JP7312843B2 - 内視鏡システム及びその作動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、互いに深さが異なる複数の血管を表示する内視鏡システム及びその作動方法に関する。
医療分野においては、医療画像を用いて診断することが広く行われている。例えば、医療画像を用いる装置として、光源装置、内視鏡、及びプロセッサ装置を備える内視鏡システムがある。内視鏡システムでは、観察対象に対して照明光を照射し、照明光で照明された観察対象を撮像することにより、医療画像としての内視鏡画像を取得する。内視鏡画像は、ディスプレイに表示され、診断に使用される。
また、近年では、内視鏡画像に現れる特徴を用いて、疾患を判断することが行われている。例えば、疾患の一つであるバレット食道ではステージ進行に伴い、極めて表層の血管密度の変化が大きくなることから、極表層の血管に着目して、バレット食道のステージ判別を行う。したがって、バレット食道のステージ判別など疾患の判断を確実に行うためには、極表層血管など特定深さの血管を抽出する技術が求められている。これに対して、特許文献１～３においては、中心波長が４１０ｎｍの紫色光と、中心波長が４５０ｎｍの青色光とを交互に発光し、それぞれの発光時に撮像センサの特定画素から得られる信号に基づいて、極表層の血管情報の可視化を行っている。通常、撮像センサはＲＧＢの３つの画素からなるカラーセンサであり、４５０ｎｍの青色光はともにＢ画素から得られる信号となる。
以上のような紫色光と青色光を用いるのは以下の理由からである。４１０ｎｍの紫色光は、浅い血管のコントラストが高いのに対して、血管深さが大きくなるにつれて血管コントラストが急激に低下することが知られている。一方、４５０ｎｍの青色光は、浅い血管のコントラストは４１０ｎｍの紫色光より低いものの、血管の深さに伴う血管コントラストの低下は緩やかになることが知られている。以上のような血管コントラストの変化が異なる紫色光と青色光を用いることで、極表層血管の血管情報を可視化することを可能にしている。
特開２０１６－０６７７７５号公報 特許第６１９６５８９号 特許第６１５３９１２号 特開２０１９－１２２８６５号公報
しかしながら、紫色光と青色光は共に撮像センサのＢ画素から得られる信号であるため、紫色光、青色光による信号を同時に取得することができない。このため、特許文献１～３では、紫色光と青色光とを交互に発光して各々の発光に対応した信号を取得する。紫色光と青色光とを交互に発光している関係上、紫色光と青色光の撮影時間にズレが生じる。これに対して、紫色光の画像と青色光の画像の位置合わせを行い、また、特許文献３のように、ロバスト性向上の処理を行うことで、撮影時間のズレに伴う不具合を解消している。ただし、位置合わせ処理やロバスト性向上の処理は、プロセッサ装置の処理負担を大きくする。また、正確な極表層の血管情報が取得しにくくなることがあった。
そこで、位置ズレの無い極表層血管などの可視化のために、紫色光と緑色光など波長が異なる２種類の照明光を混色して同時に発光することが考えられる。その際、２種類の照明光を交互に発光した場合と同様の視認性が得られるように、２種類の照明光の光量比を設定する必要がある。これに関して、特許文献４には、紫色光と、蛍光体から緑色光や赤色光を励起するための青色光とを同時に発光する場合において、粘膜に対する血管コントラストを、血管の深さ及び太さに応じた目標コントラストになるように、紫色光と青色光の光量比を設定することが記載されている。しかしながら、特許文献４には、極表層血管とその極表層血管よりも深い位置にある表層血管との違いを明確化するための２種類の照明光の光量比については、記載及び示唆が無い。
本発明は、互いに波長が異なる複数種類の照明光を混色して観察対象に照明する場合において、互いに深さが異なる複数の血管の違いを明確化することができる内視鏡システム及びその作動方法を提供することを目的とする。
本発明の内視鏡システムは、紫色光と緑色光を発する光源部と、紫色光と緑色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、紫色光と緑色光を混合して第１光量比にて発光する光源用プロセッサと、紫色光と緑色光が第１光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、紫色光の成分を含む青色画像と緑色光の成分を含む緑色画像とを含む第１混色発光のカラー画像を取得する画像制御用プロセッサとを備え、特定の血管深さにおける第１混色発光の青色画像の血管コントラストと第１混色発光の緑色画像の血管コントラストとの第１混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、第１混色発光の青色画像の血管コントラストと第１混色発光の緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第１混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、第１条件は、第１混色発光のコントラスト差分値が、特定の血管深さにおける紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に基づいて定められる第１範囲内にあり、第２条件は、第１混色発光のクロスポイント血管深さが、紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに基づいて定められる第２範囲内あり、第１範囲は５０％以下であり、第２範囲は１．４倍以下である。
第１条件は、第１混色発光のコントラスト差分値が、特定の血管深さにおける紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光とのコントラスト差分値に基づいて定められる第１範囲内にあることが好ましい。
第２条件は、第１混色発光のクロスポイント血管深さが、紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに基づいて定められる第２範囲内にあることが好ましい。
本発明の内視鏡システムは、紫色光と緑色光と赤色光を発する光源部と、紫色光と緑色光と赤色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、紫色光、緑色光、及び赤色光を混合して第２光量比にて発光する光源用プロセッサと、紫色光、緑色光、及び赤色光が第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、紫色光の成分を含む青色画像と緑色光及び赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得する画像制御用プロセッサとを備え、特定の血管深さにおける第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、第１条件は、第２混色発光のコントラスト差分値が、特定の血管深さにおける紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、第２条件は、第２混色発光のクロスポイント血管深さが、紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、第２光量比において、赤色光の光量は、緑色光の光量の半分以下である。
本発明の内視鏡システムは、紫色光と緑色光と赤色光を発する光源部と、紫色光と緑色光と赤色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、紫色光、緑色光、及び赤色光を混合して第２光量比にて発光する光源用プロセッサと、紫色光、緑色光、及び赤色光が第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、紫色光の成分を含む青色画像と緑色光及び赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得する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、第２混色発光のカラー画像の緑色画像の血管コントラストが第２混色発光のカラー画像の青色画像の血管コントラストよりも大きい領域を、極表層血管として抽出し、第２混色発光の青色画像の血管コントラストが第２混色発光の緑色画像の血管コントラストよりも大きい血管領域を、表層血管として抽出し、特定の血管深さにおける第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、第１条件は、第２混色発光のコントラスト差分値が、特定の血管深さにおける紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、第２条件は、第２混色発光のクロスポイント血管深さが、紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、第２光量比において、赤色光の光量は、緑色光の光量の半分以下である。
第１混色発光のカラー画像に対して、互いに血管深さが異なる複数の血管の視認性の違いを高める血管用画像処理を施すことが好ましい。第２混色発光のカラー画像に対して、互いに血管深さが異なる複数の血管の視認性の違いを高める血管用画像処理を施すことが好ましい。カラー画像に基づいて、疾患のステージに関する指標値を算出すること、又は、疾患のステージを判定することが好ましい。
青色画像を輝度信号に割り当て、青色画像と緑色画像に基づく演算画像を色差信号に割り当てて得られる血管画像をディスプレイに表示することが好ましい。カラー画像に基づいて、互いに血管深さが異なる複数の血管をそれぞれ分離して抽出することが好ましい。紫色光は中心波長に４０５ｎｍを含み、緑色光の波長範囲には４８０～６００ｎｍが含まれることが好ましい。紫色光は中心波長に４０５ｎｍを含み、緑色光の波長範囲には４８０～６００ｎｍが含まれ、赤色光は中心波長に６２０～６３０ｎｍを含むことが好ましい。
本発明の内視鏡システムの作動方法は、紫色光と緑色光と赤色光とを発する光源部を制御する光源用プロセッサが、紫色光と緑色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、紫色光、緑色光、及び赤色光を混合して第２光量比にて発光するステップと、紫色光、緑色光、及び赤色光が第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、紫色光の成分を含む青色画像と緑色光及び赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得するステップとを備え、特定の血管深さにおける第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、第１条件は、第２混色発光のコントラスト差分値が、特定の血管深さにおける紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、第２条件は、第２混色発光のクロスポイント血管深さが、紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、第２光量比において、赤色光の光量は、緑色光の光量の半分以下である。
本発明の内視鏡システムの作動方法は、紫色光と緑色光と赤色光とを発する光源部を制御する光源用プロセッサが、紫色光と緑色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、紫色光、緑色光、及び赤色光を混合して第２光量比にて発光するステップと、紫色光、緑色光、及び赤色光が第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、紫色光の成分を含む青色画像と緑色光及び赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得するステップとを備え、第２混色発光のカラー画像の緑色画像の血管コントラストが第２混色発光のカラー画像の青色画像の血管コントラストよりも大きい領域を、極表層血管として抽出し、第２混色発光の青色画像の血管コントラストが第２混色発光の緑色画像の血管コントラストよりも大きい血管領域を、表層血管として抽出し、特定の血管深さにおける第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、第２混色発光の青色画像の血管コントラストと第２混色発光の緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、第１条件は、第２混色発光のコントラスト差分値が、特定の血管深さにおける紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、第２条件は、第２混色発光のクロスポイント血管深さが、紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、第２光量比において、赤色光の光量は、緑色光の光量の半分以下である。
本発明によれば、互いに波長が異なる複数種類の照明光を混色して観察対象に照明する場合において、互いに深さが異なる複数の血管の違いを明確化することができる。
内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒのスペクトルを示すグラフである。 撮像センサの各カラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。 第１光量比で発光する場合の発光スペクトルを示すグラフである。 第１混色発光の場合における血管コントラストと血管深さとの関係を示すグラフである。 紫色光Ｖと青色光Ｂとを交互に発光すること示す説明図である。 第２光量比で発光する場合の発光スペクトルを示すグラフである。 第２混色発光の場合における血管コントラストと血管深さとの関係を示すグラフである。 疾患関連処理部の機能を示すブロック図である。 判定に関する情報を表示するディスプレイの画像図である。 血管画像を表示するディスプレイの画像図である。 疾患関連処理モードの一連の流れを示すフローチャートである。 実施例１～６及び比較例１～５における光量比、コントラスト差分値、及びクロスポイント血管深さを示す表である。 第３混色発光の場合における血管コントラストと血管深さとの関係を示すグラフである。 実施例１の血管画像を示す画像図である。 単色発光の場合の血管画像を示す画像図である。 実施例１の差分表示画像を示す画像図である。 実施例３の血管画像を示す画像図である。 実施例４の血管画像を示す画像図である。 実施例４の差分表示画像を示す画像図である。 実施例６の血管画像を示す画像図である。 比較例１の血管画像を示す画像図である。
図１において、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、ディスプレイ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、観察対象の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た湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄとを有している。湾曲部１２ｃは、操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより湾曲動作する。先端部１２ｄは、湾曲部１２ｃの湾曲動作によって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、モードの切り替え操作に用いるモード切替ＳＷ（モード切替スイッチ）１２ｆと、観察対象の静止画の取得指示に用いられる静止画取得指示部１２ｇと、ズームレンズ４３（図２参照）の操作に用いられるズーム操作部１２ｈとが設けられている。
なお、内視鏡システム１０は、通常光モード、特殊光モード、疾患関連処理モードの３つのモードを有している。通常光モードでは、通常光を観察対象に照明して撮像することによって、自然な色合いの通常光画像をディスプレイ１８に表示する。特殊光モードでは、通常光と波長帯域が異なる特殊光を観察対象に照明して撮像することによって、特定の構造を強調した特殊光画像をディスプレイ１８に表示する。疾患関連処理モードでは、通常光画像又は特殊光画像に基づいて、疾患の一つであるバレット食道のステージを判定する。なお、疾患関連処理モードでは、バレット食道の他に、潰瘍性大腸炎の病理的寛解又は病理的非寛解などその他の疾患に関する処理を行ってもよい。
なお、本実施形態では、疾患関連処理モードでは、特殊光画像（内視鏡画像）を用いるが、通常光画像を用いるようにしてもよい。また、疾患関連処理モードで用いる画像としては、医療画像の一つである内視鏡画像としての特殊光画像の他、放射線撮影装置で得られる放射線画像、ＣＴ（Computed Tomography）で得られるＣＴ画像、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）で得られるＭＲＩ画像などの医療画像を用いてもよい。また、内視鏡１２が接続されたプロセッサ装置１６が本発明の画像処理装置に対応し、このプロセッサ装置１６において、疾患関連処理モードを実行するが、その他の方法で疾患関連処理モードを実行するようにしてもよい。例えば、内視鏡システム１０とは別の外部の画像処理装置に疾患関連処理部６６の機能を設け、医療画像を外部の画像処理装置に入力して疾患関連処理モードを実行し、その実行結果を、外部の画像処理装置に接続された外部のディスプレイに表示するようにしてもよい。
プロセッサ装置１６は、ディスプレイ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。ディスプレイ１８は、観察対象の画像や、観察対象の画像に付帯する情報などを出力表示する。ユーザーインターフェース１９は、機能設定など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、画像や画像情報などを記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。また、プロセッサ装置１６は、本発明の画像処理装置に対応する。
図２において、光源装置１４は、光源部２０と、光源部２０を制御する光源制御部２１とを備えている。光源部２０は、例えば、複数の半導体光源を有し、これらをそれぞれ点灯または消灯し、点灯する場合には各半導体光源の発光量を制御することにより、観察対象を照明する照明光を発する。本実施形態では、光源部２０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の４色のＬＥＤを有する。なお、光源装置１４には、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。光源用プロセッサから構成される光源用中央制御部が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、光源制御部２１の機能が実現する。
図３に示すように、Ｖ－ＬＥＤ２０ａは、中心波長４０５±１０ｎｍ、波長範囲３８０～４２０ｎｍの紫色光Ｖを発生する。Ｂ－ＬＥＤ２０ｂは、中心波長４５０±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。
光源制御部２１は、Ｖ－ＬＥＤ２０ａ、Ｂ－ＬＥＤ２０ｂ、Ｇ－ＬＥＤ２０ｃ、及びＲ－ＬＥＤ２０ｄを制御する。光源制御部２１は、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄをそれぞれ独立に制御することで、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、又は赤色光Ｒをそれぞれ独立に光量を変えて発光可能である。また、光源制御部２１は、通常光モード時には、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となる通常光を発光するように、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄを制御する。
また、光源制御部２１は、特殊光モード又は疾患関連処理モード時には、短波長の狭帯域光としての紫色光Ｖと、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒとの光量比がＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓとなる特殊光を発光するように、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄを制御する。疾患関連処理モードでは、血管深さ（粘膜表面に対してその粘膜表面に直交する深さ方向に対する距離（μｍ）を表す）が５０μｍまでに位置する極表層血管と、血管深さが５０μｍから２００μｍまでの間に位置する表層血管との違い（血管深さの分離性）を明確化した血管画像を得るために、特殊光として、紫色光Ｖと緑色光Ｇを混合して第１光量比にて発光する。また、疾患関連処理モードでは、極表層血管と表層血管との違いを明確した血管画像を得るために、特殊光として、紫色光Ｖと緑色光Ｇと赤色光Ｒを混合して第２光量比にて発光する。第１光量比と第２光量比の詳細については後述する。
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、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄが発する光は、ミラーやレンズなどで構成される光路結合部２３を介して、ライトガイド２５に入射される。ライトガイド２５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を接続するコード）に内蔵されている。ライトガイド２５は、光路結合部２３からの光を、内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。
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３２を有しており、ライトガイド２５によって伝搬した照明光は照明レンズ３２を介して観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４２、撮像センサ４４を有している。照明光を照射したことによる観察対象からの光は、対物レンズ４２及びズームレンズ４３を介して撮像センサ４４に入射する。これにより、撮像センサ４４に観察対象の像が結像される。ズームレンズ４３は観察対象を拡大するためのレンズであり、ズーム操作部１２ｈを操作することによって、テレ端とワイド端と間を移動する。
撮像センサ４４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを利用可能である。また、原色の撮像センサ４４の代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（グリーン）の補色フィルタを備えた補色撮像センサを用いても良い。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ので、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ことにより、撮像センサ４４と同様のＲＧＢ各色の画像信号を得ることができる。
撮像センサ４４は、原色系のカラーセンサであり、青色カラーフィルタを有するＢ画素（青色画素）、緑色カラーフィルタを有するＧ画素（緑色画素）、及び、赤色カラーフィルタを有するＲ画素（赤色画素）の３種類の画素を備える。図４に示すように、青色カラーフィルタＢＦは、主として青色帯域の光、具体的には波長帯域が３８０～５６０ｎｍの波長帯域の光を透過する。青色カラーフィルタＢＦの透過率は、波長４６０～４７０ｎｍ付近においてピークになる。緑色カラーフィルタＧＦは、主として緑色帯域の光、具体的には、４６０～６２０ｎｍの波長帯域の光を透過する。赤色カラーフィルタＲＦは、主として赤色帯域の光、具体的には、５８０～７６０ｎｍの波長帯域の光を透過する。
図２に示すように、撮像センサ４４は、撮像制御部４５によって駆動制御される。撮像制御部４５における制御は、各モードによって異なっている。通常光モードでは、撮像制御部４５は、通常光で照明された観察対象を撮像するように、撮像センサ４４を制御する。これにより、撮像センサ４４のＢ画素から青色画像Ｂｃが出力され、Ｇ画素から緑色画像Ｇｃが出力され、Ｒ画素から赤色画像Ｒｃが出力される。
特殊光モード又は疾患関連処理モードでは、撮像制御部４５は撮像センサ４４を制御して、特殊光で照明された観察対象を撮像するように、撮像センサ４４を制御する。これにより、撮像センサ４４のＢ画素から青色画像Ｂｓが出力され、Ｇ画素から緑色画像Ｇｓが出力され、Ｒ画素から赤色画像Ｒｓが出力される。
ＣＤＳ／ＡＧＣ（Correlated Double Sampling／Automatic Gain Control）回路４６は、撮像センサ４４から得られるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４６を経た画像信号は、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ４８により、デジタルの画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像信号がプロセッサ装置１６に入力される。
プロセッサ装置１６は、画像取得部５０と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５２と、ノイズ低減部５４と、画像処理切替部５６と、画像処理部５８と、表示制御部６０とを備えている。画像処理部５８は、通常光画像生成部６２と、特殊光画像生成部６４と、疾患関連処理部６６とを備えている。
なお、プロセッサ装置１６には、各種処理に関するプログラムがプログラム用メモリ内に組み込まれている。画像制御用プロセッサから構成され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、画像取得部５０、ノイズ低減部５４、画像処理切替部５６、画像処理部５８、及び表示制御部６０の機能が実現する。
画像取得部５０は、内視鏡１２から入力される医療画像の一つである内視鏡画像のカラー画像を取得する。カラー画像には、撮像センサ４４のＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素から出力される青色画像、緑色画像、赤色画像が含まれている。取得したカラー画像はＤＳＰ５２に送信される。ＤＳＰ５２は、受信したカラー画像に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、マトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、及びＹＣ変換処理等の各種信号処理を行う。欠陥補正処理では、撮像センサ４４の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理を施した画像信号から暗電流成分を除かれ、正確な零レベルを設定される。ゲイン補正処理は、オフセット処理後の各色の画像信号に特定のゲインを乗じることによりカラー画像の信号レベルを整える。ゲイン補正処理後の各色の画像信号には、色再現性を高める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、カラー画像の明るさや彩度が整えられる。マトリクス処理後のカラー画像には、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、補間により各画素の欠落した色の信号を生成される。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。ＤＳＰ５２は、デモザイク処理後のカラー画像にＹＣ変換処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒをノイズ低減部５４に出力する。
ノイズ低減部５４は、ＤＳＰ５６でデモザイク処理等を施したカラー画像に対して、例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ低減処理を施す。ノイズを低減したカラー画像は、画像処理切替部５６に入力される。
画像処理切替部５６は、設定されているモードによって、ノイズ低減部５４からの画像信号の送信先を、通常光画像生成部６２と、特殊光画像生成部６４と、疾患関連処理部６６のいずれかに切り替える。具体的には、通常光モードにセットされている場合には、ノイズ低減部５４からの画像信号を通常光画像生成部６２に入力する。特殊光モードにセットされている場合には、ノイズ低減部５４からの画像信号を特殊光画像生成部６４に入力する。疾患関連処理モードにセットされている場合には、ノイズ低減部５４からの画像信号を疾患関連処理部６６に入力する。
通常光画像生成部６２は、入力した１フレーム分のＲｃ画像信号、Ｇｃ画像信号、Ｂｃ画像信号に対して、通常光画像用画像処理を施す。通常光画像用画像処理には、３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ（Look Up Table）処理等の色変換処理、色彩強調処理、空間周波数強調等の構造強調処理が含まれる。通常光画像用画像処理が施されたＲｃ画像信号、Ｇｃ画像信号、Ｂｃ画像信号は、通常光画像として表示制御部６０に入力される。
特殊光画像生成部６４は、入力した１フレーム分のＲｓ画像信号、Ｇｓ画像信号、Ｂｓ画像信号に対して、特殊光画像用画像処理を施す。特殊光画像用画像処理には、３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ（Look Up Table）処理等の色変換処理、色彩強調処理、空間周波数強調等の構造強調処理が含まれる。特殊光画像用画像処理が施されたＲｓ画像信号、Ｇｓ画像信号、Ｂｓ画像信号は、特殊光画像として表示制御部６０に入力される。
疾患関連処理部６６は、医療画像の一つである血管画像（極表層血管と表層血管との違いが明瞭化した画像）に基づいて、疾患に関連する処理を行う。具体的には、疾患関連処理部６６は、疾患に関連する処理として、バレット食道のステージ判定を行う。判定結果に関する情報は、表示制御部６０に入力される。疾患関連処理部６６の詳細については、後述する。
表示制御部６０は、画像処理部５８から出力される画像をディスプレイ１８に表示するための制御を行う。具体的には、表示制御部６０は、通常光画像、特殊光画像、又は判定結果に関する情報を、ディスプレイ１８においてフルカラーで表示可能にする映像信号に変換する。変換済みの映像信号はディスプレイ１８に入力される。これにより、ディスプレイ１８には通常光画像、特殊光画像、又は判定結果に関する情報が表示される。
極表層血管と表層血管との違いを明確した血管画像を得るための第１光量比と第２光量比について説明する。図５に示すように、第１光量比については、Ｖｓ、Ｇｓ＞０とし、Ｂｓ、Ｒｓ＝「０」とすることにより、青色光Ｂと赤色光Ｒを消灯し、紫色光Ｖと緑色光Ｇを混合して発光する。この第１光量比にて発光された観察対象を撮像センサ４４で撮像することにより、第１混色発光のカラー画像が得られる。第１混色発光のカラー画像には、紫色光Ｖの成分を含む青色画像Ｂｓと、緑色光Ｇの成分を含む緑色画像Ｇｓが含まれる。
第１混色発光のカラー画像は、血管とそれ以外の粘膜などの非血管部分とのコントラストを示す血管コントラストに関して下記の特徴を有することにより、互いに血管深さが異なる極表層血管と表層血管との違いを明瞭化した血管画像を得ることができる。図６に示すように、血管深さが「０μｍ」（特定深さ）おける第１混色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂ１と第１混色発光の緑色画像Ｇｓの血管コントラストＶＣｇ１との第１混色発光のコントラスト差分値ΔＣ１が第１条件を満たしている。加えて、第１混色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂ１と第１混色発光の緑色画像Ｇｓの血管コントラストＶＣｇ１とのクロスポイントＣＰ１に対応する第１混色発光のクロスポイント血管深さＶＤ１が第２条件を満たしている。なお、特定深さについては、血管深さが「０μｍ」の他、血管深さが「０」を超え、例えば「１０μｍ」以下であってもよい。
上記の第１条件と第２条件については、図７に示すように、紫色光Ｖと青色光Ｂをそれぞれ単色で交互に発光した場合に得られる単色発光の血管コントラストとの比較において、定められる。ここで、単色発光の血管コントラストに関する特徴には、血管深さが「０μｍ」（特定深さ）において紫色光Ｖのみを発光した場合得られる紫色光単色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂｍｖと青色光Ｂのみを発光した場合に得られる青色光単色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂｍｂとの単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍが含まれる。また、紫色光単色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂｍｖと青色光単色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂｍｂとのクロスポイントＣＰｍに対応する単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍが含まれる。なお、第１条件及び第２条件を満たすことに加えて、第１混色発光の血管コントラストの変化が第３条件を満たすことを加えてもよい。第３条件としては、第１混色発光の血管コントラストの変化と単色発光の血管コントラストの変化とを比較した結果、両者が類似する場合とする。比較に関する処理は、パターンマッチングなどで行ってもよい。
第１条件については、第１混色発光のコントラスト差分値ΔＣ１が、単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍに基づいて定められる第１範囲内であることである。第１範囲とは、例えば、ΔＣｍに対して好ましくは５０％以上であり、さらに好ましくは６０％以上である。具体的には、下記の実施例に示すように、単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍが「０．１４７」である場合には、実施例１の第１混色発光のコントラスト差分値ΔＣ１は「０．０８５」であるため、第１範囲内に収まっている。なお、第１条件については、第１範囲内に収まることの他、単色発光コントラスト差分値ΔＣｍに対して差分値用閾値と同じ、又は、以上としてもよい。
第２条件については、第１混色発光のクロスポイント血管深さＶＤ１が、単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍに基づいて定められる第２範囲内であることである。第２範囲は、例えば、ＶＤｍに対して好ましくは１．４倍以下である。具体的には、下記の実施例に示すように、単色発光のクロスポイント血管深さが「６０μｍ」である場合には、実施例１の第１混色発光のクロスポイント血管深さは「５５μｍ」であり、第２範囲内に収まっている。
図８に示すように、第２光量比については、Ｖｓ、Ｇｓ、Ｒｓ＞０とし、光量比Ｂｓ＝「０」とすることにより、青色光Ｂ消灯し、紫色光Ｖと緑色光Ｇを混合して発光する。この第２光量比にて発光された観察対象を撮像センサ４４で撮像することにより、第２混色発光のカラー画像が得られる。第２混色発光のカラー画像には、紫色光Ｖの成分を含む青色画像Ｂｓと、緑色光Ｇの成分及び赤色光Ｒの成分を含む緑色画像Ｇｓが含まれる。
第２混色発光のカラー画像は、血管コントラストに関して下記の特徴を有することにより、互いに血管深さが異なる極表層血管と表層血管との違いを明瞭化した血管画像を得ることができる。図９に示すように、血管深さが「０μｍ」（特定深さ）おける第２混色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂ２と第２混色発光の緑色画像Ｇｓの血管コントラストＶＣｇ２との第２混色発光のコントラスト差分値ΔＣ２が第２条件を満たしている。加えて、第２混色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂ２と第２混色発光の緑色画像Ｇｓの血管コントラストＶＣｇ２とのクロスポイントＣＰ２に対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さＶＤ２が第２条件を満たしている。なお、第２混色発光の場合における第１条件と第２条件については、第１混色発光の場合と同様であってもよいが、異なってもよい。
疾患関連処理部６６は、特殊光画像として第１混色発光又は第２混色発光のカラー画像に基づいて、疾患に関連する処理を行う。具体的には、疾患関連処理部６６は、図１０に示すように、第１混色発光又は第２混色発光のカラー画像から、極表層血管又は表層血管を抽出する血管抽出部７０と、抽出した血管に基づいて、極表層血管の血管密度、極表層血管の血管密度と表層血管の血管密度の比率、及びこれらの分布等を算出し、バレット食道のステージ判定をする判定部７２と、第２混色発光のカラー画像に対して、互いに血管深さが異なる複数の血管の視認性の違いを高める血管用画像処理を施す血管用画像処理部７４とを備えている。
血管抽出部７０は、第１混色発光又は第２混色発光のカラー画像から得られる周波数特性と輝度値の少なくとも一つに基づいて、血管抽出画像を取得する。なお、血管抽出部７０においては、互いに異なる深さの複数の血管をそれぞれ分離して抽出してもよい。例えば、血管抽出部７０は、第１混色発光又は第２混色発光の緑色画像Ｇｓの血管コントラストが第１混色発光又は第２混色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストよりも大きい血管領域を、極表層血管として抽出する。一方、血管抽出部７０は、第１混色発光又は第２混色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストが、第１混色発光又は第２混色発光の緑色画像Ｇｓの血管コントラストよりも大きい血管領域を、極表層血管よりも深い位置にある表層血管として抽出する。抽出した極表層血管と表層血管を合成することによって、血管抽出画像を得る。
判定部７２は、血管抽出部７０で得られた血管抽出画像のうち、極表層血管の血管密度や密集の面積、又は、表層血管の血管密度や密集の面積に基づいて得られる指標値（疾患のステージに関する指標値）を用いて、バレット食道のステージを判定する。指標値は、極表層血管の血管密度と表層血管の血管密度の比率とすることが好ましい。具体的には、判定部７２は、指標値が閾値未満の場合に、バレット食道の初期ステージと判定し、指標値が閾値以上の場合に、バレット食道の進行ステージと判定する。
以上の判定部７２での判定に関する情報は、ディスプレイ１８上に表示されて、ユーザーによるバレット食道のステージの判定に用いられる。判定部７２においてバレット食道が進行ステージと判定された場合には、図１１に示すように、生検が必要であることを示す「要生検」のメッセージがディスプレイ１８上に表示される。なお、判定に関する情報を表示する際には、判定部７２での判定に用いた特殊光画像、さらには極表層血管の血管密度と表層血管の血管密度の比率の分布を示すヒートマップを重畳表示することが好ましい。
血管用画像処理部７４は、第２混色発光のカラー画像に対して血管用画像処理を施すことにより、第２混色発光のカラー画像における極表層血管と表層血管の視認性の違いを、第１混色発光のカラー画像の場合に近づける。このように、血管用画像処理だけで第２混色発光のカラー画像における極表層血管と表層血管の違いを向上させることができるのは、第２混色発光のコントラスト差分値ΔＣ２が比較的大きく、色差分解能が高いためである。なお、血管用画像処理は、極表層血管と表層血管の視認性の違いを高めるように設定されたゲイン処理、又は、マトリックス処理である。また、第１混色発光のカラー画像に対して血管用画像処理を施してもよい。この場合には、極表層血管と表層血管の視認性の違いを高める処理とすることが好ましい。
なお、第１混色発光又は第２混色発光のカラー画像については、上記したように、バレット食道のステージ判定に用いたが、血管画像としてディスプレイ１８に表示するようにしてもよい。この場合、表示制御部６０は、第１混色発光又は第２混色発光のカラー画像の青色画像Ｂｓを輝度信号Ｙに割り当てて、第１混色発光又は第２混色発光のカラー画像の青色画像Ｂｓと緑色画像Ｇｓに基づく演算画像（演算として差分を用いる場合は差分画像）を色差信号Ｃｒ、Ｃｂに割り当てることによって、図１２に示すように、極表層血管と表層血管の違いを明確化した血管画像をディスプレイ１８に表示する。
次に、疾患関連処理モードの一連の流れについて、図１３に示すフローチャートに沿って説明を行う。疾患関連処理モードに切り替えられると、紫色光Ｖと緑色光Ｇを混合して第１光量比にて発光する。第１発光比にて発光された観察対象を撮像することにより第１混色発光のカラー画像を取得する。第１混色発光のカラー画像は、血管コントラストに関する第１条件及び第２条件を満たしていることにより、極表層血管と表層血管の違いを明確化している。第１混色発光のカラー画像を用いることにより、例えば、バレット食道のステージ判定を確実に行うことができる。
血管抽出部７０は、第１混色発光のカラー画像から得られる周波数特性又は輝度値に基づいて、極表層血管、又は、表層血管を抽出する。判定部７２は、極表層血管の血管密度、及び、表層血管の血管密度の比率に基づいて得られる指標値を用いて、バレット食道のステージを判定する。判定部７２での判定に関する情報は、ディスプレイ１８に表示される。
実施例及び比較例では、照明光の光量比を第１光量比又は第２光量比にし、且つ、第１条件及び第２条件を満たす場合の具体例と、第１及び第２条件を満たさない場合の具体例を示し、且つ、それら具体例の場合の結果（血管画像）を示す。
［実施例１］
図１４に示すように、第１光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．４５：０」とした。ここで、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓについては、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄから、内視鏡１２の先端部１２ｄを介して、出射される各色の光の光量（ｍｗ）の比率で表される。また、上記の場合において、血管深さが「０μｍ」の場合の第１混色発光の血管コントラストＶＣｂ１（Ｂ０と表記）、ＶＣｇ１（Ｇ０と表記）とを、モンテカルルロシミュレーションなどのシミュレーション処理を用いて算出し、これら血管コントラストから、第１混色発光のコントラスト差分値ΔＣ１を求めた。合わせて、第１混色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍを算出した。なお、シミュレーション処理としては、第１光量比、観察対象の反射率（例えば、豚の大腸の反射率）、撮像センサ４４の透過率をそれぞれ掛け合わせて得られる演算値に基づいて、算出する。
なお、実施例１及び他の実施例２～６、比較例１～５において第１条件及び第２条件を満たしているか否かを確認するために、紫色光Ｖと青色光Ｇをそれぞれ単色で発光した場合（Ｖ，Ｂ単色発光）における、血管深さが「０μｍ」の場合の単色発光の血管コントラストＶＣｂｍｖ（Ｂ０ｍと表記）、ＶＣｂｍｂ（Ｇ０ｍと表記）とについても、モンテカルルロシミュレーションなどのシミュレーション処理を用いて算出した。合わせて、単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍを算出した。
［実施例２］
第１光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．３：０」とした。それ以外は、実施例１と同様である。
［実施例３］
第１光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．１５：０」とした。それ以外は、実施例１と同様である。
［実施例４］
第２光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．４５：０．１５」とした。そして、血管深さが「０μｍ」の場合の第２混色発光の血管コントラストＶＣｂ２（Ｂ０と表記）、ＶＣｇ２（Ｇ０と表記）を算出し、これら血管コントラストから第２混色発光のコントラスト差分値ΔＣ２を求めた。合わせて、第２混色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍを算出した。
［実施例５］
第２光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．３：０．１」とした。それ以外は、実施例４と同様である。
［実施例６］
第２光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．１５：０．０５」とした。それ以外は、実施例４と同様である。
［比較例１］
光量比Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．１５：０．１５」とし、紫色光Ｖ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを少なくとも含めた混色の第３光量比で発光した。第３光量比にて観察対象を撮像することによって、第３混色発光のカラー画像が得られる。第３混色発光の血管コントラストに関する特徴には、図１５に示すように、血管深さが「０μｍ」（特定深さ）において第３混色発光のカラー画像の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂ３と第３混色発光のカラー画像の緑色画像Ｇｓの血管コントラストＶＣｇ３との第３混色発光のコントラスト差分値ΔＣ３が含まれる。また、第３混色発光の青色画像Ｂｓの血管コントラストＶＣｂ３と第３混色発光の緑色画像Ｇｓの血管コントラストＶＣｇ３とのクロスポイントＣＰ３に対応する第３混色発光のクロスポイント血管深さＶＤ３が含まれる。
比較例１では、血管深さが「０μｍ」の場合の第３混色発光の血管コントラストＶＣｂ３（Ｂ０と表記）、ＶＣｇ３（Ｇ０と表記）とを、モンテカルルロシミュレーションなどのシミュレーション処理を用いて算出し、これら血管コントラストから、第３混色発光のコントラスト差分値ΔＣ３を求めた。合わせて、第３混色発光のクロスポイント血管深さＶＤ３を算出した。なお、シミュレーション処理としては、実施例１と同様である。
［比較例２］
第３光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０：０．１５：０．１」とした。それ以外は、比較例１と同様である。
［比較例３］
第３光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０．３：０．４５：０．１５」とした。それ以外は、比較例１と同様である。
［比較例４］
第３光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０．２：０．３：０．１」とした。それ以外は、比較例１と同様である。
［比較例５］
第３光量比として、Ｖｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓを「１：０．１：０．１５：０．０５」とした。それ以外は、比較例１と同様である。
［結果］
実施例１～６及び比較例におけるコントラスト差分値及びクロスポイント血管深さを図１４に示す。
実施例１はコントラスト差分値ΔＣ１が「０．０８５」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３４６－０．２６１）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。また、実施例１は、クロスポイント血管深さＶＤ１が「５５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）内に入っている。したがって、第１条件と第２条件の両方を満たす。そのため、図１６に示す実施例１の唇の血管画像（第１混色発光の青色画像Ｂｓを輝度信号Ｙに割り当て、第１混色発光の青色画像Ｂｓと緑色画像との差分画像を色差信号Ｃｒ、Ｃｂに割り当てた画像）は、図１７に示す単色発光の場合の血管画像と同様に、極表層血管ＶＣｘと表層血管ＶＣｙとの違いが明確になっている。図１８に示すように、差分画像を明るさで表した差分表示画像においても、極表層血管と表層血管との違いが明確になっていることが分かる。
実施例２はコントラスト差分値ΔＣ１が「０．１０２」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３３８－０．２３６）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。また、実施例２は、クロスポイント血管深さＶＤ１が「５５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）内に入っている。したがって、第１条件と第２条件の両方を満たす。そのため、極表層血管と表層血管との違いが明確な血管画像が得られた（図示省略）。
実施例３はコントラスト差分値ΔＣ１が「０．１１７」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３１７－０．２００）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。また、実施例３は、クロスポイント血管深さＶＤ１が「６０μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）内に入っている。したがって、第１条件と第２条件の両方を満たす。そのため、図１９に示す実施例３の血管画像は、図１７に示す単色発光の場合の血管画像と同様に、極表層血管ＶＣｘと表層血管ＶＣｙとの違いが明確になっている。
実施例４はコントラスト差分値ΔＣ２が「０．１１５」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３９３－０．２７８）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。また、実施例４は、クロスポイント血管深さＶＤ２が「７５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）内に入っている。したがって、第１条件と第２条件の両方を満たす。
そのため、図２０に示す実施例４の血管画像は、図１７に示す単色発光の場合の血管画像と同様に、極表層血管ＶＣｘと表層血管ＶＣｙとの違いが明確になっている。図２１に示すように、第２混色発光のカラー画像の青色画像Ｂｓと緑色画像Ｇｓの差分画像を明るさで表した差分表示画像においても、極表層血管と表層血管との違いが明確になっていることが分かる。なお、実施例４及びその他の実施例５、６については、実施例１～３の紫色光Ｖと緑色光Ｇに対して、赤色光Ｒを加えることで、コントラスト差分値ΔＣ２がコントラスト差分値ΔＣ１よりも大きくなり、クロスポイント血管深さＶＤ２がクロスポイント血管深さＶＤ１よりも大きくなることが分かる。
実施例５はコントラスト差分値ΔＣ２が「０．１３４」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３８４－０．２５０）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。また、実施例５は、クロスポイント血管深さＶＤ２が「７５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）内に入っている。したがって、第１条件と第２条件の両方を満たす。そのため、極表層血管と表層血管との違いが明確な血管画像が得られた（図示省略）。
実施例６はコントラスト差分値ΔＣ２が「０．１５０」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３５９－０．２０９）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。また、実施例６は、クロスポイント血管深さＶＤ２が「７５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）内に入っている。したがって、第１条件と第２条件の両方を満たす。そのため、図２２に示す実施例６の血管画像は、図１７に示す単色発光の場合の血管画像と同様に、極表層血管ＶＣｘと表層血管ＶＣｙとの違いが明確になっている。
比較例１はコントラスト差分値ΔＣ３が「０．２０２」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３５９－０．２０９）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。これに対して、比較例１は、クロスポイント血管深さＶＤ３が「１００μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）外となっている。したがって、第１条件は満たすものの、第２条件は満たさない。そのため、図２３に示す比較例１の血管画像は、図１７に示す単色発光の場合の血管画像と大きく異なり、極表層血管ＶＣｘと表層血管ＶＣｙとの違いが明確でない。
比較例２はコントラスト差分値ΔＣ３が「０．１７８」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３９６－０．２１８）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。これに対して、比較例２は、クロスポイント血管深さＶＤ３が「１００μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）外となっている。したがって、第１条件は満たすものの、第２条件は満たさない。そのため、極表層血管と表層血管との違いが明確な血管画像を得ることができなかった（図示省略）。
比較例３はコントラスト差分値ΔＣ３が「０．０９９」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３８３－０．２８４）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。これに対して、比較例３は、クロスポイント血管深さＶＤ３が「８５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）外となっている。したがって、第１条件は満たすものの、第２条件は満たさない。そのため、極表層血管と表層血管との違いが明確な血管画像を得ることができなかった（図示省略）。
比較例４はコントラスト差分値ΔＣ３が「０．１１０」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３７５－０．２６５）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。これに対して、比較例４は、クロスポイント血管深さＶＤ３が「８５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）外となっている。したがって、第１条件は満たすものの、第２条件は満たさない。そのため、極表層血管と表層血管との違いが明確な血管画像を得ることができなかった（図示省略）。
比較例５はコントラスト差分値ΔＣ３が「０．１２３」（Ｇ０－Ｂ０＝０．３５４－０．２３１）であり、第１範囲（単色発光のコントラスト差分値ΔＣｍ「０．１４７」に対して５０％以上）内に入っている。これに対して、比較例５は、クロスポイント血管深さＶＤ３が「８５μｍ」であり、第２範囲（単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍ「６０μｍ」に対して１．４倍以下）外となっている。したがって、第１条件は満たすものの、第２条件は満たさない。そのため、極表層血管と表層血管との違いが明確な血管画像を得ることができなかった（図示省略）。
実施例１～６及び比較例１～５の結果から、紫色光Ｖを基本に、緑色光Ｇを加えて、クロスポイント血管深さを単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍに近づけた光量比を第１光量比とするのが良いことが分かる。更には、単色発光のクロスポイント血管深さＶＤｍに近い値をできるだけ維持しつつ、紫色光Ｖと緑色光Ｇに対して、コントラスト差分値をできるだけ大きくするように、赤色光Ｒを加えた光量比を第２光量比とするのがよいことが分かる。
上記実施形態において、画像処理部５８に含まれる通常光画像生成部６２、特殊光画像生成部６４、疾患関連処理部６６、血管抽出部７０、判定部７２、及び血管用画像処理部７４といった各種の処理を実行する処理部（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（hard disc drive）やＳＳＤ（solid state drive）等の記憶装置である。
なお、本発明は、以下の付記項１記載の別形態により実施可能である。
［付記項１］
紫色光と緑色光を発する光源部と、
紫色光と緑色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、紫色光と緑色光を混合して第１光量比にて発光する光源制御部と、
紫色光と緑色光が第１光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、紫色光の成分を含む青色画像と緑色光の成分を含む緑色画像とを含む第１混色発光のカラー画像を取得する画像取得部とを備え、
特定の血管深さにおける第１混色発光の青色画像の血管コントラストと第１混色発光の緑色画像の血管コントラストとの第１混色発光のコントラスト差分値が、特定の血管深さにおける紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光とのコントラスト差分値に対して第１範囲内にあること、且つ、
第１混色発光の青色画像の血管コントラストと第１混色発光の緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第１混色発光のクロスポイント血管深さが、第１混色発光のクロスポイント血管深さが、紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して第２範囲内にあることを満たす内視鏡システム。
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
１２ｆ モード切替スイッチ
１２ｇ 静止画取得指示部
１２ｈ ズーム操作部
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
１８ ディスプレイ
１９ ユーザーインターフェース
２０ 光源部
２０ａ Ｖ－ＬＥＤ
２０ｂ Ｂ－ＬＥＤ
２０ｃ Ｇ－ＬＥＤ
２０ｄ Ｒ－ＬＥＤ
２１ 光源制御部
２３ 光路結合部
２５ ライトガイド
３０ａ 照明光学系
３０ｂ 撮像光学系
３２ 照明レンズ
４２ 対物レンズ
４３ ズームレンズ
４４ 撮像センサ
４５ 撮像制御部
４６ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
４８ Ａ／Ｄコンバータ
５０ 画像取得部
５２ ＤＳＰ
５４ ノイズ低減部
５６ 画像処理切替部
５８ 画像処理部
６０ 表示制御部
６２ 通常光画像生成部
６４ 特殊光画像生成部
６６ 疾患関連処理部
７０ 血管抽出部
７２ 判定部
７４ 血管用画像処理部
ＣＰ１ 第１混色発光のクロスポイント
ＣＰ２ 第２混色発光のクロスポイント
ＣＰ３ 第３混色発光のクロスポイント
ＣＰｍ 単色発光のクロスポイント
ＶＣｂ１ 第１混色発光の青色画像の血管コントラスト
ＶＣｂ２ 第２混色発光の青色画像の血管コントラスト
ＶＣｂ３ 第３混色発光の青色画像の血管コントラスト
ＶＣｇ１ 第１混色発光の緑色画像の血管コントラスト
ＶＣｇ２ 第２混色発光の緑色画像の血管コントラスト
ＶＣｇ３ 第３混色発光の緑色画像の血管コントラスト
ＶＣｂｍｖ 紫色光単色発光の青色画像の血管コントラスト
ＶＣｂｍｂ 青色光単色発光の青色画像の血管コントラスト
ΔＣ１ 第１混色発光のコントラスト差分値
ΔＣ２ 第２混色発光のコントラスト差分値
ΔＣ３ 第３混色発光のコントラスト差分値
ΔＣｍ 単色発光のコントラスト差分値
ＶＤ１ 第１混色発光のクロスポイント血管深さ
ＶＤ２ 第２混色発光のクロスポイント血管深さ
ＶＤ３ 第３混色発光のクロスポイント血管深さ
ＶＤｍ 単色発光のクロスポイント血管深さ

Claims (9)

  1. 紫色光と緑色光と赤色光を発する光源部と、
    前記紫色光と前記緑色光と前記赤色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光を混合して第２光量比にて発光する光源用プロセッサと、
    前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光が前記第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、前記紫色光の成分を含む青色画像と前記緑色光及び前記赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得する画像制御用プロセッサとを備え、
    特定の血管深さにおける前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、
    前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、
    前記第１条件は、前記第２混色発光のコントラスト差分値が、前記特定の血管深さにおける前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、
    前記第２条件は、前記第２混色発光のクロスポイント血管深さが、前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、
    前記第２光量比において、前記赤色光の光量は、前記緑色光の光量の半分以下である内視鏡システム。
  2. 紫色光と緑色光と赤色光を発する光源部と、
    前記紫色光と前記緑色光と前記赤色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光を混合して第２光量比にて発光する光源用プロセッサと、
    前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光が前記第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、前記紫色光の成分を含む青色画像と前記緑色光及び前記赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得する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、前記第２混色発光のカラー画像の緑色画像の血管コントラストが前記第２混色発光のカラー画像の青色画像の血管コントラストよりも大きい領域を、極表層血管として抽出し、前記第２混色発光の青色画像の血管コントラストが前記第２混色発光の緑色画像の血管コントラストよりも大きい血管領域を、表層血管として抽出し、
    特定の血管深さにおける前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、
    前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、
    前記第１条件は、前記第２混色発光のコントラスト差分値が、前記特定の血管深さにおける前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、
    前記第２条件は、前記第２混色発光のクロスポイント血管深さが、前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、
    前記第２光量比において、前記赤色光の光量は、前記緑色光の光量の半分以下である内視鏡システム。
  3. 前記画像制御用プロセッサは、
    前記第２混色発光のカラー画像に対して、互いに血管深さが異なる複数の血管の視認性の違いを高める血管用画像処理を施す請求項１または２記載の内視鏡システム。
  4. 前記画像制御用プロセッサは、
    前記カラー画像に基づいて、疾患のステージに関する指標値を算出すること、又は、前記疾患のステージを判定する請求項１ないし３いずれか１項記載の内視鏡システム。
  5. 前記画像制御用プロセッサは、
    前記青色画像を輝度信号に割り当て、前記青色画像と前記緑色画像に基づく演算画像を色差信号に割り当てて得られる血管画像をディスプレイに表示する請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
  6. 前記画像制御用プロセッサは、
    前記カラー画像に基づいて、互いに血管深さが異なる複数の血管をそれぞれ分離して抽出する請求項１ないし５いずれか１項記載の内視鏡システム。
  7. 前記紫色光は中心波長に４０５ｎｍを含み、前記緑色光の波長範囲には４８０～６００ｎｍが含まれ、前記赤色光は中心波長に６２０～６３０ｎｍを含む請求項１または２記載の内視鏡システム。
  8. 紫色光と緑色光と赤色光とを発する光源部を制御する光源用プロセッサが、前記紫色光と前記緑色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光を混合して第２光量比にて発光するステップと、
    前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光が前記第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、前記紫色光の成分を含む青色画像と前記緑色光及び前記赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得するステップとを備え、
    特定の血管深さにおける前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、
    前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、
    前記第１条件は、前記第２混色発光のコントラスト差分値が、前記特定の血管深さにおける前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、
    前記第２条件は、前記第２混色発光のクロスポイント血管深さが、前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、
    前記第２光量比において、前記赤色光の光量は、前記緑色光の光量の半分以下である内視鏡システムの作動方法。
  9. 紫色光と緑色光と赤色光とを発する光源部を制御する光源用プロセッサが、前記紫色光と前記緑色光とをそれぞれ独立に発光可能であり、前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光を混合して第２光量比にて発光するステップと、
    前記紫色光、前記緑色光、及び前記赤色光が前記第２光量比にて発光された観察対象を撮像して得られ、前記紫色光の成分を含む青色画像と前記緑色光及び前記赤色光の成分を含む緑色画像とを含む第２混色発光のカラー画像を取得するステップとを備え、
    前記第２混色発光のカラー画像の緑色画像の血管コントラストが前記第２混色発光のカラー画像の青色画像の血管コントラストよりも大きい領域を、極表層血管として抽出し、前記第２混色発光の青色画像の血管コントラストが前記第２混色発光の緑色画像の血管コントラストよりも大きい血管領域を、表層血管として抽出し、
    特定の血管深さにおける前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとの第２混色発光のコントラスト差分値が第１条件を満たし、且つ、
    前記第２混色発光の前記青色画像の血管コントラストと前記第２混色発光の前記緑色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する第２混色発光のクロスポイント血管深さが第２条件を満たし、
    前記第１条件は、前記第２混色発光のコントラスト差分値が、前記特定の血管深さにおける前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとの単色発光のコントラスト差分値に対して５０％以上であり、
    前記第２条件は、前記第２混色発光のクロスポイント血管深さが、前記紫色光のみを発光して得られる紫色光単色発光の青色画像の血管コントラストと青色光のみを発光して得られる青色光単色発光の青色画像の血管コントラストとのクロスポイントに対応する単色発光のクロスポイント血管深さに対して１．４倍以下であり、
    前記第２光量比において、前記赤色光の光量は、前記緑色光の光量の半分以下である内視鏡システムの作動方法。
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