JP5518686B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、２種類の特定の波長の光を利用して特殊光観察を行う内視鏡システムに関する。

近年、特定の狭い波長帯域の光（狭帯域光）を生体組織に照射して、生体組織内の血管を強調した観察像を得るなど、いわゆる特殊光観察を行える内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。血管（へモグロビン）の光の吸収スペクトルは、４１５ｎｍや５４０ｎｍ付近に吸収ピークを持つため、これらの内視鏡システムでは、狭帯域光として、４１５ｎｍ付近を中心波長とする青色（Ｂ）狭帯域光と、５４０ｎｍ付近を中心波長とする緑色（Ｇ）狭帯域光を照明光として使用している。

血管（ヘモグロビン）の光の吸収ピークに対応する狭帯域光を使用すると、観察像においては、血管部分は光が吸収されるため暗く、血管の周辺組織では吸収されずに、散乱、反射するため明るく写る。そして、照明光を狭帯域化することにより、吸収ピークから外れる波長が照明光から取り除かれるため、血管部分において散乱、反射する成分が減り、血管とその周辺組織のコントラストが強調された観察像が得られる。

また、生体組織内における光の散乱特性は、波長が長いほど低くなるため、波長が長い光ほど生体組織の深層まで到達する（深達度が高い）。そのため、青色狭帯域光とより波長が長い緑色狭帯域光の２種類の狭帯域光を利用することにより、青色狭帯域光により、生体組織表面近くの表層にある表層血管を強調した像を得、緑色狭帯域光により、より深い中深層の血管を強調した像を得ることができる。

２種類の狭帯域光を照射する方式としては、特許文献１に記載されているように、白色光源と、青色狭帯域光及び緑色狭帯域光をそれぞれ透過する２種類のバンドパスフィルタが設けられた回転フィルタとを有し、回転フィルタを白色光源の照射光路に配置した回転フィルタ方式や、特許文献２に記載されているように、青色狭帯域光と緑色狭帯域光をそれぞれ発光する２種類の半導体光源（ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオードなど）を利用した方式がある。

回転フィルタを利用する方式は、２種類のバンドパスフィルタが交互に挿入されるタイミングに合わせて、イメージセンサにより２種類の狭帯域光による観察像を時分割で撮像し、撮像した２枚の観察像を合成することにより、表層及び中深層の血管が強調された観察像をモニタに表示している。２種類の半導体光源を利用する方式は、２種類の狭帯域光を同時に照射して２種類の狭帯域光を同時に撮像し、表層及び中深層の血管が強調された観察像をモニタに表示している。この方式は、２種類の狭帯域光を混合して同時に照射するため、混合同時照射方式の１つである。

特開２００１−１７０００９号公報 特開２００９−２０７５８４号公報

特許文献２に記載されている、２種類の半導体光源を利用した混合同時照射方式は、特許文献１に記載の回転フィルタ方式と比べて、２種類の狭帯域光を同時に照射、撮像できるので、高フレームレートで観察像を得られるという点で有利である。

しかしながら、現在のところ、青色を発光する青色半導体光源と比べて、緑色を発光する緑色半導体光源は光量が少なく、特殊光観察で要求される光量を満たす製品が少ない。光量が不足する緑色半導体光源と、青色半導体光源を利用して得た観察像では、表層の血管は強調表示されるものの、中深層の血管は目立たず、また、画面全体の光量も不足してしまうという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、良好な特殊光画像が得られる混合同時照射方式の内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の内視鏡システムは、白色の広帯域光を出射する広帯域光源と、前記広帯域光源の光路内に配置され、前記広帯域光のうち特定の第１波長領域を有する第１狭帯域光を透過させるフィルタと、前記第１狭帯域光とは異なる特定の第２波長領域を有する第２狭帯域光を出射する半導体光源と、前記第１狭帯域光と第２狭帯域光が同時に照射された被観察部位を撮像する撮像手段と、を備えていることを特徴とする。

前記第１狭帯域光の光量の変化を検知する光量検知手段と、前記光量検知手段の検知結果に基づき、前記第１狭帯域光の光量と前記第２狭帯域光の光量との比率が所定の値に保たれるように、前記半導体光源から出射される前記第２狭帯域光の光量を調整する光量制御手段とを備えることが好ましい。

前記光量検知手段は、前記広帯域光の光量を検知することにより、前記第１狭帯域光の光量の変化を検知することが好ましい。また、前記広帯域光光源は、経時劣化により前記広帯域光の出射光量が変化するキセノンランプであることが好ましい。

前記フィルタは、前記広帯域光の光路に進退自在に配置されており、前記広帯域光により前記被観察部位の照明を行う通常モードと、前記第１狭帯域光及び第２狭帯域光により前記被観察部位の照明を行う特殊モードとを切り替えるモード切替手段と、前記モード切替手段が前記通常モードに設定されたときは前記フィルタを前記広帯域光の光路上から退避させ、前記モード切替手段が前記特殊モードに設定されたときは前記フィルタを前記広帯域光の光路上に挿入させるフィルタ移動手段とを備え、前記光量制御手段は、前記モード切替手段が前記通常モードに設定されたときに、前記半導体光源の発光を停止することが好ましい。

前記フィルタを透過した前記第１狭帯域光と、前記狭帯域光源から出射された前記第２狭帯域光とを混合して混合光を出射する光混合手段と、前記光混合手段から出射された前記混合光を内視鏡先端部まで導く導光手段と、を備えることが好ましい。

前記光混合手段は、前記フィルタを透過した前記第１狭帯域光の光路と、前記狭帯域光源から出射される前記第２狭帯域光の光路とが交差する光路交差位置に設けられたダイクロイックミラーであり、前記モード切替手段が前記通常モードに設定されたときは前記ダイクロイックミラーを前記光路交差位置から退避させ、前記モード切替手段が前記特殊モードに設定されたときは前記ダイクロイックミラーを前記光路交差位置に挿入させるミラー移動手段を備えることが好ましい。

前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光は、生体組織内の血管を強調表示させるために利用される光であり、ヘモグロビンの光の吸収スペクトルの吸収ピークに対応する波長を有する緑色狭帯域光、青色狭帯域光であることが好ましい。また、前記撮像手段は、画素に対応してＲ，Ｇ，Ｂの３色のマイクロフィルタを配置したカラーイメージセンサであることが好ましい。

本発明の内視鏡システムは、広帯域光光源から出射された広帯域光の光路上にフィルタを配置し、このフィルタを透過した第１狭帯域光と、狭帯域光光源から出射された第２狭帯域光とを被検体の被観察部位に同時照射するようにしたので、第１狭帯域光の光源として、出射光量が少ないＬＥＤやＬＤ等の半導体光源の代わりに、広帯域光光源とフィルタとを組み合せたものを使用することができる。その結果、第１狭帯域光の光量を十分に確保することができる。このため、例えば生体組織内の血管を強調した観察像を得る特殊光観察において、表層の血管と中深層の血管とを共に強調表示することができる。また、観察像全体の光量が増加する。これにより、良好な特殊光画像が得られる。

内視鏡システムの斜視図である。 内視鏡システムの電気的構成を示したブロック図である。 近景観察モード時にマイクロフィルタを透過する光の種類を説明するための説明図である。 内視鏡検査の処理の流れを示したフローチャートである。 通常観察モード時の光源装置の説明図である。 特殊光観察モード時の光源装置の説明図である。 特殊光観察モード時にマイクロフィルタを透過する光の種類を説明するための説明図である。 第２実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示したブロック図である。 特殊光観察モード時における青色ＬＥＤの光量制御の処理の流れを示したフローチャートである。

図１に示すように、内視鏡システム１０は、患者の消化管内や気管内などの管内（被観察部位）を撮像する電子内視鏡１１と、電子内視鏡１１により得られた撮像信号に基づいて管内の観察画像を生成するプロセッサ装置１２と、管内を照射する照明光を電子内視鏡１１に対して供給する光源装置１３と、観察画像を表示するモニタ１４とを備えている。

内視鏡システム１０では、管内を白色光などの広帯域光で照明することで管内を全体的に観察する通常観察モード（通常モード）と、管内を狭帯域光で照明して表層血管などを強調表示した状態で観察する特殊光観察モード（特殊モード）との２つの観察モードを有している。

電子内視鏡１１は、管内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部に連設され、電子内視鏡１１の把持及び挿入部１６の操作に用いられる操作部１７と、操作部１７をプロセッサ装置１２及び光源装置１３にそれぞれ接続するユニバーサルコード１８とを備えている。

挿入部１６の先端部位である挿入部先端部１６ａには、管内の照明や撮影に用いられる光学系、イメージセンサなどが内蔵されている。また、挿入部先端部１６ａの先端面には、観察窓１９（図２参照）、照明窓２０（図２参照）の他に、図示は省略するが送気送水ノズル、挿入部１６内に挿通された鉗子チャネルの出口となる鉗子出口等が設けられている。挿入部先端部１６ａの後端には、湾曲自在な湾曲部１６ｂが連設されている。

操作部１７には、アングルノブ２１、操作ボタン２２、鉗子入口２３などが設けられている。アングルノブ２１は、挿入部１６の湾曲方向及び湾曲量を調整する際に回転操作される。操作ボタン２２は、送気・送水や吸引等の各種の操作に用いられる。鉗子入口２３は鉗子チャネルに連通している。

ユニバーサルコード１８には、送気・送水チャンネル、信号ケーブル、及びライトガイドなどが組み込まれている。このユニバーサルコード１８の先端部にはコネクタ部２５ａが設けられている。このコネクタ部２５ａは光源装置１３に接続する。また、コネクタ部２５ａからはコネクタ部２５ｂが分岐している。このコネクタ部２５ｂはプロセッサ装置１２に接続する。

図２に示すように、光源装置１３は、キセノンランプ（広帯域光源）３０と、ＢＰフィルタ３１と、フィルタシフト機構（フィルタ移動手段）３２と、青色ＬＥＤ（半導体光源）３３と、ＬＥＤ駆動制御部３４と、ダイクロイックミラー３５と、ミラーシフト機構（ミラー移動手段）３６と、集光レンズ３７とを備えている。

キセノンランプ３０は、波長が赤色領域から青色領域（約４７０〜７００ｎｍ）にわたる白色の広帯域光ＢＢを出射する。このキセノンランプ３０は、内視鏡検査中に広帯域光ＢＢを常時出射する。

バンドパスフィルタ（以下、ＢＰフィルタと略す）３１は、キセノンランプ３０から出射される広帯域光ＢＢの光路上に進退自在に配置される。ＢＰフィルタ３１は、広帯域光ＢＢのうち、緑色の特定の波長帯域に制限された狭帯域光（以下、単に緑色狭帯域光という、第１狭帯域光）Ｇｎを透過させる。

緑色狭帯域光Ｇｎの波長帯域は、ヘモグロビンの光の吸収スペクトルの吸収ピーク（例えば５４０ｎｍ付近）にあわせて調整されている。また、生体組織の光散乱特性に関する知見などから、照射された光の波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍ付近の間では、光が表層血管よりも深部にある中深層血管に到達する。この光は中深層血管では吸収される一方で、中深層血管の周辺の生体組織では反射及び散乱される。その結果、中深層血管とその周りの生体組織とのコントラストが高くなるため、中深層血管などを十分に強調表示することができる。

このように緑色狭帯域光Ｇｎは、キセノンランプ３０が出射する白色光から分光して得ている。現在のところ、緑色光を出射する半導体光源（ＬＥＤ，ＬＤ等）の光量と比較すると、キセノンランプ３０の緑色光成分の方が明るいので、緑色狭帯域光Ｇｎについて十分な光量が得られる。

フィルタシフト機構３２は、ＢＰフィルタ３１を、キセノンランプ３０から出射される広帯域光ＢＢの光路上に挿入したフィルタ挿入位置と、この光路上から退避させたフィルタ退避位置との間で移動自在に保持する。このフィルタシフト機構３２は、プロセッサ装置１２の制御の下、ＢＰフィルタ３１を通常観察モード時にはフィルタ退避位置に移動させ、特殊光観察モード時にはフィルタ挿入位置に移動させる。

青色ＬＥＤ３３は、青色の特定の波長帯域に制限された狭帯域光（以下、単に青色狭帯域光という、第２狭帯域光）Ｂｎを出射する。この青色ＬＥＤ３３から出射される青色狭帯域光Ｂｎの光路は、緑色狭帯域光Ｇｎの光路と略直交している。

青色狭帯域光Ｂｎの波長帯域は、ヘモグロビンの光の吸収スペクトルの吸収ピーク（例えば４１５ｎｍ付近）にあわせて調整されている。また、生体組織の光散乱特性に関する知見などから、照射された光の波長が４７０ｎｍ付近を超えなければ、表層血管では照射された光のほとんどが吸収されて挿入部先端部１６ａに返らない。逆に表層血管の周辺の生体組織では、比較的強い散乱特性によって照射された光の多くが反射して挿入部先端部１６ａにまで返る。これにより、表層血管とその周辺の生体組織とのコントラストが極めて高くなるため、表層血管などを十分に強調表示することができる。

ＬＥＤ駆動制御部３４は、プロセッサ装置１２の制御の下、青色ＬＥＤ３３からの青色狭帯域光Ｂｎの出射／出射停止を切り替える。ＬＥＤ駆動制御部３４は、通常観察モード時には青色ＬＥＤ３３からの青色狭帯域光Ｂｎの出射を停止させ、特殊光観察モード時には青色ＬＥＤ３３から青色狭帯域光Ｂｎを出射させる。

ダイクロイックミラー（以下、Ｄミラーと略す）３５は、ＢＰフィルタ３１から出射される緑色狭帯域光Ｇｎの光路と、青色ＬＥＤ３３から出射される青色狭帯域光Ｂｎの光路とが交差する位置（以下、単に光路交差位置という）に進退自在に配置される。このＤミラー３５は、緑色光は透過するがこれ以外の他色光は反射する。これにより、緑色狭帯域光ＧｎはＤミラー３５を透過して集光レンズ３７に入射し、青色狭帯域光ＢｎはＤミラー３５により反射されて集光レンズ３７に入射する。

ミラーシフト機構３６は、Ｄミラー３５を、光路交差位置と、この光路交差位置から退避させたミラー退避位置との間で移動自在に保持する。このミラーシフト機構３６は、プロセッサ装置１２の制御の下、Ｄミラー３５を通常観察モード時にはミラー退避位置に移動させ、特殊光観察モード時には光路交差位置に移動させる。

集光レンズ３７は、通常観察モード時にはキセノンランプ３０から出射される広帯域光ＢＢの光路であって、さらに特殊光観察モード時にはＤミラー３５から出射される緑色狭帯域光Ｇｎ及び青色狭帯域光Ｂｎの光路上に配置されている。集光レンズ３７は、入射した広帯域光ＢＢ、あるいは緑色狭帯域光Ｇｎ及び青色狭帯域光Ｂｎの混合光などの照明光（以下、適宜「照明光」という）を、ライトガイド３９に入射させる。

上記各構成により、光源装置１３は、通常観察モード時には広帯域光ＢＢをライトガイド３９へ出射し、特殊光観察モード時には青色狭帯域光Ｂｎ及び緑色狭帯域光Ｇｎの混合光をライトガイド３９へ出射する。

また、特殊光観察では、表層血管の強調表示と中深層血管の強調表示とを最大限両立させて、いずれか一方が観察し難くならないように、緑色狭帯域光Ｇｎと青色狭帯域光Ｂｎとの光量比（以下、狭帯域光光量比という）が所定値Ｒに設定されている。なお、狭帯域光光量比を調整する方法は特に限定されず、例えば、キセノンランプ３０、ＢＰフィルタ３１、及び青色ＬＥＤ３３の種類をそれぞれ適宜選択することによって狭帯域光光量比を調整することができる。

電子内視鏡１１は、ライトガイド３９、ＣＣＤ型イメージセンサ（以下、ＣＣＤという、撮像手段）４４、アナログ処理回路（ＡＦＥ：Analog Front End）４５、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド３９は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどである。このライトガイド３９は、入射端が光源装置１３に挿入されており、出射端が挿入部先端部１６ａ内に設けられた照射レンズ４８に対向している。ライトガイド３９から照射レンズ４８に入射した照明光は、照明窓２０を通して管内に照射される。そして、管内で反射した光は、観察窓１９を通して集光レンズ５１に入射する。

ＣＣＤ４４は、複数のフォトダイオード５２（以下、ＰＤ５２という、図３参照）が２次元配列された撮像面４４ａを有しており、集光レンズ５１から入射する被写体光を各ＰＤ５２で電気的な撮像信号に変換してＡＦＥ４５へ出力する。なお、ＣＣＤの代わりにＭＯＳ型のイメージセンサを用いてもよい。ＣＣＤ４４には、プロセッサ装置１２により制御される撮像制御部４６が接続している。ＣＣＤ４４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へ出力する。

図３に示すように、ＣＣＤ４４は、各ＰＤ５２上に２次元配列された赤色、緑色、青色のマイクロフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂを備えるカラーＣＣＤである。これにより、ＣＣＤ４４は、マイクロフィルタ５３Ｒとその下方（図中では側方、以下同じ）に配置されたＰＤ５２とからなるＲ画素、マイクロフィルタ５３Ｇとその下方に配置されたＰＤ５２とからなるＧ画素、マイクロフィルタ５３Ｂとその下方に配置されたＰＤ５２とからなるＢ画素を備える。

マイクロフィルタ５３Ｒは、広帯域光ＢＢのうち、赤色帯域の赤色光Ｒを透過させる。マイクロフィルタ５３Ｇは、広帯域光ＢＢのうち、緑色帯域の緑色光Ｇを透過させる。マイクロフィルタ５３Ｂは、広帯域光ＢＢのうち、青色帯域の青色光Ｂを透過させる。各マイクロフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂにより、撮像面４４ａに入射する光を赤緑青の３色に分離することができる。なお、緑色光Ｇには緑色狭帯域光Ｇｎが含まれるとともに、青色光Ｂには青色狭帯域光Ｂｎが含まれる。

図２に戻って、ＡＦＥ４５は、図示は省略するが、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）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４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てノイズを除去する。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、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に送る。

プロセッサ装置１２は、ＣＰＵ５４と、デジタル信号処理部（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）５５と、フレームメモリ５６と、表示制御回路５８と、観察モード切替スイッチ５９とを備えている。ＣＰＵ５４は、プロセッサ装置１２の各部、並びに光源装置１３のフィルタシフト機構３２、ＬＥＤ駆動制御部３４、及びミラーシフト機構３６に信号線で接続されており、これらを統括的に制御する。

ＤＳＰ５５は、ＡＦＥ４５から入力される撮像信号に対し、ホワイトバランス調整、色調処理、階調処理、シャープネス処理などの信号処理を行う。ＤＳＰ５５は、観察モードが通常観察モードに設定されている場合に、ＡＦＥ４５から入力される青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号に上記信号処理を施すことによって、Ｂ，Ｇ，Ｒの３色の画素値を持つ通常画像データを生成する。この通常画像データはフレームメモリ５６に記憶される。

また、ＤＳＰ５５は、観察モードが特殊光観察モードに設定されている場合に、ＡＦＥ４５から入力される緑色狭帯域撮像信号と青色狭帯域撮像信号のそれぞれに対して適宜信号処理を施すことで特殊光画像データを生成する。この特殊光画像データもフレームメモリ５６に記憶される。

表示制御回路５８は、観察モードが通常観察モードである場合には、フレームメモリ５６から通常画像データを読み出し、この通常画像データに基づいてモニタ１４に通常画像を表示させる。モニタ１４に通常画像を表示する際には、図３に示すように、通常画像データのＢ，Ｇ，Ｒの３色の画素値を、それぞれモニタ１４のＢチャンネル、Ｇチャンネル、Ｒチャンネルに割り当てて出力する。

また、表示制御回路５８は、観察モードが特殊光観察モードである場合には、フレームメモリ５６から特殊光画像データを読み出し、この特殊光画像データに基づいてモニタ１４に特殊光画像を表示させる。この特殊光画像を表示する際には、ＣＣＤ４４のＢ画素で取得した青色狭帯域撮像信号をモニタ１４のＢ，Ｇチャネルに割り当て、Ｇ画素で取得した緑色狭帯域撮像信号をモニタ１４のＲチャネルに割り当てる（図７参照）。モニタ１４に表示される特殊光画像の表層血管部分は、青色狭帯域光Ｂｎの吸収により青色狭帯域撮像信号の画素値が「０」に近くなることで、Ｂ，Ｇチャネルが暗くなり、Ｒチャネルのみが相対的に明るくなるので、茶色に表示される。また、中深層血管部分は、緑色狭帯域光Ｇｎの吸収によりＲチャネルが暗くなるので、Ｂ，Ｇチャネルを混合したシアンで表示される。

観察モード切替スイッチ５９は、内視鏡システム１０の観察モードを通常観察モードまたは特殊光観察モードに切り替える際に操作される。ＣＰＵ５４は、観察モード切替スイッチ５９で通常観察モードが選択された場合には、観察モードを通常観察モードに設定する。また、ＣＰＵ５４は、観察モード切替スイッチ５９で特殊光観察モードが選択された場合には、観察モードを特殊光観察モードに設定する。そして、ＣＰＵ５４は、設定した観察モードの種類に応じて、フィルタシフト機構３２、ＬＥＤ駆動制御部３４、及びミラーシフト機構３６を制御して、光源装置１３から出射される照明光の種類を切り替える。

次に、図４に示すフローチャートを用いて上記構成の内視鏡システム１０の作用について説明を行う。プロセッサ装置１２や光源装置１３などの電源がＯＮされて内視鏡検査の準備処理（以下、検査準備処理という）が行われると、ＣＣＤ４４が作動するとともに、キセノンランプ３０からの広帯域光ＢＢの出射が開始される。なお、内視鏡システム１０は、電源ＯＮ時の初期状態では通常観察モードに設定されている。

ＣＰＵ５４は、検査準備処理中に光学装置１３のＢＰフィルタ３１及びＤミラー３５がそれぞれフィルタ退避位置、ミラー退避位置にあるか否かを確認する。そして、ＣＰＵ５４は、ＢＰフィルタ３１及びＤミラー３５がそれぞれフィルタ退避位置、ミラー退避位置にない場合には、フィルタシフト機構３２、ミラーシフト機構３６を制御して、ＢＰフィルタ３１及びＤミラー３５を退避させる。また、ＣＰＵ５４は、ＬＥＤ駆動制御部３４を制御して、青色ＬＥＤ３３をＯＦＦ状態で維持する。

このように検査準備処理が完了すると、電子内視鏡１１の挿入部１６が患者の消化管や気管などの管内に挿入されて、この管内の観察が開始される。

図５に示すように、通常観察モード時には、キセノンランプ３０から出射した広帯域光ＢＢがそのまま集光レンズ３７を介してライトガイド３９に入射する。これにより、広帯域光ＢＢが、ライトガイド３９、照射レンズ４８、及び照明窓２０を経て患者の管内に照射される。これにより、この管内で反射／散乱した広帯域光ＢＢが観察窓１９に入射し、さらに集光レンズ５１を通してＣＣＤ４４に入射する。そして、図３に示したように、ＣＣＤ４４に入射した広帯域光ＢＢは、各マイクロフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂにより３色に分離されてそれぞれＰＤ５２で受光される。

各ＰＤ５２は、受光した光を電気的な撮像信号に変換してＡＦＥ４５へ出力する。ＡＦＥ４５は、ＣＣＤ４４からの撮像信号に各種信号処理を施して、デジタルな青色撮像信号、緑色撮像信号、赤色撮像信号をプロセッサ装置１２のＤＳＰ５５へ出力する。

各色撮像信号は、ＤＳＰ５５により各種信号処理が施された後、通常画像データとしてフレームメモリ５６に記憶される。表示制御回路５８は、ＣＰＵ５４の制御の下、新たにフレームメモリ５６に記憶された通常画像データを読み出し、この通常画像データ基づきモニタ１４に通常画像を表示させる。

以下、観察モードが特殊光観察モードに切り替えられるまで、あるいは内視鏡検査が終了となるまで、通常画像データの取得と、これに基づく通常画像のモニタ表示とが繰り返し実行される。

図４に戻って通常観察から特殊光観察に切り替える場合には、観察モード切替スイッチ５９を通常観察モードから特殊光観察モードに切り替える。ＣＰＵ５４は、観察モード切替スイッチ５９が特殊光観察モードに切り替えられたときに、光源装置１３のフィルタシフト機構３２及びミラーシフト機構３６に対してそれぞれ挿入指令を発するとともに、ＬＥＤ駆動制御部３４に対してＯＮ指令を発する。

図６に示すように、フィルタシフト機構３２は、ＣＰＵ５４からの挿入指令を受けて、ＢＰフィルタ３１をフィルタ退避位置からフィルタ挿入位置に移動させる。また、ミラーシフト機構３６は、ＣＰＵ５４からの挿入指令を受けて、Ｄミラー３５をミラー退避位置から光路交差位置に移動させる。さらに、ＬＥＤ駆動制御部３４は、ＣＰＵ５４からのＯＮ指令を受けて、青色ＬＥＤ３３からＤミラー３５に向けて青色狭帯域光Ｂｎを出射させる。

キセノンランプ３０から出射する広帯域光ＢＢは、ＢＰフィルタ３１に入射する。これにより、広帯域光ＢＢのうち緑色狭帯域光ＧｎがＢＰフィルタ３１を透過して、Ｄミラー３５に入射する。Ｄミラー３５は、ＢＰフィルタ３１からの緑色狭帯域光Ｇｎをそのまま透過させて集光レンズ３７に入射させる。また、Ｄミラー３５は、青色ＬＥＤ３３から入射した青色狭帯域光Ｂｎを集光レンズ３７に向けて反射する。これにより、緑色狭帯域光Ｇｎと青色狭帯域光Ｂｎとの混合光が集光レンズ３７に入射する。

集光レンズ３７に入射した混合光は、ライトガイド３９、照射レンズ４８、及び照明窓２０を経て、患者の管内に照射される。これにより、この管内で反射／散乱した混合光が観察窓１９に入射し、さらに集光レンズ５１を通してＣＣＤ４４に入射する。

図７に示すように、ＣＣＤ４４に入射した混合光のうち、マイクロフィルタ５３Ｂに入射した青色狭帯域光Ｂｎは、マイクロフィルタ５３Ｂを透過してその下方（図中では側方）に配置されたＰＤ５２で受光される。また、マイクロフィルタ５３Ｇに入射した緑色狭帯域光Ｇｎは、マイクロフィルタ５３Ｇを透過してその下方に配置されたＰＤ５２で受光される。

各ＰＤ５２は、受光した各色狭帯域光を電気的な撮像信号に変換してＡＦＥ４５へ出力する。これにより、ＡＦＥ４５から緑色狭帯域撮像信号と青色狭帯域撮像信号がＤＳＰ５５に送られ、このＤＳＰ５５にて特殊光画像データが生成されてフレームメモリ５６に記憶される。表示制御回路５８は、ＣＰＵ５４の制御の下、新たにフレームメモリ５６に記憶された特殊光画像データを読み出し、この特殊光画像データ基づきモニタ１４に特殊光画像を表示させる。

この際に、緑色狭帯域光Ｇｎの光源として、青色ＬＥＤ３３よりも出射光量等の性能が著しく劣る緑色ＬＥＤではなく、キセノンランプ３０とＢＰフィルタ３１とを組み合せたものを使用しているので、緑色狭帯域光Ｇｎの光量を十分に確保することができる。その結果、表層の血管は強調表示されるものの、中深層の血管は目立たず、また、画面全体の光量も不足することが防止される。これにより、良好な特殊光画像が得られる。

また、緑色狭帯域光Ｇｎの光源としてキセノンランプ３０を使用しているが、既存の内視鏡システムはキセノンランプを使用するものが多いので、これをベースにして本発明の内視鏡システム１０への改造を容易に行うことができる。これにより、既存の内視鏡システムを有効利用することができる。

以下、観察モードが通常観察モードに切り替えられるまで、あるいは内視鏡検査が終了となるまで、特殊光画像データの取得と、これに基づく特殊光画像のモニタ表示とが繰り返し実行される。

［第２実施形態］
次に、図８を用いて本発明の第２実施形態の内視鏡システム６５について説明を行う。上記第１実施形態では、緑色狭帯域光Ｇｎの光源としてキセノンランプ３０とＢＰフィルタ３１とを組み合せたものを使用しているが、キセノンランプ３０は経時的な劣化特性を有しているので、キセノンランプ３０から出射される広帯域光ＢＢの光量は安定しない。このため、広帯域光ＢＢの光量が変動すると、これに伴い緑色狭帯域光Ｇｎの光量が変動してしまう。上述の通り特殊光観察時には、表層血管の強調表示と中深層血管の強調表示とを最大限両立させて、いずれか一方が観察し難くならないように狭帯域光光量比を所定値Ｒに調整している。この際に、緑色狭帯域光Ｇｎの光量が変動すると狭帯域光光量比も変動してしまう。その結果、表層の血管及び中深層の血管のいずれか、または両方が目立たなくなるおそれが生じる。

そこで、内視鏡システム６５では、キセノンランプ３０から出射される光の光量を検知することにより、狭帯域光光量比を所定値Ｒで一定に保持する。なお、内視鏡システム６５は、第１実施形態とは異なる光源装置６６及びプロセッサ装置６７を備える点を除けば、基本的には第１実施形態と同じ構成であり、この第１実施形態と機能・構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

光源装置６６は、光量検知センサ（光量検知手段）６８と、第１実施形態とは異なるＬＥＤ駆動制御部６９とを備える点を除けば、第１実施形態の光源装置１３と基本的に同じ構成である。

光量検知センサ６８は、キセノンランプ３０に設けられており、このキセノンランプ３０から出射される広帯域光ＢＢの光量を検知する。この広帯域光ＢＢの光量の変動に伴ってＢＰフィルタ３１を透過する緑色狭帯域光Ｇｎの光量も変動するので、広帯域光ＢＢの光量を検知することによって緑色狭帯域光Ｇｎの光量の変動を検知することができる。光量検知センサ６８の検知結果は、プロセッサ装置６７のＣＰＵ７０に逐次入力される。

ＬＥＤ駆動制御部６９は、青色ＬＥＤ３３からの青色狭帯域光Ｂｎの出射／出射停止を切り替える以外に、ＣＰＵ７０の制御の下、特殊光観察モード時に青色ＬＥＤ３３から出射される青色狭帯域光Ｂｎの光量を調整する。この青色狭帯域光Ｂｎの光量の増減は、例えば、青色ＬＥＤ３３の駆動電流を増減することにより実施される。

プロセッサ装置６７は、ＣＰＵ７０と、データテーブル７１が格納されたメモリ７２とを備える点を除けば、第１実施形態のプロセッサ装置１２と基本的に同じ構成である。また、ＣＰＵ７０についても、特殊光観察モード時に青色ＬＥＤ３３から出射される青色狭帯域光Ｂｎの光量の制御を行う点を除けば、第１実施形態のＣＰＵ５４と同じである。

データテーブル７１には、広帯域光ＢＢの光量と、狭帯域光光量比が所定値Ｒを満たすような青色狭帯域光Ｂｎの光量（以下、最適光量という）とが対応付けて格納されている。上述の通り、広帯域光ＢＢの光量の変動に伴って緑色狭帯域光Ｇｎの光量が変動するため、この広帯域光ＢＢの光量の変動に伴って青色狭帯域光Ｂｎの最適光量も変動する。このため、広帯域光ＢＢの光量と青色狭帯域光Ｂｎの最適光量との関係を予め実験やシミュレーション等で求めておくことで、広帯域光ＢＢの光量から青色狭帯域光Ｂｎの最適光量が求められる。

ＣＰＵ７０は、特殊光観察モード時に、青色ＬＥＤ３３から出射される青色狭帯域光Ｂｎの光量を制御する光量制御部７０ａとして機能する。光量制御部７０ａは、光量検知センサ６８の検知結果とデータテーブル７１とに基づき、青色狭帯域光Ｂｎの最適光量を決定し、この決定結果に基づきＬＥＤ駆動制御部６９を制御する。

次に、図８に示すフローチャートを用いて上記構成の内視鏡システム６５の作用、特に特殊光観察モード時における青色ＬＥＤ３３の光量制御について詳しく説明する。なお、通常観察モード時及び特殊光観察モード時における画像取得・画像表示については上記第１実施形態と基本的に同じであるので、ここでは説明を省略する。

検査準備処理が完了すると、キセノンランプ３０から広帯域光ＢＢが出射されるとともに、光量検知センサ６８が作動する。光量検知センサ６８は、キセノンランプ３０から出射される広帯域光ＢＢの光量を検知して、この検知結果をＣＰＵ７０に逐次入力する。

観察モード切替スイッチ５９が通常観察モードから特殊光観察モードに切り替えられると、ＣＰＵ７０の光量制御部７０ａが作動するとともに、第１実施形態で説明したように緑色狭帯域光Ｇｎ及び青色狭帯域光Ｂｎの混合光の出射が開始される。

光量制御部７０ａは、光量検知センサ６８から入力される検知結果に基づき、メモリ７２内のデータテーブル７１を参照して、青色狭帯域光Ｂｎの最適光量を決定する。次いで、光量制御部７０ａは、決定した最適光量に基づき、光源装置６６のＬＥＤ駆動制御部６９に対して光量制御指令を発する。なお、広帯域光ＢＢの光量がほぼ一定であり、青色狭帯域光Ｂｎの最適光量に変化がない場合には、データテーブル７１の参照や光量制御指令の送信を行わなくてもよい。

ＬＥＤ駆動制御部６９は、光量制御部７０ａからの光量制御指令を受けて青色ＬＥＤ３３の駆動電流を制御する。これにより、青色ＬＥＤ３３から出射される青色狭帯域光Ｂｎの光量が最適光量となり、狭帯域光光量比が所定値Ｒに調整される。

以下、観察モードが通常観察モードに切り替えられるまで、あるいは内視鏡検査が終了されるまで、広帯域光ＢＢの光量の検知と、青色狭帯域光Ｂｎの最適光量の決定と、青色狭帯域光Ｂｎの光量調整とが繰り返し実行される。これにより、キセノンランプ３０の経時的な劣化特性により広帯域光ＢＢの光量が変動した場合でも、青色狭帯域光Ｂｎの光量が最適光量で維持されるので、狭帯域光光量比も所定値Ｒで維持される。その結果、表層血管の強調表示と中深層血管の強調表示とを最大限両立させて、良好な特殊光画像が得られる。

上記第２実施形態では、光量検知センサ６８により広帯域光ＢＢの光量を検知して青色狭帯域光Ｂｎの最適光量を決定しているが、広帯域光ＢＢに含まれる緑色狭帯域光Ｇｎの光量、あるいはＢＰフィルタ３１を透過した緑色狭帯域光Ｇｎの光量のいずれかを直接検知することにより、緑色狭帯域光Ｇｎの光量に対応した青色狭帯域光Ｂｎの最適光量を決定してもよい。この場合には、データテーブル７１の代わりに、緑色狭帯域光Ｇｎの光量と、青色狭帯域光Ｂｎの最適光量とを対応付けたデータテーブルをメモリ７２に格納しておく。

なお、広帯域光ＢＢに含まれる緑色狭帯域光Ｇｎの光量を検知する場合には、例えば、緑色狭帯域光Ｇｎのみが透過するマイクロフィルタを備える光量検知センサをキセノンランプ３０に設ければよい。また、ＢＰフィルタ３１を透過した緑色狭帯域光Ｇｎの光量を検知する場合には、例えば、ＢＰフィルタ３１から出射される緑色狭帯域光Ｇｎの光路に光量検知センサを配置すればよい。

上記第２実施形態では、メモリ７２にデータテーブル７１を格納しているが、データテーブルの代わりに、広帯域光ＢＢあるいは緑色狭帯域光Ｇｎの光量と、青色狭帯域光Ｂｎの最適光量との関係を表す演算式等をメモリ７２に格納してもよい。

上記各実施形態では、広帯域光ＢＢを出射する光源としてキセノンランプ３０を例に挙げたが、例えば、白色ＬＥＤやマイクロホワイト光源などの各種広帯域光光源を用いてもよい。

上記各実施形態では、キセノンランプ３０から出射される広帯域光ＢＢのうち、緑色広帯域光Ｇｎのみを透過させるために、この広帯域光ＢＢの光路上にＢＰフィルタ３１を進退自在に配置しているが、この光路上にＢＰフィルタ３１を挿入／退避させる方法は特に限定されない。例えば、ＢＰフィルタと開口窓とを備えるターレット式の回転板を広帯域光ＢＢの光路上に配置してもよい。この場合は、通常観察モード時には開口窓が広帯域光ＢＢの光路上に挿入され、特殊光観察モード時にはＢＰフィルタが広帯域光ＢＢの光路上に挿入されるように、回転板を回転させる。

上記各実施形態では、Ｄミラー３５を用いて緑色狭帯域光Ｇｎと青色狭帯域光Ｂｎとを混合して出射させているが、カプラや光コネクタなどの各種公知技術を用いて緑色狭帯域光Ｇｎと青色狭帯域光Ｂｎとを混合して出射させてもよい。

上記各実施形態では、プロセッサ装置１２のＣＰＵ５４，７０により光源装置１３の各部を制御しているが、これら各部を制御するＣＰＵ等の制御部を光源装置１３に設けてもよい。

上記各実施形態では、青色狭帯域光Ｂｎを出射する光源として青色ＬＥＤ３３を用いたが、例えば半導体レーザ（ＬＤ）などの各種半導体光源を用いてもよい。

上記各実施形態では、特殊光観察モード時にキセノンランプ３０及びＢＰフィルタ３１から出射される緑色狭帯域光Ｇｎと、青色ＬＥＤ３３から出射される青色狭帯域光Ｂｎとを混合しているが、これらの代わりに、ＬＥＤやＬＤなどでは十分な光量が確保できない任意の波長帯域の狭帯域光（第１狭帯域光）と、ＬＥＤやＬＤなどで十分な光量が確保できる任意の波長帯域の狭帯域光（第２狭帯域光）とを照明光として用いてもよい。この場合には、第１狭帯域光及び第２狭帯域光の種類に応じてＢＰフィルタ、ＬＥＤやＬＤの種類を変える。

上記実施形態では、光源装置１３から電子内視鏡１１へ広帯域光や各色狭帯域光を出射しているが、これら広帯域光や各色狭帯域光の光源（例えばＬＥＤなど）を内視鏡先端部１６ａ内に設けてもよい。

上記実施形態では、２種類の特定の波長の光を利用して表層血管や中深層血管の特殊光観察を行う内視鏡システムについて例に挙げて説明を行ったが、２種類の特定の波長の光を利用して行う蛍光観察（Auto Fluorescence Imaging）、赤外光観察（Infra Red Imaging）、光線力学的診断（Photodynamic diagnosis）などの各種観察、診断に用いられる内視鏡システムに本発明を適用することができる。

１０，６５ 内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
１２ プロセッサ装置
１３ 光源装置
３０ キセノンランプ
３１ バンドパスフィルタ
３２ フィルタシフト機構
３３ 青色ＬＥＤ
３５ ダイクロイックミラー
３６ ミラーシフト機構
３４，６９ ＬＥＤ駆動制御部
５４，７０ ＣＰＵ
６８ 光量検知センサ
７０ａ 光量制御部

Claims (10)

1. 白色の広帯域光を出射する広帯域光源と、
   前記広帯域光源の光路内に配置され、前記広帯域光のうち特定の第１波長領域を有する第１狭帯域光を透過させるフィルタと、
   前記第１狭帯域光とは異なる特定の第２波長領域を有する第２狭帯域光を出射する半導体光源と、
   前記第１狭帯域光と第２狭帯域光が同時に照射された被観察部位を撮像する撮像手段と、
   前記第１狭帯域光の光量と前記第２狭帯域光の光量との比率が所定の値に保たれるように、前記光量を調整する光量制御手段と、
   を備えていることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記広帯域光または前記第１狭帯域光の光量と、前記所定の比率を満たすような前記第２狭帯域光の光量との関係が格納されるメモリを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記第１狭帯域光の光量の変化を検知する光量検知手段を備えており、
   前記光量制御手段は、前記光量検知手段の検知結果に基づき、前記第１狭帯域光の光量と前記第２狭帯域光の光量との比率が所定の値に保たれるように、前記半導体光源から出射される前記第２狭帯域光の光量を調整することを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡システム。
4. 前記光量検知手段は、前記広帯域光の光量を検知することにより、前記第１狭帯域光の光量の変化を検知することを特徴とする請求項３記載の内視鏡システム。
5. 前記広帯域光源は、キセノンランプであることを特徴とする請求項１または４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
6. 前記フィルタは、前記広帯域光の光路に進退自在に配置されており、
   前記広帯域光により前記被観察部位の照明を行う通常モードと、前記第１狭帯域光及び第２狭帯域光により前記被観察部位の照明を行う特殊モードとを切り替えるモード切替手段と、
   前記モード切替手段が前記通常モードに設定されたときは前記フィルタを前記広帯域光の光路上から退避させ、前記モード切替手段が前記特殊モードに設定されたときは前記フィルタを前記広帯域光の光路上に挿入させるフィルタ移動手段とを備え、
   前記光量制御手段は、前記モード切替手段が前記通常モードに設定されたときに、前記半導体光源の発光を停止することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の内視鏡システム。
7. 前記フィルタを透過した前記第１狭帯域光と、前記狭帯域光源から出射された前記第２狭帯域光とを混合して混合光を出射する光混合手段と、
   前記光混合手段から出射された前記混合光を内視鏡先端部まで導く導光手段と、を備えることを特徴とする請求項６記載の内視鏡システム。
8. 前記光混合手段は、前記フィルタを透過した前記第１狭帯域光の光路と、前記狭帯域光源から出射される前記第２狭帯域光の光路とが交差する光路交差位置に設けられたダイクロイックミラーであり、
   前記モード切替手段が前記通常モードに設定されたときは前記ダイクロイックミラーを前記光路交差位置から退避させ、前記モード切替手段が前記特殊モードに設定されたときは前記ダイクロイックミラーを前記光路交差位置に挿入させるミラー移動手段を備えることを特徴とする請求項７記載の内視鏡システム。
9. 前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光は、生体組織内の血管を強調表示させるために利用される光であり、ヘモグロビンの光の吸収スペクトルの吸収ピークに対応する波長を有する緑色狭帯域光、青色狭帯域光であることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の内視鏡システム。
10. 前記撮像手段は、画素に対応してＲ，Ｇ，Ｂの３色のマイクロフィルタを配置したカラーイメージセンサであることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の内視鏡システム。

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