JP6759240B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

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Description

本発明は、観察体に存在する診断対象物質を強調表示可能な内視鏡装置に関する。
例えば、特開2014−61152号公報(以下、特許文献1と記す)には、観察体の血管を強調表示可能な内視鏡装置が開示されている。この内視鏡装置は、広帯域光に対して、血管強調用の照明光として、観察体に存在する診断対象物質であるヘモグロビンの吸光係数が高い波長域405nm〜425nm及び530nm〜550nmを透過する血管強調用フィルタを備えている。このような血管強調用フィルタを透過した照明光である血管強調用照明光のうち、405nm〜425nmの青色狭帯域光によって表層血管のコントラストが高くなり、530nm〜550nmの緑色狭帯域光によって中深層血管のコントラストが高くなった画像信号が得られる。
したがって、405nm〜425nmの青色狭帯域光と530nm〜550nmの緑色狭帯域光とによって、表層血管と中深層血管とを強調表示することができる。
特開2014−61152号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示された内視鏡装置において、例えば表層血管を詳細に観察したい場合には、共に強調されている中深層血管が表層血管の観察の妨げになる場合がある。逆に、中層血管を詳細に観察したい場合には、共に強調されている表層血管が中層血管の観察の妨げになる場合がある。
また、例えば血管が密集しているような観察部の場合、強調の度合いが強すぎることで画像が煩雑になり、逆に視認性を落とす可能性がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、特定の深さ領域ごとの診断対象物質の強調の度合いを調整可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。
本発明の内視鏡装置の一態様は、観察体に照射された、互いに異なる第1、第2、及び第3の深さ領域にそれぞれ対応し、且つ、青色領域、緑色領域、及び赤色領域の何れかにそれぞれ対応した第1、第2、及び第3の波長領域の光を含む照明光の反射散乱光を検出して撮像信号を出力する撮像部と、前記撮像信号から表示画像を生成する画像処理部と、互いに異なる複数の狭帯域光を含む照明光を出射する複数の狭帯域光源とを備える。ここで、前記画像処理部は、前記撮像信号のうち、前記第1の深さ領域に対応した前記第1の波長領域に含まれ、且つ、前記観察体の前記第1の深さ領域に存在する第1の診断対象物質を強調する強調波長領域の光に含まれる強調狭帯域光を基に生成される第1の強調画像信号と、前記第1の深さ領域に対応した前記第1の波長領域に含まれ、且つ、前記強調波長領域を含まない非強調波長領域に含まれる非強調狭帯域光を基に生成される第1の非強調画像信号とを合成して第1の1次中間強調画像信号を生成し、さらに、前記第1の1次中間強調画像信号と、前記第2の深さ領域に対応した前記第2の波長領域に含まれる第2の狭帯域光を基に生成される第2の画像信号と、前記第3の深さ領域に対応した前記第3の波長領域に含まれる第3の狭帯域光を基に生成される第3の画像信号とを合成して、前記第1の診断対象物質の強調度合いが、強調と非強調との間で調整された中間強調画像を生成する中間強調画像生成部と、前記中間強調画像を基に前記表示画像を生成する表示画像生成部と、を含む。前記複数の狭帯域光源は、前記第1の強調波長領域にピーク波長または中心波長が含まれる第1の強調狭帯域光を出射する第1の強調狭帯域光源と、前記第1の非強調波長領域にピーク波長または中心波長が含まれる第1の非強調狭帯域光を出射する第1の非強調狭帯域光源と、を少なくとも有する。前記撮像部は、前記第1の強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である前記第1の強調画像信号と、前記第1の非強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である前記第1の非強調画像信号と、を第1及び第2の1次画像信号として取得する。前記中間強調画像生成部は、前記第1の1次画像信号と前記第2の1次画像信号とを合成して前記第1の1次中間強調画像信号を生成する。前記複数の狭帯域光源はさらに、前記第2の狭帯域光のうち、前記観察体の前記第2の深さ領域に存在する第2の診断対象物質を強調する第2の強調波長領域に含まれる、前記第1の強調狭帯域光とは異なる第2の強調狭帯域光を出射する第2の強調狭帯域光源と、前記第2の狭帯域光のうち、前記第2の強調波長領域を含まない第2の非強調波長領域に含まれる、前記第1の非強調狭帯域光とは異なる第2の非強調狭帯域光を出射する第2の非強調狭帯域光源と、を有する。前記撮像部はさらに、前記第2の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第2の強調画像信号と、前記第2の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第2の非強調画像信号と、を第3及び第4の1次画像信号として取得する。前記中間強調画像生成部は、前記第3の1次画像信号と前記第4の1次画像信号とを合成して第2の1次中間強調画像信号を生成し、前記第1の1次中間強調画像信号と、前記第2の1次中間強調画像信号とを合成して、前記第1及び第2の診断対象物質の強調度合いが、強調と非強調との間で調整された前記中間強調画像を生成する。
本発明によれば、強調狭帯域光で生成する強調画像信号と非強調狭帯域光で生成する非強調画像信号とに基づいて中間強調画像を生成することで、強調狭帯域光により強調される深さ領域の診断対象物質の強調の度合いを調整できるので、特定の深さ領域ごとの診断対象物質の強調の度合いを調整可能となる。
図1は、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の概略的な構成を示すブロック図である。 図2は、内視鏡装置の概略的な構成を示す外観図である。 図3は、酸化ヘモグロビンの光吸収スペクトルを示す図である。 図4は、撮像部におけるカラーフィルタの分光特性の一例を示す図である。 図5は、各色領域における極大値と色領域最大値とを説明するための図である。 図6Aは、血管の積層構成を模式的に示す図である。 図6Bは、各色領域の光の侵達長を模式的に示す図である。 図7は、光変換部の模式図である。 図8は、内視鏡装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。 図9は、表層血管強調モードにおけるレーザ光源の点灯タイミング/撮像信号取得の一例を表すテーブルを示す図である。 図10は、表層血管強調モードにおける表示画像生成の流れを模式的に示す図である。 図11は、特定層強調画像取得のBGR画像の組み合わせパターンを表すテーブルを示す図である。 図12は、表層血管強調−中層血管中間強調モードにおけるレーザ光源の点灯タイミング/撮像信号取得の一例を表すテーブルを示す図である。 図13は、表層血管強調-中層血管中間強調モードにおける表示画像生成の流れを模式的に示す図である。 図14は、図8中の2つの1次画像を合成し、1次中間強調画像を生成するサブルーチンの詳細を説明するためのフローチャートを示す図である。 図15は、中間強調を含むBGR画像の組み合わせパターンを表すテーブルを示す図である。 図16は、各強調モードにおいて使用するレーザ光源の組み合わせを表すテーブルを示す図である。 図17は、レーザ光源の点灯タイミング/撮像信号取得の別の例を表すテーブルを示す図である。 図18は、変形例に係る内視鏡装置での表層血管強調−中層血管中間強調モードにおける表示画像生成の流れを模式的に示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
図1及び図2は、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置10の概略的な構成を示す図である。なお、本明細書において、内視鏡とは、医療用内視鏡(上部消化管内視鏡、大腸内視鏡、超音波内視鏡、膀胱鏡、腎盂鏡、気管支鏡、等)及び工業用内視鏡に限定するものではなく、観察体Oに挿入される挿入部を備える機器一般を指している。
以下、内視鏡として医療用内視鏡を例に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置10は、内視鏡12と、本体部(ビデオプロセッサ)14と、画像表示部(モニタ)16と、入力部18と、を有している。内視鏡12と本体部14には、観察体Oに照明光ILを照射する照明部20が設けられている。ここで、観察体Oとは、被検体(例えば体腔(管腔))内における患部や病変部等である。
内視鏡12は、観察体Oに照射された照明光ILの反射散乱光RLを検出して撮像信号を出力する撮像部22を有する。入力部18は、本体部14と接続され、あるいは、本体部14上に配置され、詳細は後述するような強調モードの指定など、各種のユーザ指示を本体部14に入力する。本体部14は、内視鏡12の撮像部22の撮像信号から表示画像を生成する画像処理部24と、入力部18に入力された強調モードに従い、照明部20及び画像処理部24を設定する強調モード設定部26と、を有している。画像表示部16は、本体部14と接続され、画像処理部24によって生成された表示画像を観察体画像として表示する。
内視鏡12には、湾曲部材である細長い挿入部28と、該挿入部28の基端部と連結した操作部30と、が配設される。内視鏡12は、管状の挿入部28を体腔内に挿入する管状挿入装置である。
挿入部28は、挿入部28の先端部側から基端部側に向かって、先端硬質部32と、湾曲する湾曲部34と、可撓管部36と、を有している。ここで、先端硬質部32の基端部は、湾曲部34の先端部と連結し、湾曲部34の基端部は、可撓管部36の先端部と連結している。
先端硬質部32は、挿入部28の先端部及び内視鏡12の先端部であり、硬い部材となっている。この先端硬質部32には、撮像部22が設けられている。
湾曲部34は、操作部30に設けられた湾曲操作部38のユーザ(医師らの作業者)による操作に応じて、上下左右といった所望の方向に湾曲する。ユーザは、この湾曲操作部38を操作することで、湾曲部34を湾曲させる。この湾曲部34の湾曲により、先端硬質部32の位置と向きとが変えられ、観察体Oが撮像部22の観察視野内に捉えられる。こうして捉えられた観察体Oに対し、照明部20からの照明光ILが照射されて、観察体Oが照明される。湾曲部34は、図示しない複数個の節輪が挿入部28の長手軸方向に沿って連結されることにより、構成される。
可撓管部36は、所望な可撓性を有しており、外力によって曲がる。可撓管部36は、操作部30の後述する本体部40から延出されている管状部材である。
操作部30は、本体部(スコープ)40と、把持部42と、ユニバーサルコード44と、を有している。本体部40は、その先端部から可撓管部36が延出している。把持部42は、本体部40の基端部と連結しており、内視鏡12を操作するユーザによって把持される。ユニバーサルコード44は、把持部42と本体部14との間を接続している。
把持部42には、湾曲部34を湾曲するために、図示しない複数の操作ワイヤを操作する湾曲操作部38が配設されている。湾曲操作部38は、湾曲部34を左右に湾曲操作させる左右湾曲操作ノブと、湾曲部34を上下に湾曲操作させる上下湾曲操作ノブと、湾曲した湾曲部34の位置を固定する固定ノブと、を有している。
左右湾曲操作ノブには、この左右湾曲操作ノブによって駆動する図示しない左右方向の湾曲操作駆動部が接続している。また、上下湾曲操作ノブには、この上下湾曲操作ノブによって駆動する図示しない上下方向の湾曲操作駆動部が接続している。上下方向の湾曲操作駆動部と左右方向の湾曲操作駆動部とは、例えば把持部42内に配設されている。
左右方向の湾曲操作駆動部は、操作部30と可撓管部36と湾曲部34とを挿通する図示しない1本の左右方向操作ワイヤと接続しており、この左右方向操作ワイヤの両端は、湾曲部34の先端部と接続している。
また、上下方向の湾曲操作駆動部は、操作部30と可撓管部36と湾曲部34とを挿通する図示しない1本の上下方向操作ワイヤと接続している。上下方向操作ワイヤは、左右方向操作ワイヤとは別体であり、互いに独立な動きが可能である。上下方向操作ワイヤの両端は、湾曲部34の先端部と接続している。
左右湾曲操作ノブは、左右方向の湾曲操作駆動部と左右方向操作ワイヤとを介して湾曲部34を左右方向に湾曲する。また、上下湾曲操作ノブは、上下方向の湾曲操作駆動部と上下方向操作ワイヤとを介して湾曲部34を上下方向に湾曲する。
このような湾曲操作部38(左右湾曲操作ノブと上下湾曲操作ノブ)と、左右方向の湾曲操作駆動部と、左右方向操作ワイヤと、上下方向の湾曲操作駆動部と、上下方向操作ワイヤとは、湾曲部34を湾曲するために、湾曲部34を操作する湾曲操作機構である。
以下、各部について、更に詳細に説明する。
<入力部18>
ユーザは、入力部18を介して、内視鏡装置10に任意の強調モードを設定することができる。
強調モードは、観察体Oの表面から見て、表層近くにある表層血管、表層血管より深い位置にある中層血管、中層血管よりさらに深い位置にある深層血管それぞれの強調度合いがそれぞれ設定されたものである。ユーザは、予め設定された複数の強調モードの中から、観察の目的に従って任意の強調モードを選択して、入力部18から入力する。
例えば、表層血管のみに注目した観察を行う場合には、ユーザは入力部18により「表層血管モード」を入力することができる。中層血管と深層血管に注目した観察を行うために、表層血管と中層血管の強調を少し抑えたい場合には、ユーザは入力部18により「表層・中層血管中間強調-深層血管強調モード」を入力することができる。このような「表層・中層血管中間強調-深層血管強調モード」を選択することで、内視鏡装置10を、深層血管の強調度が強く、表層血管と中層血管の強調度が弱い画像を得る設定にすることができる。
なお、このような強調モードの設定によらず、ユーザは入力部18により、表層血管、中層血管、及び深層血管のそれぞれの強調表示のON又はOFFの切り替えと、それぞれの強調度合いを個別に入力できるようにしても良いことは勿論である。
入力部18によって入力された強調モード情報は、強調モード設定部26へ出力される。
<照明部20>
照明部20は、複数、本実施形態では6個、のレーザ光源46−1〜46−6と、光源駆動部48と、6本の光ファイバ50−1〜50−6と、光合波部52と、光ファイバ54と、光変換部56と、を有する。レーザ光源46−1〜46−6、光源駆動部48、光ファイバ50−1〜50−6、光合波部52、及び光ファイバ54の一部は、本体部14内に配設され、光ファイバ54の残りの部分及び光変換部56は、内視鏡12内に配設される。
ここで、レーザ光源46−1(レーザ1)は、ピーク波長415nmのレーザ光源(第1の強調狭帯域光源)であり、第1のレーザ光(第1の強調狭帯域光)を出射する。
レーザ光源46−2(レーザ2)は、ピーク波長445nmのレーザ光源(第1の非強調狭帯域光源)であり、第2のレーザ光(第1の非強調狭帯域光)を出射する。
レーザ光源46−3(レーザ3)は、ピーク波長540nmのレーザ光源(第2の強調狭帯域光源)であり、第3のレーザ光(第2の強調狭帯域光)を出射する。
レーザ光源46−4(レーザ4)は、ピーク波長515nmのレーザ光源(第2の非強調狭帯域光源)であり、第4のレーザ光(第2の非強調狭帯域光)を出射する。
レーザ光源46−5(レーザ5)は、ピーク波長595nmのレーザ光源(第3の強調狭帯域光源)であり、第5のレーザ光(第3の強調狭帯域光)を出射する。
そして、レーザ光源46−6(レーザ6)は、ピーク波長635nmのレーザ光源(第3の非強調狭帯域光源)であり、第6のレーザ光(第3の非強調狭帯域光)を出射する。
光源駆動部48は、これら複数のレーザ光源46−1〜46−6の駆動を制御する。
光ファイバ50−1〜50−6は、これらレーザ光源46−1〜46−6から出射されたレーザ光を光合波部52へ導光する。
光合波部52は、光ファイバ50−1〜50−6を導光されるレーザ光源46−1〜46−6からのレーザ光を合波する、例えば光ファイバコンバイナである。
光ファイバ54は、光合波部52で合波されたレーザ光を光変換部56へ導光する。
光変換部56は、上記撮像部22が配置されている挿入部28の先端硬質部32に配置されている。光変換部56は、本体部14から、内視鏡12のユニバーサルコード44、操作部30、及び挿入部28内を挿通された光ファイバ54によって導光されてきたレーザ光の光学的な特性を変換して、照明光ILとして観察体Oに照射する。
照明部20内の各部の構成は、より具体的には、以下の通りである。
<レーザ光源46−1(レーザ1)>
本実施形態においては、観察体Oに存在する診断対象物質として、血管内の血液に含まれる酸化ヘモグロビンを想定している。図3は、この酸化ヘモグロビン(以下、単にヘモグロビンと記載する)の光吸収スペクトルを示している。
レーザ光源46−1(レーザ1)は、ピーク波長415nmのレーザ光源である。このピーク波長415nmの第1のレーザ光は、観察体Oの表層領域まで侵達長(侵達長の定義については後述)を有する。また、この第1のレーザ光のピーク波長415nmは、診断対象物質であるヘモグロビンの光吸収スペクトルの青色領域(色領域の定義については後述)における極大値をとる極大波長であり、表層の血管内の血液に含まれるヘモグロビン(以下、簡易的に「表層血管」と記載する)における吸収が大きい。そのため、第1のレーザ光を観察体Oへ照射した場合、表層血管における反射散乱光RLに対する光強度と、表層血管周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差が大きい。言い換えると、表層血管に対するコントラストが高い。すなわち、表層血管が強調される。
よって、第1のレーザ光を表層血管に対する強調狭帯域光と称し、また、レーザ光源46−1(レーザ1)を表層血管に対する強調狭帯域光源と称する。
なお、第1のレーザ光のピーク波長は、415nmに限らない。第1のレーザ光のピーク波長は、表層血管に対する強調波長領域にピーク波長または中心波長が含まれれば良い。
また、表層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの青色領域における極大値をとる極大波長を含む波長領域ではなくて、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの青色領域における最大値をとる青色領域最大波長を含む波長領域であっても良い。
ここで、表層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの吸収スペクトルの青色領域における極大値をとる極大波長、または、青色領域における最大値をとる青色領域最大波長、の少なくとも一方に対して、±20nm以内の波長領域であると、光吸収が大きく、表層血管が強調されるため、好ましい。さらに、±10nm以内の波長領域であると、より光吸収が大きい領域であり、より表層血管が強調されるため、より好ましい。
また、表層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの吸収スペクトルの青色領域における極大値、または、青色領域における最大値、に対して、1/2以上の値となる波長領域であると、吸収が大きいため、好ましい。
ヘモグロビンの光吸収スペクトルの青色領域においては、上記極大波長と青色領域最大波長は同じである。
<レーザ光源46−2(レーザ2)>
レーザ光源46−2(レーザ2)は、ピーク波長445nmのレーザ光源である。このピーク波長445nmの第2のレーザ光は、第1のレーザと同様、観察体Oの表層領域まで侵達長を有する。しかしながら、この第2のレーザ光のピーク波長445nmは、上記した表層血管に対する強調波長領域を含まない、表層血管に対する非強調波長領域に含まれる。第2のレーザ光を観察体Oへ照射した場合、表層血管における反射散乱光RLに対する光強度と、表層血管周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差は小さい。言い換えると、表層血管に対するコントラストが低い。すなわち、表層血管は強調されない。
よって、第2のレーザ光を表層血管に対する非強調狭帯域光と称し、また、レーザ光源46−2(レーザ2)を表層血管に対する非強調狭帯域光源と称する。
なお、第2のレーザ光のピーク波長は445nmに限らない。第2のレーザ光のピーク波長は、表層血管を強調表示しない非強調波長領域に含まれれば良い。
表層血管に対する非強調波長領域は、表層血管に対する強調波長領域を含まない領域である。
また、表層血管に対する非強調波長領域は、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの青色領域における極小値をとる極小波長、または、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの青色領域における最小値をとる青色領域最小波長、のうち、少なくとも一方を1つ含む領域であると、好ましい。
ここで、表層血管に対する非強調波長領域は、上記極小波長、または、上記最小波長、の少なくとも一方に対して、±20nm以内の波長領域であると、光吸収が小さく、表層血管が強調されないため、好ましい。さらに、±10nm以内の波長領域であると、より光吸収が小さい領域であり、より表層血管が抑制されるため、より好ましい。
また、表層血管に対する非強調波長領域は、青色領域において、上記極小値または上記青色領域の最小値の少なくとも一方に対して、1.5倍以下の値を有する波長領域であると、吸収が小さいため、好ましい。
あるいは、表層血管に対する非強調波長領域は、青色領域において、上記極大値または上記青色領域の最大値の少なくとも一方に対して、1/2以下の値をとる波長領域であると、吸収が小さいため、好ましい。
<レーザ光源46−3(レーザ3)>
レーザ光源46−3(レーザ3)は、ピーク波長540nmのレーザ光源である。このピーク波長540nmの第3のレーザ光は、観察体Oの表層領域よりも深い中層領域まで侵達長を有する。また、この第3のレーザ光のピーク波長540nmは、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの緑色領域における極大値をとる極大波長であり、中層血管における吸収が大きい。そのため、第3のレーザ光を観察体Oへ照射した場合、中層血管における反射散乱光RLに対する光強度と、中層血管周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差が大きい。言い換えると、中層血管に対するコントラストが高い。すなわち、中層血管が強調される。
よって、第3のレーザ光を中層血管に対する強調狭帯域光と称し、また、レーザ光源46−3(レーザ3)を中層血管に対する強調狭帯域光源と称する。
なお、第3のレーザ光のピーク波長は、540nmに限らない。第3のレーザ光のピーク波長は、中層血管に対する強調波長領域にピーク波長または中心波長が含まれれば良い。
また、中層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの緑色領域における極大値をとる極大波長を含む波長領域ではなくて、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの緑色領域における最大値をとる緑色領域最大波長を含む波長領域であっても良い。
ここで、中層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの吸収スペクトルの緑色領域における極大値をとる極大波長、または、緑色領域における最大値をとる緑色領域最大波長、の少なくとも一方に対して、±20nm以内の波長領域であると、光吸収が大きく、中層血管が強調されるため、好ましい。さらに、±10nm以内の波長領域であると、より光吸収が大きい領域であり、より中層血管が強調されるため、より好ましい。
また、中層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの吸収スペクトルの緑色領域における極大値、または、緑色領域における最大値、に対して、1/2以上の値となる波長領域であると、吸収が大きいため、好ましい。
<レーザ光源46−4(レーザ4)>
レーザ光源46−4(レーザ4)は、ピーク波長515nmのレーザ光源である。このピーク波長515nmの第4のレーザ光は、第3のレーザ光と同様、観察体Oの中層領域まで侵達長を有する。しかしながら、この第4のレーザ光のピーク波長515nmは、上記した中層血管に対する強調波長領域を含まない、中層血管に対する非強調波長領域に含まれる。第4のレーザ光を観察体Oへ照射した場合、中層血管における反射散乱光RLに対する光強度と、中層血管周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差は小さい。言い換えると、中層血管に対するコントラストが低い。すなわち、中層血管は強調されない。
よって、第4のレーザ光を中層血管に対する非強調狭帯域光と称し、また、レーザ光源46−4(レーザ4)を中層血管に対する非強調狭帯域光源と称する。
なお、第4のレーザ光のピーク波長は、515nmに限らない。第4のレーザ光のピーク波長は、中層血管を強調表示しない非強調波長領域に含まれれば良い。
中層血管に対する非強調波長領域は、中層血管に対する強調波長領域を含まない領域である。
また、中層血管に対する非強調波長領域は、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの緑色領域における極小値をとる極小波長、または、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの緑色領域における最小値をとる緑色領域最小波長、のうち、少なくとも一方を1つ含む領域であると好ましい。
ここで、中層血管に対する非強調波長領域は、上記極小波長、または、上記最小波長の少なくとも一方に対して、±20nm以内の波長領域であると、光吸収が小さく、中層血管が強調されないため、好ましい。さらに、±10nm以内の波長領域であると、より光吸収が小さい領域であり、より中層血管が抑制されるため、より好ましい。
また、中層血管に対する非強調波長領域は、緑色領域において、上記極小値または上記緑色領域の最小値の少なくとも一方に対して、1.5倍以下の値を有する波長領域であると、吸収が小さいため、好ましい。
あるいは、中層血管に対する非強調波長領域は、緑色領域において、上記極大値または上記緑色領域の最大値の少なくとも一方に対して、1/2以下の値をとる波長領域であると、吸収が小さいため、好ましい。
<レーザ光源46−5(レーザ5)>
レーザ光源46−5(レーザ5)は、ピーク波長595nmのレーザ光源である。このピーク波長595nmの第5のレーザ光は、観察体Oの中層領域よりも深い深層領域まで侵達長を有する。また、この第5のレーザ光のピーク波長595nmは、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの赤色領域における最大値をとる赤色領域最大波長590nmに対して、±20nm以内の波長領域である深層血管に対する強調波長領域に含まれ、また、上記赤色領域最大値に対して1/2以上の値となる波長領域であり、深層血管における吸収が大きい。そのため、第5のレーザ光を観察体Oへ照射した場合、深層血管における反射散乱光RLに対する光強度と、深層血管周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差が大きい。言い換えると、深層血管に対するコントラストが高い。すなわち、深層血管が強調される。
よって、第5のレーザ光を深層血管に対する強調狭帯域光と称し、また、レーザ光源46−5(レーザ5)を深層血管に対する強調狭帯域光源と称する。
なお、第5のレーザ光のピーク波長は、595nmに限らない。第5のレーザ光のピーク波長は、深層血管に対する強調波長領域にピーク波長または中心波長が含まれれば良い。
また、深層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの赤色領域における極大値をとる極大波長を含む波長領域ではなくて、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの赤色領域における最大値をとる赤色領域最大波長を含む波長領域であっても良い。
ここで、深層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの吸収スペクトルの赤色領域における極大値をとる極大波長、または、赤色領域における最大値をとる赤色領域最大波長、の少なくとも一方に対して、±20nm以内の波長領域であると、光吸収が大きく、深層血管が強調されるため、好ましい。さらに、±10nm以内の波長領域であると、より光吸収が大きい領域であり、より深層血管が強調されるため、より好ましい。
また、深層血管に対する強調波長領域は、ヘモグロビンの吸収スペクトルの赤色領域における極大値、または、赤色領域における最大値、に対して、1/2以上の値となる波長領域であると、吸収が大きいため、好ましい。
<レーザ光源46−6(レーザ6)>
レーザ光源46−6(レーザ6)は、ピーク波長635nmのレーザ光源である。このピーク波長635nmの第6のレーザ光は、第5のレーザ光と同様、観察体Oの深層領域まで侵達長を有する。しかしながら、この第6のレーザ光のピーク波長635nmは、上記した深層血管に対する強調波長領域を含まない、深層血管に対する非強調波長領域に含まれる。第6のレーザ光を観察体Oへ照射した場合、深層血管における反射散乱光RLに対する光強度と、深層血管周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差は小さい。言い換えると、深層血管に対するコントラストが低い。すなわち、深層血管は強調されない。
よって、第6のレーザ光を深層血管に対する非強調狭帯域光と称し、また、レーザ光源46−6(レーザ6)を深層血管に対する非強調狭帯域光源と呼ぶ。
なお、第6のレーザ光のピーク波長は、635nmに限らない。第6のレーザ光のピーク波長は、深層血管を強調表示しない非強調波長領域に含まれれば良い。
深層血管に対する非強調波長領域は、深層血管に対する強調波長領域を含まない領域である。
また、深層血管に対する非強調波長領域は、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの赤色領域における極小値をとる極小波長、または、ヘモグロビンの光吸収スペクトルの赤色領域における最小値をとる赤色領域最小波長、のうち、少なくとも一方を1つ含む領域であると好ましい。
ここで、深層血管に対する非強調波長領域は、上記極小波長、または、上記最小波長の少なくとも一方に対して、±20nm以内の波長領域であると、光吸収が小さく、深層血管が強調されないため、好ましい。さらに、±10nm以内の波長領域であると、より光吸収が小さい領域であり、より深層血管が抑制されるため、より好ましい。
また、深層血管に対する非強調波長領域は、赤色領域において、上記極小値または上記赤色領域の最小値の少なくとも一方に対して、1.5倍以下の値を有する波長領域であると、吸収が小さいため、好ましい。
あるいは、深層血管に対する非強調波長領域は、赤色領域において、上記極大値または上記赤色領域の最大値の少なくとも一方に対して、1/2以下の値をとる波長領域であると、吸収が小さいため、好ましい。
なお、上記複数の狭帯域光、すなわち、強調狭帯域光及び非強調狭帯域光は、レーザ光以外の光でも良い。ただし、波長幅が50nm以下の狭帯域光が好ましく、波長幅が5nm以下の狭帯域光だとより好ましい。波長幅は、例えば半値全幅(FWHM)や、RMS(Root Mean Square)法による波長幅である。半値幅レーザ光の波長幅は、例えば1nmである。光源としては、例えば、LED、LED光やレーザ光によって励起した蛍光を用いた光源、あるいは広帯域な光源に対して分光フィルタを用いて狭帯域光を生成する構成、でも良い。分光フィルタを用いて狭帯域光を生成する構成においては、例えば分光フィルタを機械的に切り替えることで、出射する狭帯域光の波長を切り替える。
<色領域>
上記した青色領域、緑色領域、及び赤色領域は、以下の波長領域で定義する。
青色領域:400nm〜510nm、
緑色領域:490nm〜610nm、
赤色領域:590nm〜700nm。
この各波長領域は、可視光領域のうち、400nm〜700nmの波長領域において、3等分したうえで、20nmの重なり領域(オーバーラップ)をもたせた波長領域である。このようにバランスよく設定した波長領域を基に波長設定すると、青色領域、緑色領域、及び赤色領域の各色領域に波長を有した場合に、色再現性の良い照明光ILを生成することが可能となる。
また、例えば400nm未満の波長領域と、700nm以上の波長領域について、それぞれ青色領域及び赤色領域に割り当てても良い。その場合、青色領域、緑色領域、及び赤色領域は、以下の波長領域で定義される。
青色領域:380nm〜510nm、
緑色領域:490nm〜610nm、
赤色領域:590nm〜780nm。
また、例えば、撮像部22においてカラーフィルタを用いて分光画像を取得する場合は、カラーフィルタの分光特性を用いて、青色領域、緑色領域、及び赤色領域を定義しても良い。図4は、青色(B)のカラーフィルタの分光特性58B、緑色(G)のカラーフィルタの分光特性58G、及び赤色(R)のカラーフィルタの分光特性58Rの一例を示している。ここで、例えば、各色のカラーフィルタにおいて20%以上の透過率を有する波長領域を、各色領域と定義する。すなわち、図4に示されるように、青色領域は、400nm〜525nmであり、緑色領域は、470nm〜625nmであり、赤色領域は、570nm〜700nmである。
図4に示されるように、カラーフィルタにおいて透過率がゼロになっている波長領域はほとんどなく、可視光の広い領域で数%から10%程度の透過率を有している。この数%から10%程度の透過率は、カラー画像の撮影において、無視できるレベルだと考えられるため、色領域の定義においては、透過率20%以上の範囲で定義することが望ましい。
<各色領域における極大値と色領域最大値>
酸化ヘモグロビンの吸収スペクトルに対する、各色領域における極大値と色領域最大値は、図5に示すようになる。
すなわち、青色領域60Bにおいて、青色領域極大値62Bをとる極大波長と青色領域最大値64Bをとる色領域最大波長とは同じ波長415nmであり、また、青色領域極小値66Bをとる極小波長と青色領域最小値68Bをとる色領域最小波長とは同じ波長500nmである。
これに対して、緑色領域60Gにおいては、緑色領域極大値62Gをとる極大波長と緑色領域最大値64Gをとる色領域最大波長とは同じであるが、波長540nmと約575nmの2つ存在する。緑色領域極小値66Gをとる極小波長も2つ存在し、1つは波長500nmであり、もつ1つは波長560nmである。緑色領域最小値68Gをとる色領域最小波長は波長610nmである。
そして、赤色領域60Rにおいては、極大値及び極小値は存在せず、赤色領域最大値64Rをとる色領域最大波長は波長590nmであり、赤色領域最小値68Rをとる色領域最小波長は波長685nmである。
<侵達長>
近紫外から近赤外の波長領域の光を生体(観察体O)へ照射した場合、生体組織(上皮や、粘膜や、水分など)における光散乱特性及び光吸収特性により、長波長の光ほど、生体への侵達長が深い。
例えば、図6Aに示すように、生体(観察体O)が持つ血管としては、生体の表面近くに表層血管(毛細血管)70sが存在し、それより深い部分に中層血管(毛細血管よりも太い血管)70mが存在し、更に深部に深層血管(中層血管よりも太い血管)70dが存在する。ここで、表層血管70sが存在する領域を生体の表層領域72s、中層血管70mが存在する領域を中層領域72m、深層血管70dが存在する領域を深層領域72dと称するものとする。
図6Bに示すように、生体(観察体O)に対して短波長側の青色領域60Bの光を照射した場合は、この青色領域60Bの光は、生体の表層領域72sまで侵達長を有し、表層血管70sにおいて吸収の影響を大きく受け、生体(観察体O)画像へ反映される。また、緑色領域60Gの光を照射した場合は、緑色領域60Gの光は生体の中層領域72mまで侵達長を有し、中層血管70mにおいて吸収の影響を大きく受け、生体(観察体O)画像へ反映される。また、赤色領域60Rの光を照射した場合は、赤色領域60Rの光は、生体の深層領域72dまで侵達長を有し、深層血管70dにおいて吸収の影響を大きく受け、生体(観察体O)画像へ反映される。
また例えば、侵達長は、以下のように定義される。
生体(観察体O)内の距離xにおける光強度I(x)は、入射光強度をI、減衰係数をαとすると、I(x)=Iexp[−αx]として表される。
ここで、減衰係数αの逆数、すなわち、光強度が1/eとなる距離が侵達長として定義される。なお、減衰係数αは、吸収係数をμ、散乱係数をμ、異方性因子g、等価散乱係数をμ’=(1−g)μとして、以下の(1)式で定義される。
Figure 0006759240
また、例えば減衰係数αとして、単に吸収係数μ、散乱係数μ、等価散乱係数μ’を用いても良い。
吸収係数μ、散乱係数μ、及び異方性因子gは、生体(観察体O)及び波長によって異なる。
<光ファイバ50−1〜50−6、54>
光ファイバ50−1〜50−6、及び光ファイバ54は、例えばコア径数十μm〜数百μmの単線ファイバである。各レーザ光源46−1〜46−6と光ファイバ50−1〜50−6との間には、レーザ光源から射出されたレーザ光を収束させて光ファイバに結合するための結合レンズ(図示していない)を有する。
なお、光ファイバ54の代わりに、複数の光ファイバを束ねて構成されるバンドルファイバを用いても良い。
<光源駆動部48>
光源駆動部48は、レーザ光源46−1〜46−6のON/OFF、駆動電流、駆動方式(連続駆動(CW)、パルス駆動など)を各レーザ光源に対して独立に制御可能である。
光源駆動部48は、入力部18からの強調モード情報に応じて、レーザ光源46−1〜46−6に対して、点灯させるレーザの組み合わせと光量比、発光タイミングを制御することが可能である。
なお、この光源駆動部48は、ハードウェア回路で構成しても良いし、プロセッサによって構成しても良い。プロセッサで構成する場合には、プロセッサがアクセス可能な図示しない外部メモリに、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこの光源駆動部48として機能させるためのプログラムコードを記憶させておく。
<光変換部56>
光変換部56は、図7に示すように、光ファイバ54の先端にアルミナ粒子などの拡散部材74を配置してなる。これら光ファイバ54の先端と拡散部材74は、ホルダ76によって、保持されると共に、その位置関係が規定される。
拡散部材74は、光ファイバ54によって導光された複数のレーザ光を拡散し、所望な配光に変換する機能を持つ。拡散部材74は、光の波長については変換しない。
なお、光変換部56は、拡散部材74の代わりに、レンズを用いても良いし、レンズと拡散部材74とを組み合わせて用いても良い。
また、光ファイバ54の代わりにバンドルファイバを用いる場合には、上記光変換部56は、拡散部材74の代わりにレンズを用いても良い。
<撮像部22>
撮像部22は、観察体Oからの反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。撮像信号は、1次画像信号として本体部14の画像処理部24に出力される。
撮像部22は、例えばカラーフィルタを有さないモノクロイメージャであり、異なるタイミングで順次出射された複数のレーザ光に対する反射散乱光RLを、異なるタイミングで順次受光して撮像信号を生成する。
撮像部22は、具体的には、CCDイメージャやCMOSイメージャである。
また、撮像部22は、カラーフィルタにより赤色領域60Rを検出するR光検出要素と、緑色領域60Gを検出するG光検出要素と、青色領域60Bを検出するB光検出要素と、の3種類の光検出要素を有するカラーイメージャとすることもできる。この場合のR光検出要素と、G光検出要素と、B光検出要素におけるカラーフィルタの分光特性の一例は図4に示してした通りである。
このようなカラーイメージャである撮像部22は、R光検出要素、G光検出要素、及びB光検出要素によって、赤色領域60R、緑色領域60G、及び青色領域60Bの3つの波長領域についてそれぞれ分離して独立に、R撮像信号、G撮像信号、及びB撮像信号を生成する。
<強調モード設定部26>
強調モード設定部26は、強調モード記憶部78と、光源設定部80と、画像設定部82と、を有する。
強調モード記憶部78は、光源駆動情報と画像処理情報とが記憶された半導体メモリを含む。光源駆動情報は、各強調モードにおける照明部20内のレーザ光源46−1〜46−6の発光組み合わせ、発光パターン、及び光量比についての情報を含む。画像処理情報は、画像処理部24内での画像合成の組み合わせ、合成手法、及び合成比率についての情報を含む。この強調モード記憶部78は、入力部18からの強調モード情報に対応する光源駆動情報を光源設定部80に出力すると共に、入力部18からの強調モード情報に対応する画像処理情報を画像設定部82に出力する。
光源設定部80は、強調モード記憶部78からの光源駆動情報に従って、レーザ光源46−1〜46−6の発光組み合わせ、発光パターン、及び光量比を示す光源出力パターン情報を照明部20の光源駆動部48に出力する。光源駆動部48は、この光源出力パターン情報に従って、各レーザ光源46−1〜46−6の点灯を制御することになる。なお、入力部18からの強調モード情報が光源設定部80に入力され、光源設定部80が、その強調モード情報に従って強調モード記憶部78から光源駆動情報を読み出して、光源出力パターン情報を設定する構成としても良いことは勿論である。
ここで、撮像部22がモノクロイメージャである場合、撮像部22は、異なるタイミングで順次出射された複数のレーザ光に対する反射散乱光RLを、異なるタイミングで順次受光して撮像信号を生成する。光源出力パターン情報における発光組み合わせ及び発光パターンは、レーザ光源46−1〜46−6の何れを何時点灯するかを示す情報である。
画像設定部82は、強調モード記憶部78からの画像処理情報に従って、画像処理部24内での合成するべき画像の組み合わせ、合成手法、及び合成比率を示す制御情報を画像処理部24に出力する。画像処理部24は、この制御情報に従って、撮像部22からの映像信号に対して画像処理を実施する。なお、入力部18からの強調モード情報が画像設定部82に入力され、画像設定部82が、その強調モード情報に従って強調モード記憶部78から合成画像の組み合わせ、合成手法、及び合成比率を読み出して、制御情報を設定する構成としても良いことは勿論である。
強調モード設定部26(光源設定部80及び画像設定部82の一方又は両方)は、ハードウェア回路で構成しても良いし、プロセッサによって構成しても良い。プロセッサで構成する場合には、プロセッサがアクセス可能な図示しない外部メモリに、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこの強調モード設定部26(光源設定部80及び/または画像設定部82)として機能させるためのプログラムコードを記憶させておく。
<画像処理部24>
画像処理部24は、1次画像記憶部84と、画像選択部86と、中間強調画像生成部88と、を有する。中間強調画像生成部88は、1次中間強調画像生成部90と表示画像生成部92とを有する。
1次画像記憶部84は、撮像部22で取得した撮像信号である1次画像信号を記憶する半導体メモリを含む。この1次画像記憶部84は、少なくともレーザの発光パターン1サイクル分である複数の1次画像信号を記憶することができる。
画像選択部86は、画像設定部82からの制御情報に従い、1次画像記憶部84に記憶された複数の1次画像信号の中から合成に使用するべき複数の1次画像信号を選択する。1次画像記憶部84は、選択された複数の1次画像信号を中間強調画像生成部88の1次中間強調画像生成部90及び表示画像生成部92に出力する。
1次中間強調画像生成部90は、選択された複数の1次画像信号のうちの一部、例えば2つの1次画像信号を合成し、ある層の血管の強調度合いが調整された1次中間強調画像信号を生成する。なお、1次中間強調画像生成部90が、画像選択部86の選択に従って1次画像記憶部84から1次中間強調画像信号の生成に使用する複数の1次画像信号を読み出して、1次中間強調画像信号を生成する構成としても良いことは勿論である。
表示画像生成部92は、この生成された1次中間強調画像信号と、選択された残りの1次画像信号とを組み合わせて、且つ、適切な画像補正を行い、表示画像としての中間強調画像を生成する。なお、表示画像生成部92が、画像選択部86の選択に従って1次画像記憶部84から中間強調画像信号の生成に使用する複数の1次画像信号を読み出して、中間強調画像信号を生成する構成としても良いことは勿論である。
1次中間強調画像生成部90及び表示画像生成部92における画像合成の方法及び合成比率は、画像設定部82の制御情報による。表示画像生成部92での画像補正は例えば、色補正や、エッジ強調処理等の既知の強調処理が利用できる。
なお、この画像処理部24(1次画像記憶部84、画像選択部86、中間強調画像生成部88(1次中間強調画像生成部90、表示画像生成部92)の少なくとも1つ)は、ハードウェア回路で構成しても良いし、プロセッサによって構成しても良い。プロセッサで構成する場合には、プロセッサがアクセス可能な図示しない外部メモリに、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこの画像処理部24(1次画像記憶部84、画像選択部86、中間強調画像生成部88(1次中間強調画像生成部90、表示画像生成部92)の少なくとも1つ)として機能させるためのプログラムコードを記憶しておく。
<画像表示部16>
画像表示部16は、画像処理部24によって生成された表示画像を観察体画像として表示する。画像表示部16は、例えば液晶ディスプレイ等のモニタである。
以下に、図8のフローチャートを参照して、以上説明したような構成の内視鏡装置10の動作を説明する。
前述したように、ユーザが入力部18により強調モードを入力すると、その強調モードを示す強調モード情報が強調モード設定部26に入力される(ステップS11)。
強調モード設定部26の光源設定部80は、入力された強調モード情報に従って、強調モード記憶部78に記憶されている複数の光源出力パターン情報の中から使用する1つの光源出力パターン情報を設定し、この光源出力パターン情報を照明部20の光源駆動部48に出力する(ステップS12)。
また、強調モード設定部26の画像設定部82は、入力された強調モード情報に従って、強調モード記憶部78に記憶されている複数の合成画像の組み合わせ、複数の合成手法、及び複数の合成比率の中から使用する各1つの合成画像の組み合わせ、合成手法、及び合成比率を設定し、それを制御情報として画像処理部24の画像選択部86に出力する(ステップS13)。
照明部20の光源駆動部48は、ステップS12で設定された光源出力パターン情報に従って、レーザ光源46−1〜46−6に対して、点灯させるレーザ組み合わせと、各レーザ光源の点灯時間及び光量を制御し、これにより、ステップS11で入力された強調モードに応じた複数の照明光ILが光変換部56から順次出力される(ステップS14)。すなわち、レーザ光源46−1〜46−6のうちの選択されたものが1つずつ、時間分割した一定の照射サイクル内で点灯され、複数の照明光ILが1つの照射サイクル内で順次出射される。
撮像部22は、1つの照射サイクル内で、観察体Oからの各照明光ILの反射散乱光RLを検出して1次画像信号を取得し、それら出力照明光ごとの1次画像を画像処理部24の1次画像記憶部84に記憶していく(ステップS15)。
画像処理部24の画像選択部86は、ステップ13で設定された制御情報により、ステップS11で入力された強調モードが中間強調を含む強調モードであるか否かを判断し、1次画像記憶部84に記憶された複数の1次画像信号の中から合成に使用するべき複数の1次画像信号を選択する(ステップS16)。
画像選択部86は、中間強調を含む強調モードではないと判断した場合、合成に使用するべき1次画像信号として、1つの強調画像信号と2つの非強調画像信号との、3つの1次画像信号を選択する。そして、表示画像生成部92は、1次画像記憶部84の記憶されているその選択された3つの1次画像信号を、ステップS13で設定された制御情報によって示される合成手法及び合成比率で合成し、表示画像を生成する(ステップS17)。
画像表示部16は、この表示画像を観察体画像として表示する(ステップS18)。
ここで、このような中間強調を含む強調モードではない場合、つまり中間強調を含まない強調モードの場合の一例として、表層血管強調モードを説明する。
<表層血管強調モード>
例えば、内視鏡検診において、病変と思わしき部分の診断を行うため、表層の血管のみに着目した観察を行う場合に、この表層血管強調モードを使用する。
ユーザによって、入力部18に強調モードとして、表層血管強調モードが入力されると、強調モード設定部26から照明部20の光源駆動部48と画像処理部24の画像選択部86へ表層血管強調モードに応じた光源出力パターン情報と制御情報とが出力される。
光源駆動部48は、表層血管強調モードに応じた光源出力パターン情報を受け取ると、図9に示すように、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)を、照射の1サイクルとしてこの順番で繰り返し点灯し、それらレーザ光源46−1、46−4及び46−6から第1のレーザ光、第4のレーザ光、及び第6のレーザ光を順番に出射させる。すなわち、一般的な撮像信号の取得期間である1フレーム期間を、図9に示すように3つのサブフレーム期間に分割し、各サブフレームに1個のレーザ光源を点灯するものとし、各サブフレームで点灯するレーザ光源を順次切り替える。
ここで、レーザ光源46−1(レーザ1)は、表層血管70s(表層領域72s)に対する強調狭帯域光源であり、レーザ光源46−1(レーザ1)から出射される第1のレーザ光は、表層血管70s(表層領域72s)に対する強調狭帯域光である。図9及び図10に示すように、この表層血管70sに対する強調狭帯域光である第1のレーザ光(L1)の波長は、415nmであり、青色領域60Bに含まれる。なお、図10において、レーザ光スペクトルの縦軸は任意スケールである。
また、レーザ光源46−4(レーザ4)は、中層血管70m(中層領域72m)における非強調狭帯域光源であり、レーザ光源46−4(レーザ4)から出射される第4のレーザ光は、中層血管70m(中層領域72m)における非強調狭帯域光である。図9及び図10に示すように、この中層血管70mに対する非強調狭帯域光である第4のレーザ光(L4)の波長は、515nmであり、緑色領域60Gに含まる。
そして、レーザ光源46−6(レーザ6)は、深層血管70d(深層領域72d)における非強調狭帯域光源であり、レーザ光源46−6(レーザ6)から出射される第6のレーザ光は、深層血管70d(深層領域72d)における非強調狭帯域光である。図9及び図10に示すように、この深層血管70dに対する非強調狭帯域光である第6のレーザ光(L6)の波長は、635nmであり、赤色領域60Rに含まれる。
これら第1のレーザ光、第4のレーザ光、及び第6のレーザ光は、光ファイバ50−1、50−4、及び50−6を導光した後、光合波部52を介して光ファイバ54に入射され、該光ファイバ54により導光されて挿入部28の先端の光変換部56に入射される。
こうして光変換部56に順番に入射された第1のレーザ光、第4のレーザ光、及び第6のレーザ光は、所望な配光変換がなされた後、それぞれのサブフレームにおいて照明光ILとして出射され、観察体Oに照射される。
なお、光源駆動部48は、第1のレーザ光と第4のレーザ光と第6のレーザ光との強度比を、例えば、それら第1、第4及び第6のレーザ光の混合光が白色光となるように設定する。白色光とは、例えばキセノンランプやハロゲンランプのような広帯域な照明光ILの色を再現する色である。または、白色光とは、キセノンランプやハロゲンランプのような広帯域な照明光ILに照射されたときの観察体Oの色を再現する色である。より具体的には、白色光は、例えば、色度座標、相関色温度、黒体軌跡からの色差を用いて定義される。例えば、色度座標においては、(x=0.2〜0.4、y=0.2〜0.4)、(x=0.4〜0.5、y=0.35〜0.45)の範囲の色、また、相関色温度においては、相関色温度2000〜100000Kの範囲の色、あるいは、黒体軌跡においては、黒体軌跡からの色差(duv)が±0.1以内の色、として定義される。また、白色光は、撮像素子の分光感度を考慮して定義しても良い。例えば、照明光ILのスペクトルに撮像素子の分光感度を掛け合わせたスペクトルに対して算出した色度座標または相関色温度に対して、上記のように規定しても良い。
観察体Oにおける照明光ILの反射散乱光RLは、モノクロイメージャである撮像部22で検出される。
ここで、第1のレーザ光は、波長415nmの青色領域60Bのレーザ光であり、表層領域72sまで侵達長を有する。第1のレーザ光が観察体Oへ照射された場合、表層血管70sにおける反射散乱光RLに対する光強度と、表層血管70s周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差が大きい。言い換えると、表層血管70sに対するコントラストが高い。すなわち、表層血管70sが強調される。
このような波長が青色領域60Bに含まれる第1のレーザ光の発光タイミングに同期して、撮像部22は、第1のレーザ光の反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。この撮像信号は、画像処理部24へ出力される。画像処理部24は、図10に示すように、撮像部22から出力された撮像信号を1次画像信号94−1として1次画像記憶部84に記憶する。この1次画像信号94−1は、もし仮にそれが画像表示部16に画像として表示されたならば、表層血管70sを示す表層血管画像96sが強調された画像として表示されるようなものである。
また、第4のレーザ光は、波長515nmの緑色領域60Gのレーザ光であり、中層領域72mまで侵達長を有する。第4のレーザ光が観察体Oへ照射された場合、中層血管70mにおける反射散乱光RLに対する光強度と、中層血管70m周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差は小さい。言い換えると、中層血管70mに対するコントラストが低い。すなわち、中層血管70mを強調しない。
このような波長が緑色領域60Gに含まれる第4のレーザ光の発光タイミングに同期して、撮像部22は、第4のレーザ光の反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。この撮像信号は、画像処理部24へ出力される。画像処理部24は、図10に示すように、撮像部22から出力された撮像信号を1次画像信号94−4として1次画像記憶部84に記憶する。この1次画像信号94−4は、もし仮にそれが画像表示部16に画像として表示されたならば、中層血管70mを示す中層血管画像96mが強調されていない画像として表示されるようなものである。
また、第6のレーザ光は、波長635nmの赤色領域60Rのレーザ光であり、深層領域72dまで侵達長を有する。第6のレーザ光が観察体Oへ照射された場合、深層血管70dにおける反射散乱光RLに対する光強度と、深層血管70d周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差は小さい。言い換えると、深層血管70dに対するコントラストが低い。すなわち、深層血管70dを強調しない。
このような波長が赤色領域60Rに含まれる第6のレーザ光の発光タイミングに同期して、撮像部22は、第6のレーザ光の反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。この撮像信号は、画像処理部24へ出力される。画像処理部24は、図10に示すように、撮像部22から出力された撮像信号を1次画像信号94−6として1次画像記憶部84に記憶する。この1次画像信号94−6は、もし仮にそれが画像表示部16に画像として表示されたならば、深層血管70dを示す深層血管画像96dが強調されていない画像として表示されるようなものである。
すなわち、表層血管70sにおける照明光ILの反射散乱光RLに対する光強度は、中層血管70m及び深層血管70dにおける照明光ILの反射散乱光RLに対する光強度よりも、血管周辺部(粘膜部など)における反射散乱光RLに対する光強度との強度差が大きい。
表層血管強調モードにおける照明光ILにおいては、表層領域72sが注目深さ領域であり、中層領域72m及び深層領域72dが非注目深さ領域である。
表層血管70sを詳細に観察したい場合に、この強調モードが有効である。
以上のようにして、レーザ光の発光タイミングに同期して、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)による照明光ILの反射散乱光RLがそれぞれ、1次画像信号94−1、94−4、及び94−6として取得され、1次画像記憶部84にそれぞれ記憶される。
画像処理部24の画像選択部86は、表層血管強調モードに応じた制御情報を受け取ると、それに従って、1次画像記憶部84に記憶された複数の1次画像信号の中から、使用する1次画像を選択して、中間強調画像生成部88の1次中間強調画像生成部90と表示画像生成部92に送る。
従って、この表層血管強調モードでは、画像選択部86は、1次画像記憶部84に記憶された同一の照射サイクル内で取得した1次画像信号94−1、94−4、及び94−6を表示画像生成部92へ送る。また、画像選択部86は、1次中間強調画像生成部90へは、何れの1次画像信号も送らない。
表示画像生成部92は、図10に示すように、それら1次画像信号94−1、94−4、及び94−6を組み合わせて、表示画像98を生成する。この場合、表示画像生成部92は、画像表示部16に観察体画像として表示された際に白色照明に基づく所謂カラー画像として表示されるように、1次画像信号94−1、94−4、及び94−6について画像合成処理を行って表示画像98を生成する。すなわち、この画像合成処理は、1次画像信号94−1を青色(B)画像信号、1次画像信号94−4を緑色(G)画像信号、1次画像信号94−6を赤色(R)画像信号とした、加算処理等の既知の画像生成方法により行われる。
さらに、表示画像生成部92は、視認性向上のための画像処理を行っても良い。例えば、画像の明暗の差(コントラスト)を狭めるコントラスト強調画像処理、画像内の輪郭(エッジ)部(明るさの境目)の明暗の差を狭める輪郭強調画像処理、血管模様に対応した周波数成分を抑制する血管構造画像処理、などの既知の画像処理技術を利用することができる。
こうして画像処理部24で生成された表示画像98は、画像表示部16である外部モニタに送信され、観察体画像として表示される。すなわち、この観察体画像では、表層血管70sを示す表層血管画像96sが強調して表示され、中層血管70m及び深層血管70dを示す中層血管画像96m及び深層血管画像96dについては強調表示されない。
以上のように、この表層血管強調モードでは、BGRの1次画像信号94−1、94−4、及び94−6を合成することで、白色光による観察時の観察体Oの色を再現し、且つ、表層血管70sのみが強調された画像を生成することが可能である。従って、表層血管70sを詳細に観察したい場合には、この強調モードが有効である。
なお、撮像部22にBGRカラーフィルタを有するカラーイメージャを使用する場合には、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)を順番に点灯するのではなく、同時に点灯し、白色の照明光ILとして出射する構成でもよい。この場合には、B光検出要素において、表層血管70sを強調した青色画像信号である第1の1次画像信号、G光検出要素において中層血管70mを強調しない緑色画像信号である第2の次画像信号、R光検出要素において深層血管70dを強調しない赤色画像信号である第3の1次画像信号を生成し、それら3つの1次画像信号に対して同様の画像処理を行い、表示画像98を生成することができる。
なお、ここでは、中間強調を行わない強調モードの一例として、表層血管70sを強調する表層血管強調モードの場合を説明したが、強調する層はこの限りでない。
図11は、表示画像98を生成するためにBGRそれぞれの色画像信号として選択可能な1次画像信号94−1〜94−6(1次画像1〜6)の対応を示す。それぞれの色画像信号として、対応する各層の強調狭帯域光により生成された強調画像信号、又は各層の非強調狭帯域光により生成された非強調画像信号、の何れかを選択することが可能である。強調画像信号を利用した層は強調表示され、非強調画像信号を利用した層は非強調表示される。
詳細観察する層により、選択する1次画像信号を任意に切り替えることが可能である。
なお、白色を再現するための組み合わせとして上記例を示したが、用途により白色の再現が必要ない場合は、BGR全ての画像を利用せず、例えばB画像とG画像の組み合わせのみを使用してもよい。その場合も、上記のように色度座標等で色を規定する。
以上が、中間強調を行わない強調モードについての説明である。
ここで、図8のフローチャートに戻って、中間強調を行う強調モードについて説明する。
上記ステップS16において、画像選択部86は、中間強調を含む強調モードであると判断した場合、1次画像信号の一部つまり2つの1次画像信号を選択する。ここで、2つの1次画像信号とは、波長が同じ色領域に含まれるレーザ光による1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号である。そして、表示画像生成部92は、1次画像記憶部84の記憶されているその選択された2つの1次画像信号を、ステップ13で設定された制御情報によって示される合成比率で合成し、1次中間強調画像信号を生成する(ステップS19)。
また、画像選択部86は、残りの1次画像信号を選択する。つまり2つの1次画像信号を選択する。ここで、2つの1次画像信号とは、上記1次中間強調画像信号の生成に使用したのとは波長が異なる色領域に含まれ且つ互いに異なる色領域に含まれるレーザ光による1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号である。そして、表示画像生成部92は、ステップS19で生成した1次中間強調画像信号と、1次画像記憶部84の記憶されているその選択された残りの2つの1次画像とを、ステップS13で設定された制御情報によって示される合成手法及び合成比率で合成し、中間強調画像である表示画像を生成する(ステップS20)。
画像表示部16は、この表示画像を観察体画像として表示する(ステップS18)。
ここで、このような中間強調を含む強調モードの場合の一例として、表層血管強調-中層血管中間強調モードを説明する。
<表層血管強調-中層血管中間強調モード>
表層血管70sに着目しつつ、中層血管70mの状態も同時に観察する場合に、この表層血管強調-中層血管中間強調モードを使用する。病変の詳細診断を行う際に、詳細観察したい層と別の層も同時に取得することで、別層の状態も確認しつつ特に詳細観察が必要な層の視認性を上げて診断することができる。
ユーザによって、入力部18に強調モードとして、表層血管強調-中層血管中間強調モードが入力されると、強調モード設定部26から照明部20の光源駆動部48と画像処理部24の画像選択部86へ表層血管強調-中層血管中間強調モードに応じた光源出力パターン情報と制御情報とが出力される。
光源駆動部48は、表層血管強調-中層血管中間強調モードに応じた光源出力パターン情報を受け取ると、図12に示すように、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−3(レーザ3)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)を、照射の1サイクルとしてこの順番で繰り返し点灯し、それらレーザ光源46−1、46−3、46−4及び46−6から第1のレーザ光、第3のレーザ光、第4のレーザ光、及び第6のレーザ光をこの順番で出射させる。すなわち、一般的な撮像信号の取得期間である1フレーム期間を、図12に示すように4つのサブフレーム期間に分割し、各サブフレームに1個のレーザ光源を点灯するものとし、各サブフレームで点灯するレーザ光源を順次切り替える。
ここで、レーザ光源46−1(レーザ1)は、表層血管70s(表層領域72s)に対する強調狭帯域光源であり、レーザ光源46−1(レーザ1)から出射される第1のレーザ光は、表層血管70s(表層領域72s)に対する強調狭帯域光である。図12及び図13に示すように、この表層血管70sに対する強調狭帯域光である第1のレーザ光(L1)の波長は、415nmであり、青色領域60Bに含まれる。なお、図13において、レーザ光スペクトルの縦軸は任意スケールである。
また、レーザ光源46−3(レーザ3)は、中層血管70m(中層領域72m)における強調狭帯域光源であり、レーザ光源46−3(レーザ3)から出射される第3のレーザ光は、中層血管70m(中層領域72m)における強調狭帯域光である。図12及び図13に示すように、この中層血管70mに対する強調狭帯域光である第3のレーザ光(L3)の波長は、540nmであり、緑色領域60Gに含まる。
また、レーザ光源46−4(レーザ4)は、中層血管70m(中層領域72m)における非強調狭帯域光源であり、レーザ光源46−4(レーザ4)から出射される第4のレーザ光は、中層血管70m(中層領域72m)における非強調狭帯域光である。図12及び図13に示すように、この中層血管70mに対する非強調狭帯域光である第4のレーザ光(L4)の波長は、515nmであり、緑色領域60Gに含まる。
そして、レーザ光源46−6(レーザ6)は、深層血管70d(深層領域72d)における非強調狭帯域光源であり、レーザ光源46−6(レーザ6)から出射される第6のレーザ光は、深層血管70d(深層領域72d)における非強調狭帯域光である。図12及び図13に示すように、この深層血管70dに対する非強調狭帯域光である第6のレーザ光(L6)の波長は、635nmであり、赤色領域60Rに含まれる。
これら第1のレーザ光、第3のレーザ光、第4のレーザ光、及び第6のレーザ光は、光ファイバ50−1、50−4、及び50−6を導光した後、光合波部52を介して光ファイバ54に入射され、該光ファイバ54により導光されて挿入部28の先端の光変換部56に入射される。
こうして光変換部56に順番に入射された第1のレーザ光、第3のレーザ光、第4のレーザ光、及び第6のレーザ光は、所望な配光変換がなされた後、それぞれのサブフレームにおいて照明光ILとして出射され、観察体Oに照射される。
なお、光源駆動部48は、第1のレーザ光と第3のレーザ光と第4のレーザ光と第6のレーザ光との強度比を、例えば、それら第1、第3、第4及び第6のレーザ光の混合光が白色光となるように設定する。
観察体Oにおける照明光ILの反射散乱光RLは、モノクロイメージャである撮像部22で検出される。
ここで、第1のレーザ光は、波長415nmの青色領域60Bのレーザ光であり、表層領域72sまで侵達長を有する。第1のレーザ光が観察体Oへ照射された場合、表層血管70sにおける反射散乱光RLに対する光強度と、表層血管70s周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差が大きい。言い換えると、表層血管70sに対するコントラストが高い。すなわち、表層血管70sが強調される。
このような波長が青色領域60Bに含まれる第1のレーザ光の発光タイミングに同期して、撮像部22は、第1のレーザ光の反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。この撮像信号は、画像処理部24へ出力される。画像処理部24は、図13に示すように、撮像部22から出力された撮像信号を1次画像信号94−1として1次画像記憶部84に記憶する。この1次画像信号94−1は、もし仮にそれが画像表示部16に画像として表示されたならば、表層血管70sを示す表層血管画像96sが強調された画像として表示されるようなものである。
また、第3のレーザ光は、波長540nmの緑色領域60Gのレーザ光であり、中層領域72mまで侵達長を有する。第3のレーザ光が観察体Oへ照射された場合、中層血管70mにおける反射散乱光RLに対する光強度と、中層血管70m周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差が大きい。言い換えると、中層血管70mに対するコントラストが高い。すなわち、中層血管70mが強調される。
このような波長が緑色領域60Gに含まれる第3のレーザ光の発光タイミングに同期して、撮像部22は、第3のレーザ光の反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。この撮像信号は、画像処理部24へ出力される。画像処理部24は、図13に示すように、撮像部22から出力された撮像信号を1次画像信号94−3として1次画像記憶部84に記憶する。この1次画像信号94−3は、もし仮にそれが画像表示部16に画像として表示されたならば、中層血管70mを示す中層血管画像96mが強調された画像として表示されるようなものである。
また、第4のレーザ光は、波長515nmの緑色領域60Gのレーザ光であり、中層領域72mまで侵達長を有する。第4のレーザ光が観察体Oへ照射された場合、中層血管70mにおける反射散乱光RLに対する光強度と、中層血管70m周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差は小さい。言い換えると、中層血管70mに対するコントラストが低い。すなわち、中層血管70mを強調しない。
このような波長が緑色領域60Gに含まれる第4のレーザ光の発光タイミングに同期して、撮像部22は、第4のレーザ光の反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。この撮像信号は、画像処理部24へ出力される。画像処理部24は、図13に示すように、撮像部22から出力された撮像信号を1次画像信号94−4として1次画像記憶部84に記憶する。この1次画像信号94−4は、もし仮にそれが画像表示部16に画像として表示されたならば、中層血管70mを示す中層血管画像96mが強調されていない画像として表示されるようなものである。
また、第6のレーザ光は、波長635nmの赤色領域60Rのレーザ光であり、深層領域72dまで侵達長を有する。第6のレーザ光が観察体Oへ照射された場合、深層血管70dにおける反射散乱光RLに対する光強度と、深層血管70d周辺における反射散乱光RLに対する光強度と、の間の光強度差は小さい。言い換えると、深層血管70dに対するコントラストが低い。すなわち、深層血管70dを強調しない。
このような波長が赤色領域60Rに含まれる第6のレーザ光の発光タイミングに同期して、撮像部22は、第6のレーザ光の反射散乱光RLを検出し、撮像信号を生成する。この撮像信号は、画像処理部24へ出力される。画像処理部24は、図13に示すように、撮像部22から出力された撮像信号を1次画像信号94−6として1次画像記憶部84に記憶する。この1次画像信号94−6は、もし仮にそれが画像表示部16に画像として表示されたならば、深層血管70dを示す深層血管画像96dが強調されていない画像として表示されるようなものである。
すなわち、表層血管70sにおける照明光ILの反射散乱光RLに対する光強度は、中層血管70mにおける照明光ILの反射散乱光RLに対する光強度よりも、血管周辺部(粘膜部など)における反射散乱光RLに対する光強度との差が大きい。また、中層血管70mにおける照明光ILの反射散乱光RLに対する光強度は、深層血管70dにおける照明光ILの反射散乱光RLに対する光強度よりも、血管周辺部(粘膜部など)における反射散乱光RLに対する光強度との強度差が大きい。
以上のようにして、レーザ光の発光タイミングに同期して、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−3(レーザ3)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)による照明光ILの反射散乱光RLがそれぞれ、1次画像信号94−1、94−3、94−4、及び94−6として取得され、1次画像記憶部84にそれぞれ記憶される。
画像処理部24の画像選択部86は、表層血管強調モードに応じた制御情報を受け取ると、それに従って、1次画像記憶部84に記憶された複数の1次画像信号の中から、使用する1次画像を選択して、中間強調画像生成部88の1次中間強調画像生成部90と表示画像生成部92に送る。
従って、この表層血管強調-中層血管中間強調モードでは、画像選択部86は、1次画像記憶部84に記憶された同一の照射サイクル内で取得した1次画像信号94−3及び94−4を1次中間強調画像生成部90へ送る。また、画像選択部86は、表示画像生成部92へは、1次画像記憶部84に記憶された同一の照射サイクル内で取得した1次画像信号94−1及び94−6を送る。
1次中間強調画像生成部90は、図13に示すように、それら1次画像信号94−3と1次画像信号94−4とを画素ごとの加重平均により合成して、1次中間強調画像信号100を生成する。具体的には、1次中間強調画像生成部90は、上記ステップS19において、例えば図14のフローチャートに示すような処理を実行する。
すなわち、1次中間強調画像生成部90は、図示しない内部メモリに、1次画像信号94−3と1次画像信号94−4の一方(以下、第1の1次画像信号と称する)をコピーして、1次中間強調画像信号100を生成する(ステップS191)。
次に、1次中間強調画像生成部90は、第1の1次画像信号から注目画素の輝度値を読み出し(ステップS192)、1次画像信号94−3と1次画像信号94−4の他方(以下、第2の1次画像信号と称する)から注目画素の輝度値を読み出す(ステップS193)。そして、1次中間強調画像生成部90は、それら読み出した輝度値同士を加重平均し(ステップS194)、その加重平均結果に、不図示メモリに生成した1次中間強調画像信号100の対応画素の輝度値を置換する(ステップS195)。
その後、1次中間強調画像生成部90は、未処理画素の有無を判別して(ステップS196)、未だ処理していない画素が有れば、上記ステップS192に戻り、次の注目画素に対する処理を繰り返す。
こうして、全ての画素に対する処理が終了するまで、ステップS192〜ステップS195の処理が繰り返される。全ての画素に対する処理が終了したならば、1次中間強調画像生成部90の不図示の内部メモリには、1次画像信号94−3と1次画像信号94−4とを加重平均した1次中間強調画像信号100が記憶されることになる。
1次画像信号94−3と1次画像信号94−4はいずれも中層領域72mまで侵達長を有し、1次画像信号94−1及び1次画像信号94−6との組み合わせで白色光を再現可能な緑色領域60Gの画像信号であるが、中層血管70mのコントラストがそれぞれ異なる。加重平均による合成により、中層血管70m以外の粘膜等の明るさ、色は維持しながら、中層血管70m部分のコントラストが1次画像信号94−3と1次画像信号94−4の中間となる、中層血管70mの1次中間強調画像信号100を生成することができる。
なお、加重平均の重み付けは、表層血管強調モードに応じた制御情報に従って設定される。加重平均の重み付けは、例えば、1次画像信号94−3:1次画像信号94−4で1:1とする。
ユーザによる入力部18からの入力により、この重み付けを任意に設定できるようにしても良い。強調度合いを増やす場合には1次画像信号94−3に、また、強調度合いを減らす場合には1次画像信号94−4に、重みを付ければ良い。
1次中間強調画像生成部90は、こうして生成した中層血管70mの1次中間強調画像信号100を表示画像生成部92に送る。
表示画像生成部92は、図13に示すように、その1次中間強調画像信号100と、その基となった1次画像信号94−3及び94−4と同一の照射サイクル内で取得した1次画像信号94−1及び94−6と、を組み合わせて、中間強調画像である表示画像98を生成する。この場合、表示画像生成部92は、画像表示部16に観察体画像として表示された際に白色照明に基づく所謂カラー画像として表示されるように、1次画像信号94−1、1次中間強調画像信号100、及び1次画像信号94−6について画像合成処理を行って中間強調画像である表示画像98を生成する。すなわち、この画像合成処理は、1次画像信号94−1を青色(B)画像信号、1次中間強調画像信号100を緑色(G)画像信号、1次画像信号94−6を赤色(R)画像信号とした、加算処理等の既知の画像生成方法により行われる。
さらに、表示画像生成部92は、視認性向上のための画像処理を行っても良い。例えば、画像の明暗の差(コントラスト)を狭めるコントラスト強調画像処理、画像内の輪郭(エッジ)部(明るさの境目)の明暗の差を狭める輪郭強調画像処理、血管模様に対応した周波数成分を抑制する血管構造画像処理、などの既知の画像処理技術を利用することができる。
こうして画像処理部24で生成された中間強調画像である表示画像98は、画像表示部16である外部モニタに送信され、観察体画像として表示される。
すなわち、この観察体画像では、表層血管70sは、表層血管強調モードと同様に表層血管画像96sとして強調して表示され、深層血管70dを示す深層血管画像96dについては強調表示されない。
一方、この表層血管強調-中層血管中間強調モードでは、中層血管70mを強調する第3のレーザ光が観察体Oへ照射された際に取得した1次画像信号94−3と中層血管70mを強調しない第4のレーザ光が観察体Oへ照射された際に取得した1次画像信号94−4とを加重平均することで1次中間強調画像信号100を生成している。よって、中層血管70mは、第3のレーザ光のみが照射されて強調された状態と、第4のレーザ光のみが照射されて強調されていない状態と、の中間のレベルで強調して表示されることとなる。
以上のように、この表層血管強調-中層血管中間強調モードでは、BRの1次画像信号94−1、94−6とGの1次中間強調画像信号100とを合成することで、白色光による観察時の観察体Oの色を再現し、且つ、表層血管70sを強調し、中層血管70mを中間強調した画像を生成することができる。従って、表層血管70sを詳細に観察しつつ、中層血管70mの状態も同時に観察する場合には、この強調モードが有効である。
なお、撮像部22にBGRカラーフィルタを有するカラーイメージャを使用する場合には、例えば、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)の点灯と、レーザ光源46−3(レーザ3)の点灯と、を1照射サイクルとして交互に繰り返す点灯方法としてもよい。この場合には、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)の点灯時にB光検出要素で1次画像信号94−1、G光検出要素で1次画像信号94−4、R光検出要素で1次画像信号94−6を取得し、レーザ光源46−3(レーザ3)の点灯時にG光検出要素で1次画像信号94−3を取得することで、同等の画像合成処理が可能である。
なお、ここでは、中間強調を行う強調モードの一例として、表層血管70sを強調し中層血管70mを中間強調する表層血管強調-中層血管中間強調モードの場合を説明したが、強調する層及び中間強調する層はこの限りでない。
例えば、表層血管と中層血管とを中間強調し、深層血管を強調する表層・中層血管中間強調-深層血管強調モードがある。ユーザが入力部18からこの強調モードを選択した場合には、レーザ光源46−1(レーザ1)とレーザ光源46−2(レーザ2)とレーザ光源46−3(レーザ3)とレーザ光源46−4(レーザ4)とレーザ光源46−5(レーザ5)とを発光させて、1次画像信号94−1、1次画像信号94−2、1次画像信号94−3、1次画像信号94−4、及び1次画像信号94−5を取得する。そして、1次画像信号94−1と1次画像信号94−2より表層の1次中間強調画像信号を生成し、1次画像信号94−3と1次画像信号94−4により中層の1次中間強調画像信号を生成し、表層の1次中間強調画像信号と中層の1次中間強調画像信号と1次画像信号94−5とから中間強調画像である表示画像98を生成する。この表層・中層血管中間強調-深層血管強調モードの場合は、深層血管70dの強調度が強く、表層血管70sと中層血管70mの強調度が弱い表示画像98を得ることが可能であり、深層血管70dの観察をし易くすることができる。
また、1次中間強調画像信号の生成における強調画像信号と非強調画像信号の合成は、必ずしも加重平均によるものでなくても良い。例えば、血管以外の観察対象が、強調画像信号と非強調画像信号の平均の明るさよりも明るくなるように加算しても良い。
この例に限らず、表層、中層、深層の何れにおいてもそれぞれの強調狭帯域光の反射散乱光RLにより生成された1次画像信号を表示画像合成の対応する色画像信号として使用することで、強調させることが可能である。また、同様に、それぞれの強調狭帯域光の反射散乱光RLにより生成された1次画像信号と非強調狭帯域光の反射散乱光RLにより生成された1次画像信号とを合成して1次中間強調画像信号を生成し、表示画像合成の対応する色画像信号として使用することで、中間的な強調をさせることが可能である。
図14は、中間強調画像である表示画像98を生成するためにBGRそれぞれの色画像信号として選択可能な1次画像信号94−1〜94−6(1次画像1〜6)の対応を示す。それぞれの色画像信号として、対応する各層の強調狭帯域光により生成された強調画信号像、又は各層の非強調狭帯域光により生成された非強調画像信号、又は強調画像信号と非強調画像信号とを合成して作成した1次中間強調画像信号、の何れかを選択することが可能である。強調画像信号を利用した層は強調表示され、非強調画像信号を利用した層は非強調表示され、1次中間強調画像信号を利用した層は中間強調される。
観察の目的により、選択する1次画像信号及び1次中間強調画像信号を任意に切り替えることが可能である。
例えば、内視鏡手術を行う際には、深層にある太い血管を傷つけずに病変の切除をすることが必要となり、その場合には、B画像信号として表層の1次中間強調画像信号、G画像信号として中層の1次中間強調画像信号、R画像として深層の強調画像信号である1次画像信号を利用することで、深層血管強調-表層・中層血管中間強調モードとすることができる。この強調モードでは、全体として血管を確認しつつも特に深層に着目するために、表層、中層の強調度合いを弱めた観察ができる。
また、例えばB画像信号として表層の1次中間強調画像信号、G画像信号として中層の1次中間強調画像信号、R画像信号として深層の1次中間強調画像信号を利用することで、表層・中層・深層血管中間強調モードとすることができる。内視鏡検診でも血管が密集した部分などでは、強調し過ぎると画像が煩雑になり、逆に視認性を落とすこともある。この強調モードでは、全ての層をユーザが見易い強調レベルに調整した観察が可能となる。各層の強調度合いのバランスも、各強調画像信号と非強調画像信号の合成重み付けにより、任意に調整することができる。
各強調モードにおける1次画像信号の取得に使用されるレーザの照射パターンと、1次中間強調画像信号生成に使用する1次画像信号、表示画像生成に使用する1次画像信号、及びそれぞれの画像信号の合成方法は、強調モード設定部26の強調モード記憶部78に記憶されている。そして、同一照射サイクル内で、同一の色領域(深さ領域)となるレーザ波長により取得された1次画像信号により中間強調画像を生成するように、照射パターンと同期した画像取得タイミングに従い、それらが選択される。
例として上記の強調モードを挙げたが、この例に限らず、任意の層の強調、非強調、中間強調と、中間強調のレベルを調整し、観察体Oの状態や注目する層により任意の強調モードに調整することが可能である。
例えば、本実施形態に係る内視鏡装置10は、観察の目的に応じた以下の16種類の強調モードを有し、ユーザは入力部18によって、どの強調モードで観察を行うかを入力する。
内視鏡装置10が有する16種類の強調モード(強調モードM1〜M16)は、図16に示すように、以下の通りである。
強調モードM1(表層血管強調モード)は、観察体Oの表層にある血管のみを強調表示するモードである。この強調モードM1では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と、中層の非強調画像信号である1次画像信号と、深層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、表層血管70sを示す表層血管画像96sのみが強調表示される表示画像98が生成される。
強調モードM2(中層血管強調モード)は、観察体Oの中層にある血管のみを強調表示するモードである。この強調モードM2では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の非強調画像信号である1次画像信号と、中層の強調画像信号である1次画像信号と、深層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、中層血管70mを示す中層血管画像96mのみが強調表示される表示画像98が生成される。
強調モードM3(深層血管強調モード)は、観察体Oの深層にある血管のみを強調表示するモードである。この強調モードM3では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の非強調画像信号である1次画像信号と、中層の非強調画像信号である1次画像信号と、深層の強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、深層血管70dを示す深層血管画像96dのみが強調表示される表示画像98が生成される。
強調モードM4(表層血管強調-中層血管中間強調モード)は、観察体Oの表層にある血管を強調表示し、中層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM4では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、中層の強調画像信号である1次画像信号と中層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで中層の1次中間強調画像信号を生成し、この中層の1次中間強調画像信号と、表層の強調画像信号である1次画像信号と、深層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、表層血管70sを示す表層血管画像96sが強調表示され、中層血管70mを示す中層血管画像96mが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM5(表層血管中間強調-中層血管強調モード)は、観察体Oの表層にある血管を中間強調し、中層にある血管を強調表示するモードである。この強調モードM5では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と表層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで表層の1次中間強調画像信号を生成し、この表層の1次中間強調画像信号と、中層の強調画像信号である1次画像信号と、深層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、中層血管70mを示す中層血管画像96mが強調表示され、表層血管70sを示す表層血管画像96sが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM6(表層血管強調-深層血管中間強調モード)は、観察体Oの表層にある血管を強調表示し、深層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM6では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、深層の強調画像信号である1次画像信号と深層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで深層の1次中間強調画像信号を生成し、この深層の1次中間強調画像信号と、表層の強調画像信号である1次画像信号と、中層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、表層血管70sを示す表層血管画像96sが強調表示され、深層血管70dを示す深層血管画像96dが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM7(表層血管中間強調-深層血管強調モード)は、観察体Oの深層にある血管を強調表示し、表層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM7では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と表層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで表層の1次中間強調画像信号を生成し、この表層の1次中間強調画像信号と、中層の非強調画像信号である1次画像信号と、深層の強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、深層血管70dを示す深層血管画像96dが強調表示され、表層血管70sを示す表層血管画像96sが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM8(中層血管強調-深層血管中間強調モード)は、観察体Oの中層にある血管を強調表示し、深層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM8では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、深層の強調画像信号である1次画像信号と深層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで深層の1次中間強調画像信号を生成し、この深層の1次中間強調画像信号と、表層の非強調画像信号である1次画像信号と、中層の強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、中層血管70mを示す中層血管画像96mが強調表示され、深層血管70dを示す深層血管画像96dが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM9(中層血管中間強調-深層血管強調モード)は、観察体Oの中層にある血管を中間強調表示し、深層にある血管を強調するモードである。この強調モードM9では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、中層の強調画像信号である1次画像信号と中層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで中層の1次中間強調画像信号を生成し、この中層の1次中間強調画像信号と、表層の非強調画像信号である1次画像信号と、深層の強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、深層血管70dを示す深層血管画像96dが強調表示され、中層血管70mを示す中層血管画像96mが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM10(表層血管強調-中層・深層血管中間強調モード)は、観察体Oの表層にある血管を強調表示し、中層にある血管を中間強調すると共に深層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM10では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、中層の強調画像信号である1次画像信号と中層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで中層の1次中間強調画像信号を生成し、また、深層の強調画像信号である1次画像信号と深層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで深層の1次中間強調画像信号を生成し、これら中層の1次中間強調画像信号と深層の1次中間強調画像信号と、表層の強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、表層血管70sを示す表層血管画像96sが強調表示され、中層血管70mを示す中層血管画像96mと深層血管70dを示す深層血管画像96dとが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM11(中層・深層血管中間強調モード)は、観察体Oの中層にある血管を中間強調すると共に深層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM11では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、中層の強調画像信号である1次画像信号と中層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで中層の1次中間強調画像信号を生成し、また、深層の強調画像信号である1次画像信号と深層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで深層の1次中間強調画像信号を生成し、これら中層の1次中間強調画像信号と深層の1次中間強調画像信号と、表層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、中層血管70mを示す中層血管画像96mと深層血管70dを示す深層血管画像96dとが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM12(中層血管強調-表層・深層血管中間強調モード)は、観察体Oの中層にある血管を強調表示し、表層にある血管を中間強調すると共に深層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM12では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と表層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで表層の1次中間強調画像信号を生成し、また、深層の強調画像信号である1次画像信号と深層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで深層の1次中間強調画像信号を生成し、これら表層の1次中間強調画像信号と深層の1次中間強調画像信号と、中層の強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、中層血管70mを示す中層血管画像96mが強調表示され、表層血管70sを示す表層血管画像96sと深層血管70dを示す深層血管画像96dとが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM13(表層・深層血管中間強調モード)は、観察体Oの表層にある血管を中間強調すると共に深層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM13では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と表層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで表層の1次中間強調画像信号を生成し、また、深層の強調画像信号である1次画像信号と深層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで深層の1次中間強調画像信号を生成し、これら表層の1次中間強調画像信号と深層の1次中間強調画像信号と、中層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、表層血管70sを示す表層血管画像96sと深層血管70dを示す深層血管画像96dとが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM14(深層血管強調-表層・中層血管中間強調モード)は、観察体Oの深層にある血管を強調表示し、表層にある血管を中間強調すると共に中層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM14では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と表層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで表層の1次中間強調画像信号を生成し、また、中層の強調画像信号である1次画像信号と中層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで中層の1次中間強調画像信号を生成し、これら表層の1次中間強調画像信号と中層の1次中間強調画像信号と、深層の強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、深層血管70dを示す深層血管画像96dが強調表示され、表層血管70sを示す表層血管画像96sと中層血管70mを示す中層血管画像96mとが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
強調モードM15(表層・中層血管中間強調モード)は、観察体Oの表層にある血管を中間強調すると共に中層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM15では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と表層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで表層の1次中間強調画像信号を生成し、また、中層の強調画像信号である1次画像信号と中層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで中層の1次中間強調画像信号を生成し、これら表層の1次中間強調画像信号と中層の1次中間強調画像信号と、深層の非強調画像信号である1次画像信号と、を合成することで、表層血管70sを示す表層血管画像96sと中層血管70mを示す中層血管画像96mとが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
そして、強調モードM16(表層・中層・深層血管中間強調モード)は、観察体Oの表層にある血管を中間強調し、中層にある血管を中間強調し、且つ深層にある血管を中間強調するモードである。この強調モードM16では、撮像部22がモノクロイメージャであれば、表層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−1(レーザ1)と、表層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−2(レーザ2)と、中層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−3(レーザ3)と、中層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−4(レーザ4)と、深層血管に対する強調狭帯域光源であるレーザ光源46−5(レーザ5)と、深層血管に対する非強調狭帯域光源であるレーザ光源46−6(レーザ6)と、を同一照射サイクル内で順番に点灯する。そして、表層の強調画像信号である1次画像信号と表層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで表層の1次中間強調画像信号を生成し、また、中層の強調画像信号である1次画像信号と中層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで中層の1次中間強調画像信号を生成し、さらに、深層の強調画像信号である1次画像信号と深層の非強調画像信号である1次画像信号とを例えば加重平均することで深層の1次中間強調画像信号を生成し、これら表層の1次中間強調画像信号と中層の1次中間強調画像信号と深層の1次中間強調画像信号とを合成することで、表層血管70sを示す表層血管画像96sと中層血管70mを示す中層血管画像96mと深層血管70dを示す深層血管画像96dとのすべてが中間強調表示される中間強調画像が表示画像98として生成される。
なお、撮像部22がモノクロイメージャである場合、図9や図12に示したように、選択された強調モードに使用するレーザ光源のみを、同一照射サイクル内で順番に点灯するものとして説明した。しかしながら、図17に示すように、強調モードによらずにレーザ光源46−1〜46−6の全てを、同一照射サイクル内で順番に点灯するようにしても構わない。この場合には、点灯しているレーザ光源ごとに1次画像信号が取得されて、1次画像記憶部84に記憶される。そして、画像選択部86が、選択された強調モードに応じて、それら1次画像記憶部84に記憶された複数の1次画像信号の中から必要な1次画像信号のみを1次中間強調画像生成部90及び表示画像生成部92に送るように構成する。これにより1次中間強調画像生成部90及び表示画像生成部92は、上述したような処理を実行することができる。
また、撮像部22にBGRカラーフィルタを有するカラーイメージャを使用する場合には、例えば、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−4(レーザ3)、及びレーザ光源46−6(レーザ5)の点灯と、レーザ光源46−2(レーザ2)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)の点灯と、を1照射サイクルとして交互に繰り返す点灯方法としてもよい。この場合には、レーザ光源46−1(レーザ1)、レーザ光源46−3(レーザ3)、及びレーザ光源46−5(レーザ5)の点灯時にB光検出要素で表層の強調画像信号である1次画像信号、G光検出要素で中層の強調画像信号である1次画像信号、R光検出要素で深層の強調画像信号である1次画像信号を取得し、レーザ光源46−2(レーザ2)、レーザ光源46−4(レーザ4)、及びレーザ光源46−6(レーザ6)の点灯時にB光検出要素で表層の非強調画像信号である1次画像信号、G光検出要素で中層の非強調画像信号である1次画像信号、R光検出要素で深層の非強調画像信号である1次画像信号を取得して、各1次画像信号を1次画像記憶部84に記憶することで、同等の画像合成処理が可能である。
なお、白色を再現するための組み合わせとして上記例を示したが、用途により白色の再現が必要ない場合は、BGR全ての色画像信号を利用せず、例えばB画像信号とG画像信号の組み合わせのみを使用するなど、任意の色画像信号を組み合わせて表示しても良い。
また、白色の再現が必要ない場合には、1次中間強調画像信号は、必ずしも同じ色領域でなく、異なる色領域の強調画像信号と非強調画像信号との組み合わせで生成しても良い。例えば、モノクロ画像信号を取得する場合、任意の診断対象物質に対する強調度合いが異なる画像信号の組み合わせであれば、同様に強調度合いを調整した中間強調画像の生成が可能である。
また、本実施形態では、狭帯域光源としてレーザ光源を使用したが、LEDを利用しても良い。調整できるコントラストの範囲を広げるためには、より狭帯域で強調画像信号と非強調画像信号のコントラスト差をつけられるレーザ光源のほうが望ましいが、LEDでも同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、表層、中層、深層の全ての深さ(青色領域60B、緑色領域60G、及び赤色領域60Rの全ての色領域)に対して狭帯域光で1次画像信号を取得したが、強調や中間強調を行う必要のない層は、広い波長範囲を持つ広帯域光により1次画像信号を取得しても良い。図18に、表層を強調し、中層を中間強調し、深層に広帯域光BROを使用した例の画像合成イメージを示す。
図13に示した前述の強調モードM4(表層血管強調-中層血管中間強調モード)の例と比較して、レーザ光源46−6(レーザ6)による深層非強調画像信号である1次画像信号94−6の変わりに、赤色領域60Rの広帯域な波長をもつ広帯域光BROにより取得された、1次画像信号94−7が、赤色(R)画像信号として表示画像生成に利用される。1次画像信号94−7は、深層の中間的な強調画像信号となるが、表示画像98は、表層血管70sが強調、中層血管70mと深層血管70dとが中間強調された中間強調画像となる。ただし、深層は強調度合いの調整はできない。狭帯域光のみの画像の場合、白色光源に対する波長欠落のため色再現が取り難いが、広帯域光BROを使用することで色再現性を向上し易くすることができる。
広帯域光BROとしては、LED光源の光や、キセノンランプなどの白色光源からフィルタにより特定の波長領域を切り出した光などが利用できる。
なお、上記実施形態においては、内視鏡装置10は、強調モードM1〜M16の16種類の強調モードを有していたが、それらのすべての強調モードを有することは必須では無い。
また、内視鏡装置10は、その他の強調モードを有していても良い。内視鏡装置10は、色合いの異なる通常光を照射するモード、観察体Oにおける特定の対象物質を強調表示するその他の特殊光強調モード、観察体Oや薬剤に励起光を照射した際に発生する蛍光を観察する蛍光強調モード、などを有することができる。
また、上記実施形態においては、診断対象物質を酸化ヘモグロビンとしたが、その他の物質でも良い。例えば、診断対象物質は、還元ヘモグロビンでも良い。また、診断対象物質は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンが混合された血液でも良い。その場合は、酸化ヘモグロビンの吸収スペクトルと還元ヘモグロビンの吸収スペクトルとを混合比を掛けた吸収スペクトルとなる。
また、診断対象物質は、ヘモグロビン以外にも、例えば、公知の自家蛍光物質または蛍光薬剤でも良いし、脂肪、ビリルビン、糖、などの生体に含まれる物質でも良い。
以上のように、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置10は、観察体Oに照射された照明光ILの反射散乱光RLを検出して撮像信号を出力する撮像部22と、撮像信号から表示画像を生成する画像処理部24と、生成した表示画像を表示する画像表示部16と、を備える。ここで、画像処理部24は、中間強調画像生成部88を有する。中間強調画像生成部88は、観察体Oに存在する診断対象物質を強調観察可能な複数の強調波長領域の光である複数の強調狭帯域光を含む照明光の反射散乱光についての複数の撮像信号である複数の強調画像信号と、複数の強調波長領域を含まない複数の非強調波長領域の光である複数の非強調狭帯域光を含む照明光の反射散乱光についての複数の撮像信号である複数の非強調画像信号と、に基づいて、複数の強調画像信号から生成される画像である1つの強調画像と前記複数の非強調画像信号から生成される画像である1つの非強調画像とに対して診断対象物質の強調度合いが中間的な画像である1つの中間強調画像を生成する。
このように、強調波長を含む光で生成する強調画像と強調波長を含まない光で生成する非強調画像とを合成して、中間強調画像を生成するので、強調狭帯域光により強調される深さ領域の診断対象物質の強調の度合いを調整できるので、特定の深さ領域ごとの診断対象物質の強調の度合いを調整可能となる。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置10は、さらに、互いに異なる複数の狭帯域光を含む照明光を出射する複数の狭帯域光源を備えることができる。ここで、それら複数の狭帯域光源は、複数の強調波長領域のうちの1つにピーク波長または中心波長が含まれる第1の強調狭帯域光を出射する第1の強調狭帯域光源と、複数の非強調波長領域のうちの1つにピーク波長または中心波長が含まれる第1の非強調狭帯域光を出射する第1の非強調狭帯域光源と、を少なくとも有する。この場合、撮像部22は、第1の強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である第1の強調画像信号と、第1の非強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である第1の非強調画像信号と、を第1及び第2の1次画像信号(例えば1次画像信号94−3、94−4)として取得する。そして、中間強調画像生成部88は、第1の1次画像信号と第2の1次画像信号とを合成して第1の1次中間強調画像信号100を生成する。
このように、第1の強調狭帯域光を含む光による第1の強調画像信号と第1の非強調狭帯域光を含む光による第1の非強調画像とを合成して、第1の1次中間強調画像信号100を生成することで、第1の強調狭帯域光により強調される深さ領域の診断対象物質の強調の度合いを中間の強調度合いに調整した第1の1次中間強調画像信号100を生成することができる。
また、複数の狭帯域光源はさらに、第1の強調狭帯域光とは異なる第2の強調狭帯域光を出射する第2の強調狭帯域光源と、第1の非強調狭帯域光とは異なる第2の非強調狭帯域光を出射する第2の非強調狭帯域光源と、のどちらか一方を少なくとも有することができる。この場合、撮像部22はさらに、第2の強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である第2の強調画像信号と、第2の非強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である第2の非強調画像信号と、の何れか少なくとも一方を第3の1次画像信号(例えば1次画像信号94−1)として取得し、中間強調画像生成部88は、第1の1次中間強調画像信号100と、第3の1次画像信号と、に基づいて、中間強調画像を生成する。
このように、第2の強調画像信号と第2の非強調画像信号との何れかを取得し、第1の1次中間強調画像信号100に加えて合成することで、中間強調画像を生成することができる。
また、複数の狭帯域光源はさらに、第1及び第2の強調狭帯域光とは異なる第3の強調狭帯域光を出射する第3の強調狭帯域光源と、第1及び第2の非強調狭帯域光とは異なる第3の非強調狭帯域光を出射する第3の非強調狭帯域光源と、のどちらか一方を少なくとも有することかできる。この場合、撮像部22はさらに、第3の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の強調画像信号と、第3の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の非強調画像信号と、の何れか少なくとも一方を第4の1次画像信号(例えば1次画像信号94-6)として取得し、中間強調画像生成部は、第1の1次中間強調画像信号100と、第3の1次画像信号と、第4の1次画像信号と、に基づいて、中間強調画像を生成する。
このように、第1の1次中間強調画像信号100と、第2の強調画像信号及び非強調画像信号の何れかと、第3の強調画像信号及び非強調画像信号の何れかと、を合成することで、中間強調画像を生成することができる。
あるいは、複数の狭帯域光源は、第1の強調狭帯域光源及び第1の非強調狭帯域光源に加えて、さらに、第1の強調狭帯域光とは異なる第2の強調狭帯域光を出射する第2の強調狭帯域光源と、第1の非強調狭帯域光とは異なる第2の非強調狭帯域光を出射する第2の非強調狭帯域光源と、を有するものであっても良い。この場合、撮像部22はさらに、第2の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第2の強調画像信号と、第2の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第2の非強調画像信号と、を第3及び第4の1次画像信号として取得し、中間強調画像生成部88は、第3の1次画像信号と第4の1次画像信号とを合成して第2の1次中間強調画像信号を生成し、第1の1次中間強調画像信号と、第2の1次中間強調画像信号と、に基づいて、中間強調画像を生成する。
このように、第2の中間強調画像信号を生成し、第1の中間強調画像信号と第2の中間強調画像信号とを合成することで、中間強調画像を生成することができる。
この場合、複数の狭帯域光源はさらに、第1及び第2の強調狭帯域光とは異なる第3の強調狭帯域光を出射する第3の強調狭帯域光源と、第1及び第2の非強調狭帯域光とは異なる第3の非強調狭帯域光を出射する第3の非強調狭帯域光源と、のどちらか一方を少なくとも有する。そして、撮像部22はさらに、第3の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の強調画像信号と、第3の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の非強調画像信号と、の何れか少なくとも一方を第5の1次画像信号として取得し、中間強調画像生成部88は、第1の1次中間強調画像信号と、第2の1次中間強調画像信号と、第5の1次画像信号と、に基づいて、中間強調画像を生成する。
このように、第1の中間強調画像信号及び第2の中間強調画像信号に加えて、第3の強調画像信号及び非強調画像信号の何れかを合成することで、中間強調画像を生成することができる。
あるいは、複数の狭帯域光源はさらに、第1及び第2の強調狭帯域光とは異なる第3の強調狭帯域光を出射する第3の強調狭帯域光源と、第1及び第2の非強調狭帯域光とは異なる第3の非強調狭帯域光を出射する第3の非強調狭帯域光源と、を有しても良い。この場合、撮像部22はさらに、第3の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の強調画像信号と、第3の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の非強調画像信号と、を第5及び第6の1次画像信号として取得し、中間強調画像生成部88は、第5の1次画像信号と第6の1次画像信号とを合成して第3の1次中間強調画像信号を生成し、第1の1次中間強調画像信号と、第2の1次中間強調画像信号と、第3の1次中間強調画像信号と、に基づいて、中間強調画像を生成する。
このように、第1の中間強調画像信号、第2の中間強調画像信号、第3の中間強調画像信号を合成することによって、中間強調画像を生成するようにしても良い。
なおここで、第1の強調狭帯域光及び第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、第1の深さ領域まで侵達長を有し、第1の深さ領域は、観察体Oに対する表層領域72s、中層領域72m、及び深層領域72dの3つの深さ領域の何れかである。
このように、第1の強調狭帯域光及び第1の非強調狭帯域光は、第1の深さ領域への侵達長を持つので、観察体Oに対する第1の深さ領域における、診断対象物質の強調の度合いを変更可能となる。
また、第1の強調狭帯域光及び第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、第1の深さ領域まで侵達長を有し、第2の強調狭帯域光及び第2の非強調狭帯域光は、それぞれ、第2の深さ領域まで侵達長を有し、第1の深さ領域は、観察体Oに対する表層領域72s、中層領域72m、及び深層領域72dの3つの深さ領域の何れかであり、第2の深さ領域は、それら3つの深さ領域のうち、第1の深さ領域とは異なる何れかである。
このように、第2の強調狭帯域光及び第2の非強調狭帯域光は、第1の深さ領域とは異なる第2の深さ領域への侵達長を持つので、第1の深さ領域における診断対象物質の、第2の深さ領域における診断対象物質に対する相対的な強調の度合いを変更可能となる。
あるいは、第1の強調狭帯域光及び第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、第1の深さ領域まで侵達長を有し、第2の強調狭帯域光及び第2の非強調狭帯域光は、それぞれ、第2の深さ領域まで侵達長を有し、第3の強調狭帯域光及び第3の非強調狭帯域光は、それぞれ、第3の深さ領域まで侵達長を有し、第1の深さ領域は、観察体Oに対する表層領域、中層領域、及び深層領域の3つの深さ領域の何れかであり、第2の深さ領域は、それら3つの深さ領域のうち、第1の深さ領域とは異なる何れかであり、第3の深さ領域は、それら3つの深さ領域のうち、第1の深さ領域及び第2の深さ領域とは異なる領域である。
このように、第3の強調狭帯域光及び第3の非強調狭帯域光は、第1及び第2の深さ領域とは異なる第3の深さ領域への侵達長を持つので、第1の深さ領域における診断対象物質の、第2及び第3の深さ領域における診断対象物質に対する相対的な強調の度合いを変更可能となる。
この場合、複数の狭帯域光のうち、表層領域72sまで侵達長を有する狭帯域光は、青色領域60Bに含まれ、中層領域72mまで侵達長を有する狭帯域光は、緑色領域60Gに含まれ、深層領域72dまで侵達長を有する狭帯域光は、赤色領域60Rに含まれる。
このように、深さ領域と色領域とには相関がある。
また、第1の強調狭帯域光及び第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、第1の深さ領域まで侵達長を有し、第2の強調狭帯域光及び第2の非強調狭帯域光は、それぞれ、第2の深さ領域まで侵達長を有し、第3の強調狭帯域光及び第3の非強調狭帯域光は、それぞれ、第3の深さ領域まで侵達長を有し、第1の深さ領域は、観察体Oに対する表層領域72s、中層領域72m、及び深層領域72dの3つの深さ領域の何れかであり、第2の深さ領域は、それら3つの深さ領域のうち、第1の深さ領域とは異なる何れかであり、第3の深さ領域は、それら3つの深さ領域のうち、第1の深さ領域及び第2の深さ領域とは異なる領域であり、複数の狭帯域光のうち、表層領域72sまで侵達長を有する狭帯域光は、青色領域60Bに含まれ、中層領域72mまで侵達長を有する狭帯域光は、緑色領域60Gに含まれ、深層領域72dまで侵達長を有する狭帯域光は、赤色領域60Rに含まれる場合、第1の1次中間強調画像信号と、第2の1次中間強調画像信号と、第3の1次中間強調画像信号とは、白色を再現可能な輝度の比率で組み合わされる。
このように、第1の1次中間強調画像と、第2の1次中間強調画像と、第3の1次中間強調画像を、白色を再現する輝度比率で合成することで、表示画像98である中間強調画像は、白色照明に基づく所謂カラー画像として表示可能となる。
また、前記複数の強調波長領域のそれぞれは、観察体Oに存在する診断対象物質の光吸収スペクトルに対して、極大値62B、62Gをとる極大波長と、青色領域60B、緑色領域60G、及び赤色領域60Rの3つの色領域のうち何れかの色領域における最大値64B、64G、64Rである色領域最大値をとる色領域最大波長と、の少なくとも一方を含む波長領域である。
このように、強調波長領域は、各色領域において、極大値をとる波長と、最大値をとる波長と、のうち少なくとも一つを含むことができる。
また、複数の非強調波長領域のそれぞれは、観察体Oに存在する診断対象物質の光吸収スペクトルに対して、極小値66B、66Gをとる極小波長と、青色領域60B、緑色領域60G、及び赤色領域60Rの3つの色領域のうち何れかの色領域における最小値68B、68G、68Rである色領域最小値をとる色領域最小波長と、の少なくとも一方を1つ含む。
このように、非強調波長領域は、各色領域において、極小値をとる波長と、最小値をとる波長と、のうち少なくとも一つを含むことができる。
なお、複数の非強調波長領域のそれぞれは、極小値または色領域最小値が存在する色領域であって、極小値及び色領域最小値の少なくとも一方に対して、1.5倍以下の値を有する波長領域である。
このように、非強調波長領域が、各色領域において、極小値または最小値の1.5倍以下の値を有する波長領域であると、光吸収が小さいため、好ましい。
また、観察体Oは、生体組織であり、診断対象物質は、観察体Oに含まれるヘモグロビンである。
これにより、生体組織に存在する血管を強調することができる。
なお、複数の狭帯域光源は、それぞれ、レーザ光源を含む。
このように、複数の狭帯域光源は、レーザ光源により構成することができる。
あるいは、複数の狭帯域光源は、それぞれ、LED光源を含んでも良い。
このように、複数の狭帯域光源は、LED光源により構成することも可能である。
また、複数の強調波長領域及び複数の非強調波長領域とは異なるピーク波長を持つか、又は、複数の強調波長領域及び複数の非強調波長領域の波長をカット又は減衰させることで複数の強調波長領域及び複数の非強調波長領域とはピーク波長を異ならせて出射可能である、複数の強調狭帯域光及び複数の非強調狭帯域光と比較して広帯域な波長幅を持つ広帯域光BROを出射する広帯域光源をさらに備えても良い。この場合は、中間強調画像生成部88は、広帯域光源から出射された広帯域光BROの反射散乱光についての撮像信号である広帯域光画像信号を複数の強調画像信号及び複数の非強調画像信号の少なくとも1つとして用いて、中間強調画像を生成する。
このように、広帯域な光源も有し、広帯域光BROによる画像も組み合わせた場合でも、中間強調画像を生成することができる。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置10は、さらに、撮像部22から出力される少なくとも1つの強調画像信号と少なくとも1つの非強調画像信号とを記憶する1次画像記憶部84と、所望の少なくとも1つの強調画像信号と少なくとも1つの非強調画像信号との組み合わせを選択する画像選択部86と、備えることができる。この場合、中間強調画像生成部88は、画像選択部86が選択した少なくとも1つの強調画像信号(例えば1次画像信号94-3)と少なくとも1つの非強調画像信号(例えば1次画像信号94-4)とを1次画像記憶部84から読み出し、所定の合成処理を行うことにより1次中間強調画像信号100を生成する。
このように、1次画像記憶部84と画像選択部86を持つことで、強調画像信号及び非強調画像信号の取得の順番を規定する必要をなくすことができる。
ここで、1次画像記憶部84は、複数の強調画像信号と複数の非強調画像信号とを記憶し、画像選択部86は、複数の強調画像信号と複数の非強調画像信号とから、深さ領域、色領域、及び取得タイミングのうち少なくとも1つを含む所定の条件に基づいて、少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを選択する。そして、中間強調画像生成部88は、画像選択部86が選択した少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを1次画像記憶部84から読み出し、所定の合成処理を行うことにより少なくとも1つの1次中間強調画像信号100を生成する。
このように、複数の強調画像信号と複数の非強調画像信号とから選択して1次中間強調画像信号100を生成することができる。
この場合、撮像部22は、画像選択部86によって選択された少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを時間分割した一定の照射サイクルを持つパターンで照射することで、画像選択部86が選択した少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを一定のサイクルで取得し、1次画像記憶部84は、取得された少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを記憶する。そして、中間強調画像生成部88は、1次画像記憶部84に記憶されている少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを読み出し、所定の合成処理を行うことにより少なくとも1つの1次中間強調画像信号100を生成する。
このように、選択された強調画像信号及び非強調画像信号のみを取得して、1次中間強調画像信号100を生成することができる。
あるいは、撮像部22は、複数の強調狭帯域光と複数の非強調狭帯域光とを時間分割した一定の照射サイクルを持つパターンで照射することで、複数の強調画像信号と複数の非強調画像信号とを一定のサイクルで取得し、1次画像記憶部84は、取得された複数の強調画像信号と複数の非強調画像信号とを記憶する。そして、画像選択部86は、同一の照射サイクルの中で、同一の深さ領域又は同一の色領域の少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを選択し、中間強調画像生成部88は、画像選択部86が選択した少なくとも一組の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを1次画像記憶部84から読み出し、所定の合成処理を行うことにより少なくとも1つの1次中間強調画像信号を生成する。
このように、全ての強調画像信号及び非強調画像信号を取得し、その中から選択的に使用することで、1次中間強調画像信号100を生成することができる。
この場合、画像選択部86は、複数の強調画像信号と複数の非強調画像信号とから、所定の条件に基づいて、2組以上の1つの強調画像信号と1つの非強調画像信号とを選択し、中間強調画像生成部88は、2つ以上の1次中間強調画像信号を生成し、それらに基づいて中間強調画像を生成することもできる。
このように、2組以上の強調画像信号と非強調画像信号とから、中間強調画像を生成することができる。
なお、画像選択部86は、組み合わせにより白色照明に基づく画像を生成し得るように、少なくとも1つの1次中間強調画像信号、少なくとも1つの強調画像信号、及び複数の非強調画像信号のうち異なる色領域のものを各1つずつ選択する。
このように、異なる色領域の画像信号を組み合わせることで、白色照明に基づく所謂カラー画像を得ることができる。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡装置10は、さらに、複数の強調モードの中から1つの強調モードを入力する入力部18と、複数の強調モードそれぞれに対する光源の駆動パターン、選択画像、及び画像合成方法を記憶する強調モード記憶部78と、入力部18に入力された強調モードに従い、強調モード記憶部78から光源の駆動パターン、選択画像、及び画像合成方法をそれぞれ読み出して、それらに従って画像処理部24を制御することで、画像処理部24に、中間強調画像を生成させる制御部である画像設定部82と、を備えるようにしても良い。
このように、ユーザが強調モードを入力でき、それに基づいた制御を行うことができる。
この場合、強調モードとしては、少なくとも特定の深さ領域の診断対象物質の中間強調画像である第1の中間強調画像を表示する第1の強調モードと、第1の中間強調画像とは異なる深さ領域の診断対象物質に対する中間強調画像である第2の中間強調画像を表示する第2の強調モードと、を有する。
このように、入力された強調モードに応じた中間強調画像を生成して表示することができる。
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
10…内視鏡装置、 12…内視鏡、 14…本体部(ビデオプロセッサ)、 16…画像表示部(モニタ)、 18…入力部、 20…照明部、 22…撮像部、 24…画像処理部、 26…強調モード設定部、 28…挿入部、 30…操作部、 32…先端硬質部、 34…湾曲部、 36…可撓管部、 38…湾曲操作部、 40…本体部(スコープ)、 42…把持部、 44…ユニバーサルコード、 46−1〜46−6…レーザ光源、 48…光源駆動部、 50−1〜50−6,54…光ファイバ、 52…光合波部、 56…光変換部、 58B…青色(B)のカラーフィルタの分光特性、 58G…緑色(G)のカラーフィルタの分光特性、 58R…赤色(R)のカラーフィルタの分光特性、 60B…青色領域、 60G…緑色領域、 60R…赤色領域、 62B…青色領域極大値、 62G…緑色領域極大値、 64B…青色領域最大値、 64G…緑色領域最大値、 64R…赤色領域最大値、 66B…青色領域極小値、 66G…緑色領域極小値、 68B…青色領域最小値、 68G…緑色領域最小値、 68R…赤色領域最小値、 70d…深層血管、 70m…中層血管、 70s…表層血管、 72d…深層領域、 72m…中層領域、 72s…表層領域、 74…拡散部材、 76…ホルダ、 78…強調モード記憶部、 80…光源設定部、 82…画像設定部、 84…1次画像記憶部、 86…画像選択部、 88…中間強調画像生成部、 90…1次中間強調画像生成部、 92…表示画像生成部、 94−1〜94−7…1次画像信号、 96d…深層血管画像、 96m…中層血管画像、 96s…表層血管画像、 98…表示画像、 100…1次中間強調画像信号。

Claims (23)

  1. 観察体に照射された、互いに異なる第1、第2、及び第3の深さ領域にそれぞれ対応し、且つ、青色領域、緑色領域、及び赤色領域の何れかにそれぞれ対応した第1、第2、及び第3の波長領域の光を含む照明光の反射散乱光を検出して撮像信号を出力する撮像部と、
    前記撮像信号から表示画像を生成する画像処理部と、
    互いに異なる複数の狭帯域光を含む照明光を出射する複数の狭帯域光源と
    を備え、
    前記画像処理部は、
    前記撮像信号のうち、前記第1の深さ領域に対応した前記第1の波長領域に含まれ、且つ、前記観察体の前記第1の深さ領域に存在する第1の診断対象物質を強調する第1の強調波長領域に含まれる第1の強調狭帯域光を基に生成される第1の強調画像信号と、前記第1の深さ領域に対応した前記第1の波長領域に含まれ、且つ、前記第1の強調波長領域を含まない第1の非強調波長領域に含まれる第1の非強調狭帯域光を基に生成される第1の非強調画像信号とを合成して第1の1次中間強調画像信号を生成し、さらに、前記第1の1次中間強調画像信号と、前記第2の深さ領域に対応した前記第2の波長領域に含まれる第2の狭帯域光を基に生成される第2の画像信号と、前記第3の深さ領域に対応した前記第3の波長領域に含まれる第3の狭帯域光を基に生成される第3の画像信号とを合成して、前記第1の診断対象物質の強調度合いが、強調と非強調との間で調整された中間強調画像を生成する中間強調画像生成部と、
    前記中間強調画像を基に前記表示画像を生成する表示画像生成部と、
    を含
    前記複数の狭帯域光源は、
    前記第1の強調波長領域にピーク波長または中心波長が含まれる第1の強調狭帯域光を出射する第1の強調狭帯域光源と、
    前記第1の非強調波長領域にピーク波長または中心波長が含まれる第1の非強調狭帯域光を出射する第1の非強調狭帯域光源と、
    を少なくとも有し、
    前記撮像部は、
    前記第1の強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である前記第1の強調画像信号と、
    前記第1の非強調狭帯域光を含む反射散乱光についての撮像信号である前記第1の非強調画像信号と、
    を第1及び第2の1次画像信号として取得し、
    前記中間強調画像生成部は、前記第1の1次画像信号と前記第2の1次画像信号とを合成して前記第1の1次中間強調画像信号を生成し、
    前記複数の狭帯域光源はさらに、
    前記第2の狭帯域光のうち、前記観察体の前記第2の深さ領域に存在する第2の診断対象物質を強調する第2の強調波長領域に含まれる、前記第1の強調狭帯域光とは異なる第2の強調狭帯域光を出射する第2の強調狭帯域光源と、
    前記第2の狭帯域光のうち、前記第2の強調波長領域を含まない第2の非強調波長領域に含まれる、前記第1の非強調狭帯域光とは異なる第2の非強調狭帯域光を出射する第2の非強調狭帯域光源と、
    を有し、
    前記撮像部はさらに、
    前記第2の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第2の強調画像信号と、
    前記第2の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第2の非強調画像信号と、
    を第3及び第4の1次画像信号として取得し、
    前記中間強調画像生成部は、
    前記第3の1次画像信号と前記第4の1次画像信号とを合成して第2の1次中間強調画像信号を生成し、
    前記第1の1次中間強調画像信号と、前記第2の1次中間強調画像信号とを合成して、前記第1及び第2の診断対象物質の強調度合いが、強調と非強調との間で調整された前記中間強調画像を生成する、内視鏡装置。
  2. 前記複数の狭帯域光源はさらに、
    前記第3の狭帯域光のうち、前記観察体の前記第3の深さ領域に存在する第3の診断対象物質を強調する第3の強調波長領域に含まれる、前記第1及び第2の強調狭帯域光とは異なる第3の強調狭帯域光を出射する第3の強調狭帯域光源と、
    前記第3の狭帯域光のうち、前記第3の強調波長領域を含まない第3の非強調波長領域に含まれる、前記第1及び第2の非強調狭帯域光とは異なる第3の非強調狭帯域光を出射する第3の非強調狭帯域光源と、
    のどちらか一方を少なくとも有し、
    前記撮像部はさらに、
    前記第3の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の強調画像信号と、
    前記第3の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の非強調画像信号と、
    の何れか少なくとも一方を第5の1次画像信号として取得し、
    前記中間強調画像生成部は、前記第1の1次中間強調画像信号と、前記第2の1次中間強調画像信号と、前記第5の1次画像信号とを合成して、前記第1及び第2の診断対象物質の強調度合いが、強調と非強調との間で調整された前記中間強調画像を生成する、請求項に記載の内視鏡装置。
  3. 前記複数の狭帯域光源はさらに、
    前記第3の狭帯域光のうち、前記観察体の前記第3の深さ領域に存在する第3の診断対象物質を強調する第3の強調波長領域に含まれる、前記第1及び第2の強調狭帯域光とは異なる第3の強調狭帯域光を出射する第3の強調狭帯域光源と、
    前記第3の狭帯域光のうち、前記第3の強調波長領域を含まない第3の非強調波長領域に含まれる、前記第1及び第2の非強調狭帯域光とは異なる第3の非強調狭帯域光を出射する第3の非強調狭帯域光源と、
    を有し、
    前記撮像部はさらに、
    前記第3の強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の強調画像信号と、
    前記第3の非強調狭帯域光を含む反射散乱光を基に生成される第3の非強調画像信号と、
    を第5及び第6の1次画像信号として取得し、
    前記中間強調画像生成部は、
    前記第5の1次画像信号と前記第6の1次画像信号とを合成して第3の1次中間強調画像信号を生成し、
    前記第1の1次中間強調画像信号と、前記第2の1次中間強調画像信号と、前記第3の1次中間強調画像信号とを合成して、前記第1、第2、及び第3の診断対象物質の強調度合いが、強調と非強調との間で調整された前記中間強調画像を生成する、請求項に記載の内視鏡装置。
  4. 前記第1の強調狭帯域光及び前記第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第1の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第1の深さ領域は、前記観察体に対する表層領域、中層領域、及び深層領域の3つの深さ領域の何れかである、請求項に記載の内視鏡装置。
  5. 前記第1の強調狭帯域光及び前記第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第1の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第2の強調狭帯域光及び前記第2の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第2の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第1の深さ領域は、前記観察体に対する表層領域、中層領域、及び深層領域の3つの深さ領域の何れかであり、
    前記第2の深さ領域は、前記3つの深さ領域のうち、前記第1の深さ領域とは異なる何れかの深さ領域である、請求項に記載の内視鏡装置。
  6. 前記第1の強調狭帯域光及び前記第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第1の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第2の強調狭帯域光及び前記第2の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第2の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第3の強調狭帯域光及び前記第3の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第3の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第1の深さ領域は、前記観察体に対する表層領域、中層領域、及び深層領域の3つの深さ領域の何れかであり、
    前記第2の深さ領域は、前記3つの深さ領域のうち、前記第1の深さ領域とは異なる何れかであり、
    前記第3の深さ領域は、前記3つの深さ領域のうち、前記第1の深さ領域及び前記第2の深さ領域とは異なる領域である、請求項に記載の内視鏡装置。
  7. 前記複数の狭帯域光のうち、
    前記表層領域まで侵達長を有する狭帯域光は、前記青色領域に含まれ、
    前記中層領域まで侵達長を有する狭帯域光は、前記緑色領域に含まれ、
    前記深層領域まで侵達長を有する狭帯域光は、前記赤色領域に含まれる、
    請求項4からの何れか一項に記載の内視鏡装置。
  8. 前記第1の強調狭帯域光及び前記第1の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第1の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第2の強調狭帯域光及び前記第2の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第2の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第3の強調狭帯域光及び前記第3の非強調狭帯域光は、それぞれ、前記第3の深さ領域まで侵達長を有し、
    前記第1の深さ領域は、前記観察体に対する表層領域、中層領域、及び深層領域の3つの深さ領域の何れかであり、
    前記第2の深さ領域は、前記3つの深さ領域のうち、前記第1の深さ領域とは異なる何れかであり、
    前記第3の深さ領域は、前記3つの深さ領域のうち、前記第1の深さ領域及び前記第2の深さ領域とは異なる領域であり、
    前記複数の狭帯域光のうち、
    前記表層領域まで侵達長を有する狭帯域光は、前記青色領域に含まれ、
    前記中層領域まで侵達長を有する狭帯域光は、前記緑色領域に含まれ、
    前記深層領域まで侵達長を有する狭帯域光は、前記赤色領域に含まれ、
    前記第1の1次中間強調画像信号と、前記第2の1次中間強調画像信号と、前記第3の1次中間強調画像信号とは、白色を再現可能な輝度の比率で組み合わされる、請求項3に記載の内視鏡装置。
  9. 前記第1の強調波長領域は、
    前記観察体に存在する前記第1の診断対象物質の光吸収スペクトルに対して、極大値をとる極大波長と、
    前記青色領域、前記緑色領域、及び前記赤色領域の3つの色領域のうち何れかの色領域における最大値である色領域最大値をとる色領域最大波長と、
    の少なくとも一方を含む波長領域である、請求項1に記載の内視鏡装置。
  10. 前記第1の非強調波長領域は、
    前記観察体に存在する前記第1の診断対象物質の光吸収スペクトルに対して、極小値をとる極小波長と、
    前記青色領域、前記緑色領域、及び前記赤色領域の3つの色領域のうち何れかの色領域における最小値である色領域最小値をとる色領域最小波長と、
    の少なくとも一方を1つ含む、請求項1に記載の内視鏡装置。
  11. 前記第1の非強調波長領域は、
    前記極小値または前記色領域最小値が存在する前記色領域であって、
    前記極小値及び前記色領域最小値の少なくとも一方に対して、1.5倍以下の値を有する波長領域である、請求項10に記載の内視鏡装置。
  12. 前記観察体は、生体組織であり、
    前記第1の診断対象物質は、前記観察体に含まれるヘモグロビンである、請求項1に記載の内視鏡装置。
  13. 前記複数の狭帯域光源は、それぞれ、レーザ光源を含む、請求項に記載の内視鏡装置。
  14. 前記複数の狭帯域光源は、それぞれ、LED光源を含む、請求項に記載の内視鏡装置。
  15. 前記第1の強調波長領域及び前記第1の非強調波長領域とは異なるピーク波長を持つか、又は、前記第1の強調波長領域及び前記第1の非強調波長領域の波長をカット又は減衰させることで前記第1の強調波長領域及び前記第1の非強調波長領域とはピーク波長を異ならせて出射可能である、前記第1の強調狭帯域光及び前記第1の非強調狭帯域光と比較して広帯域な波長幅を持つ広帯域光を出射する広帯域光源をさらに備え、
    前記中間強調画像生成部は、前記広帯域光源から出射された前記広帯域光の反射散乱光についての撮像信号である広帯域光画像信号を前記第1の強調画像信号及び第1の非強調画像信号の少なくとも1つとして用いて、前記中間強調画像を生成する、請求項1に記載の内視鏡装置。
  16. 前記撮像部から出力される少なくとも1つの強調画像信号と少なくとも1つの非強調画像信号とを記憶する記憶部と、
    所望の強調画像信号と非強調画像信号との組み合わせを選択する画像選択部と、
    をさらに備え、
    前記中間強調画像生成部は、前記画像選択部が選択した強調画像信号と非強調画像信号とを前記記憶部から読み出し、所定の合成処理を行うことにより1次中間強調画像信号を生成する、請求項1に記載の内視鏡装置。
  17. 前記記憶部は、複数の強調画像信号と複数の非強調画像信号とを記憶し、
    前記画像選択部は、前記複数の強調画像信号と前記複数の非強調画像信号とから、深さ領域、色領域、及び取得タイミングのうち少なくとも1つを含む所定の条件に基づいて、少なくとも一組の強調画像信号と非強調画像信号とを選択し、
    前記中間強調画像生成部は、前記画像選択部が選択した前記少なくとも一組の前記強調画像信号と前記非強調画像信号とを前記記憶部から読み出し、所定の合成処理を行うことにより少なくとも1つの前記1次中間強調画像信号を生成する、請求項16に記載の内視鏡装置。
  18. 前記撮像部は、前記画像選択部によって選択された少なくとも一組の強調画像信号と非強調画像信号とを時間分割した一定の照射サイクルを持つパターンで照射することで、前記画像選択部が選択した前記少なくとも一組の前記強調画像信号と前記非強調画像信号とを一定のサイクルで取得し、
    前記記憶部は、前記取得された少なくとも一組の強調画像信号と非強調画像信号とを記憶し、
    前記中間強調画像生成部は、前記記憶部に記憶されている前記少なくとも一組の前記強調画像信号と前記非強調画像信号とを読み出し、所定の合成処理を行うことにより少なくとも1つの前記1次中間強調画像信号を生成する、請求項17に記載の内視鏡装置。
  19. 前記撮像部は、複数の強調狭帯域光と複数の非強調狭帯域光とを時間分割した一定の照射サイクルを持つパターンで照射することで、前記複数の強調画像信号と前記複数の非強調画像信号とを一定のサイクルで取得し、
    前記記憶部は、前記取得された前記複数の強調画像信号と前記複数の非強調画像信号とを記憶し、
    前記画像選択部は、同一の照射サイクルの中で、同一の深さ領域又は同一の色領域の少なくとも一組の強調画像信号と非強調画像信号とを選択し、
    前記中間強調画像生成部は、前記画像選択部が選択した前記少なくとも一組の強調画像信号と前記非強調画像信号とを前記記憶部から読み出し、所定の合成処理を行うことにより少なくとも1つの前記1次中間強調画像信号を生成する、請求項17に記載の内視鏡装置。
  20. 前記画像選択部は、前記複数の強調画像信号と前記複数の非強調画像信号とから、前記所定の条件に基づいて、2組以上の前記強調画像信号と前記非強調画像信号とを選択し、
    前記中間強調画像生成部は、2つ以上の前記1次中間強調画像信号を生成し、それらに基づいて前記中間強調画像を生成する、請求項17に記載の内視鏡装置。
  21. 前記画像選択部は、組み合わせにより白色照明に基づく画像を生成し得るように、前記1次中間強調画像信号、前記強調画像信号、及び前記非強調画像信号のうち異なる色領域のものを各1つずつ選択する、請求項17又は20に記載の内視鏡装置。
  22. 複数の強調モードの中から1つの強調モードを入力する入力部と、
    前記複数の強調モードそれぞれに対する光源の駆動パターン、選択画像、及び画像合成方法を記憶する強調モード記憶部と、
    前記入力部に入力された強調モードに従い、前記強調モード記憶部から前記光源の駆動パターン、前記選択画像、及び前記画像合成方法をそれぞれ読み出して、それらに従って前記画像処理部を制御することで、前記画像処理部に、前記中間強調画像を生成させる制御部と、
    をさらに備える、請求項1に記載の内視鏡装置。
  23. 前記強調モードとして、
    前記第1の深さ領域の前記第1の診断対象物質の中間強調画像である第1の中間強調画像を表示する第1の強調モードと、
    前記第1の中間強調画像とは異なる第2の深さ領域の第2の診断対象物質に対する中間強調画像である第2の中間強調画像を表示する第2の強調モードと、
    を有する、請求項22に記載の内視鏡装置。
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