JP6258834B2 - 内視鏡システム及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、病変部の診断に寄与する生体数値情報を取得する内視鏡システム及びその作動方法に関する。

医療分野においては、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて、診断することが一般的になっている。この内視鏡システムを用いた診断では、モニタに表示された画像をドクターが観察して、病変部位か否かの判断を行っている。このような内視鏡画像に基づく診断はドクターの熟練度が大きく影響することから、ドクターの熟練度によらない新たな診断方法が求められている。

例えば、病変部とヘモグロビン量とは相関関係があることから、特許文献１では、ヘモグロビン量をＩＨｂ（Index of Hemoglobin）として定量化し、ＩＨｂを病変部の診断に用いることが記載されている。

特開２００３−２２００１９号公報

しかしながら、ＩＨｂなど生体数値情報を用いた診断において、特許文献１では、近接撮影や遠景撮影など観察対象との距離に関わらず、同じようにして生体数値情報を算出している。このように観察対象との距離などによって照明条件や撮影条件が変化すると生体数値情報の値が変わってしまうことから、客観性に欠けることがあった。

本発明は、照明条件や撮影条件によらず、客観性の高い生体数値情報を取得することができる内視鏡システム及びその作動方法を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡システムは、照明光を発する光源部と、照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部と、第１の静止画取得指示のときに発光した照明光の発光量を記憶する発光量記憶部と、発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、照明光の発光を行うように制御する光源制御部と、観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、観察対象の明るさ情報を算出する明るさ情報算出部と、明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は第１の静止画取得指示よりも後に行われる第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行う画像制御部と、第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号から第１の生体数値情報を算出し、前記第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号から第２の生体数値情報を算出する生体数値情報算出部と、を備える。
本発明の内視鏡システムは、照明光を発する光源部と、照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部と、第１の静止画取得指示のときに発光した照明光の発光量を記憶する発光量記憶部と、発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、照明光の発光を行うように制御する光源制御部と、観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、観察対象の明るさ情報を算出する明るさ情報算出部と、明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は第１の静止画取得指示よりも後に行われる第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行う画像制御部とを有し、
第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第１の観察対象と、第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第２の観察対象とは異なっている。

画像制御部は、明るさ情報が第１の特定範囲内のときに第２の静止画取得指示を有効化し、明るさ情報が第１の特定範囲外のときに第２の静止画取得指示を無効化するように制御することが好ましい。画像制御部は、明るさ情報が第１の特定範囲内のときに第２の静止画取得指示が有効である旨のガイダンスを表示部に表示し、明るさ情報が第１の特定範囲外のときに第２の静止画取得指示が無効である旨のガイダンスを表示部に表示するように制御することが好ましい。画像制御部は、明るさ情報が第１の特定範囲内に入ったときに音で報知するように制御することが好ましい。

画像制御部は、明るさ情報が第１の特定範囲内のときに、第２の静止画取得指示を自動で行うように制御することが好ましい。画像制御部は、明るさ情報が第１の特定範囲内にあり、且つ、観察対象の動き量が第２の特定範囲内のときに、第２の静止画取得指示を自動で行うように制御することが好ましい。画像制御部は、明るさ情報を数値又はインジケーターの少なくともいずれかで表示部に表示することが好ましい。

撮像センサが、第１の静止画取得指示のときに、全画素の信号読出しを行い、第１の静止画取得指示の後の動画表示に、画素を間引いて信号読出しで行う場合には、明るさ情報算出部は、動画表示のときに得られる明るさ情報に対して、特定の明るさ変換処理を施すことが好ましい。

第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画から第１の生体数値情報を算出し、第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画から第２の生体数値情報を算出する生体数値情報算出部を備えることが好ましい。

第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画に写り込んだ第１の観察対象と第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画に写り込んだ第２の観察対象とは異なっていることが好ましい。

本発明の内視鏡システムの作動方法は、静止画取得指示部が、照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための第１の静止画取得指示を行うステップと、発光量記憶部が、第１の静止画取得指示のときに発光した照明光の発光量を記憶するステップと、明るさ情報算出部が、観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、観察対象の明るさ情報を算出するステップと、静止画取得指示部が、第１の静止画取得指示の後に、第２の静止画取得指示を行うステップと、光源制御部が、発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、照明光の発光を行うように制御するステップと、画像制御部が、明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は第１の静止画取得指示よりも後に行われる第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行うステップと、生体数値情報算出部が、第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号から第１の生体数値情報を算出し、第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号から第２の生体数値情報を算出するステップと、を有する。
本発明の内視鏡システムの作動方法は、静止画取得指示部が、照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための第１の静止画取得指示を行うステップと、発光量記憶部が、第１の静止画取得指示のときに発光した照明光の発光量を記憶するステップと、明るさ情報算出部が、観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、観察対象の明るさ情報を算出するステップと、静止画取得指示部が、第１の静止画取得指示の後に、第２の静止画取得指示を行うステップと、光源制御部が、発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、照明光の発光を行うように制御するステップと、画像制御部が、明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は第１の静止画取得指示よりも後に行われる前記第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行うステップとを有し、第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第１の観察対象と、第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第２の観察対象とは異なっている。

本発明によれば、照明条件や撮影条件によらず、客観性の高い生体数値情報を取得することができる。

内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒのスペクトルを示すグラフである。 静止画取得指示を有効化したときのＲＧＢ画像信号の流れを説明する説明図である。 静止画取得指示を無効化したときのＲＧＢ画像信号の流れを説明する説明図である。 静止画取得指示に関するガイダンスを表示するモニタの画像図である。 明るさ情報を数値で表示するモニタの画像図である。 明るさ情報をインジケーターで表示するモニタの画像図である。 本発明の一連の流れを示すフローチャートである。 第１及び第２の観察対象を示す説明図である。 第２実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 第２実施形態の通常モード又は測定用通常モードで発光する白色光のスペクトルを示すグラフである。 第２実施形態の特殊モード又は測定用特殊モードで発光する特殊光のスペクトルを示すグラフである。 第３実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 回転フィルタの平面図である。 図３と異なる紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒのスペクトルを示すグラフである。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられる湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ１３ａ、フリーズボタン１３ｂ、ズーム操作部１３ｃが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、通常モードと、特殊モードと、測定用通常モードと、測定用特殊モードと、発光量固定モードの５種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常モードは、通常画像をモニタ１８上に表示するモードである。特殊モードは、特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。測定用通常モードは、通常画像をモニタ１８上に表示するとともに、フリーズボタン１３ｂを操作して通常画像の静止画を取得したときに生体数値情報を算出するモードである。測定用特殊モードは、特殊画像をモニタ１８上に表示するとともに、フリーズボタン１３ｂを操作して特殊画像の静止画を取得したときに生体数値情報を算出するモードである。発光量固定モードは、測定用通常モード及び測定用特殊モードに設定されているときに用いられ、生体数値情報を取得する際に、照明光の発光量を固定にするためのモードである。

フリーズボタン１３ｂ（本発明の「静止画取得指示部」に対応する）は、観察対象の静止画を取得するときに用いられる。このフリーズボタン１３ｂを押圧操作することで、静止画取得指示が光源装置１４及びプロセッサ装置１６に送信され、その時点での観察対象の静止画が静止画記憶部７２に記録される。ズーム操作部１３ｃは、観察対象を拡大して観察する拡大観察を行う時に用いられる。このズーム操作部１３ｃを操作することで、ズームレンズ４７（図２参照）がテレ位置とワイド位置との間を移動する。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（User Interface：ユーザーインターフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、光源装置１４は、V-LED（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、B-LED（Blue Light Emitting Diode）２０ｂ、G-LED（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、R-LED（Red Light Emitting Diode）２０ｄ、これら４色のＬＥＤ２０a〜２０ｄの駆動を制御する光源制御部２１、４色のLED２０a〜２０ｄから発せられる４色の光の光路を結合する光路結合部２３、及び発光量記憶部２４を備えている。光路結合部２３で結合された光は、挿入部１２a内に挿通されたライトガイド（ＬＧ（Light Guide））４１及び照明レンズ４５を介して、被検体内に照射される。なお、LEDの代わりに、LD（Laser Diode）を用いてもよい。また、上記の「４色のＬＥＤ２０a〜２０ｄ」は本発明の「光源部」に対応する。

図３に示すように、V-LED２０ａは、中心波長４０５±１０nm、波長範囲３８０〜４２０nmの紫色光Ｖを発生する。B-LED２０ｂは、中心波長４６０±１０nm、波長範囲４２０〜５００nmの青色光Ｂを発生する。G-LED２０ｃは、波長範囲が４８０〜６００nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。R-LED２０ｄは、中心波長６２０〜６３０nmで、波長範囲が６００〜６５０nmに及ぶ赤色光Ｒを発生する。なお、４色の光を全て観察対象の照明に用いる必要は無い。例えば、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの３色の光で観察対象の照明を行ってもよい。

図２に示すように、光源制御部２１は、通常モードと、特殊モードと、測定用通常モードと、測定用特殊モードのいずれの観察モードにおいても、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、R-LED２０ｄを点灯する。したがって、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの４色の光が混色した光が、観察対象に照射される。また、光源制御部２１は、通常モード及び測定用通常モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。一方、光源制御部２１は、特殊モード及び測定用特殊モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。なお、ＶｃとＶｓは数値的に異なっており、ＢｃとＢｓ、ＧｃとＧｓと、ＲｃとＲｓとについても同様に数値的に異なっている。

発光量記憶部２４は、測定用通常モード又は測定用特殊モードに設定して、初めて、フリーズボタン１３ｂからの静止画取得指示（第１の静止画取得指示）を受信したときに、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光量を記憶する。発光量記憶部２４は、モード切替ＳＷ１３ａで発光量固定モードに切り替えられて発光量固定指示を受信したときに、記憶した発光量を光源制御部２１に送信する。光源制御部２１は、発光量記憶部２４に記憶された発光量に基づいて、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光を行う。

ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、光路結合部２３で結合された光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。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の細径なファイバケーブルを使用することができる。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０aと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して、ライトガイド４１からの光が観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、撮像センサ４８を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ４６及びズームレンズ４７を介して、撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象の反射像が結像される。

撮像センサ４８はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像センサ４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ４８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＲＧＢ画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Ｒフィルタが設けられたＲ画素、Ｇフィルタが設けられたＧ画素、Ｂフィルタが設けられたＢ画素を備えた、いわゆるＲＧＢ撮像センサである。

なお、撮像センサ４８としては、RGBのカラーの撮像センサの代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色撮像センサであっても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるため、補色−原色色変換によって、CMYGの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換する必要がある。また、撮像センサ４８はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部２１は青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを時分割で点灯させて、撮像信号の処理では同時化処理を加える必要がある。

撮像センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（Correlated Double Sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto Gain Control））を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ（Analog /Digital）コンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は、受信部５３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、第１切替部６０と、通常画像処理部６２と、特殊画像処理部６４と、明るさ情報算出部６５と、第２切替部６６と、映像信号生成部６８と、静止画記憶部７２と、生体数値情報算出部７４とを備えている。受信部５３は内視鏡１２からのデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。Ｒ画像信号は撮像センサ４８のＲ画素から出力される信号に対応し、Ｇ画像信号は撮像センサ４８のＧ画素から出力される信号に対応し、Ｂ画像信号は撮像センサ４８のＢ画素から出力される信号に対応している。

ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施されたＲＧＢ画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後のＲＧＢ画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。ゲイン補正処理後のＲＧＢ画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のＲＧＢ画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、画素補間処理とも言う）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。

ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でガンマ補正等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、ＲＧＢ画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、第１切替部６０に送信される。

第１切替部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、通常モード又は測定用通常モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を通常画像処理部６２に送信し、特殊モード又は測定用特殊モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を特殊画像処理部６４に送信する。また、第１切替部６０は、測定用通常モード又は測定用特殊モードに設定されている場合には、ＲＧＢ画像信号を明るさ情報算出部６５に送信する。

通常画像処理部６２は、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。色変換処理では、デジタルのＲＧＢ画像信号に対しては、３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などを行い、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に変換する。次に、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に対して、各種色彩強調処理を施す。この色彩強調処理済みのＲＧＢ画像信号に対して、空間周波数強調等の構造強調処理を行う。構造強調処理が施されたＲＧＢ画像信号は、通常画像のＲＧＢ画像信号として、通常画像処理部６２から第２切替部６６に入力される。第２切替部６６を経た通常画像のＲＧＢ画像信号は、映像信号生成部６８により、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号に基づいて、モニタ１８は、通常画像を表示する。

特殊画像処理部６４は、通常画像処理部６２と同様に、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。これら処理済みのＲＧＢ画像信号は、特殊画像のＲＧＢ画像信号として、特殊画像処理部６４から第２切替部６６に入力される。第２切替部６６を経た特殊画像のＲＧＢ画像信号は、映像信号生成部６８により、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号に基づいて、モニタ１８は、特殊画像を表示する。

明るさ情報算出部６５は、ＲＧＢ画像信号に基づいて明るさ情報を算出する。算出した明るさ情報は画像制御部７０に送信される。明るさ情報は、例えば、輝度Ｙであり、この場合には、輝度Ｙ＝α×Ｒ＋β×Ｇ＋γ×Ｂにより算出される。ここで、「Ｒ」はＲ画像信号の画素値を、「Ｇ」はＧ画像信号の画素値を、「Ｂ」はＢ画像信号の画素値を表している。また、「α、β、γ」は一定の係数を表している。また、明るさ情報は観察対象と先端部１２ｄの距離によって変動し、輝度Ｙの場合であれば、観察対象との距離が遠くなる程、輝度Ｙは小さくなる。

なお、動画表示時には、撮像センサ４８の信号読出しを間引き読出しで行い、静止画取得時には、撮像センサ４８の信号読出しを全画素読出しで行う場合には、動画表示時の明るさ情報と静止画取得時の明るさ情報とが異なるため、動画表示時の明るさ情報は、特定の明るさ変換処理により、静止画取得時相当の明るさ情報に変換することが好ましい。

画像制御部７０は、フリーズボタン１３ｂからの第１又は第２の静止画取得指示又は明るさ情報算出部６５からの明るさ情報に基づいて、第２切替部６６を制御するとともに、モニタ１８を制御する。画像制御部７０は、通常モードに設定されている場合には、通常画像処理部６２からのＲＧＢ画像信号を映像信号生成部６８に送信し、特殊モードに設定されている場合には、特殊画像処理部６４からのＲＧＢ画像信号を映像信号生成部６８に送信する。

また、画像制御部７０は、測定用通常モード又は測定用特殊モードに設定されている場合には、フリーズボタン１３ｂからの静止画取得指示が無い状態では、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４からのＲＧＢ画像信号を映像信号生成部６８に送信する。一方、画像制御部７０は、フリーズボタン１３ｂからの第１の静止画取得指示を受信すると、第２切替部６６に対して、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４からのＲＧＢ画像信号を、映像信号生成部６８だけでなく、静止画記憶部７２に送信するように指示する。

また、画像制御部７０は、フリーズボタン１３ｂからの第２の静止画取得指示を受信すると、明るさ情報算出部６５で算出した明るさ情報に基づいて、第２の静止画取得指示を有効化又は無効化するかの判定を行う。画像制御部７０は、明るさ情報が第１の特定範囲内に入っていると判定したときには、第２の静止画取得指示を有効化する。第２の静止画取得指示が有効化されると、画像制御部７０は、図４に示すように、第２切替部６６に対して、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４からのＲＧＢ画像信号を、映像信号生成部６８だけでなく、静止画記憶部７２に送信するように指示する。なお、第１の特定範囲は第１の静止画取得指示の時の明るさ情報とほぼ同じ、又はその明るさ情報を含む範囲であり、第１の静止画取得指示が行われたときに設定される。その際には、第１の静止画取得指示の時の明るさ情報も静止画記憶部７２に送信されて記憶される。

一方、画像制御部７０は、明るさ情報が第１の特定範囲に入っていない場合には、第２の静止画取得指示を無効化する。第２の静止画取得指示が無効化された場合には、画像制御部７０は、図５に示すように、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４からのＲＧＢ画像信号を映像信号生成部６８にのみ送信するように指示する一方で、静止画記憶部７２への送信指示は行わない。したがって、この場合には、フリーズボタン１３ｂを押圧操作しても、静止画用のＲＧＢ画像信号が保存されないことになる。

なお、画像制御部７０は、第２の静止画取得指示が有効又は無効である旨のガイダンス情報をモニタ１８上に表示するように制御してもよい。この場合には、例えば、第２の静止画取得指示が有効である場合には、図６に示すように、モニタ１８上に、観察対象８０の動画表示に加えて、「静止画取得指示は有効です」のガイダンス８２が表示される。

また、画像制御部７０は、明るさ情報算出部６５で算出した明るさ情報をモニタ１８上に表示するように制御してもよい。例えば、図７に示すように、モニタ１８上には、明るさ情報算出部６５で算出した現在の明るさ情報８４に加えて、第１の静止画取得指示のときの明るさ情報を目標明るさ情報８５として表示するようにしてもよい。また、図８に示すように、現在の明るさ情報及び目標明るさ情報をそれぞれインジケーター８６、８７で表わしてもよい。この場合、明るさが大きくなる程、インジケーターの高さが大きくなる。また、明るさ情報をモニタ１８上で表示することに代えて又は加えて、明るさ情報が第１の特定範囲に入ったときに、音でドクターに報知するようにしてもよい。

また、画像制御部７０は、明るさ情報算出部６５で算出した明るさ情報が第１の特定範囲に入ったときに、フリーズボタン１３ｂの操作の有無に関わらず、第２の静止画取得指示を自動的に行うように制御してもよい。この場合には、明るさ情報が第１の特定範囲に入ったときに、静止画用のＲＧＢ画像信号が自動的に静止画記憶部７２に記憶される。

更には、画像制御部７０は、明るさ情報算出部６５で算出した明るさ情報が第１の特定範囲にあり、且つ、観察対象の動き量が第２の特定範囲に入った時にも、フリーズボタン１３ｂの操作の有無に関わらず、第２の静止画取得指示を自動的に行うように制御してもよい。この場合には、観察対象の動き量を監視するために、プロセッサ装置１６内に、ノイズ除去部５８からＲＧＢ画像信号に基づいて観察対象の動き量を算出する動き量算出部（図示しない）を設け、この動き量算出部から画像制御部７０に動き量の情報を送信する必要がある。なお、第２の特定範囲は、観察対象の動き量が、観察対象がほとんど動いていないことを示す「０」、又はほぼ「０」である範囲である。

生体数値情報算出部７４は、静止画記憶部７２に記憶された静止画用のＲＧＢ画像信号に基づいて、生体数値情報を算出する。算出された生体数値情報は、モニタ１８上に表示される。ここで、静止画記憶部７２に記憶される静止画用のＲＧＢ画像信号は、いずれも、観察対象に照射される紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光量が同一である状態で得られたものであり、且つ、明るさ情報が第１の特定範囲内である状態で得られたものである。したがって、静止画記憶部７２に記憶される静止画用のＲＧＢ画像信号は、いずれも同じ照明条件の下で得られたものである。このような静止画用のＲＧＢ画像信号から生体数値情報を算出することで、算出した生体数値情報は、極めて客観性が高く、且つ信頼性が高いものとなっている。

生体数値情報算出部７４では、生体数値情報としては、ヘモグロビンインデックス（ＩＨｂ）、酸素飽和度、血管深さ、血管密度などを算出する。例えば、ヘモグロビンインデックスについては、下記の式に基づいて、算出する。
（式）：ＩＨｂ＝３２×Ｌｏｇ_２（Ｒｘ／Ｇｘ）
ただし、「Ｒｘ」は静止画用のＲ画像信号の画素値を、「Ｇｘ」は静止画用のＧ画像信号の画素値を表している。

次に、異なる位置にある第１及び第２の観察対象の静止画を取得し、それぞれの静止画から生体数値情報を算出する一連の流れについて、図９のフローチャートに沿って説明する。まず、通常モードにセットし、内視鏡１２の挿入部１２ａを検体内に挿入する。図１０に示すように、挿入部１２ａの先端部１２ｄが第１の観察対象（図１０では「Ａ」）に到達したら、モード切替ＳＷ１３ａを操作して、通常モードから測定用通常モード又は測定用特殊モードに切り替える。

次に、第１の観察対象を第１の静止画として静止画記憶部７２に記録するために、フリーズボタン１３ｂを押圧操作して、第１の静止画取得指示を光源装置１４及びプロセッサ装置１６に送信する。光源装置１４では、第１の静止画取得指示のときに発光した紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの発光量を発光量記憶部２４に記憶する。プロセッサ装置１６では、画像制御部７０が、第１の静止画取得指示のときに得られる通常画像又は特殊画像のＲＧＢ画像信号を、第１の静止画用のＲＧＢ画像信号として静止画記憶部７２に送信する。生体数値情報算出部７４は、静止画記憶部７２に記憶された第１の静止画用のＲＧＢ画像信号に基づいて、第１の生体数値情報を算出する。この第１の生体数値情報は、第１の静止画とともにモニタ１８に一時的に表示され、且つ第１の静止画と関連付けて静止画記憶部７２に記憶される。また、明るさ情報算出部６５は、第１の静止画用のＲＧＢ画像信号から、目標の明るさ情報として算出するとともに、静止画記憶部７２に記憶される。

次に、挿入部１２ａを操作して、挿入部１２ａの先端部１２ｄを、第１の観察対象と異なる第２の観察対象（図１０では「Ｂ」）にまで移動させる。先端部１２ｄが第２の観察対象に到達したら、モード切替ＳＷ１３ａを操作して、発光量固定モードに切り替える。これにより、光源装置１４では、光源制御部２１が、発光量記憶部２４に記憶した紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの発光量に基づいて、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの発光を行うように制御する。この発光量記憶部２４に記憶した発光量の下で照明された第２の観察対象を撮像センサ４８で撮像する。また、撮像により得られたＲＧＢ画像信号から現在の明るさ情報を算出する。この現在の明るさ情報と、静止画記憶部７２に記憶された目標の明るさ情報とが、モニタ１８に表示される（図７、図８参照）。

次に、モニタ１８上の「目標の明るさ情報」と「現在の明るさ情報」とが一致するように、先端部１２ｄを操作して、先端部１２ｄと第２の観察対象との間の距離を調整する。そして、モニタ１８上の「目標の明るさ情報」と「現在の明るさ情報」とが一致したときに、フリーズボタン１３ｂを押圧操作して、第２の静止画取得指示を光源装置１４及びプロセッサ装置１６に送信する。ここで、モニタ１８上の「目標の明るさ情報」と「現在の明るさ情報」とが一致しない状態で、フリーズボタン１３ｂを操作したとしても、画像制御部７０により、明るさ情報が第１の特定範囲に入っていないと判断して、第２の静止画取得指示が無効化される。

この撮像により得られた通常画像又は特殊画像のＲＧＢ画像信号は、画像制御部７０により、第２の静止画用のＲＧＢ画像信号として静止画記憶部７２に送信される。生体数値情報算出部７４は、静止画記憶部７２に記憶された第２の静止画用のＲＧＢ画像信号に基づいて、第２の生体数値情報を算出する。この第２の生体数値情報は、第２の静止画とともにモニタ１８に一時的に表示され、且つ第２の静止画と関連付けて静止画記憶部７２に記憶される。

第１の生体数値情報と、第２の生体数値情報とは、いずれも紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光量が同一である状態で得られ、且つ、明るさ情報が同じ状態で得られた画像信号に基づいている。したがって、第１及び第２の生体数値情報は、極めて客観性が高く、且つ信頼性が高いものとなっている。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

図１１に示すように、内視鏡システム１００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、中心波長４４５±１０ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（図１１では「４４５ＬＤ」と表記）１０４と、中心波長４０５±１０ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（図１１では「４０５ＬＤ」と表記）１０６とが設けられている。これら各光源１０４、１０６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部１０８により個別に制御されており、青色レーザ光源１０４の出射光と、青紫色レーザ光源１０６の出射光の光量比は変更自在になっている。

光源制御部１０８は、通常モード及び測定用通常モードの場合には、青色レーザ光源１０４を駆動させる。これに対して、特殊モード及び測定用特殊モードの場合には、青色レーザ光源１０４と青紫色レーザ光源１０６の両方を駆動させるとともに、青色レーザ光の発光比率を青紫色レーザ光の発光比率よりも大きくなるように制御している。以上の各光源１０４、１０６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器などの光学部材（いずれも図示せず）を介して、ライトガイド（ＬＧ）４１に入射する。

なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０nm程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源１０４及び青紫色レーザ光源１０６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。

照明光学系３０aには、照明レンズ４５の他に、ライトガイド４１からの青色レーザ光又は青紫色レーザ光が入射する蛍光体１１０が設けられている。蛍光体１１０に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体１１０から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体１１０を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体１１０を励起させることなく透過する。蛍光体１１０を出射した光は、照明レンズ４５を介して、検体内に照射される。なお、第２実施形態では、青色レーザ光源１０４、青紫色レーザ光源１０６、蛍光体１１０を含む構成が、本発明の「光源部」に対応する。

ここで、通常モード及び測定用通常モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体１１０に入射するため、図１２に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した白色光が、観察対象に照射される。一方、特殊モード及び測定用特殊モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体１１０に入射するため、図１３に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した特殊光が、検体内に照射される。

なお、蛍光体１１０は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体１１０の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

なお、第２実施形態においては、発光量記憶部１１０が、測定用通常モード、測定用特殊モードにおいて、第１の静止画取得指示のときに発せられた青紫色レーザ光、青色レーザ光の発光量を記憶している。したがって、第２実施形態では、第２の静止画取得指示が行われたときには、光源制御部１０８は、発光量記憶部１１０に記憶した青紫色レーザ光、青色レーザ光の発光量に基づいて、青紫色レーザ光、青色レーザ光の発光を行う。

［第３実施形態］
第３実施形態では、第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、キセノンランプなどの広帯域光源と回転フィルタを用いて観察対象の照明を行う。この場合には、カラーの撮像センサ４８に代えて、モノクロの撮像センサで観察対象の撮像を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

図１４に示すように、内視鏡システム２００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに代えて、広帯域光源２０２、絞り２０３、回転フィルタ２０４、フィルタ切替部２０５が設けられている。また、撮像光学系３０ｂには、カラーの撮像センサ４８の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像センサ２０６が設けられている。

広帯域光源２０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ２０４は、内側に設けられた通常モード用フィルタ２０８と、外側に設けられた特殊モード用フィルタ２０９とを備えている（図１５参照）。フィルタ切替部２０５は、回転フィルタ２０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ１３ａにより通常モード又は測定用通常モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の通常モード用フィルタ２０８を白色光の光路に挿入し、特殊モード又は測定用特殊モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の特殊モード用フィルタ２０９を白色光の光路に挿入する。なお、第３実施形態では、広帯域光源２０２と回転フィルタ２０４を含む構成が、本発明の「光源部」に対応する。

図１５に示すように、通常モード用フィルタ２０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ２０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０８ｃが設けられている。したがって、通常モード又は測定用通常モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。

特殊モード用フィルタ２０９には、周方向に沿って、白色光のうちＢフィルタ２０８ａと異なる波長帯域の特殊青色光を透過させるＢフィルタ２０９ａと、白色光のうちＧフィルタ２０８ｂと異なる波長帯域の特殊緑色光を透過させるＧフィルタ２０９ｂ、白色光のうちＲフィルタ２０８ｃと異なる波長帯域の特殊赤色光を透過させるＲフィルタ２０９ｃが設けられている。したがって、特殊モード又は測定用特殊モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、特殊青色光、特殊緑色光、特殊赤色光が交互に観察対象に照射される。

なお、第３実施形態においては、発光量記憶部２１０は、第１の静止画取得指示のときの絞り２０３の絞り量を記憶している。したがって、第３実施形態では、第２の静止画取得指示が行われたときに、光源制御部２０８は、発光量記憶部２１０に記憶された絞り量に絞り２０３を調整する。これにより、白色光の光量は第１の静止画取得指示のときと同じ光量になる。これにより、測定用通常モードにおいては、青色光、緑色光、赤色光の発光量も第１の静止画取得指示のときの発光量と同じになり、また、測定用特殊モードにおいても、特殊青色光、特殊緑色光、特殊赤色光の発光量が第１の静止画取得指示のときの発光量と同じになる。

内視鏡システム２００では、通常モード及び測定用通常モード時には、青色光、緑色光、赤色光が観察対象に照射される毎にモノクロの撮像センサ２０６で検体内を撮像する。これにより、ＲＧＢの３色の画像信号が得られる。そして、それらＲＧＢの画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、通常画像が生成される。

一方、特殊モード及び測定用特殊モード時には、特殊青色光、特殊緑色光、特殊赤色光が観察対象に照射される毎にモノクロの撮像センサ２０６で検体内を撮像する。これにより、ＲＧＢの３色の画像信号が得られる。これらＲＧＢ画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、特殊画像の生成が行われる。

なお、上記実施形態では、図３に示すような発光スペクトルを有する４色の光を用いたが、発光スペクトルはこれに限られない。例えば、図１６に示すように、緑色光G及び赤色光Rについては、図３と同様のスペクトルを有する一方で、紫色光Ｖ^＊については、中心波長４１０〜４２０nmで、図３の紫色光Ｖよりもやや長波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。また、青色光Ｂ^＊については、中心波長４４５〜４６０nmで、図３の青色光Ｂよりもやや短波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。

１０，１００，２００ 内視鏡システム
１３ｂ フリーズボタン
２１，１０８，２０８ 光源制御部
２４，１１０，２１０ 発光量記憶部
６５ 明るさ情報算出部
７０ 画像制御部
７４ 生体数値情報算出部

Claims (11)

1. 照明光を発する光源部と、
   前記照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部と、
   第１の静止画取得指示のときに発光した前記照明光の発光量を記憶する発光量記憶部と、
   前記発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、前記照明光の発光を行うように制御する光源制御部と、
   前記観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、前記観察対象の明るさ情報を算出する明るさ情報算出部と、
   前記明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は前記第１の静止画取得指示よりも後に行われる第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行う画像制御部と、
   前記第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号から第１の生体数値情報を算出し、前記第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号から第２の生体数値情報を算出する生体数値情報算出部と、
   を備える内視鏡システム。
2. 照明光を発する光源部と、
   前記照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための静止画取得指示を行う静止画取得指示部と、
   第１の静止画取得指示のときに発光した前記照明光の発光量を記憶する発光量記憶部と、
   前記発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、前記照明光の発光を行うように制御する光源制御部と、
   前記観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、前記観察対象の明るさ情報を算出する明るさ情報算出部と、
   前記明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は前記第１の静止画取得指示よりも後に行われる第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行う画像制御部とを有し、
   前記第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第１の観察対象と、前記第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第２の観察対象とは異なっている内視鏡システム。
3. 前記画像制御部は、前記明るさ情報が第１の特定範囲内のときに前記第２の静止画取得指示を有効化し、前記明るさ情報が第１の特定範囲外のときに前記第２の静止画取得指示を無効化するように制御する請求項１または２記載の内視鏡システム。
4. 前記画像制御部は、前記明るさ情報が第１の特定範囲内のときに前記第２の静止画取得指示が有効である旨のガイダンスを前記表示部に表示し、前記明るさ情報が第１の特定範囲外のときに前記第２の静止画取得指示が無効である旨のガイダンスを前記表示部に表示するように制御する請求項１ないし３いずれか１項記載の内視鏡システム。
5. 前記画像制御部は、前記明るさ情報が第１の特定範囲内に入ったときに音で報知するように制御する請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
6. 前記画像制御部は、前記明るさ情報が第１の特定範囲内のときに、前記第２の静止画取得指示を自動で行うように制御する請求項１または２記載の内視鏡システム。
7. 前記画像制御部は、前記明るさ情報が第１の特定範囲内にあり、且つ、前記観察対象の動き量が第２の特定範囲内のときに、前記第２の静止画取得指示を自動で行うように制御する請求項１または２記載の内視鏡システム。
8. 前記画像制御部は、前記明るさ情報を数値又はインジケーターの少なくともいずれかで前記表示部に表示する請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡システム。
9. 前記撮像センサが、前記第１の静止画取得指示のときに、全画素の信号読出しを行い、前記第１の静止画取得指示の後の動画表示に、画素を間引いて信号読出しで行う場合には、前記明るさ情報算出部は、前記動画表示のときに得られる明るさ情報に対して、特定の明るさ変換処理を施す請求項１ないし８いずれか１項記載の内視鏡システム。
10. 静止画取得指示部が、照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための第１の静止画取得指示を行うステップと、
    発光量記憶部が、前記第１の静止画取得指示のときに発光した前記照明光の発光量を記憶するステップと、
    明るさ情報算出部が、前記観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、前記観察対象の明るさ情報を算出するステップと、
    前記静止画取得指示部が、前記第１の静止画取得指示の後に、第２の静止画取得指示を行うステップと、
    光源制御部が、前記発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、前記照明光の発光を行うように制御するステップと、
    画像制御部が、前記明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は前記第１の静止画取得指示よりも後に行われる前記第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行うステップと、
    生体数値情報算出部が、前記第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号から第１の生体数値情報を算出し、前記第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号から第２の生体数値情報を算出するステップと、
    を有する内視鏡システムの作動方法。
11. 静止画取得指示部が、照明光で照明された観察対象の静止画を取得するための第１の静止画取得指示を行うステップと、
    発光量記憶部が、前記第１の静止画取得指示のときに発光した前記照明光の発光量を記憶するステップと、
    明るさ情報算出部が、前記観察対象を撮像センサで撮像して得られる画像信号から、前記観察対象の明るさ情報を算出するステップと、
    前記静止画取得指示部が、前記第１の静止画取得指示の後に、第２の静止画取得指示を行うステップと、
    光源制御部が、前記発光量記憶部に記憶した発光量に基づいて、前記照明光の発光を行うように制御するステップと、
    画像制御部が、前記明るさ情報に基づいて、表示部の表示制御、又は前記第１の静止画取得指示よりも後に行われる前記第２の静止画取得指示の制御のうち少なくとも一方を行うステップとを有し、
    前記第１の静止画取得指示のときに得られる第１の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第１の観察対象と、前記第２の静止画取得指示のときに得られる第２の静止画用のＲＧＢ画像信号に写り込んだ第２の観察対象とは異なっている内視鏡システムの作動方法。

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