JP5451802B2 - 電子内視鏡システム及び電子内視鏡システムの校正方法 - Google Patents

電子内視鏡システム及び電子内視鏡システムの校正方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子内視鏡によって被検体内を撮影する電子内視鏡システム、及びその校正方法に関する。
医療分野では、電子内視鏡を用いた診断や治療が普及している。電子内視鏡によって被検体内を撮影する電子内視鏡システムでは、被検体内に白色光（以下、通常光という）を照射して撮影する態様が知られている。しかし、通常光を照射して撮影した画像では、組織性状等を把握し難い場合がある。このため、近年では、特定の狭い波長帯の光（以下、特殊光という）を照射しながら撮影することにより、特定の組織性状を把握し易くした画像を撮影する電子内視鏡が知られている。例えば、特殊光を照射して観察する特殊光観察では、特殊光を良く吸収する特定の組織とその他の組織とのコントラストが明瞭になるので、通常光を照射して観察する通常光観察よりも特殊光を良く吸収する特定の組織が強調して表示される。
また、電子内視鏡システムは、被検体内に挿入する電子内視鏡、撮像信号に基づいて画像データを生成したり、生成した画像データに画像処理等を行うプロセッサ装置、電子内視鏡に照明光を供給する光源装置等から構成される。電子内視鏡システムを構成するこれらの装置は、これらを組み合わせることによって一つのシステムとして使用されるが、必要に応じて各々交換して使用することができる。例えば、電子内視鏡は、観察対象の部位に応じて、挿入部の径等が異なる複数の電子内視鏡が予め用意されており、観察対象の部位に応じて適宜選択して用いられる。また、光源装置は、特殊光観察を行うか否か、特殊光観察に必要な波長の光源を有するか否か等に応じて、適宜交換することができる。
電子内視鏡システムを構成する各装置は、異なる機種間では撮像素子や光源等に各々に異なる特性を有し、機種による差（機種差）がある。また、同じように製造された同機種の装置であっても、撮像素子や光源の特性に個体差があるとともに、同機種でも製造時期や補修等によって個体差が生じることもある。プロセッサ装置は一定の条件で信号処理や画像処理を行うので、上述のような各装置の機種差や個体差は、撮影画像の画質を劣化させたり、同条件で撮影したつもりでも色調が異なる画像となったりする等、診断や治療に悪影響を及ぼすことがある。このため、交換可能な各装置の個体差による悪影響を低減し、電子内視鏡システムを構成する各装置を交換した場合であっても同様の条件で同様の画像を撮影できるようにすることが求められている。
例えば、電子内視鏡に撮像素子を搭載する場合、撮像素子から出力される撮像信号は、ユニバーサルコード等の信号ケーブルを介してプロセッサ装置に伝送されるが、補修等によって信号ケーブルの長さが変化すると伝送する撮像信号の波形が変化し、撮影した画像の画質が劣化することがある。このため、電子内視鏡に信号ケーブルの長さを記憶しておき、信号ケーブルの長さに応じて撮像信号の波形を所定の波形に補正することによって、電子内視鏡の個体差によらず一定の画質の画像を撮影できるようにした電子内視鏡システムが知られている（特許文献１）。
特開２０００−３４２５３３号公報
特殊光観察を行う電子内視鏡システムは、波長に応じた僅かな吸収率の違いを利用して特定の組織性状を観察しやすく強調する。このため、電子内視鏡や光源装置の個体差によって、例えば撮影画像の色調がわずかでも変化すると、強調すべき特定の組織のコントラストは急激に悪化し、強調するどころか、観察自体が困難になることすらある。したがって、特殊光観察を行う電子内視鏡システムでは、電子内視鏡や光源装置の個体差を低減する必要性が高い。
また、従来の電子内視鏡システムでは、撮像信号のホワイトバランスを調節することにより撮影画像の色調を調節するが、特殊光観察時には、白色のバランスを調節するだけでは、目的の組織性状が十分に強調されないことがある。これに各装置の個体差が加わると、十分な解像度が得られない等、特殊光観察によって観察したい組織を十分に観察することがさらに難しくなる。
特許文献１の電子内視鏡システムは、撮像素子の特性や信号ケーブルの長さを電子内視鏡の個体差として記憶し、これに基づいて撮像信号の波形を補正するが、これだけではホワイトバランスの調節と同様であり、これだけでは特殊光観察における電子内視鏡や光源装置の個体差の悪影響を低減することはできない。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、特殊光観察時に観察対象となる特定の組織性状を一定の態様で明瞭に観察できるように、電子内視鏡や光源装置の個体差を低減する電子内視鏡システムを低減することを目的とする。
本発明の電子内視鏡システムは、体腔内の生体組織に照明光を照射する照明光照射手段と、前記照明光のもとで前記生体組織を撮像して、前記照明光として照射される第１の波長帯の光による第１色撮像信号と、第２の波長帯の光による第２色撮像信号とを出力する撮像手段と、前記照明光照射手段による前記照明光のもとで、予め校正された基準撮像手段を用いる場合に、前記照明光に応じて前記基準撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記照明光照射手段に予め記憶された第１校正テーブルと、予め校正された基準照明光照射手段による基準照明光のもとで前記撮像手段を用いる場合に、前記基準照明光に応じて前記撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記撮像手段に予め記憶された第２校正テーブルと、前記照明光照射手段による前記照明光のもとで前記撮像手段を用いて前記生体組織を撮像する場合に前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正するためのデータであり、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率を前記生体組織による反射光のスペクトルを反映した所定比率に一致するように保ちながら校正するための第３校正テーブルを、前記第１校正テーブルと前記第２校正テーブルに基づいて算出する校正テーブル算出手段と、前記第３校正テーブルを用いて前記撮像手段が出力する前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正する校正手段と、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率に基づいた信号処理により、前記生体組織に含まれる特定の組織の情報を得るための信号処理手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
前記照明光照射手段または前記撮像手段のうち少なくとも一方が交換可能に設けられており、前記校正手段は、前記照明光照射手段または前記撮像手段の個体差によって生じる前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率のズレを前記所定比率に校正することが好ましい。
前記所定比率は、前記基準照明光照射手段と前記基準撮像手段を用いる場合に前記基準撮像手段が出力する撮像信号に基づいて定められることが好ましい。
前記所定比率は、基準チャートを撮像することにより得られる前記撮像信号に基づいて定められ、前記基準チャートは、少なくとも前記第１の波長帯の波長帯と前記第２の波長帯における前記生体組織による反射光のスペクトルを模した反射スペクトルを有することが好ましい。
前記第１の波長帯は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長を含み、前記第２の波長帯は５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長を含むことが好ましい。
前記信号処理手段は、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号を用いて表示画像を生成する表示画像生成手段であることが好ましい。
前記表示画像生成手段は、前記第１色撮像信号の信号値を青色画素値及び緑色画素に用い、前記第２色撮像信号の信号値を赤色画素値に使用した前記表示画像を生成することが好ましい。
前記信号処理手段は、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率に基づいて、前記生体組織のうち特定の組織の像を抽出する抽出手段であることが好ましい。
前記照明光照射手段は、白色の前記照明光を前記生体組織に照射し、前記撮像手段は、ＢＧＲのカラーフィルタが画素毎に割り当てられ、前記撮像信号として各色の色信号を出力するカラー撮像素子であることが好ましい。
前記照明光照射手段は、青色狭帯域光と緑色狭帯域光を前記生体組織に順に照射し、前記撮像手段は、モノクロの撮像素子であり、前記第１色撮像信号として前記青色狭帯域光による照明下で撮像した青色撮像信号を、前記第２色撮像信号として前記緑色狭帯域光による照明下で撮像した緑色撮像信号を順に出力することが好ましい。
本発明の電子内視鏡システムの校正方法は、照明光を発する照明光照射手段と、前記照明光のもとで体腔内の生体組織を撮像して、前記照明光に含まれる第１の波長帯の光による第１色撮像信号と、第２の波長帯の光による第２色撮像信号とを出力する撮像手段と、を備える電子内視鏡システムにおいて、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正する電子内視鏡システムの校正方法であって、前記照明光照射手段による前記照明光のもとで予め校正された基準撮像手段を用いる場合に、前記照明光に応じて前記基準撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記照明光照射手段に予め記憶された第１校正テーブルと、予め校正された基準照明光照射手段による基準照明光のもとで前記撮像手段を用いる場合に、前記基準照明光に応じて前記撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記撮像手段に予め記憶された第２校正テーブルと、を取得し、前記照明光照射手段による前記照明光のもとで前記撮像手段を用いて前記生体組織を撮像する場合に前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正するためのデータであり、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率を前記生体組織による反射光のスペクトルを反映した所定比率に一致するように保ちながら校正するための第３校正テーブルを、前記第１校正テーブルと前記第２校正テーブルに基づいて算出し、前記第３校正テーブルを用いて前記撮像手段が出力する前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正することを特徴とする。
本発明によれば、電子内視鏡や光源装置の個体差による影響を低減し、特殊光観察時に観察対象となる特定の組織性状を一定の態様で明瞭に観察することができる。
電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。 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。 撮像信号の信号値を校正して特殊光画像データを生成する態様を示す説明図である。 色調校正テーブルを生成する手順を示すフローチャートである。 色調校正テーブルの例を示す説明図である。 生体組織による反射光のスペクトルを示すグラフである。 照明光のスペクトルを示すグラフである。 カラーフィルタの特性を示すグラフである。 基準チャートを撮像して得られる撮像信号を示す図である。 撮像信号を校正する態様を示す図である。 ホワイトバランスを調節した場合の撮像信号を示す図である。 粘膜下の深さとＢ／Ｇの関係を示す図である。 面順次式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。 回転フィルタの態様を示す模式図である。 狭帯域光のスペクトルを示す図である。 面順次式電子内視鏡システムで特殊光画像データを生成する態様を示す説明図である。
［第１実施形態］
図１に示すように、電子内視鏡システム１１は、電子内視鏡１２、プロセッサ装置１３、及び光源装置１４を備える。電子内視鏡１２や光源装置１４は、観察対象の部位等に応じて適宜交換可能である。電子内視鏡１２は、被検者の体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に連接された操作部１７と、プロセッサ装置１３及び光源装置１４に接続されるコネクタ１８と、操作部１７‐コネクタ１８間を繋ぐユニバーサルコード１９とを有する。挿入部１６の先端（以下、先端部という）２０には、体腔内の生体組織（以下、被検体内という）を撮影するためのＣＣＤ型イメージセンサ（図２参照。以下、ＣＣＤという）２１が設けられている。
操作部１７には、先端部２０を上下左右に湾曲させるためのアングルノブや挿入部１６の先端からエアーや水を噴出させるための送気／送水ボタン、観察画像を静止画像記録するためのレリーズボタン、モニタ２２に表示された観察画像の拡大／縮小を指示するズームボタン、通常光観察と特殊光観察の切り替えを行う切り替えボタンといった操作部材が設けられている。
プロセッサ装置１３は、光源装置１４と電気的に接続され、電子内視鏡システム１１の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１３は、ユニバーサルコード１９や挿入部１６内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１２に給電を行い、ＣＣＤ２１の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１３は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ２１から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データ（表示画像）を生成する。プロセッサ装置１３で生成された画像データは、プロセッサ装置１３にケーブル接続されたモニタ２２に観察画像として表示される。
図２に示すように、先端部２０には、対物光学系３１、ＣＣＤ２１、投光ユニット４１等が設けられている。また、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）３２、アナログ信号処理回路（以下、ＡＦＥという）３３、ＣＰＵ３４は、操作部１７やコネクタ１８等に設けられている。
対物光学系３１は、レンズやプリズム等からなり、観察窓３６を介して入射する被検体内からの光をＣＣＤ２１に結像させる。
ＣＣＤ２１は、対物光学系３１によって撮像面に結像された被検体内の像を画素毎に光電変換し、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。ＣＣＤ２１は、各画素で蓄積した信号電荷を撮像信号として出力する。また、ＣＣＤ２１は、各画素に複数の色セグメントからなるカラーフィルタが形成されている。ＣＣＤ２１のカラーフィルタは、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）のカラーフィルタである。
ＴＧ３２は、ＣＣＤ２１にクロック信号を入力する。ＣＣＤ２１は、ＴＧ３２から入力されるクロック信号に基づいて、信号電荷を蓄積する蓄積動作や信号電荷の読み出しを行う読み出し動作を所定のタイミングで行う。ＴＧ３２から出力されるクロック信号はＣＰＵ３４によって制御される。
ＡＦＥ３３は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン調節（ＡＧＣ）回路、Ａ／Ｄ変換回路からなり、ＣＣＤ２１からアナログの撮像信号を、ノイズを除去しながら取得し、ゲイン補正処理を施した後にデジタル信号に変換してＤＳＰ５２に入力する。ＣＤＳ回路は、相関二重サンプリング処理により、ＣＣＤ２１が駆動することによって生じるノイズを除去しながら撮像信号を取得する。ＡＧＣ回路は、ＣＤＳ回路から入力される撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、ＡＧＣ回路から入力される撮像信号を所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換し、ＤＳＰ５２に入力する。ＡＦＥ３３の駆動は、ＣＰＵ３４によって制御される。例えば、ＣＰＵ３４は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ５１から入力される信号に基づいてＡＧＣ回路による撮像信号の増幅率（ゲイン）を調節する。
投光ユニット４１は、被検体内に照明光を照射するユニットである。通常光及び特殊光は、照明光として、どちらも投光ユニット４１から照射される。なお、後述するように投光ユニット４１は、通常光と特殊光を同時に被検体内に照射する。
投光ユニット４１は蛍光体４３を備えるとともに、光ファイバからなるライトガイド４２によって光源装置１４から青色レーザー光や青紫色レーザー光が導光される。蛍光体４３は、青色レーザー光や青紫色レーザー光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する蛍光体であり、例えばＹＡＧ系蛍光体、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）系蛍光体等からなる。投光ユニット４１に導光された青色レーザー光や青紫色レーザー光は、蛍光体４３に一部吸収されることにより、蛍光体４３から緑色〜黄色の蛍光を発光させるとともに、一部は蛍光体４３を透過する。したがって、投光ユニット４１は、蛍光体４３が発する緑色〜黄色の蛍光と、蛍光体４３を透過した青色光とが合わさった擬似白色光（通常光）を照明光として被検体内に照射する。同時に、蛍光体４３を透過した青色光，青紫光は、後述するように各々特殊光としても作用する。
なお、蛍光体４３が励起発光する効率は、青色レーザー光と青紫色レーザー光で異なり、同じ入射光量であれば青色レーザー光は青紫色レーザー光よりも多くの蛍光を発生させる。また、蛍光体４３を透過する青色レーザー光は、蛍光体４３によって拡散されるため、投光ユニット４１から照射される通常光は電子内視鏡１２の視野内で均一である。
プロセッサ装置１３は、ＣＰＵ５１、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）５２、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）５３、表示制御回路５４、操作部５６等を有する。
ＣＰＵ５１は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続されており、プロセッサ装置１３の全体を統括的に制御する。ＲＯＭ５７にはプロセッサ装置１３の動作を制御するための各種プログラム（ＯＳ，アプリケーションプログラム等）や、グラフィックデータ，色調校正テーブル６０等の各種データが記憶されている。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５７から必要なプログラムやデータを読み出して、作業メモリであるＲＡＭ５８に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ５１は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、操作部５６やＬＡＮ等のネットワークより取得し、ＲＡＭ５８に記憶する。
ＤＳＰ５２は、ＡＦＥ３３を介してＣＣＤ２１から入力される撮像信号に対して色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調節、ガンマ補正等の各種信号処理を施して画像データを生成する。なお、ホワイトバランス調節は通常光観察時に行われ、特殊光観察時には後述する別の態様で色調の調節が行われる。
通常光観察を行う場合、ＤＳＰ５２は、画像データとして、ＣＣＤ２１の青色画素から出力される青色撮像信号（以下、Ｂ信号という）が青色画素（以下、Ｂ画素という）に、緑色画素から出力される緑色撮像信号（以下、Ｇ信号という）が緑色画素（以下、Ｇ画素という）に、赤色画素から出力される赤色撮像信号（以下、Ｒ信号という）が赤色画素（以下、Ｒ画素という）に各々割り当てられた通常光画像データを生成する。
一方、特殊光観察を行う場合、ＤＳＰ５２は、画像データとして、Ｂ信号をＢ画素及びＧ画素に、Ｇ信号をＲ画素に各々割り当てた特殊光画像データを生成する。この場合、Ｒ信号は破棄される。また、ＤＳＰ５２は、特殊光画像データを生成する場合、ＲＯＭ５７から色調校正テーブル６０を読み出し、色調校正テーブル６０に基づいて、入力されたＢＧＲ各色の撮像信号の信号値を校正した撮像信号を用いて特殊光画像データを生成する。
色調校正テーブル６０は、ＣＣＤ２１から入力される撮像信号の信号値を色毎に校正するためのデータを記録した変換テーブルであり、使用する電子内視鏡１２や光源装置１４の特性に応じて予め作成される。また、色調校正テーブル６０は、撮像信号の信号値を、所定の色調に一致するようにデータが作成されており、特に、色調校正テーブル６０によって校正した撮像信号のうち、校正後のＢ信号とＧ信号の比率（以下、Ｂ／Ｇという）が所定値になるように定められている。したがって、使用する電子内視鏡１２や光源装置１４の特性に、基準として定めた特性と異なる個体差があったとしても、色調校正テーブル６０に基づいて校正した撮像信号から生成された特殊光画像データは、Ｂ／Ｇが基準として定めた所定の値（以下、基準値という）になる。Ｂ／Ｇの基準値は、基準値の測定用の電子内視鏡１２及び光源装置１４を用いて、例えば血管のコントラストが高い画像データが得られるように、予め定められている。
ＤＳＰ５２で生成された画像データは、ＤＩＰ５３の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ５２は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要なＡＬＣ制御用データを生成し、ＣＰＵ５１に入力する。
ＤＩＰ５３は、ＤＳＰ５２で生成された画像データに対して、電子変倍や強調処理等の各種画像処理を施す回路である。ＤＩＰ５３で各種画像処理が施された画像データは、観察画像としてＶＲＡＭ５９に一時的に記憶された後、表示制御回路５４に入力される。ＤＩＰ５３で施される各種画像処理のうち強調処理は、具体的には周波数強調処理であり、設定により必要に応じて施される。ＤＩＰ５３は、表層血管を強調する場合、中深層血管を強調する場合等、強調する対象の組織性状に応じて、予め定められた周波数帯の像の画素値を増大させることにより、強調対象の像のコントラストを向上させる。
表示制御回路５４は、ＶＲＡＭ５９から観察画像を取得するとともに、ＣＰＵ５１からＲＯＭ５７及びＲＡＭ５８に記憶されたグラフィックデータ等を受け取る。グラフィックデータ等には、観察画像のうち被写体が写された有効画素領域のみを表示させる表示マスク、被検体及び術者の氏名等の情報や検査日時等の文字情報、ＧＵＩといったものがある。表示制御回路５４は、観察画像に対してグラフィックデータ等の重畳処理を行うとともに、モニタ２２の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換してモニタ２２に出力する。これにより、モニタ２２に観察画像が表示される。
操作部５６は、プロセッサ装置１３の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。ＣＰＵ５１は、操作部５６や電子内視鏡１２の操作部１７から入力される操作信号に応じて電子内視鏡システム１１の各部を動作させる。
プロセッサ装置１３には、上記の他にも、画像データに所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮処理を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して圧縮された画像をリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらは、データバス等を介してＣＰＵ５１と接続されている。
光源装置１４は、光源として青色ＬＤ６６と青紫色ＬＤ６７の２つのレーザーダイオードを有する。
青色ＬＤ６６は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザー光を発光する。青色ＬＤ６６が発する青色レーザー光は、コネクタ１８やライトガイド４２を介して投光ユニット４１に導光され、蛍光体４３に入射することによって擬似白色の通常光となって被検体内に照射される。また、青色レーザー光は、蛍光体４３を透過するときに拡散され、青色光となって被検体内に照射される。この青色光は、蛍光体４３が励起発光する蛍光よりも強く、表層血管に血液に良く吸収される特殊光としても作用する。
青紫色ＬＤ６７は、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザー光を発光する。青紫色ＬＤ６７が発する青紫レーザー光は、カプラ６９によって青色レーザー光と合波され、青色レーザー光と同様にコネクタ１８やライトガイド４２を通じて投光ユニット４１に導光される。青紫色レーザー光は、蛍光体４３に入射することによって擬似白色の通常光となって被検体内に照射されるが、その光量は青色レーザー光によるものよりも概ね小さい。また、青紫色レーザー光が蛍光体４３によって拡散して透過する青紫色光は、青色光と同様に、特殊光として作用する。
青色ＬＤ６６及び青紫色ＬＤ６７の発光タイミングや発光量は、ＣＰＵ６８によって制御される。例えば、ＣＰＵ６８は、通常光観察を行う場合には青色ＬＤ６６のみを点灯させ、特殊光観察を行う場合には青色ＬＤ６６及び青紫色ＬＤ６７をともに点灯させる。また、ＣＰＵ６８は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ５１から入力されるＡＬＣ制御用データに基づいて、観察に適切な光量となるように、青色ＬＤ６６及び青紫色ＬＤ６７の発光量をリアルタイムに自動制御する。
上述のように構成される電子内視鏡システム１１は、観察対象の部位等に応じて、複数ある電子内視鏡１２や光源装置１４から適切な電子内視鏡１２及び光源装置１４をプロセッサ装置１３に接続して使用される。観察の態様が通常光観察であるか、特殊光観察であるかに関わらず、青色ＬＤ６６及び青紫色ＬＤ６７をともに点灯させることにより、投光ユニット４１から白色光と特殊光（青色光及び青紫光）とを同時に、照明光として被検体内に照射する。但し、青色ＬＤ６６及び青紫ＬＤ６７の発光量や、これらのＬＤ６６，６７の光量比は、通常光観察か特殊光観察か、あるいは、特殊光観察時に表層血管を強調するのか、中深層血管を強調するのか等によって調節される。
通常光観察時には、電子内視鏡システム１１は、ＣＣＤ２１が出力するＢ信号をＢ画素に、Ｇ信号をＧ画素に、Ｒ信号をＲ画素にそれぞれ使用して、通常光画像データを生成する。通常光画像データは、ＤＩＰ５３によって設定に応じた各種画像処理が施された後に、表示制御回路５４によってグラフィックデータ等が重畳され、モニタ２２に表示される。
一方、図３に示すように、電子内視鏡システム１１は、特殊光観察時には、ＣＣＤ２１が出力するＢＧＲ各色の撮像信号を、色調校正テーブル６０に基づいて各々Ｂ’，Ｇ’，Ｒ’に校正する。そして、校正後の青色撮像信号Ｂ’（以下、Ｂ’信号という）をＢ画素及びＧ画素に使用し、校正後の緑色撮像信号Ｇ’（以下、Ｇ’信号という）をＲ画素に使用して、特殊光画像データを生成する。このようにＢ’信号をＢ画素及びＧ画素に使用し、Ｇ’信号をＲ画素に使用して生成した特殊光画像データは、通常光画像データよりも血管が強調された画像データとなる。これは、血液に含まれるヘモグロビンの光吸収のピークが青色光や緑色光の波長帯にあるために、これに対応するＢ信号やＧ信号では血管のコントラストが向上するからである。特殊光画像データは、ＤＩＰ５３によって設定に応じた各種画像処理が施された後に、表示制御回路５４でグラフィックデータ等が重畳され、モニタ２２に表示される。
電子内視鏡１２の場合、ＣＣＤ２１の画素の感度やカラーフィルタの特性にばらつきがあり、光源装置１４の場合、青色ＬＤ６６や青紫色ＬＤ６７の中心波長には数ｎｍ程度のばらつきがある。これらのばらつきは、電子内視鏡１２や光源装置１４には個体差となる。しかし、上述のように色調校正テーブル６０に基づいて校正した各色の撮像信号Ｂ’，Ｇ’，Ｒ’は、Ｂ／Ｇ（Ｂ’／Ｇ’）が基準値に一致している。このため、Ｂ’信号及びＧ’信号を用いて生成された特殊光画像データは、電子内視鏡１２や光源装置１４の個体差によらず、同条件で撮影すれば、特殊光観察時に観察対象となる血管を所定の色調及び解像度で観察することができる。
図４に示すように、色調校正テーブル６０は使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４に応じて予め生成される。まず、診察に使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４をプロセッサ装置１３に接続する（ステップＳ１０）。次に、接続した電子内視鏡１２及び光源装置１４を用いて基準チャートを撮影する（ステップＳ１１）。基準チャートは、後述するように生体組織による反射光のスペクトルを模して作製され、概ね赤色を帯びたカラーチャートである。
その後、プロセッサ装置１３のＣＰＵ５１は、色調校正テーブル６０を生成し、ＲＯＭ５７に記憶する（ステップＳ１２）。このとき、ＣＰＵ５１は、ステップＳ１１で基準チャートを撮像したときにＣＣＤ２１が出力する各色の撮像信号の信号値が、予め定められた基準となる各色の撮像信号の信号値に一致するように、基準チャートの撮像時に出力される撮像信号の信号値と基準となる撮像信号の信号値とを色毎に対応付ける変換データを算出し、これを色調校正テーブル６０とする。また、色調校正テーブル６０のデータは、校正後の各色の撮像信号の比率が、予め定められた基準値に一致するように定められ、少なくとも、校正後のＢ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇが基準値に一致するように定められる。
なお、基準チャートを撮像した場合における、各色の撮像信号の信号値及び各色の撮像信号比の基準値は、所定の電子内視鏡１２及び光源装置１４を用いて基準チャートを撮像することにより、予め定められる。
図５に示すように、色調校正テーブル６０は、Ｂ信号を基準値に変換するためのＢ信号変換テーブル６０Ｂと、Ｇ信号を基準値に変換するＧ信号変換テーブル６０Ｇとからなる。
Ｂ信号変換テーブル６０Ｂは、ＣＣＤ２１からＤＳＰ５２に入力されるＢ信号を校正するためのデータであり、Ｂ信号の信号値を校正されたＢ’信号の信号値に対応付ける。このため、Ｂ信号変換テーブル６０ＢにしたがってＢ信号の信号値を変換することにより、Ｂ信号はＢ’信号に校正される。同様に、Ｇ信号変換テーブル６０Ｇは、ＣＣＤ２１からＤＳＰ５２に入力されるＧ信号を校正するためのデータであり、Ｇ信号の信号値を校正されたＧ’信号の信号値に対応付ける。このため、Ｇ信号変換テーブル６０ＧにしたがってＧ信号の信号値を変換することにより、Ｇ信号はＧ’信号に校正される。
なお、電子内視鏡システム１１は、前述のように特殊光観察時にＲ信号を画像データに使用しないので、Ｒ信号を基準値に変換するＲ信号変換テーブルを設けていないが、Ｒ信号を画像データに使用する場合には、Ｒ信号変換テーブルをＢ信号変換テーブル６０Ｂ及びＧ信号変換テーブル６０Ｇと同様に色調校正テーブル６０として予め生成しておくことが好ましい。
上述のように、色調校正テーブル６０であるＢ信号変換テーブル６０Ｂ及びＧ信号変換テーブル６０Ｇのデータは、以下に説明するように、電子内視鏡１２や光源装置１４の個体差によらず、校正後のＢ’信号及びＧ’信号の比率Ｂ／Ｇが波長毎に定められた所定の基準値と一致するように定められる。
ＣＣＤ２１が出力する各色の撮像信号は、生体組織による反射光のスペクトル、光源装置１４が出射する照明光のスペクトル、ＣＣＤ２１に用いられるカラーフィルタのスペクトルのかけ合わせに応じて決まる。したがって、照明光のスペクトルやカラーフィルタのスペクトルは光源装置１４や電子内視鏡１２（ＣＣＤ２１）の特性の個体差によって変動するので、使用する光源装置１４や電子内視鏡１２を交換すると、各色の撮像信号の信号値は光源装置１４や電子内視鏡１２の個体差を反映して変動する。
図６に示すように、生体組織による反射光のスペクトルは、粘膜、表層血管、中深層血管等、具体的な組織に応じて異なるが、生体組織全体としては概ね一定の態様で波長毎の反射率が変化する。例えば、波長４００〜４５０ｎｍの青色光は、より長波長の緑色光や赤色光と比較して反射率が小さい。また、波長４５０〜６００ｎｍの緑色光は、青色光よりも反射率が大きいが、より長波長の赤色光よりは反射率が小さい。波長６００〜７５０ｎｍの赤色光は、６５０〜７００ｎｍの波長帯で反射率が変化するが、概ね高い反射率を示す。こうした生体組織による反射光のスペクトルは、ヘモグロビンによる吸収を反映している。
図７に示すように、被検体内に照射される照明光は、波長４４５ｎｍの青色レーザー光を励起光とする白色光（実線）と、波長４０５ｎｍの青紫色レーザー光を励起光とする白色光（破線）とを重畳した光である。
但し、青色レーザー光及び青紫色レーザー光の中心波長は、設計上、それぞれ４４５ｎｍ及び４０５ｎｍであるが、±２ｎｍ程度の中心波長のズレが生じることがある。中心波長のズレは、蛍光体４３の励起発光効率に影響し、励起発光光を増大／減少させる。このため、同じように製造された同機種の光源装置１４であっても、各レーザー光の中心波長のズレに応じた個体差が生じ、照明光のスペクトルの詳細が異なる。
図８に示すように、ＣＣＤ２１に用いられるカラーフィルタは、例えば、青色カラーフィルＢは３５０〜４５０ｎｍ程度、緑色カラーフィルタＧは４５０〜６００ｎｍ程度、赤色カラーフィルタＲは５５０〜７００ｎｍ程度の波長帯の光を透過するスペクトルを有する。こうした各色のカラーフィルタの透過率特性は、同じように製造された同機種のＣＣＤ２１であっても、製造時のばらつきや経時劣化によって個体差が生じることがある。このため、同機種の電子内視鏡１２であっても、搭載するＣＣＤ２１の特性に応じて、撮像信号の信号値に個体差が生じる。
基準を定めるために所定の特性を持った電子内視鏡１２及び光源装置１４をプロセッサ装置１３に接続して、基準チャートを撮像した場合にＣＣＤ２１が出力する撮像信号の信号値は、基準チャートによる反射光のスペクトル、基準とする照明光のスペクトル、基準とするカラーチャートのスペクトルによって定まり、基準チャートが生体組織による反射光のスペクトルを模したものであるため、概ね生体組織による反射光のスペクトルの変化態様と同様の変化をする。ここでは、簡単のため、図９に示すように、概ねＢ信号になる波長帯、Ｇ信号になる波長帯、Ｒ信号になる波長帯の順に、各色の撮像信号への寄与が段階的に大きくなるとする。また、図９では、各色信号の信号値は、ハッチングで示す領域の面積ＳＢ，ＳＧ，ＳＲで表される。このため、Ｂ信号の信号値ＳＢ、Ｇ信号の信号値ＳＢ、Ｒ信号の信号値ＳＲは一律ではなく、所定の比率ＳＢ：ＳＧ：ＳＲである。
一方、実際に使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４をプロセッサ装置１３に接続して基準チャートを撮像した場合にＣＣＤ２１が出力する撮像信号の信号値は、電子内視鏡１２や光源装置１４の個体差によって、前述の基準とする所定特性の電子内視鏡１２及び光源装置１４を用いる場合と比較して色毎に異なる値になる。例えば、図１０に示すように、実際に使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４を用いて基準チャートを撮像した場合に、照明光やカラーフィルタのスペクトルのズレに応じて、Ｂ信号の信号値Ｓ’Ｂが基準値ＳＢよりも大きく、Ｇ信号の信号値Ｓ’Ｇが基準のＧ信号の信号値ＳＧよりも小さく、Ｒ信号の信号値Ｓ’Ｒが基準のＲ信号の信号値ＳＲよりも大きくなったとする。
このとき、プロセッサ装置１３のＣＰＵ５１は、Ｂ信号の信号値Ｓ’Ｂが基準の信号値ＳＢに一致し、かつ、Ｇ信号の信号値Ｓ’Ｇが基準の信号値ＳＧに一致するという条件のもとで、Ｂ信号変換テーブル６０Ｂ及びＧ信号変換テーブル６０Ｇのデータ（色調校正テーブル６０のデータ）を算出する。これにより、色調校正テーブル６０にしたがって校正した後のＢ信号及びＧ信号の比率Ｂ／Ｇは、基準値ＳＢ／ＳＧに一致する。
また、色調校正テーブル６０として、Ｒ信号変換テーブルを生成する場合には、Ｒ信号の信号値Ｓ’Ｒが基準の信号値ＳＲに一致するという条件のもとで、Ｒ信号変換テーブルを生成する。
色調校正テーブル６０が上述のように定められていることによって、使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４に個体差があっても、特殊光画像データに用いられる撮像信号の信号値は、基準となる信号値と常に一致し、校正後のＢ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇは基準値ＳＢ／ＳＧに等しい。このため、電子内視鏡システム１１では、使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４の個体差によらず、常に色調が等しい特殊光画像データを得ることができる。
なお、電子内視鏡システム１１は、通常光画像データの生成時にＤＳＰ５２でホワイトバランスの調節を行うが、ホワイトバランス調節は、白色のバランスのみを基準に合わせるものであり、各色の信号値は、生体組織の反射光のスペクトルに関係なく調節されるので、各色の信号値の比率は保たれない。
例えば、図１１に示すように、ホワイトバランスを調節することによって、全ての波長帯の光が一律に含まれる「白色」になるように、各色の信号値を調節するとする。この場合、ホワイトバランス調節後の各色の信号値Ｓ”Ｂ，Ｓ”Ｇ，Ｓ”Ｒは、基準値ＳＢ，ＳＧ，ＳＲと異なり、Ｂ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇも基準値ＳＢ／ＳＧとは異なる。
したがって、ホワイトバランスを調節して信号値を校正した撮像信号では、使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４の個体差に応じて特殊光画像データの色調が変化してしまう。また、使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４の組み合わせによっては、特殊光観察時にも、これらの各装置の個体差により観察対象である表層血管や中深層血管のコントラストが低く、視認性が悪いことがある。この点、色調校正テーブル６０によって各色の撮像信号の信号値を校正すると、Ｂ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇが基準値ＳＢ／ＳＧに一致するので、使用する電子内視鏡１２や光源装置１４の個体差によらず、表層血管や中深層血管の色調や解像度は一定であり、常に良い視認性が得られる。
さらに、電子内視鏡システム１１では、使用する電子内視鏡１２や光源装置１４の個体差の影響を受けず、各色の信号値の比率が同じであるため、血管等の特定の組織を抽出する場合に特に好適である。
図１２に示すように、表層血管と中深層血管等、具体的な生体組織と、Ｂ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇには一定の関係がある。例えば、表層血管は粘膜下の深さとヘモグロビンによる吸収特性の関係によって、青色光を良く吸収し、緑色光の反射率は高い。このため、表層血管の像ではＢ信号が小さく、Ｇ信号が大きいので、Ｂ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇが小さい。一方、中深層血管は、粘膜下の深さとヘモグロビンによる吸収特性の関係によって、緑色光を良く吸収するが、青色光の反射率は高い。このため、中深層血管の像では、Ｇ信号が小さく、Ｂ信号が大きいので、Ｂ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇは大きい。
表層血管と中深層血管の抽出は、第１及び第２基準値を用いて行う。第１及び第２基準値はあらかじめ実験で得られ、データがメモリに格納されている。比率Ｂ／Ｇが第１基準値以下である場合は、表層血管の像の画素と判定し、比率Ｂ／Ｇが第２基準値以上である場合は、中深層血管の像の画素と判定する。比率Ｂ／Ｇが第１基準値より大きく第２基準値より小さい場合は、粘膜の像の画素と判定する。
したがって、電子内視鏡システム１１では、Ｂ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇが一定の画素を抽出することによって、表層血管や中深層血管等、特定の観察対象の像を画像処理によって容易に抽出することができる。こうした血管抽出等、特定の観察対象の像を抽出する画像処理は、例えばＤＩＰ５３で行う。一方、前述のようにホワイトバランスを調節する場合には、Ｂ信号とＧ信号の比率は使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４の個体差によって異なるので、こうした比率Ｂ／Ｇに基づく像の抽出は難しい。
なお、ここではＢ／Ｇに基づいて血管を抽出する例を挙げたが、Ｂ／Ｇに基づいた信号処理や画像処理によって、酸素飽和度や機能情報、血管の深さの算出等、種々の情報を得ることができる。また、前述のように、Ｂ信号をＢ画素及びＧ画素に用い、Ｇ信号をＲ画素に用いることによって、血管が強調された特殊光画像データを生成することも、ここで言う信号処理のひとつの態様である。
なお、特殊光画像データでは、Ｂ信号がＢ画素及びＧ画素に用いられ、Ｇ信号がＲ画素に用いられるので、Ｂ信号とＧ信号の比Ｂ／Ｇは、Ｂ画素とＲ画素の画素値の比、またはＧ画素とＲ画素の画素値の比に対応する。
なお、本実施形態では、特殊光観察と通常光観察が切換可能であり、投光ユニット４１は、特殊光を白色光に変換する蛍光体４３を有する。しかし、蛍光体４３を省略し、白色光を用いることなくＬＤ６６，６７からの特殊光を生体組織に照射してもよい。すなわち、通常光観察を省略し、特殊光観察専用の内視鏡システムとしてもよい。
［第２実施形態］
なお、上述の第１実施形態では、カラーの画像を撮影する、いわゆる同時式の電子内視鏡システムを例に説明したが、これに限らない。例えば、モノクロの撮像素子を用い、複数の色毎に順次撮像し、得られた色毎の画像を合成してカラーの撮影画像を得る、いわゆる面順次式の電子内視鏡システムも知られているが、面順次式の電子内視鏡システムにおいても表層血管や中深層血管の表示を抑制することができる。以下、面順次式の電子内視鏡の例を説明するが、第１実施形態と同様の部材については同一の符号を付し、説明を省略する。
図１３に示すように、電子内視鏡システム１０１は、電子内視鏡１２に撮像素子としてＣＣＤ１０２を備える。ＣＣＤ１０２は、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像素子であり、被検体内に照射される照明光の色を切り替えることによって、色毎に順次撮影を行う。
光源装置１０４は、白色光源１０５と回転フィルタ１０６を備える。白色光源１０５は、白色ＬＤやＬＥＤ、キセノンランプ等、広帯域の白色光を出射する光源であり、ＣＰＵ６８によって発光のタイミングや発光量が調節される。
回転フィルタ１０６は、白色光源１０５の前面に配置され、白色光源１０５から出射される白色光を所定波長の狭帯域光に制限して電子内視鏡１２に入射させるフィルタである。回転フィルタ１０６は、後述するように複数に区画され、各区画毎に電子内視鏡１２に入射させる狭帯域光の波長が異なる。また、回転フィルタ１０６は、白色光源１０５の前面に回転自在に配置され、ＣＰＵ６８の制御によって所定のタイミングで回転される。これにより、被検体内に照明光として照射される狭帯域光の波長が順次切り替えられる。
回転フィルタ１０６を透過することによって狭帯域光となった照明光は、図示しないレンズ等を介してライトガイド４２に導光され、電子内視鏡１２の先端部２０に設けられたレンズや照明窓等を介して被検体内に照射される。
図１４に示すように、回転フィルタ１０６は、極狭い波長帯の光（以下、狭帯域光という）を透過する２種類のフィルタを備える。青色狭帯域フィルタ１１１は青色の狭帯域光Ｂｎを、緑色狭帯域フィルタ１１２は緑色の狭帯域光Ｇｎをそれぞれ透過する。例えば、図１５に示すように、青色狭帯域光は波長４１５ｎｍ、緑色狭帯域光は波長５４０ｎｍである。ここで簡単のために、青色狭帯域フィルタ１１１、緑色狭帯域フィルタ１１２で回転フィルタ１０６を２分割しているが、赤色等、他の色を透過するフィルタや所定範囲の波長帯の光を透過するフィルタ、全色の光を透過／遮蔽するフィルタ等を備えていても良い。また、各フィルタが占める角度は、各色に必要な照射時間を確保するために任意に定めて良い。
特に、青色狭帯域フィルタ１１１、緑色狭帯域フィルタ１１２、透過部の３種類で回転フィルタを構成するのが好ましい。これにより、特殊光観察と通常光観察とを切り換えることが可能になる。
図１６に示すように、電子内視鏡システム１０１は、特殊光観察を行う場合、青色狭帯域光Ｂｎの照明下で撮像した青色撮像信号（Ｂ信号）に基づいて青色画像データ１１４を生成する。このとき、ＤＳＰ５２は、色調校正テーブル６０に基づいてＢ信号の信号値を校正する。また、ＤＳＰ５２は、緑色狭帯域光Ｇｎの照明下で撮像した撮像信号（Ｇ信号）に基づいて、緑色画像データ１１５を生成する。このとき、ＤＳＰ５２は、色調校正テーブル６０に基づいてＧ信号の信号値を校正する。そして、ＤＳＰ５２は、青色画像データ１１４をＢ画素及びＧ画素に、緑色画像データ１１５をＲ画素にそれぞれ割り当てた特殊光画像データを生成する。こうして生成された特殊光画像データは、色調校正テーブル６０に基づいて校正されたＢ信号及びＧ信号が用いられているので、表層血管や中深層血管のコントラストは電子内視鏡１２や光源装置１０４の個体差によらず、所定の色調及び解像度で観察可能である。
このように、面順次式の電子内視鏡システム１０１においても、青色画像データ１１４及び緑色画像データ１１５の生成時に、色調校正テーブル６０を用いて撮像信号の信号値を校正することによって、使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４の個体差によらず、一定の色調及び解像度の特殊光画像データを得ることができる。色調校正テーブル６０の生成方法は前述の第１実施形態と同様である。
なお、上述の第１，第２実施形態では、電子内視鏡システムを診察に使用する前に、使用する電子内視鏡及び光源装置をプロセッサ装置１３に接続した状態で基準チャートを撮像することにより色調校正テーブル６０を生成する例を説明したが、これに限らない。
例えば、電子内視鏡の個体差による撮像信号の変化を校正するためには、使用する電子内視鏡と、プロセッサ装置と、使用する光源装置とは別に設けられた基準となる照明光を出射する光源装置と、を用いて基準チャートを撮像する。そして、得られる撮像信号を校正する色調校正テーブルを生成する。こうすることで、光源装置の個体差によらず、使用する電子内視鏡を単独で校正する色調校正テーブルを生成することができる。この電子内視鏡用の色調校正テーブルは、光源装置に殆ど個体差がない場合に好適である。この場合、基準チャートの代わりに、基準となる照明光を基準チャートに入射させたときの反射スペクトルに調光された基準光を電子内視鏡に入射させ、これにより得られる撮像信号に基づいて電子内視鏡用の色調校正テーブルを生成しても良い。
また、光源装置の個体差による撮像信号の変化を校正するためには、使用する光源装置をプロセッサ装置に接続し、使用する電子内視鏡とは別に設けられた基準となる特性のＣＣＤを搭載する電子内視鏡を用いて、使用する光源装置による照明光のもとで基準チャートを撮像する。そして、ここで得られる撮像信号を校正する色調校正テーブルを生成する。こうすることで、電子内視鏡の個体差によらず、使用する光源装置を単独で校正する色調校正テーブルを生成することができる。この光源装置用の電子内視鏡の色調校正テーブルは、電子内視鏡に殆ど個体差がない場合に好適であり、カラーフィルタのないモノクロのＣＣＤを用いる第２実施形態の電子内視鏡システム１０１に特に好適である。
さらに、上述のように、使用する電子内視鏡及び光源装置を各々単独で校正する色調校正テーブルが得られている場合には、これらの２種類の色調校正テーブルに基づいて、これらの電子内視鏡及び光源装置を組み合わせて使用した場合に必要な色調校正テーブル６０を演算により算出しても良い。こうして演算により色調校正テーブル６０を算出する場合には、例えば、電子内視鏡に、この電子内視鏡用の色調校正テーブルを、光源装置に、この光源装置用の色調校正テーブルを各々記憶しておき、これらをプロセッサ装置１３に接続したときに、プロセッサ装置１３のＣＰＵ５１が各々の色調校正テーブルに基づいて、最適な色調校正テーブル６０を算出することができる。こうすると、予め色調校正テーブル６０の算出に必要な、各装置用の色調校正テーブルを各々に保持しておくだけで、色調校正テーブル６０の生成のためにする基準チャートの撮像を診察の直前等に行わなくても良く、ユーザビリティが向上する。
なお、上述の第１，第２実施形態では、ＢＧＲ各色の撮像信号の比率が基準となる比率に一致するように色調校正テーブル６０を生成する例を説明したが、ＢＧＲ各色の撮像信号のうち、一部成分の比率が基準となる比率に一致するように色調校正テーブル６０を生成しても良い。例えば、表層血管は主に４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の青色光のコントラストとして観察され、中深層血管の観察には主に５００以上６００ｎｍ以下の緑色光のコントラストとして観察されるので、表層血管や中深層血管を画像処理によって抽出する場合にはこれらの２つの波長帯の光による撮像信号の比率が重要である。このため、少なくとも４００〜４５０ｎｍの青色光によるＢ信号と５００〜６００ｎｍの緑色光によるＧ信号の比率が、基準となる比率になるように色調校正テーブル６０を生成しても良い。この場合、基準チャートは、少なくとも４００〜４５０ｎｍ及び５００〜６００ｎｍの波長帯において、生体組織による反射光のスペクトルを模したものであれば良い。
例えば、上述の第１実施形態では、カラーフィルタの特性から、Ｂ信号は３５０〜４５０ｎｍの波長帯による撮像信号であり、Ｇ信号は４５０〜６００ｎｍの波長帯による撮像信号であるが、４００〜４５０ｎｍの光によるＢ信号の一部成分と５００〜６００ｎｍの光によるＧ信号の一部成分の比率が、基準となる比率になるように色調校正テーブル６０を生成しても良い。また、上述の第２実施形態では、青色狭帯域光Ｂｎ、緑色狭帯域光Ｇｎを用いるが、青色狭帯域光Ｂｎは３５０〜４５０ｎｍに含まれ、緑色狭帯域光Ｇｎは５００〜６００ｎｍに含まれるので、第１実施形態の場合と同様である。
さらに、上述の第１，第２実施形態では、色調校正テーブル６０を生成するために基準チャートを撮像する例を説明したが、基準チャートは１つでも良く、複数でも良い。例えば、生体組織の深さ毎の反射率に対応するように複数の基準チャートを設けておき、これらを順に撮像して得られる撮像信号に基づいて色調校正テーブル６０を生成しても良い。また、１つの基準チャート内に明暗が異なる箇所を複数設けることにより、１回の基準チャートの撮像により、複数の階調に応じた撮像信号を得られるようにしても良い。但し、いずれの基準チャートも、生体組織の反射率を模したものであることが必要である。
なお、上述の第１，第２実施形態では、特殊光観察時に色調校正テーブル６０による撮像信号の校正を行い、通常光観察時にはホワイトバランス調節を行う例を説明したが、これに限らない。通常光観察時にも色調校正テーブル６０による撮像信号の校正を行っても良い。この場合、Ｂ信号変換テーブル６０Ｂ及びＧ信号変換テーブル６０Ｇとともに、Ｒ信号を校正するＲ信号変換テーブルを色調校正テーブル６０として設けておく。
なお、上述の第１，第２実施形態では、ＢＧＲ各色の信号値Ｓ’Ｂ，Ｓ’Ｇ，Ｓ’Ｒが基準となる信号値ＳＢ，ＳＧ，ＳＲに各々一致するように色調校正テーブル６０のデータを生成することによって、校正後のＢ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇを基準値ＳＢ／ＳＧに一致させる例を説明したが、これに限らない。例えば、校正後のＢ信号とＧ信号の比率Ｂ／Ｇを基準値ＳＢ／ＳＧに一致させるという条件のもとで色調校正テーブル６０のデータを生成し、Ｂ信号及びＧ信号の信号値Ｓ’Ｂ及びＳ’Ｇ自体は基準となる信号値ＳＢ及びＳＧと一致していなくても良い。すなわち、上述の実施形態では、Ｓ’Ｂ＝ＳＢ、Ｓ’Ｇ＝ＳＧ、Ｓ’Ｒ＝ＳＲとすることによって、Ｓ’Ｂ／Ｓ’Ｇ＝ＳＢ／ＳＧを満たすように、色調校正テーブル６０のデータを生成したが、少なくともＳ’Ｂ／Ｓ’Ｇ＝ＳＢ／ＳＧを満たすように色調校正テーブル６０のデータが生成されていれば、各色の信号値が基準の信号値に一致せず、Ｓ’Ｂ≠ＳＢ、Ｓ’Ｇ≠ＳＧ、Ｓ’Ｒ≠ＳＲとなっていても良い。
なお、上述の第１，第２実施形態では、色調校正テーブル６０をプロセッサ装置１３のＲＯＭ５７に記憶する例を説明したが、色調校正テーブル６０を保持する場所は任意である。例えば、色調校正テーブル６０を、電子内視鏡１２に搭載するメモリに記憶しても良く、光源装置１４に記憶しておいても良い。同時式の電子内視鏡システム１１では、プロセッサ装置１３または電子内視鏡１２に色調校正テーブル６０を記憶しておくことが好ましく、面順次式の電子内視鏡システム１０１では電子内視鏡１２に色調校正テーブル６０を記憶しておくことが好ましい。
なお、上述の第１，第２実施形態では、使用する電子内視鏡１２及び光源装置１４を同機種のものと交換した場合に生じる個体差の影響を色調校正テーブル６０に基づいた撮像信号の校正によって低減させる例を説明したが、使用する電子内視鏡１２や光源装置１４を異機種のものに交換する場合も、上述の第１，第２実施形態と同様に色調校正テーブル６０を予め生成し、これに基づいて撮像信号の信号値を校正することができる。
なお、上述の第１実施形態ではＣＣＤが出力するＢ信号をＢ信号及びＧ信号に割り当て、Ｇ信号をＲ画素に割り当てて画像データを生成する例を説明したが、ＣＣＤ２１が出力する撮像信号と生成する画像データの画素との対応関係はこの例に限らない。同様に、第２実施形態では、青色画像データ１１４をＢ画素及びＧ画素に、緑色画像データ１１５をＲ画素に使用して特殊光画像データを生成する例を説明したが、各色の画像データと生成する画像データの画素との対応関係はこの例に限らない。
なお、上述の第１，第２実施形態では、ＤＳＰ５２によって特殊光画像データを生成するときに、各色の撮像信号の信号値を校正する例を説明したが、これに限らない。例えば、ＤＳＰ５２では、ＣＣＤから入力される撮像信号に基づいて、色毎に画像データを生成し、ＤＩＰ５３において、これらの各色の画像データを合成する画像処理を施すことによって、上述の第１，第２実施形態のように色調を調節した画像を生成しても良い。
なお、上述の第１，第２実施形態では、撮像素子としてＣＣＤを用いる例を説明したが、ＣＭＯＳ等、他の態様の撮像素子を用いても良い。また、使用する撮像素子の個数や配置等は任意である。
１１，１０１ 電子内視鏡システム
１２ 電子内視鏡
１３ プロセッサ装置
１４，１０４ 光源装置
１６ 挿入部
１７ 操作部
１８ コネクタ
１９ ユニバーサルコード
２０ 先端部
２１，１０２ ＣＣＤ
２２ モニタ
３１ 対物光学系
３２ ＴＧ
３３ ＡＦＥ
３４，５１，６８ ＣＰＵ
３６ 観察窓
４１ 投光ユニット
４２ ライトガイド
４３ 蛍光体
５２ ＤＳＰ
５３ ＤＩＰ
５４ 表示制御回路
５６ 操作部
５７ ＲＯＭ
５８ ＲＡＭ
６０ 色調校正テーブル
６０Ｂ Ｂ信号変換テーブル
６０Ｇ Ｇ信号変換テーブル
５９ ＶＲＡＭ
６６ 青色ＬＤ
６７ 青紫色ＬＤ
６９ カプラ
１０５ 白色光源
１０６ 回転フィルタ
１１１ 青色狭帯域フィルタ
１１２ 緑色狭帯域フィルタ
１１４ 青色画像データ
１１５ 緑色画像データ

Claims (11)

  1. 体腔内の生体組織に照明光を照射する照明光照射手段と、
    前記照明光のもとで前記生体組織を撮像して、前記照明光として照射される第１の波長帯の光による第１色撮像信号と、第２の波長帯の光による第２色撮像信号とを出力する撮像手段と、
    前記照明光照射手段による前記照明光のもとで、予め校正された基準撮像手段を用いる場合に、前記照明光に応じて前記基準撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記照明光照射手段に予め記憶された第１校正テーブルと、
    予め校正された基準照明光照射手段による基準照明光のもとで前記撮像手段を用いる場合に、前記基準照明光に応じて前記撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記撮像手段に予め記憶された第２校正テーブルと、
    前記照明光照射手段による前記照明光のもとで前記撮像手段を用いて前記生体組織を撮像する場合に前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正するためのデータであり、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率を前記生体組織による反射光のスペクトルを反映した所定比率に一致するように保ちながら校正するための第３校正テーブルを、前記第１校正テーブルと前記第２校正テーブルに基づいて算出する校正テーブル算出手段と、
    前記第３校正テーブルを用いて前記撮像手段が出力する前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正する校正手段と、
    前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率に基づいた信号処理により、前記生体組織に含まれる特定の組織の情報を得るための信号処理手段と、
    を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
  2. 前記照明光照射手段または前記撮像手段のうち少なくとも一方が交換可能に設けられており、
    前記校正手段は、前記照明光照射手段または前記撮像手段の個体差によって生じる前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率のズレを前記所定比率に校正することを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
  3. 前記所定比率は、前記基準照明光照射手段と前記基準撮像手段を用いる場合に前記基準撮像手段が出力する撮像信号に基づいて定められることを特徴とする請求項１または２記載の電子内視鏡システム。
  4. 前記所定比率は、基準チャートを撮像することにより得られる前記撮像信号に基づいて定められ、
    前記基準チャートは、少なくとも前記第１の波長帯の波長帯と前記第２の波長帯における前記生体組織による反射光のスペクトルを模した反射スペクトルを有することを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡システム。
  5. 前記第１の波長帯は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長を含み、前記第２の波長帯は５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
  6. 前記信号処理手段は、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号を用いて表示画像を生成する表示画像生成手段であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
  7. 前記表示画像生成手段は、前記第１色撮像信号の信号値を青色画素値及び緑色画素に用い、前記第２色撮像信号の信号値を赤色画素値に使用した前記表示画像を生成することを特徴とする請求項６記載の電子内視鏡システム。
  8. 前記信号処理手段は、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率に基づいて、前記生体組織のうち特定の組織の像を抽出する抽出手段であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
  9. 前記照明光照射手段は、白色の前記照明光を前記生体組織に照射し、
    前記撮像手段は、ＢＧＲのカラーフィルタが画素毎に割り当てられ、前記撮像信号として各色の色信号を出力するカラー撮像素子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
  10. 前記照明光照射手段は、青色狭帯域光と緑色狭帯域光を前記生体組織に順に照射し、
    前記撮像手段は、モノクロの撮像素子であり、前記第１色撮像信号として前記青色狭帯域光による照明下で撮像した青色撮像信号を、前記第２色撮像信号として前記緑色狭帯域光による照明下で撮像した緑色撮像信号を順に出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
  11. 照明光を発する照明光照射手段と、前記照明光のもとで体腔内の生体組織を撮像して、前記照明光に含まれる第１の波長帯の光による第１色撮像信号と、第２の波長帯の光による第２色撮像信号とを出力する撮像手段と、を備える電子内視鏡システムにおいて、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正する電子内視鏡システムの校正方法であって、
    前記照明光照射手段による前記照明光のもとで予め校正された基準撮像手段を用いる場合に、前記照明光に応じて前記基準撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記照明光照射手段に予め記憶された第１校正テーブルと、予め校正された基準照明光照射手段による基準照明光のもとで前記撮像手段を用いる場合に、前記基準照明光に応じて前記撮像手段が出力する撮像信号の信号値を校正するためのデータが記憶され、前記撮像手段に予め記憶された第２校正テーブルと、を取得し、
    前記照明光照射手段による前記照明光のもとで前記撮像手段を用いて前記生体組織を撮像する場合に前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正するためのデータであり、前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の比率を前記生体組織による反射光のスペクトルを反映した所定比率に一致するように保ちながら校正するための第３校正テーブルを、前記第１校正テーブルと前記第２校正テーブルに基づいて算出し、
    前記第３校正テーブルを用いて前記撮像手段が出力する前記第１色撮像信号と前記第２色撮像信号の信号値を校正することを特徴とする電子内視鏡システムの校正方法。
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