JP7203477B2

JP7203477B2 - 内視鏡システム及びその作動方法

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Publication number: JP7203477B2
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Inventors: 昌之蔵本
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Description

本発明は、患者に投与された薬剤から発せられる薬剤蛍光を観察するための内視鏡システム及びその作動方法に関する。

近年の医療分野では、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が広く用いられている。内視鏡システムでは、内視鏡から観察対象に照明光を照射し、その照明光で照明中の観察対象を内視鏡の撮像素子で撮像して得られるＲＧＢ画像信号に基づいて、観察対象の画像をモニタ上に表示する。

また、内視鏡を用いる診断においては、非特許文献１に示すように、病変部に親和性を有する薬剤を患者に投与して選択的に蓄積させた状態で、患者の観察対象に対して励起光を照射して、観察対象に含まれる薬剤から薬剤蛍光を励起発光させることが行われている。ただし、青色の励起光のみを照射した場合には、モニタ上は、ユーザーにとって視認し難い青色調の画像（非特許文献１参照）で表示されるため、病変部を検出するスクリーニング用途などにはある程度の慣れが必要となる。そこで、特許文献１では、蛍光画像に対して、通常画像を合成し、合成した画像をモニタに表示することで、蛍光観察に慣れていない場合であっても、ユーザーにとって視認し易い色で表示することで、蛍光観察を行いやすいようにしている。ただし、常に画像を合成して表示しているためフレームレートが落ちるという問題点があった。

光線力学的診断（Photodynamic diagnosis; PDD）他、［online］、［令和１年７月２日検索］、インターネット＜URL：https://home.hiroshima-u.ac.jp/urology/whatsnew-PDD.html＞特開２００６－１２２２３４号公報

蛍光画像においては、薬剤蛍光を含む蛍光領域が、正常粘膜などの薬剤が集積していない領域との違いが分かりにくい場合がある。例えば、青色の励起光を照射して、赤色の薬剤蛍光を発光する場合には、正常粘膜が全体的に赤味を帯びていると、正常粘膜と蛍光領域との色の違いが分かりにくいことがあった。

本発明は、ユーザーにとって視認し易い色で表示することができ、且つ、正常粘膜と蛍光領域との色の違いを付けて蛍光領域の視認性を高め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、観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を少なくとも含む参照光とを発する光源部と、画像制御用プロセッサとを備え、画像制御用プロセッサは、励起光及び参照光によって照明された観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力され、蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得し、複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、薬剤蛍光を含み、正常粘膜よりも高彩度の蛍光領域との色の差を拡張する。
本発明の内視鏡システムは、観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を少なくとも含む参照光とを発する光源部と、画像制御用プロセッサとを備え、画像制御用プロセッサは、励起光及び参照光によって照明された観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力され、蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得し、複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、薬剤蛍光を含む蛍光領域との色の差を拡張する場合に、特徴空間において定められる拡張中心を中心として拡張することにより、正常粘膜と蛍光領域との色の差が大きくなり、画像制御用プロセッサは、蛍光及び参照画像信号と励起光のみが照明された観察対象を撮像して得られる蛍光画像信号とに基づいて、拡張中心を変更する。
本発明の内視鏡システムは、観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を少なくとも含む参照光とを発する光源部と、画像制御用プロセッサと光源用プロセッサとを備え、画像制御用プロセッサは、励起光及び参照光によって照明された観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力され、蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得し、複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、薬剤蛍光を含む蛍光領域との色の差を拡張し、光源用プロセッサは、励起光及び参照光を発する参照フレームと、励起光のみを発する蛍光フレームとを、特定のフレーム数にて切り替える。

特徴空間において定められる拡張中心を中心として拡張することにより、正常粘膜と蛍光領域との色の差が大きくなることが好ましい。画像制御用プロセッサは、蛍光及び参照画像信号と励起光のみが照明された観察対象を撮像して得られる蛍光画像信号とに基づいて、拡張中心を変更することが好ましい。画像制御用プロセッサは、蛍光及び参照画像信号と蛍光画像信号との差分により得られる参照画像信号に基づいて、拡張中心を変更することが好ましい。画像制御用プロセッサは、蛍光及び参照画像信号に含まれる蛍光及び参照光の成分と、蛍光画像信号に含まれる蛍光の成分に基づいて、拡張中心の変更量を算出することが好ましい。

画像制御用プロセッサは、蛍光及び参照画像信号と蛍光画像信号から、蛍光及び参照光の成分を含む病変部が表示された第１病変画像と、蛍光及び参照光の成分を含む病変部以外が表示された病変以外画像を生成し、第１病変画像と病変以外画像に基づいて、拡張中心の変更量を算出することが好ましい。

励起光及び参照光を発する参照フレームと、励起光のみを発する蛍光フレームとを、特定のフレーム数にて切り替える光源用プロセッサを有することが好ましい。画像制御用プロセッサは、蛍光及び参照画像信号と蛍光フレームにて得られる蛍光画像信号とに基づいて、蛍光の光量と参照光の光量を算出することが好ましい。

画像制御用プロセッサは、蛍光及び参照画像信号と蛍光画像信号に基づいて、蛍光及び参照光の成分を含む病変部が表示された第１病変画像と蛍光の成分を含む病変部が表示された第２病変画像とを取得し、第１病変画像と第２病変画像に基づいて、蛍光の光量と参照光の光量を算出することが好ましい。

画像制御用プロセッサは、蛍光の光量と参照光の光量とに基づいて、蛍光及び参照画像信号に対する処理の内容を変更することが好ましい。処理の内容は、ゲイン処理又はマトリクス処理であることが好ましい。画像制御用プロセッサは、変更前と変更後の処理の内容に基づいて、参照光の光量を補正することが好ましい。

本発明の内視鏡システムの作動方法は、観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を有する参照光とを発するステップと、励起光及び参照光によって照明された観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力されるステップと、蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得するステップと、複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、薬剤蛍光を含み、正常粘膜よりも高彩度の蛍光領域との色の差を拡張するステップとを有する。

本発明によれば、ユーザーにとって視認し易い色で表示することができ、且つ、正常粘膜と蛍光領域との色の違いを付けて蛍光領域の視認性を高めることができる。

第１実施形態の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、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。参照フレームと蛍光フレームとを示す説明図である。特定のフレーム数を示す説明図である。特徴空間が信号比空間である場合に用いられる蛍光画像処理部の機能を示すブロック図である。信号比空間における正常粘膜と蛍光領域とを示す説明図である。動径変更範囲Rmを示す説明図である。動径ｒと彩度強調処理後の動径Rx（ｒ）との関係を示すグラフである。信号比空間における彩度強調処理の前後の蛍光領域の位置関係を示す説明図である。角度変更範囲Rｎを示す説明図である。角度θと色相強調処理後の角度Fx（θ）との関係を示すグラフである。信号比空間における色相強調処理の前後の蛍光領域の位置関係を示す説明図である。ａｂ空間における彩度強調処理の前後の蛍光領域の位置関係を示す説明図である。ａｂ空間における色相強調処理の前後の蛍光領域の位置関係を示す説明図である。参照画像信号に基づくＢ／Ｇ比の頻度分布とＧ／Ｒ比の頻度分布から拡張中心の変更量を算出する方法を示す説明図である。正常粘膜及び蛍光領域と彩度用の拡張中心線ＳＬｓ又は色相用の拡張中心線ＳＬｈとの位置を示す説明図である。二値化蛍光画像の生成方法を示す説明図である。拡張中心の変更量Ａの算出方法を示す説明図である。第１病変画像と病変以外画像の生成方法を示す説明図である。拡張中心の変更量Ｍｘ、Ｍｙの算出方法を示す説明図である。第１病変画像と第２病変画像の生成方法を示す説明図である。第１Ｒ画素値と第２Ｒ画素値の算出方法を示す説明図である。補正前と補正後の蛍光の画素値、蛍光及び参照光の画素値、参照光の画素値、蛍光観察用のＲゲイン係数、蛍光の光量、及び参照光の光量を示す表である。蛍光観察モードの一連の流れを示すフローチャートである。特徴空間がCrCb空間である場合に用いられる蛍光画像処理部の機能を示すブロック図である。ＣｒＣｂ空間における彩度強調処理前後の蛍光領域の位置関係を示す説明図である。ＣｒＣｂ空間における色相強調処理前後の蛍光領域の位置関係を示す説明図である。特徴空間がHS空間である場合に用いられる蛍光画像処理部の機能を示すブロック図である。ＨＳ空間における彩度強調処理前後の蛍光領域の位置関係を示す説明図である。ＨＳ空間における色相強調処理前後の蛍光領域の位置関係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。通常光の発光スペクトルを示すグラフである。参照光の発光スペクトルを示すグラフである。励起光の発光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。回転フィルタを示す平面図である。図３とは異なる紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。二次元ＬＵＴを用いる場合の蛍光画像処理部の機能を示すブロック図である。

［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、ユーザーインターフェース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、且つ、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が設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、通常観察モードと、蛍光観察モードとの切替操作に用いられる。通常観察モードは、通常画像をモニタ１８上に表示するモードである。蛍光観察モードは、蛍光画像をモニタ１８上に表示するモードである。なお、モードを切り替えるためのモード切替部としては、モード切替ＳＷ１３ａの他に、フットスイッチ（図示しない）を用いてもよい。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びユーザーインターフェース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。ユーザーインターフェース１９はキーボードやマウスなどを含み、機能設定等の入力操作を受け付ける機能を有する。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、及び、R-LED（Red Light Emitting Diode）２０ｄを有する光源部２０と、４色のＬＥＤ２０a～２０ｄの駆動を制御する光源用プロセッサ２１、及び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。

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。

蛍光観察モードにおいては、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rは、青色帯域から緑色帯域までの波長域を少なくとも含む参照光として用いられ、紫色光Vは、観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光として用いられる。薬剤は、癌などの病変部に親和性があるものが用いられる。この場合、紫色光Vを励起光とする場合、薬剤としては、５－ALAを用いることが好ましい。なお、薬剤としてレザフェリンを用いる場合には、赤色帯域の励起光を用いることが好ましい。また、薬剤としてフルオレセイン又はローダミングリーンを用いる場合は、青色帯域の励起光を用いることが好ましい。また、薬剤としてSYPRO REDを用いる場合は、緑色帯域の励起光を用いることが好ましい。

光源用プロセッサ２１は、通常観察モードにおいて、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、及び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、通常光として、観察対象に照射される。また、光源用プロセッサ２１は、通常観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光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、光源用プロセッサ２１は、蛍光観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光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。

光源用プロセッサ２１は、蛍光観察モードにおいて、励起光及び参照光を発する参照フレームと、励起光のみを発する蛍光フレームとを、特定のフレーム数にて切り替える制御を行う。具体的には、光源用プロセッサ２１は、図４に示すように、参照フレームにて、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、及びR-LED２０ｄを点灯することにより、励起光及び参照光として、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rを発する。また、光源用プロセッサ２１は、蛍光フレームにて、V-LED２０ａのみを点灯することにより、励起光として、紫色光Vを発する。なお、蛍光観察モードにおいては、参照フレームと蛍光フレームとに分けることなく、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、及びR-LED２０ｄを常時点灯するようにしてもよい。

また、特定のフレーム数については、参照フレームのフレーム数を蛍光フレームのフレーム数以上とすることが好ましい。例えば、図５に示すように、特定のフレーム数として、参照フレームのフレーム数を３フレームとし、蛍光フレームのフレーム数を１フレームとすることが好ましい。また、蛍光フレームのフレーム数の最小フレーム数は、撮像センサ４８がグローバルシャッタ方式の場合（CCD）は１フレームであることが好ましく、撮像センサがローリングシャッタ方式の場合（CMOS）は２フレームであることが好ましい。なお、本実施形態では、参照フレームと蛍光フレームとを自動的に切り替わるようにしているが、ユーザーによる切替操作が無い限り、参照フレームのみを連続的に行うようし、ユーザーによる切替操作が行われた場合に、参照フレームから蛍光フレームに切り替わるようにしてもよい。

なお、本明細書において、光量比は、少なくとも１つの半導体光源の比率が０（ゼロ）の場合を含む。したがって、各半導体光源のいずれか１つまたは２つ以上が点灯しない場合を含む。例えば、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒ間の光量比が１：０：０：０の場合のように、半導体光源の１つのみを点灯し、他の３つは点灯しない場合も、光量比を有するものとする。

図２に示すように、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及び撮像センサ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、通常観察モードの場合においては、撮像センサ４８は、通常光によって照明された観察対象を撮像することにより、通常画像信号を出力する。また、蛍光観察モードの場合においては、参照フレームにて、撮像センサ４８は、励起光及び参照光によって照明された観察対象を撮像することにより、蛍光及び参照画像信号を出力する。また、蛍光フレームにて、撮像センサ４８は、励起光によって照明された観察対象を撮像することにより、観察対象から励起発光した薬剤蛍光の成分を含む蛍光画像信号を出力する。

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、光源用プロセッサ２１は青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光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においては、各種処理に関するプログラムがプログラム用メモリに組み込まれている。プロセッサ装置１６には、画像制御用プロセッサによって構成される中央制御部が設けられている。中央制御部によって、プログラム用メモリ内のプログラムを実行することによって、画像信号入力部５３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、信号切替部６０と、通常画像処理部６２と、蛍光画像処理部６４と、映像信号生成部６６との機能が実現する。画像信号入力部５３には、内視鏡１２からのデジタルの画像信号が入力される。

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、ゲイン処理、マトリクス処理、ガンマ変換処理、又は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。ゲイン処理では、オフセット処理後の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。ゲイン処理については、通常観察モードと蛍光観察モードで異なっている。通常観察モードのゲイン処理については、通常画像信号のＲ画像信号、Ｇ画像信号、及び、Ｂ画像信号に対して、通常観察用のＲゲイン係数、Ｇゲイン係数、及び、Ｂゲイン係数がそれぞれ掛け合わされる。蛍光観察モードのゲイン処理については、蛍光及び参照画像信号のＲ画像信号、Ｇ画像信号、及び、Ｂ画像信号に対して、蛍光観察用のＲゲイン係数、Ｇゲイン係数、及び、Ｂゲイン係数がそれぞれ掛け合わされる。

ゲイン処理後の画像信号には、色再現性を高めるためのマトリクス処理が施される。マトリクス処理についても、通常観察モードと蛍光観察モードで異なっている。通常観察モードのマトリクス処理については、通常画像信号に対して、通常観察用のマトリクス処理が施される。蛍光観察モードのマトリクス処理については、蛍光及び参照画像信号に対して、蛍光観察用の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。マトリクス処理後の画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、同時化処理とも言う）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、画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去された画像信号は、信号切替部６０に送信される。

信号切替部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、通常観察モードにセットされている場合には、画像信号として、通常画像信号を通常画像処理部６２に送信し、蛍光観察モードにセットされている場合には、画像信号として、蛍光及び参照画像信号と蛍光画像信号とを蛍光画像処理部６４に送信する。

通常画像処理部６２は、通常画像信号に対して、通常画像用の画像処理を施す。通常画像用の画像処理には、通常画像用の構造強調処理などが含まれる。通常画像用の画像処理が施された通常画像信号は、通常画像として、通常画像処理部６２から映像信号生成部６６に入力される。

蛍光画像処理部６４は、蛍光及び参照画像信号又は蛍光画像信号に基づいて、蛍光画像を生成する。蛍光画像処理部６４の詳細については後述する。この蛍光画像処理部６４で生成された蛍光画像は、映像信号生成部６６に入力される。

映像信号生成部６６は、通常画像処理部６２又は蛍光画像処理部６４から入力された通常画像又は特殊画像を、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。

蛍光画像処理部６４は、図６に示すように、逆ガンマ変換部７０と、Ｌｏｇ変換部７１と、信号比算出部７２と、極座標変換部７３と、色差拡張部７４と、直交座標変換部７８と、ＲＧＢ変換部７９と、明るさ調整部８１と、構造強調部８２と、逆Ｌｏｇ変換部８３と、ガンマ変換部８４と、拡張中心変更部８５と、蛍光及び参照光光量算出部８８とを備えている。

逆ガンマ変換部７０には、蛍光及び参照画像信号が入力される。また、拡張中心変更部８５には、拡張中心の変更に必要となる蛍光及び参照画像信号、蛍光画像信号が入力される。また、蛍光及び参照光光量算出部８８には、蛍光及び参照光の光量の算出に必要な蛍光及び参照画像信号、蛍光画像信号が入力される。なお、蛍光及び参照画像信号としては、撮像センサ４８のＢ画素から出力されるＢ画像信号と、撮像センサ４８のＧ画素から出力されるＧ画像信号と、撮像センサ４８のＲ画素から出力されるＲ画像信号とからなる３色のＲＧＢ画像信号であることが好ましい。また、蛍光画像信号としては、ＲＧＢ画像信号の３色の画像信号であることが好ましいが、薬剤蛍光の成分が含まれる画像信号のみ、例えば、薬剤蛍光の成分が赤色帯域を有している場合は、Ｒ画像信号であってもよい。

逆ガンマ変換部７０は、入力されたＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号に対して逆ガンマ変換を施す。この逆ガンマ変換後のＲＧＢ画像信号は、検体からの反射率に対してリニアな反射率リニアＲＧＢ信号であるため、ＲＧＢ画像信号のうち、検体の各種生体情報に関連する信号が占める割合が多くなる。なお、反射率リニアＲ画像信号を第１Ｒ画像信号とし、反射率リニアＧ画像信号を第１Ｇ画像信号とし、反射率リニアＢ画像信号を第１Ｂ画像信号とする。これら第１Ｒ画像信号、第１Ｇ画像信号、及び第１Ｂ画像信号をまとめて第１ＲＧＢ画像信号とする。

Ｌｏｇ変換部７１は、反射率リニアＲＧＢ画像信号をそれぞれＬｏｇ変換する。これにより、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号（logR）、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号（logG）、及びＬｏｇ変換済みのＢ画像信号（logB）が得られる。信号比算出部７２（本発明の「色情報取得部」に対応する）は、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号とＢ画像信号に基づいて差分処理（logG-logB =logG/B=-log(B/G)）することにより、Ｂ／Ｇ比（-log(B/G)のうち「-log」を省略したものを「Ｂ／Ｇ比」と表記する）を算出する。また、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号とＧ画像信号に基づいて差分処理（logR-logG=logR/G=-log(G/R)）することにより、Ｇ／Ｒ比を算出する。Ｇ／Ｒ比については、Ｂ／Ｇ比と同様、-log(G/R)のうち「-log」を省略したものを表している。

なお、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号において同じ位置にある画素の画素値から画素毎に求める。また、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比は画素毎に求める。また、Ｂ／Ｇ比は、血管深さ（粘膜表面から特定の血管がある位置までの距離）に相関があることから、血管深さが異なると、それに伴ってＢ／Ｇ比も変動する。また、Ｇ／Ｒ比は、血液量（ヘモグロビンインデックス）と相関があることから、血液量に変動が有ると、それに伴ってＧ／Ｒ比も変動する。

極座標変換部７３は、信号比算出部７２で求めたＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比を、動径ｒと角度θに変換する。この極座標変換部７３において、動径ｒと角度θへの変換は、全ての画素について行う。色差拡張部７４は、複数の色情報の一つであるＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比により形成される信号比空間（特徴空間）において、観察対象に含まれる正常粘膜と、観察対象に含まれる薬剤から励起発光される薬剤蛍光を含む蛍光領域との色の差を拡張する。色の差の拡張として、本実施形態では、正常粘膜と蛍光領域との彩度差を拡張すること、又は、正常粘膜と蛍光領域との色相差を拡張することを行う。そのために、色差拡張部７４は、彩度強調処理部７６と、色相強調処理部７７とを有している。

彩度強調処理部７６は、信号比空間において、正常粘膜と蛍光領域との彩度差を拡張する彩度強調処理を行う。具体的には、彩度強調処理は、信号比空間において、動径ｒを拡張又は圧縮することによって行われる。色相強調処理部７７は、信号比空間において、正常粘膜と蛍光領域との色相差を拡張する色相強調処理を行う。具体的には、色相強調処理は、信号比空間において、角度θを拡張又は圧縮することによって行われる。以上の彩度強調処理部７６及び色相強調処理部７７の詳細については後述する。

直交座標変換部７８では、彩度強調処理及び色相強調処理済みの動径ｒ及び角度θを、直交座標に変換する。これにより、角度拡張・圧縮済みのＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比に変換される。ＲＧＢ変換部７９では、第１ＲＧＢ画像信号のうち少なくともいずれか１つの画像信号を用いて、彩度強調処理及び色相強調処理済みのＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比を、第２ＲＧＢ画像信号に変換する。例えば、ＲＧＢ変換部７９は、第１ＲＧＢ画像信号のうち第１Ｇ画像信号とＢ／Ｇ比とに基づく演算を行うことにより、Ｂ／Ｇ比を第２Ｂ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７９は、第１ＲＧＢ画像信号のうち第１Ｇ画像信号とＧ／Ｒ比に基づく演算を行うことにより、Ｇ／Ｒ比を第２Ｒ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７９は、第１Ｇ画像信号については、特別な変換を施すことなく、第２Ｇ画像信号として出力する。これら第２Ｒ画像信号、第２Ｇ画像信号、及び第２Ｂ画像信号をまとめて第２ＲＧＢ画像信号とする。

明るさ調整部８１は、第１ＲＧＢ画像信号と第２ＲＧＢ画像信号とを用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整する。明るさ調整部８１で、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整するのは、以下の理由による。彩度強調処理部７６及び色相強調処理部７７で色領域を拡張・圧縮する処理により得られた第２ＲＧＢ画像信号は、第１ＲＧＢ画像信号と明るさが大きく変わってしまう可能性がある。そこで、明るさ調整部８１で第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整することによって、明るさ調整後の第２ＲＧＢ画像信号が第１ＲＧＢ画像信号と同じ明るさになるようにする。

明るさ調整部８１は、第１ＲＧＢ画像信号に基づいて第１明るさ情報Yinを求める第１明るさ情報算出部８１ａと、第２ＲＧＢ画像信号に基づいて第２明るさ情報Youtを求める第２明るさ情報算出部８１ｂとを備えている。第１明るさ情報算出部８１ａは、「ｋｒ×第１Ｒ画像信号の画素値＋ｋｇ×第１Ｇ画像信号の画素値＋ｋｂ×第１Ｂ画像信号の画素値」の演算式に従って、第１明るさ情報Yinを算出する。第２明るさ情報算出部８１ｂにおいても、第１明るさ情報算出部８１ａと同様に、上記と同様の演算式に従って、第２明るさ情報Youtを算出する。第１明るさ情報Yinと第２明るさ情報Youtが求まると、明るさ調整部８１は、以下の式（Ｅ１）～（Ｅ３）に基づく演算を行うことにより、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整する。
（Ｅ１）：Ｒ^＊＝第２Ｒ画像信号の画素値×Yin/Yout
（Ｅ２）：Ｇ^＊＝第２Ｇ画像信号の画素値×Yin/Yout
（Ｅ３）：Ｂ^＊＝第２Ｂ画像信号の画素値×Yin/Yout
なお、「Ｒ^＊」は明るさ調整後の第２Ｒ画像信号を、「Ｇ^＊」は明るさ調整後の第２Ｇ画像信号を、「Ｂ^＊」は明るさ調整後の第２Ｂ画像信号を表している。また、「ｋｒ」、「ｋｇ」、及び「ｋｂ」は「０」～「１」の範囲にある任意の定数である。

構造強調部８２では、ＲＧＢ変換部７９を経た第２ＲＧＢ画像信号に対して構造強調処理を施す。構造強調処理としては、周波数フィルタリングなどが用いられる。逆Ｌｏｇ変換部８３は、構造強調部８２を経た第２ＲＧＢ画像信号に対して、逆Ｌｏｇ変換を施す。これにより、真数の画素値を有する第２ＲＧＢ画像信号が得られる。ガンマ変換部８４は、逆Ｌｏｇ変換部８３を経たＲＧＢ画像信号に対してガンマ変換を施す。これにより、モニタ１８などの出力デバイスに適した階調を有する第２ＲＧＢ画像信号が得られる。ガンマ変換部８４を経た第２ＲＧＢ画像信号は、映像信号生成部６６に送られる。

彩度強調処理部７６及び色相強調処理部７７では、図７に示すように、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比により形成される信号比空間（特徴空間）の第一象限において分布する正常粘膜と蛍光領域との彩度差又は色相差を大きくする。蛍光領域は赤味を帯びていることから、信号比空間の第一象限において、正常粘膜の右側に位置している。信号比空間において、正常粘膜と蛍光領域とが以上のように分布する状況において、色差拡張部７４では、正常粘膜と蛍光領域との色の差が拡張するように、信号比空間において拡張中心が定められている。具体的には、彩度強調処理部７６では、正常粘膜と蛍光領域との彩度差を拡張するための彩度用の拡張中心が定められている。また、色相強調処理部７７では、正常粘膜と蛍光領域との色相差を拡張するための色相用の拡張中心が定められている。

図８に示すように、彩度強調処理部７６では、信号比空間において、動径変更範囲Ｒｍ内にある座標が示す動径ｒを変更する一方で、動径変更範囲Ｒｍ外の座標については動径ｒの変更は行わない。動径変更範囲Ｒｍは、動径ｒが「ｒ１」から「ｒ２」の範囲内である（ｒ１＜ｒ２）。また、動径変更範囲Ｒｍにおいては、動径ｒ１と動径ｒ２との間にある動径ｒｃ上に、彩度用の拡張中心線ＳＬｓが設定されている。彩度用の拡張中心線ＳＬｓは、正常粘膜の領域よりも外側に設けられている（図７参照）。また、彩度用の拡張中心ＣＥＳは、彩度用の拡張中心線ＳＬｓに含まれている。

ここで、動径ｒは大きければ大きいほど彩度が高くなることから、彩度用の拡張中心線ＳＬｓが示す動径ｒｃよりも動径ｒが小さい範囲ｒｃｒ１（ｒ１＜ｒ＜ｒｃ）は低彩度範囲とされる。一方、彩度用の拡張中心線ＳＬｓが示す動径ｒｃよりも動径ｒが大きい範囲ｒｃｒ２（ｒｃ＜ｒ＜ｒ２）は高彩度範囲とされる。

彩度強調処理は、図９に示すように、動径変更範囲Ｒｍ内に含まれる座標の動径ｒの入力に対して、動径Ｒｘ（ｒ）を出力する。この彩度強調処理による入出力の関係は実線で表される。彩度強調処理は、Ｓ字の変換カーブが用いられ、低彩度範囲ｒｃｒ１においては、出力値Ｒｘ（ｒ）を入力値ｒよりも小さくする一方で、高彩度範囲ｒｃｒ２においては、出力値Ｒｘ（ｒ）を入力値ｒよりも大きくする。また、Ｒｘ（ｒｃ）における傾きＫｘは、「１」以上に設定されている。これにより、低彩度範囲に含まれる観察対象の彩度をより低くする一方で、高彩度範囲に含まれる観察対象の彩度をより高くすることができる。このような彩度強調処理により、複数の観察対象範囲の間の彩度差を大きくすることができる。

以上のように、彩度強調処理を行うことにより、図１０に示すように、彩度強調処理後の蛍光領域（実線）は、彩度強調処理前の蛍光領域（点線）よりも彩度用の拡張中心線ＳＬｓから離れる方向に移動している。特徴空間において動径方向は彩度の大小を表すことから、彩度強調処理後の蛍光領域（実線）と正常粘膜との彩度差は、彩度強調処理前の蛍光領域（点線）と正常粘膜との彩度差よりも大きくなっている。

図１１に示すように、色相強調処理部７７では、信号比空間において、角度変更範囲Ｒｎ内にある座標が示す角度θを変更する一方で、角度変更範囲Ｒｎ外の座標については角度θの変更は行わない。角度変更範囲Ｒｎは、色相用の拡張中心線ＳＬｈから反時計回り方向（第１色相方向）の角度θ１の範囲と、色相用の拡張中心線ＳＬｈから時計回り方向（第２色相方向）の角度θ２の範囲とで構成されている。色相用の拡張中心線ＳＬｈは、正常粘膜の領域を交差するように設けられている（図７参照）。また、色相用の拡張中心ＣＥＨは、色相用の拡張中心線ＳＬｈに含まれている。

角度変更範囲Ｒｎに含まれる座標の角度θは、色相用の拡張中心線ＳＬｈに対するなす角度θで再定義され、色相用の拡張中心線ＳＬｈに対して反時計回り方向側をプラス側とし、色相用の拡張中心線ＳＬｈに対して時計回り方向側をマイナス側とする。角度θが変わると色相も変化することから、角度変更範囲Ｒｎのうち、角度θ１の範囲を、プラス側の色相範囲θ１と、角度θ２の範囲をマイナス側の色相範囲θ２とする。なお、色相用の拡張中心線ＳＬｈについても、彩度用の拡張中心線ＳＬｓと同様に、特徴空間における正常粘膜の範囲を交差する線であることが好ましい。

色相強調処理は、図１２に示すように、角度変更範囲Ｒｎ内に含まれる座標の角度θの入力に対して、角度Fx（θ）を出力する。この色相強調処理による入出力の関係は実線で表される。色相強調処理は、マイナス側の色相範囲θ２においては、出力Fx（θ）を入力θよりも小さくする一方で、プラス側の色相範囲θ１においては、出力Fx（θ）を入力θよりも大きくする。これにより、マイナス側の色相範囲に含まれる観察対象とプラス側の色相範囲に含まれる観察対象との色相の違いを大きくすることができる。

以上のように、色相強調処理を行うことにより、図１３に示すように、色相強調処理後の蛍光領域（実線）は、色相強調処理前の蛍光領域（点線）よりも色相用の拡張中心線ＳＬｈから離れる方向に移動している。特徴空間において角度方向は色相の違いを表すことから、色相強調処理後の蛍光領域（実線）と正常粘膜との色相差は、色相強調処理前の蛍光領域（点線）と正常粘膜との色相差よりも大きくなっている。

なお、第１ＲＧＢ画像信号をＬａｂ変換部でＬａｂ変換して得られるａ^＊、ｂ^＊（色情報であるＣＩＥＬａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊を表す。以下同様）から形成される特徴空間（ａｂ空間）の場合においても、図１４に示すように、彩度強調処理を行うことによって、彩度強調処理後の蛍光領域（実線）は、彩度強調処理前の蛍光領域（点線）よりも彩度用の拡張中心線ＳＬｓから離れる方向に移動している。また、図１５に示すように、色相強調処理を行うことによって、色相強調処理後の蛍光領域（実線）は、色相強調処理前の蛍光領域（点線）よりも色相用の拡張中心線ＳＬｈから離れる方向に移動している。

拡張中心変更部８５は、蛍光及び参照画像信号、及び、蛍光画像信号に基づいて、信号比空間において定められた拡張中心を変更する。具体的には、拡張中心変更部８５は、蛍光及び参照画像信号と蛍光画像信号との差分から参照画像信号を算出し、算出した参照画像信号に基づいて、拡張中心を変更する。例えば、図１６に示すように、参照画像信号のＢ画像信号とＧ画像信号に基づいて得られるＢ／Ｇ比の頻度分布と、参照画像信号のＧ画像信号とＲ画像信号に基づいて得られるＧ／Ｒ比の頻度分布とを求める。そして、Ｂ／Ｇ比の頻度分布に含まれる最大の画素値に対して特定の割合（例えば、８０％）の画素値（特定画素値）から、拡張中心の縦軸方向の変更量を求める。また、Ｇ／Ｒ比の頻度分布に含まれる最大の画素値に対して特定の割合（例えば、８０％）の画素値（特定画素値）から、拡張中心の横軸方向の変更量を求める。

例えば、拡張中心変更部８５は、特定画素値が一定範囲の場合には、彩度用の拡張中心又は色相用の拡張中心を変更しない。一方、拡張中心変更部８５は、特定画素値が一定範囲外の場合は、拡張中心の縦軸方向と横軸方向の変更量に応じて、彩度用の拡張中心ＣＥＳ、又は、色相用の拡張中心ＣＥＨを縦軸方向又は横軸方向に変更する。なお、彩度用の拡張中心ＣＥＳ又は色相用の拡張中心ＣＥＨの変更に従って、彩度用の拡張中心線ＳＬｓ又は色相用の拡張中心線ＳＬｈの位置も変更される。

なお、拡張中心を、Ｂ／Ｇ比とＧ／Ｒ比の頻度分布に含まれる最大の画素値に設定した場合には、正常粘膜及び蛍光領域と彩度用の拡張中心線ＳＬｓ又は色相用の拡張中心線ＳＬｈとの位置は、図１７（Ａ）に示すようになる。一方、拡張中心を、Ｂ／Ｇ比とＧ／Ｒ比の頻度分布に含まれる最大の画素値に対して８０％の画素値（特定画素値）に設定した場合には、正常粘膜及び蛍光領域と彩度用の拡張中心線ＳＬｓ又は色相用の拡張中心線ＳＬｈとの位置は、図１７（Ｂ）に示すようになる。

また、拡張中心変更部８５は、蛍光及び参照画像信号に含まれる蛍光及び参照光の成分と、蛍光画像信号に含まれる蛍光の成分とに基づいて、拡張中心の変更量を算出してもよい。この場合、拡張中心変更部８５は、図１８に示すように、蛍光画像信号に対して、蛍光成分ＦＬとそれ以外とを二値化した二値化蛍光画像信号を生成する。拡張中心変更部８５は、二値化蛍光画像信号に含まれる蛍光成分ＦＬが蛍光用閾値以下の場合は、拡張中心を変更しない。

一方、拡張中心変更部８５は、蛍光成分ＦＬが蛍光用閾値を超える場合は、拡張中心を変更する。ここでは、病変部の低彩度側に最大蛍光量を差し引くことなどによって、拡張中心を変更する。拡張中心変更部８５は、図１９に示すように、蛍光及び参照画像信号と二値化蛍光画像の論理積（ＡＮＤ）をとることにより、参照光ＲＬと蛍光成分ＦＬを含む病変部が表示された第１病変画像を取得する。そして、拡張中心変更部８５は、第１病変画像のＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号から、それぞれ最小画素値Ｍｉｎ＿Ｂ、Ｍｉｎ＿Ｇ、Ｍｉｎ＿Ｒを算出する。また、拡張中心変更部８５は、蛍光画像信号から、最大画素値Ｍａｘ＿Ｒを算出する。そして、拡張中心変更部８５は、下記式１）により、拡張中心の変更量Ａを算出し、信号比空間において、彩度用の拡張中心ＣＥＳ、又は、色相用の拡張中心ＣＥＨを、変更量Ａだけ、横軸方向にシフトさせる。
式１）Ａ＝Ｍｉｎ＿Ｇ／（Ｍｉｎ＿Ｒ－Ｍａｘ＿Ｒ）

なお、拡張中心変更部８５は、二値化蛍光画像信号に含まれる蛍光成分ＦＬが蛍光用閾値を超える場合は、上記の信号比空間の横軸方向への拡張中心の変更方法に代えて、下記に示すように、信号比空間の縦軸及び横軸方向への拡張中心の変更を行ってもよい。例えば、正常粘膜と、蛍光領域などの病変部の境界になるように、拡張中心の変更を行う。具体的には、拡張中心変更部８５は、蛍光及び参照画像信号と蛍光画像信号から、蛍光及び参照光の成分を含む病変部が表示された第１病変画像と、蛍光及び参照光の成分を含む病変部以外が表示された病変以外画像とを生成し、第１病変画像と病変以外画像とに基づいて、拡張中心の変更量を算出する。

この場合、図２０に示すように、拡張中心変更部８５は、上記のように、蛍光及び参照画像信号と二値化蛍光画像の論理積（ＡＮＤ）をとることにより、参照光ＲＬと蛍光成分ＦＬを含む病変部が表示された第１病変画像を取得する。第１病変画像に加えて、蛍光及び参照画像信号と、二値化蛍光画像の画素値を反転処理した反転二値化蛍光画像との論理積（ＡＮＤ）を取ることにより、参照光ＲＬと蛍光成分ＦＬを含む病変部以外が表示された病変以外画像を取得する。

そして、拡張中心変更部８５は、図２１に示すように、第１病変画像のＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号から第１病変画像のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を算出し、算出した正のＢ／Ｇ比（＞０）、Ｇ／Ｒ比（＞０）のうち最小のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比であるＭｉｎ＿Ｂ／Ｇ、Ｍｉｎ＿Ｇ／Ｒを取得する。一方、病変以外画像のＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号から第１病変画像のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を算出し、算出したＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比のうち最大のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比であるＭａｘ＿Ｂ／Ｇ、Ｍｉｎ＿Ｇ／Ｒを取得する。そして、拡張中心変更部８５は、下記式２）により、縦軸方向への拡張中心の変更量Ｍｘと横軸方向への拡張中心の変更量Ｍｙとを算出する。
式２）Ｍｘ＝（Ｍａｘ＿Ｂ／Ｇ＋Ｍｉｎ＿Ｂ／Ｇ）／２
Ｍｙ＝（Ｍａｘ＿Ｇ／Ｒ＋Ｍｉｎ＿Ｇ／Ｒ）／２
そして、拡張中心変更部８５は、信号比空間において、彩度用の拡張中心ＣＥＳ、又は、色相用の拡張中心ＣＥＨを、変更量Ｍｘだけ縦軸方向に、且つ、変更量Ｍｙだけ横軸方向にシフトさせる。

蛍光及び参照光光量算出部８８は、蛍光及び参照画像信号、及び、蛍光画像信号に基づいて、参照光の発光比率の変更、又は蛍光及び参照画像信号に対する処理の内容に必要な蛍光の光量及び参照光の光量を求める。蛍光及び参照光光量算出部８８は、図１８に示すように、蛍光画像信号に対して、蛍光成分ＦＬとそれ以外とを二値化した二値化蛍光画像信号を生成する。蛍光及び参照光光量算出部８８は、二値化蛍光画像信号に含まれる蛍光成分ＦＬが蛍光用閾値以下の場合は、蛍光画像信号に蛍光成分ＦＬが含まれないと判定し、薬剤蛍光の光量算出は行わない。即ち、参照光の発光比率の変更、又は蛍光及び参照画像信号に対する処理の内容の変更は行われない。

一方、蛍光成分ＦＬが蛍光用閾値を超える場合には、図２２に示すように、薬剤蛍光の光量算出が行われる。蛍光及び参照光光量算出部８８は、蛍光及び参照画像信号と二値化蛍光画像の論理積（ＡＮＤ）をとることにより、参照光ＲＬと蛍光成分ＦＬを含む病変部が表示された第１病変画像を取得する。第１病変画像に加えて、蛍光画像信号と二値化蛍光画像の論理積（ＡＮＤ）をとることにより、蛍光成分ＦＬを含む病変部が表示された第２病変画像を取得する。

そして、蛍光及び参照光光量算出部８８は、図２３に示すように、第１病変画像のＲ画像信号の画素値の頻度分布（ヒストグラム）に含まれる最大の画素値に対して特定の割合（例えば、８０％）の画素値を、第１Ｒ画素値として算出する。第１Ｒ画素値は、蛍光及び参照光の画素値に対応し、第１Ｒ画素値を蛍光観察用のＲゲイン係数で除した値が、蛍光及び参照光の光量に対応する。同様にして、第２病変画像のＲ画像信号の画素値の頻度分布（ヒストグラム）に含まれる最大の画素値に対して特定の割合（例えば、８０％）の画素値を、第２Ｒ画素値として算出する。第２Ｒ画素値は、蛍光の画素値に対応し、第２Ｒ画素値を蛍光観察用のＲゲイン係数で除した値が、蛍光の光量に対応する。そして、蛍光及び参照光光量算出部８８は、第１Ｒ画素値から第２Ｒ画素値を減算することにより、参照光の画素値を算出する。なお、第１Ｒ画素値は、撮像センサ４８の入力信号に対して画素値がリニアに変化する輝度リニアの信号に変換することが好ましい。第２Ｒ画素値についても、第１Ｒ画素値と同様に、輝度リニアの信号に変換することが好ましい。

蛍光及び参照光光量算出部８８で求めた蛍光の光量と参照光の光量については、蛍光及び参照画像信号に対する処理の内容、例えば、ゲイン処理又はマトリックス処理の内容の変更と、参照光の発光比率の補正に用いられる。処理変更部９１は、蛍光の光量と参照光の光量に基づいて、蛍光及び参照画像信号に対する処理の内容を変更する。処理の内容の変更として、例えば、ゲイン処理に用いる蛍光観察用のＲゲイン係数Ｇｎ＿Ｒを変更する場合には、下記式３）により、変更後の蛍光観察用のＲゲイン係数をＡＧｎ＿Ｒが得られる。
式３）ＡＧｎ＿Ｒ＝Ｍａｘ蛍光の画素値／蛍光の画素値×Ｇｎ＿Ｒ
ここで、Ｍａｘ蛍光の画素値は、撮像センサ４８が飽和する最大の蛍光の画素値から、参照光の画素値を除した値を表している。

参照光量補正部９３は、蛍光及び参照画像信号に対する変更前と変更後の処理の内容に基づいて、参照光の光量を補正する。上記のように、処理の内容の変更として、蛍光観察用のＲゲイン係数Ｇｎ＿Ｒを変更した場合には、参照光量補正部９３は、下記式４）により、参照光の光量を補正した補正後の参照光の光量を算出する。
式４）補正後の参照光の光量＝参照光の光量×Ｇｎ＿Ｒ／ＡＧｎ＿Ｒ
そして、光源用プロセッサ２１は、補正後の参照光の光量に基づいて、参照光の発光比率の補正を行う。例えば、参照光のうち薬剤蛍光の成分を含む蛍光波長域の光の発光比率、即ち、赤色光Ｒ（蛍光波長域の光）の発光比率を補正する場合には、下記式５）により、赤色光Ｒの発光比率を補正した補正後の赤色光Ｒの光量を算出する。
式５）補正後の赤色光Ｒの光量＝赤色光の光量×補正後の参照光の光量／参照光の光量

例えば、薬剤蛍光の光量が一定以上のように、観察対象から薬剤蛍光が検出されたような場合には、薬剤蛍光の光量が大きくなる程、上記の処理の内容の変更及び参照光の光量補正に従って、赤色光Ｒの発光比率を下げる。これにより、赤色光Ｒと同じ波長域の薬剤蛍光の視認性が向上する。一方、薬剤蛍光の光量が一定未満のように、観察対象から薬剤蛍光が未検出又はほとんど検出されない場合には、上記の処理の内容の変更及び参照光の光量補正に従って、赤色光Ｒの発光比率を上げる。これにより、薬剤蛍光が発せられていないにも関わらず、観察対象の赤色の明るさが低下することを防ぐことができる。

なお、蛍光の光量、参照光の光量、補正後の蛍光観察用のＲゲイン係数、及び、補正後の参照光の光量について、具体的な数値を用いた場合の算出方法を以下説明する。図２４に示すように、蛍光の画素値が「１５」、蛍光及び参照光の画素値が「１６５」である場合には、蛍光及び参照光の画素値を蛍光の画素値で減算することにより、参照光の画素値は「１５０」となる。そして、蛍光観察用のＲゲイン係数を「１．５」とした場合には、蛍光の画素値「１５」を蛍光観察用のＲゲイン係数「１．５」で除することにより、蛍光の光量は「１０」となる。また、参照光の画素値「１５０」を蛍光観察用のＲゲイン係数「１．５」で除することにより、参照光の光量は「１００」となる。

次に、補正後の蛍光観察用のＲゲイン係数ＡＧｎ＿Ｒについては、式３）に示すように、Ｍａｘ蛍光の画素値／蛍光の画素値に対して、蛍光観察用のＲゲイン係数Ｇｎ＿Ｒを掛け合わせて得られる。Ｍａｘ蛍光の画素値は、撮像センサ４８が飽和する最大の蛍光の画素値「２３０」から、参照光の画素値「１５０」を除することによって、「８０」となる。したがって、Ｍａｘ蛍光の画素値「８０」／蛍光の画素値「１５」に対して、蛍光観察用のＲゲイン係数Ｇｎ＿Ｒ「１．５」を掛け合わせることによって、ＡＧｎ＿Ｒは「８」となる。

次に、補正後の参照光の光量については、式４）に示すように、参照光の光量に対して、Ｇｎ＿Ｒ／ＡＧｎ＿Ｒを掛け合わせることによって得られる。具体的には、参照光の光量「１００」に対して、Ｇｎ＿Ｒの「１．５」／ＡＧｎ＿Ｒの「８」を掛け合わせることで、補正後の参照光の光量は「１８．７５」となる。なお、補正後の蛍光の画素値については、参照光の光量の大小に関わらずほぼ一定の蛍光の光量「１０」に対して、補正後の蛍光観察用のＲゲイン係数「８」を掛け合わせることにより、補正後の蛍光の画素値は「８０」となる。一方、補正後の参照光の画素値については、補正後の参照光の光量「１８．７５」に対して、補正後の蛍光観察用のＲゲイン係数「８」を掛け合わせることにより、補正後の参照光の画素値は「１５０」となる。補正後の蛍光及び参照光の画素値については、補正後の蛍光の画素値「８０」と補正後の参照光の画素値「１５０」を足し合わせることにより、補正後の蛍光及び参照光の画素値は「２３０」となる。

次に、蛍光観察モードについて、図２５のフローチャートに沿って説明を行う。まず、患者に対して、観察対象から薬剤蛍光を励起発光させるための薬剤を投与する。モード切替SW１３ａを操作して、蛍光観察モードに切り替える。蛍光観察モードに切り替えられると、光源部２０は、観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの参照光とを発する。撮像センサ４８は、励起光及び参照光によって照明された観察対象を撮像して、蛍光及び参照画像信号を出力する。

画像信号入力部５３には、撮像センサ４８から出力される蛍光及び参照画像信号が入力される。色情報取得部である信号比算出部７２は、蛍光及び参照画像信号に基づいて、複数の色情報であるＢ／Ｇ比、及び、Ｇ／Ｒ比を算出する。色差拡張部７４は、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比により形成される信号比空間（特徴空間）において、観察対象に含まれる正常粘膜と、観察対象に含まれる薬剤から励起発光される薬剤蛍光を含む蛍光領域との色の差を拡張する。正常粘膜と蛍光領域との色の差を拡張した後のＢ／Ｇ比、及び、Ｇ／Ｒ比に基づいて、蛍光画像が得られる。蛍光画像は、モニタ１８に表示される。蛍光画像は、蛍光成分のみのモノクロ画像ではなく、青色帯域から赤色帯域までの可視光の成分を含んでいるため、カラー画像として表示される。これにより、蛍光画像は、ユーザーにとって視認し易い状況下で、蛍光領域を把握することができる。

なお、上記実施形態では、信号比算出部７２で第１ＲＧＢ画像信号からＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比を求め、これらＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比から形成される信号比空間において彩度強調処理及び色相強調処理を行っているが、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比と異なる色情報を求め、この色情報から形成される特徴空間において彩度強調処理及び色相強調処理を行ってもよい。

例えば、色情報として色差信号Ｃｒ及びＣｂを求め、色差信号Ｃｒ及びＣｂから形成される特徴空間において彩度強調処理及び色相強調処理を行ってもよい。この場合、図２６に示す蛍光画像処理部９２が用いられる。蛍光画像処理部９２は、蛍光画像処理部６４と異なり、Ｌｏｇ変換部７１、信号比算出部７２、逆Ｌｏｇ変換部８３を備えていない。その代わりに、蛍光画像処理部９２は、輝度色差信号変換部８６を備えている。それ以外の構成については、蛍光画像処理部９２は蛍光画像処理部６４と同様である。

輝度色差信号変換部８６（本発明の「色情報取得部」に対応する）は、第１ＲＧＢ画像信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ及びＣｂに変換する。色差信号Ｃｒ及びＣｂへの変換には周知の変換式が用いられる。色差信号Ｃｒ及びＣｂについては極座標変換部７３に送られる。輝度信号ＹについてはＲＧＢ変換部７９と明るさ調整部８１に送られる。ＲＧＢ変換部７９では、直交座標変換部７８を経た色差信号Ｃｒ及びＣｂと輝度信号Ｙを、第２ＲＧＢ画像信号に変換する。明るさ調整部８１では、第１明るさ情報Ｙｉｎとして輝度信号Ｙを用いるとともに、第２明るさ情報Ｙｏｕｔとして第２明るさ情報算出部８１ｂで求めた第２明るさ情報を用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整を行う。なお、第２明るさ情報Ｙｏｕｔの算出方法と第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整方法については、上記蛍光画像処理部６４の場合と同じである。

そして、信号比空間の場合と同様に、色差信号Ｃｒ、Ｃｂからなる特徴空間であるＣｒＣｂ空間において動径ｒと角度θを変更することによって、彩度強調処理又は色相強調処理を行う。これにより、ＣｒＣｂ空間では、図２７に示すように、彩度強調処理を行うことによって、彩度強調処理後の蛍光領域（実線）は、彩度強調処理前の蛍光領域（点線）よりも彩度用の拡張中心線ＳＬｓから離れる方向に移動している。また、図２８に示すように、色相強調処理を行うことによって、色相強調処理後の蛍光領域（実線）は、色相強調処理前の蛍光領域（点線）よりも色相用の拡張中心線ＳＬｈから離れる方向に移動している。

また、色情報として色相Ｈ（Hue）、彩度Ｓ（Saturation）を求め、色相Ｈ、彩度Ｓから形成されるＨＳ空間において彩度強調処理及び色相強調処理を行ってもよい。色相Ｈ、彩度Ｓを用いる場合には、図２９に示す蛍光画像処理部９６が用いられる。蛍光画像処理部９６は、蛍光画像処理部６４と異なり、Ｌｏｇ変換部７１、信号比算出部７２、極座標変換部７３、直交座標変換部７８、及び逆Ｌｏｇ変換部８３を備えていない。その代わりに、蛍光画像処理部９６は、ＨＳＶ変換部８７を備えている。それ以外の構成については、蛍光画像処理部９６は蛍光画像処理部６４と同様である。

ＨＳＶ変換部８７（本発明の「色情報取得部」に対応する）は、第１ＲＧＢ画像信号を色相Ｈ、彩度Ｓ、及び明度Ｖ（Value）に変換する。色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖへの変換には周知の変換式が用いられる。色相Ｈと彩度Ｓについては平行移動部９０に送られる。明度ＶについてはＲＧＢ変換部７９に送られる。ＲＧＢ変換部７９では、平行移動部９０を経た色相Ｈ、彩度Ｓと明度Ｖを、第２ＲＧＢ画像信号に変換する。明るさ調整部８１では、第１明るさ情報算出部で求めた第１明るさ情報Ｙｉｎと、第２明るさ情報算出部８１ｂで求めた第２明るさ情報Ｙｏｕｔを用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整を行う。なお、第１明るさ情報Ｙｉｎ、第２明るさ情報Ｙｏｕｔの算出方法、及び第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整方法については、上記蛍光画像処理部６４の場合と同じである。

色相Ｈと彩度Ｓから形成されるＨＳ空間における彩度強調処理及び色相強調処理は、信号比空間及びCrCb空間のように動径ｒと角度θを拡張又は圧縮するのではなく、各画素を平行移動させる処理を行う。ＨＳ空間で通常彩度強調処理及び通常色相強調処理を行うことより、ＨＳ空間では、図３０に示すように、彩度強調処理を行うことによって、彩度強調処理後の蛍光領域（実線）を、彩度強調処理前の蛍光領域（点線）よりも彩度用の拡張中心線ＳＬｓから離れる方向に移動させる。また、図３１に示すように、色相強調処理を行うことによって、色相強調処理後の蛍光領域（実線）を、色相強調処理前の蛍光領域（点線）よりも色相用の拡張中心線ＳＬｈから離れる方向に移動させる。

［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３２に示すように、第２実施形態の内視鏡システム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３２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３２では「４０５ＬＤ」と表記）１０６とが設けられている。これら各光源１０４及び１０６の半導体発光素子からの発光は、光源用プロセッサ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。

光源用プロセッサ１０８は、通常観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４を駆動させる。これに対して、蛍光観察モードの場合には、参照フレームにおいて、青色レーザ光源１０４と青紫色レーザ光源１０６の両方を駆動し、蛍光フレームにおいて、青紫色レーザ光源１０６のみを駆動させる。以上の各光源１０４及び１０６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、又は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から蛍光体用蛍光が発せられる。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。

ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体１１０に入射するため、図３３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体用蛍光を合波した通常光が、観察対象に照射される。一方、蛍光観察モードにおいては、参照フレームでは、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３４に示すような、青紫色レーザ光である励起光と、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体用蛍光を合波した参照光が、検体内に照射される。また、蛍光フレームでは、青紫色レーザー光のみが蛍光体１１０に入射されるため、図３５に示すような、蛍光体をほぼそのまま透過した青紫色レーザー光である励起光が、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、白色光の色温度及び色度の変化を小さく抑えることができる。

［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。また、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３６に示すように、第３実施形態の内視鏡システム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、回転フィルタ２０４、及びフィルタ切替部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観察モード用フィルタ２０８と、外側に設けられた蛍光観察モード用フィルタ２０９とを備えている（図３７参照）。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により通常観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の通常観察モード用フィルタ２０８を白色光の光路に挿入し、蛍光観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の蛍光観察モード用フィルタ２０９を白色光の光路に挿入する。

図３７に示すように、通常観察モード用フィルタ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、及び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、通常観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色光、緑色光、及び赤色光が交互に観察対象に照射される。

蛍光観察モード用フィルタ２０９には、周方向に沿って、白色光のうち特定波長の青色狭帯域光を透過させるＢｎフィルタ２０９ａと、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ２０９ｂ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０９ｃ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０９ｄが設けられている。したがって、蛍光観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色狭帯域光、青色光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。青色狭帯域光に基づく画像信号は、青色光に基づく画像信号と合成等されて、蛍光及び参照画像信号のＢ画像信号として用いられる。緑色光に基づく画像信号は、蛍光及び参照画像信号のＧ画像信号として、赤色光に基づく画像信号は、蛍光及び参照画像信号のＲ画像信号として用いられる。青色狭帯域光に基づく画像信号は、蛍光画像信号として用いられる。

内視鏡システム２００では、通常観察モード時には、青色光、緑色光、及び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、蛍光観察モード時には、青色狭帯域光、緑色光、及び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、Ｂｎ画像信号と、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号が得られる。これらＢｎ画像信号と、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号に基づいて、特殊画像の生成が行われる。特殊画像の生成には、Ｂ画像信号の代わりに、Ｂｎ画像信号が用いられる。それ以外については、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３８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Ｖｓ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Ｂｓ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。

なお、上記第１実施形態では、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比を極座標変換で動径ｒ及び偏角θに変換し、変換後の動径ｒ、偏角θに基づいて角度を拡張又は圧縮する彩度強調処理及び色相強調処理を行い、その後に、再度、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比に戻したが、図３９に示すように、二次元ＬＵＴ（Look Up Table）４００を用いて、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比から、極座標変換等することなく、直接、第１又は第２処理済みのＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比に変換してもよい。

なお、二次元ＬＵＴ４００には、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比と、このＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比に基づく彩度強調処理及び色相強調処理を行って得られる彩度強調処理及び色相強調処理済みのＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比とが対応付けて記憶されている。ここで、通常彩度強調モードに設定されている場合には、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比と、通常彩度強調処理及び通常色相強調処理済みのＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比との対応関係が用いられる。特定彩度強調モードに設定されている場合には、Ｂ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比と、通常彩度強調処理及び特定色相強調処理済みのＢ／Ｇ比及びＧ／Ｒ比との対応関係が用いられる。また、逆ガンマ変換部７０から出力された第１ＲＧＢ画像信号は二次元ＬＵＴ４００及びＲＧＢ変換部７９に入力される。

上記実施形態において、画像信号入力部５３、ノイズ除去部５８、信号切替部６０、通常画像処理部６２、蛍光画像処理部６４、蛍光画像処理部９２、蛍光画像処理部９６、映像信号生成部６６、逆ガンマ変換部７０、Ｌｏｇ変換部７１、信号比算出部７２、極座標変換部７３、色差拡張部７４、彩度強調処理部７６、色相強調処理部７７、直交座標変換部７８、ＲＧＢ変換部７９、明るさ調整部８１、構造強調部８２、逆Ｌｏｇ変換部８３、ガンマ変換部８４、拡張中心変更部８５、蛍光及び参照光光量算出部８８、参照光量補正部９３、処理変更部９１、輝度色差信号変換部８６、ＨＳＶ変換部８７など、プロセッサ装置１６に含まれる処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。また、記憶部のハードウェア的な構造はＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の記憶装置である。

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モード切替ＳＷ
１４光源装置
１６プロセッサ装置
１８モニタ
１９ユーザーインターフェース
２０光源部
２０ａＶ－ＬＥＤ
２０ｂＢ－ＬＥＤ
２０ｃＧ－ＬＥＤ
２０ｄＲ－ＬＥＤ
２１光源用プロセッサ
２３光路結合部
３０ａ照明光学系
３０ｂ撮像光学系
４１ライトガイド
４５照明レンズ
４６対物レンズ
４８撮像センサ
５０ＣＤＳ・ＡＧＣ回路
５２Ａ／Ｄ変換器
５３画像信号入力部
５６ＤＳＰ
５８ノイズ除去部
６０信号切替部
６２通常画像処理部
６４蛍光画像処理部
６６映像信号生成部
７０逆ガンマ変換部
７１Ｌｏｇ変換部
７２信号比算出部
７３極座標変換部
７４色差拡張部
７６彩度強調処理部
７７色相強調処理部
７８直交座標変換部
７９ＲＧＢ変換部
８１明るさ調整部
８１ａ第１明るさ情報算出部
８１ｂ第２明るさ情報算出部
８２構造強調部
８３逆Ｌｏｇ変換部
８４ガンマ変換部
８５拡張中心変更部
８６輝度色差信号変換部
８７ＨＳＶ変換部
８８蛍光及び参照光光量算出部
９１処理変更部
９２蛍光画像処理部
９３参照光量補正部
９６蛍光画像処理部
１００内視鏡システム
１０４青色レーザ光源
１０６青紫色レーザ光源
１０８光源用プロセッサ
１１０蛍光体
２００内視鏡システム
２０２広帯域光源
２０４回転フィルタ
２０５フィルタ切替部
２０６撮像センサ
２０８通常観察モード用フィルタ
２０８ａＢフィルタ
２０８ｂＧフィルタ
２０８ｃＲフィルタ
２０９蛍光観察モード用フィルタ
２０９ａＢｎフィルタ
２０９ｂＢフィルタ
２０９ｃＧフィルタ
２０９ｄＲフィルタ
４００二次元ＬＵＴ
ＳＬｓ彩度用の拡張中心線
ＳＬｈ色相用の拡張中心線
ＣＥＳ彩度用の拡張中心
ＣＥＨ色相用の拡張中心

Claims

観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を少なくとも含む参照光とを発する光源部と、
画像制御用プロセッサとを備え、
前記画像制御用プロセッサは、
前記励起光及び前記参照光によって照明された前記観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力され、
前記蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得し、
前記複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、前記薬剤蛍光を含み、前記正常粘膜よりも高彩度の蛍光領域との色の差を拡張する内視鏡システム。
観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を少なくとも含む参照光とを発する光源部と、
画像制御用プロセッサとを備え、
前記画像制御用プロセッサは、
前記励起光及び前記参照光によって照明された前記観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力され、
前記蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得し、
前記複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、前記薬剤蛍光を含む蛍光領域との色の差を拡張する場合に、前記特徴空間において定められる拡張中心を中心として拡張することにより、前記正常粘膜と前記蛍光領域との色の差が大きくなり、
前記画像制御用プロセッサは、
前記蛍光及び参照画像信号と前記励起光のみが照明された観察対象を撮像して得られる蛍光画像信号とに基づいて、前記拡張中心を変更する内視鏡システム。
前記画像制御用プロセッサは、前記蛍光及び参照画像信号と前記蛍光画像信号との差分により得られる参照画像信号に基づいて、前記拡張中心を変更する請求項２記載の内視鏡システム。
前記画像制御用プロセッサは、前記蛍光及び参照画像信号に含まれる蛍光及び参照光の成分と、前記蛍光画像信号に含まれる蛍光の成分に基づいて、前記拡張中心の変更量を算出する請求項２記載の内視鏡システム。
前記画像制御用プロセッサは、前記蛍光及び参照画像信号と前記蛍光画像信号から、前記蛍光及び参照光の成分を含む病変部が表示された第１病変画像と、前記蛍光及び参照光の成分を含む病変部以外が表示された病変以外画像を生成し、前記第１病変画像と前記病変以外画像に基づいて、前記拡張中心の変更量を算出する請求項４記載の内視鏡システム。
観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を少なくとも含む参照光とを発する光源部と、
画像制御用プロセッサと光源用プロセッサとを備え、
前記画像制御用プロセッサは、
前記励起光及び前記参照光によって照明された前記観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力され、
前記蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得し、
前記複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、前記薬剤蛍光を含む蛍光領域との色の差を拡張し、
前記光源用プロセッサは、
前記励起光及び前記参照光を発する参照フレームと、前記励起光のみを発する蛍光フレームとを、特定のフレーム数にて切り替える内視鏡システム。
前記画像制御用プロセッサは、
前記蛍光及び参照画像信号と前記蛍光フレームにて得られる蛍光画像信号とに基づいて、前記蛍光の光量と前記参照光の光量を算出する請求項６記載の内視鏡システム。
前記画像制御用プロセッサは、前記蛍光及び参照画像信号と前記蛍光画像信号に基づいて、前記蛍光及び参照光の成分を含む病変部が表示された第１病変画像と前記蛍光の成分を含む病変部が表示された第２病変画像とを取得し、前記第１病変画像と前記第２病変画像に基づいて、前記蛍光の光量と前記参照光の光量を算出する請求項７記載の内視鏡システム。
前記画像制御用プロセッサは、前記蛍光の光量と前記参照光の光量とに基づいて、前記蛍光及び参照画像信号に対する処理の内容を変更する請求項７または８記載の内視鏡システム。
前記処理の内容は、ゲイン処理又はマトリクス処理である請求項９記載の内視鏡システム。
前記画像制御用プロセッサは、変更前と変更後の前記処理の内容に基づいて、前記参照光の光量を補正する請求項９または１０記載の内視鏡システム。
観察対象に含まれる薬剤を励起させて薬剤蛍光を発光させる励起光と、青色帯域から赤色帯域までの波長域を有する参照光とを発するステップと、
前記励起光及び前記参照光によって照明された前記観察対象を撮像して得られる１つの蛍光及び参照画像信号が入力されるステップと、
前記蛍光及び参照画像信号から複数の色情報を取得するステップと、
前記複数の色情報により形成される特徴空間において、正常粘膜と、前記薬剤蛍光を含み、前記正常粘膜よりも高彩度の蛍光領域との色の差を拡張するステップとを有する内視鏡システムの作動方法。