JP5419931B2 - Endoscope system, light source device, and operation method of endoscope system - Google Patents

Endoscope system, light source device, and operation method of endoscope system Download PDF

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Description

本発明は、被検体内を観察するための内視鏡システム、光源装置、及び内視鏡システムの作動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system, a light source device, and a method for operating an endoscope system for observing the inside of a subject.

近年の医療においては、内視鏡システムを用いた診断等が広く行われている。内視鏡システムによる被検体内の観察としては、照明光として広帯域の白色光を用いる通常光観察の他、波長を狭帯域化した狭帯域光を用いて、被検体内の血管を強調表示等させる特殊光観察も行われるようになってきている。   In recent medical treatments, diagnosis using an endoscope system is widely performed. For observation inside the subject using an endoscope system, in addition to normal light observation using broadband white light as illumination light, highlighting of blood vessels in the subject using narrowband light with a narrowed wavelength, etc. Special light observation is also being conducted.

また、特許文献1に記載されているように、血管の吸光特性や生体組織の散乱特性を利用して、画像信号から血中ヘモグロビンの酸素飽和度や血管深さなどの血管に関する機能情報を取り出し、それを画像化することも行われている。特許文献1に記載の内視鏡システムでは、血中ヘモグロビンの吸光スペクトルにおいて近赤外領域や緑色領域など酸素飽和度によって吸光度が変化する波長域の光を用いて、画像信号を取得している。近赤外領域や緑色領域の光は、白色光を光学フイルタで色分離して生成される。そして、取得した画像信号に基づいて酸素飽和度を算出し、酸素飽和度の大小に応じて異なる色を割り当て、その割り当てた色に基づいて疑似カラーの酸素飽和度画像を生成している。このような酸素飽和度画像を用いることで、例えば、酸素飽和度が特異的に低くなる癌の発見が容易になるため、診断能が向上する。   In addition, as described in Patent Document 1, functional information about blood vessels such as oxygen saturation and blood vessel depth of blood hemoglobin is extracted from an image signal using the light absorption characteristics of blood vessels and the scattering characteristics of biological tissues. It is also done to image it. In the endoscope system described in Patent Document 1, an image signal is acquired using light in a wavelength region in which absorbance changes depending on oxygen saturation, such as a near infrared region or a green region, in an absorption spectrum of blood hemoglobin. . Light in the near infrared region and green region is generated by color separation of white light with an optical filter. Then, oxygen saturation is calculated based on the acquired image signal, different colors are assigned according to the magnitude of oxygen saturation, and a pseudo-color oxygen saturation image is generated based on the assigned color. By using such an oxygen saturation image, for example, it becomes easy to find a cancer in which the oxygen saturation is specifically lowered, so that the diagnostic ability is improved.

特許2648494号公報Japanese Patent No. 2648494

低酸素状態となる癌の中でも、未分化型早期胃癌は高分化型の癌と比べて腫瘍領域の血液密度(血液量ともいう)が低くなる特徴を有している。したがって、このような未分化型早期胃癌の発見を確実に行うために、酸素飽和度と合わせて、血液量に関する情報も画像信号から取り出すことが求められている。これに関して、特許文献1においては、酸素飽和度のみしか求めていないため、未分化型早期胃癌など酸素飽和度と血液量の両方に特徴を有する病変部の発見が困難である。また、酸素飽和度は血液量によっても影響を受けるため、酸素飽和度の測定精度を上げるためには、血液量の影響を排除する必要があり、そのためにも酸素飽和度と血液量の両方を把握することが求められている。   Among cancers that become hypoxic, undifferentiated early gastric cancer has a feature that the blood density (also referred to as blood volume) in the tumor region is lower than that of well-differentiated cancer. Therefore, in order to reliably discover such undifferentiated early gastric cancer, it is required to extract information on the blood volume from the image signal together with the oxygen saturation. In this regard, in Patent Document 1, since only oxygen saturation is obtained, it is difficult to find a lesion having characteristics in both oxygen saturation and blood volume, such as undifferentiated early gastric cancer. In addition, since the oxygen saturation is also affected by the blood volume, it is necessary to eliminate the influence of the blood volume in order to improve the measurement accuracy of the oxygen saturation. For this reason, both the oxygen saturation and the blood volume must be reduced. It is required to grasp.

さらに、特許文献1に記載の酸素飽和度測定方法は、近赤外領域や緑色領域の光を用いている。粘膜表層からの光の深達度は、波長が短いほど浅く、波長が長いほど深くなるという波長依存性を有しているため、近赤外領域や緑色領域の光では粘膜表層に位置する表層血管に関する情報が良好に取得できないという問題もある。腫瘍の良悪鑑別などの病変部の診断においては、中深層よりも表層血管の性状の把握が重要である場合も多く、表層血管の性状を詳細に把握することが求められている。   Furthermore, the oxygen saturation measuring method described in Patent Document 1 uses light in the near infrared region or green region. The depth of light from the surface of the mucosa has a wavelength dependency that the shorter the wavelength, the shallower the light, and the longer the wavelength, the deeper, the surface layer located on the surface of the mucosa for light in the near infrared region and green region. There is also a problem that information about blood vessels cannot be acquired well. In the diagnosis of lesions such as tumor benign discrimination, it is often important to understand the properties of the superficial blood vessels rather than the middle and deep layers, and it is required to grasp the properties of the superficial blood vessels in detail.

しかしながら、ヘモグロビンの吸光スペクトルにおいて、緑色領域や赤色領域と比較して、青色領域は、吸光度の変化が急峻であるため、波長が少しずれると吸光度が大きく変化してしまう。そのため、青色領域の光を用いる場合には、緑色領域や赤色領域と比較して、狭い波長域を持つ狭帯域光が必要になる。特許文献1のように、白色光を光学フイルタで色分離する方法では、光量が不足して高い測定精度が得られないという懸念があった。   However, in the absorption spectrum of hemoglobin, the absorbance in the blue region is steeper than that in the green or red region. Therefore, the absorbance changes greatly when the wavelength is slightly shifted. Therefore, when using light in the blue region, narrow band light having a narrow wavelength region is required as compared with the green region and red region. As in Patent Document 1, the method of separating white light with an optical filter has a concern that the amount of light is insufficient and high measurement accuracy cannot be obtained.

一方で、こうした酸素飽和度を測定する技術は、内視鏡診断において有用であるため、ユーザがより利用しやすいものとするためには、内視鏡システムの実用段階において、開発コストや製造コストの低減が求められる。そのため、既存の光源装置に搭載されている白色光源をできるだけ有効利用するという観点も見過ごせない。   On the other hand, since this technique for measuring oxygen saturation is useful in endoscopic diagnosis, in order to make it easier for users to use, the development cost and manufacturing cost in the practical stage of the endoscopic system. Reduction is required. For this reason, the viewpoint of effectively using the white light source mounted on the existing light source device as much as possible cannot be overlooked.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、主として表層血管に関する酸素飽和度と血液量の両方について良好な測定精度で取得して観察可能な内視鏡システムを、既存の光源装置の構成を利用しやすい形態で提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an endoscope system that can be obtained and observed with good measurement accuracy for both oxygen saturation and blood volume mainly related to surface blood vessels. The configuration of the light source device is provided in an easy-to-use form.

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、被検体内に挿入される挿入部を有し、前記被検体内の観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、前記電子内視鏡に撮像用の光を供給する光源装置であり、前記観察部位の通常観察画像を得るための照明光に利用される白色光を発する白色光源と、青色領域の一部の狭い波長域を有し、前記観察部位に照射して前記観察部位に存在する血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を測定するための酸素飽和度測定光を発する半導体光源とを有し、前記酸素飽和度測定光に加えて、前記観察部位に照射して前記血管の血液量を測定するための血液量測定光として、前記白色光源が発する前記白色光に含まれる赤色領域の光を前記電子内視鏡に供給する光源装置と、前記撮像素子が出力する撮像信号に基づいて画像処理を施すプロセッサ装置であり、前記観察部位で反射した前記酸素飽和度測定光及び前記血液量測定光を受光した前記撮像素子が出力する2つの第1及び第2の撮像信号に基づいて、前記血液量及び前記酸素飽和度を求める血液量及び酸素飽和度算出手段と、前記酸素飽和度と前記血液量の両方の情報を画像化する画像生成手段とを有するプロセッサ装置とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an endoscope system according to the present invention includes an electronic endoscope having an insertion portion that is inserted into a subject, and having an imaging element that images an observation site in the subject. A light source device that supplies imaging light to the electronic endoscope, a white light source that emits white light used as illumination light for obtaining a normal observation image of the observation site, and a narrow portion of a blue region A semiconductor light source having a wavelength range and emitting an oxygen saturation measurement light for measuring oxygen saturation of blood hemoglobin in blood vessels existing in the observation site by irradiating the observation site, and the oxygen saturation In addition to the intensity measurement light, as the blood volume measurement light for irradiating the observation site and measuring the blood volume of the blood vessel, the red light included in the white light emitted by the white light source is emitted from the electronic endoscope. The light source device that supplies the mirror and the image sensor outputs A processor device that performs image processing based on an imaging signal, and outputs two first and second outputs from the imaging device that receives the oxygen saturation measurement light and the blood volume measurement light reflected by the observation site. A processor device comprising: a blood volume and oxygen saturation calculating means for obtaining the blood volume and the oxygen saturation based on an imaging signal; and an image generating means for imaging information on both the oxygen saturation and the blood volume. It is characterized by having.

前記光源装置は、前記白色光源が発する前記白色光に含まれる少なくとも一部の光を、前記第1及び第2の撮像信号の規格化に利用される参照信号を得るための参照光として、前記電子内視鏡に供給し、前記血液量及び酸素飽和度算出手段は、前記第1及び第2の撮像信号と、前記参照光に対応して前記撮像素子が出力する第3の撮像信号の3つの撮像信号に基づいて前記血液量及び酸素飽和度を算出することが好ましい。 The light source device uses at least part of the light included in the white light emitted from the white light source as reference light for obtaining a reference signal used for normalization of the first and second imaging signals. The blood volume and oxygen saturation calculation means are supplied to an electronic endoscope, and the blood volume and oxygen saturation calculating means 3 is a third imaging signal output from the imaging element corresponding to the first and second imaging signals and the reference light. It is preferable to calculate the blood volume and oxygen saturation based on two imaging signals.

前記光源装置は、前記白色光源が発する白色光を前記電子内視鏡に入射させるために前記白色光を集光する集光レンズと、前記白色光源から前記集光レンズに向かう前記白色光の光路上に配置され、前記半導体光源が発する前記酸素飽和度測定光を前記白色光の光路に合流させる光合流部とを有していることが好ましい。   The light source device includes: a condensing lens that condenses the white light to make white light emitted from the white light source enter the electronic endoscope; and the light of the white light that travels from the white light source toward the condensing lens. It is preferable to have an optical confluence part arranged on the road and for joining the oxygen saturation measurement light emitted from the semiconductor light source to the optical path of the white light.

前記光合流部は、前記白色光を透過する透過部と、前記酸素飽和度測定光を前記集光レンズに向けて反射する反射部とを有していることが好ましい。   It is preferable that the light merging portion includes a transmission portion that transmits the white light and a reflection portion that reflects the oxygen saturation measurement light toward the condenser lens.

前記光源装置は、前記白色光の光路に挿入されて前記白色光を遮光する挿入位置と前記光路から退避する退避位置との間で移動可能なシャッタとを有しており、前記血液量及び前記酸素飽和度を算出するモードにおいて、前記シャッタを前記挿入位置に移動して前記白色光を遮光した状態で、前記酸素飽和度測定光を前記電子内視鏡に供給し、前記シャッタを前記退避位置に移動して、前記血液量測定光を前記電子内視鏡に供給することが好ましい。   The light source device includes a shutter that is inserted in the optical path of the white light and is movable between an insertion position that shields the white light and a retraction position that is retracted from the optical path, and the blood volume and the In a mode of calculating oxygen saturation, the oxygen saturation measurement light is supplied to the electronic endoscope in a state where the white light is blocked by moving the shutter to the insertion position, and the shutter is moved to the retracted position. It is preferable that the blood volume measurement light is supplied to the electronic endoscope.

前記撮像素子は単色の撮像信号を出力するモノクロ撮像素子であり、前記光源装置は、青色、緑色、赤色の三色、またはイエロー、マゼンタ、シアンの三色の透過領域を有し、三色の各透過領域を前記白色光の光路に選択的に挿入して、前記白色光を三色の光に色分離するフイルタを有しており、前記通常観察画像を得る通常観察モードにおいて、前記三色の光を順次前記電子内視鏡に供給する面順次式であることが好ましい。この場合には、前記フイルタには、前記三色の透過領域に加えて、前記シャッタを構成する遮光部が設けられていることが好ましい。   The imaging device is a monochrome imaging device that outputs a monochrome imaging signal, and the light source device has transmission regions of three colors of blue, green, and red, or three colors of yellow, magenta, and cyan. Each of the transmissive regions is selectively inserted into the optical path of the white light, and has a filter that separates the white light into three colors of light. In the normal observation mode for obtaining the normal observation image, the three colors It is preferable that the light is sequentially supplied to the electronic endoscope. In this case, it is preferable that the filter is provided with a light shielding portion that constitutes the shutter in addition to the transmission regions of the three colors.

前記撮像素子は、青色、緑色、赤色の三色、またはイエロー、マゼンタ、シアンの三色の画素を有し、各色の画素に対応した三色の画像信号を出力するカラー撮像素子であり、前記光源装置は、前記通常観察画像を撮像する通常観察モードにおいて、前記白色光を色分離せずに前記電子内視鏡に供給する同時式であることが好ましい。   The image pickup device is a color image pickup device that has three colors of blue, green, and red, or three colors of yellow, magenta, and cyan, and outputs image signals of three colors corresponding to the pixels of each color, The light source device is preferably a simultaneous type that supplies the white light to the electronic endoscope without color separation in the normal observation mode for capturing the normal observation image.

前記血液量及び酸素飽和度算出手段は、前記酸素飽和度と前記血液量の両方に依存性を有する前記第1撮像信号と、前記参照信号の比である第1信号比と、前記血液量に依存性を有する前記第2撮像信号と、前記参照信号の比である第2信号比とを求める信号比算出手段と、前記酸素飽和度と前記第1信号比及び前記第2信号比との第1の相関関係と、前記血液量と前記第2信号比との第2の相関関係を記憶する相関関係記憶部とを有しており、前記第2相関関係を参照して前記第2信号比に対応する前記血液量を求めるとともに、前記第1相関関係を参照して前記第1信号比に対応する酸素飽和度を求めることが好ましい。 The blood volume and oxygen saturation calculating means includes a first signal ratio that is a ratio between the first imaging signal having a dependency on both the oxygen saturation and the blood volume, and a reference signal, and the blood volume. A signal ratio calculating means for obtaining a second signal ratio that is a ratio of the second imaging signal having dependency and a reference signal; and a second ratio of the oxygen saturation, the first signal ratio, and the second signal ratio. 1 and a correlation storage unit that stores a second correlation between the blood volume and the second signal ratio, and the second signal ratio with reference to the second correlation. with obtaining the blood volume corresponding to, it is preferable to determine the oxygen saturation corresponding to the previous SL first signal ratio with reference to the first correlation.

前記酸素飽和度測定光は、例えば、470nm±10nmの波長域を有する。また、前記血液量測定光は、例えば、590nm〜700nmの波長域を有する。前記参照光は、例えば、540nm〜580nmの波長域を有する。   The oxygen saturation measurement light has, for example, a wavelength range of 470 nm ± 10 nm. The blood volume measurement light has a wavelength range of 590 nm to 700 nm, for example. The reference light has a wavelength range of 540 nm to 580 nm, for example.

前記画像生成手段は、前記血液量及び酸素飽和度算出手段によって算出された前記血液量及び前記酸素飽和度に応じて色調が変化するカラーテーブルを用いて、前記血液量及び前記酸素飽和度の情報が反映された疑似カラー画像を生成することが好ましい。   The image generation means uses the color table whose color tone changes according to the blood volume and oxygen saturation calculated by the blood volume and oxygen saturation calculation means, and uses the color table to change the blood volume and oxygen saturation information. It is preferable to generate a pseudo color image reflecting the above.

前記プロセッサ装置は、前記画像生成手段が生成した画像をモニタに出力する表示制御手段を有しており、前記表示制御手段は、前記血液量の情報を画像化した血液量画像と、前記酸素飽和度の情報を画像化した酸素飽和度画像の2つの画像を、前記モニタに同時に又は選択的に出力することが好ましい。   The processor device includes display control means for outputting an image generated by the image generation means to a monitor. The display control means includes a blood volume image obtained by imaging the blood volume information, and the oxygen saturation. It is preferable to output two images of the oxygen saturation image obtained by imaging the degree information simultaneously or selectively to the monitor.

本発明の光源装置は、被検体内に挿入される挿入部を有し、前記被検体内の観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡を有する内視鏡システムに用いられ、前記電子内視鏡に撮像用の光を供給する光源装置において、前記観察部位の通常観察画像を得るための照明光に利用される白色光を発する白色光源と、青色領域の一部の狭い波長域を有し、前記観察部位に照射して前記観察部位に存在する血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を測定するための酸素飽和度測定光を発する半導体光源とを有し、前記酸素飽和度測定光に加えて、前記観察部位に照射して前記血管の血液量を測定するための血液量測定光として、前記白色光源が発する前記白色光に含まれる赤色領域の光を前記電子内視鏡に供給することを特徴とする。 The light source device of the present invention is used in an endoscope system including an electronic endoscope having an insertion portion that is inserted into a subject, and having an imaging element that images an observation site in the subject. In a light source device that supplies imaging light to an endoscope, a white light source that emits white light used as illumination light for obtaining a normal observation image of the observation site, and a narrow wavelength range of a part of a blue region A semiconductor light source for emitting oxygen saturation measurement light for measuring oxygen saturation of blood hemoglobin of blood vessels existing in the observation site by irradiating the observation site, and the oxygen saturation measurement light In addition, as a blood volume measurement light for irradiating the observation site and measuring the blood volume of the blood vessel, the red light included in the white light emitted from the white light source is supplied to the electronic endoscope. It is characterized by doing.

本発明の内視鏡システムの作動方法は、被検体内に挿入される挿入部を有し、前記被検体内の観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と前記電子内視鏡に撮像用の光を供給する光源装置とを有する内視鏡システムであって、前記観察部位に存在する血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度と、前記血管の血液量を算出する内視鏡システムの作動方法において、前記光源装置が有する半導体光源が発光する光であり、青色領域の一部の狭い波長域を有し、前記酸素飽和度を測定するための酸素飽和度測定光が、前記観察部位に照射されるように前記光源装置を制御する第1照射制御ステップと、前記酸素飽和度測定光の反射光を受光した前記撮像素子が出力する第1撮像信号を取得する第1信号取得ステップと、前記光源装置が有する白色光源が発光する白色光に含まれる赤色領域の光であり、前記血液量を測定するための血液量測定光が、前記観察部位に照射されるように前記光源装置を制御する第2照射制御ステップと、前記血液量測定光を受光した前記撮像素子が出力する第2撮像信号を取得する第2信号取得ステップと、前記第1及び第2の撮像信号に基づいて、前記血液量及び前記酸素飽和度を算出する算出ステップと、前記算出ステップの算出結果に基づいて、前記酸素飽和度と前記血液量の両方の情報を画像化する画像生成ステップとを含むことを特徴とする。 The operation method of the endoscope system according to the present invention includes an electronic endoscope having an insertion portion that is inserted into a subject and having an imaging element that images an observation site in the subject, and the electronic endoscope. the endoscope system having a light source device for supplying light for imaging, the oxygen saturation of blood hemoglobin of the blood vessels that exist in the observation region, an endoscope system that calculates the blood volume of the vessel In the operation method , the light emitted from the semiconductor light source included in the light source device has a narrow wavelength region of a part of a blue region, and the oxygen saturation measurement light for measuring the oxygen saturation is the observation site. A first irradiation control step of controlling the light source device so as to irradiate the light source, and a first signal acquisition step of acquiring a first imaging signal output by the imaging device that has received the reflected light of the oxygen saturation measurement light; The white light source device has A second irradiation control step of controlling the light source device so that the blood volume measurement light for measuring the blood volume is irradiated on the observation site, which is light in a red region included in white light emitted from the light source. A second signal acquisition step of acquiring a second imaging signal output by the imaging device that has received the blood volume measurement light, and the blood volume and the oxygen saturation based on the first and second imaging signals. A calculation step for calculating the degree, and an image generation step for imaging both information on the oxygen saturation and the blood volume based on the calculation result of the calculation step.

本発明によれば、主として表層血管について酸素飽和度と血液量の両方を良好な測定精度で取得して観察可能な内視鏡システムを、既存の光源装置の構成を利用しやすい形態で提供することにある。   According to the present invention, an endoscope system capable of acquiring and observing both oxygen saturation and blood volume with good measurement accuracy mainly for a surface blood vessel is provided in a form in which the configuration of an existing light source device can be easily used. There is.

本発明の第1実施形態の電子内視鏡システムの外観図である。1 is an external view of an electronic endoscope system according to a first embodiment of the present invention. スコープ先端部の正面図である。It is a front view of a scope front-end | tip part. 第1実施形態の電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the electronic endoscope system of 1st Embodiment. ロータリフイルタの説明図である。It is explanatory drawing of a rotary filter. 原色系カラーフイルタの分光透過率と、白色光BB及び狭帯域光Nの光強度分布を示すグラフである。6 is a graph showing the spectral transmittance of a primary color filter and the light intensity distribution of white light BB and narrowband light N. 光合流部の説明図である。It is explanatory drawing of an optical confluence | merging part. シャッタ板の説明図である。It is explanatory drawing of a shutter board. 通常観察モードにおける光源装置の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of the light source device in normal observation mode. 機能情報観察モードにおける光源装置の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of the light source device in functional information observation mode. (A)は通常観察モードにおける撮像素子の撮像動作を、(B)は機能情報観察モードにおける撮像素子の撮像動作を説明する説明図である。(A) is an explanatory diagram for explaining the imaging operation of the imaging device in the normal observation mode, and (B) is an explanatory diagram for explaining the imaging operation of the imaging device in the function information observation mode. 機能画像処理部のブロック図である。It is a block diagram of a functional image processing unit. 血液量と信号比R/Gとの相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of blood volume and signal ratio R / G. 酸素飽和度と信号比N/G、R/Gとの相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with oxygen saturation and signal ratio N / G, R / G. ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。It is a graph which shows the extinction coefficient of hemoglobin. 図8のグラフにおいて信号比から酸素飽和度を求める方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the method of calculating | requiring oxygen saturation from a signal ratio in the graph of FIG. 血液量画像及び酸素飽和度画像の作成手順を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the preparation procedure of a blood volume image and an oxygen saturation image. 血液量と色差信号との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a blood volume and a color difference signal. 酸素飽和度と色差信号との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between oxygen saturation and a color difference signal. 血液量画像と酸素飽和度画像を並列表示する表示装置の画像図である。It is an image figure of the display apparatus which displays a blood volume image and an oxygen saturation image in parallel. 血液量画像と酸素飽和度画像のいずれか一方を表示する表示装置の画像図である。It is an image figure of the display apparatus which displays any one of a blood volume image and an oxygen saturation image. 内視鏡システムの動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of an endoscope system. 第2実施形態のシャッタ機能を有するロータリフイルタの説明図である。It is explanatory drawing of the rotary filter which has a shutter function of 2nd Embodiment. 図22とは別のシャッタ機能を有するロータリフイルタの説明図である。It is explanatory drawing of the rotary filter which has a shutter function different from FIG. 第3実施形態のカラー撮像素子の説明図である。It is explanatory drawing of the color image sensor of 3rd Embodiment. 第3実施形態の光源装置の説明図である。It is explanatory drawing of the light source device of 3rd Embodiment. 第3実施形態における撮像素子の撮像動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the imaging operation of the image pick-up element in 3rd Embodiment. 補色系のカラーフイルタの分光透過率と、白色光BB及び狭帯域光Nの光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral transmittance of the color filter of a complementary color system, and the light intensity distribution of the white light BB and the narrow-band light N.

[第1実施形態]
図1に示すように、本発明の第1実施形態の内視鏡システム10は、被検体内の観察部位を撮像する電子内視鏡11と、撮像により得られた信号に基づいて観察部位の観察画像を生成するプロセッサ装置12と、観察部位を照射する光を供給する光源装置13と、観察画像を表示するモニタ14とを備えている。プロセッサ装置12には、キーボードやマウスなどの操作入力部であるコンソール15が設けられている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, an endoscope system 10 according to a first embodiment of the present invention includes an electronic endoscope 11 that images an observation site in a subject, and an observation site based on a signal obtained by imaging. A processor device 12 that generates an observation image, a light source device 13 that supplies light for irradiating the observation site, and a monitor 14 that displays the observation image are provided. The processor device 12 is provided with a console 15 that is an operation input unit such as a keyboard and a mouse.

電子内視鏡システム10は、白色光のもとで観察部位を観察する通常観察モードと、機能情報観察モードの2つの動作モードを備えている。機能情報観察モードは、特殊光を利用して、観察部位に存在する血管に関する生体機能情報である、酸素飽和度及び血液量を取得して、これらを画像化して観察するモードである。   The electronic endoscope system 10 has two operation modes: a normal observation mode in which an observation site is observed under white light, and a function information observation mode. The function information observation mode is a mode in which special light is used to acquire oxygen saturation and blood volume, which are biological function information related to blood vessels existing at the observation site, and image these for observation.

電子内視鏡11は、被検体内に挿入される可撓性の挿入部16と、挿入部16の基端部分に設けられた操作部17と、操作部17とプロセッサ装置12及び光源装置13との間を連結するユニバーサルコード18とを備えている。   The electronic endoscope 11 includes a flexible insertion portion 16 to be inserted into a subject, an operation portion 17 provided at a proximal end portion of the insertion portion 16, an operation portion 17, a processor device 12, and a light source device 13. And a universal cord 18 for connecting the two.

挿入部16は、先端から順に連設された、先端部19、湾曲部20、可撓管部21からなる。図2に示すように、先端部19の先端面には、観察部位に照明光を照射する照明窓22、観察部位で反射した像光が入射する観察窓23、観察窓23を洗浄するために送気・送水を行うための送気・送水ノズル24、鉗子や電気メスといった処置具を突出させる鉗子出口25などが設けられている。観察窓23の奥には、撮像素子44(図2参照)や結像用の光学系が内蔵されている。   The insertion portion 16 includes a distal end portion 19, a bending portion 20, and a flexible tube portion 21 that are continuously provided from the distal end. As shown in FIG. 2, on the distal end surface of the distal end portion 19, the illumination window 22 that irradiates the observation site with illumination light, the observation window 23 that receives the image light reflected by the observation site, and the observation window 23 are washed. An air supply / water supply nozzle 24 for performing air supply / water supply, a forceps outlet 25 for projecting a treatment tool such as a forceps and an electric knife, and the like are provided. An imaging element 44 (see FIG. 2) and an imaging optical system are built in the back of the observation window 23.

湾曲部20は、連結された複数の湾曲駒からなり、操作部17のアングルノブ26を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部20が湾曲することにより、先端部19の向きが所望の方向に向けられる。可撓管部21は、食道や腸など曲がりくねった管道に挿入できるように可撓性を有している。挿入部16には、撮像素子44を駆動する駆動信号や撮像素子44が出力する撮像信号を通信する通信ケーブルや、光源装置13から供給される照明光を照明窓22に導光するライトガイド43(図2参照)が挿通されている。   The bending portion 20 includes a plurality of connected bending pieces, and is bent in the vertical and horizontal directions by operating the angle knob 26 of the operation portion 17. By bending the bending portion 20, the direction of the distal end portion 19 is directed in a desired direction. The flexible tube portion 21 is flexible so that it can be inserted into a tortuous duct such as the esophagus or the intestine. The insertion unit 16 includes a communication cable that communicates a drive signal for driving the image sensor 44 and an image signal output by the image sensor 44, and a light guide 43 that guides illumination light supplied from the light source device 13 to the illumination window 22. (See FIG. 2) is inserted.

操作部17には、アンブルノブ26の他、処置具を挿入するための鉗子口27、送気・送水操作を行う送気・送水ボタン、静止画像を撮影するためのレリーズボタンなどが設けられている。   In addition to the amble knob 26, the operation unit 17 includes a forceps port 27 for inserting a treatment instrument, an air / water supply button for performing air / water supply operation, a release button for taking a still image, and the like. .

ユニバーサルコード18には、挿入部16から延設される通信ケーブルやライトガイド43が挿通されており、一端には、プロセッサ装置12および光源装置13側にコネクタ28が取り付けられている。コネクタ28は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、通信用コネクタには通信ケーブルの一端が、光源用コネクタにはライトガイド43の一端がそれぞれ配設される。電子内視鏡11は、このコネクタ28を介して、プロセッサ装置12および光源装置13に着脱自在に接続される。   A communication cable and a light guide 43 extending from the insertion portion 16 are inserted into the universal cord 18, and a connector 28 is attached to one end of the processor unit 12 and the light source device 13. The connector 28 is a composite type connector including a communication connector and a light source connector, and one end of a communication cable is disposed on the communication connector, and one end of the light guide 43 is disposed on the light source connector. The electronic endoscope 11 is detachably connected to the processor device 12 and the light source device 13 through the connector 28.

図3に示すように、光源装置13は、白色光源30と、半導体光源ユニット31と、これらを駆動制御する光源制御部32とを備えている。光源制御部32は、光源装置13の各部の駆動開始、終了、駆動タイミング、同期タイミングなどの制御を行う。   As shown in FIG. 3, the light source device 13 includes a white light source 30, a semiconductor light source unit 31, and a light source control unit 32 that drives and controls them. The light source control unit 32 controls the drive start and end of each unit of the light source device 13, the drive timing, the synchronization timing, and the like.

白色光源30は、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなど、赤色領域から青色領域(約400〜700nm)にわたる広い波長域において発光スペクトルが連続する広帯域の白色光BBを発生する。白色光源30は、既存の光源装置の多くに搭載されているものと同様であり、既存の光源装置からの部品の流用が可能である。   The white light source 30 generates broadband white light BB having a continuous emission spectrum in a wide wavelength range from a red region to a blue region (about 400 to 700 nm), such as a xenon lamp, a halogen lamp, or a metal halide lamp. The white light source 30 is the same as that mounted on many existing light source devices, and components from the existing light source device can be used.

白色光源30は、白色光BBを放射するランプ30aと、ランプ30aが放射する広白色光BBを出射方向に向けて反射するリフレクタ30bとからなる。キセノンランプやハロゲンランプなどの白色光源は、点灯開始から光量が安定するまでに時間が掛かるため、白色光源30は、光源装置13の電源が投入されると点灯を開始し、電子内視鏡11の使用中、常時点灯する。また、白色光源30の光路上には、絞り33が配置されており、白色光源30の光量制御は絞り33の開度を調節することによって行われる。   The white light source 30 includes a lamp 30a that emits white light BB and a reflector 30b that reflects the wide white light BB emitted by the lamp 30a in the emission direction. Since a white light source such as a xenon lamp or a halogen lamp takes time from the start of lighting until the amount of light is stabilized, the white light source 30 starts to be turned on when the light source device 13 is turned on, and the electronic endoscope 11 Lights up constantly during use. A diaphragm 33 is disposed on the optical path of the white light source 30, and the light amount control of the white light source 30 is performed by adjusting the opening of the diaphragm 33.

白色光源30が発光する白色光BBの光路には、ロータリフイルタ34が配置されている。図4に示すように、ロータリフイルタ34は、円板形状をしており、円周方向に3分割されて中心角が120°の扇形の領域に、それぞれB、G、Rの光を透過するBフイルタ部34a、Gフイルタ部34b、Rフイルタ部34cの三色のカラーフイルタが設けられている。   A rotary filter 34 is disposed in the optical path of the white light BB emitted from the white light source 30. As shown in FIG. 4, the rotary filter 34 has a disk shape, and transmits B, G, and R light into fan-shaped regions that are divided into three in the circumferential direction and have a central angle of 120 °. Three color filters of B filter part 34a, G filter part 34b, and R filter part 34c are provided.

ロータリフイルタ34は、Bフイルタ部34a、Gフイルタ部34b、Rフイルタ部34cが選択的に白色光BBの光路に挿入されるように回転自在に設けられている。モータ34dは、ロータリフイルタ34を回転させるための駆動源である。ロータリフイルタ34が回転すると、各色のフイルタ部34a、Gフイルタ部34b、Rフイルタ部34cが順次白色光BBの光路に挿入される。   The rotary filter 34 is rotatably provided so that the B filter part 34a, the G filter part 34b, and the R filter part 34c are selectively inserted into the optical path of the white light BB. The motor 34 d is a drive source for rotating the rotary filter 34. When the rotary filter 34 rotates, the color filter part 34a, the G filter part 34b, and the R filter part 34c are sequentially inserted into the optical path of the white light BB.

Bフイルタ部34a、Gフイルタ部34b、Rフイルタ部34cは、それぞれ図5に示す分光透過率を有しており、白色光BBが各フイルタ部34a〜34cを透過することにより、B、G、Rの各色に分離されてB色光、G色光、R色光が生成される。光源装置13は、白色光の下で観察部位を観察する通常観察モードにおいて、白色光源30の光をロータリフイルタ34でB、G、Rの三色の光に順次色分離して生成し、生成した三色の光を電子内視鏡11に対して順次供給する、いわゆる面順次方式である。   The B filter unit 34a, the G filter unit 34b, and the R filter unit 34c each have the spectral transmittance shown in FIG. 5, and the white light BB passes through the filter units 34a to 34c, so that B, G, Separated into R colors, B color light, G color light, and R color light are generated. In the normal observation mode in which the observation site is observed under white light, the light source device 13 generates the light from the white light source 30 by sequentially separating the light of the three colors B, G, and R with the rotary filter 34. This is a so-called frame sequential method in which the three colors of light are sequentially supplied to the electronic endoscope 11.

電子内視鏡11の撮像素子44(図3参照)は、撮像面にマイクロカラーフイルタが設けられていないモノクロの撮像素子であり、光源装置13から順次供給される光に対応する色の撮像信号を出力する。ロータリフイルタ34の回転速度や各フイルタ部34a、34b、34cの大きさは、撮像素子44の1画面分の撮像信号を出力する間隔を規定するフレームレートに応じて決められる。   The imaging device 44 (see FIG. 3) of the electronic endoscope 11 is a monochrome imaging device in which a micro color filter is not provided on the imaging surface, and an imaging signal of a color corresponding to light sequentially supplied from the light source device 13. Is output. The rotational speed of the rotary filter 34 and the sizes of the filter units 34a, 34b, and 34c are determined according to a frame rate that defines an interval for outputting an image signal for one screen of the image sensor 44.

白色光BBの光路において、ロータリフイルタ34の下流側には、絞り33、集光レンズ36、ロッドインテグレータ37が配置されている。絞り33は、光を遮光する遮光板と遮光板を変位させるアクチュエータ(図示せず)からなり、遮光板で白色光BBの光路の一部を遮光することにより光量を制御する。光源制御部32は、撮像素子44が出力する撮像信号をプロセッサ装置12から受け取り、撮像信号から撮像素子44の撮像面における露光量を求めて、絞り33の絞り量を決定する。絞り33は、決定した絞り量に応じて絞り径や光路への挿入量を調節して光量を制御する。   In the optical path of the white light BB, a diaphragm 33, a condenser lens 36, and a rod integrator 37 are disposed on the downstream side of the rotary filter 34. The diaphragm 33 includes a light shielding plate that shields light and an actuator (not shown) that displaces the light shielding plate, and controls the amount of light by shielding part of the optical path of the white light BB with the light shielding plate. The light source control unit 32 receives the imaging signal output from the imaging device 44 from the processor device 12, obtains the exposure amount on the imaging surface of the imaging device 44 from the imaging signal, and determines the aperture amount of the aperture 33. The diaphragm 33 controls the amount of light by adjusting the diaphragm diameter and the amount of insertion into the optical path in accordance with the determined diaphragm amount.

集光レンズ36は、絞り33を通過した光を集光して、ロッドインテグレータ37に入射させる。ロッドインテグレータ37は、入射した光を内部で多重反射させることにより面内光量分布を均一化して、光源装置13に接続された電子内視鏡11のライトガイド43の入射端面に光を入射させる。   The condensing lens 36 condenses the light that has passed through the diaphragm 33 and makes it incident on the rod integrator 37. The rod integrator 37 makes the in-plane light quantity distribution uniform by internally reflecting the incident light, and makes the light incident on the incident end face of the light guide 43 of the electronic endoscope 11 connected to the light source device 13.

半導体光源ユニット31は、機能情報観察モードにおいて、特殊光を発する特殊光光源であり、レーザダイオードからなるレーザ光源31aとコリメータレンズ31bを有する。レーザ光源31aは、酸素飽和度を測定するための酸素飽和度測定光として、青色領域の一部の狭い波長域の青色狭帯域光(以下、単に狭帯域光という)Nを発光する。狭帯域光Nの波長域は、図5に示すように、波長域が470±10nmに、好ましくは473nmに制限された狭帯域である。レーザ光源31aとしては、ブロードエリア型のInGaN系、InGaNAs系、GaNAs系のレーザダイオードを用いることができる。半導体光源ユニット31は、光源制御部32の制御により、レーザ光源31aの点灯、消灯、光量の制御を行う。   The semiconductor light source unit 31 is a special light source that emits special light in the function information observation mode, and includes a laser light source 31a including a laser diode and a collimator lens 31b. The laser light source 31a emits blue narrowband light (hereinafter simply referred to as narrowband light) N in a narrow wavelength region of a part of the blue region as oxygen saturation measurement light for measuring oxygen saturation. As shown in FIG. 5, the wavelength band of the narrow band light N is a narrow band in which the wavelength band is limited to 470 ± 10 nm, preferably 473 nm. As the laser light source 31a, a broad area type InGaN-based, InGaNAs-based, or GaNAs-based laser diode can be used. The semiconductor light source unit 31 controls the turning on / off of the laser light source 31 a and the amount of light under the control of the light source control unit 32.

レーザ光源31aが発光する狭帯域光Nは、コリメータレンズ31bに入射する。コリメータレンズ31bは、狭帯域光Nを平行光束にすると共に、光束のサイズ及び形状を整形する。   Narrow band light N emitted from the laser light source 31a enters the collimator lens 31b. The collimator lens 31b converts the narrow-band light N into a parallel light beam and shapes the size and shape of the light beam.

白色光BBの光路において、ロータリフイルタ34と絞り33の間には、半導体光源ユニット31が発生する狭帯域光Nを白色光BBの光路に合流させる光合流部39が配置されている。半導体光源ユニット31から出射直後の狭帯域光Nの出射光軸NAは、白色光BBの光軸BAと直交しており、光合流部39は、出射光軸NAを90°屈曲させて、狭帯域光Nの光路を白色光BBの光路に合流させる。   In the optical path of the white light BB, between the rotary filter 34 and the diaphragm 33, an optical confluence unit 39 is provided that combines the narrowband light N generated by the semiconductor light source unit 31 with the optical path of the white light BB. The outgoing optical axis NA of the narrow-band light N immediately after being emitted from the semiconductor light source unit 31 is orthogonal to the optical axis BA of the white light BB, and the optical confluence unit 39 bends the outgoing optical axis NA by 90 ° to narrow it. The optical path of the band light N is merged with the optical path of the white light BB.

図6に示すように、光合流部39は、白色光BBに対する透過性を有する平板部材をベースに、その片面の中央部に狭帯域光Nを反射する反射部材を設けたものであり、平板部材のうち反射部材が設けられていない部分が透過部39aを構成し、反射部材が設けられた部分が反射部39bを構成する。反射部39bは、狭帯域光Nのみを反射し、その他の白色光BBは透過するダイクロイックミラーで形成される。   As shown in FIG. 6, the light converging portion 39 is a flat plate member that is transparent to the white light BB, and a reflection member that reflects the narrowband light N is provided at the central portion of one side of the flat plate member. Of the member, a portion where the reflecting member is not provided constitutes the transmitting portion 39a, and a portion where the reflecting member is provided constitutes the reflecting portion 39b. The reflecting portion 39b is formed by a dichroic mirror that reflects only the narrowband light N and transmits the other white light BB.

光合流部39は、反射部39bの中心と白色光BBの光軸BAを一致させて、かつ、白色光BBの進行方向に向けて45°傾斜して配置されている。この傾斜により光合流部39は、白色光BBの光束を斜めに横切るように配置されることになるため、その平面形状は、光束を斜めに切断したときの切断面の形状に合わせて楕円形状をしている。   The light converging part 39 is disposed so that the center of the reflecting part 39b and the optical axis BA of the white light BB coincide with each other and inclined by 45 ° toward the traveling direction of the white light BB. Because of this inclination, the light converging portion 39 is disposed so as to cross the light beam of the white light BB obliquely, and therefore its planar shape is elliptical to match the shape of the cut surface when the light beam is cut obliquely. I am doing.

狭帯域光Nの光束は、コリメータレンズ31bによって反射部39bのサイズ及び形状に整形される。光合流部39は、狭帯域光Nの出射光軸NAに対しても45°傾斜して配置されるので、その傾斜に合わせて反射部39bの形状も楕円形状となっている。   The light beam of the narrowband light N is shaped into the size and shape of the reflecting portion 39b by the collimator lens 31b. Since the optical converging part 39 is arranged to be inclined by 45 ° with respect to the outgoing optical axis NA of the narrowband light N, the shape of the reflecting part 39b is also elliptical according to the inclination.

反射部39bは、白色光BBのうち狭帯域光Nに対応する波長成分を透過させないため、ロータリフイルタ34のBフイルタ部34a部を透過して光合流部39を透過するB色光の光量分布は不均一なものとなる。しかし、ロッドインテグレータ37の内部において光量分布が均一化されるため、電子内視鏡11に供給されるB色光の光量ムラは低減される。   Since the reflection part 39b does not transmit the wavelength component corresponding to the narrow band light N in the white light BB, the light quantity distribution of the B-color light that passes through the B filter part 34a of the rotary filter 34 and passes through the optical merge part 39 is It will be uneven. However, since the light quantity distribution is made uniform inside the rod integrator 37, the light quantity unevenness of the B color light supplied to the electronic endoscope 11 is reduced.

図2において、白色光源30とロータリフイルタ34の間には、シャッタ板40が配置されている。シャッタ板40は、狭帯域光Nを電子内視鏡11に供給するときに、白色光BBを遮光するものである。   In FIG. 2, a shutter plate 40 is disposed between the white light source 30 and the rotary filter 34. The shutter plate 40 shields the white light BB when supplying the narrowband light N to the electronic endoscope 11.

図7に示すように、シャッタ板40は、白色光BBに対する遮光性を有する部材からなり、平面形状は、円形の一部を切り欠いた形状をしている。具体的には、シャッタ板40は、120°の中心角を持つ遮光部40aを有しており、残りの240°の部分が切り欠かれて白色光BBを透過する透過部40bとなっている。シャッタ板40は、回転自在に設けられており、回転により、遮光部40aと透過部40bが交互に選択的に白色光BBの光路に挿入されるようになっている。モータ40c(図3参照)は、シャッタ板40の駆動源であり、光源制御部32によって制御される。   As shown in FIG. 7, the shutter plate 40 is made of a member having a light shielding property against the white light BB, and the planar shape is a shape obtained by cutting out a part of a circle. Specifically, the shutter plate 40 has a light shielding portion 40a having a central angle of 120 °, and the remaining 240 ° portion is cut out to form a transmission portion 40b that transmits white light BB. . The shutter plate 40 is rotatably provided, and the light shielding portions 40a and the transmission portions 40b are alternately and selectively inserted into the optical path of the white light BB by the rotation. The motor 40c (see FIG. 3) is a drive source for the shutter plate 40, and is controlled by the light source controller 32.

シャッタ板40は、ロータリフイルタ34とほぼ同じ半径を有しており、回転軸が一致している。シャッタ板40の遮光部40aの中心角は、ロータリフイルタ34のBフイルタ部34aの中心角とほぼ一致している。透過部40bの中心角は、Gフイルタ部34b、Rフイルタ部34cを合計した中心角とほぼ一致している。なお、本例においては、透過部40bを切り欠きで形成しているが、白色光BBを透過する透明板で透過部40bを構成してもよい。   The shutter plate 40 has substantially the same radius as the rotary filter 34, and the rotation axis coincides. The central angle of the light shielding portion 40a of the shutter plate 40 substantially coincides with the central angle of the B filter portion 34a of the rotary filter 34. The central angle of the transmission part 40b substantially coincides with the total central angle of the G filter part 34b and the R filter part 34c. In this example, the transmissive portion 40b is formed by cutting out, but the transmissive portion 40b may be formed of a transparent plate that transmits the white light BB.

図8に示すように、通常観察モードにおいては、シャッタ板40は、遮光部40aが白色光BBの光路から退避し、透過部40bが光路に挿入された状態で停止している。白色光源30は常時点灯しているため、透過部40bが白色光BBの光路に進入したときに、白色光BBが透過部40bを透過する。通常観察モードにおいては、白色光BBが透過部40bを常に透過して、ロータリフイルタ34に入射する。そして、白色光BBの光路に挿入されている、B、G、Rの各フイルタ部34a、34b、34cの種類に応じて、B色、G色、R色の三色の光が順次生成される。   As shown in FIG. 8, in the normal observation mode, the shutter plate 40 is stopped in a state where the light shielding portion 40a is retracted from the optical path of the white light BB and the transmission portion 40b is inserted in the optical path. Since the white light source 30 is always turned on, the white light BB passes through the transmission part 40b when the transmission part 40b enters the optical path of the white light BB. In the normal observation mode, the white light BB is always transmitted through the transmission part 40b and enters the rotary filter 34. Then, three colors of light of B color, G color, and R color are sequentially generated according to the type of each of the B, G, and R filter portions 34a, 34b, and 34c inserted in the optical path of the white light BB. The

機能情報観察モードにおいては、狭帯域光Nに加えて、白色光BBから色分離されたG色光及びR色光の3種類の光が用いられる。図9に示すように、機能情報観察モードにおいては、シャッタ板40は、遮光部40aとBフイルタ部34aの回転位相が一致するように、ロータリフイルタ34と同じ速度で回転する。遮光部40aが白色光BBの光路に挿入されて、透過部40bが光路から退避している間、白色光BBが遮光される。白色光BBが遮光されている間に、レーザ光源31aが点灯して、狭帯域光Nが電子内視鏡11に供給される。撮像素子44はモノクロの撮像素子であるため、シャッタ板40を設けることにより、狭帯域光Nと白色光BBの混色が防止される。また、透過部40bが白色光BBの光路に挿入されて、遮光部40aが光路から退避している間、白色光BBは、Gフイルタ部34b、Rフイルタ部34cを順次透過して、G色光及びR色光が生成される。G色光及びR色光は、集光レンズ36及びロッドインテグレータ37を通過して電子内視鏡11に順次供給される。電子内視鏡11は、3種類の光に対応する撮像信号を撮像素子44から出力する。   In the function information observation mode, in addition to the narrow-band light N, three types of light of G color light and R color light separated from the white light BB are used. As shown in FIG. 9, in the function information observation mode, the shutter plate 40 rotates at the same speed as the rotary filter 34 so that the rotation phases of the light shielding unit 40a and the B filter unit 34a coincide. While the light shielding part 40a is inserted into the optical path of the white light BB and the transmission part 40b is retracted from the optical path, the white light BB is shielded. While the white light BB is blocked, the laser light source 31a is turned on, and the narrowband light N is supplied to the electronic endoscope 11. Since the imaging element 44 is a monochrome imaging element, the provision of the shutter plate 40 prevents color mixing of the narrowband light N and the white light BB. In addition, while the transmission part 40b is inserted in the optical path of the white light BB and the light shielding part 40a is retracted from the optical path, the white light BB is sequentially transmitted through the G filter part 34b and the R filter part 34c to obtain G color light. And R color light is generated. The G color light and the R color light are sequentially supplied to the electronic endoscope 11 through the condenser lens 36 and the rod integrator 37. The electronic endoscope 11 outputs imaging signals corresponding to three types of light from the imaging element 44.

図2において、電子内視鏡11は、ライトガイド43、撮像素子44、アナログ処理回路45(AFE:Analog Front End)、撮像制御部46を備えている。ライトガイド43は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、ライトガイド43の入射端が配置されたコネクタ28が光源装置13に接続されたときに、入射端が光源装置13のロッドインテグレータ37の出射端と対向する。   In FIG. 2, the electronic endoscope 11 includes a light guide 43, an imaging device 44, an analog processing circuit 45 (AFE: Analog Front End), and an imaging control unit 46. The light guide 43 is a large-diameter optical fiber, a bundle fiber, or the like. When the connector 28 on which the incident end of the light guide 43 is disposed is connected to the light source device 13, the incident end is emitted from the rod integrator 37 of the light source device 13. Opposite the edge.

電子内視鏡11の先端部19に設けられた照明窓22の奥には、照明光の配光角を調整する照射レンズ48が配置されている。光源装置13から供給された光はライトガイド43により照射レンズ48に導光されて照明窓22から観察部位に向けて照射される。観察窓23の奥には、対物光学系51と撮像素子44が配置されている。観察部位で反射した像光は、観察窓23を通して対物光学系51に入射し、対物光学系51によって撮像素子44の撮像面44aに結像される。   An irradiation lens 48 for adjusting the light distribution angle of the illumination light is disposed in the back of the illumination window 22 provided at the distal end portion 19 of the electronic endoscope 11. The light supplied from the light source device 13 is guided to the irradiation lens 48 by the light guide 43 and irradiated from the illumination window 22 toward the observation site. In the back of the observation window 23, an objective optical system 51 and an image sensor 44 are arranged. The image light reflected by the observation site enters the objective optical system 51 through the observation window 23 and is imaged on the imaging surface 44 a of the imaging element 44 by the objective optical system 51.

撮像素子44は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどからなり、フォトダイオードなどの画素を構成する複数の光電変換素子がマトリックスに配列された撮像面44aを有している。撮像素子44は、撮像面44aで受光した光を光電変換して、各画素におい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。電圧信号は撮像信号として撮像素子44から出力される。撮像信号は、AFE45に送られる。上述のとおり、撮像素子44は、撮像面44aにマイクロカラーフイルタが設けられていないモノクロ撮像素子である。   The imaging element 44 is composed of a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like, and has an imaging surface 44a in which a plurality of photoelectric conversion elements constituting pixels such as photodiodes are arranged in a matrix. The image sensor 44 photoelectrically converts the light received by the imaging surface 44a and accumulates signal charges corresponding to the amount of received light in each pixel. The signal charge is converted into a voltage signal by an amplifier and read out. The voltage signal is output from the image sensor 44 as an image signal. The imaging signal is sent to the AFE 45. As described above, the imaging device 44 is a monochrome imaging device in which the micro color filter is not provided on the imaging surface 44a.

通常観察モードにおいては、撮像素子44は、順次入射するB、G、Rの各色に対応する撮像信号B、G、Rを出力する。そして、機能情報観察モードにおいては、狭帯域光N、G色光、R色光が撮像素子44に順次入射して、撮像素子44は、各色に対応する撮像信号N、G、Rを順次出力する。   In the normal observation mode, the image pickup device 44 outputs image pickup signals B, G, and R corresponding to B, G, and R colors that enter sequentially. In the function information observation mode, narrowband light N, G color light, and R color light are sequentially incident on the image sensor 44, and the image sensor 44 sequentially outputs image signals N, G, and R corresponding to the respective colors.

図10(A)に示すように、撮像素子44は、1フレームの取得期間内で、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み出し動作が行なわれる。通常観察モードにおいては、1フレーム毎にB、G、Rの三色の像光を順次撮像して、撮像信号B、G、Rを順次出力する。こうした動作は、通常観察モードに設定されている間、繰り返される。   As shown in FIG. 10A, the image sensor 44 performs an accumulation operation for accumulating signal charges and a read operation for reading the accumulated signal charges within an acquisition period of one frame. In the normal observation mode, image light of three colors B, G, and R is sequentially captured for each frame, and imaging signals B, G, and R are sequentially output. Such an operation is repeated while the normal observation mode is set.

機能情報観察モードにおいては、図10(B)に示すように、1フレーム毎に狭帯域光N、G色光、R色光の3つの光の像光を順次撮像して、撮像信号N、G、Rを順次出力する。こうした動作が機能情報観察モードに設定されている間、繰り返される。   In the functional information observation mode, as shown in FIG. 10 (B), the image light of the three light beams of the narrowband light N, G color light, and R color light is sequentially captured for each frame, and the imaging signals N, G, R is sequentially output. Such an operation is repeated while the function information observation mode is set.

図2において、AFE45は、相関二重サンプリング回路(CDS)、自動ゲイン制御回路(AGC)、及びアナログ/デジタル変換器(A/D)(いずれも図示省略)から構成されている。CDSは、撮像素子44からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、信号電荷のリセットに起因するノイズを除去する。AGCは、CDSによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。A/Dは、AGCで増幅された撮像信号を、所定のビット数に応じた階調値を持つデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置12に入力する。   In FIG. 2, the AFE 45 includes a correlated double sampling circuit (CDS), an automatic gain control circuit (AGC), and an analog / digital converter (A / D) (all not shown). The CDS performs correlated double sampling processing on the image signal from the image sensor 44 to remove noise caused by signal charge reset. The AGC amplifies the imaging signal from which noise has been removed by CDS. The A / D converts the imaging signal amplified by AGC into a digital imaging signal having a gradation value corresponding to a predetermined number of bits and inputs the digital imaging signal to the processor device 12.

撮像制御部46は、プロセッサ装置12内のコントローラ56に接続されており、コントローラ56から入力されるベースクロック信号に同期して、撮像素子44に対して駆動信号を入力する。撮像素子44は、撮像制御部46からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をAFE45に出力する。   The imaging control unit 46 is connected to a controller 56 in the processor device 12 and inputs a drive signal to the imaging element 44 in synchronization with a base clock signal input from the controller 56. The imaging element 44 outputs an imaging signal to the AFE 45 at a predetermined frame rate based on the drive signal from the imaging control unit 46.

プロセッサ装置12は、コントローラ56の他、画像処理部57と、記憶部58と、表示制御回路59を備えており、コントローラ56が各部を制御している。画像処理部57は、電子内視鏡11から出力された撮像信号に対して、ガンマ補正などの画像補正を施して画像データを作成する。記憶部58は、画像処理部57で作成された画像データを記憶する。   In addition to the controller 56, the processor device 12 includes an image processing unit 57, a storage unit 58, and a display control circuit 59. The controller 56 controls each unit. The image processing unit 57 performs image correction such as gamma correction on the imaging signal output from the electronic endoscope 11 to create image data. The storage unit 58 stores the image data created by the image processing unit 57.

また、画像処理部57は、通常観察モードにおいては、順次入力される撮像信号B、G、Rに対応する三色の画像データB、G、Rに基づいて、通常観察画像を生成する。フレームレートに従って撮像信号B、G、Rが更新される毎に、通常観察画像を生成する。表示制御回路59は、画像処理部57で生成された画像をコンポジット信号やコンポーネント信号などのビデオ信号に変換してモニタ14に出力する。   In the normal observation mode, the image processing unit 57 generates a normal observation image based on the three-color image data B, G, and R corresponding to the image signals B, G, and R that are sequentially input. Each time the imaging signals B, G, and R are updated according to the frame rate, a normal observation image is generated. The display control circuit 59 converts the image generated by the image processing unit 57 into a video signal such as a composite signal or a component signal and outputs the video signal to the monitor 14.

画像処理部57には、機能画像処理部60が設けられている。機能画像処理部60は、機能情報観察モードにおいて、撮像信号N、G、Rに対応する3つの画像データN、G、Rに基づいて、血液量と、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の情報を算出するとともに、算出した血液量を疑似カラー画像化した血液量画像と酸素飽和度を疑似カラー画像化した酸素飽和度画像を生成する。   The image processing unit 57 is provided with a functional image processing unit 60. In the function information observation mode, the function image processing unit 60 obtains blood volume and oxygen saturation information of blood hemoglobin based on the three image data N, G, and R corresponding to the imaging signals N, G, and R. In addition to the calculation, a blood volume image in which the calculated blood volume is converted into a pseudo color image and an oxygen saturation image in which the oxygen saturation is converted into a pseudo color image are generated.

図11に示すように、機能画像処理部60は、信号比算出部64と、相関関係記憶部65と、血液量及び酸素飽和度算出部66と、血液量画像生成部67と、酸素飽和度画像生成部68とを備えている。   As shown in FIG. 11, the functional image processing unit 60 includes a signal ratio calculation unit 64, a correlation storage unit 65, a blood volume and oxygen saturation calculation unit 66, a blood volume image generation unit 67, and an oxygen saturation level. And an image generation unit 68.

信号比算出部64は、機能情報観察モードにおいて取得される、画像データN、G、Rを照合して、同じ位置にある画素同士の画素値(信号値)の比である信号比を算出する。信号比は1画面分の画像データの全ての画素に対して算出される。本実施形態では、信号比算出部64は、画像データNと画像データGとの信号比N/Gと、画像データGと画像データRとの信号比R/Gとを求める。画像データGは、画像データNと画像データRを規格化するために、観察部位の明るさレベルを表す参照信号として用いられる。なお、信号比は画像データのうち血管部分の画素のみ求めてもよい。この場合、血管部分は、例えば、血管部分の画像値とそれ以外の部分の画像値との差に基づいて特定される。   The signal ratio calculation unit 64 compares the image data N, G, and R acquired in the function information observation mode, and calculates a signal ratio that is a ratio of pixel values (signal values) between pixels at the same position. . The signal ratio is calculated for all the pixels of the image data for one screen. In the present embodiment, the signal ratio calculation unit 64 obtains a signal ratio N / G between the image data N and the image data G and a signal ratio R / G between the image data G and the image data R. The image data G is used as a reference signal indicating the brightness level of the observation region in order to normalize the image data N and the image data R. Note that the signal ratio may be obtained only for the pixels of the blood vessel portion in the image data. In this case, the blood vessel part is specified based on, for example, the difference between the image value of the blood vessel part and the image value of the other part.

相関関係記憶部65は、信号比N/G及びR/Gと血液量及び酸素飽和度との相関関係を記憶している。信号比と血液量との相関関係は、図12に示すように、信号比R/Gが大きくなるほど血液量も大きくなるように定義される1次元テーブルで記憶されている。なお、信号比R/Gはlogスケールで記憶されている。   The correlation storage unit 65 stores a correlation between the signal ratios N / G and R / G, blood volume, and oxygen saturation. As shown in FIG. 12, the correlation between the signal ratio and the blood volume is stored in a one-dimensional table defined so that the blood volume increases as the signal ratio R / G increases. The signal ratio R / G is stored on a log scale.

一方、信号比と酸素飽和度との相関関係は、図13に示す二次元空間上に酸素飽和度の等高線を定義した2次元テーブルで記憶されている。この等高線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションで得られ、血液量に応じて変わるように定義されている。例えば、血液量の変化があると、各等高線間の間隔が広くなったり、狭くなったりする。なお、信号比N/G,R/Gはlogスケールで記憶されている。   On the other hand, the correlation between the signal ratio and the oxygen saturation is stored in a two-dimensional table in which contour lines of the oxygen saturation are defined on the two-dimensional space shown in FIG. The positions and shapes of the contour lines are obtained by a physical simulation of light scattering, and are defined so as to change according to the blood volume. For example, when there is a change in blood volume, the interval between the contour lines becomes wider or narrower. The signal ratios N / G and R / G are stored on a log scale.

なお、上記相関関係は、図14に示すような酸化ヘモグロビンや還元ヘモグロビンの吸光特性や光散乱特性と密接に関連性し合っている。図14において、グラフ70は酸化ヘモグロビンの吸光係数を、グラフ71は還元ヘモグロビンの吸光係数を示している。この図14が示すように、例えば、狭帯域光Nの波長域である473nmのように吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り易い。しかしながら、観察部位に473nmの光を照射して得た信号は、酸素飽和度だけでなく血液量にも依存度が高い。   The correlation is closely related to the light absorption characteristics and light scattering characteristics of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin as shown in FIG. In FIG. 14, a graph 70 indicates an extinction coefficient of oxyhemoglobin, and a graph 71 indicates an extinction coefficient of reduced hemoglobin. As shown in FIG. 14, for example, at a wavelength with a large difference in extinction coefficient, such as 473 nm, which is the wavelength range of the narrowband light N, it is easy to obtain oxygen saturation information. However, the signal obtained by irradiating the observation site with 473 nm light is highly dependent not only on the oxygen saturation but also on the blood volume.

図14に示す血中ヘモグロビンの吸光係数の波長依存性から、以下の2つのことが言える。
・波長470nm近辺(例えば、中心波長470nm±10nmの青色の波長領域)では酸素飽和度の変化に応じて吸光係数が大きく変化する。
・590〜700nmの赤色の波長範囲では、酸素飽和度によって一見吸光係数が大きく変化するように見えるが、吸光係数の値自体が非常に小さいので、結果的に酸素飽和度の影響を受けにくい。
The following two things can be said from the wavelength dependence of the extinction coefficient of blood hemoglobin shown in FIG.
In the vicinity of a wavelength of 470 nm (for example, a blue wavelength region having a central wavelength of 470 nm ± 10 nm), the extinction coefficient changes greatly according to the change in oxygen saturation.
-In the red wavelength range of 590 to 700 nm, the extinction coefficient seems to change greatly depending on the oxygen saturation, but since the extinction coefficient itself is very small, it is hardly affected by the oxygen saturation as a result.

こうした知見を踏まえて、本発明の機能情報観察モードにおいては、酸素飽和度測定光として青色領域の狭帯域光Nを用いて、狭帯域光Nに対応する画像データNを取得し、主として血液量に依存して変化するR色光を血液量測定光として用いて、R色光に対応する画像データRを取得する。そして、酸素飽和度と血液量の両方に依存性を示す信号比N/Gと、血液量のみ依存性を示す信号比R/Gの2つの信号比を用いて、血液量の影響を除去した酸素飽和度を正確に求めている。   Based on these findings, in the functional information observation mode of the present invention, image data N corresponding to the narrowband light N is acquired using the narrowband light N in the blue region as the oxygen saturation measurement light, and mainly the blood volume The image data R corresponding to the R color light is acquired using the R color light that changes depending on the color as the blood volume measurement light. Then, the influence of the blood volume was removed by using the two signal ratios of the signal ratio N / G indicating dependency on both oxygen saturation and blood volume and the signal ratio R / G indicating dependency only on blood volume. Obtains oxygen saturation accurately.

血液量及び酸素飽和度算出部66は、相関関係記憶部65に記憶された相関関係と信号比算出部64で求めた信号比N/G、R/Gとを用いて、各画素における血液量及び酸素飽和度の両方を求める。血液量については、相関関係記憶部65の1次元テーブルにおいて信号比算出部で求めた信号比R/Gに対応する値が、血液量となる。一方、酸素飽和度については、まず、図15に示すように、二次元空間において信号比算出部64で求めた信号比B/G、R/Gに対応する対応点Pを特定する。 The blood volume and oxygen saturation calculation unit 66 uses the correlation stored in the correlation storage unit 65 and the signal ratios N / G and R / G obtained by the signal ratio calculation unit 64 to calculate the blood volume in each pixel. And both oxygen saturation. Regarding the blood volume, the value corresponding to the signal ratio R / G obtained by the signal ratio calculator in the one-dimensional table of the correlation storage unit 65 is the blood volume. On the other hand, for oxygen saturation, first, as shown in FIG. 15, the corresponding points P corresponding to the signal ratios B * / G * and R * / G * obtained by the signal ratio calculation unit 64 in the two-dimensional space are specified. To do.

そして、図15のように、対応点Pが酸素飽和度=0%限界の下限ライン73と酸素飽和度=100%限界の上限ライン74との間にある場合、その対応点Pが位置する等高線が示すパーセント値が、酸素飽和度となる。例えば、図15の場合であれば、対応点Pが位置する等高線は60%を示しているため、この60%が酸素飽和度となる。なお、対応点が下限ライン73と上限ライン74との間から外れている場合には、対応点が下限ライン73よりも上方に位置するときには酸素飽和度を0%とし、対応点が上限ライン74よりも下方に位置するときには酸素飽和度を100%とする。なお、対応点が下限ライン73と上限ライン74との間から外れている場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度を下げて表示しないようにしてもよい。   Then, as shown in FIG. 15, when the corresponding point P is between the oxygen saturation = 0% lower limit line 73 and the oxygen saturation = 100% upper limit line 74, the contour line where the corresponding point P is located. The percentage value indicated by is the oxygen saturation. For example, in the case of FIG. 15, the contour line where the corresponding point P is located indicates 60%, and this 60% is the oxygen saturation. When the corresponding point is out of the range between the lower limit line 73 and the upper limit line 74, the oxygen saturation is set to 0% when the corresponding point is located above the lower limit line 73, and the corresponding point is the upper limit line 74. When the position is lower than that, the oxygen saturation is set to 100%. If the corresponding point is out of the range between the lower limit line 73 and the upper limit line 74, the reliability of the oxygen saturation in the pixel may be lowered and not displayed.

血液量画像生成部67は、血液量及び酸素飽和度算出部66で求めた血液量を疑似カラーで表す血液量画像を生成する。血液量画像は、画像データNと算出した血液量に基づいて生成される。   The blood volume image generation unit 67 generates a blood volume image that represents the blood volume obtained by the blood volume and oxygen saturation calculation unit 66 in a pseudo color. The blood volume image is generated based on the image data N and the calculated blood volume.

図16に示すように、モニタ14に出力されるビデオ信号は、輝度信号Yと色差信号Cb,Crから構成される。血液量画像は、画像データGと算出した血液量とをそれぞれ輝度信号Yと色差信号Cb,Crに割り当てることによって生成される。輝度信号Yには、画像データGが割り当てられる。画像データGは、ヘモグロビンによる吸収がやや強い波長域の反射光に対応しているので、これに基づく画像からは粘膜の凹凸や血管などを視認できる。したがって、画像データGを輝度信号に割り当てることで、疑似カラー画像の全体的な明るさを定義することができる。   As shown in FIG. 16, the video signal output to the monitor 14 is composed of a luminance signal Y and color difference signals Cb and Cr. The blood volume image is generated by assigning the image data G and the calculated blood volume to the luminance signal Y and the color difference signals Cb and Cr, respectively. Image data G is assigned to the luminance signal Y. Since the image data G corresponds to reflected light in a wavelength range where absorption by hemoglobin is slightly strong, the unevenness of the mucous membrane and blood vessels can be visually recognized from the image based on this. Therefore, by assigning the image data G to the luminance signal, the overall brightness of the pseudo color image can be defined.

一方、色差信号Cb,Crは、カラーテーブル67aに従って、血液量に応じた信号値が割り当てられる。カラーテーブル67aは、図17に示すように、色差信号Cbについては血液量が大きくなるほど信号値が低下するように定義され、色差信号Crについては血液量が大きくなるほど信号値が増加するように定義されている。したがって、血液量画像は、血液量が多いところでは赤味が増加し、血液量が低くなるにつれて赤味の彩度が下がりモノクロに近づいていく。   On the other hand, the color difference signals Cb and Cr are assigned signal values according to the blood volume according to the color table 67a. As shown in FIG. 17, the color table 67a is defined such that the color difference signal Cb is defined such that the signal value decreases as the blood volume increases, and the color difference signal Cr is defined such that the signal value increases as the blood volume increases. Has been. Therefore, in the blood volume image, the redness increases when the blood volume is large, and the saturation of the redness decreases as the blood volume decreases and approaches to monochrome.

酸素飽和度画像生成部68は、血液量及び酸素飽和度算出部66で求めた酸素飽和度を疑似カラーで表す酸素飽和度画像を生成する。図16に示すように、酸素飽和度画像は、血液量画像と同様に、画像データGと算出した酸素飽和度を、輝度信号Yと色差信号Cb,Crに割り当てることによって生成される。輝度信号Yには、画像データGが割り当てられる。色差信号Cb,Crは、カラーテーブル68aに従い、酸素飽和度に応じた信号値が割り当てられる。   The oxygen saturation image generation unit 68 generates an oxygen saturation image that represents the oxygen saturation obtained by the blood volume and oxygen saturation calculation unit 66 in a pseudo color. As shown in FIG. 16, the oxygen saturation image is generated by assigning the image data G and the calculated oxygen saturation to the luminance signal Y and the color difference signals Cb and Cr, similarly to the blood volume image. Image data G is assigned to the luminance signal Y. The color difference signals Cb and Cr are assigned signal values according to the oxygen saturation according to the color table 68a.

カラーテーブル68aは、図18に示すように、高酸素飽和度下では色差信号Crの信号値が正、色差信号Cbの信号値が負となるように定義され、低酸素飽和度下では、反対に色差信号Crの信号値が負、色差信号Cbの信号値が正となるように定義されている。そして、中酸素飽和度下において、色差信号Crの信号値と色差信号Cbの信号値の大小関係が逆転するように定義されている。したがって、酸素飽和度が低い方から高い方に行くにつれて、酸素飽和度画像の色味は青→水色→緑→黄色→橙→赤と変化するようになっている。   As shown in FIG. 18, the color table 68a is defined so that the signal value of the color difference signal Cr is positive and the signal value of the color difference signal Cb is negative under high oxygen saturation, and the opposite is true under low oxygen saturation. Are defined such that the signal value of the color difference signal Cr is negative and the signal value of the color difference signal Cb is positive. Then, it is defined so that the magnitude relationship between the signal value of the color difference signal Cr and the signal value of the color difference signal Cb is reversed under the middle oxygen saturation. Accordingly, the color saturation of the oxygen saturation image changes from blue → light blue → green → yellow → orange → red as the oxygen saturation goes from lower to higher.

以上のように生成された血液量画像及び酸素飽和度画像はモニタ14に表示される。表示方法としては、図19に示すように、酸素飽和度画像と血液量画像を縮小し、それら縮小した画像を並列して同時に表示してもよい。あるいは、コンソール15に設けられた画像選択手段をユーザが操作することによって、図20に示すように、酸素飽和度画像と血液量画像のいずれか一方を選択し、その選択した画像をモニタ14に表示するようにしてもよい。このように血液量画像と酸素飽和度画像の両方を用いて内視鏡診断を行うことができるため、酸素飽和度と血液量の両方に特徴を有する未分化型早期胃癌などの病変部に対する診断能を向上させることができる。   The blood volume image and the oxygen saturation image generated as described above are displayed on the monitor 14. As a display method, as shown in FIG. 19, the oxygen saturation image and the blood volume image may be reduced, and the reduced images may be simultaneously displayed in parallel. Alternatively, as shown in FIG. 20, the user operates the image selection means provided on the console 15 to select either the oxygen saturation image or the blood volume image, and the selected image is displayed on the monitor 14. You may make it display. Since endoscopic diagnosis can be performed using both blood volume images and oxygen saturation images in this way, it is possible to diagnose lesions such as undifferentiated early gastric cancer that are characterized by both oxygen saturation and blood volume. Performance can be improved.

次に、上記構成による作用を図21に示すフローチャートを用いて説明する。まず、内視鏡システム10は通常観察モードで起動されて、白色光源30が点灯を開始するとともに、ロータリフイルタ34が回転を開始する。通常観察モードにおいては、図8に示すように、シャッタ板40は回転せずに、白色光BBの光路から遮光部40aが退避し、透過部40bが挿入された状態で停止する。これにより、白色光BBは、ロータリフイルタ34の各フイルタ部34a〜34cに順次に入射して、白色光BBが色分離されて、B、G、Rの三色の光が順次生成される。   Next, the effect | action by the said structure is demonstrated using the flowchart shown in FIG. First, the endoscope system 10 is activated in the normal observation mode, the white light source 30 starts to be turned on, and the rotary filter 34 starts to rotate. In the normal observation mode, as shown in FIG. 8, the shutter plate 40 does not rotate, but the light shielding unit 40a is retracted from the optical path of the white light BB, and is stopped with the transmission unit 40b being inserted. As a result, the white light BB is sequentially incident on each of the filter portions 34a to 34c of the rotary filter 34, and the white light BB is color-separated to sequentially generate three colors of light of B, G, and R.

三色の光は、光源装置13から電子内視鏡11に供給されて、照明窓22から観察部位に照射される。観察部位で反射した三色の像光は、観察窓23を通じて撮像素子44で撮像され、撮像素子44は、撮像信号B、G、Rを順次出力する。画像処理部57は、撮像信号B、G、Rに対応する画像データB、G、Rに基づいて通常観察画像を生成する。生成された通常観察画像は、記憶部58に記憶される。表示制御回路59は、通常観察画像をビデオ信号に変換してモニタ14に出力する。これによりモニタ14に通常観察画像が表示される。通常観察モードにおいては、こうした処理が繰り返されて、モニタ14に表示される通常観察画像が更新される。   The three colors of light are supplied from the light source device 13 to the electronic endoscope 11 and irradiated from the illumination window 22 onto the observation site. The three-color image light reflected from the observation site is picked up by the image pickup device 44 through the observation window 23, and the image pickup device 44 sequentially outputs the image pickup signals B, G, and R. The image processing unit 57 generates a normal observation image based on the image data B, G, R corresponding to the imaging signals B, G, R. The generated normal observation image is stored in the storage unit 58. The display control circuit 59 converts the normal observation image into a video signal and outputs it to the monitor 14. As a result, the normal observation image is displayed on the monitor 14. In the normal observation mode, such processing is repeated, and the normal observation image displayed on the monitor 14 is updated.

コンソール15の操作により、通常観察モードから機能情報観察モードへの切り替え指示が入力されると、機能情報観察モードに切り替えられる。機能情報観察モードに切り替えられると、シャッタ板40が、遮光部40aを、ロータリフイルタ34のBフイルタ部34aと回転位相を一致させた状態で、ロータリフイルタ34と同じ速度で回転を開始する。   When an instruction to switch from the normal observation mode to the function information observation mode is input by operating the console 15, the function information observation mode is switched. When switched to the function information observation mode, the shutter plate 40 starts rotating at the same speed as that of the rotary filter 34 in a state where the light shielding portion 40a is in phase with the B filter portion 34a of the rotary filter 34.

光源制御部32は、シャッタ板40の遮光部40aが白色光BBの光路に挿入されている間に、レーザ光源31aを点灯させる。レーザ光源31aが発する狭帯域光Nは、電子内視鏡11に供給されて、照明窓22から観察部位に順次照射される。狭帯域光Nの像光は、観察窓23を通じて撮像素子44に入射して、撮像素子44は、狭帯域光Nに対応する撮像信号Nを出力する。   The light source control unit 32 turns on the laser light source 31a while the light shielding unit 40a of the shutter plate 40 is inserted in the optical path of the white light BB. The narrow-band light N emitted from the laser light source 31a is supplied to the electronic endoscope 11 and sequentially irradiated from the illumination window 22 to the observation site. The image light of the narrowband light N enters the image sensor 44 through the observation window 23, and the image sensor 44 outputs an image signal N corresponding to the narrowband light N.

そして、光源制御部32は、シャッタ板40の透過部40bが白色光BBの光路に挿入されている間は、レーザ光源31aを消灯させる。透過部40bが光路に挿入されている間、白色光BBがロータリフイルタ34のGフイルタ部34b、Rフイルタ部34cに順次入射してG色光、R色光が生成される。G色光及びR色光は、電子内視鏡11に供給されて、観察部位に順次照射される。G色光及びR色光の像光が観察窓23を通じて撮像素子44に順次入射して、撮像素子44は、G色光及びR色光に対応する撮像信号G、Rを出力する。   The light source control unit 32 turns off the laser light source 31a while the transmission unit 40b of the shutter plate 40 is inserted in the optical path of the white light BB. While the transmission part 40b is inserted in the optical path, the white light BB is sequentially incident on the G filter part 34b and the R filter part 34c of the rotary filter 34 to generate G color light and R color light. The G color light and the R color light are supplied to the electronic endoscope 11 and sequentially irradiated to the observation site. The image light of G color light and R color light sequentially enters the image pickup device 44 through the observation window 23, and the image pickup device 44 outputs image pickup signals G and R corresponding to the G color light and the R color light.

機能画像処理部60は、撮像信号N、G、Rに対応する画像データN、G、Rに基づいて、図15で説明した手順で、血液量及び酸素飽和度を算出する。機能画像処理部60は、図16〜図18で説明した手順で、血液量画像及び酸素飽和度画像を生成する。生成された画像は、図19及び図20に示したいずれかの表示態様で、モニタ14に表示される。通常観察モードへの切り替え指示があるまで、上記処理が繰り返される。通常観察モードへの切り替え指示が入力された場合には、通常観察モードに復帰する。観察を終了する指示があった場合には、白色光源30、レーザ光源31a、ロータリフイルタ34、シャッタ板40が停止される。   The functional image processing unit 60 calculates the blood volume and the oxygen saturation based on the image data N, G, and R corresponding to the imaging signals N, G, and R according to the procedure described in FIG. The functional image processing unit 60 generates a blood volume image and an oxygen saturation image by the procedure described with reference to FIGS. The generated image is displayed on the monitor 14 in one of the display modes shown in FIGS. The above process is repeated until there is an instruction to switch to the normal observation mode. When an instruction to switch to the normal observation mode is input, the normal observation mode is restored. When there is an instruction to end the observation, the white light source 30, the laser light source 31a, the rotary filter 34, and the shutter plate 40 are stopped.

なお、本例においては、機能情報観察モードにおいては、通常観察画像の生成を行わない例で説明したが、機能情報観察モードの実行中に、通常観察画像を得るためのB、G、Rの照射と、機能観察を行うための狭帯域光N、G、Rの照射を交互に行って、通常観察画像と、血液量画像及び酸素飽和度画像との両方を生成してもよい。こうすれば、機能情報観察モードにおいても、通常観察画像を表示することができる。   In this example, in the function information observation mode, the example in which the normal observation image is not generated has been described. However, B, G, and R for obtaining the normal observation image during execution of the function information observation mode are described. The normal observation image, the blood volume image, and the oxygen saturation image may be generated by alternately performing irradiation and irradiation of narrowband light N, G, and R for performing functional observation. In this way, the normal observation image can be displayed even in the function information observation mode.

以上説明したように、本発明においては、青色領域の狭帯域光Nを酸素飽和度測定光として、白色光BBから色分離されたR色光を血液量測定光として用いることにより、血液量と酸素飽和度の両方を算出している。これにより、血液量に影響されない精度の高い酸素飽和度を求めることができる。   As described above, in the present invention, by using the narrow-band light N in the blue region as the oxygen saturation measurement light and the R color light color-separated from the white light BB as the blood volume measurement light, blood volume and oxygen Both saturations are calculated. Thereby, it is possible to obtain an oxygen saturation with high accuracy that is not affected by the blood volume.

また、血液量測定光及び参照光としては、既存の光源装置の構成である白色光源30を利用して、白色光BBから色分離されたR色光、G色光をそれぞれ用いているため、血液量測定光及び参照光に専用の光源を追加する場合と比べて、部品点数、設置スペースの低減が可能となる。これにより、既存の光源装置の構成が利用しやすく、コストダウンが可能となる。   In addition, as the blood volume measurement light and the reference light, the white light source 30 that is the configuration of the existing light source device is used, and R color light and G color light that are color-separated from the white light BB are used. Compared with the case where a dedicated light source is added to the measurement light and the reference light, the number of parts and the installation space can be reduced. Thereby, the structure of the existing light source device is easy to use, and the cost can be reduced.

また、酸素飽和度測定光として青色領域の狭帯域光を発するレーザ光源31aを使用しているため、表層血管の酸素飽和度を高い精度で測定できる。上述のとおり、腫瘍の良悪鑑別などの病変部の診断においては、中深層よりも表層血管の性状の把握が重要である場合も多く、表層血管の性状を詳細に把握できる観察方法が望まれている。   Further, since the laser light source 31a that emits a narrow-band light in the blue region is used as the oxygen saturation measurement light, the oxygen saturation of the surface blood vessel can be measured with high accuracy. As mentioned above, in the diagnosis of lesions such as tumor quality discrimination, it is often more important to understand the properties of the superficial blood vessels than the middle and deep layers, and an observation method that can grasp the details of the superficial blood vessels in detail is desired. ing.

青色領域においては、図10に示すヘモグロビンの吸光スペクトルで明らかなように、緑色領域や赤色領域と比較して、吸光度の変化が急峻であり、波長が少しずれると、吸光度が大きく変化する。また、各ヘモグロビン70、71の吸光度の大小関係に逆転が生じる等吸収点の間隔も狭い。波長域が広いと、大小関係が逆転する2つの領域の信号が混合して、輝度値が平均化されてしまうため、精度の高い情報が得られない。そのため、青色領域の光を利用して表層血管の血管情報を得るためには、2つの等吸収点の間隔に近い幅の波長域、好ましくは、2つの等吸収点の間隔に収まる波長域を持つ狭い狭帯域光を用いる必要がある。   In the blue region, as is apparent from the absorption spectrum of hemoglobin shown in FIG. 10, the absorbance changes sharply compared to the green region and the red region, and the absorbance changes greatly when the wavelength is slightly shifted. Further, the interval between the isosbestic points where the magnitude relationship between the absorbances of the hemoglobins 70 and 71 is reversed is narrow. If the wavelength range is wide, signals in two areas where the magnitude relationship is reversed are mixed and the luminance values are averaged, so that highly accurate information cannot be obtained. Therefore, in order to obtain the blood vessel information of the superficial blood vessel using the light in the blue region, a wavelength region having a width close to the interval between the two isosbestic points, preferably a wavelength region within the interval between the two isosbestic points is selected. It is necessary to use narrow narrow band light.

さらに、表層血管は、中深層血管と比較して細いため、照射される光量が不足しがちであり、表層血管を観察する場合には、光量が大きな光源が必要になる。   Furthermore, since the superficial blood vessel is thinner than the middle-deep blood vessel, the amount of light to be irradiated tends to be insufficient, and a light source having a large light amount is required when observing the superficial blood vessel.

このように、表層血管の酸素飽和度の測定精度を高めるには、青色領域の狭帯域光で、かつ高い光量の光を発する光源が適している。本発明においては、白色光BBから色分離する場合と比べて高い光量が得られ、単色の狭帯域光Nを発光可能なレーザ光源31aを採用することで、表層血管の酸素飽和度の測定精度を向上させている。   Thus, in order to increase the measurement accuracy of the oxygen saturation of the superficial blood vessel, a light source that emits a narrow band light in the blue region and a high amount of light is suitable. In the present invention, the measurement accuracy of the oxygen saturation of the surface blood vessel can be obtained by employing the laser light source 31a which can obtain a higher light amount than the case where color separation is performed from the white light BB and which can emit the monochromatic narrowband light N. Has improved.

参照光は、血液量及び酸素飽和度の算出処理において、狭帯域光NとR色光に対応する信号を規格化するための参照信号として利用されるものである。そのため、観察部位の明るさのレベルが分かればよく、狭帯域光である必要はない。波長域を比較的広くとれるため、白色光BBから色分離したG色光を用いても光量的にも問題はない。なお、上記実施形態において、G色光を参照光として利用している例で説明しているが、参照光は明るさのレベルが分かればよいので、G色光の代わりに、Bフイルタ部34a、Rフイルタ部34cで白色光BBを色分離した、B色光やR色光を利用してもよいし、白色光BBを色分離せずに、白色光BBそのものを使用してもよい。   The reference light is used as a reference signal for standardizing signals corresponding to the narrowband light N and R color light in the blood volume and oxygen saturation calculation processing. Therefore, it is only necessary to know the brightness level of the observation region, and it is not necessary to use narrow-band light. Since the wavelength range can be made relatively wide, there is no problem in terms of the amount of light even if G color light color-separated from the white light BB is used. In the above embodiment, an example is described in which G color light is used as reference light. However, since the brightness level of the reference light only needs to be known, the B filter units 34a and R can be used instead of the G color light. B color light or R color light obtained by color separation of the white light BB by the filter unit 34c may be used, or the white light BB itself may be used without color separation of the white light BB.

ただし、酸素飽和度測定光及び血液量測定光として、青色の狭帯域光N及びR色光を利用しているので、ロータリフイルタ34のように、B、G、Rの三色のフイルタ部を有する一般的な構成を考慮すれば、G色光を参照光として利用するのが好ましい。また、G色光に対応する画像データGは、血液量画像や酸素飽和度画像を生成する際に輝度信号Yに割り当てられるので、こうした画像処理の観点からも、参照光として画像データGを利用するのが好ましい。   However, since the blue narrow-band light N and R color light are used as the oxygen saturation measurement light and the blood volume measurement light, the three-color filter portions of B, G, and R are provided like the rotary filter 34. Considering a general configuration, it is preferable to use G color light as reference light. Further, since the image data G corresponding to the G color light is assigned to the luminance signal Y when the blood volume image or the oxygen saturation image is generated, the image data G is used as the reference light from the viewpoint of such image processing. Is preferred.

また、図5に示すように、本例においては、Gフイルタ部34bとして、波長域が約450nm〜約620nm程度の分光透過率を有するフイルタを使用しているが、酸素飽和度の測定精度をより高めるには、Gフイルタ部34bの分光透過率を540nm〜580nmの波長域に制限するのが好ましい。図14に示すヘモグロビンの吸光特性を鑑みると、緑色領域においては、540〜580nmの波長域で平均するのが、最も酸素飽和度の影響を受けにくいためである。   Further, as shown in FIG. 5, in this example, a filter having a spectral transmittance of about 450 nm to about 620 nm is used as the G filter section 34b. However, the measurement accuracy of oxygen saturation is improved. In order to further increase, it is preferable to limit the spectral transmittance of the G filter portion 34b to a wavelength range of 540 nm to 580 nm. Considering the light absorption characteristics of hemoglobin shown in FIG. 14, in the green region, averaging in the wavelength range of 540 to 580 nm is the least affected by oxygen saturation.

なお、本例においては、狭帯域光Nとして、波長域が470±10nm、好ましくは473nmの狭帯域光を使用しているが、波長域が440±10nm、好ましくは445nmの狭帯域光など、各ヘモグロビン70、71の吸光度に差がある波長域の光であれば、他の波長域でもよい。   In this example, as the narrowband light N, a narrowband light having a wavelength range of 470 ± 10 nm, preferably 473 nm is used, but a narrowband light having a wavelength range of 440 ± 10 nm, preferably 445 nm, etc. Any other wavelength region may be used as long as the light has a wavelength region with a difference in absorbance between the hemoglobins 70 and 71.

また、上記実施形態においては、半導体光源ユニット31の狭帯域光Nを、光合流部39によって、白色光源30から集光レンズ36へ向かう白色光BBの光路に合流させている。白色光源30、ロータリフイルタ34、集光レンズ36を設ける構成は、既存の光源装置では標準的な構成である。上記実施形態のような構成であれば、白色光BBの光路に大幅な変更を加えずに、光合流部39とシャッタ板40を追加するだけで済むため、既存の光源装置に組み込みやすい。   In the above-described embodiment, the narrowband light N of the semiconductor light source unit 31 is joined to the optical path of the white light BB from the white light source 30 toward the condenser lens 36 by the light joining unit 39. The configuration in which the white light source 30, the rotary filter 34, and the condenser lens 36 are provided is a standard configuration in existing light source devices. With the configuration as in the above embodiment, the optical path of the white light BB is not significantly changed, and it is only necessary to add the light merging portion 39 and the shutter plate 40, so that it can be easily incorporated into an existing light source device.

また、光合流部39は、白色光を透過する透過部39aと、狭帯域光Nを反射させる反射部39bとを有するため、構成の複雑化を防止できる。というのは、光合流部39を反射部39bのみで構成した場合には、通常観察モードにおいては光合流部39を光路から退避させ、機能情報観察モードにおいては光路に挿入させるというように、光合流部39を移動させるための移動機構が必要になる。光合流部39に透過部39aを設ければ、移動機構を設けずに済むため、既存の光源装置に追加する構成を簡素にできるので、既存の光源装置を利用しやすい。   In addition, since the optical confluence unit 39 includes the transmission unit 39a that transmits white light and the reflection unit 39b that reflects the narrowband light N, the configuration can be prevented from becoming complicated. This is because when the optical confluence portion 39 is configured only by the reflection portion 39b, the optical confluence portion 39 is retracted from the optical path in the normal observation mode, and is inserted into the optical path in the functional information observation mode. A moving mechanism for moving the junction 39 is required. If the light converging part 39 is provided with the transmission part 39a, it is not necessary to provide a moving mechanism. Therefore, the configuration added to the existing light source apparatus can be simplified, and the existing light source apparatus can be easily used.

なお、反射部39bは、白色光BBに含まれる、狭帯域光Nの波長域の光を透過させないため、反射部39bのサイズが大きい場合には、その波長域について無視できない程度の光量の低下を招く懸念もある。その場合には、通常観察モードにおいて、B色光を照射するときにレーザ光源31aを点灯させて、反射部39bでカットされる光量を補ってもよい。   In addition, since the reflection part 39b does not transmit the light in the wavelength band of the narrowband light N included in the white light BB, when the size of the reflection part 39b is large, the light amount is reduced to a degree that cannot be ignored in the wavelength band. There is also a concern that invites. In that case, in the normal observation mode, the laser light source 31a may be turned on when irradiating the B color light, and the amount of light cut by the reflecting portion 39b may be compensated.

また、シャッタ板40を回転板で構成して、回転動作により遮光部40aの光路への挿入と退避を行っているが、例えば、シャッタ板40を直線的に移動させて挿入と退避を行ってもよい。しかし、本例のようにシャッタ板40を回転動作させる構成によれば、直線移動させる場合と比較して、直線移動させるためのリンク機構が不要な分、構成を簡素化できる。   Further, the shutter plate 40 is constituted by a rotating plate, and the light shielding portion 40a is inserted into and retracted from the optical path by a rotating operation. For example, the shutter plate 40 is moved linearly to perform insertion and withdrawal. Also good. However, according to the configuration in which the shutter plate 40 is rotated as in this example, the configuration can be simplified as compared with the case where the shutter plate 40 is moved linearly because a link mechanism for linear movement is unnecessary.

[第2実施形態]
上記実施形態では、ロータリフイルタ34とシャッタ板40を別々に設けた例で説明したが、図22に示すように、シャッタ板の機能を設けたロータリフイルタ91を使用してもよい。ロータリフイルタ91は、Bフイルタ部とGフイルタ部において、内周領域と外周領域の2つの領域に分割された二重円で構成されている。内周領域は、通常観察モードで使用される、B、G1、Rの各フイルタ部であり、外周領域は、機能情報観察モードで使用される、遮光部、G2、Rの各フイルタ部である。外周領域の遮光部は、上記実施形態のシャッタ板40として機能する。
[Second Embodiment]
In the above embodiment, the example in which the rotary filter 34 and the shutter plate 40 are provided separately has been described. However, as shown in FIG. 22, a rotary filter 91 having a function of a shutter plate may be used. The rotary filter 91 is composed of a double circle divided into two regions of an inner peripheral region and an outer peripheral region in the B filter portion and the G filter portion. The inner peripheral area is the B, G1, and R filter sections used in the normal observation mode, and the outer peripheral area is the light shielding section and the G2 and R filter sections used in the functional information observation mode. . The light shielding portion in the outer peripheral region functions as the shutter plate 40 of the above embodiment.

移動機構92は、ロータリフイルタ91の回転軸を移動させることにより、内周領域と外周領域を白色光BBの光路に選択的に挿入する。こうしたロータリフイルタ91を用いれば、ロータリフイルタ34とシャッタ板40を別々に設けずに済むので、部品点数や配置スペースを低減できる。また、二重円の構成にすれば、フイルタ部G1を図5に示すGの分光透過率のフイルタで構成し、フイルタ部G2を酸素飽和度の算出に適した、540nm〜580nmの波長域の分光透過率を有するフイルタで構成するというように、モードに応じてGのフイルタ部の分光透過率を変えることができる。   The moving mechanism 92 selectively inserts the inner peripheral region and the outer peripheral region into the optical path of the white light BB by moving the rotation axis of the rotary filter 91. If such a rotary filter 91 is used, it is not necessary to provide the rotary filter 34 and the shutter plate 40 separately, so that the number of parts and the arrangement space can be reduced. If the double circle is configured, the filter part G1 is configured with a filter having a spectral transmittance of G shown in FIG. 5, and the filter part G2 has a wavelength range of 540 nm to 580 nm suitable for calculating oxygen saturation. The spectral transmittance of the G filter portion can be changed according to the mode, such as a filter having a spectral transmittance.

また、図18に示すロータリフイルタ93のように、内周領域と外周領域に分けずに、全周を4分割して、各分割領域にB、G、Rの各フイルタ部と、遮光部とを設けてもよい。遮光部は、シャッタ板40として機能する。こうした構成であれば、移動機構92は不要である。また、ロータリフイルタ93のような構成とすれば、通常観察モードと機能情報観察モードの切り替えの際に、第1実施形態のようにシャッタ板の回転及び停止の切り替えを行ったり、図19に示すロータリフイルタ91のように回転軸を移動させずに済むため、通常観察画像と機能情報観察を並行して行いやすい。   Further, as in the rotary filter 93 shown in FIG. 18, the entire circumference is divided into four parts without dividing the inner peripheral area and the outer peripheral area, and each of the B, G, and R filter parts, the light shielding part, May be provided. The light shielding portion functions as the shutter plate 40. With such a configuration, the moving mechanism 92 is unnecessary. Further, when the rotary filter 93 is configured, when switching between the normal observation mode and the function information observation mode, the shutter plate is switched between rotation and stop as in the first embodiment, or as shown in FIG. Since it is not necessary to move the rotation axis unlike the rotary filter 91, it is easy to perform normal observation images and functional information observation in parallel.

[第3実施形態]
上記実施形態では、電子内視鏡11の撮像素子44としてモノクロ撮像素子を用い、光源装置13に、白色光BBをB、G、Rの三色の光に色分離するロータリフイルタを設けた面順次式の例で説明したが、電子内視鏡11の撮像素子として、図24に示すような、カラー撮像素子100を用いた同時式のシステムに本発明を適用してもよい。カラー撮像素子100は、撮像面を構成する各画素に、B、G、Rのいずれかのマイクロカラーフイルタが設けられており、撮像面内にB、G、Rの三色の画素が構成される。三色の画素は、例えばベイヤー形式で配列される。
[Third Embodiment]
In the above-described embodiment, a monochrome imaging device is used as the imaging device 44 of the electronic endoscope 11, and the light source device 13 is provided with a rotary filter that separates the white light BB into three colors of light of B, G, and R. Although described with a sequential example, the present invention may be applied to a simultaneous system using a color image sensor 100 as shown in FIG. 24 as the image sensor of the electronic endoscope 11. In the color imaging device 100, each pixel constituting the imaging surface is provided with any one of B, G, and R micro color filters, and B, G, and R three-color pixels are configured in the imaging surface. The The three color pixels are arranged in, for example, the Bayer format.

図25に示すように、同時式の場合には、光源装置13にはロータリフイルタ34が不要となる。その他の構成は、図6及び7に示す面順次式と同様であるので、同一部材については同じ符号を付して説明を省略する。   As shown in FIG. 25, in the case of the simultaneous type, the light source device 13 does not need the rotary filter 34. Other configurations are the same as those of the frame sequential type shown in FIGS. 6 and 7, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図26(A)に示すように、通常観察モードにおいて、シャッタ板40は、遮光部40aを白色光BBの光路から退避させた状態で停止させ、同時式の光源装置13は、電子内視鏡11に対して白色光BBを供給する。白色光BBは、照明窓22から観察部位に照射されて、その反射光をカラー撮像素子100で撮像する。カラー撮像素子100に入射する白色光BBは、マイクロカラーフイルタによって色分離されて、カラー撮像素子100は、B、G、Rの各色の画素に対応する三色の色信号を含んだ撮像信号を出力する。B、G、Rの各マイクロカラーフイルタの分光透過率は、図4に示すロータリフイルタ34の場合と同様である。   As shown in FIG. 26 (A), in the normal observation mode, the shutter plate 40 stops in a state where the light shielding portion 40a is retracted from the optical path of the white light BB, and the simultaneous light source device 13 is an electronic endoscope. 11 is supplied with white light BB. The white light BB is emitted from the illumination window 22 to the observation site, and the reflected light is imaged by the color image sensor 100. The white light BB incident on the color image sensor 100 is color-separated by a micro color filter, and the color image sensor 100 receives an image signal including three color signals corresponding to pixels of B, G, and R colors. Output. The spectral transmittance of each of the B, G, and R micro color filters is the same as that of the rotary filter 34 shown in FIG.

図26(B)に示すように、機能情報観察モードの場合には、シャッタ板40を回転させて、シャッタ板40の遮光部40aで白色光BBを遮光している間に、レーザ光源31aを点灯させて、狭帯域光Nを照射する。図5に示すように、狭帯域光Nは、B画素が感応する光であるので、B画素に対応する撮像信号を撮像信号Nとして抽出する。   As shown in FIG. 26B, in the function information observation mode, the laser light source 31a is turned on while the shutter plate 40 is rotated and the white light BB is shielded by the light shielding portion 40a of the shutter plate 40. Turn on and irradiate the narrow band light N. As shown in FIG. 5, since the narrowband light N is light to which the B pixel is sensitive, an imaging signal corresponding to the B pixel is extracted as the imaging signal N.

そして、シャッタ板40の遮光部40aが白色光BBの光路から退避している間に、白色光BBが照射される。機能画像処理部60は、カラー撮像素子100が出力する撮像信号から、G画素に対応する撮像信号G及びR画素に対応する撮像信号Rを抽出する。そして、図15〜18で説明した手順に従って、撮像信号N、G、Rに対応する画像データN、G、Rに基づいて血液量及び酸素飽和度を算出して、算出結果に基づいて血液量画像及び酸素飽和度画像を生成してモニタ14に表示する。   The white light BB is emitted while the light shielding portion 40a of the shutter plate 40 is retracted from the optical path of the white light BB. The functional image processing unit 60 extracts the imaging signal G corresponding to the G pixel and the imaging signal R corresponding to the R pixel from the imaging signal output from the color imaging element 100. Then, according to the procedure described in FIGS. 15 to 18, the blood volume and the oxygen saturation are calculated based on the image data N, G, R corresponding to the imaging signals N, G, R, and the blood volume is calculated based on the calculation result. An image and an oxygen saturation image are generated and displayed on the monitor 14.

また、上記各実施形態では、ロータリフイルタの各フイルタ部や、カラーCCDのマイクロカラーフイルタを、B、G、Rの原色系のフイルタを使用する例で説明したが、図27に示す分光透過率を有する、Y(イエロー)、M(マゼンダ)、C(シアン)の補色系のフイルタを使用してもよい。   Further, in each of the above embodiments, each filter unit of the rotary filter and the micro color filter of the color CCD have been described using an example of using B, G, R primary color filters, but the spectral transmittance shown in FIG. Complementary color filters of Y (yellow), M (magenta), and C (cyan) may be used.

なお、上記実施形態では、血液量画像及び酸素飽和度画像を生成する際に、血液量及び酸素飽和度に関する情報を疑似カラー画像化したが、これに代えて、血液量及び酸素飽和度に関する情報を、例えば白と黒のモノクロで濃淡を変化させてもよい。酸素飽和度画像には、上記実施形態で示した形態に代えて、又はそれに加えて、「血液量(酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの和)×酸素飽和度(%)」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスを画像化したのや、「血液量×(100−酸素飽和度)(%)」から求まる還元ヘモグロビンインデックスを画像化したものも含まれる。   In the above embodiment, when the blood volume image and the oxygen saturation image are generated, the information regarding the blood volume and the oxygen saturation is converted into a pseudo color image. Instead, the information regarding the blood volume and the oxygen saturation is generated. For example, the shading may be changed in black and white monochrome. In the oxygen saturation image, instead of or in addition to the form shown in the above embodiment, an oxygenated hemoglobin index determined from “blood volume (sum of oxidized hemoglobin and reduced hemoglobin) × oxygen saturation (%)” is displayed. And the image of the reduced hemoglobin index obtained from “blood volume × (100−oxygen saturation) (%)”.

上記実施形態では、半導体光源としてレーザダイオードからなるレーザ光源を例示したが、レーザダイオードの代わりにLEDを使用したLED光源でもよい。また、上記実施形態では、光源装置とプロセッサ装置が別体で構成される例で説明したが、2つの装置を一体で構成してもよい。   In the above embodiment, the laser light source including the laser diode is exemplified as the semiconductor light source, but an LED light source using an LED instead of the laser diode may be used. In the above embodiment, the example in which the light source device and the processor device are configured separately is described. However, the two devices may be configured integrally.

なお、本発明は、撮像素子と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等、他の形態の内視鏡にも適用することができる。   Note that the present invention can also be applied to other types of endoscopes such as an ultrasonic endoscope in which an imaging element and an ultrasonic transducer are built in the distal end portion.

10 電子内視鏡システム
14 モニタ
30 白色光源
31 半導体光源ユニット
31a レーザ光源
32 光源制御部
34 ロータリフイルタ
36 集光レンズ
37 ロッドインテグレータ
39 光合流部
39a 透過部
39b 反射部
40 シャッタ板
40a 遮光部
40b 透過部
44 撮像素子
56 画像処理部
60 機能画像処理部
64 信号比算出部
65 相関関係記憶部
66 血液量及び酸素飽和度算出部
67 血液量画像生成部
67a (血液量用の)カラーテーブル
68 酸素飽和度画像生成部
68a (酸素飽和度用の)カラーテーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electronic endoscope system 14 Monitor 30 White light source 31 Semiconductor light source unit 31a Laser light source 32 Light source control part 34 Rotary filter 36 Condensing lens 37 Rod integrator 39 Optical confluence part 39a Transmission part 39b Reflection part 40 Shutter board 40a Light shielding part 40b Transmission Unit 44 Image sensor 56 Image processing unit 60 Functional image processing unit 64 Signal ratio calculation unit 65 Correlation storage unit 66 Blood volume and oxygen saturation calculation unit 67 Blood volume image generation unit 67a Color table (for blood volume) 68 Oxygen saturation Degree image generator 68a (for oxygen saturation) color table

Claims (16)

被検体内に挿入される挿入部を有し、前記被検体内の観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、
前記電子内視鏡に撮像用の光を供給する光源装置であり、
前記観察部位の通常観察画像を得るための照明光に利用される白色光を発する白色光源と、
青色領域の一部の狭い波長域を有し、前記観察部位に照射して前記観察部位に存在する血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を測定するための酸素飽和度測定光を発する半導体光源とを有し、
前記酸素飽和度測定光に加えて、前記観察部位に照射して前記血管の血液量を測定するための血液量測定光として、前記白色光源が発する前記白色光に含まれる赤色領域の光を前記電子内視鏡に供給する光源装置と、
前記撮像素子が出力する撮像信号に基づいて画像処理を施すプロセッサ装置であり、
前記観察部位で反射した前記酸素飽和度測定光及び前記血液量測定光を受光した前記撮像素子が出力する2つの第1及び第2の撮像信号に基づいて、前記血液量及び前記酸素飽和度を求める血液量及び酸素飽和度算出手段と、
前記酸素飽和度と前記血液量の両方の情報を画像化する画像生成手段とを有するプロセッサ装置とを備えていることを特徴とする内視鏡システム。
An electronic endoscope having an insertion portion to be inserted into a subject, and having an imaging element for imaging an observation site in the subject;
A light source device for supplying imaging light to the electronic endoscope;
A white light source that emits white light used for illumination light to obtain a normal observation image of the observation site;
A semiconductor light source having a narrow wavelength region of a part of a blue region and emitting oxygen saturation measurement light for irradiating the observation site and measuring oxygen saturation of blood hemoglobin in blood vessels present in the observation site; Have
In addition to the oxygen saturation measurement light, as a blood volume measurement light for irradiating the observation site and measuring the blood volume of the blood vessel, light in a red region included in the white light emitted from the white light source is used. A light source device for supplying to an electronic endoscope;
A processor device that performs image processing based on an imaging signal output by the imaging device;
Based on the two first and second imaging signals output by the imaging device that receives the oxygen saturation measurement light reflected by the observation site and the blood volume measurement light, the blood volume and the oxygen saturation are calculated. Means for calculating blood volume and oxygen saturation;
An endoscope system comprising: a processor device having an image generation unit that images both the oxygen saturation and the blood volume information.
前記光源装置は、前記白色光源が発する前記白色光に含まれる少なくとも一部の光を、前記第1及び第2の撮像信号の規格化に利用される参照信号を得るための参照光として、前記電子内視鏡に供給し、
前記血液量及び酸素飽和度算出手段は、前記第1及び第2の撮像信号と、前記参照光に対応して前記撮像素子が出力する第3の撮像信号の3つの撮像信号に基づいて前記血液量及び酸素飽和度を算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。
The light source device uses at least part of the light included in the white light emitted from the white light source as reference light for obtaining a reference signal used for normalization of the first and second imaging signals. To the electronic endoscope,
The blood volume and oxygen saturation calculating means is configured to calculate the blood based on three imaging signals of the first and second imaging signals and a third imaging signal output from the imaging element corresponding to the reference light. The endoscope system according to claim 1, wherein the quantity and the oxygen saturation are calculated.
前記光源装置は、前記白色光源が発する白色光を前記電子内視鏡に入射させるために前記白色光を集光する集光レンズと、前記白色光源から前記集光レンズに向かう前記白色光の光路上に配置され、前記半導体光源が発する前記酸素飽和度測定光を前記白色光の光路に合流させる光合流部とを有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の内視鏡システム。   The light source device includes: a condensing lens that condenses the white light to make white light emitted from the white light source enter the electronic endoscope; and the light of the white light that travels from the white light source toward the condensing lens. The endoscope according to claim 1, further comprising: a light merging unit that is disposed on a road and merges the oxygen saturation measurement light emitted from the semiconductor light source with the optical path of the white light. system. 前記光合流部は、前記白色光を透過する透過部と、前記酸素飽和度測定光を前記集光レンズに向けて反射する反射部とを有していることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡システム。   The said optical confluence | merging part has the permeation | transmission part which permeate | transmits the said white light, and the reflection part which reflects the said oxygen saturation measurement light toward the said condensing lens, The Claim 3 characterized by the above-mentioned. Endoscope system. 前記光源装置は、前記白色光の光路に挿入されて前記白色光を遮光する挿入位置と前記光路から退避する退避位置との間で移動可能なシャッタとを有しており、
前記血液量及び前記酸素飽和度を算出するモードにおいて、前記シャッタを前記挿入位置に移動して前記白色光を遮光した状態で、前記酸素飽和度測定光を前記電子内視鏡に供給し、前記シャッタを前記退避位置に移動して、前記血液量測定光を前記電子内視鏡に供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
The light source device has a shutter that is movable between an insertion position that is inserted into the optical path of the white light and shields the white light and a retreat position that is retracted from the optical path,
In the mode for calculating the blood volume and the oxygen saturation, the oxygen saturation measurement light is supplied to the electronic endoscope in a state where the shutter is moved to the insertion position and the white light is blocked. The endoscope system according to any one of claims 1 to 4, wherein a shutter is moved to the retracted position, and the blood volume measurement light is supplied to the electronic endoscope.
前記撮像素子は単色の撮像信号を出力するモノクロ撮像素子であり、
前記光源装置は、青色、緑色、赤色の三色、またはイエロー、マゼンタ、シアンの三色の透過領域を有し、三色の各透過領域を前記白色光の光路に選択的に挿入して、前記白色光を三色の光に色分離するフイルタを有しており、
前記通常観察画像を得る通常観察モードにおいて、前記三色の光を順次前記電子内視鏡に供給する面順次式であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
The imaging device is a monochrome imaging device that outputs a monochrome imaging signal;
The light source device has transmission regions of three colors of blue, green, and red, or yellow, magenta, and cyan, and selectively inserts the transmission regions of the three colors into the optical path of the white light, A filter for separating the white light into three colors;
The normal observation mode for obtaining the normal observation image is a surface sequential type in which the three colors of light are sequentially supplied to the electronic endoscope. Endoscopic system.
請求項5を引用する請求項6に記載の内視鏡システムにおいて、
前記フイルタには、前記三色の透過領域に加えて、前記シャッタを構成する遮光部が設けられていることを特徴とする内視鏡システム。
The endoscope system according to claim 6, which refers to claim 5.
The endoscope system according to claim 1, wherein the filter is provided with a light shielding portion constituting the shutter in addition to the transmission regions of the three colors.
前記撮像素子は、青色、緑色、赤色の三色、またはイエロー、マゼンタ、シアンの三色の画素を有し、各色の画素に対応した三色の画像信号を出力するカラー撮像素子であり、
前記光源装置は、前記通常観察画像を撮像する通常観察モードにおいて、前記白色光を色分離せずに前記電子内視鏡に供給する同時式であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
The image sensor is a color image sensor that has pixels of three colors of blue, green, and red, or three colors of yellow, magenta, and cyan, and outputs image signals of three colors corresponding to the pixels of each color,
The said light source device is a simultaneous type which supplies the said white light to the said electronic endoscope without color-separating in the normal observation mode which images the said normal observation image, Any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The endoscope system according to claim 1.
請求項2、又は請求項2を引用する請求項3〜8のいずれか1項に記載の内視鏡システムにおいて、
前記血液量及び酸素飽和度算出手段は、
前記酸素飽和度と前記血液量の両方に依存性を有する前記第1撮像信号と、前記参照信号の比である第1信号比と、前記血液量に依存性を有する前記第2撮像信号と、前記参照信号の比である第2信号比とを求める信号比算出手段と、
前記酸素飽和度と前記第1信号比及び前記第2信号比との第1の相関関係と、前記血液量と前記第2信号比との第2の相関関係を記憶する相関関係記憶部とを有しており、
前記第2相関関係を参照して前記第2信号比に対応する前記血液量を求めるとともに、前記第1相関関係を参照して前記第1信号比に対応する酸素飽和度を求めることを特徴とする内視鏡システム。
In the endoscope system according to any one of claims 3 to 8, which refers to claim 2 or claim 2,
The blood volume and oxygen saturation calculating means are:
The first imaging signal that is dependent on both the oxygen saturation and the blood volume; a first signal ratio that is a ratio of the reference signal; and the second imaging signal that is dependent on the blood volume; Signal ratio calculating means for obtaining a second signal ratio which is a ratio of the reference signals;
A correlation storage unit that stores a first correlation between the oxygen saturation and the first signal ratio and the second signal ratio, and a second correlation between the blood volume and the second signal ratio; Have
With obtaining the blood volume corresponding to the second signal ratio by referring to the second correlation, wherein the determination of the oxygen saturation corresponding to the previous SL first signal ratio with reference to the first correlation Endoscope system.
前記酸素飽和度測定光は、470nm±10nmの波長域を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の内視鏡システム。   The endoscope system according to claim 1, wherein the oxygen saturation measurement light has a wavelength range of 470 nm ± 10 nm. 前記血液量測定光は、590nm〜700nmの波長域を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の内視鏡システム。   The endoscope system according to any one of claims 1 to 10, wherein the blood volume measurement light has a wavelength range of 590 nm to 700 nm. 請求項2、又は請求項2を引用する請求項3〜11のいずれか1項に記載の内視鏡システムにおいて、
前記参照光は、540nm〜580nmの波長域を有することを特徴とする内視鏡システム。
In the endoscope system according to any one of claims 3 to 11, which refers to claim 2 or claim 2,
The endoscope system according to claim 1, wherein the reference light has a wavelength range of 540 nm to 580 nm.
前記画像生成手段は、前記血液量及び酸素飽和度算出手段によって算出された前記血液量及び前記酸素飽和度に応じて色調が変化するカラーテーブルを用いて、前記血液量及び前記酸素飽和度の情報が反映された疑似カラー画像を生成することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の内視鏡システム。   The image generation means uses the color table whose color tone changes according to the blood volume and oxygen saturation calculated by the blood volume and oxygen saturation calculation means, and uses the color table to change the blood volume and oxygen saturation information. The endoscope system according to claim 1, wherein a pseudo color image in which is reflected is generated. 前記プロセッサ装置は、前記画像生成手段が生成した画像をモニタに出力する表示制御手段を有しており、
前記表示制御手段は、前記血液量の情報を画像化した血液量画像と、前記酸素飽和度の情報を画像化した酸素飽和度画像の2つの画像を、前記モニタに同時に又は選択的に出力することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の内視鏡システム。
The processor device has display control means for outputting an image generated by the image generation means to a monitor,
The display control means outputs two images of a blood volume image obtained by imaging the blood volume information and an oxygen saturation image obtained by imaging the oxygen saturation information to the monitor simultaneously or selectively. The endoscope system according to any one of claims 1 to 13, characterized in that:
被検体内に挿入される挿入部を有し、前記被検体内の観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡を有する電子内視鏡システムに用いられ、前記電子内視鏡に撮像用の光を供給する光源装置において、
前記観察部位の通常観察画像を得るための照明光に利用される白色光を発する白色光源と、
青色領域の一部の狭い波長域を有し、前記観察部位に照射して前記観察部位に存在する血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を測定するための酸素飽和度測定光を発する半導体光源とを有し、
前記酸素飽和度測定光に加えて、前記観察部位に照射して前記血管の血液量を測定するための血液量測定光として、前記白色光源が発する前記白色光に含まれる赤色領域の光を前記電子内視鏡に供給することを特徴とする光源装置。
Used for an electronic endoscope system having an electronic endoscope having an insertion portion to be inserted into a subject and having an imaging element for imaging an observation site in the subject, and for imaging in the electronic endoscope In the light source device that supplies the light of
A white light source that emits white light used for illumination light to obtain a normal observation image of the observation site;
A semiconductor light source having a narrow wavelength region of a part of a blue region and emitting oxygen saturation measurement light for irradiating the observation site and measuring oxygen saturation of blood hemoglobin in blood vessels present in the observation site; Have
In addition to the oxygen saturation measurement light, as a blood volume measurement light for irradiating the observation site and measuring the blood volume of the blood vessel, light in a red region included in the white light emitted from the white light source is used. A light source device that is supplied to an electronic endoscope.
被検体内に挿入される挿入部を有し、前記被検体内の観察部位を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と前記電子内視鏡に撮像用の光を供給する光源装置とを有する内視鏡システムであって、前記観察部位に存在する血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度と、前記血管の血液量を算出する内視鏡システムの作動方法において、
前記光源装置が有する半導体光源が発光する光であり、青色領域の一部の狭い波長域を有し、前記酸素飽和度を測定するための酸素飽和度測定光が、前記観察部位に照射されるように前記光源装置を制御する第1照射制御ステップと、
前記酸素飽和度測定光の反射光を受光した前記撮像素子が出力する第1撮像信号を取得する第1信号取得ステップと、
前記光源装置が有する白色光源が発光する白色光に含まれる赤色領域の光であり、前記血液量を測定するための血液量測定光が、前記観察部位に照射されるように前記光源装置を制御する第2照射制御ステップと、
前記血液量測定光を受光した前記撮像素子が出力する第2撮像信号を取得する第2信号取得ステップと、
前記第1及び第2の撮像信号に基づいて、前記血液量及び前記酸素飽和度を算出する算出ステップと、
前記算出ステップの算出結果に基づいて、前記酸素飽和度と前記血液量の両方の情報を画像化する画像生成ステップとを含むことを特徴とする内視鏡システムの作動方法
An electronic endoscope having an insertion portion to be inserted into a subject and having an imaging element for imaging an observation site in the subject, and a light source device for supplying imaging light to the electronic endoscope In an endoscope system , an oxygen saturation level of blood hemoglobin in a blood vessel existing at the observation site, and an operation method of the endoscope system for calculating the blood volume in the blood vessel,
Light emitted from a semiconductor light source included in the light source device, which has a narrow wavelength region in a part of a blue region, and is irradiated with oxygen saturation measurement light for measuring the oxygen saturation. A first irradiation control step for controlling the light source device,
A first signal acquisition step of acquiring a first imaging signal output by the imaging device that receives the reflected light of the oxygen saturation measurement light;
The light source device is controlled so that the blood volume measurement light for measuring the blood volume is irradiated to the observation site, which is red light included in white light emitted from the white light source of the light source device A second irradiation control step,
A second signal acquisition step of acquiring a second imaging signal output by the imaging device that has received the blood volume measurement light;
A calculation step of calculating the blood volume and the oxygen saturation based on the first and second imaging signals;
An operation method of an endoscope system, comprising: an image generation step of imaging information on both the oxygen saturation and the blood volume based on a calculation result of the calculation step.
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