が制御可能であることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
- 前記第２フィルタが前記第４波長帯の光または前記第５波長帯の光を透過することを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
- 被検体の消化管内を照明する照明光を供給することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
- 通常光観察および特殊光観察が可能であって、
先端部に撮像部を有し、ライトガイドが挿通された挿入部と、
前記ライトガイドを介して照明光を供給する光源装置と、
前記撮像部が撮像した画像を処理する画像処理部と、
制御部と、を具備し、
前記光源装置が、
第１波長帯の光を透過する第１フィルタ、前記第１波長帯よりも長波長の第２波長帯の光を透過する第２フィルタ、または、前記第２波長帯よりも長波長の第３波長帯および前記第１波長帯の光を透過する第３フィルタ、を前記光源部が発生した前記広帯域光の光路に配置可能な第１の回転フィルタ部と、
前記第２波長帯の光および前記第３波長帯の光を透過する第４フィルタを、前記光路に配置可能な第２の回転フィルタ部と、
前記第１波長帯の光および前記第２波長帯の光を、それぞれ狭帯域に制限するとともに、前記第３波長帯の光を遮断する、帯域制限フィルタを、前記光路に配置可能な帯域選択フィルタ部と、を有し、
前記制御部が、
前記通常光観察の場合には、前記第３フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部を制御し、
前記特殊光観察の場合には、前記帯域制限フィルタを前記光路に配置するとともに、前記第２フィルタが前記光路に配置されているときに前記第４フィルタが前記光路に配置されているように前記第１の回転フィルタ部および前記第２の回転フィルタ部を制御することを特徴とする内視鏡システム。 - 前記第１フィルタおよび前記第２フィルタが原色フィルタであり、前記第３フィルタおよび前記第４フィルタが補色フィルタであることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡システム。
- 前記特殊光観察が狭帯域光画観察であり、
前記第１フィルタが青色波長帯の光を透過する青フィルタ、前記第２フィルタが緑色波長帯の光を透過する緑フィルタ、前記第３フィルタが赤色波長帯の光および青色波長帯の光を透過するマゼンタフィルタ、前記第４フィルタが緑色波長帯の光および赤色波長帯の光を透過する黄フィルタである、ことを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡システム。 - 前記特殊光観察において、前記第１フィルタを介した前記照明光により得られた画像の明るさが所定値以下の場合に、前記第１フィルタを介した照明光により得られた画像と、前記第３フィルタを介した前記照明光により得られた画像と、を前記画像処理部が、加算処理することを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡システム。
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