JPWO2018070474A1

JPWO2018070474A1 - 内視鏡システム

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Publication number: JPWO2018070474A1
Application number: JP2018545048A
Authority: JP
Inventors: 雅明福田; 佳巳小原; 千葉　亨; 亨千葉
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2019-06-24
Also published as: JP2021035549A; WO2018070474A1; DE112017005214T5; US10905318B2; CN109788893B; US20190223705A1; CN109788893A

Abstract

内視鏡システムは、プロセッサを備え、生体組織の撮像画像から求められる生体物質特徴量の分布画像を表示する。前記プロセッサは、少なくとも２つの光で照明された生体組織のカラー画像データの成分を用いて、前記生体組織における生体物質特徴量、例えばヘモグロビンの量及び前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出し、前記生体物質特徴量の分布を示す特徴量分布画像を生成し、生成した前記特徴量分布画像を前記生体組織の像に重ねて表示するために、前記特徴量分布画像の表示を制御する。このとき、前記プロセッサは、前記生体物質特徴量の分布から、複数の異なる特徴量範囲の分布を示す非健常部の分布の画像を取り出す。画像表示装置は、取り出した各分布の画像を前記生体組織の像に重ねて識別可能に表示する。

Description

本発明は、生体組織の撮影により生成した画像データに基づいて、生体物質特徴量の分布を示す特徴量分布画像を表示する内視鏡システムに関する。

内視鏡によって得られた画像データから、被写体である生体組織中の生体物質、例えば、ヘモグロビンの量やヘモグロビンの酸素飽和度の情報を求めその情報を画像表示する機能を備えた内視鏡システムが知られている。このような内視システムの一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の内視鏡システムは、体腔内において所定波長領域の分光画像を撮影して分光画像データを得る撮影手段と、分光画像データに所定の処理を施して、生体組織の特徴量、例えば酸素飽和度を強調した合成画像データを生成する処理手段と、合成画像データに基づいて画面表示を行う表示手段と、を備える。内視鏡システムは、この合成画像を、病変部を健常部と区別して特定するための画像として表示することができる。

特開２０１３−２４０４０１号公報

内視鏡システムは、生体組織における非健常部の有無、例えば病変部の有無の判断やその分布を見出すことができることが望まれている。特に、複数の種類の非健常部、さらには複数の種類の病変部として疑わしい部分を一度の観察で複数箇所見出すことが、手技時間を短縮して患者の負担を軽減することができる点から好ましい。すなわち、内視鏡システムでは、複数種類の非健常部について、病変部として疑わしい部分を１度の観察で、複数箇所見出すことができるような画像の表示をすることが好ましい。しかし、上記内視鏡システムでは、そのような画像表示はされない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、生体物質特徴量の範囲が異なる複数種類の非健常部を一度の観察で複数箇所見出すことが可能な画像表示を行う内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明は、以下の形態を含む。
（形態１）
波長帯域の異なる少なくとも２つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも２つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、各光に対応したカラー画像データを生成するように構成された、撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分を用いて前記生体組織における生体物質特徴量を算出し、前記生体物質特徴量の分布を示す特徴量分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記特徴量分布画像の表示を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記生体組織の像に前記特徴量分布画像を重ねて表示するように構成された画像表示装置と、を備え、
前記画像表示制御部は、前記生体物質特徴量の分布から、健常部の生体物質特徴量と異なる第１の特徴量範囲の分布を示す第１非健常部の第１分布の画像と、前記生体物質特徴量の分布のうち、前記第１の特徴量範囲と異なり、健常部の生体物質特徴量と異なる第２の特徴量範囲の分布を示す第２非健常部の第２分布の画像を前記特徴量分布画像として取り出すように構成され、
前記画像表示装置は、前記第１分布の画像と前記第２分布の画像を、前記特徴量分布画像として前記生体組織の像に重ねて識別可能に表示するように構成されている、ことを特徴とする内視鏡システム。

（形態２）
波長帯域の異なる少なくとも２つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも２つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、各光に対応したカラー画像データを生成するように構成された、撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分を用いて前記生体組織におけるヘモグロビンの量及び前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出し、前記酸素飽和度の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記酸素飽和度分布画像の表示を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記生体組織の像に前記酸素飽和度分布画像を重ねて表示するように構成された画像表示装置と、を備え、
前記画像表示制御部は、前記酸素飽和度の分布から、健常部の酸素飽和度と異なる第１の酸素飽和度範囲の分布を示す第１非健常部の第１分布の画像と、前記酸素飽和度の分布のうち、前記第１の酸素飽和度範囲と異なり、健常部の酸素飽和度と異なる第２の酸素飽和度範囲の分布を示す第２非健常部の第２分布の画像を前記酸素飽和度分布画像として取り出すように構成され、
前記画像表示装置は、前記第１分布の画像と前記第２分布の画像を、前記酸素飽和度分布画像として前記生体組織の像に重ねて識別可能に表示するように構成されている、ことを特徴とする内視鏡システム。

（形態３）
前記画像表示制御部は、前記第１分布の画像及び前記第２分布の画像の各画素位置における前記ヘモグロビンの量が予め定めた量以上であることを満足するように、前記第１分布の画像及び前記第２分布の画像を取り出すように構成されている、形態２に記載の内視鏡システム。

（形態４）
前記特徴量取得部は、異なる光で照明された前記生体組織の前記カラー画像データの成分同士の第１比率に基づいてヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの成分同士の第２比率と前記ヘモグロビンの量に基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記画像表示制御部は、前記第２の比率の値が、前記ヘモグロビンの量に応じて定めた前記第２比率の許容範囲をはずれる画素について、前記生体組織の像に重ねて表示する該画素の透過率を調整するように構成されている、形態２または３に記載の内視鏡システム。

（形態５）
前記光源装置は、波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光を含む少なくとも３以上の光を出射するように構成され、
前記撮像部は、前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、前記第１の光に対応した第１のカラー画像データ、前記第２の光に対応した第２のカラー画像データ、及び前記第３の光に対応した第３のカラー画像データを生成するように構成され、
前記特徴量取得部は、異なる光で照明された前記生体組織の前記カラー画像データの成分同士の第１比率に基づいてヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの成分同士の第２比率と前記ヘモグロビンの量に基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記第１比率は、前記第１のカラー画像データの成分と前記第２のカラー画像データの成分との比率であり、
前記第２比率は、前記第２のカラー画像データの成分と前記第３のカラー画像データの成分との比率である、形態２〜４のいずれか１つに記載の内視鏡システム。

（形態６）
前記ヘモグロビン量算出部は、前記第２のカラー画像データの輝度成分と、前記第１のカラー画像データのＲ成分、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分との比率を前記第１比率として用いて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されている、形態５に記載の内視鏡システム。

（形態７）
前記酸素飽和度算出部は、前記第３のカラー画像データの輝度成分と前記第２のカラー画像データの輝度成分との比率を前記第２比率として用いて、前記第２比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成されている、形態５または６に記載の内視鏡システム。

（形態８）
前記第１の光の波長帯域は、前記第２の光の波長帯域及び前記第３の光の波長帯域に比べて広く、前記第２の光の波長帯域は、前記第３の光の波長帯域に比べて広く、
前記第１の光の波長帯域は、前記第１のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、形態５〜７のいずれか１つに記載の内視鏡システム。

（形態９）
前記第２の光の波長帯域は、前記第２のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビン量の変化に対して感度を有するが、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、形態５〜８のいずれか１つに記載の内視鏡システム。

（形態１０）
前記第３の光の波長帯域は、前記第３のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビン量の変化に対して感度を有しないが、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有するような波長帯域を含む、形態５〜９のいずれか１つに記載の内視鏡システム。

（形態１１）
前記第２の光は、光学フィルタで、前記第１の光の波長帯域のうち５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内の第１波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光であり、前記第３の光は、光学フィルタで、前記第１波長帯域の範囲内の、前記第１波長帯域より狭い第２波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光である、形態５〜１０のいずれか１つに記載の内視鏡システム。

上述の内視鏡システムによれば、生体物質特徴量の範囲が異なる複数種類の非健常部を一度の観察で複数箇所見出すことができる。

一実施形態の内視鏡システムの一例の構成のブロック図である。一実施形態で用いる撮像素子の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各フィルタの分光特性の一例を示す図である。一実施形態の光源装置で用いる回転フィルタの一例の外観図（正面図）である。５５０ｎｍ付近のヘモグロビンの吸収スペクトルの一例を示す図である。一実施形態で用いる第１比率とヘモグロビンの量との関係の一例を示す図である。一実施形態で用いる第２比率の上限値及び下限値とヘモグロビンの量の関係の一例を示す図である。一実施形態の酸素飽和度分布画像の表示の一例を示す図である。

以下に説明する一実施形態の内視鏡システムは、波長域の異なる光で生体組織を被写体として照明し撮像した複数のカラー画像データに基づいて生体組織中の生体物質特徴量を定量的に算出して、生体物質特徴量の分布を表す特徴量布画像を表示するシステムである。例えば、酸素飽和度分布画像を表示するシステムが含まれる。以降の説明では、生体物質特徴量として、ヘモグロビンの量と酸素飽和度を例として説明するが、これ以外の特徴量であってもよい。また、非健常部の生体物質の色が健常部と異なることから、生体物質特徴量として、例えば生体組織の気相、彩度、あるいは明度が生体物質特徴量によって識別可能に変化するものを用いることができる。

一実施形態の内視鏡システムによれば、光源装置から出射した波長帯域の異なる少なくとも２つの光でそれぞれ照明された生体組織を撮像素子で撮像することにより、撮像素子は各光に対応した生体組織の像のカラー画像データを生成する。プロセッサは、生成したカラー画像データの成分を用いて生体組織における生体物質特徴量（例えばヘモグロビンの量及びヘモグロビンの酸素飽和度）を算出し、生体物質特徴量(例えば酸素飽和度)の分布を示す特徴量分布画像（例えば酸素飽和度分布画像）を生成する。プロセッサは、この特徴量分布画像（例えば酸素飽和度分布画像）の、画像表示装置における表示を制御する。
この特徴量分布画像（例えば酸素飽和度分布画像）の表示の制御では、特徴量分布画像（例えば酸素飽和度分布画像）における生体物質特徴量（例えば酸素飽和度）の分布から、健常部の生体物質特徴量と異なる第１の特徴量範囲（例えば酸素飽和度範囲）の分布を示す第１非健常部の第１分布の画像と、生体物質特徴量（例えば酸素飽和度）の分布のうち、第１の特徴量範囲（例えば第１の酸素飽和度範囲）と異なり、健常部の生体物質特徴量と異なる第２の特徴量範囲（例えば第２の酸素飽和度範囲）の分布を示す第２非健常部の第２分布の画像を取り出す。画像表示装置は、この第１分布の画像と第２分布の画像を、特徴量分布画像（例えば酸素飽和度分布画像）として生体組織の像に重ねて識別可能に表示する。

（内視鏡システムの構成）
図１は、一実施形態に係る内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。内視鏡システム１は、電子内視鏡（内視鏡）１００、プロセッサ２００、ディスプレイ３００、及び光源装置４００を備える。電子内視鏡１００及びディスプレイ３００は、プロセッサ２００に着脱可能に接続されている。プロセッサ２００は、画像処理部５００を備える。光源装置４００は、プロセッサ２００に着脱自在に接続されている。

電子内視鏡１００は、被検者の体内に挿入される挿入管１１０を有する。挿入管１１０の内部には、挿入管１１０の略全長に亘って延びるライトガイド１３１が設けられている。ライトガイド１３１の一端部である先端部１３１ａは、挿入管１１０の先端部、すなわち挿入管先端部１１１近傍に位置し、ライトガイド１３１の他端部である基端部１３１ｂは、光源装置４００との接続部に位置する。したがって、ライトガイド１３１は、光源装置４００との接続部から挿入管先端部１１１近傍まで延びている。
光源装置４００は、キセノンランプ等の光量の大きい光を生成する光源ランプ４３０を光源として備える。光源装置４００から出射した光は照明光ＩＬとして、ライトガイド１３１の基端部１３１ｂに入射する。ライトガイド１３１の基端部１３１ｂに入射した光は、ライトガイド１３１を通ってその先端部１３１ａに導かれ、先端部１３１ａから出射される。電子内視鏡１００の挿入管先端部１１１には、ライトガイド１３１の先端部１３１ａと対向して配置された配光レンズ１３２が設けられている。ライトガイド１３１の先端部１３１ａから出射する照明光ＩＬは、配光レンズ１３２を通過して、挿入管先端部１１１の近傍の生体組織Ｔを照明する。

電子内視鏡１００の挿入管先端部１１１には対物レンズ群１２１及び撮像素子１４１が設けられている。対物レンズ群１２１及び撮像素子１４１は撮像部を形成する。照明光ＩＬのうち、生体組織Ｔの表面で反射又は散乱された光は、対物レンズ群１２１に入射し、集光されて、撮像素子１４１の受光面上で結像する。撮像素子１４１は、その受光面にカラーフィルタ１４１ａを備えたカラー画像撮像用のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の公知撮像素子を使用することができる。

カラーフィルタ１４１ａは、赤色の光を通過させるＲカラーフィルタと、緑色の光を通過させるＧカラーフィルタと、青色の光を通過させるＢカラーフィルタとが配列され、撮像素子１４１の各受光素子上に直接形成された、いわゆるオンチップフィルタである。図２は、本実施形態で用いる撮像素子の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各フィルタの分光特性の一例を示す図である。本実施形態のＲカラーフィルタは、波長約５７０ｎｍより長波長、（例えば５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）の光を通過させるフィルタであり、Ｇカラーフィルタは、波長約５００ｎｍ〜６２０ｎｍの光を通過させるフィルタであり、Ｂカラーフィルタは、波長約５３０ｎｍより短波長（例えば４２０ｎｍ〜５２０ｎｍ）の光を通過させるフィルタである。

撮像素子１４１は、複数の光のそれぞれで照明された生体組織Ｔを撮像して、各光に対応したカラー画像データを生成する撮像手段であり、波長範囲が異なる複数の光で生体組織Ｔを照明することにより生体組織Ｔ上で反射したあるいは散乱した光に対応するカラー画像データを生成する画像データ生成手段である。撮像素子１４１は、後述する画像処理部５００と同期して駆動するように制御され、受光面上で結像した生体組織Ｔの像に対応するカラー画像データを、周期的に（例えば、１／３０秒間隔で）出力する。撮像素子１４１から出力されたカラー画像データは、ケーブル１４２を介してプロセッサ２００の画像処理部５００に送られる。

画像処理部５００は、Ａ／Ｄ変換回路５０２、プレ画像処理部５０４、フレームメモリ部５０６、ポスト画像処理部５０８、特徴量取得部５１０、メモリ５１２、画像表示制御部５１４、及びコントローラ５１６を主に備える。

Ａ／Ｄ変換回路５０２は、電子内視鏡１００の撮像素子１４１からケーブル１４２を介して入力されるカラー画像データをＡ／Ｄ変換してデジタルデータを出力する。Ａ／Ｄ変換回路５０２から出力されるデジタルデータは、プレ画像処理部５０４に送られる。Ａ／Ｄ変換回路５０２は、電子内視鏡（内視鏡）１００内に設けられてもよい。

プレ画像処理部５０４は、デジタルデータを、Ｒカラーフィルタが装着された撮像素子１４１中の受光素子によって撮像されたＲデジタル画像データ、Ｇカラーフィルタが装着された撮像素子１４１中の受光素子によって撮像されたＧデジタル画像データ、及びＢカラーフィルタが装着された撮像素子１４１中の受光素子によって撮像されたＢデジタル画像データからデモザイク処理により、画像を構成するＲ，Ｇ，Ｂ成分のカラー画像データを生成する。さらに、プレ画像処理部５０４は、生成したＲ，Ｇ，Ｂのカラー画像データに対して、色補正、マトリックス演算、及びホワイトバランス補正等の所定の信号処理を施す部分である。

フレームメモリ部５０６は、撮像素子１４１で撮像され、信号処理の施された１画像毎のカラー画像データを一時記憶する。

ポスト画像処理部５０８は、フレームメモリ部５０６に記憶されたカラー画像データを読み出して、あるいは後述する画像表示制御部５１４で生成された画像データを信号処理（γ補正等）してディスプレイ表示用の画面データを生成する。画像表示制御部５１４で生成された画像データは、後述するように、生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度の分布を示した酸素飽和度分布画像等の特徴量の分布画像のデータを含む。生成された画面データ（ビデオフォーマット信号）は、ディスプレイ３００に出力される。これにより、生体組織Ｔの画像や生体組織Ｔの特徴量の分布画像等がディスプレイ３００の画面に表示される。

特徴量取得部５１０は、コントローラ５１６の指示に応じて、後述するように、撮像された生体組織Ｔのヘモグロビンの量とヘモグロビンの酸素飽和度を生体物質特徴量（以降、単に特徴量という）として算出し、これらの特徴量の、撮像した生体組織Ｔの像上の分布画像、すなわち、ヘモグロビンの量の分布を示した分布画像やヘモグロビンの酸素飽和度の分布を示した酸素飽和度分布画像を生成する。
特徴量取得部５１０は、波長帯域の異なる複数の光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データを用いて演算することにより特徴量を算出するので、フレームメモリ部５０６あるいはメモリ５１２から、特徴量取得部５１０で用いるカラー画像データ及び各種情報を呼び出す。

画像表示制御部５１４は、撮像した生体組織Ｔの像に、特徴量取得部５１０で生成したヘモグロビンの酸素飽和度分布画像を重ねて表示するように制御する。その際、画像表示制御部５１４は、酸素飽和度分布画像中に、非健常部の酸素飽和度の範囲内、すなわち、正常な生体組織における酸素飽和度の範囲から外れた酸素飽和度範囲内の画素値を持つ画素があるか否かを判断し、この判断結果に応じて、複数種類の酸素飽和度範囲（範囲の上限値及び下限値の少なくともいずれか一方が異なる）の分布を取り出し、生体組織の像に、取り出した分布の画像を重ねて表示するように、酸素飽和度分布画像を制御する。この点は、後述する。
コントローラ５１６は、画像処理部５００の各部分の動作指示及び動作制御を行う他、光源装置４００、撮像素子１４１を含む電子内視鏡１００の各部分の動作指示及び動作制御を行う部分である。
なお、特徴量取得部５１０及び画像表示制御部５１４は、コンピュータ上でプログラムを起動して実行することで上述した各機能を担うソフトウェアモジュールで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。

このように、プロセッサ２００は、電子内視鏡１００の撮像素子１４１から出力されるカラー画像データを処理する機能と、電子内視鏡１００、光源装置４００、及びディスプレイ３００の動作を指示し制御する機能とを兼ね備える。

光源装置４００は、波長帯域の異なる少なくとも２つの光を出射する。具体的には、光源装置４００は、第１の光、第２の光、及び第３の光を出射する光出射手段であり、第１の光、第２の光、及び第３の光をライトガイド１３１に入射させる。光源装置４００は、波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光を出射するが、他の一実施形態では、４つ以上の光を出射させてもよい。この場合、第４の光は、第１の光と同じ波長帯域の光としてもよい。光源装置４００は、光源ランプ４３０の他に、集光レンズ４４０、回転フィルタ４１０、フィルタ制御部４２０及び集光レンズ４５０を備えている。光源ランプ４３０から射出される略平行光である光は、例えば白色光であり、集光レンズ４４０によって集光され、回転フィルタ４１０を通過した後、集光レンズ４５０によって再度集光されて、ライトガイド１３１の基端１３１ｂに入射する。なお、回転フィルタ４１０は、リニアガイドウェイ等の図示されない移動機構によって、光源ランプ４３０から放射される光の光路上の位置と光路外の退避位置との間で移動可能になっている。回転フィルタ４１０は、透過特性の異なる複数のフィルタを含むので、光源ランプ４３０から放射される光の光路を横切る回転フィルタ４１０の種類によって、光源装置４００から出射する光の波長帯域は異なる。

なお、光源装置４００の構成は、図１に示されるものに限定されない。例えば、光源ランプ４３０に平行光でなく収束光を発生するランプを採用してもよい。この場合、例えば、光源ランプ４３０からの放射される光を集光レンズ４４０の手前で集光させ、拡散光として集光レンズ４４０に入射させる構成を採用してもよい。また、集光レンズ４４０を使用せず、光源ランプ４３０が発生する略平行光を直接回転フィルタ４１０に入射させる構成を採用してもよい。また、収束光を発生するランプを使用する場合、集光レンズ４４０の替わりにコリメータレンズを使用して、略平行光の状態で光を回転フィルタ４１０に入射させる構成を採用してもよい。例えば、回転フィルタ４１０に誘電体多層膜フィルタ等の干渉型の光学フィルタを使用する場合、略平行光の光を回転フィルタ４１０に入射させることで、光学フィルタへの光の入射角を均一にすることにより、より良好なフィルタ特性を得ることができる。また、光源ランプ４３０に発散光を発生するランプを採用してもよい。この場合にも、集光レンズ４４０の替わりにコリメータレンズを使用して、略平行光の光を回転フィルタ４１０に入射させる構成を採用することができる。

また、光源装置４００は、１つの光源ランプ４３０から放射された光を光学フィルタに透過させることで、異なる波長帯域の複数の光を出射する構成であるが、光源ランプ４３０の代わりに、異なる波長帯域の異なる複数の光、例えば発光ダイオードやレーザ光を出力するレーザ素子等の半導体光源を光源装置４００の光源として用いることもできる。この場合、回転フィルタ４１０を用いなくてもよい。また、光源装置４００は、例えば、所定の波長帯域の励起光とその励起光によって励起発光する蛍光とを含む合成白色光と、所定の狭い波長帯域の光を別々に出射するように光源装置４００を構成することもできる。光源装置４００は、波長帯域の異なる複数の光を出射するものであれば構成は特に制限されない。

回転フィルタ４１０は、複数の光学フィルタを備えた円盤型の光学ユニットであり、その回転角度に応じて光の通過波長域が切り替わるように構成されている。本実施形態の回転フィルタ４１０は、通過波長帯域が異なる３つの光学フィルタを備えるが、４つ、５つ、または６以上の光学フィルタを備えてもよい。回転フィルタ４１０の回転角度は、コントローラ５１６に接続されたフィルタ制御部４２０によって制御される。コントローラ５１６がフィルタ制御部４２０を介して回転フィルタ４１０の回転角度を制御することにより、回転フィルタ４１０を通過してライトガイド１３１に供給される照明光ＩＬの波長帯域が切り替えられる。

図３は、回転フィルタ４１０の外観図（正面図）である。回転フィルタ４１０は、略円盤状のフレーム４１１と、３つの扇形の光学フィルタ４１５、４１６及び４１８を備えている。フレーム４１１の中心軸の周りには３つの扇状の窓４１４ａ、４１４ｂ及び４１４ｃが等間隔で形成されており、各窓４１４ａ、４１４ｂ及び４１４ｃには、それぞれ光学フィルタ４１５、４１６及び４１８が嵌め込まれている。なお、光学フィルタ４１５、４１６及び４１８は、いずれも誘電体多層膜フィルタであるが、他の実施形態では、これ以外の方式の光学フィルタ（例えば、吸収型の光学フィルタや誘電体多層膜を反射膜として用いたエタロンフィルタ等）を用いてもよい。

また、フレーム４１１の中心軸上にはボス穴４１２が形成されている。ボス穴４１２には、フィルタ制御部４２０が備える図示されないサーボモータの出力軸が差し込まれて固定され、回転フィルタ４１０はサーボモータの出力軸と共に回転する。

回転フィルタ４１０が図３中の矢印で示される方向に回転すると、この光が入射する光学フィルタが、光学フィルタ４１５、４１６、４１８の順に切り替わり、これにより回転フィルタ４１０を通過する照明光ＩＬの波長帯域が順次切り替えられる。

光学フィルタ４１５及び４１６は、５５０ｎｍ帯の光を選択的に通過させる光バンドパスフィルタである。図４に示されるように、光学フィルタ４１５は、等吸収点Ｅ１からＥ４までの波長帯域Ｒ０（Ｗ帯）の光を低損失で通過させ、それ以外の波長領域の光を遮断するように構成されている。また、光学フィルタ４１６は、等吸収点Ｅ２からＥ３までの波長帯域Ｒ２（Ｎ帯）の光を低損失で通過させ、それ以外の波長領域の光を遮断するように構成されている。
また、光学フィルタ４１８は、紫外線カットフィルタであり、可視光波長領域では、光源ランプ４３０から放射された光は光学フィルタ４１８を透過する。光学フィルタ４１８を透過した光は、白色光ＷＬとして通常観察像の撮像に使用される。なお、光学フィルタ４１８を使用せず、フレーム４１１の窓４１４ｃを開放した構成としてもよい。
したがって、光源ランプ４３０から放射される光のうち光学フィルタ４１５を透過した光を、以降Ｗｉｄｅ光といい、光源ランプ４３０から放射される光のうち光学フィルタ４１６を透過した光を、以降Ｎａｒｒｏｗ光といい、光源ランプ４３０から放射される光のうち光学フィルタ４１８を透過した光を、以降白色光ＷＬという。

図４に示されるように、波長帯域Ｒ１は酸素化ヘモグロビンに由来する吸収ピークＰ１のピーク波長が含まれる帯域であり、波長帯域Ｒ２は還元ヘモグロビンに由来する吸収ピークＰ２のピーク波長が含まれる帯域であり、波長帯域Ｒ３は酸素化ヘモグロビンに由来する吸収ピークＰ３のピーク波長が含まれる帯域である。また、波長域Ｒ０には、３つの吸収ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各ピーク波長が含まれている。なお、図４は、５５０ｎｍ付近のヘモグロビンの吸収スペクトルの一例を示す図である。

また、光学フィルタ４１５の波長帯域Ｒ０及び光学フィルタ４１６の波長帯域Ｒ２は、カラーフィルタ１４１ａのＧカラーフィルタの通過波長域（図２）に含まれている。従って、光学フィルタ４１５又は４１６を通過した光によって形成される生体組織Ｔの像は、撮像素子１４１で撮像されたカラー画像データのＧ成分の像として得られる。

フレーム４１１の周縁部には、貫通孔４１３が形成されている。貫通孔４１３は、フレーム４１１の回転方向において、窓４１４ａと窓４１４ｃとの境界部と同じ位置（位相）に形成されている。フレーム４１１の周囲には、貫通孔４１３を検出するためのフォトインタラプタ４２２が、フレーム４１１の周縁部の一部を囲むように配置されている。フォトインタラプタ４２２は、フィルタ制御部４２０に接続されている。

このように、本実施形態の光源装置４００は、複数の光学フィルタ４１５，４１６，４１８を光源ランプ４３０の放射した光の光路中で順次切り替えることにより波長帯域の異なる光、すなわちＷｉｄｅ光、Ｎａｒｒｏｗ光、及び白色光ＷＬを照明光ＩＬとして出射する構成を備えることが好ましい。

（生体組織の特徴量の算出）
生体組織Ｔの特徴量は、プロセッサ５００の特徴量取得部５１０で算出される。撮像した生体組織Ｔの画像から生体組織Ｔのヘモグロビンの量、及びヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを特徴量として算出する処理を以下説明する。

図４に示すように、ヘモグロビンは、５５０ｎｍ付近にポルフィリンに由来するＱ帯と呼ばれる強い吸収帯を有する。ヘモグロビンの吸収スペクトルは、全ヘモグロビンのうち酸素化ヘモグロビンＨｂＯが占める割合を表す酸素飽和度Ｓａｔに応じて変化する。図４における実線の波形は、酸素飽和度Ｓａｔが１００％、すなわち、酸素化ヘモグロビンＨｂＯの吸収スペクトルであり、長破線の波形は、酸素飽和度Ｓａｔが０％、すなわち、還元ヘモグロビンＨｂの吸収スペクトルである。また、短破線は、その中間の酸素飽和度Ｓａｔ＝１０、２０、３０、・・・９０％におけるヘモグロビン、すなわち酸素化ヘモグロビンＨｂＯと還元ヘモグロビンＨｂの混合物の吸収スペクトルである。

図４に示すように、Ｑ帯において、酸素化ヘモグロビンＨｂＯと還元ヘモグロビンＨｂは互いに異なるピーク波長を有する。具体的には、酸素化ヘモグロビンＨｂＯは、波長５４２ｎｍ付近の吸収ピークＰ１と、波長５７６ｎｍ付近の吸収ピークＰ３を有している。一方、還元ヘモグロビンＨｂは、５５６ｎｍ付近に吸収ピークＰ２を有している。図４は、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ、還元ヘモグロビンＨｂの濃度の和が一定となる場合の吸収スペクトルであるため、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ及び還元ヘモグロビンＨｂの比率、すなわち、酸素飽和度によらず吸光度が一定となる等吸収点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が現れる。以下の説明では、等吸収点Ｅ１とＥ２とで挟まれた波長帯域は、先に光学フィルタ４１０で説明した波長帯域Ｒ１であり、等吸収点Ｅ２とＥ３とで挟まれた波長領域は波長帯域Ｒ２であり、等吸収点Ｅ３とＥ４とで挟まれた波長帯域は波長帯域Ｒ３であり、等吸収点Ｅ１とＥ４とで挟まれた波長帯域、すなわち波長帯域Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を合わせた帯域は、波長帯域Ｒ０である。したがって、光源ランプ４３０から放射された光のうち光学フィルタ４１５を透過した透過光であるＷｉｄｅ光の波長帯域は、波長帯域Ｒ０であり、光源ランプ４３０から放射された光のうち光学フィルタ４１６を透過した透過光であるＮａｒｒｏｗ光の波長帯域は、波長帯域Ｒ２である。

図４に示されるように、波長帯域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３では、ヘモグロビンの吸収は酸素飽和度に対して線形的に増加又は減少する。具体的には、波長帯域Ｒ１，Ｒ３におけるヘモグロビンの吸収ＡＲ１，ＡＲ３は、酸素化ヘモグロビンの濃度、すなわち酸素飽和度に対して線形的に増加する。また、波長帯域Ｒ２におけるヘモグロビンの吸収ＡＲ２は、還元ヘモグロビンの濃度に対して線形的に増加する。

ここで、酸素飽和度は次の式（１）により定義される。

式（１）：

但し、
Ｓａｔ：酸素飽和度
［Ｈｂ］：還元ヘモグロビンの濃度
［ＨｂＯ］：酸素化ヘモグロビンの濃度
［Ｈｂ］＋［ＨｂＯ］：ヘモグロビンの量（ｔＨｂ）

また、式（１）より、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ及び還元ヘモグロビンＨｂの濃度を表す式（２）、式（３）が得られる。

式（２）：

式（３）：

したがって、ヘモグロビンの吸収ＡＲ１、ＡＲ２及びＡＲ３は、酸素飽和度とヘモグロビンの量の両方に依存する特徴量となる。

ここで、波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値は、酸素飽和度Ｓａｔには依存せず、ヘモグロビンの量によって決まる値となることが判明している。したがって、波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値に基づいてヘモグロビンの量を定量することができる。また、波長帯域Ｒ１、波長帯域Ｒ２、あるいは波長帯域Ｒ３における吸光度の合計値と、波長帯域Ｒ０の合計値に基づいて定量したヘモグロビンの量とに基づいて、酸素飽和度Ｓａｔを定量することができる。

本実施形態の特徴量取得部５１０は、生体組織Ｔのヘモグロビンの量の変化に対して感度を有する後述する第１比率に基づいて生体組織Ｔのヘモグロビンの量を算出し取得するヘモグロビン量算出部５１０ａと、算出したヘモグロビンの量と、ヘモグロビンの酸素飽和度の変化に対して感度を有する後述する第２比率に基づいて生体組織Ｔのヘモグロビンの酸素飽和度を算出し取得する酸素飽和度算出部５１０ｂと、を含む。

Ｗｉｄｅ光（光学フィルタ４１５を透過した波長帯域Ｒ０の光）で照明した生体組織Ｔのカラー画像データの輝度成分の値が、上述の波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値に対応することから、本実施形態の特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、波長帯域Ｒ０のカラー画像データの輝度成分に基づいてヘモグロビンの量を算出する。ここで、輝度成分は、カラー画像データのＲ成分に所定の係数を掛け算し、カラー画像データのＧ成分に所定の係数を掛け算し、カラー画像データのＢ成分の値に所定の係数を掛け算し、これらの掛け算した結果を合算することで算出することができる。
特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、具体的には、Ｗｉｄｅ光（第２の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、白色光ＷＬ（第１の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第１のカラー画像データ）のＲ成分ＷＬ（Ｒ）、あるいはＲ成分ＷＬ（Ｒ）及びＧ成分ＷＬ（Ｇ）の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）で割った比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝（第１比率）に基づいてヘモグロビンの量を算出する。ヘモグロビンの量の算出において、輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、ＷＬ（Ｒ）あるいは｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝で割った比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を用いるのは、照明光ＩＬが生体組織Ｔの表面で散乱する程度によって生体組織Ｔの分光特性が変化することを除去するためである。特に、消化管内壁等の生体組織Ｔの反射スペクトルは、生体組織Ｔを構成する成分による吸収の波長特性（具体的には、酸素化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸収スペクトル特性）に加えて、生体組織Ｔによる照明光の散乱の波長特性の影響を受け易い。白色光ＷＬ（第１の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第１のカラー画像データ）のＲ成分ＷＬ（Ｒ）、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）は、ヘモグロビンの量や酸素飽和度Ｓａｔの影響を受けず、照明光ＩＬの生体組織Ｔにおける散乱の程度を表す。したがって、生体組織Ｔの反射スペクトルから、照明光ＩＬの生体組織Ｔにおける散乱の影響を除去するために、白色光ＷＬ（基準光）の波長帯域は、第１のカラー画像データの成分の１つが、生体組織Ｔのヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含むように設定されていることが好ましい。これに加えて、白色光ＷＬ（基準光）の波長帯域は、第１のカラー画像データの成分の１つが、酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含むように設定されていることが好ましい。生体組織Ｔのヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しないような波長帯域とは、ヘモグロビンの量が変化しても、波長帯域の成分の値が変化しないことをいう。
一実施形態によれば、ヘモグロビンの量が既知の生体組織における上述の第１比率の情報とヘモグロビンの量の対応関係を表した参照テーブルをメモリ５１２に予め記憶しておき、特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、この参照テーブルを用いて、生体組織Ｔの撮像したカラー画像データにおける上記第１比率の値に基づいてヘモグロビンの量を算出する。

一実施形態のヘモグロビンの量の算出では、第１比率として、Ｗｉｄｅ光（第２の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）と、白色光ＷＬ（第１の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第１のカラー画像データ）のＲ成分ＷＬ（Ｒ）、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）の比率Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）／ＷＬ（Ｒ）またはＷｉｄｅ（Ｙｈ）／｛ＷＬ（Ｒ）＋ＷＬ（Ｇ）｝を用いることが好ましいが、他の実施形態では、Ｗｉｄｅ光（第２の光）を照明光ＩＬとして用いた生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）の代わりにＧ成分Ｗｉｄｅ（Ｇ）を用いることも好ましい。

さらに、上述したように、酸素飽和度Ｓａｔの上昇とともに波長帯域Ｒ２における吸光度の合計値が低下すること、及び、波長帯域Ｒ０における吸光度の合計値はヘモグロビンの量に応じて変化するが、酸素飽和度Ｓａｔの変化に係わらず一定であることから、特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、以下に定める第２比率に基づいて酸素飽和度を算出する。すなわち、特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、光学フィルタ４１６を通過した波長帯域Ｒ２の光であるＮａｒｒｏｗ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第３のカラー画像データ）の輝度成分Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）と、Ｗｉｄｅ光（光学フィルタ４１６を透過した波長帯域Ｒ０の光）で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）との比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）を、第２比率として算出する。一方、ヘモグロビンの量と、酸素飽和度Ｓａｔ＝０％における第２比率の下限値及び酸素飽和度Ｓａｔ＝１００％における第２比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）の上限値との関係を表した対応関係を、既知の試料から求めてメモリ５１２に予め記憶しておく。特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、生体組織Ｔの撮像によって生成したカラー画像データから得られるヘモグロビンの量の算出結果と上記対応関係を用いて、第２比率の下限値及び上限値を求める。さらに、酸素飽和度算出部５１０ｂは、求めた下限値と上限値の間で酸素飽和度Ｓａｔは第２比率に応じて線形的に変化することを利用して、撮像した生体組織Ｔの第２比率Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）／Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）の値がどの酸素飽和度Ｓａｔの位置にあるかを算出する。このようにして、特徴量取得部５１０の酸素飽和度算出部５１０ｂは、酸素飽和度Ｓａｔの算出を行う。
また、他の実施形態によれば、ヘモグロビンの量及び第２比率の値とヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔとの対応関係を表した参照テーブルを既知の試料から求めて予めメモリ５１２に記憶しておき、この参照テーブルを参照して、算出した第２比率からヘモグロビンの酸素飽和度Ｓａｔを算出することもできる。

上記実施形態では、第２比率を、Ｎａｒｒｏｗ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第３のカラー画像データ）の輝度成分Ｎａｒｒｏｗ（Ｙｈ）と、Ｗｉｄｅ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）の輝度成分Ｗｉｄｅ（Ｙｈ）との比率として用いるが、他の実施形態ではＮａｒｒｏｗ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第３のカラー画像データ）のＧ成分Ｎａｒｒｏｗ（Ｇ）と、Ｗｉｄｅ光で照明した生体組織Ｔのカラー画像データ（第２のカラー画像データ）のＧ成分Ｗｉｄｅ（Ｇ）との比率を用いることもできる。

また、上記実施形態では、第２比率の算出のために、生体組織Ｔの照明のために波長帯域Ｒ２のＮａｒｒｏｗ光を用いるが、Ｎａｒｒｏｗ光には限られない。他の実施形態によれば、例えば、酸素飽和度Ｓａｔの変化に対して吸光度の合計値が変化する波長帯域Ｒ１あるいは波長帯域Ｒ２を利用することを意図して、波長帯域Ｒ１あるいは波長帯域Ｒ２を波長帯域とする光を用いることもできる。この場合、光学フィルタ４１６のフィルタ特性を波長帯域Ｒ１あるいは波長帯域Ｒ２に設定するとよい。

このように、上記実施形態では、酸素飽和度Ｓａｔを正確に算出するには、Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）の波長帯域は、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の波長帯域に含まれることが好ましい。また、Ｗｉｄｅ光（第２の光）の波長帯域は、第２のカラー画像データの成分の１つ、例えば輝度成分やＧ成分が、ヘモグロビンの量の変化に対して感度を有するが、酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域Ｒ０を含むように設定されていることが、正確に酸素飽和度Ｓａｔを算出することができる点から好ましい。酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域とは、酸素飽和度が変化しても、波長帯域の成分の値が変化しないことをいう。Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）の波長帯域は、第３のカラー画像データの成分の１つ、例えば輝度成分やＧ成分が、生体組織Ｔのヘモグロビン量の変化に対して感度を有しないが、生体組織Ｔの酸素飽和度Ｓａｔの変化に対して感度を有するような波長帯域Ｒ２を含むように設定されていることが、正確に酸素飽和度Ｓａｔを算出することができる点から好ましい。
また、白色光ＷＬ（第１の光）の波長帯域は、第１のカラー画像データの成分の１つが、生体組織Ｔのヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しない波長帯域を含むように設定されていることが、生体組織Ｔにおける散乱光の分光特性の影響を除去することができる点から好ましい。

また、上述のＷｉｄｅ光（第２の光）は、光学フィルタの１つで、白色光ＷＬ（第１の光）の波長帯域のうち、５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内の第１波長帯域、例えば等吸収点Ｅ１と等吸収点Ｅ４間の波長帯域を透過させた白色光ＷＬ（第１の光）の濾過光であり、Ｎａｒｒｏｗ光（第３の光）は、光学フィルタの１つで、第１波長帯域の範囲内の第１波長帯域より狭い第２波長帯域、例えば等吸収点Ｅ２と等吸収点Ｅ３間の波長帯域を透過させた白色光ＷＬ（第１の光）の濾過光であることが好ましい。

図５は、第１比率とヘモグロビンの量との関係の一例を示す図である。特徴量取得部５１０のヘモグロビン量算出部５１０ａは、上述したように第１比率を求めると、図５に示すような関係を表した参照テーブルを参照して、求めた第１比率に基づいてヘモグロビンの量を求める。図５は、第１比率の値に基づいてヘモグロビンの量Ｈ１を求めたことを表している。図５の横軸及び縦軸の数値は、便宜的に０〜１０２４の値で表されている。

図６は、第２比率の上限値及び下限値とヘモグロビンの量の関係の一例を示す図である。図６の横軸及び縦軸の数値は、便宜的に０〜１０２４の値で表されている。
特徴量取得部５１０の酸素飽和度量算出部５１０ｂは、上述したように第２比率を求めると、ヘモグロビン量算出部５１０ａで求めたヘモグロビンの量と第２比率とに基づいて、図６に示す対応関係を用いて、求めたヘモグロビンの量における第２比率の上限値及び下限値を求める。この上限値が酸素飽和度Ｓａｔ＝１００％を示し、下限値が酸素飽和度Ｓａｔ＝０％を示す。この上限値と下限値の間のどの位置に求めた第２比率はあるかを求めることで、酸素飽和度量算出部５１０ｂは、酸素飽和度Ｓａｔの値を求める。図６では、第２比率の値がＲ２であるときのヘモグロビンの量Ｈ１であるときの上限値Ｍａｘ（１００％）と下限値Ｍｉｎ（０％）を求めている。この上限値Ｍａｘ（１００％）と下限値Ｍｉｎ（０％）と第２比率の値Ｙから、酸素飽和度Ｓａｔの値が求められる。

こうして求められた酸素飽和度Ｓａｔは、生体組織Ｔの画像の画素毎に行われるので、生体組織Ｔの像上の酸素飽和度Ｓａｔの分布は、酸素飽和度分布画像として表すことができる。酸素飽和分布画像は、各画素における酸素飽和度Ｓａｔの値によって画素の色を変化させた（例えば赤色から青色に変化させた）グラデーション表示で表される。酸素飽和分布画像は、例えば、予め定めた酸素飽和度範囲にある画素のみをグラデーション表示した生体組織Ｔの像の一部分の分布画像を含む。
なお、上述の実施形態では、Ｗｉｄｅ光及びＮａｒｒｏｗ光は、図４に示すように、波長５００〜６０ｎｍの範囲内の等吸収点Ｅ１〜Ｅ４間の波長帯域の光を利用するが、この波長帯域に限定されない。ヘモグロビンの吸光度に関して、５００〜６００ｎｍ付近の波長帯域以外にも、大きな吸収ピークが４２０〜４５０ｎｍに存在し、かつ等吸収点を備える。この等吸収点の周りで、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸収スペクトルの波形が交互に入れ替わる。このため、一実施形態では、４００〜４６０ｎｍの波長帯域内の、異なる波長あるいは波長帯域の光を照明光として利用して、ヘモグロビン量及び酸素飽和度を算出することも好ましい。

（酸素飽和度分布画像の表示の制御）
画像表示制御部５１４は、求めた酸素飽和度分布画像から、非健常部を定める酸素飽和度範囲内にあり、複数種類の酸素飽和度範囲にある酸素飽和度の分布（第１の分布及び第２の分布）を取り出し、この分布のそれぞれが、生体組織Ｔの像に重ねて表示するように、酸素飽和度分布画像の表示を制御する。複数種類の酸素飽和度範囲のそれぞれは、複数種類の非健常部それぞれの酸素飽和濃度範囲に対応すること、さらには複数種類の病変部の酸素飽和濃度範囲に対応することが好ましい。すなわち、非健常部、さらには病変部の種類によって酸素飽和度範囲が異なることを利用して、ディスプレイ３００は、複数種類の非健常部の分布（第１の分布及び第２の分布）の画像を生体組織Ｔの像に重ねて識別可能に表示することができる。
以降、複数種類の酸素飽和度範囲にある酸素飽和度の分布のうち、第１の酸素飽和度範囲にある酸素飽和度の分布である第１非健常部の第１分布、及び第２の酸素飽和度範囲にある酸素飽和度の分布である第２非健常部の第２分布の２つの分布を用いて説明する。

具体的には、酸素飽和度分布画像中の各画素に対応する位置におけるヘモグロビンの量が所定量以上であり、酸素飽和度分布画像中の酸素飽和度が第１の酸素飽和度範囲にある部分は、第１非健常部である。酸素飽和度分布画像中の各画素に対応する位置におけるヘモグロビンの量が所定量以上であり、酸素飽和度分布画像中の酸素飽和度が第２の酸素飽和度範囲にある部分は、第２非健常部である。これらの部分は、お互いに区別することができる。
例えば、第１非健常部が悪性腫瘍の病変部である場合、第１非健常部のヘモグロビンの量は所定量以上であり、酸素飽和度は数１０％（例えば２０〜３０％）であり、第２非健常部が良性腫瘍部である場合、この部分のヘモグロビンの量は所定量以上であり、酸素飽和度は３０％を超えるので、これらの条件を満足する部分の分布を、第１分布及び第２分布としてそれぞれ別々に取り出すことができる。画像表示制御部５１４は、癌等の悪性腫瘍の可能性が高い非健常部の酸素飽和度範囲と、良性腫瘍の可能性が高い非健常部の酸素飽和度範囲をあらかじめ設定しておく。画像表示制御部５１４は、これらの酸素飽和度範囲を満足し、かつ、ヘモグロビンの量が所定量以上あるか否かを判定することにより、非健常部、さらには病変部として疑わしい部分が存在するか否かを画素毎に判定する。この場合、一実施形態によれば、画像表示制御部５１４は、酸素飽和度範囲を満足する画素が少なくとも２つ以上隣り合う領域を取り出すことが好ましい。酸素飽和度分布画像において、酸素飽和度範囲を満足する画素が１つだけ非連続で孤立して存在する場合、ノイズ成分である可能性がある。

ディスプレイ３００において第１分布及び第２分布の画像を識別可能に画像表示するとは、それぞれの分布の画像が識別できればどのような表示であってもよく、表示方法は特に制限されない。上記実施形態の酸素飽和度分画像は酸素飽和度のレベルに応じて色相が変化するグラデーション表示の画像であるので、複数種類の酸素飽和度範囲（第１の酸素飽和度範囲及び第２の酸素飽和度範囲）が互いに重ならない場合、酸素飽和度の値によって色相が変化するグラデーション表示だけで識別可能である。しかし、上記酸素飽和度範囲（第１の酸素飽和度範囲及び第２の酸素飽和度範囲）同士が一部分で重なる場合、識別が困難な場合がある。この場合、一実施形態によれば、酸素飽和度のレベルに応じて色相を変える上記グラデーション表示に加えて、例えば、区別する酸素飽和度範囲（第１の酸素飽和度範囲及び第２の酸素飽和度範囲）の分布毎に明度、彩度、あるいは画素の透過率を識別可能に変えて表示してもよく、また、分布の輪郭を異なる色で縁取ることで分布の画像を識別可能に表示してもよい。

上述したように、画像表示制御部５１４は、第１分布の画像及び第２分布の画像の各画素位置におけるヘモグロビンの量が予め定めた量以上であることを満足するように、第１分布の画像及び第２分布の画像を取り出すことが好ましい。非健常部、特に病変部では、血液が集中しているのでヘモグロビンの量の少ない部分を除外することは、非健常部さらには病変部として疑わしい部分を精度良く取り出す点から好ましい。

画像表示制御部５１４は、第１分布の画像及び第２分布の画像の各画素に対応する位置におけるヘモグロビンの量が、予め定められたヘモグロビン量の範囲（第１ヘモグロビン量の範囲、第２ヘモグロビン量の範囲）を満足するように、分布の画像（第１分布の画像、第２分布の画像）を取り出すことが、複数種類の非健常部、さらには病変部それぞれの疑わしい部分を精度良く取り出すことができる点から好ましい。

画像表示制御部５１４は、上述した酸素飽和度Ｓａｔの算出のために用いる第２の比率の値が、ヘモグロビンの量に応じて定めた第２比率の許容範囲（上限値及び下限値）をはずれる画素について、生体組織Ｔの像に重ねて表示する該画素の透過率を調整することが好ましい。このように許容範囲をはずれる画素について、画素の透過率を調整することで不必要な情報を画像として表示することを防止できる。
画素の透過率の調整は、第２比率の許容範囲内に位置する画素の透過率を０％とし、第２比率の許容範囲からはずれる領域に位置する画素の透過率を１００％とする調整の他、第２比率の許容範囲内に位置する画素の透過率を０％とし、第２比率の許容範囲からはずれる程度が大きくなるに連れて画素の透過率を徐所に大きくする調整であってもよい。
さらに、ヘモグロビンの量に応じて定めた第２比率の許容範囲内に、第２比率が位置する場合であっても、非健常部を定める複数種類の酸素飽和度範囲外にある画素についてもその画素の透過率を調整することが好ましい。これにより、非健常部のみを、さらには病変部として疑わしい部分の分布のみを生体組織Ｔの像に重ねて表示することができる。例えば、第２比率はヘモグロビンの量に応じて定めた第２比率の許容範囲内にあるが、非健常部として定めた酸素飽和度範囲外にある部分の画素の透過率を、第２比率がヘモグロビンの量に応じて定めた第２比率の許容範囲外にある画素の透過率に比べて低くすることで、透過率に差を設けることは好ましい。

図７は、実施形態のディスプレイ３００の画面３０２に表示される酸素飽和度分布画像の表示の一例を示す図である。図７に示すように、第１の酸素飽和度範囲の分布を示す第１の非健常部の第１分布の画像（“炎症候補部”）と、第２の酸素飽和度範囲の分布を示す第２の非健常部の第２分布の画像（“腫瘍候補部”）を酸素飽和度分布画像として、識別可能に表示されている。酸素飽和度分布画像のうち、第１分布の画像と第２分布の画像の画素は透過率０％の非透過画素とし、それ以外の画素は、透過率１００％の透過画素としている。図中では、第１分布の画像を単色の白色領域で、第２分布の画像を単色の灰色領域で示されている。勿論、酸素飽和度の大小によって、第１分布と第２分布の画像内をグラデーションで色分けすることもできる。このように、実施形態では、非健常部を定める複数種類の酸素飽和度範囲の分布を示す分布の画像それぞれを、識別可能にディスプレイ３００に画像表示するので、複数種類の非健常部を一度の観察で複数個所見出すことができ、さらに、病変部として疑わしい部分の分布を一度の観察で複数個所見出すことができる。

以上、実施形態を説明したが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。

１内視鏡システム
１００電子内視鏡
１１０挿入管
１１１挿入管先端部
１２１対物レンズ群
１３１ライトガイド
１３１ａ先端部
１３１ｂ基端部
１３２レンズ
１４１撮像素子
１４１ａカラーフィルタ
１４２ケーブル
２００プロセッサ
３００ディスプレイ
４００光源部
４１０回転フィルタ
４２０フィルタ制御部
４３０光源ランプ
４４０集光レンズ
４５０集光レンズ
５００画像処理部
５０２Ａ／Ｄ変換回路
５０４プレ画像処理部
５０６フレームメモリ部
５０８ポスト画像処理部
５１０特徴量取得部
５１２メモリ
５１４画像表示制御部
５１６コントローラ

Claims

波長帯域の異なる少なくとも２つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも２つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、各光に対応したカラー画像データを生成するように構成された、撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分を用いて前記生体組織における生体物質特徴量を算出し、前記生体物質特徴量の分布を示す特徴量分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記特徴量分布画像の表示を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記生体組織の像に前記特徴量分布画像を重ねて表示するように構成された画像表示装置と、を備え、
前記画像表示制御部は、前記生体物質特徴量の分布から、健常部の生体物質特徴量と異なる第１の特徴量範囲の分布を示す第１非健常部の第１分布の画像と、前記生体物質特徴量の分布のうち、前記第１の特徴量範囲と異なり、健常部の生体物質特徴量と異なる第２の特徴量範囲の分布を示す第２非健常部の第２分布の画像を前記特徴量分布画像として取り出すように構成され、
前記画像表示装置は、前記第１分布の画像と前記第２分布の画像を、前記特徴量分布画像として前記生体組織の像に重ねて識別可能に表示するように構成されている、ことを特徴とする内視鏡システム。
波長帯域の異なる少なくとも２つの光を出射するように構成された光源装置と、
少なくとも２つの前記光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、各光に対応したカラー画像データを生成するように構成された、撮像素子を備えた撮像部を含む内視鏡と、
前記カラー画像データの成分を用いて前記生体組織におけるヘモグロビンの量及び前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出し、前記酸素飽和度の分布を示す酸素飽和度分布画像を生成するように構成された特徴量取得部と、前記酸素飽和度分布画像の表示を制御するように構成された画像表示制御部と、を含むプロセッサと、
前記生体組織の像に前記酸素飽和度分布画像を重ねて表示するように構成された画像表示装置と、を備え、
前記画像表示制御部は、前記酸素飽和度の分布から、健常部の酸素飽和度と異なる第１の酸素飽和度範囲の分布を示す第１非健常部の第１分布の画像と、前記酸素飽和度の分布のうち、前記第１の酸素飽和度範囲と異なり、健常部の酸素飽和度と異なる第２の酸素飽和度範囲の分布を示す第２非健常部の第２分布の画像を前記酸素飽和度分布画像として取り出すように構成され、
前記画像表示装置は、前記第１分布の画像と前記第２分布の画像を、前記酸素飽和度分布画像として前記生体組織の像に重ねて識別可能に表示するように構成されている、ことを特徴とする内視鏡システム。
前記画像表示制御部は、前記第１分布の画像及び前記第２分布の画像の各画素位置における前記ヘモグロビンの量が予め定めた量以上であることを満足するように、前記第１分布の画像及び前記第２分布の画像を取り出すように構成されている、請求項２に記載の内視鏡システム。
前記特徴量取得部は、異なる光で照明された前記生体組織の前記カラー画像データの成分同士の第１比率に基づいてヘモグロビンの量を算出するヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの成分同士の第２比率と前記ヘモグロビンの量に基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記画像表示制御部は、前記第２の比率の値が、前記ヘモグロビンの量に応じて定めた前記第２比率の許容範囲をはずれる画素について、前記生体組織の像に重ねて表示する該画素の透過率を調整するように構成されている、請求項２または３に記載の内視鏡システム。
前記光源装置は、波長帯域の異なる第１の光、第２の光、及び第３の光を含む少なくとも３以上の光を出射するように構成され、
前記撮像部は、前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光でそれぞれ照明された生体組織を撮像することにより、前記第１の光に対応した第１のカラー画像データ、前記第２の光に対応した第２のカラー画像データ、及び前記第３の光に対応した第３のカラー画像データを生成するように構成され、
前記特徴量取得部は、異なる光で照明された前記生体組織の前記カラー画像データの成分同士の第１比率に基づいてヘモグロビンの量を算出するように構成されたヘモグロビン量算出部と、前記カラー画像データの成分同士の第２比率と前記ヘモグロビンの量に基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成された酸素飽和度算出部と、を含み、
前記第１比率は、前記第１のカラー画像データの成分と前記第２のカラー画像データの成分との比率であり、
前記第２比率は、前記第２のカラー画像データの成分と前記第３のカラー画像データの成分との比率である、請求項２〜４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
前記ヘモグロビン量算出部は、前記第２のカラー画像データの輝度成分と、前記第１のカラー画像データのＲ成分、あるいはＲ成分及びＧ成分の合計成分との比率を前記第１比率として用いて前記ヘモグロビンの量を算出するように構成されている、請求項５に記載の内視鏡システム。
前記酸素飽和度算出部は、前記第３のカラー画像データの輝度成分と前記第２のカラー画像データの輝度成分との比率を前記第２比率として用いて、前記第２比率と前記ヘモグロビンの量とに基づいて前記ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するように構成されている、請求項５または６に記載の内視鏡システム。
前記第１の光の波長帯域は、前記第２の光の波長帯域及び前記第３の光の波長帯域に比べて広く、前記第２の光の波長帯域は、前記第３の光の波長帯域に比べて広く、
前記第１の光の波長帯域は、前記第１のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビンの量の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
前記第２の光の波長帯域は、前記第２のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビン量の変化に対して感度を有するが、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有しないような波長帯域を含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
前記第３の光の波長帯域は、前記第３のカラー画像データの成分が、前記生体組織のヘモグロビン量の変化に対して感度を有しないが、前記酸素飽和度の変化に対して感度を有するような波長帯域を含む、請求項５〜９のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
前記第２の光は、光学フィルタで、前記第１の光の波長帯域のうち５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内の第１波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光であり、前記第３の光は、光学フィルタで、前記第１波長帯域の範囲内の、前記第１波長帯域より狭い第２波長帯域を透過させた前記第１の光の濾過光である、請求項５〜１０のいずれか１項に記載の内視鏡システム。