JP5600569B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光源等の励起光源から発せられる狭帯域波長の励起光と、励起光で励起されて蛍光体から発せられる蛍光光とを混合して照明光とする光源装置を備える内視鏡装置に関するものである。

内視鏡装置に用いられる光源装置として、例えば、発光ダイオードや半導体レーザダイオードを光源とした白色光源装置が開発されている。白色光源装置は、光源から発せられる励起光（例えば、青色レーザ光）で蛍光体を励起させて、緑色、黄色、赤色などの蛍光を生じさせ、励起光と蛍光光を混合することで白色光（疑似白色光）を作り出している。

内視鏡装置において、体腔内を照明する照明部の光源には、従来、キセノンランプやメタルハライドランプが用いられるが、内視鏡の更なる小型化、高輝度化、そしてコストダウンを推進するために、光源に発光ダイオードや半導体レーザダイオードなどの励起光源を用いた白色光源装置を採用する働きが活発になっている。
また、発光ダイオードや半導体レーザダイオードを用いた白色光源装置は、キセノンランプやメタルハライドランプに比べて発熱量が低く抑えられ、発熱による内視鏡の劣化が抑えられるというメリットがある。

特許文献１では、前述のとおり励起光源を用いた白色光源装置において、励起光源における励起光の発振波長が白色光源装置間でばらつくと、蛍光体の発光光量が変化し、結果として最終的に出力される白色光の光量や色度が変化してしまうという問題がある。これに対して、特許文献１では、励起光源を駆動する駆動電流をパルスとして入力し、パルス数、パルス幅、パルス振幅及びデューティ比の少なくとも１つを変化させることで、発光光量を一定とし、白色光源装置間での白色光の色味を安定化させ、撮像画像のホワイトバランスを安定化させている。また、光量とは発光の強度はもちろん、その分布である発光のスペクトルも含む概念である。

特開２００９−５６２４８号公報

白色光源装置に用いられる蛍光体は、励起光源からの発振波長及び発光強度の少なくとも１つが変化すると、蛍光特性が変化し、結果として最終的に出力される白色光の発光スペクトルが変化し、撮像画像のホワイトバランスが変化してしまうという問題がある。ここで、蛍光特性とは蛍光光の発光強度、発光スペクトル及び発光光量を含む蛍光体の特性をいう。
特に、撮像画像のホワイトバランスが、励起光量を最大とした場合を基準として設定されている場合には、励起光量を低下させることで、青味の足りない、診断に適さない光が照射されてしまう。また、励起光量とは、励起光の発光強度を含む概念である。

特許文献１に記載の方法は、白色光の積算光量及び色度を基準に常に適切な光量及び色度の照明光を得ることができ、励起光の発振波長の異なる白色光源装置間において、励起光の発振波長のばらつきによる白色光の積算光量及び色度を補正し、色味を安定化することで画像の見え方のばらつきを補正するために有効な方法である。しかし、特許文献１の方法では、例えば、パルス振幅を大きく変化させた場合に色度が大きく変化し、その色度の変化をパルス数及びパルス幅の変化によって修正することが困難である場合が多い（特許文献１、図１２参照）。
つまり、励起光量を変えた途端に、その蛍光光の発光強度や発光光量が変化し、被写体へ照射される白色光の色度が変化し、撮像画像のホワイトバランスも変化してしまうため、被写体の距離や反射率に応じて励起光量を大きく変える必要がある内視鏡装置においては、うまく作用するとはいえない。

そこで、本発明は、第１の光源から発せられる第１の狭帯域光と、第１の狭帯域光で励起されて蛍光体から発せられる蛍光光とを混合して照明光とする光源装置を備える内視鏡装置であって、たとえ第１の狭帯域光の出射光量を変えたとしても、撮像画像のホワイトバランスの変わらない内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第１の狭帯域光を出射する第１の光源と、前記第１の狭帯域光の少なくとも一部を透過すると共に、前記第１の狭帯域光によって励起された蛍光光を発光し、前記第１の光源の出射光量に応じて蛍光特性が変化する蛍光体と、狭帯域化された、前記第１の光源とは異なる所定の波長帯域幅を持つ第２の狭帯域光を出射する第２の光源と、前記蛍光体を透過した前記第１の狭帯域光及び前記蛍光体で発光した前記蛍光光を混合した光、又は前記第１及び第２の狭帯域光及び前記蛍光光を混合した光が照明光として照射された被写体からの、前記照明光の戻り光により撮像を行い、撮像画像信号を出力する撮像部と、前記撮像画像信号が基準のホワイトバランスを維持するように、前記第１の光源の出射光量による前記蛍光体の前記蛍光特性の変化に基づいて、前記第２の光源の出射光量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする内視鏡装置を提供する。

前記蛍光特性は、前記蛍光光の発光光量を含むことが好ましい。

さらに、前記第１の光源の出射光量と、前記撮像画像信号が基準のホワイトバランスを維持するために必要な前記第２の光源の出射光量との対応関係が記録された補正テーブルを記憶する補正情報記憶部を備え、前記制御部は、前記補正情報記憶部に記憶された前記補正テーブルと、前記第１の光源の出射光量とから前記第２の光源の必要な出射光量を求め、前記必要な出射光量に基づいて、前記第２の光源の出射光量を制御することが好ましい。

また、前記基準のホワイトバランスは、前記第２の光源からの出射を停止し、前記第１の光源の出射光量を最大とした場合の前記撮像画像信号のホワイトバランスであることが好ましい。

また、前記第２の狭帯域光の波長帯域は、前記第１の狭帯域光の波長帯域よりも短波長側にあることが好ましく、さらに、前記第１の光源は、中心波長を４４５ｎｍとする青色レーザ光源であり、前記第２の光源は、中心波長を４０５ｎｍとする青紫色レーザ光源であることが好ましい。

また、前記第２の狭帯域光の波長帯域は、前記第１の狭帯域光の波長帯域よりも長波長側にあることが好ましい。

また、前記ホワイトバランスとして、前記撮像画像信号の緑色光成分と青色光成分との比であるＧ／Ｂ比を用いることが好ましい。

また、前記照明光は、所定波長帯域の赤色光成分、緑色光成分及び青色光成分をそれぞれ含む疑似白色光であることが好ましい。

また、本発明は、狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第１の狭帯域光を出射する第１の光源と、前記第１の狭帯域光の少なくとも一部を透過すると共に、前記第１の狭帯域光によって励起された蛍光光を発光し、前記第１の光源の出射光量に応じて蛍光特性が変化する蛍光体と、前記蛍光体を透過した前記第１の狭帯域光及び前記蛍光体で発光した前記蛍光光を混合した光が照明光として照射された被写体からの、前記照明光の戻り光により撮像を行い、撮像画像信号を出力する撮像部と、前記撮像画像信号が基準のホワイトバランスを維持するように、前記第１の光源の出射光量による前記蛍光体の前記蛍光特性の変化に基づいて、前記撮像部の撮像ゲインを制御する制御部と、を備えることを特徴とする内視鏡装置を提供する。

前記蛍光特性は、前記蛍光光の発光光量を含むことが好ましい。

さらに、前記第１の光源の出射光量と、前記撮像画像信号が基準のホワイトバランスを維持するために必要な前記撮像部の撮像ゲインとの対応関係が記録された補正テーブルを記憶する補正情報記憶部を備え、前記制御部は、前記補正情報記憶部に記憶された前記補正テーブルと、前記第１の光源の出射光量とから必要な撮像ゲインを求め、前記必要な撮像ゲインに基づいて、前記撮像部の撮像ゲインを制御することが好ましい。

また、前記基準のホワイトバランスは、前記第１の光源の出射光量を最大とした場合の前記撮像画像信号のホワイトバランスであることが好ましい。

本発明の内視鏡装置によれば、光源における蛍光体の励起光量を変化させたとしても、色味の変わらない、ホワイトバランスが保たれた撮像画像を取得することができる。

本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置の構成を示す外観図である。 本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置の内部構成を示すブロック図である。 （Ａ）は、本発明の内視鏡装置に係る青色レーザ光源からの青色レーザ光の青紫色レーザ光源からの青紫色レーザ光の波長プロファイルを示すグラフであり、（Ｂ）は、本発明の青色レーザ光源からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体により波長変換された発光スペクトルの波長プロファイルを示すグラフである。 本発明の第１実施形態において、励起光量（青色レーザ光の出射光量）に対する追加レーザ光量（青紫色レーザ光の出射光量）を補正する補正テーブルの情報を算出する手順を定めたフローチャートである。 本発明に係る内視鏡装置において、撮像画像（信号）のホワイトバランスを算出することにより、蛍光体の蛍光特性を計測する場合の説明図である。 （Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置において、励起光量と、蛍光体からの蛍光光とを含む照明光のＧ／Ｂ比（Ｇ光成分／Ｂ光成分）との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、追加レーザ光量と、蛍光体からの蛍光光を含む照明光のＧ／Ｂ比との関係を示すグラフであり、（Ｃ）は、励起光量と、撮像画像（信号）を基準のホワイトバランスに維持するために必要な追加レーザ光量との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態において、励起光量に対する撮像画像信号のＢ光成分（Ｂ光画像信号）のゲインを補正する補正テーブルの情報を算出する手順を定めたフローチャートである。 （Ａ）は、本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、励起光量と、照明光のＧ／Ｂ比との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、励起光量と、撮像画像（信号）を基準のホワイトバランスに維持するために必要なＢ光ゲインとの関係を示すグラフである。

本発明に係る内視鏡装置について、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の内視鏡装置の一例としての外観図であり、図２は、本発明の内視鏡装置の第１実施形態を説明するための図で、内視鏡装置の概念的なブロック図である。
図１、図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置１０は、内視鏡１１と、光源装置１２と、プロセッサ装置１３とを有する。プロセッサ装置１３には、画像情報等を表示する表示部１５と、入力操作を受け付ける入力部１７とが接続されている。内視鏡１１は、内視鏡挿入部１９の先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像素子２６（図２参照）を含む撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。
また、照明光とは、狭帯域光と、白色光とを問わず、内視鏡１１から被写体に向けて照射される光をいう。

また、内視鏡１１は、被写体内に挿入される可撓性の内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部２３と、内視鏡１１を光源装置１２及びプロセッサ装置１３に着脱自在に接続するコネクタ部２５Ａ、２５Ｂを備える。なお、図示はしないが、操作部２３及び内視鏡挿入部１９の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。

内視鏡挿入部１９は、可撓性を持つ軟性部３１と、湾曲部３３と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３５とから構成される。内視鏡先端部３５には、図２に示すように、被観察領域へ照明光を照射する照射口２１と、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子２６が配置されている。照射口２１の奥には、光源装置からの励起光を受けて蛍光発光する蛍光体２０が、光ファイバ１８の先端に配置され、撮像素子２６の受光面には対物レンズユニット２４が配置される。

また、図２に示すように、内視鏡１１は、撮像素子２６からの撮像画像の画像信号の信号処理系として、アナログ信号である撮像画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行うためのＣＤＳ・ＡＧＣ回路２７と、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路２７でサンプリングと利得制御が行われたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）２８とを有する。Ａ／Ｄ変換器２８でＡ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、コネクタ部２５Ｂを介してプロセッサ装置１３の画像処理部５２に入力される。

湾曲部３３は、軟性部３１と先端部３５との間に設けられ、操作部２３に配置されたアングルノブ２２の回転動作により湾曲自在にされている。この湾曲部３３は、内視鏡１１が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端３５の照射口２１、及び撮像素子２６の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。また、図示は省略するが、内視鏡挿入部１９の照射口２１にはカバーガラスやレンズが配置される。

光源装置１２は、内視鏡先端部３５の照射口２１に供給する照明光を発生し、プロセッサ装置１３は、撮像素子２６からの画像信号を画像処理する画像処理部５２を備える。光源装置１２は、コネクタ部２５Ａを介して、プロセッサ装置１３はコネクタ部２５Ｂを介して、それぞれ内視鏡１１と接続される。また、プロセッサ装置１３には前述の表示部１５と入力部１７が接続されている。プロセッサ装置１３は、入力部１５や操作部２３からの指示に基づいて、内視鏡１１から伝送されてくる撮像信号を画像処理し、表示部１５へ表示用画像を生成して供給する。

図２に示すように、光源装置１２は、発光源として第１の光源である青色レーザ光源（ＬＤ１）４２と、第２の光源である青紫色レーザ光源（ＬＤ２）４４とを備える。具体的には、青色レーザ光源４２は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を出射するレーザダイオードであり、励起光源として内視鏡先端３５に設置された後述する蛍光体２０を蛍光発光させる励起光として作用する。青色レーザ光は、前述の蛍光光と混合されて白色（疑似白色）の照明光として被写体へ照射される。

また、青紫色レーザ光源４４は、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を出射するレーザダイオードであり、追加レーザ光源として前記照明光のＢ光成分（青色光成分）の不足を補う追加レーザ光として、照明光による被写体からの戻り光により撮像される撮像画像のホワイトバランスを所定の範囲に維持するために照射される。

また、ここでいう撮像画像のホワイトバランスとは、白色板を撮像した際の、その撮像画像を構成するＲ光成分（赤色光成分）、Ｇ光成分（緑色光成分）、及びＢ光成分の比率のことであり、前述の青色レーザ光源４２の出射光量を最大とした場合の撮像画像のホワイトバランスが基準のホワイトバランスとして設定される。
よって、前述の所定の範囲とは、基準のホワイトバランスとして設定された、Ｒ光成分、Ｇ光成分、及びＢ光成分の信号強度の比率であり、基準のホワイトバランスを維持するとは、青色レーザ光源４２の出射光量が変化したとしても、これらの信号強度の比率（例えば、ｒ：ｇ：ｂ）を略一定に維持することである。

なお、追加レーザ光として青紫色レーザ光源４４から出射される青紫色レーザ光も、内視鏡先端３５に設置された蛍光体２０を蛍光発光させる励起光として作用するが、その発光光量は、前述の青色レーザ光源４２に比べて１／２０程度である。
青色レーザ光源４２及び青紫色レーザ光源４４としては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

また、青色レーザ光源４２及び青紫色レーザ光源４４からの発光は、光源制御部４０により個別に制御されており、青色レーザ光源４２の出射光量と、青紫色レーザ光源４４の出射光量との光量比率は変更自在になっている。

これら青色レーザ光源４２及び青紫色レーザ光源４４から出射される青色レーザ光及び青紫色レーザ光は、集光レンズ（図示省略）によりそれぞれ光ファイバに入力され、合波器４６により合波され、コネクタ部２５Ａに伝送される。なお、これに限らず、合波器４６を用いずに、各光源４２、４４からのレーザ光を直接コネクタ部２５Ａに送出する構成であってもよい。

コネクタ部２５Ａに供給された中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光、及び中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光が合波されたレーザ光は、光ファイバ１８を経由して、内視鏡１１の内視鏡先端部３５まで伝送される。

光ファイバ１８は、マルチモードファイバであり、一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なケーブルを使用できる。

蛍光体２０は、波長変換部材として機能し、前述のとおり、励起光を受けて蛍光光を発光する。蛍光体２０は、青色レーザ光のエネルギの一部を吸収して緑色〜黄色に蛍光発光する複数種の蛍光体を含んで構成される。蛍光体２０の具体例としては、例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等を含む蛍光体等が利用できる。従って、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起光と、蛍光体２０により吸収されず透過した青色レーザ光とが合波された結果として、白色（疑似白色）の照明光が内視鏡先端部３５の照射口２１から出射される。本実施形態のように、青色レーザ光源を励起光源として用いれば、高い発光効率で高い発光強度の白色光が得られ、更に、白色光の発光強度を容易に調整できる。

上記の蛍光体２０は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生を防止できる。また、蛍光体２０は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光
に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、凹レンズ等の光路変更手段が不要となり、光学的損失が小さくなる。

図３は、本実施形態における、青紫色レーザ光源４４からの青紫色レーザ光と、青色レーザ光源４２からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体２０により波長変換された発光スペクトルとの波長プロファイルを示すグラフである。青紫色レーザ光は、プロファイルＡとして中心波長４０５ｎｍの輝線で表される。また、青色レーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体２０からの蛍光光は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。この蛍光光と青色レーザ光とによるプロファイルＢによって、前述した白色光（疑似白色光）が形成される。

プロファイルＡ及びプロファイルＢからなる照明光は、被写体によって反射され、戻り光として撮像素子おいて撮像画像信号として検出される。
図３に示すように、プロファイルＡは、青紫色レーザ光を主成分とするＢ光成分の撮像画像信号として検出され、また、プロファイルＢは、青色レーザ光を主成分とするＢ光成分と、蛍光光の起伏中央部分を主成分とするＧ光成分及び蛍光光の起伏の長波長側部分を主成分とするＲ光成分などに大きく分けられ、撮像画像信号として検出される。

そして、前述のとおり、撮像画像のホワイトバランスは、撮像素子の検出するこれらのＲ光成分、Ｇ光成分、及びＢ光成分の信号強度の比率である。よって、撮像画像において基準のホワイトバランスを維持するためには、撮像画像におけるＲ光成分、Ｇ光成分、及びＢ光成分の信号強度の比率を所定の範囲に維持する必要がある。

また、蛍光体２０において、励起光量に対する蛍光光の発光光量は、必ずしも一定ではなく、励起光量に応じて、蛍光体２０の蛍光特性が変化することがわかってきた。
そこで、前述のとおり、撮像画像において基準のホワイトバランスを維持するためには、内視鏡において、励起光量及び追加レーザ光量に対して、白色板を撮像した際の撮像画像におけるホワイトバランスの変化をグラフとして算出し、それらグラフの情報を蛍光体２０の蛍光特性として記憶しておく必要がある。

なお、励起光量及び追加レーザ光量に対して、蛍光光の波長プロファイルの形状はそれほど変化せず、主に励起光であるＢ光成分に対して、主に蛍光光であるＲ光成分とＧ光成分とは略一定の割合で変化するため、前述のホワイトバランスとして、Ｇ光成分とＢ光成分との信号強度の比率であるＧ／Ｂ比を用いることが可能である。
よって、本発明においては、励起光量及び追加レーザ光量に対するＧ／Ｂ比の変化をグラフとして算出し、それらのグラフの情報を蛍光体２０の蛍光特性として記憶する。

また、本明細書でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えばＲ光、Ｇ光、Ｂ光等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。

この内視鏡装置１０では、プロファイルＡとプロファイルＢとの光量を光源制御部４０により相対的に増減制御することで、プロファイルＡ及びＢの混合比率に応じて特性の異なる照明光を得ることができる。
なお、前述のとおり、２つのレーザ光を合波しない場合には、内視鏡１１は、内視鏡先端３５に、図示しないが、照射口を２つ持ち、一方の照射口は先端部に蛍光体を備え、青色レーザ光と蛍光光とからなる疑似白色光を、もう一方の照射口は先端部に蛍光体を備えず、そのまま青紫色レーザ光を照射する構成であってもよい。

再び図２に戻り説明する。前述のように青色レーザ光と蛍光体２０からの蛍光光による白色光、及び青紫色レーザ光による狭帯域光からなる照明光は、内視鏡１１の先端部３５から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子を対物レンズユニット２４により撮像素子２６の受光面上に結像させて撮像する。

撮像後に撮像素子２６から出力される撮像画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路２７によってサンプリングと利得制御が行われた後、Ａ／Ｄ変換器２８に伝送されてデジタル信号に変換され、コネクタ部２５Ｂを介してプロセッサ装置１３に入力される。

プロセッサ装置１３は、光源制御部４０を通じて光源装置１２を制御する制御部５０と、前述の制御部５０に接続される、画像処理部５２と、補正情報記憶部５４とを有する。制御部５０は、青色レーザ光源４２からの励起光量が変化しても撮像画像が基準のホワイトバランスを維持するように、画像処理部５２における撮像画像情報又はＣＤＳ・ＡＧＣ回路２７からの撮像画像信号よりホワイトバランスの調整に必要な青紫色レーザ光原４４からの追加レーザ光量を算出する。励起光量の変化に対する追加レーザ光量の算出の詳細については後述する。
算出された励起光量と追加レーザ光量との関係は、予め補正テーブル５６として補正情報記憶部５４で記憶され、光源制御部４０を通して青紫色レーザ光源４４の制御に用いられる。

また、光源制御部４０は、青色レーザ光源４２及び青紫色レーザ光源４４における駆動電流を制御することで、それらの出射光量を制御する。そのため、補正情報記憶部５４には、青色レーザ光源４２及び青紫色レーザ光源４４に対する駆動電流とその出射光量との関係も情報として予め記憶されている。そして、制御部５０は、これら出射光量に必要な駆動電流の情報を算出し、それら駆動電流の情報を光源制御部４０へ出力し、光源制御部４０が、それぞれの光源に流れる駆動電流を制御することで、それらの出射光量を制御している。

Ａ／Ｄ変換器２８から出力された撮像画像信号は、前述の画像処理部５２に入力される。画像処理部５２では、入力されたデジタル画像信号を画像データに変換して適切な画像処理を行い、所望の出力用画像情報を生成する。生成された出力用画像情報は、入力装置１７及び操作部２３等の指示により、制御部５０を通じて表示部１５へ出力される。
以上が、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置１０の構成である。

次に、本発明の内視鏡装置１０において、青色レーザ光源４２からの励起光量と、撮像画像を基準のホワイトバランスに維持するために必要な、青紫色レーザ光源４４からの追加レーザ光量との関係示す補正テーブル５６を作成し、補正情報記憶部５４へ記憶する動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。

まず、始めに、図５に示すように、内視鏡先端３５を白色板に対向する形で設置し、青色レーザ光源４２より、励起光（青色レーザ光）を出射する（Ｓ１０）。そして、励起光量を最大として、青色レーザ光及び蛍光光の混合した照明光を白色板に対して照射し、その戻り光を撮像素子２６により撮像する。撮像素子２６は、撮像画像信号（撮像画像情報）を出力する（Ｓ１２）。

撮像素子２６により撮像された撮像画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路２７によって相関二重サンプリングされて撮像素子におけるリセット雑音やアンプ雑音が除去され、Ａ／Ｄ変換器２８によって、アナログ撮像画像信号をデジタル撮像画像信号として変換され、画像処理部５２へ出力される。
そして、画像処理部５２では、例えば、その撮像画像信号をＲ光成分、Ｇ光成分、及びＢ光成分の３つの成分に分離し、また、出力部１５において表示する表示用画像信号を生成する。制御部５０は、画像処理部５２において分離されたＲ光成分、Ｇ光成分、及びＢ光成分それぞれの信号値の比率を算出し、撮像素子における基準のホワイトバランスとして、補正情報記憶部５４へ記憶する。また、前述のとおり、基準のホワイトバランスは、基準のＧ／Ｂ比でもよく、本発明の実施形態においては、ホワイトバランスとしてＧ／Ｂ比を用いている。また、撮像画像のホワイトバランス（Ｇ／Ｂ比）は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路２７において算出されてもよい（Ｓ１４）。

次に、光源制御部４０を操作して、励起光量を徐々に低下させる。励起光量が低下すると、蛍光体２０において励起光量に対する発光光量の比率は一定ではないため、撮像画像のホワイトバランスが劣化する。前述のとおり、実際には、励起光量を低下させると、蛍光体を透過する励起光の割合が減少し、Ｂ光成分の光量が不足する。
具体的には、青色レーザ光源４２を駆動する駆動電流値に対して、画像処理部５２で算出される撮像画像信号のホワイトバランスの劣化、ここではＧ／Ｂ比の劣化を制御部５０においてグラフとして算出し、補正情報記憶部５４で記憶する。前述のとおり、Ｂ光成分に対するＧ光成分及びＲ光成分の比率は変わらないため、ここではホワイトバランスとしてＧ／Ｂ比を用いている。
よって、補正情報記憶部５４には、励起光量の減少に従って、Ｇ／Ｂ比が大きくなる様子を示す図６（Ａ）のグラフの情報が記憶される（Ｓ１６）。

次に、制御部５０は、補正情報記憶部５４に記憶された、図６（Ａ）のＧ／Ｂ比の劣化のグラフより、基準のＧ／Ｂ比を維持するために必要な、青紫色レーザ光源からの追加レーザ光（青紫色レーザ光）の出射光量を算出する。追加レーザ光は、前述のとおり、撮像画像のＧ／Ｂ比において、Ｂ光成分の光量不足を補うために出射されるものである。
前述のとおり、追加レーザ光は、その大部分が蛍光体２０を励起させることなく透過して内視鏡先端より照射されるが、そのごく一部は蛍光体２０を蛍光発光させ、蛍光光を照射する。前述の青色レーザ光源４２からの励起光の場合と同様に、追加レーザ光量を最大として、白色板を撮像し、徐々に追加レーザ光量を低下させることで、追加レーザ光とその撮像画像信号のＧ／Ｂ比とを示す、図６（Ｂ）のグラフを算出し、補正情報記憶部５４に記憶する（Ｓ１８）。

これまでの動作によって、補正情報記憶部５４は、励起光量とＧ／Ｂ比との関係を示す図６（Ａ）のグラフと、追加レーザ光量とＧ／Ｂ比との関係を示す図６（Ｂ）のグラフとを記憶したこととなる。

次に、制御部５０は、図６（Ａ）の励起光量とＧ／Ｂ比との関係と、図６（Ｂ）の追加レーザ光量とＧ／Ｂ比との関係とから、励起光量の低下に伴って劣化したＧ／Ｂ比を補うために必要な追加レーザ光量を、図６（Ｃ）のグラフに示される関係を規定する補正テーブル５６として算出する。
また、励起光量と必要な追加レーザ光量との関係を示す図６（Ｃ）のグラフである補正テーブル５６は、図６（Ａ）のグラフ及び図６（Ｂ）のグラフを算出したように、白色板を撮像しつつ励起光量を低下させ、励起光量が低下しても、撮像画像信号のＧ／Ｂ比が一定となるように、追加レーザ光を追加して出射し、励起光と追加レーザ光とのそれぞれの光量を測定することで算出してもよい。
補正テーブル５６は補正情報記憶部５４に記憶される（Ｓ２０）。

よって、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置においては、青色レーザ光源４２の出射光量と、前述の補正テーブル５６とから、青紫色レーザ光源４４の出射光量が決定し、決定した出射光量に基づいて青紫色レーザ光源４４から追加レーザ光を追加して出射することで、Ｇ／Ｂ比が維持され、基準のホワイトバランスが維持された撮像画像を撮像することができる。

次に、本発明の第１実施形態に係る内視鏡装置において、被写体を撮像する際の動作について簡単に説明する。

まず、始めに、被検体内に内視鏡挿入部が挿入され、青色レーザ光源４２から励起光が出射され、内視鏡先端３５の蛍光体２０を励起し、被写体に向けて白色光を照射される。例えば、操作者によって、内視鏡先端３５と被写体との距離が調整され、距離に応じて励起光量が調整されると、制御部５０は、励起光量と、補正情報記憶部５４に記憶された前述の補正テーブル５６とから、追加レーザ光量を算出し、青紫色レーザ光源４４から、所定量の追加レーザ光を出射する。
前述の白色光及び追加レーザ光を合わせて被写体に向けて照射することで、内視鏡装置は、基準のホワイトバランスが維持された撮像画像を取得することができる。

なお、本発明の第１実施形態においては、前述の白色光を用いた通常観察の他に、特殊光観察を行うことができる。具体的には、第２の光源である青紫色レーザ光源４４からの青紫色レーザ光の出射光量を前述の通常観察時よりも所定量増加させることで、撮像画像を暗くすることなく被写体表面に存在する表層血管を強調した、表層血管強調画像を取得することができる。

また、本発明の第１実施形態においては、第２の光源からの光である追加レーザ光の波長帯域が、第１の光源からの光である励起光の波長帯域よりも短波長側にある場合について説明したが、追加レーザ光の波長帯域が、励起光の波長帯域よりも長波長側にあってもよい。この場合には、例えば、追加レーザ光自体がＧ光成分の光であれば、照明光において、撮像画像の明るさ（輝度値）や演色性に影響の大きいＧ光成分の光量が増加するため、撮像画像の明るさや演色性を向上させることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図７に示すように、第１実施形態と第２実施形態との構成上の違いは、第１実施形態が、青色レーザ光源（ＬＤ１）４２と青紫色レーザ光源（ＬＤ２）４４の２灯であり、それらを合波部４６で合波する構成であったのに対して、第２実施形態は、青色レーザ光源（ＬＤ１）４２の１灯である点と、制御部５０が、直接ＣＤＳ・ＡＧＣ回路２７を直接制御し、そのホワイトバランスゲインを調整する点とにある。
なお、ホワイトバランスゲインの調整は、制御部５０がＣＤＳ・ＡＧＣ回路を制御する以外にも、撮像画像信号を取得した画像処理部５２においても、同種の調整を行うことができる。

本発明の第２実施形態において、青色レーザ光源４２からの励起光量と、撮像画像の基準のＧ／Ｂ比を維持するために撮像画像信号におけるＢ光成分（Ｂ光画像信号）に乗じられるゲイン（Ｂゲイン）との関係示す補正テーブル５６を作成し、補正情報記憶部５４へ記憶する動作を図８のフローチャートに基づいて説明する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、主に励起光であるＢ光成分に対して、主に蛍光光であるＲ光成分とＧ光成分とは略一定の割合で変化するため、前述のホワイトバランスとして、Ｇ光成分とＢ光成分との信号強度の比率であるＧ／Ｂ比を用いており、Ｂ光画像信号をＢゲインで調整することでＧ／Ｂ比を所定の値に維持することができる。

ステップＳ１１０からステップＳ１１６については、本発明の第１実施形態のステップＳ１０からステップＳ１６と同じであるため説明を省略する。一連のステップにより、励起光量に対するＧ／Ｂ比の劣化を示す図９（Ａ）のグラフが算出され、補正情報記憶部５４に記憶される。

図９（Ａ）のグラフが算出されると、制御部５０において、そのグラフに基づいて、撮像画像信号のＧ／Ｂ比を基準のＧ／Ｂ比に維持するために必要な、Ｂ光画像信号に対するＢゲインが算出される（Ｓ１１８）。
そして、算出された励起光量と前述のＢゲインとの関係を示す図９（Ｂ）のグラフを、補正テーブル５６として、補正情報記憶部５４に記憶する（Ｓ１２０）。

よって、本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置においては、青色レーザ光源４２の出射光量と、前述の補正テーブル５６とから、Ｂ光画像信号に対するＢゲインが決定し、撮像素子により出力されるＢ光画像信号に決定されたＢゲインを乗じることで、Ｇ／Ｂ比が維持され、基準のホワイトバランスが維持された撮像画像を取得することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る内視鏡装置において、被写体を撮像する際の動作について簡単に説明する。

まず、始めに、被検体内に内視鏡挿入部が挿入され、青色レーザ光源４２から励起光が出射され、内視鏡先端３５の蛍光体２０を励起し、被写体に向けて白色光が照射される。例えば、操作者によって、内視鏡先端３５と被写体との距離が調整され、距離に応じて励起光量が調整されると、制御部５０は、励起光量と、補正情報記憶部５４に記憶された前述の補正テーブル５６とから、必要なＢゲインを算出する。
そして、撮像素子２６により取得されたＢ光画像信号に、前述の必要なＢゲインを乗じることで、内視鏡装置１０は、Ｇ／Ｂ比が維持され、基準のホワイトバランスが維持された撮像画像を取得することができる。

以上、本発明の内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。

１０ 内視鏡装置
１１ 内視鏡
１２ 光源装置
１３ プロセッサ装置
１５ 表示部
１７ 入力部
１８ 光ファイバ
１９ 内視鏡挿入部
２０ 蛍光体
２１ 照射口
２２ アングルノブ
２３ 操作部
２４ 対物レンズユニット
２５Ａ、２５Ｂ コネクタ部
２６ 撮像素子
２７ ＣＤＳ・ＡＧＣ回路
２８ Ａ／Ｄ変換器
３１ 軟性部
３３ 湾曲部
３５ 先端部
４０ 光源制御部
４２ 青色レーザ光源
４４ 青紫色レーザ光源
４６ 合波部
５０ 制御部
５２ 画像処理部
５４ 補正情報記憶部
５６ 補正テーブル

Claims (9)

1. 狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第１の狭帯域光を出射する第１の光源と、
   前記第１の狭帯域光の少なくとも一部を透過すると共に、前記第１の狭帯域光によって励起された蛍光光を発光し、前記第１の光源の出射光量に応じて蛍光特性が変化する蛍光体と、
   狭帯域化された、前記第１の光源とは異なる所定の波長帯域幅を持つ第２の狭帯域光を出射する第２の光源と、
   前記蛍光体を透過した前記第１の狭帯域光及び前記蛍光体で発光した前記蛍光光を混合した光、又は前記第１及び第２の狭帯域光及び前記蛍光光を混合した光が照明光として照射された被写体からの、前記照明光の戻り光により撮像を行い、撮像画像信号を出力する撮像部と、
   前記撮像画像信号が基準のホワイトバランスを維持するように、前記第１の光源の出射光量による前記蛍光体の前記蛍光特性の変化に基づいて、前記第２の光源の出射光量を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記蛍光特性は、前記蛍光光の発光光量を含む請求項１に記載の内視鏡装置。
3. さらに、前記第１の光源の出射光量と、前記撮像画像信号が基準のホワイトバランスを維持するために必要な前記第２の光源の出射光量との対応関係が記録された補正テーブルを記憶する補正情報記憶部を備え、
   前記制御部は、前記補正情報記憶部に記憶された前記補正テーブルと、前記第１の光源の出射光量とから前記第２の光源の必要な出射光量を求め、前記必要な出射光量に基づいて、前記第２の光源の出射光量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡装置。
4. 前記基準のホワイトバランスは、前記第２の光源からの出射を停止し、前記第１の光源の出射光量を最大とした場合の前記撮像画像信号のホワイトバランスである請求項１〜３のいずれかに記載の内視鏡装置。
5. 前記第２の狭帯域光の波長帯域は、前記第１の狭帯域光の波長帯域よりも短波長側にある請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡装置。
6. 前記第１の光源は、中心波長を４４５ｎｍとする青色レーザ光源であり、前記第２の光源は、中心波長を４０５ｎｍとする青紫色レーザ光源である請求項５に記載の内視鏡装置。
7. 前記第２の狭帯域光の波長帯域は、前記第１の狭帯域光の波長帯域よりも長波長側にある請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡装置。
8. 前記ホワイトバランスとして、前記撮像画像信号の緑色光成分と青色光成分との比であるＧ／Ｂ比を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内視鏡装置。
9. 前記照明光は、所定波長帯域の赤色光成分、緑色光成分及び青色光成分をそれぞれ含む疑似白色光である請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡装置。

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