JP6791821B2 - 内視鏡システム - Google Patents

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Description

本発明は、波長が異なる複数の光を用いて、観察対象の内視鏡画像を取得する内視鏡システムに関し、特に、観察に用いる光に波長シフトが生じても内視鏡画像の色味を維持する内視鏡システムに関する。
近年の医療においては、内視鏡用光源装置、電子内視鏡（内視鏡スコープ）、およびプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断等が広く行われている。内視鏡用光源装置は、照明光を発生して観察対象に照射する。電子内視鏡は、照明光が照射されて観察対象をイメージセンサーにより撮像して画像信号を生成する。プロセッサ装置は、電子内視鏡により生成された撮像信号を画像処理してモニタに表示するための観察画像を生成する。
従来、内視鏡用光源装置には、照明光として白色光を発するキセノンランプ、およびハロゲンランプ等のランプ光源が使用されていたが、最近では、ランプ光源に代えて、特定の色の光を発するレーザダイオード（ＬＤ： Laser Diode）または発光ダイオード（ＬＥＤ： Light Emitting Diode）等の半導体光源が用いられつつある。
例えば、特許文献１に内視鏡に照明光を供給する光源装置を備えた内視鏡システムが記載されている。特許文献１の光源装置は、半導体で構成され第１青色光を発する第１半導体光源と、青色光によって励起されて緑色成分および赤色成分を含む蛍光を発する蛍光体とを有し、蛍光体を透過した第１青色光と蛍光とが混合された白色光を出射する第１光源部と、白色光の光路上に配置され、蛍光体を透過した第１青色光をカットする青色光カットフイルタと、第２青色光を発する第２半導体光源を有する第２光源部と、青色光カットフイルタの後段において、第２青色光と蛍光とを混合して、白色光を生成する光混合部と、第１および第２光源部のそれぞれの光量を制御する光源制御部とを備える。
特開２０１４−１６１６３９号公報
特許文献１には、白色光のＧ成分（緑色成分）とＲ成分（赤色成分）を含む蛍光ＦＬと、Ｂ成分（青色成分）に対応する青色光Ｂの色バランス（光量比）が変わると、観察部位の色味が変化してしまうことが記載されている。このことに対して特許文献１には、上述の光源装置の構成により、蛍光ＦＬと青色光Ｂの光量比を一定に保つ光量制御を行うため、正確な色バランスの補正が可能であることが記載されている。このように特許文献１では光量比を一定に保つ光量制御を行っているが、半導体光源では、光量比の変動の他に、発光強度による温度ドリフトによって波長シフトが発生することがある。波長シフトによっても観察部位の色味が変化してしまうことがあり、この場合には波長シフトに合わせて補正する必要があるが、特許文献１の光量制御では対応できない。
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、観察のための光に波長シフトが生じても内視鏡画像の色味を維持する内視鏡システムを提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明は、互いに波長の異なる２つの色成分を含む光を出射する第１の光源を、少なくとも１つ備える光源部と、第１の光源の２つの色成分のうち、第１色成分に対する分光感度を有する第１の素子部と、第２色成分に対する分光感度を有する第２の素子部とを少なくとも有するイメージセンサーと、光源部の少なくとも１つの第１の光源から出射された光を用いて観察対象を撮像し、イメージセンサーの第１の素子部で得られた第１色成分の第１の信号値と、第２の素子部で得られた第２色成分の第２の信号値を得るプロセッサとを有し、プロセッサは、第１の信号値と第２の信号値との信号比を求め、第１の信号値および第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定する内視鏡システムを提供するものである。
プロセッサは、イメージセンサーの第１の信号値および第２の信号値のうち少なくとも１つを用いて輝度値を算出し、輝度値に基づき、第１の光源の光量を特定し、光量に応じて、第１の信号値および第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定することが好ましい。
光源部は、２つの色成分以外の色の光を出射する第２の光源を少なくとも１つ有し、イメージセンサーは、２つの色成分以外の色の光に対する分光感度を有する第３の素子部を少なくとも有し、プロセッサは、イメージセンサーの第３の素子部で得られた、２つの色成分以外の色の光の第３の信号値を得ることが好ましい。
光源部は、第１の光源を１つ有し、かつ第２の光源を１つ有し、イメージセンサーは、第１の素子部、第２の素子部、および第３の素子部を有し、プロセッサは、イメージセンサーの第１の素子部、第２の素子部、および第３の素子部でそれぞれ得られた、第１の信号値、第２の信号値、および第３の信号値を得ることが好ましい。
プロセッサは、イメージセンサーの第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値の少なくとも１つから輝度値を算出し、輝度値に基づき、第１の光源の光量を特定し、光量に応じて、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定することが好ましい。
プロセッサは、イメージセンサーの第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値の少なくとも１つから輝度値を算出し、輝度値に基づき、第１の光源の光量を特定し、光量に応じて、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、１つの信号値を基準値として、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定することが好ましい。
２つの色成分以外の色の光は青色を示す光であり、２つの色成分のうち、第１色成分が緑であり、第２色成分が赤であることが好ましい。
２つの色成分以外の色の光は赤色を示す光であり、２つの色成分のうち、第１色成分が青であり、第２色成分が緑であることが好ましい。
光源部は、第１の光源として、緑色を示す第１色成分と、赤色を示す第２色成分を含む光を出射する光源、または青色を示す第１色成分と、緑色を示す第２色成分を含む光を出射する光源を有することが好ましい。
光源部は、第１の光源として、緑色を示す第１色成分と、赤色を示す第２色成分を含む光を出射する光源、および青色を示す第１色成分と、緑色を示す第２色成分を含む光を出射する光源を有することが好ましい。
第１の光源は、励起光を発光する発光素子と、励起光により第１色成分および第２色成分を含む光を発光する蛍光体とを有することが好ましい。
第１の光源は、第１色成分と第２色成分とを含む発光スペクトルを備える発光ダイオードを有することが好ましい。
第１の光源は、第１の素子部の分光感度のピーク波長と第２の素子部の分光感度のピーク波長との間に発光ピークがある発光ダイオードを有することが好ましい。
イメージセンサーは、第１の素子部の分光感度と第２の素子部の分光感度とは重なる範囲があることが好ましい。
本発明は、互いに波長の異なる２つの色成分を含む光を出射する第１の光源を、少なくとも１つ備える光源部と、第１の光源の２つの色成分のうち、第１色成分に対する分光感度を有する第１の素子部と、第２色成分に対する分光感度を有する第２の素子部とを少なくとも有するイメージセンサーと、光源部の少なくとも１つの第１の光源から出射された光を用いて観察対象を撮像し、イメージセンサーの第１の素子部で得られた第１色成分の第１の信号値と、第２の素子部で得られた第２色成分の第２の信号値を得て、第１の信号値と第２の信号値との信号比を求めるプロセッサとを有し、第１の光源は、出射する光の光量により、第１色成分と第２色成分との光量比が変化し、プロセッサは、イメージセンサーの第１の信号値および第２の信号値のうち少なくとも１つを用いて輝度値を算出し、輝度値に基づき、第１の光源の光量を特定し、光量に応じて、信号比が予め定められた設定値になるように、第１の信号値および第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変える内視鏡システムを提供するものである。
本発明によれば、光量によらず内視鏡画像の色味を維持することができる。
本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの一例を概念的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの一例を概念的に示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムのイメージセンサーの一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムのイメージセンサーのカラーフィルタの配置の一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルおよびイメージセンサーの分光感度の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルの光量変化による波長シフトを示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムのイメージセンサーにおける信号比の変動の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルの光量変化による波長シフトおよびイメージセンサーの分光感度の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの信号補正係数の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の一例の変形例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態の内視鏡システムの光源部の一例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルおよびイメージセンサーの分光感度の一例を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態の内視鏡システムのイメージセンサーにおける信号比の変動の一例を示すグラフである。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の内視鏡システムを詳細に説明する。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、以下において数値範囲を示す「〜」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値α〜数値βとは、εの範囲は数値αと数値βを含む範囲であり、数学記号で示せばα≦ε≦βである。
「平行」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。「同一」は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
一般的には、青色の波長は約４４５ｎｍから約４８５ｎｍ程度であり、例えば、青色と緑色との中間の色は例えば青緑と称して青色とは区別する場合がある。しかし、内視鏡システム１０においては、少なくとも光源部の各光源が出射する光について色の種類（色の名称）を過剰に細分化する必要がない。このため、約４４０ｎｍ以上約４９０ｎｍ未満の波長を有する光の色を青色という。また、約４９０ｎｍ以上約６００ｎｍ未満の波長を有する光の色を緑色といい、かつ約６００ｎｍ以上約６８０ｎｍ未満の波長を有する光の色を赤色という。そして、上述の青色の波長の下限である「約４４０ｎｍ」未満の波長を有する可視光、例えば、約３８０ｎｍ以上約４４０ｎｍ未満の可視光の色を紫色といい、紫色よりも短波長であるがイメージセンサー４８が感度を有する光の色を表す場合に紫外という。また、上述の赤色の波長の上限である「約６８０ｎｍ」以上の波長を有し、かつイメージセンサー４８が感度を有する光の色を表す場合に赤外という。また、「広帯域」とは、波長範囲が複数の色の波長範囲に及ぶことをいう。白色とは少なくとも上述の青色または紫色に属する光と、緑色に属する光と、赤色に属する色の光と、を含む光の色をいう。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの一例を概念的に示す斜視図であり、図２は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの一例を概念的に示すブロック図である。
図１に示すように、内視鏡システム１０は、観察対象である生体内（被検体内）の観察部位を撮像する内視鏡スコープ（以下、単に内視鏡ともいう）１２と、撮像により得られた画像信号に基づいて観察部位の表示画像を生成するプロセッサ装置１６と、観察部位を照射する照明光を内視鏡１２に供給する内視鏡用光源装置（以下、単に光源装置という）１４と、表示画像を表示するモニタ１８とを備えている。プロセッサ装置１６には、キーボードおよびマウス等の操作入力部であるコンソール１９が接続されている。
内視鏡システム１０は、観察部位を観察するための通常観察モードと、観察部位の粘膜内部に存在する血管を強調して観察するための血管強調観察モードとが実行可能である。血管強調観察モードは、血管情報として血管のパターンを可視化して、腫瘍の良悪鑑別等の診断を行うためのモードである。この血管強調観察モードでは、血中ヘモグロビンに対する吸光度が高い特定の波長帯域の光の成分を多く含む照明光を観察部位に照射する。
通常観察モードでは、観察部位の全体の観察に適した通常観察画像が表示画像として生成される。血管強調観察モードでは、血管のパターンの観察に適した血管強調観察画像が表示画像として生成される。
内視鏡１２は、被検体内に挿入する挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けた湾曲部１２ｃと、先端部１２ｄとを有する。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が湾曲する。湾曲部１２ｃが湾曲した結果、先端部１２ｄが所望の方向に向く。なお、先端部１２ｄには、観察対象に向けて空気または水等を噴射する噴射口（図示しない）が設けられている。また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、処置具を挿入するための鉗子口、送気送水ノズルから送気または送水を行う際に操作される送気送水ボタン、静止画像を撮影するためのフリーズボタン（図示せず）、ズーム操作部１３ａおよびモード切替スイッチ１３ｂが設けられている。ズーム操作部１３ａは、観察対象を拡大または縮小する際に使用する。モード切替スイッチ１３ｂは、内視鏡システム１０が複数の観察モードを有する場合に、観察モードの切り替えに使用する。
また、内視鏡１２は、内視鏡１２をプロセッサ装置１６および光源装置１４に接続するためのユニバーサルコード１７を備えている。
ユニバーサルコード１７には、挿入部１２ａから延設される通信ケーブルまたはライトガイド４１（図２参照）が挿通されており、プロセッサ装置１６および光源装置１４側の一端には、コネクタが取り付けられている。コネクタは、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタである。通信用コネクタと光源用コネクタはそれぞれ、プロセッサ装置１６および光源装置１４に着脱自在に接続される。通信用コネクタには通信ケーブルの一端が配設されている。光源用コネクタにはライトガイド４１の入射端が配設されている。
図２に示すように、光源装置１４は、主波長の異なる２以上の光源を有する光源部２０と、光源部２０の発光タイミング、および発光量等を制御する光源制御部２２と、光源制御部２２の制御信号に応じて駆動電流を生成し、各光源に駆動電流（駆動信号）を供給して光を出射させる光源駆動部２１とを備える。
光源装置１４において、光源制御部２２は、光源部２０から照明光Ｌｓ（図５参照）が、観察対象である対象物Ｏｂ（図５参照）に特定の光量で照射されるように、光源駆動部２１を制御するものである。例えば、内視鏡の先端部１２ｄ（図５参照）と対象物Ｏｂ（図５参照）との距離Ｌｄ（図５参照）が変わっても、内視鏡画像の明るさが一定になるように照明光Ｌｓの光量を制御する。この場合、例えば、イメージセンサー４８のセンサー信号から得られた輝度値を用いて、輝度値が一定になるように、照明光Ｌｓの光量を制御する。
この場合、光源部２０には、後述するように光検出器９１、９２、９３（図５参照）が設けられており、光検出器９１、９２、９３（図５参照）が検出した各光源の光量の情報が光源制御部２２に入力されて、各光源の光量の情報が得られる。各光源の光量の情報と、イメージセンサー４８の輝度値とに基づいて光源部２０の光源の発光量を自動的に正確に制御する。
光源部２０から出射された照明光は、ライトガイド４１に入射する。ライトガイド４１は、内視鏡１２およびユニバーサルコード１７内に内蔵されており、照明光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。ユニバーサルコード１７は、内視鏡１２と光源装置１４およびプロセッサ装置１６とを接続するコードである。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０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用できる。
内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮影光学系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を介して照明光が観察対象に照射される。撮影光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、およびイメージセンサー４８を有する。イメージセンサー４８は、対物レンズ４６およびズームレンズ４７を介して、観察対象から戻る照明光の反射光等を用いて観察対象を撮影する。上述の観察対象から戻る照明光の反射光等には、反射光の他、散乱光、観察対象が発する蛍光、または、観察対象に投与等した薬剤に起因した蛍光等が含まれる。
なお、ズームレンズ４７は、ズーム操作部１３ａの操作をすることで移動する。その結果、イメージセンサー４８を用いて撮影する観察対象を拡大または縮小して観察する。
イメージセンサー４８は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devic）センサー、およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の光電変換素子が用いられる。光電変換素子を用いたイメージセンサー４８では、受光した光を光電変換して、画素毎に受光量に応じた信号電荷をセンサー信号として蓄積する。画素毎の信号電荷は、電圧信号に変換されてイメージセンサー４８から読み出される。イメージセンサー４８から読み出された、画素毎の電圧信号は、画像信号としてＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６に入力される。
イメージセンサー４８は、例えば、１フレームの取得期間内で、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読み出し動作を行う。光源装置１４は、イメージセンサー４８の蓄積動作のタイミングに合わせて照明光を生成し、ライトガイド４１に入射させる。
イメージセンサー４８は、図３に示すように、光電変換機能を有する画素部４９と、特定波長域に対する分光感度を有するフィルター部５０とを有し、画素部４９とフィルター部５０とにより第１の素子部４８ａ、第２の素子部４８ｂおよび第３の素子部４８ｃが構成されている。光電変換機能を有する画素部４９に、センサー信号として上述のように信号電荷が蓄積される。
イメージセンサー４８では、第１の素子部４８ａは、光電変換機能を有する第１画素４９ａと、第１色成分に対する分光感度を有する第１フィルター５０ａとを有する。イメージセンサー４８に入射された光に応じて第１の素子部４８ａでは第１色成分の第１の信号値が得られる。
第２の素子部４８ｂは、光電変換機能を有する第２画素４９ｂと、第２色成分に対する分光感度を有する第２フィルター５０ｂとを有する。イメージセンサー４８に入射された光に応じて第２の素子部４８ｂでは第２色成分の第２の信号値が得られる。
第３の素子部４８ｃは、光電変換機能を有する第３画素４９ｃと、第３色成分に対する分光感度を有する第３フィルター５０ｃとを有する。第３色成分は、第１色成分および第２色成分以外の色のことである。イメージセンサー４８に入射された光に応じて第３の素子部４８ｃでは第３色成分の第３の信号値が得られる。
イメージセンサー４８は、例えば、各画素にカラーフィルタを有するものであり、原色系のカラーセンサーである。第１フィルター５０ａ、第２フィルター５０ｂおよび第３フィルター５０ｃは、例えば、カラーフィルタで構成される。この場合、イメージセンサー４８の第１フィルター５０ａ、第２フィルター５０ｂおよび第３フィルター５０ｃは、例えば、Ｒカラーフィルタ（赤色カラーフィルタ）、Ｇカラーフィルタ（緑色カラーフィルタ）、およびＢカラーフィルタ（青色カラーフィルタ）のうちのいずれかである。第１の素子部４８ａは、第２の素子部４８ｂおよび第３の素子部４８ｃは、上述の第１色成分、第２色成分および第３色成分に応じて適宜決定される。
第１画素４９ａ、第２画素４９ｂおよび第３画素４９ｃの各画素のうち、Ｒカラーフィルタを有する画素がＲ画素であり、Ｇカラーフィルタを有する画素がＧ画素であり、かつ、Ｂカラーフィルタを有する画素がＢ画素である。イメージセンサー４８のセンサー信号として、Ｒ画素からＲ信号が得られ、Ｇ画素からＧ信号が得られ、およびＢ画素からＢ信号が得られる。Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号が画像信号としてＤＳＰ５６に入力される。
このように、イメージセンサー４８は、例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素の３色の画素を有するので、照明光に白色光を使用して観察対象を撮影すると、Ｒ画素で観察対象を撮影して得るＲ画像、Ｇ画素で観察対象を撮影して得るＧ画像、およびＢ画素で観察対象を撮影して得るＢ画像が同時に得られる。
Ｒカラーフィルタ５０Ｒ（図４参照）、Ｇカラーフィルタ５０Ｇ（図４参照）およびＢカラーフィルタ５０Ｂ（図４参照）の配置は、特に限定されるものではないが、例えば、図４に示すように、視感度を考慮して、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：２：１の比で配置される。
なお、例えば、上述のＲ信号の信号値が第２の信号値に相当し、Ｇ信号の信号値が第１の信号値に相当し、Ｂ信号の信号値が第３の信号値に相当する。
なお、イメージセンサー４８について、原色系のカラーセンサーを例示したが、これに限定されるものではなく、補色系のカラーセンサーを用いることもできる。補色系のカラーセンサーは、例えば、シアンカラーフィルタが設けられたシアン画素、マゼンダカラーフィルタが設けられたマゼンタ画素、黄色カラーフィルタが設けられた黄色画素、および、緑色カラーフィルタが設けられた緑色画素を有する。補色系カラーセンサーを用いる場合に上述の各色の画素から得る画像は、補色原色色変換をすれば、Ｂ画像、Ｇ画像、およびＲ画像に変換できる。また、カラーセンサーの代わりに、カラーフィルタを設けていないモノクロセンサーをイメージセンサー４８として使用できる。この場合、ＢＧＲ等各色の照明光を用いて観察対象を順次撮影することにより、上述の各色の画像を得ることができる。
また、図１に示す挿入部１２ａには、イメージセンサー４８を駆動する駆動信号およびイメージセンサー４８が出力する画像信号を通信する通信ケーブル、光源装置１４から供給される照明光を照明窓に導光するライトガイド４１が挿通されている。
図２に示すようにプロセッサ装置１６は、画像取得部５４と、補正量算出部６０と、画像処理部６１と、表示制御部６６と、制御部６９とを有する。プロセッサ装置１６が、本発明のプロセッサに相当する。
画像取得部５４は、イメージセンサー４８の各画素から画像信号を得て、イメージセンサー４８を用いて観察対象を撮影して得る複数色の撮影画像を取得する。具体的には、画像取得部５４は、撮影フレーム毎に、Ｂ画像、Ｇ画像、およびＲ画像の組を取得する。また、画像取得部５４は、ＤＳＰ５６と、ノイズ低減部５８と、変換部５９とを有し、これらを用いて、取得した撮影画像に各種処理を施す。イメージセンサー４８の各画素から、センサー信号として得られた、例えば、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号が補正量算出部６０および制御部６９に出力される。
ＤＳＰ５６は、取得した撮影画像に対し、必要に応じて欠陥補正処理、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、およびＹＣ変換処理等の各種処理を施す。また、ＤＳＰ５６では、画像信号として入力されたイメージセンサー４８のセンサー信号から輝度値を得る。なお、輝度値として、例えば、Ｇ信号を用いてもよい。
欠陥補正処理は、イメージセンサー４８の欠陥画素に対応する画素の画素値を補正する処理である。
オフセット処理は、欠陥補正処理を施した画像から暗電流成分を低減し、正確な零レベルを設定する処理である。
ゲイン補正処理は、オフセット処理をした画像にゲインを乗じることにより各画像の信号レベルを整える処理である。
リニアマトリクス処理は、オフセット処理をした画像の色再現性を高める処理であり、ガンマ変換処理は、リニアマトリクス処理後の画像の明るさまたは彩度を整える処理である。
デモザイク処理(等方化処理または同時化処理とも言う)は、欠落した画素の画素値を補間する処理であり、ガンマ変換処理後の画像に対して施す。欠落した画素とは、カラーフィルタの配列のため、イメージセンサー４８において他の色の画素を配置しているために、画素値がない画素である。例えば、Ｂ画像はＢ画素において観察対象を撮影して得る画像なので、イメージセンサー４８のＧ画素およびＲ画素に対応する位置の画素には画素値がない。デモザイク処理は、Ｂ画像を補間して、イメージセンサー４８のＧ画素およびＲ画素の位置にある画素の画素値を生成する。
ＹＣ変換処理は、デモザイク処理後の画像を、輝度チャンネルＹと色差チャンネルＣｂおよび色差チャンネルＣｒに変換する処理である。
ノイズ低減部５８は、輝度チャンネルＹ、色差チャンネルＣｂおよび色差チャンネルＣｒに対して、例えば、移動平均法またはメディアンフィルタ法等を用いてノイズ低減処理を施す。
変換部５９は、ノイズ低減処理後の輝度チャンネルＹ、色差チャンネルＣｂおよび色差チャンネルＣｒを再びＢＧＲの各色の画像に再変換する。
補正量算出部６０は、内視鏡画像の色味を維持するための補正するものであり、後述の補正係数を算出したり、補正係数を記憶したりする。
画像処理部６１は、上述の各種処理を施した１撮影フレーム分のＢ画像、Ｇ画像、およびＲ画像に対して、色変換処理、色彩強調処理、および構造強調処理を施し、観察画像を生成する。色変換処理は、ＢＧＲ各色の画像に対して３×３のマトリクス処理、階調変換処理、または３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理等を行う。色彩強調処理は、画像の色彩を強調する処理であり、構造強調処理は、例えば、血管およびピットパターン等の観察対象の組織または構造を強調する処理である。
表示制御部６６は、画像処理部６１から観察画像を順次取得し、取得した観察画像を表示に適した形式に変換してモニタ１８に順次出力表示する。これにより、医師等は観察画像の静止画または動画を用いて観察対象を観察できる。
制御部６９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有しており、照明光の出射タイミングと撮影フレームの同期制御等の内視鏡システム１０の統括的制御を行う。また、内視鏡システム１０が複数の観察モードを有する場合、制御部６９は、モード切替スイッチ１３ｂからの操作入力を受けることにより、光源制御部２２を介して照明光を切り替える。これにより、観察モードが切り替わる。
プロセッサ装置１６は、モニタ１８およびコンソール１９と電気的に接続する。モニタ１８は、観察画像と、付帯する画像情報等を必要に応じて出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるユーザインタフェースとして機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像および画像情報等を記録する外付けの記録部（図示せず）を接続してもよい。
以下、より詳細に光源装置１４の構成および作用を説明する。図５は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の一例を示す模式図である。
図５に示すように、光源装置１４の光源部２０は、第１の光源７１と、第２の光源７２と、追加光源７４を有する。第１の光源７１、第２の光源７２、および追加光源７４は各々独立に制御可能である。また、光源部２０には、第１の光源７１、第２の光源７２、および追加光源７４の各光源の発光素子を冷却する、ヒートシンク等の冷却部材を備える。
光源装置１４では、光源部２０から出射された光はライトガイド４１を通過して照明光Ｌｓとして対象物Ｏｂに照射される。対象物Ｏｂに照射された照明光Ｌｓの反射光Ｌｒが対物レンズ４６を介してイメージセンサー４８に入射される。
第１の光源７１が出射した第１の光は、第１の光を通過する合波部材７７およびレンズ７８を介してライトガイド４１に入射する。
第１の光源７１と合波部材７７との間にビームスプリッタ９４が設けられている。ビームスプリッタ９４により第１の光源７１が出射した第１の光の一部を所定割合で反射する。ビームスプリッタ９４が反射した反射した光は、光検出器９１で受光される。光源制御部２２は、光検出器９１が検出した光量を用いて第１の光源７１の第１の光の発光量を自動的に正確に制御する。
第２の光源７２が出射した第２の光は、第２の光を透過する合波部材７６および合波部材７７、およびレンズ７８を介してライトガイド４１に入射する。
第２の光源７２と合波部材７６との間にビームスプリッタ９５が設けられている。ビームスプリッタ９５により第２の光源７２が出射した第２の光の一部を所定割合で反射する。ビームスプリッタ９５が反射した反射した光は、光検出器９２で受光される。光源制御部２２は、光検出器９２が検出した光量を用いて第２の光源７２の第２の光の発光量を自動的に正確に制御する。
追加光源７４が出射した光は、追加光源７４が出射した光を透過する合波部材７６および合波部材７７、およびレンズ７８を介してライトガイド４１に入射する。
追加光源７４と合波部材７６との間にビームスプリッタ９６が設けられている。ビームスプリッタ９６により追加光源７４が出射した光の一部を所定割合で反射する。ビームスプリッタ９６が反射した反射した光は、光検出器９３で受光される。光源制御部２２は、光検出器９３が検出した光量を用いて追加光源７４の光の発光量を自動的に正確に制御する。
合波部材７６および合波部材７７は、例えば、ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズム等である。レンズ７８は、ライトガイド４１に光源部２０からの光を絞って入射させるためのものである。
光検出器９１、９２、９３は、例えば、光電効果を利用した光電子増倍管、光照射による電気抵抗変化を利用したＣｄＳ、ＰｂＳ等の光電導素子、または半導体のｐｎ接合を利用した光起電力型のフォトダイオード等である。
第１の光源７１は、互いに波長の異なる２つの色成分を含む光を出射する第１の光を出射する発光素子８１と、発光素子８１が出射した第１の光を平行光等に整えるレンズ８２とを備える。発光素子８１は、例えば、互いに波長の異なる２つの色成分のうち、第１色成分と第２色成分とを含む発光スペクトルを備えるＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＤ等の半導体素子である。
第１の光源７１は、例えば、第１色成分が緑、第２色成分が赤の、互いに波長の異なる２つの色成分を含む緑色成分からなる光(以下、緑色光という)を出射するものである。１つの色の光を、２つの色の光として利用している。緑色光のことを、緑色を示す光ともいう。
第２の光源７２は、上述の互いに波長の異なる２つの色成分以外の色の光として第２の光を出射する発光素子８３と、発光素子８３が出射した第２の光を平行光等に整えるレンズ８４とを備える。発光素子８３は、例えば、ＬＥＤまたはＬＤ等の半導体素子である。
第１の光源７１において、互いに波長の異なる２つの色成分のうち、例えば、第１色成分が緑であり、第２色成分が赤である場合、第２の光源７２は、青色成分からなる光(以下、青色光という)を出射するものである。青色光のことを、青色を示す光ともいう。
第１の光源７１は、第１色成分が青であり、第２色成分が緑の青色光でもよい。この場合、第２の光源７２は赤色成分からなる光(以下、赤色光という)を出射するものが用いられる。赤色光のことを、赤色を示す光ともいう。
互いに波長の異なる２つの色成分とは、色成分として分離できるものが、２つあることをいう。ここで、上述のように青色光は約４４０ｎｍ以上約４９０ｎｍ未満の波長を有する光のことである。緑色光は約４９０ｎｍ以上約６００ｎｍ未満の波長を有する光のことである。赤色光は約６００ｎｍ以上約６８０ｎｍ未満の波長を有する光のことである。例えば、波長域が４９０ｎｍ〜７００ｎｍの光であれば、上述の緑色光と赤色光を含む。また、波長域が４４０ｎｍ〜６００ｎｍであれば、上述の青色光と緑色光を含む。
また、主波長の異なる２以上の光源において、主波長が異なるとは、各光源が出射する光のピーク波長、ピーク波長がなければ中心波長が同一波長ではないことをいう。ピーク波長または中心波長の同一の範囲は、内視鏡システム１０の仕様等に応じて適宜決定されるものである。
追加光源７４は、例えば、紫色成分からなる光(以下、紫色光という)を出射する。追加光源７４は、発光素子８６と、発光素子８６が出射した紫色光を平行光等に整えるレンズ８７とを備える。発光素子８６は、例えば、ＬＥＤまたはＬＤ等の半導体素子である。追加光源７４が出射した紫色光は、紫色光を反射する合波部材７６および紫色光を透過する合波部材７７を介してライトガイド４１に入射する。紫色光の紫色成分はイメージセンサー４８においてはＢ画素で受光する。このため、紫色光の反射光は青色光の反射光等とともにＢ画像に寄与する。
通常観察モード時には、光源制御部２２は、第１の光源７１と第２の光源７２とを点灯させ、追加光源７４は非点灯とする。一方、血管強調観察モード時には、光源制御部２２は、第１の光源７１と、第２の光源７２と、追加光源７４とを全て点灯させる。
第１の光源７１が、第１色成分が緑、第２色成分が赤の緑色光を出射し、第２の光源７２が青色光を出射する場合、通常観察モード時には、第１の光源７１が出射した緑色光と赤色光を含む光と、第２の光源７２が出射した青色光とを合波して、広帯域の白色光を生成する。一方、血管強調観察モード時には、白色光に、血中ヘモグロビンに対する吸光度が高い紫色光を混合した混合光を生成する。なお、光源制御部２２は、血管強調観察モード時では青色光より紫色光のほうが支配的となるように、青色光の光量の割合を下げる。
上述の構成の光源装置１４は、光源装置１４の光源部２０から出射される光、すなわち、内視鏡１２のライトガイド４１を通過して、内視鏡の先端部１２ｄから出射される照明光Ｌｓ（図５参照）は、例えば、図６に示す発光スペクトルＬＥを有する。
ここで、図６は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルおよびイメージセンサーの分光感度の一例を示すグラフであり、図７は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルの光量変化による波長シフトを示すグラフである。図７は図６の発光スペクトルＬＥのうち、波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍの色成分として緑の色成分Ｇｃと赤の色成分Ｒｃとを含む範囲を拡大して示すグラフである。
なお、図６に示す発光スペクトルＬＥにおいて、符号Ｖは紫色光を示し、符号Ｂは青色光を示し、符号Ｂは緑色光を示し、符号Ｒは赤色光を示す。また、図６に示す発光スペクトルＬＥにおいて、実線で示すものは相対的に光量が低いものであり、破線で示すものは相対的に光量が高いものである。
図６に示す発光スペクトルＬＥでは、波長４００ｎｍ付近にピーク波長を有し、波長４５０ｎｍ付近にピーク波長を有する。波長４００ｎｍ付近のピーク波長は追加光源７４により出射された紫色光によるものであり、波長４５０ｎｍ付近のピーク波長は第２の光源７２により出射された青色光によるものである。
波長４７０ｎｍ〜７００ｎｍの光は、第１の光源７１により出射された緑色光によるものであり、色成分として緑と赤とを含む。
図６に示す発光スペクトルＬＥは、ほぼ白色の光を示す。内視鏡システム１０では、青色光、緑色光および赤色光を含む発光スペクトルＬＥを有する照明光Ｌｓの反射光Ｌｒを、図６に示す分光感度特性を有するイメージセンサー４８を用いて観察対象を撮影する。図６に示す符号Ｂｆは青色を示す光に対する分光感度を示す。符号Ｇｆは緑色を示す光に対する分光感度を示す。符号Ｒｆは赤色を示す光に対する分光感度を示す。分光感度Ｂｆと分光感度Ｇｆとは重なる波長の範囲があり、分光感度Ｇｆと分光感度Ｒｆとは重なる波長の範囲がある。分光感度については、これらに限定されるものではない。
イメージセンサー４８は、上述のように第１の素子部４８ａ、第２の素子部４８ｂおよび第３の素子部４８ｃを有する。例えば、第１の素子部４８ａは緑色を示す光に対する分光感度Ｇｆを有する。第２の素子部４８ｂは赤色を示す光に対する分光感度Ｒｆを有する。第３の素子部４８ｃは青色を示す光に対する分光感度Ｂｆを有する。
また、第１の光源７１は、第１の素子部４８ａの分光感度のピーク波長と第２の素子部４８ｂの分光感度のピーク波長との間に発光ピークがある発光ダイオードを有する構成でもよい。この場合、第１の素子部４８ａが分光感度Ｇｆであり、第２の素子部４８ｂが分光感度Ｒｆであれば、波長５５０〜６００ｎｍに発光ピークがある発光ダイオードが用いられる。第１の素子部４８ａが分光感度Ｂｆであり、第２の素子部４８ｂが分光感度Ｇｆであれば、波長４５０〜５５０ｎｍに発光ピークがある発光ダイオードが用いられる。
ここで、光量が変化すると、図６および図７に示すように発光スペクトルＬＥが波長シフトする。図６に示す発光スペクトルＬＥでは、１つの第１の光源７１から緑と赤の色成分を含む緑色光を出射しているため、光量変化による発光スペクトルＬＥの波長シフトにより、図７に示すように緑の色成分Ｇｃと赤の色成分Ｒｃとの光量比が変化した場合、緑の色成分Ｇｃと赤の色成分Ｒｃとの光量比が一定ではなくなる。その結果、イメージセンサー４８において、図８に示すように光量変化によって、特に赤色光の信号値と緑色光の信号値との信号比Ｄ１が一定ではなく、ずれてしまうことがある。
このことにより、光量変化によって。イメージセンサー４８を介して得られる観察対象の内視鏡画像の色味がずれる。すなわち、内視鏡画像のホワイトバランスが崩れる。光量変化により生じる色味のずれを抑制し、光量によらず色味を一定にするために、以下のような処理をプロセッサ装置１６で実施する。
なお、緑色光と青色光とについては発光スペクトルの波長シフトが生じていないか、または波長シフトが小さく、図８に示すように青色光の信号値と緑色光の信号値との信号比Ｄ２が光量によらず一定である。
光源部２０の少なくとも１つの第１の光源７１から出射された光を用いて観察対象を撮像し、プロセッサ装置１６では、イメージセンサー４８の第１の素子部４８ａで得られた第１色成分の第１の信号値と、第２の素子部４８ｂで得られた第２色成分の第２の信号値を得る。プロセッサ装置１６は、第１の信号値と第２の信号値との信号比を求め、第１の信号値および第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定する。
イメージセンサー４８では、第１の素子部４８ａで第１色成分の第１の信号値が得られ、第２の素子部４８ｂで第２色成分の第２の信号値が得られ、第３の素子部４８ｃで２つの色成分以外の色の光の第３の信号値が得られる。
そして、第１の信号値と第２の信号値とを、ＤＳＰ５６から補正量算出部６０に出力する。補正量算出部６０にて、第１の信号値と第２の信号値との信号比を求め、第１の信号値および第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定する。
また、光量に応じて、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定するようにしてもよい。この場合、光量に応じて変える第１の信号値、第２の信号値または第３の信号値を決定し、かつ変える値を補正係数として求め、補正係数を補正量算出部６０に記憶させる。
補正量算出部６０において、例えば、信号比を予め設定された設定値を１として、図８に示すように赤色光の信号値と緑色光の信号値との信号比Ｄ１に対して、上述の信号比が１になる赤色光の信号値の補正係数、または緑色光の信号値の補正係数を求め、補正係数を補正量算出部６０に記憶させる。そして、画像処理部６１では、補正量算出部６０から補正係数を呼び出し、補正係数を用いて１撮影フレーム分のＧ画像またはＲ画像に補正処理を施す。この場合、赤色光の信号値または緑色光の信号値を変えることにより、上述のように、信号比を予め設定された設定値、例えば、信号比を１にすることができる。
また、第１の信号値および第２の信号値のうち少なくとも１つを用いて輝度値を算出し、輝度値に基づき、第１の光源７１の光量を特定する。そして、第１の信号値および第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を、光量に応じて変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定してもよい。この場合、補正量算出部６０において、光量に応じて変える第１の信号値、または第２の信号値を決定し、かつ変える値を補正係数として求め、補正係数を補正量算出部６０に記憶させる。
また、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、少なくとも１つを用いて輝度値を算出し、輝度値に基づき、第１の光源７１の光量を特定する。そして、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、１つの信号値を基準値として、光量に応じて、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定してもよい。このような設定値に設定することをホワイトバランス処理ともいう。
この場合、補正量算出部６０において、基準値となる第１の信号値、第２の信号値または第３の信号値を決定し、光量に応じて変える第１の信号値、第２の信号値または第３の信号値を決定し、かつ変える値を補正係数として求め、補正係数を補正量算出部６０に記憶させる。
なお、上述では１つの信号値を基準値としたが、これに限定されるものではない。基準値を設定することなく、光量に応じて、第１の信号値、第２の信号値および第３の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、信号比を予め定められた設定値に設定してもよい。
ホワイトバランス処理により、内視鏡画像の色味を光量によらず一定にすることができる。以下、ホワイトバランス処理について説明する。この場合、イメージセンサー４８により、内視鏡画像のＢ信号、Ｇ信号およびＲ信号が得られることを例にして説明する。また、Ｇ信号をホワイトバランス処理の基準にする。
まず、内視鏡システムの製造時に、基準光量点Ｐ０にて、実際に白色板撮影を行い、基準光量点Ｐ０における信号比、Ｂ（Ｐ０）／Ｇ（Ｐ０）、Ｒ（Ｐ０）／Ｇ（Ｐ０）を求める。この場合、信号比は実測値である。
基準光量点Ｐ０におけるホワイトバランスゲインは、Ｇ（Ｐ０）／Ｂ（Ｐ０）、Ｇ（Ｐ０）／Ｒ（Ｐ０）と、基準光量点Ｐ０における信号比の逆数となる。
さらに、内視鏡システムの製造時に、光量変化によるスコープ出射の発光スペクトルの波長シフトによる信号比の変動率Δ（Ｂ／Ｇ）（Ｐ）、Δ（Ｒ／Ｇ）（Ｐ）を求める。
下記式で表される信号比の変動率Δ（Ｂ／Ｇ）（Ｐ）、Δ（Ｒ／Ｇ）（Ｐ）を求める方法は以下のとおりである。
まず、任意の光量Ｐにおいて、直接白色板を用いて、実測した信号比を用いてもよいし、光源部２０から出射された照明光Ｌｓの発光スペクトルの波長シフトまでは分光測定器で実測しておき、既知のイメージセンサーの分光感度を用いて計算した信号比を用いてもよい。なお、センサー信号は、イメージセンサーの分光感度と、発光スペクトルとの積分により求めることができる。
ただし、Δ（Ｂ／Ｇ）（Ｐ０）＝１であり、Δ（Ｒ／Ｇ）（Ｐ０）＝１である。
任意の光量Ｐにおける信号比は、以下のようになる。
下記式に示すように、上述の任意の光量Ｐにおける信号比の逆数が光量依存のホワイトバランスゲインとなる。
ここで、上述の式のＧ（Ｐ０）／Ｂ（Ｐ０）、Ｇ（Ｐ０）／Ｒ（Ｐ０）の部分は基準光量点Ｐ０のホワイトバランスゲインであることから、センサー信号の信号比変動率の逆数Ｉｖ、すなわち、Ｉｖ＝１／（Δ（Ｂ／Ｇ）（Ｐ））、Ｉｖ＝１／（Δ（Ｒ／Ｇ）（Ｐ））が光量依存ゲイン補正係数となる。
内視鏡システムの実際の使用時には、基準光量点Ｐ０のホワイトバランスゲイン、および光量依存ゲイン補正係数を、内視鏡システム１０の補正量算出部６０に記憶させておく。観察対象を撮影して得られたＢ信号およびＲ信号に光量依存ゲイン補正係数を掛けることにより、ホワイトバランス処理が実行される。
白色板撮影時には、任意の光量Ｐにおける全ての信号がＧ（Ｐ）に調整されることになる。
光量によらずに、内視鏡画像の色味を一定にするためのホワイトバランス処理の具体例について説明する。この場合、イメージセンサー４８により、内視鏡画像のＢ信号、Ｇ信号およびＲ信号が得られることを例にして説明する。
図９は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルの光量変化による波長シフトおよびイメージセンサーの分光感度の一例を示すグラフであり、図１０は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの信号補正係数の一例を示すグラフである。
まず、白色板に対して、光源部２０から照明光Ｌｓを、光量１、光量０．５および光量０．０１の各光量で照射した時の信号値が、下記表１の通りになっているものとする。ただし、現時点では、ホワイトバランス処理する調整作業者にとってこの信号値は不明の状態である。
ホワイトバランス処理を行うためには、調整作業者は、表１の光量０．５を基準光量点として、白色板でその信号値のみを実測すればよい。光量１、および光量０．０１の信号値は、調整作業者にとって不明のままである。次に、表１の光量０．５の各信号から信号比を計算し、その逆数をとって下記表２に示すゲインを求める。当然、この段階では光量１、および光量０．０１のゲインは不明である。
次に、図９に示す発光スペクトルＬＥを実測する。また、図９に示すイメージセンサー４８の分光感度を用いて、各光量における信号比を求める。下記表３の「Ｂ／Ｇ」はＢ信号とＧ信号との信号比を示し、「Ｒ／Ｇ」はＲ信号とＧ信号との信号比を示す。調整作業者にとって光量１、および光量０．０１の信号値は不明であるが、本測定によって光量１、および光量０．０１の信号比は明らかとなる。白色板を用いた測定よりも、発光スペクトルの測定の方が、照明光のみを用いた（撮像を含まない）簡便な方法であり、光量１、および光量０．０１については後者のみを実施すればよい。
次に、信号比変動率Δ（Ｂ／Ｇ）、Δ（Ｒ／Ｇ）を計算により求める。信号比変動率は、例えば、光量０．５の基準光量点Ｐ０で規格化する。
次に、光量依存ゲイン補正係数１／（Δ（Ｂ／Ｇ））、１／（Δ（Ｒ／Ｇ））を計算により求める。光量依存ゲイン補正係数は、信号比変動率の逆数Ｉｖである。これにより、例えば、図１０に示すように光量依存ゲイン補正係数を求めることができる。図１０の符号Ｇ１が光量依存ゲイン補正係数１／（Δ（Ｂ／Ｇ））を示し、符号Ｇ２が光量依存ゲイン補正係数１／（Δ（Ｒ／Ｇ））を示す。
次に、光量依存ホワイトバランスゲインを計算により求める。光量依存ホワイトバランスゲインは、上述の光量依存ゲイン補正係数と基準光量点におけるゲインとの積の値である。
実際の内視鏡システムの使用時には、調整で取得した表６の光量依存ホワイトバランスゲインと、内視鏡システムが実使用時に取得することになる表１の各光量におけるセンサー信号とを掛けることにより、イメージセンサー４８で得られたＢ信号、Ｇ信号およびＲ信号について、ホワイトバランスを取ることができる。調整作業者にとって、表１と表７の光量１、および光量０．０１の信号値は明らかとはなっていなかったが、実際の内視鏡システムの使用時には、確かに信号値のホワイトバランスが取られることになる。これにより、内視鏡画像に対してホワイトバランス処理を実施することができ、光量によらず色味が一定の内視鏡画像を得ることができ、より正確な診断が可能となる。
上述の図６に示すように分光感度Ｂｆと分光感度Ｇｆとは重なる波長の範囲があり、分光感度Ｇｆと分光感度Ｒｆとは重なる波長の範囲があるが、イメージセンサー４８の分光感度の波長の範囲が狭く、重なる波長の範囲が狭い程、混色のない純度が高い内視鏡画像を得ることができる。重なる波長の範囲が狭いと、発光スペクトルの波長シフトにより、上述の信号比がずれやすくなり、色味の変化が生じやすくなる。しかしながら、重なる波長の範囲が狭くても、上述のホワイトバランス処理により内視鏡画像を、光量によらず色味が一定にすることができる。このようにイメージセンサー４８の分光感度の波長の範囲が狭い場合でも上述のホワイトバランス処理は有効である。
なお、光源部２０の構成は上述の図５に示す構成に限定されるものではない。
図１１は本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの光源部の一例の変形例を示す模式図である。
図１１に示す光源部２０は、図５に示す光源部２０に比して第１の光源７１の構成が異なり、それ以外の構成は、図５に示す光源部２０と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
図１１に示す第１の光源７１は、励起光を発光する発光素子８１ａと、発光素子８１ａが発光した励起光が入射することによって、互いに波長の異なる２つの色成分を含む光を発光する蛍光体８１ｂとを有する。
第１の光源７１においては、例えば、発光素子８１ａが発光する励起光は、約４４５ｎｍにピークを有する青色光であり、蛍光体８１ｂが発光する光が緑色成分の他に赤色成分を含む広帯域な緑色光である。これ以外にも、発光素子８１ａが発光する励起光の波長と、蛍光体８１ｂとを変えて、第１の光源７１は青色成分の他に緑色成分を含む広帯域な青色光を発光するものでもよい。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。
図１２は本発明の第２の実施形態の内視鏡システムの光源部の一例を示す模式図である。
第２の実施形態は、光源部の構成が異なるものである。図１２に示す光源部２０は、図５に示す光源部２０に比して、光源の構成が異なる以外の構成は、図５に示す光源部２０と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
図１２に示す光源部２０は第３の光源７５を有する。図５に示す光源部２０では第１の光源７１から互いに波長の異なる２つの色成分を含む光を出射させていたが、図１２に示す光源部２０では、第１の光源７１から第１色成分の光を出射させ、第３の光源７５から、第３の光として、第２色成分の光を出射させる。
第１の光源７１と合波部材７７との間に、合波部材７９が設けられている。合波部材７９は、第１の光源７１が出射した光を透過する。合波部材７９は、第１の光源７１で出射した第１色成分の光と、第３の光源７５で出射した第２色成分の光とを合波し、かつ合波部材７７に案内するものである。
第１の光源７１、第２の光源７２、第３の光源７５および追加光源７４は各々独立に制御可能である。
第３の光源７５は、第３の光として、第２色成分の光を出射する発光素子８８と、発光素子８８が出射した光を平行光等に整えるレンズ８９とを備える。発光素子８８は、例えば、ＬＥＤまたはＬＤ等の半導体素子である。第３の光源７５が出射した第３の光を透過する合波部材７９および合波部材７７を介してライトガイド４１に入射する。
第３の光源７５と合波部材７９との間にビームスプリッタ９８が設けられている。ビームスプリッタ９８により第３の光源７５が出射した第３の光の一部を所定割合で反射する。ビームスプリッタ９８が反射した反射した光は、光検出器９７で受光される。光源制御部２２は、光検出器９７が検出した光量を用いて第３の光源７５の第３の光の発光量を自動的に正確に制御する。
合波部材７９は、合波部材７６および合波部材７７と同じ構成のものであり、例えば、ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズム等である。
光検出器９７は、上述の光検出器９１、９２、９３と同じ構成である。
第１の光源７１の発光素子８１ｃは、例えば、第１色成分の光として、緑色光を出射する。第３の光源７５の発光素子８８は、例えば、第２色成分の光として、赤色光を出射する。
また、第１の光源７１の発光素子８１ｃは、例えば、第１色成分の光として、青色光を出射し、第３の光源７５の発光素子８８は、例えば、第２色成分の光として、緑色光を出射し、第２の光源７２は、赤色光を出射する構成としてもよい。
図１３は本発明の第２の実施形態の内視鏡システムの光源部の発光スペクトルおよびイメージセンサーの分光感度の一例を示すグラフであり、図１４は本発明の第２の実施形態の内視鏡システムのイメージセンサーにおける信号比の変動の一例を示すグラフである。図１３に示す発光スペクトルＬＥにおいて、実線で示すものは相対的に光量が低いものであり。破線で示すものは相対的に光量が高いものである。
図１３に示す発光スペクトルＬＥおよびイメージセンサー４８の分光感度において、図６に示す発光スペクトルＬＥおよびイメージセンサー４８の分光感度と同一構成には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図１３に示すイメージセンサー４８の分光感度は、図６に示すイメージセンサー４８の分光感度と同じである。
図１３に示す発光スペクトルＬＥは、図６に示す発光スペクトルＬＥに比して、波長６３０ｎｍ付近にピーク波長を有する点、および波長５００〜６００ｎｍの光がある点が異なり、それ以外は図６に示す発光スペクトルＬＥと同じである。
波長６３０ｎｍ付近にピーク波長は第３の光源７５により出射された赤色光によるものである。波長５００〜６００ｎｍの光は第１の光源７１により出射された緑色光によるものである。
図１３に示す光源部２０でも、発光スペクトルＬＥの波長シフトがある。このため、図１４に示すように特に赤色光の信号値と緑色光の信号値との信号比Ｄ１が一定ではなく、ずれが生じる。なお、青色光の信号値と緑色光の信号値との信号比Ｄ２が光量によらず一定である。
このような場合でも、上述のように、補正係数を求めることにより、信号比を予め定められた設定値に設定することができ、光量によらず、内視鏡画像の色味を一定にすることができる。このように、発光スペクトルＬＥの波長シフトが生じる場合には、光源部２０の構成に制限されることなく内視鏡画像の色味を一定にすることができる。
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
１０ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｅ アングルノブ
１３ａ ズーム操作部
１３ｂ モード切替スイッチ
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１７ ユニバーサルコード
１８ モニタ
１９ コンソール
２０ 光源部
２１ 光源駆動部
２２ 光源制御部
３０ａ 照明光学系
３０ｂ 撮影光学系
４１ ライトガイド
４５ 照明レンズ
４６ 対物レンズ
４７ ズームレンズ
４８ イメージセンサー
４８ａ 第１の素子部
４８ｂ 第２の素子部
４８ｃ 第３の素子部
４９ 画素部
４９ａ 第１画素
４９ｂ 第２画素
４９ｃ 第３画素
５０ フィルター部
５０Ｂ Ｂカラーフィルタ
５０Ｇ Ｇカラーフィルタ
５０Ｒ Ｒカラーフィルタ
５０ａ 第１フィルター
５０ｂ 第２フィルター
５０ｃ 第３フィルター
５４ 画像取得部
５８ ノイズ低減部
５９ 変換部
６０ 補正量算出部
６１ 画像処理部
６６ 表示制御部
６９ 制御部
７１ 第１の光源
７２ 第２の光源
７４ 追加光源
７５ 第３の光源
７６ 合波部材
７７ 合波部材
７８ レンズ
７９ 合波部材
８１、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８３、８６、８８ 発光素子
８２、８４、８７、８９ レンズ
９１ 、９２ 、９３、９７ 光検出器
９４ 、９５ 、９６、９８ ビームスプリッタ
Ｂｆ、Ｇｆ、Ｒｆ 分光感度
Ｄ１、Ｄ２ 信号比
Ｇ１、Ｇ２ 光量依存ゲイン補正係数
Ｇｃ 緑の色成分
ＬＥ 発光スペクトル
Ｌｒ 反射光
Ｌｄ 距離
Ｌｓ 照明光
Ｏｂ 対象物
Ｒｃ 赤の色成分

Claims (8)

  1. 互いに波長の異なる２つの色成分を含む光を出射する第１の光源を、少なくとも１つ備える光源部と、
    前記第１の光源の２つの色成分のうち、第１色成分に対する分光感度を有する第１の素子部と、第２色成分に対する分光感度を有する第２の素子部とを少なくとも有するイメージセンサーと、
    前記光源部の少なくとも１つの前記第１の光源から出射された前記光を用いて観察対象を撮像し、前記イメージセンサーの前記第１の素子部で得られた前記第１色成分の第１の信号値と、前記第２の素子部で得られた前記第２色成分の第２の信号値を得て、前記第１の信号値と前記第２の信号値との信号比を求めるプロセッサとを有し、
    前記プロセッサは、前記イメージセンサーの前記第１の信号値および前記第２の信号値のうち少なくとも１つを用いて輝度値を算出し、前記輝度値に基づき、前記第１の光源の光量を特定し、前記光量に応じて、前記第１の信号値および前記第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変えることによって、前記信号比を予め定められた設定値に設定する内視鏡システム。
  2. 前記光源部は、前記第１の光源として、緑色を示す前記第１色成分と、赤色を示す前記第２色成分を含む光を出射する光源、または青色を示す前記第１色成分と、緑色を示す前記第２色成分を含む光を出射する光源を有する請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 前記光源部は、前記第１の光源として、緑色を示す前記第１色成分と、赤色を示す前記第２色成分を含む光を出射する光源、および青色を示す前記第１色成分と、緑色を示す前記第２色成分を含む光を出射する光源を有する請求項１または２に記載の内視鏡システム。
  4. 前記第１の光源は、励起光を発光する発光素子と、前記励起光により前記第１色成分および前記第２色成分を含む前記光を発光する蛍光体とを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
  5. 前記第１の光源は、前記第１色成分と前記第２色成分とを含む発光スペクトルを備える発光ダイオードを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
  6. 前記第１の光源は、前記第１の素子部の分光感度のピーク波長と前記第２の素子部の分光感度のピーク波長との間に発光ピークがある発光ダイオードを有する請求項５に記載の内視鏡システム。
  7. 前記イメージセンサーは、前記第１の素子部の分光感度と前記第２の素子部の分光感度とは重なる範囲がある請求項１〜６のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
  8. 互いに波長の異なる２つの色成分を含む光を出射する第１の光源を、少なくとも１つ備える光源部と、
    前記第１の光源の２つの色成分のうち、第１色成分に対する分光感度を有する第１の素子部と、第２色成分に対する分光感度を有する第２の素子部とを少なくとも有するイメージセンサーと、
    前記光源部の少なくとも１つの前記第１の光源から出射された前記光を用いて観察対象を撮像し、前記イメージセンサーの前記第１の素子部で得られた前記第１色成分の第１の信号値と、前記第２の素子部で得られた前記第２色成分の第２の信号値を得て、前記第１の信号値と前記第２の信号値との信号比を求めるプロセッサとを有し、
    前記第１の光源は、出射する前記光の光量により、前記第１色成分と前記第２色成分との光量比が変化し、
    前記プロセッサは、前記イメージセンサーの前記第１の信号値および前記第２の信号値のうち少なくとも１つを用いて輝度値を算出し、前記輝度値に基づき、前記第１の光源の光量を特定し、前記光量に応じて、前記信号比が予め定められた設定値になるように、前記第１の信号値および前記第２の信号値のうち、少なくとも１つの信号値を変える内視鏡システム。
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