WO2016147435A1 - 内視鏡装置 - Google Patents

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五十嵐 誠
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    • A61B1/0661Endoscope light sources
    • A61B1/0684Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope apparatus that performs imaging using illumination light in a plurality of wavelength bands.
  • endoscopes for examining the inside of a subject have been widely used in the medical field and the like.
  • endoscopic examination is performed by imaging a running state of a blood vessel in the vicinity of a surface layer of a biological tissue using narrow-band illumination light having a plurality of wavelength bands.
  • narrow-band illumination light having a plurality of wavelength bands.
  • An image in which a deep blood vessel is emphasized is generated using light of a plurality of wavelength bands such as light having a wavelength of 630 nm serving as reference light.
  • a plurality of wavelength bands such as light having a wavelength of 630 nm serving as reference light.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-1359076 as a first conventional example provides an imaging device that can provide a fine image with desirable color components according to the depth of light to a subject.
  • a light irradiation unit that emits light in the first to third wavelength regions (650 nm, 450 nm, 540 nm), the first to third light receiving devices having sensitivity in the first to third wavelength regions, and the light receiving devices, respectively.
  • a value obtained by integrating the spectral sensitivity, the spectral reflectance of the subject, and the spectral intensity of the light emitted from the light emitting unit onto the subject is integrated over the wavelength region, and is calculated as the relative received light intensity of each light receiving element.
  • the ratio is 2: 1: 1. Therefore, the number of the first light receiving elements: the number of the second light receiving elements: the number of the third light receiving elements.
  • the light receiving elements are arranged on the imaging device so that the ratio is 2: 2: 1. It discloses.
  • Japanese Patent No. 5404968 as a second conventional example is an endoscope apparatus that can display blood vessels in the deep mucous membrane with clear and appropriate brightness without complicated work of drug administration.
  • each wavelength band is irradiated to the subject using the optical system, and each wavelength band irradiated to the subject It is not disclosed to appropriately set an overall spectral product that is an optical performance from generation of light of the light source unit to imaging by the image sensor when the light of the image is captured by the image sensor. More specifically, when imaging is performed with light in the first wavelength band, illumination light transmitted from the light source system that generates light in the first wavelength band as illumination light to irradiate the subject.
  • the transmission system and / or the transmission system that transmits the imaging light from the subject to the imaging device, and the spectral sensitivity characteristics of imaging by the imaging device and light source conversion (imaging) are affected.
  • the total spectral product A in consideration of the spectral characteristics is the spectral radiance E ( ⁇ ) when the light source unit generates light in the first wavelength band, and the first of the spectral radiance E ( ⁇ ).
  • Illumination / imaging optical system until light in the wavelength band irradiates the subject as illumination light through a light guide, an illumination lens, etc., and the irradiated light is guided to the image sensor (imaging surface) by the objective optical system Is the product of the spectral transmittance T ( ⁇ ) and the spectral sensitivity S ( ⁇ ) in the case of imaging with the image sensor.
  • represents the wavelength of the first wavelength band, and when the spectral product A is obtained, integration is performed at a wavelength that contributes to illumination / imaging.
  • the spectral product A that comprehensively considers each spectral characteristic (spectral performance) is set to be as equal as possible in a plurality of wavelength bands
  • an observation image is generated using endoscopes having different characteristics.
  • the image quality of an observation image generated using light of a plurality of wavelength bands can be improved comprehensively.
  • the present invention has been made in view of the above-described points, and an object thereof is to provide an endoscope apparatus that can comprehensively improve the image quality of an observation image generated using light in a plurality of wavelength bands. .
  • the endoscope apparatus is configured to irradiate a subject having hemoglobin, and between wavelengths including a minimum value from a wavelength including a maximum value in the light absorption characteristic of the hemoglobin in a red band among visible wavelength bands.
  • the first wavelength band light having a narrow band spectral characteristic and the light scattering characteristic and the hemoglobin absorption characteristic in the subject are lower than the first wavelength band light and the first wavelength band light.
  • a light source unit that generates light in a second wavelength band having a wavelength band longer than light; and light from the subject irradiated with light from the light source unit; and the first wavelength Imaging that generates a first imaging signal that is an imaging signal of the subject corresponding to light in a band and a second imaging signal that is an imaging signal of the subject corresponding to light in the second wavelength band
  • the imaging unit An image generation unit that generates an observation image of the subject from the first imaging signal and the second imaging signal, and a first spectral product from the light source unit to the imaging unit in the first wavelength band Is within 50% to 150% of the second spectral product from the light source unit to the imaging unit in the second wavelength band, the first wavelength band from the light source unit to the imaging unit.
  • a controller that controls the value of at least one of the light and the light in the second wavelength band.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating spectral characteristics with respect to wavelength of light emission intensity of each light emitting element of the light source unit, imaging sensitivity of the image sensor, and transmittance of an optical system such as a light guide in the first embodiment.
  • FIG. 3A is a graph showing the light absorption characteristics of oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin.
  • FIG. 3B is a diagram showing a loop-up table in which drive currents stored in advance in the light source device memory are associated with characteristics of light emission intensity.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the contents of adjustment processing before endoscopy in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a timing chart showing an operation when performing an endoscopy in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing adjustment contents before endoscopy in the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an overall configuration of an endoscope apparatus according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing adjustment contents before endoscopy of the second modified example.
  • FIG. 9 is a timing chart showing an operation when performing an endoscopic examination in the second modified example.
  • FIG. 10 is a diagram showing an overall configuration of an endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing the spectral characteristics of the light emission intensity of each light emitting element of the light source unit and the transmittance of the color filter of the image sensor in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a timing chart showing an operation when performing an endoscopic examination in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a process for determining a combination of an endoscope and a light source device suitable for the endoscopic examination when a predetermined endoscopic examination is to be performed.
  • an endoscope apparatus 1 As shown in FIG. 1, an endoscope apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention is configured such that an endoscope 3A inserted into a subject 2 and an endoscope 3A are detachably connected to transmit illumination light.
  • the light source device 4 that forms the light source unit that is generated and output and the signal connector 10a of the endoscope 3A are detachably connected to perform signal processing on the imaging device mounted on the endoscope 3A, and the subject 2
  • a video processor 5 that forms an image generation unit for generating an observation image (image signal thereof), and a color monitor 6 as a display device that displays the observation image when an image signal output from the video processor 5 is input. And have.
  • the endoscope apparatus 1 uses an endoscope 3B equipped with an imaging device having an optical characteristic different from that of the imaging device mounted on the endoscope 3A. Endoscopy can also be performed.
  • the endoscope 3A includes an elongated insertion portion 7, an operation portion 8 provided at the rear end (base end) of the insertion portion 7, and a universal cable 9 extending from the operation portion 8.
  • a light source connector 9 a is provided at the end of the cable 9, and the light source connector 9 a is detachably connected to the light source device 4.
  • the signal connector 10a at the other end of the cable 10 having one end connected to the light source connector 9a is detachably connected to the video processor 5.
  • a light guide 11A that transmits (guides) illumination light is inserted into the endoscope 3A, and the rear end of the light guide 11A reaches the light source connector 9a.
  • the rear end of the light guide 11 ⁇ / b> A becomes an incident end of illumination light, and illumination light is supplied from the light source device 4.
  • the illumination light incident on the light guide 11A is irradiated to the subject 2 side from the distal end surface of the light guide 11A disposed at the distal end portion 7a of the insertion portion 7 through the illumination lens 12A attached to the illumination window.
  • An objective lens 13A is attached to the observation window adjacent to the illumination window, and for example, a charge coupled device (abbreviated as CCD) 14A as an imaging device is disposed at the imaging position.
  • CCD charge coupled device
  • An imaging unit (or imaging unit) 15A is formed by the objective lens 13A and the CCD 14A.
  • the endoscope 3B includes a CCD 14B having characteristics different from those of the CCD 14A and the like in the endoscope 3A.
  • the endoscope 3B includes a light guide 11B, an illumination lens 12B, an objective lens 13B, a CCD 14B, and an imaging unit 15B that have different characteristics from the endoscope 3A, and has the same configuration as the endoscope 3A. is there.
  • the endoscope 3B has different characteristics from the endoscope 3A, it can be connected to the light source device 4 and the video processor 5 in the same manner as in the case of the endoscope 3A and can be used for the endoscopy similarly. . For this reason, in the following description, it demonstrates mostly in the case of the endoscope 3A. The same applies to the second embodiment.
  • the CCD 14A is connected to the signal line 16 disposed in the endoscope 3A and the cable 10, and is electrically connected to the video processor 5 through the signal connector 10a.
  • a flash memory (simply abbreviated as “memory” in FIG.
  • the flash memory 17 can read the ID in the flash memory 17 from the control circuit in the light source device 4 via the contact 18.
  • the light source device 4 includes a first light emitting diode (abbreviated as LED) that forms a first illumination light source (or a first light emitting element) that generates first illumination light as illumination light in a first wavelength band. 21, a second LED 22 that forms a second illumination light source (or a second light emitting element) that generates second illumination light as illumination light in the second wavelength band, and emits light from these LEDs 21 and 22.
  • an LED drive circuit 24 that is driven to stop light emission.
  • the LED drive circuit 24 is driven to perform surface sequential illumination that causes the LEDs 21 and 22 to emit light alternately, as shown in FIG. 5 described later.
  • the CCD 14 ⁇ / b> A forms a monochrome imaging device that captures an image under field sequential illumination by the LEDs 21 and 22.
  • the first illumination light generated by the first LED 21 is selectively reflected by the dichroic mirror 25a disposed on the illumination optical path so that the first illumination light having the first wavelength band is reflected on the reflected light path.
  • the light is condensed by the arranged condenser lens 26 and is incident on the incident end of the light guide 11A.
  • the second illumination light generated by the second LED 22 is selectively transmitted through the second illumination light in the second wavelength band by the dichroic mirror 25a disposed on the illumination optical path.
  • the light is condensed by the condensing lens 26 arranged on the road and is incident on the incident end of the light guide 11A.
  • FIG. 2 shows the emission intensity (or spectral radiance) Ea ( ⁇ ) of narrow-band light near 600 nm (that is, light in the first wavelength band centering on 600 nm) as the first illumination light
  • the solid line represents the emission intensity (or spectral radiance) Eb ( ⁇ ) of the broadband light as the light of the second wavelength band in the vicinity of 630 nm to 780 nm (in the band from red to the near infrared) that becomes the illumination light of 2 It shows with.
  • FIG. 2 shows the emission intensity (or spectral radiance) Ec ( ⁇ ) of narrowband light near 460 nm, which becomes third illumination light described later, by a two-dot chain line.
  • Ea ( ⁇ ) that changes depending on the wavelength ⁇ may be abbreviated as Ea (the same applies to other Eb ( ⁇ ), etc., and also regarding Sa ( ⁇ ) and T ( ⁇ )). (In some cases, it is simply shown as Sa, T).
  • the light emission intensities Ea ( ⁇ ) and Eb ( ⁇ ) shown in FIG. 2 show characteristics when the LEDs 21 and 22 are driven to emit light by the drive currents Ia and Ib close to the maximum values, respectively. The peak value or the like can be changed by changing the value.
  • FIG. 3A shows the light absorption characteristics of oxygenated hemoglobin (HbO 2) and reduced hemoglobin (Hb), and also shows narrow-band light around 600 nm, which is the first illumination light by a two-dot chain line.
  • HbO 2 oxygenated hemoglobin
  • Hb reduced hemoglobin
  • the narrow-band light near 600 nm serving as the first illumination light has a large light absorption characteristic of hemoglobin contained in the blood in the blood vessel.
  • the broadband light having a wavelength longer than 630 nm serving as the second illumination light is represented by moglobin.
  • the second illumination light has lower scattering characteristics than the first illumination light (the degree of penetration to the deep side of the biological mucous membrane is high).
  • the narrow-band light near 600 nm is irradiated on the subject having hemoglobin, and between the wavelength including the maximum value and the wavelength including the minimum value on the light absorption characteristic of the hemoglobin in the red band among the visible wavelength bands. It becomes the light of the 1st wavelength band which has a narrow band spectral characteristic.
  • generated by imaging using the 1st illumination light and the 2nd illumination light together consists of a 1st image (component) and a 2nd image (component).
  • the running state of the thick blood vessel 5b can be grasped by the contrast change of the first image component imaged under the first illumination light, and the second image component imaged under the second illumination light.
  • the contour of the background portion from the surface area to the deep area can be grasped.
  • FIG. 2 shows the imaging sensitivity (or spectral sensitivity) Sa ( ⁇ ) of the CCD 14A by a one-dot chain line.
  • the illumination light transmission system includes a dichroic mirror 25a and a condenser lens 26 in the light source device 4, a light guide 11 of the endoscope 3A, and the like.
  • the spectral transmittance T is a product of the spectral transmittance Tls of the light source device 4 and the spectral transmittance Ten of the endoscope 3A.
  • the light source device 4 includes a control circuit 27 including a central processing unit (CPU) that forms a control unit that controls the operation of the LED drive circuit 24, and the control circuit 27 includes the first LED 21 and the second LED 21.
  • the information of the light emission characteristic storage memory 28 storing the light emission characteristic of the LED 22 is referred to.
  • the light emission characteristic storage memory 28 is configured by, for example, a flash memory as a nonvolatile memory capable of rewriting stored data (information).
  • FIG. 3B shows an example of the light emission characteristics of the first LED 21 and the second LED 22 stored in advance in the light emission characteristic storage memory 28.
  • values of drive currents Ia and Ib and light emission intensity are stored as a loop-up table (abbreviated as LUT).
  • the LUT in FIG. 3 indicates that when the drive currents Ia and Ib that cause the LEDs 21 and 22 to emit light are set to the drive current value I1, for example, the light emission intensities of the LEDs 21 and 22 become Ea1 and Eb1.
  • two spectral products A1 and A2 of formulas (1) and (2) described later are calculated, and two spectral products A1 are calculated as shown in formula (3).
  • A2 can be adjusted to satisfy a predetermined relationship.
  • illumination light of a plurality of wavelength bands (first and second illumination lights in the present embodiment) is used as an initial setting before performing an endoscopic examination by the endoscope apparatus 1.
  • the spectral product with respect to the illumination light or the emission characteristics (mainly emission intensity) constituting the spectral product are adjusted.
  • the control unit that controls the adjustment includes a control circuit 27.
  • the control circuit 27 includes a spectral product calculation circuit 27a that calculates the spectral products A1 and A2 in the case of illumination light in the first and second wavelength bands.
  • the flash memory 17 provided in the endoscope 3A is used as an image sensor mounted on the endoscope 3A so that the spectral product calculation circuit 27a can calculate the spectral products A1 and A2.
  • a storage area 17a is provided.
  • the endoscope 3B includes a spectral information storage area 17b (not shown) corresponding to the endoscope 3B.
  • the light emission characteristic storage memory 28 in the light source device 4 stores the above-described characteristics of the light emission intensities Ea and Eb of the LEDs 21 and 22, and information on the spectral transmittance Tls ( ⁇ ) of the dichroic mirror 25a and the condenser lens 26. Is stored.
  • the spectral product calculation circuit 27a refers to these pieces of information, and calculates the first spectral product A1 when the CCD 14A takes an image in the case of the first illumination light in the first wavelength band.
  • A1 ⁇ Sa ( ⁇ ) Ea ( ⁇ ) Tls ( ⁇ ) Ten ( ⁇ ) d ⁇ (1) Calculated by The integration is performed in the first wavelength band of the first illumination light.
  • the control circuit 27 can calculate the spectral product using the information input from the operation panel 29 even when the endoscope does not store the spectral information.
  • the video processor 5 includes a CCD driver 31 that applies a CCD drive signal to the CCD 14A.
  • the CCD 14A outputs an imaging signal obtained by photoelectrically converting an optical image formed on the imaging surface of the CCD 14A by applying the CCD driving signal. . Since the CCD driver 31 outputs a CCD drive signal in synchronization with the end of each illumination period (light emission period) of the first illumination light and the second illumination light, the CCD 14A receives the first imaging signal and the second illumination signal. Are alternately output (see FIG. 5).
  • the imaging signal output from the CCD 14A is input to a correlated double sampling circuit (abbreviated as CDS circuit) 32 in the video processor 5.
  • the CDS circuit 32 extracts the signal components of the (first and second) imaging signals and outputs them to the A / D conversion circuit 33 and the brightness detection circuit 34 as (first and second) image signals.
  • the A / D conversion circuit 33 converts the analog image signal into a digital image signal and outputs it to the multiplexer 35.
  • the multiplexer 35 is switched by the control circuit 36 in the video processor 5 in synchronization with the switching of the illumination period between the first illumination light and the second illumination light.
  • the (first and second) image signals output from the multiplexer 35 are alternately stored in the first memory 37a and the second memory 37b constituting the memory circuit 37, respectively.
  • the (first and second) image signals stored in the first memory 37a and the second memory 37b are simultaneously read out and the gain variable amplifier 38a constituting the color balance circuit 38 for setting (adjusting) the color balance. , 38b.
  • the color balance circuit 38 may be arranged in the previous stage of the memory circuit 37.
  • the (first and second) image signals that have passed through the color balance circuit 38 are converted into analog (first and second) image signals via the D / A conversion circuits 39a and 39b constituting the D / A converter 39.
  • the image is converted and output to the G and R channels of the color monitor 6 as an image signal of the observation image.
  • the brightness detection circuit 34 calculates the average brightness in one frame period of the input (first and second) image signals, respectively, and calculates the calculated average brightness signal (brightness signal). Is output to the dimming circuit 40 that performs dimming.
  • the dimming circuit 40 generates, as a dimming signal, a difference signal between the reference brightness and one total brightness signal obtained by adding two input average brightness signals at a predetermined ratio.
  • the optical signal is output to the LED drive circuit 24 in the light source device 4.
  • the brightness detection circuit 34 may generate a comprehensive brightness signal.
  • the brightness detection circuit 34 generates the brightness signal of the first image signal and the brightness of the second image signal that are generated when the standard white plate is set as the subject before performing the endoscopy.
  • the signal is sent to the control circuit 36, and the control circuit 36 is in a color balance state in which the luminance level of the first image signal output from the color balance circuit 38 is equal to the luminance level of the second image signal.
  • the gains of the variable gain amplifiers 38a and 38b of the color balance circuit 38 are adjusted.
  • the LED drive circuit 24 adjusts the light emission amounts of the LEDs 21 and 22 so that the input dimming signal becomes small. By adjusting the light emission amount in this way, it is possible to maintain an illumination state in which a reference brightness with a dimming signal almost zero can be obtained.
  • the control circuit 36 in the video processor 5 is connected to the control circuit 27 in the light source device 4 via the communication line 30, and can send and receive bidirectional signals via the communication line 30.
  • the control circuit 27 (the spectral product calculation circuit 27a) has a function of calculating the first and second spectral products A1 and A2, and the two spectral products satisfy a predetermined condition 0.5 ⁇ A1 / A2 ⁇ 1.
  • the condition of the above expression (3) corresponds to a condition in which an observation image generated using light in a plurality of wavelength bands generally has a predetermined image quality or higher. In other words, when the condition of the expression (3) is satisfied, the observation image retains a good image quality that is totally higher than a predetermined image quality.
  • the imaging sensitivity of the imaging device (CCD 14A) and the transmission characteristics of the optical system such as the light guide 11A are in the first wavelength band. 2 and the second wavelength band (characteristic diagram of FIG. 2)
  • the ratio that contributes to the spectral product A1 of the emission intensity Ea of the LED 21 contributes to the spectral product A2 of the emission intensity Eb of the LED 22. It is quite large compared to the proportion. In other words, the area of the light emission intensity Eb of the LED 22 in FIG. 2 is considerably smaller than the area of the light emission intensity Ea of the LED 21.
  • the signal level of the second imaging signal is considerably smaller than the signal level of the first imaging signal obtained by the CCD 14A as the imaging element. Therefore, in the color balance circuit 38, the gain of the gain variable amplifier 38b that adjusts the signal level of the second image signal corresponding to the second image signal is set to the gain of the first image signal corresponding to the first image signal.
  • the gain considerably higher than the gain of the variable gain amplifier 38a for adjusting the signal level compensation can be made on the signal level, but noise also increases at that time. For this reason, the S / N (or SNR) of the second image signal is considerably lowered as compared with the S / N of the first image signal.
  • the image quality of the second image component in the first image component and the second image component constituting the observation image is degraded by noise.
  • the first image component and the second image component that constitute the observation image The image quality of the image component is degraded by noise.
  • the brightness of the observation image is adjusted by the dimming signal.
  • the variable range of the first illumination light is restricted to a smaller value side, so that the first in the observation image is adjusted.
  • One image (component) becomes dark (when an AGC (not shown) is provided, the image quality of the first image is reduced by noise as described above).
  • the endoscope apparatus 1 irradiates a subject 2 having hemoglobin, and a wavelength between a wavelength including a minimum value from a wavelength including a maximum value on the light absorption characteristic of the hemoglobin in a red band among visible wavelength bands.
  • the narrow-band light near 600 nm that forms light in the first wavelength band having narrow-band spectral characteristics, and the scattering characteristics in the subject and the absorption characteristics of the hemoglobin are lower than the light in the first wavelength band.
  • a light source device 4 for forming a light source unit that generates light having a wavelength band of 630 nm to 780 nm having a wavelength longer than that of light of the first wavelength band, and light from the light source unit
  • the first imaging signal which is the imaging signal of the subject 2 corresponding to the light in the first wavelength band, and the light in the second wavelength band
  • the imaging unit 15A or 15B that generates a second imaging signal that is an imaging signal of the body 2, the first imaging signal generated in the imaging unit 15A or 15B, and the second imaging signal
  • a video processor 5 that forms an image generation unit that generates an observation image of the specimen 2, and a first spectral product A1 from the light source unit to the imaging unit 15A or 15B in the first wavelength band includes the second spectral product A1.
  • the control unit From the light source unit so as to be within 50% to 150% (that is, 0.5 ⁇ A1 / A2 ⁇ 1.5) of the second spectral product A2 from the light source unit to the imaging unit 15A or 15B in the wavelength band.
  • a control circuit 27 that forms a control unit that controls the value of at least one of the light in the first wavelength band and the light in the second wavelength band leading to the imaging unit 15A or 15B.
  • the control unit for example, the light emission intensity of the light source that generates light in the second wavelength band contributing to the spectral product A2 (more precisely, the (Emission characteristics or spectral characteristics including emission intensity and bandwidth) are controlled or adjusted.
  • FIG. 4 shows a process for adjusting the endoscope apparatus 1 to a state in which an observation image having a generally desirable image quality can be acquired before performing an endoscopic examination.
  • the surgeon connects the endoscope 3A to the light source device 4 and the video processor 5, arranges a standard white plate in front of the distal end portion 7a of the endoscope 3A, and the endoscope device 1 (The light source device 4, the video processor 5 and the color monitor 6 constituting the above) are turned on.
  • the control circuit 27 of the light source device 4 is activated, and in the first step S1, the control circuit 27 detects (identifies) the endoscope 3A connected to the light source device 4 by reading the ID of the flash memory 17.
  • step S2 the control circuit 27 reads the information in the spectral information storage area 17a of the flash memory 17, so that the information on the spectral transmittance Tls ( ⁇ ) of the optical system of the entire endoscope and the CCD 14A as the imaging device are obtained. Information on spectral sensitivity S ( ⁇ ) is acquired.
  • step S ⁇ b> 3 the control circuit 27 acquires information on the light emission intensities Ea ( ⁇ ) and Eb ( ⁇ ) of the LEDs 21 and 22 forming the first and second light sources from the spectral characteristic storage memory 28 in the light source device 4. To do. Further, the control circuit 27 acquires information on the spectral transmittance Tls ( ⁇ ) of the optical system in the light source device 4. In the next step S4, the control circuit 27 calculates the first and second spectral products A1 and A2 in the first and second wavelength bands using the information acquired in steps S2 and S3.
  • the control circuit 27 determines whether or not the calculated first and second spectral products A1 and A2 satisfy the condition of the expression (3), that is, 0.5 ⁇ A1 / A2 ⁇ 1.5. Judgment is made.
  • step S6 the control circuit 27 changes the light emission intensity Eb ( ⁇ ) of the LED 22 serving as the second light source, The process returns to step S4.
  • the control circuit 27 decreases the value of the drive current Ib that causes the LED 22 to emit light via the LED drive circuit 24.
  • a band limiting filter F1 for limiting the transmission of a part of the wavelength band in the second wavelength band emitted by the LED 22 is inserted on the optical path.
  • the spectral product A2 may be reduced.
  • step S6 the control circuit 27 increases the value of the drive current Ib that causes the LED 22 to emit light via the LED drive circuit 24. In this way, the control circuit 27 performs control to adjust the spectral products A1 and A2 so as to satisfy the condition of the expression (3). If the adjustment cannot be made so as to satisfy the condition of the expression (3) within the variable range of the drive current Ib for causing the LED 22 to emit light intensity (light emission characteristic), the light emission intensity (light emission characteristic) of the LED 21 is changed (3 ) Adjust so that the condition of the formula is satisfied.
  • the light emission intensity (light emission characteristic) of the LED 21 is set.
  • the value of the drive current Ia is adjusted so as to increase, so that the condition of the expression (3) is satisfied. If the determination result of 1.5 ⁇ A1 / A2 remains even if the value of the drive current Ib for causing the LED 22 to emit light is set to the upper limit value of the variable range, the light emission intensity (light emission characteristic) of the LED 21 is set.
  • the value of the drive current Ia is adjusted so as to decrease, and is adjusted so as to satisfy the condition of the expression (3).
  • control circuit 27 transmits a signal for which the spectral product adjustment has been completed to the control circuit 36 of the video processor 5 in step S7. Then, the control circuit 36 performs a color balance process using a standard white plate.
  • the control circuit 36 uses the brightness signal of the first image signal imaged under the first illumination light output from the brightness detection circuit 34 and the source of the second illumination light. Based on the brightness information of the second image signal imaged at, and at least one gain in the two gain variable amplifiers 38a and 38b in the color balance circuit 38 so that the two brightnesses are equal. Adjust. It should be noted that the output signals of the variable gain amplifiers 38a and 38b are input to the control circuit 36, and the control circuit 36 has two variable gains so that the signal levels of the respective output signals of the variable gain amplifiers 38a and 38b are equal. You may make it perform control which adjusts the gain of amplifier 38a, 38b. Further, the color balance may be adjusted (set) by adjusting the gain of the other gain variable amplifier 38b as a value (for example, 1) based on the gain of one gain variable amplifier (for example 38a). .
  • FIG. 5 is a timing diagram for explaining the operation when performing endoscopy.
  • the LEDs 21 and 22 that respectively generate the first illumination light and the second illumination light in the light source device 4 alternately emit light and stop (turn off) the light emission.
  • the LED 21 emits light and the LED 22 is turned off. Further, the LED 22 emits light and the LED 21 is turned off during each second illumination period T2 from time t2 to t4 and t6 to t8.
  • the CCD driver 31 outputs a CCD drive signal
  • the CCD 14A outputs a first imaging signal obtained by imaging the subject 2.
  • the CCD drive signal output period (time t2 to t3, t6 to t7) is shorter than the illumination period T1 or T2 in the example shown in FIG. 5, but may be set to an equal period.
  • the CCD driver 31 outputs a CCD drive signal
  • the CCD 14A outputs a second imaging signal obtained by imaging the subject 2 in an output period (time t4 to time t4).
  • t5, t8 to t9) are output.
  • the first image pickup signal and the second image pickup signal are converted into the first image signal and the second image signal by the CDS circuit 32, respectively, and the first memory 37a and the second image signal are passed through the A / D conversion circuit 33 and the multiplexer 35. 2 are alternately stored in the memory 37b.
  • the first imaging signal at times t2 to t3 and t6 to t7 becomes the first image signal and is stored in the first memory 37a.
  • the second imaging signal at times t4 to t5 and t8 to t9 becomes a second image signal and is stored in the second memory 37b.
  • the first memory 37a holds the first image signal at time t2 to t3 until the second memory 37b starts to store the second image signal at time t4 to t5, and the second memory 37b holds the second image signal.
  • the second image signal (Sb1 in FIG. 5) are output to the color balance circuit 38 side in the subsequent stage.
  • the first memory 37a and the second memory 37b simultaneously perform the first image signal at time t6 to t7 and the second image signal at time t8 to t9 in the next frame period (time t8 to not shown).
  • the first image signal (Sa2 in FIG. 5) and the second image signal (Sb2 in FIG. 5) are output to the subsequent color balance circuit 38, and the color balance circuit 38 sets the gain in the color balance state.
  • the first image signal and the second image signal that have passed through the gain variable amplifiers 38a and 38b are output to the D / A conversion circuits 39a and 39b.
  • the first image signal and the second image signal output from the D / A conversion circuits 39a and 39b are input to the G and R channels of the color monitor 6, and the first image and the second image signal are displayed on the display surface of the color monitor 6.
  • An observation image consisting of the second image is displayed.
  • the spectral products A1 and A2 are set so as to satisfy the expression (3). Therefore, according to the present embodiment, a good image quality that exceeds a predetermined image quality is comprehensively observed. An image is obtained. For this reason, the surgeon can smoothly perform the treatment by observing the observation image.
  • 1st illumination Although the case where the illumination light longer wavelength than 1st illumination light was used as 2nd illumination light with respect to 1st illumination light was demonstrated, for example, 1st illumination
  • the present invention can also be applied to the case of the first modification using third illumination light having a shorter wavelength than the light.
  • the LED 23 that generates the third illumination light may be disposed.
  • the LED 23 has a light emission intensity Ec as indicated by a two-dot chain line in FIG.
  • the second memory 37b in FIG. 1 stores a third image signal corresponding to the third imaging signal imaged under illumination of the LED 23, and is output from the second memory 37b.
  • the image signal 3 may be input to the B channel of the color monitor 6.
  • the adjustment process of FIG. 4 is as shown in FIG.
  • the processing of FIG. 6 includes steps S3 ′ to S6 ′ in which the second and second spectral products A2 in steps S3 to S6 in FIG.
  • step S3 of FIG. 4 are replaced with the third and third spectral products A3, respectively.
  • the “second light source” in step S3 of FIG. 4 is changed to “third light source”, and “Eb ( ⁇ )” is changed to “Ec ( ⁇ )” to be step S3 ′.
  • the “second wavelength” in step S4 in FIG. 4 is changed to “third wavelength”, and the “second spectral product A2” is changed to “third spectral product A3” to be step S4 ′. ing.
  • step S5 ′ is changed to “change A2” to “A3” in step S5 of FIG. That is, the control circuit 27 (the spectral product calculation circuit 27a) 0.5 ⁇ A1 / A3 ⁇ 1.5 (4) It has a function of a determination circuit for determining whether or not the above is satisfied.
  • step S6 ′ is changed to “change second” to “third” in step S6 of FIG. This modification has an effect similar to that of the first embodiment. Since the third illumination light is on the shorter wavelength side than the first illumination light, it is suitable for grasping the running state of the blood vessel near the surface layer. And according to this modification, it is possible to acquire an observation image with good image quality suitable for grasping the running state of blood vessels near the surface layer.
  • FIG. 7 shows a configuration of an endoscope apparatus 1B of the second modification.
  • the endoscope apparatus 1B includes endoscopes 3A and 3B, a light source device 4B, a video processor 5B, and a color monitor 6.
  • the endoscope apparatus 1B includes a light source apparatus 4B in which a third LED 23 serving as a third light source and a dichroic mirror 25b are further provided in the light source apparatus 4 of the endoscope apparatus 1 of FIG.
  • the third LED 23 that emits light in response to the drive signal from the LED drive circuit 24 is a third illumination formed by narrowband light in the third wavelength band having the emission intensity Ec ( ⁇ ) indicated by the two-dot chain line in FIG. Generate light.
  • the light of the third wavelength band is selectively reflected by the dichroic mirror 25b disposed on the optical path of the third illumination light, and selectively transmitted through the dichroic mirror 25a facing the reflected optical path.
  • the light is condensed by the condensing lens 26 facing the light and enters the light guide 11A.
  • the second illumination light of the LED 22 is selectively transmitted through the dichroic mirror 25b disposed on the optical path, is further selectively transmitted through the dichroic mirror 25a as described above, and is condensed by the condensing lens 26 opposed to the second illuminating light. And enters the light guide 11A.
  • the video processor 5B has a configuration in which the two image processing circuits in the video processor 5 of FIG. 1 are changed to three image processing circuits.
  • the multiplexer 35 that switches the two contacts in the video processor 5 of FIG. 1 is changed to a multiplexer 35 that switches the three contacts, and the first and second memories 37a and 37b that store the first and second image signals. Is changed to a memory circuit 37 having first, second and third image signals 37a, 37b and 37c. Further, the color balance circuit 38 including the variable gain amplifiers 38a and 38b to which the first and second image signals are input from the memory circuit 37 in the video processor 5 of FIG. 1 is connected to the first, second and third image signals.
  • a color balance circuit 38 including gain variable amplifiers 38a, 38b, and 38c and a D / A conversion unit 39 including two D / A conversion circuits 39a and 39b is replaced with three D / A conversion circuits 39a. , 39b, 39c, a D / A conversion unit 39 is provided. Then, the video processor 5B inputs the third image signal output from the D / A conversion circuit 39c to the B channel of the color monitor 6.
  • the brightness detection circuit 34 detects the average brightness of the third image signal in addition to detecting the average brightness of the first and second image signals. Each brightness signal is output to the light control circuit 40 and the control circuit 36.
  • the control circuit 27 of the light source device 4B calculates the first and second spectral products A1 and A2, and performs a control operation for adjusting so as to satisfy the expression (3).
  • the third spectral product A3 in the case of imaging using the third illumination light in the third wavelength band is calculated, and the spectral characteristics of the third illumination light are adjusted so as to satisfy the above-mentioned equation (4). Perform the control action.
  • the spectral characteristic storage memory 28 stores information on the light emission characteristics of the LED LED 23 in addition to the information on the light emission characteristics of the LEDs 21 and 22 in the first embodiment.
  • the spectral characteristic storage memory 28 stores information on the spectral transmittances Tls ( ⁇ ) of the dichroic mirrors 25a and 25b and the condenser lens 26 in the light source device 4B.
  • the control circuit 27 further satisfies the following conditions: 1 / A3 ⁇ 1 / A2 (or 1 ⁇ A3 / A2) (5) It is determined whether or not the above condition is satisfied, and a control operation for adjusting the spectral characteristics of the second or third illumination light so as to satisfy this condition is performed.
  • the condition of the above equation (5) is set for the following reason.
  • the third illumination light is a short wavelength band belonging to the blue wavelength band in the visible band, and the spectral sensitivity S ( ⁇ ) is likely to be lowered and is easily affected by noise.
  • the gain of the variable gain amplifier 38c required for color balance by setting the third spectral product A3 to be larger than the second spectral product A2 as shown in the equation (5). By suppressing this value, it is possible to suppress an increase in noise and to ensure good image quality.
  • step S11 the control circuit 27 determines the light emission intensities Ea ( ⁇ ), Eb ( ⁇ ), Ec of the LEDs 21, 22, 23 that respectively form the first, second, and third light sources of the light source device 4B.
  • Information of ( ⁇ ) is acquired from the light emission characteristic storage memory 28.
  • the control circuit 27 acquires information on the spectral transmittance Tls ( ⁇ ) of the optical system in the light source device 4B from the light emission characteristic storage memory 28.
  • the control circuit 27 (the spectral product calculation circuit 27a) performs the first, second, and second cases when the CCD 14A takes an image under illumination light in the first, second, and third wavelength bands. Third spectral products A1, A2 and A3 are calculated.
  • the control circuit 27 determines that the first and second spectral products A1 and A2 calculated in the previous step S12 satisfy the condition of the expression (3), that is, 0.5 ⁇ A1 / A2 ⁇ 1.5. Judgment is made as to whether or not it is satisfied.
  • step S6 the control circuit 27 determines the spectral characteristics such as the emission intensity Eb ( ⁇ ) of the LED 22 serving as the second light source. And return to the process of step S11.
  • the drive current Ib is increased or decreased, and is adjusted so as to satisfy the condition of the expression (3). If the adjustment cannot be made so as to satisfy the condition of the expression (3) within the variable range of the drive current Ib, the drive current Ia is adjusted so as to satisfy the condition of the expression (3).
  • step S13 determines that the first and third spectral products A1 and A3 calculated in step S12 are the expressions (4). That is, it is determined whether or not 0.5 ⁇ A1 / A3 ⁇ 1.5 is satisfied.
  • the control circuit 27 determines the spectral characteristics such as the light emission intensity Eb ( ⁇ ) of the LED 23 serving as the third light source. And return to the process of step S11.
  • the drive current Ib is increased or decreased, and is adjusted so as to satisfy the condition of the expression (4). If the adjustment cannot be made so as to satisfy the condition of the expression (4) within the variable range of the drive current Ib, the drive current Ia is adjusted so as to satisfy the condition of the expression (4).
  • step S13 if the determination result satisfies the condition of the expression (4), the control circuit 27 in step S15 satisfies the expressions (3) and (4) in steps S5 and S13.
  • A3 determines whether or not the condition of the expression (5), that is, 1 / A3 ⁇ 1 / A2 is satisfied.
  • the control circuit 27 changes the spectral characteristics such as the light emission intensity of the second light source or the third light source in step S16. Then, the process returns to step S11.
  • step S15 if the determination result satisfies the condition of the expression (5), the control circuit 27 performs the process of color balance using a standard white plate in step S7 as in the case of FIG. .
  • the image is captured under the brightness signal of the first image signal captured under the first illumination light output from the brightness detection circuit 34 and the second illumination light.
  • the gain is adjusted so that the two brightnesses are equal. It was.
  • the third illumination light source is used. Based on the brightness information of the brightness signal of the third image signal picked up in step 3, at least two gain amplifiers 38a, 38b, 38c in the three variable gain amplifiers 38a, 38c in the color balance circuit 38 'so that the three brightnesses are equal. Adjust the gain.
  • the adjustment process in the initial setting is completed, and the endoscopic examination is started as shown in step S8. Ready to go. That is, the adjustment process in the initial setting in FIG. FIG.
  • FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation when the color balancing process of FIG. 8 is completed and an endoscopic examination is performed.
  • the timing diagram of FIG. 9 is changed from the timing diagram of FIG. 5 in which the first and second illumination lights are alternately emitted to the one in which the first, second, and third illumination lights are sequentially emitted. It is a timing diagram.
  • the LED 21 is allowed to emit light for the first illumination period T1
  • the LED 22 is allowed to emit light for the second illumination period T2.
  • the second illumination period T2 is used.
  • the three LEDs 21, 22, and 23 are caused to emit light sequentially so that the LED 23 emits light for the third illumination period T3.
  • the LED 21 emits light at times t1 to t2, t12 to t14,..., The LED 22 emits light at times t2 to t10, t14 to t16,. Light is emitted as t12, t16 to t18,.
  • the CCD driver 31 applies a drive signal to the CCD 14A, and the CCD 14A receives the times t2 to t3, t10 to t11, t12 to 13, At t14 to t15, t16 to t17,..., the first imaging signal, the second imaging signal, the third imaging signal, the first imaging signal, the second imaging signal,.
  • the first memory 37a and the second memory 37b store the first image signal and the second image signal corresponding to the first image pickup signal and the second image pickup signal, respectively.
  • the third memory 37c further stores a third image signal corresponding to the third imaging signal.
  • the first memory 37a, the second memory 37b, and the third memory 37a are acquired in the first illumination periods T1 (t1 to t2), T2 (t2 to t3), and T3 (t10 to t12).
  • the image signals acquired in the next illumination periods T1 (t12 to t14), T2 (t14 to t16), and T3 (t16 to t18) are synchronized, and the first image signal Sa2 is obtained.
  • the second image signal Sb2 and the third image signal Sc2 are output simultaneously.
  • This modification also has the same effect as that of the first embodiment.
  • an image having a good SNR can be acquired as the image quality of an observation image acquired in two different wavelength bands.
  • the images are acquired in three different wavelength bands. As a result, it is possible to obtain an image having a good SNR as the image quality of the observed image.
  • a second embodiment of the present invention will be described.
  • FIG. 10 shows a configuration of an endoscope apparatus 1C according to the second embodiment of the present invention.
  • the endoscopes 3A and 3B having monochrome imaging elements have been described.
  • the present embodiment includes a color filter that optically separates colors.
  • An endoscope equipped with an image sensor is provided.
  • the endoscope apparatus 1 ⁇ / b> C includes endoscopes 3 ⁇ / b> A ′ and 3 ⁇ / b> B ′, a light source device 4 ⁇ / b> B, a video processor 5 ⁇ / b> C, and a color monitor 6.
  • the endoscope 3A ′ has a configuration in which a color filter 41A is provided in front of the imaging surface of the CCD 14A in the endoscope 3A of FIG.
  • FIG. 11 shows the spectral transmittance characteristics of the R filter 41r, G filter 41g, and B filter 41b constituting the color filter 41A in the present embodiment. Note that the light emission intensities Ea ( ⁇ ), Eb ( ⁇ ), and Ec ( ⁇ ) of the LEDs 21, 22, and 23 in FIG. 11 are the same as those shown in FIG.
  • the endoscope 3B ′ has a configuration in which a color filter 41B having characteristics different from those of the color filter 41A is provided in front of the imaging surface of the CCD 14B in the endoscope 3B of FIG.
  • the spectral information storage area 17a ′ in the flash memory 17 in the present embodiment stores spectral transmittance information of the color filter 41A in addition to the spectral information in the spectral information storage area 17a described above.
  • a CCD provided with the color filter 41A will be described using reference numeral 14A ′.
  • the spectral sensitivity Sa ′ ( ⁇ ) of the CCD 14A ′ is equal to the spectral sensitivity Sa ( ⁇ ) of the CCD 14A, that is, the spectral transmittance of the color filter 41A (that is, the spectral characteristics of the R filter 41r, G filter 41g, and B filter 41b shown in FIG. 11). It is equal to the characteristic multiplied by the transmittance (respectively indicated by R ( ⁇ ), G ( ⁇ ), B ( ⁇ )), and the approximate spectral sensitivity Sa ′ ( ⁇ ) is close to the spectral transmittance of the R filter 41r.
  • the characteristics include a characteristic pixel, a pixel having characteristics close to the spectral transmittance of the G filter 41g, and a pixel having characteristics close to the spectral transmittance of the B filter 41b.
  • the light source device 4B has the same configuration as the light source device 4B in FIG.
  • the LED drive circuit 24 causes the LEDs 21 and 22 to emit light alternately, and the LED 23 always emits light (in other words, continuously emits light).
  • the illumination periods of the H-level illumination lights L1 to L3 when the LEDs 21 to 23 emit light are shown with information on the order of light emission. For example, since the first LED 21 emits light for the first time (illumination) at time t1 to t2, the light emission period (or illumination period) is indicated by L1-1, and the second light emission is performed at time t3 to t4.
  • the light emission period (or illumination period) is denoted by L1-2.
  • the second LED 22 indicates its light emission period (or illumination period) as L2-1 in order to emit light for the first time from time t2 to t3, and to emit light for the second time from time t4 to t5.
  • the light emission period (or illumination period) is indicated by L2-2.
  • the third LED 23 always emits light, but the light emission period (or illumination period) is indicated by L3-1 in order to emit light for the first time from time t1 to t2, and the second light emission from time t2 to t3.
  • the light emission period (or illumination period) is denoted by L3-2.
  • the video processor 5C in the present embodiment performs signal processing corresponding to an image sensor (CCD 14A ′ in FIG. 10) provided with a color filter (41A in FIG. 10) connected to the video processor 5C.
  • the imaging signal output from the CCD 14A ′ is an image signal from which signal components have been extracted through the CDS circuit 32, and the color separation circuit 42 corresponds to the arrangement of the R filter 41r, G filter 41g, and B filter 41b in the color filter 41A. It is separated into three R, G and B channel image signals.
  • the image signals of the G, R, and B channels (abbreviated as Gch, Rch, and Bch in FIG.
  • FIG. 12 specifically shows G, R, and B channel image signals.
  • the color separation circuit 42 outputs IG1 (L1-1) as the G channel image signal, IR1 (L1-1) as the R channel image signal, and IB1 (L3-1) as the B channel image signal, respectively.
  • the color separation circuit 42 outputs IG2 (L2-1) as the G channel image signal, IR2 (L2-1) as the R channel image signal, and IB2 (L3-2) as the B channel image signal, respectively.
  • IG2 L2-1
  • IR2 L2-1
  • IB2 L3-2
  • the image signal of the G channel The R channel image signal is added by an adding circuit 43 described below to generate a G channel image signal.
  • Digital image signals converted by the A / D conversion circuits 33a, 33b, and 33c are stored in the first memory 37a, the second memory 37b, and the third memory 37c of the memory circuit 37, respectively.
  • the image signals synchronized by the first memory 37a, the second memory 37b, and the third memory 37c of the memory circuit 37 are input to the gain variable amplifiers 38a, 38b, and 38c of the color balance circuit 38 through the adder circuit 43. This is also input to the control circuit 36.
  • IB1 (L3-1) is stored in the first memory 37a, the second memory 37b, and the third memory 37c, respectively, as shown by the first memory input, the second memory input, and the third memory input in FIG.
  • the B channel image signal IB1 (L3-2) is shown in FIG. 12, as indicated by the first memory input, the second memory input, and the third memory input, respectively. 3 is stored in the memory 37c.
  • the first memory 37a, the second memory 37b, and the third memory 37c simultaneously output the image signals stored in the illumination period L1-1 and the illumination period L2-1.
  • the image signals IG1 (L1-1) and IR1 (L1-1) acquired in the case of the first illumination light L1 are the image signals IG2 (L2-1) and IR2 in the case of the second illumination light L2. Since the signal level is larger than (L2-1), the adder circuit adds and outputs both the image signals IG1 (L1-1) and IR1 (L1-1) as shown in FIG. 12 (FIG. 12). (Abbreviated as IG1 + IR1). Note that the image signal in the case of the second illumination light L2 approximates only IR2 (L2-1).
  • the operation after the time t4 when the illumination period L1-2 ends is a repetition of the operation with the period T from the time t2 to t4 when the illumination period L1-1 ends.
  • the gains of the variable gain amplifiers 38a, 38b, and 38c of the color balance circuit 38 are adjusted using the standard white plate as described in the first embodiment.
  • the control circuit 36 since the added image signal is adopted as the G channel image signal, the control circuit 36 refers to the G channel added image signal and outputs the three gain variable amplifiers 38a, 38b, and 38c. Adjust the gain.
  • the three image signals output from the color balance circuit 38 are input to the G, R, and B channels of the color monitor 6 via the three D / A conversion circuits 39a, 39b, and 39c of the D / A conversion unit 39. The Then, on the display surface of the color monitor 6, an observation image of the running state of the blood vessels near the surface layer of the living tissue of the subject 2 captured by the CCD 14A 'is displayed as an endoscopic image.
  • Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment described above.
  • the adjustment process before performing the endoscopy in this embodiment is almost the same as the process shown in FIG. However, the first spectral product A1 of the formula (1) in the present embodiment.
  • FIG. 12 shows a timing chart of the operation when performing an endoscopic examination after the adjustment process is completed.
  • the present embodiment has the same effect as the first embodiment. Further, according to the present embodiment, when imaging is performed under the first illumination light L1, the spectral transmittance characteristics of the R filter 41r, the G filter 41g, and the B filter 41b in the color filter 41A are considered. Thus, since the process of generating the observation image using the addition signal is performed, it is possible to generate an observation image with a good image quality with a high SNR. In the above-described embodiment, in the case of the endoscope apparatus 1 or the like that is actually used, the imaging of the endoscope that is actually used in the case of illumination light in a plurality of wavelength bands generated by the light source device that is actually used.
  • the characteristics of the LED in the light source device are mainly adjusted so as to satisfy the expressions (3), (4), and (5).
  • optical information on various endoscopes and various light source devices is registered in a database, and a hospital operator who performs endoscopy has a plurality of hospitals. It is also possible to determine a combination of endoscopes and light source devices suitable for the conditions when performing an endoscopic examination from a plurality of light source devices.
  • FIG. 13 shows a process for determining an endoscope and a light source device suitable for performing a predetermined endoscopic examination.
  • a manufacturer database creator records the optical characteristics of various endoscopes and various light source devices manufactured by the manufacturer in a hard disk device or the like constituting the database device, and optically records the optical characteristics. Create a database of characteristics.
  • the database of this database device can be referred to via a communication line, the Internet, or the like.
  • the operator who intends to perform a predetermined endoscopy at the hospital obtains a predetermined endoscopy from the database device in order to obtain information suitable for the predetermined endoscopy.
  • the database device extracts the light source device corresponding to the illumination light condition in step S22 and displays it on a display device such as a terminal device.
  • a color monitor 6 may be used as the display device.
  • the surgeon extracts a light source device possessed by the hospital from the list of light source devices displayed on the display device, and makes a setting as a usable light source device candidate.
  • the usable light source device is determined.
  • the database device extracts endoscopes that meet the illumination light conditions in step S22 and displays them on a display device such as a terminal device.
  • the surgeon extracts endoscopes possessed by the hospital from the list of endoscopes displayed on the display device, and performs settings for use as endoscope candidates. In addition, when there is one usable endoscope, a usable endoscope is determined.
  • the surgeon calculates the spectral product in each wavelength band of the illumination lights L1, L2, and L3 in the usable light source device (candidate) and the usable endoscope (candidate). To enter. Then, the calculated spectral product is displayed on the display device.
  • the database device may be input so that the database device calculates the spectral product, or a program for calculating the spectral product is installed in the terminal device, and the spectral product is calculated in the terminal device. You may make it do.
  • the surgeon extracts a combination light source device and endoscope that most appropriately satisfy the formulas (3), (4), and (5) in the calculated spectral product. A light source device and an endoscope that are actually used in an endoscope apparatus that performs an endoscopic examination are used. Then, the process of FIG. 13 ends. In the case where a predetermined endoscopic examination is performed using light in two wavelength bands, a combination of light source devices and endoscopes satisfying the expression (3) or (4) may be extracted or selected.
  • fill the (3) Formula, (4) Formula, and (5) Formula most appropriately from the light source device and endoscope which can be used are selected. Therefore, it is possible to improve the image quality of an observation image generated using light in a plurality of wavelength bands more appropriately.
  • the spectral sensitivity S ( ⁇ ) of the image sensor mounted on each of the endoscopes and the spectral transmittance T ( ⁇ ) of the light guide or the like are calculated.
  • the formulas (3), (4), and (5) are satisfied from only the spectral characteristics of the light source device as in the first embodiment. It is easier to set so as to satisfy the expressions (3), (4), and (5) than when setting. Moreover, even when the conditions of the expressions (3) and (4) are made more strict, it is easy to set so as to satisfy these conditions. For example, when there are a plurality of combinations satisfying the expression (3), a combination satisfying conditions more severe than the expression (3) may be determined.
  • an endoscope suitable for performing the endoscopy is selected and the endoscope The apparatus can be determined, and the image quality of the observation image obtained by the endoscope apparatus can be improved comprehensively.
  • the spectral product may be calculated using only those having large individual differences depending on the type of endoscope. Further, embodiments configured by partially combining the above-described embodiments and the like also belong to the present invention.

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Abstract

内視鏡装置は、ヘモグロビンの吸光特性上で極大値を含む波長から極小値を含む波長間に狭帯域の分光特性を有する第1の波長帯域の光と、第1の波長帯域の光よりも被検体における散乱特性及びヘモグロビンの吸収特性が低く、第1の波長帯域の光よりも長波長である第2の波長帯域の光とを発生する光源部と、第1の波長帯域の光に対応する被検体の撮像信号である第1の撮像信号と、第2の波長帯域の光に対応する被検体の撮像信号である第2の撮像信号とを生成する撮像部と、撮像部において生成された第1、第2の撮像信号から被検体の観察画像を生成する画像生成部と、第1の波長帯域における光源部から撮像部に至る第1の分光積が、第2の波長帯域における光源部から撮像部に至る第2の分光積の50%~150%以内となるように光源部から撮像部にいたる第1の波長帯域の光及び第2の波長帯域の光のうち少なくとも一方の分光積の値を制御する制御部とを有する。

Description

内視鏡装置
 本発明は、複数の波長帯域の照明光を用いて撮像を行う内視鏡装置に関する。
 近年、医療分野等において被検体内を検査する内視鏡が広く用いられるようになっている。また、複数の波長帯域の狭帯域の照明光を用いて、生体組織の表層付近の血管の走行状態等を撮像して内視鏡検査(又は診断)する場合がある。 
 生体組織の表層付近の血管を撮像して画像を生成する場合、例えば表層付近における深部血管に吸収されやすい600nmの波長の光や、この600nmの波長の光に対して、深部血管に吸収されにくいリファレンス光となる630nmの波長の光等、複数の波長帯域の光を用いて深部血管を強調した画像を生成することが行われる。 
 このような画像を生成する場合、可視長波長~近赤外域においては、レンズの透過率や撮像の感度が低下するためリファレンス光とした場合、十分な明るさの画像を取得することが困難である。また、各波長の光のバランスを調整しカラーバランスを適切に設定する必要があるが、これまで明確に規定されていない。
 例えば、第1の従来例としての日本国特開2009-1359076号公報は、被写体への光の深達度に応じた望ましい色成分が精細な画像を提供することができる撮像デバイスを提供するために、第1~第3の波長領域(650nm,450nm,540nm)の光を発する光照射部、第1~第3の波長領域にそれぞれ感度を有する第1~第3受光素子、各受光素子の分光感度、被写体の分光反射率、および発光部が被写体に照射する光の分光強度を乗じた値を波長領域に渡って積分した値を各受光素子の相対受光強度として算出し、相対受光強度が第1の受光素子:第2の受光素子:第3の受光素子において2:1:1となるため、第1の受光素子の数:第2の受光素子の数:第3の受光素子の数が2:2:1となるように撮像デバイスに受光素子を配列することを開示している。 
 また、第2の従来例としての日本国特許第5404968号公報は、薬剤投与という煩雑な作業をすることなく、かつ粘膜深部の血管を明瞭にかつ適切な明るさで表示可能な内視鏡装置を提供するために、600nmの波長付近の表帯域光と、630nmの波長付近の狭帯域光を照射すること、各狭帯域信号に対して、調光制御パラメータを乗算し、600nmの波長付近の表帯域信号に対しては、最も大きな重みである0.6を付けることを開示している。
 しかしながら、第1及び第2の従来例とも、光源部により複数の異なる波長帯域の光を発生し、光学系を用いて各波長帯域を被検体に照射し、被検体に照射された各波長帯域の光を撮像素子により撮像した場合における光源部の光の発生から撮像素子による撮像に至る光学性能となる総合的な分光積を適切に設定することを開示していない。 
 より具体的には、第1の波長帯域の光により撮像する場合、照明光としての第1の波長帯域の光を発生する光源系から、照明光を伝送して被検体に照射する照明光の伝送系と/被検体から撮像素子に撮像光を伝送する伝送系と、さらに撮像素子により撮像して光源変換(撮像)する分光感度の特性が影響する。 
 それらの分光特性を考慮した総合的な分光積Aは、光源部が第1の波長帯域の光を発生する際の分光放射輝度E(λ)、該分光放射輝度E(λ)の第1の波長帯域の光がライトガイドや照明レンズ等を経て被検体に照明光として照射し、照射された光を対物光学系により、撮像素子(の撮像面)に導光するまでの照明/撮像光学系の分光透過率T(λ)、撮像素子により撮像する場合の分光感度S(λ)の積となる。なお、λは、第1の波長帯域の波長を表し、分光積Aを求める際には照明/撮像に寄与する波長で積分する。 
 このように各分光特性(分光性能)を総合的に考慮した分光積Aが複数の波長帯域において出来るだけ等しくなるように設定すると、特性が異なる内視鏡を用いて観察画像を生成した場合においても、複数の波長帯域の光を用いて生成した観察画像の画質を総合的に向上することができる。 
 本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、複数の波長帯域の光を用いて生成した観察画像の画質を総合的に向上することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様の内視鏡装置は、ヘモグロビンを有する被検体に照射され、可視の波長帯域のうち赤色の帯域における前記ヘモグロビンの吸光特性上で極大値を含む波長から極小値を含む波長間に狭帯域の分光特性を有する第1の波長帯域の光と、前記第1の波長帯域の光よりも前記被検体における散乱特性及び前記ヘモグロビンの吸収特性が低く、かつ前記第1の波長帯域の光よりも長波長の波長帯域を有する第2の波長帯域の光とを発生する光源部と、前記光源部からの光が照射された前記被検体からの光を受光し、前記第1の波長帯域の光に対応する前記被検体の撮像信号である第1の撮像信号と、前記第2の波長帯域の光に対応する前記被検体の撮像信号である第2の撮像信号とを生成する撮像部と、前記撮像部において生成された第1の撮像信号と、前記第2の撮像信号とから前記被検体の観察画像を生成する画像生成部と、前記第1の波長帯域における前記光源部から前記撮像部に至る第1の分光積が、前記第2の波長帯域における前記光源部から前記撮像部に至る第2の分光積の50%~150%以内に収まるように前記光源部から前記撮像部にいたる前記第1の波長帯域の光及び前記第2の波長帯域の光のうち少なくとも一方の分光積の値を制御する制御部と、を有する。
図1は本発明の第1の実施形態の内視鏡装置の全体構成を示す図。 図2は第1の実施形態における光源部の各発光素子の発光強度、撮像素子の撮像感度、ライトガイド等の光学系の透過率の波長に対する分光特性を示す図。 図3Aは酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光特性を示す図。 図3Bは光源装置内メモリに予め格納された駆動電流と発光強度の特性とを対応つけたルップアップテーブルを示す図。 図4は第1の実施形態の内視鏡検査前の調整処理の内容を示すフローチャート。 図5は第1の実施形態における内視鏡検査を行う場合の動作を示すタイミング図。 図6は第1の実施形態の第1変形例における内視鏡検査前の調整内容を示すフローチャート。 図7は第1の実施形態の第2変形例の内視鏡装置の全体構成を示す図。 図8は第2変形例の内視鏡検査前の調整内容を示すフローチャート。 図9は第2変形例における内視鏡検査を行う場合の動作を示すタイミング図。 図10は本発明の第2の実施形態の内視鏡装置の全体構成を示す図。 図11は第2の実施形態における光源部の各発光素子の発光強度、撮像素子のカラーフィルタの透過率の分光特性を示す図。 図12は第2の実施形態における内視鏡検査を行う場合の動作を示すタイミング図。 図13は所定の内視鏡検査を行おうとする場合、その内視鏡検査に適した組み合わせの内視鏡及び光源装置を決定する処理を示すフローチャート。
 以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 
(第1の実施形態)
 図1に示すように本発明の第1の実施形態の内視鏡装置1は、被検体2内に挿入される内視鏡3Aと、内視鏡3Aが着脱自在に接続され、照明光を発生して出力する光源部を形成する光源装置4と、内視鏡3Aの信号用コネクタ10aが着脱自在に接続され、内視鏡3Aに搭載された撮像素子に対する信号処理を行い、被検体2の観察画像(の画像信号)を生成する画像生成部を形成するピデオプロセッサ5と、ビデオプロセッサ5から出力される画像信号が入力されることにより、観察画像を表示する表示装置としてのカラーモニタ6とを有する。 
 なお、内視鏡装置1は、図1に示すように内視鏡3Aに搭載された撮像素子等と光学特性が異なる撮像素子等を搭載した内視鏡3Bを用いて、被検体2に対する内視鏡検査を行うこともできる。 
 内視鏡3Aは、細長の挿入部7と、この挿入部7の後端(基端)に設けられた操作部8と、操作部8から延出されたユニバーサルケーブル9とを有し、ユニバーサルケーブル9の端部には光源用コネクタ9aが設けてあり、光源用コネクタ9aは、光源装置4に着脱自在に接続される。また、光源用コネクタ9aに一端が接続されたケーブル10の他端の信号用コネクタ10aは、ピデオプロセッサ5に着脱自在に接続される。
 内視鏡3A内には、照明光を伝送(導光)するライトガイド11Aが挿通され、このライトガイド11Aの後端は、光源用コネクタ9aに至る。このライトガイド11Aの後端は、照明光の入射端となり、光源装置4から照明光が供給される。ライトガイド11Aに入射された照明光は、挿入部7の先端部7aに配置されたライトガイド11Aの先端面からさらに照明窓に取り付けられた照明レンズ12Aを経て、被検体2側に照射される。 
 照明窓に隣接する観察窓には対物レンズ13Aが取り付けられており、その結像位置には、撮像素子としての例えば電荷結合素子(CCDと略記)14Aが配置されている。対物レンズ13AとCCD14Aとにより、撮像部(又は撮像ユニット)15Aを形成する。なお、内視鏡3Bは、内視鏡3AにおけるCCD14A等と特性が異なるCCD14Bを備える。具体的には、内視鏡3Bは、内視鏡3Aとは特性が異なるライトガイド11B、照明レンズ12B,対物レンズ13B、CCD14B,撮像部15Bを備え、その他、内視鏡3Aと同じ構成である。
 また、内視鏡3Bは、内視鏡3Aとは特性が異なるが、内視鏡3Aの場合と同様に光源装置4,ビデオプロセッサ5に接続して同様に内視鏡検査に用いることができる。このため、以下の説明においては、殆ど内視鏡3Aの場合において説明する。第2の実施形態においてもほぼ同様である。 
 CCD14Aは、内視鏡3A内、ケーブル10内に配設された信号線16と接続され、信号用コネクタ10aを経てビデオプロセッサ5と電気的に接続される。 
 また、内視鏡3Aにおける例えば光源用コネクタ9a内には、内視鏡3Aに固有の識別情報(IDと略記)を格納したフラッシュメモリ(図1では単にメモリと略記)17が設けられ、このフラッシュメモリ17は接点18を経て光源装置4内の制御回路からフラッシュメモリ17内のIDを読み出すことが可能となる。 
 上記光源装置4は、第1の波長帯域の照明光としての第1の照明光を発生する第1の照明光源(又は第1の発光素子)を形成する第1の発光ダイオード(LEDと略記)21と、第2の波長帯域の照明光としての第2の照明光を発生する第2の照明光源(又は第2の発光素子)を形成する第2のLED22と、これらLED21,22を発光及び発光停止させるように駆動するLED駆動回路24とを有する。
 なお、LED駆動回路24は、後述する図5に示すように、LED21,22を交互に発光させる面順次照明を行うように駆動する。そして、CCD14Aは、LED21,22による面順次照明の下で撮像するモノクロの撮像素子を形成する。 
 第1のLED21で発生した第1の照明光は、その照明光路上に配置されたダイクロイックミラー25aにより、第1の波長帯域となる第1の照明光が選択的に反射され、反射光路上に配置された集光レンズ26により集光されてライトガイド11Aの入射端に入射される。 
 また、第2のLED22で発生した第2の照明光は、その照明光路上に配置されたダイクロイックミラー25aにより、第2の波長帯域となる第2の照明光が選択的に透過され、透過光路上に配置された集光レンズ26により集光されてライトガイド11Aの入射端に入射される。
 図2は、第1の照明光となる600nm付近の狭帯域光(つまり、600nmを中心波長とする第1の波長帯域の光)の発光強度(又は分光放射輝度)Ea(λ)と、第2の照明光となる(赤色から近赤外までの帯域の)630nm~780nm付近の第2の波長帯域の光としての広帯域光の発光強度(又は分光放射輝度)Eb(λ)とをそれぞれ実線で示す。また、図2は、後述する第3の照明光となる460nm付近の狭帯域光の発光強度(又は分光放射輝度)Ec(λ)を2点鎖線により示している。なお、波長λに依存して変化するEa(λ)をEaと略記する場合がある(他のEb(λ)等においても同様であり、Sa(λ)、T(λ)に関してもおいてもSa,Tのように簡略的に示す場合がある)。 
 図2に示す発光強度Ea(λ),Eb(λ)は、それぞれ最大値に近い駆動電流Ia,IbによりLED21,22を発光させるように駆動した場合の特性を示し、駆動電流Ia,Ibの値を変化させることにより、ピーク値等を変化させることができる。
 なお、本実施形態においては、被検体2における生体粘膜の表層付近の血管の走行状態等を、処置等がし易い観察画像を取得することを想定している。この場合、図1に示すように生体粘膜における表面付近では毛細血管2aが走行し、より深部側においてはより太い血管2bが走行しており、処置する場合、血管2bの走行状態を良好な画質で観察できることが望まれる。図3Aは酸化ヘモグロビン(HbO2)と還元ヘモグロビン(Hb)との吸光特性を示し、また、2点鎖線により第1の照明光となる600nm付近の狭帯域光を示している。 
 第1の照明光となる600nm付近の狭帯域光は、血管中の血液が含むヘモグロビンの吸光特性が大きく、これに対して第2の照明光となる630nmより長波長側の広帯域光は、モグロビンの吸光特性が(第1の照明光に比較して)低い。また、第2の照明光は、第1の照明光の場合よりも散乱される散乱特性が低い(生体粘膜における深部側への深達度が高い)。換言すると、600nm付近の狭帯域光は、ヘモグロビンを有する被検体に照射され、可視の波長帯域のうち赤色の帯域における前記ヘモグロビンの吸光特性上で極大値を含む波長から極小値を含む波長間に狭帯域の分光特性を有する第1の波長帯域の光となる。
 このため、第1の照明光と第2の照明光とを併用して撮像を行うことにより生成される観察画像は、第1の画像(成分)と第2の画像(成分)とからなる。 
 この観察画像においては、第1の照明光の下で撮像した第1の画像成分のコントラスト変化により太い血管5bの走行状態が把握でき、第2の照明光の下で撮像した第2の画像成分から表層域から深部域に至る背景部分の輪郭等を把握できることになる。 
 図2は、CCD14Aの撮像感度(又は分光感度)Sa(λ)を1点鎖線で示している。また、図2は、第1の照明光及び第2の照明光を光学的に伝送し、被検体2に照射する照明光伝送系(又は照明光導光系)と、被検体2側で散乱等された光を撮像素子としてのCCD14Aに入射させる撮像光学系(又は対物光学系)と、を含む照明光伝送系/撮像光学系の分光透過率(又は透過率)Tを点線で示している。なお、照明光伝送系は、光源装置4内のダイクロイックミラー25a,集光レンズ26と、内視鏡3Aのライトガイド11等から構成される。そのため、後述するように上記分光透過率Tは、光源装置4の分光透過率Tlsと、内視鏡3Aの分光透過率Tenとの積となる。 
 光源装置4は、LED駆動回路24の動作を制御する制御部を形成する中央処理装置(CPU)等から構成される制御回路27を有し、この制御回路27は、第1のLED21と第2のLED22の発光特性を格納した発光特性格納メモリ28の情報を参照する。発光特性格納メモリ28は、例えば、格納されるデータ(情報)を書換可能とする不揮発性のメモリとしてのフラッシュメモリ等により構成される。
 図3Bは、発光特性格納メモリ28に予め格納されている第1のLED21と第2のLED22の発光特性の例を示す。図3Bに示すように駆動電流Ia,Ibと、発光強度との値がルップアップテーブル(LUTと略記)として格納されている。なお、図3のLUTは、LED21,22をそれぞれ発光させる駆動電流Ia,Ibを例えば駆動電流値I1に設定した場合にはLED21、22の発光強度がEa1,Eb1になることを表す。 
 図3Bの発光特性のデータを参照することにより、後述する(1)式、(2)式の2つの分光積A1,A2を算出し、また(3)式に示すように2つの分光積A1,A2が所定の関係を満たすように調整することが可能になる。 
 後述するように本実施形態においては、内視鏡装置1により内視鏡検査を行う前の初期設定として、複数の波長帯域の照明光(本実施形態では第1及び第2の照明光)を用いて照明及び撮像を行う場合、表示装置で表示される観察画像の画質を所定の画質以上を確保できるように、各波長帯域の分光積が所定の条件を満たすように、少なくとも1つの波長帯域の照明光に対する分光積、又は該分光積を構成する発光特性(主に発光強度)を調整する。この調整の制御を行う制御部は、制御回路27により構成される。
 制御回路27は、第1及び第2の波長帯域の照明光の場合の分光積A1,A2をそれぞれ算出する分光積算出回路27aを備える。 
 また、分光積算出回路27aが、分光積A1,A2を算出することができるように、例えば内視鏡3A内に設けたフラッシュメモリ17は、この内視鏡3Aに搭載された撮像素子としてのCCD14Aの分光感度Sa(λ)、内視鏡3A内のライトガイド11A、照明レンズ12A,対物レンズ13Aの各分光透過率を含む総合的な分光透過率Ten(λ)の情報を格納する分光情報格納領域17aを備える。内視鏡3Bは、この内視鏡3Bに対応した分光情報格納領域17b(図示略)を備える。 
 また、光源装置4内の発光特性格納メモリ28は、上述したLED21,22の発光強度Ea,Ebの特性を格納すると共に、ダイクロイックミラー25a,集光レンズ26の分光透過率Tls(λ)の情報を格納する。
 そして、分光積算出回路27aは、これらの情報を参照して、第1の波長帯域の第1の照明光の場合においてCCD14Aにより撮像する場合の第1の分光積A1を
 A1=∫Sa(λ)Ea(λ)Tls(λ)Ten(λ)dλ  (1)
 により算出する。なお、積分は、第1の照明光の第1の波長帯域において行う。 
 同様に分光積算出回路27aは、第2の分光積A2を
 A2=∫Sb(λ)Eb(λ)Tls(λ)Ten(λ)dλ  (2)
 により算出する。 
 また、フラッシュメモリ17内に分光情報を格納していない内視鏡の場合においては、例えば光源装置4に設けた操作パネル29の(キーボードなどから構成される)情報入力部(又は情報入力デバイス)29aから、制御回路27に対して、内視鏡に搭載された撮像素子の分光感度や、ライトガイドなどの分光透過率の情報を入力することができるようにしている。
 制御回路27は、内視鏡が分光情報を格納していない場合においても、操作パネル29から入力される情報を用いて、分光積を算出することができるようにしている。 
 ビデオプロセッサ5は、CCD14AにCCD駆動信号を印加するCCDドライバ31を有し、CCD14Aは、CCD駆動信号の印加により、CCD14Aの撮像面に結像された光学像を光電変換した撮像信号を出力する。CCDドライバ31は、第1の照明光と第2の照明光との各照明期間(発光期間)の終了に同期してCCD駆動信号を出力するため、CCD14Aは、第1の撮像信号と第2の撮像信号とを交互に出力する(図5参照)。 
 CCD14Aから出力される撮像信号は、ビデオプロセッサ5内の相関二重サンプリング回路(CDS回路と略記)32に入力される。CDS回路32は、(第1及び第2の)撮像信号の信号成分を抽出して(第1及び第2の)画像信号として、A/D変換回路33と明るさ検出回路34とに出力する。 
 A/D変換回路33は、アナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換してマルチクレクサ35に出力する。
 このマルチクレクサ35は、上記第1の照明光と第2の照明光との照明期間の切替に同期して、ビデオプロセッサ5内の制御回路36により切り替えられる。マルチプレクサ35から出力される(第1及び第2の)画像信号は、メモリ回路37を構成する第1メモリ37a、第2メモリ37bにそれぞれ交互に格納される。第1メモリ37a、第2メモリ37bに格納された(第1及び第2の)画像信号は、同時に読み出され、カラーバランスの設定(調整)を行うカラーバランス回路38を構成するゲイン可変アンプ38a,38bに入力される。なお、メモリ回路37の前段にカラーバランス回路38を配置した構成にしても良い。 
 カラーバランス回路38を経た(第1及び第2の)画像信号は、D/A変換部39を構成するD/A変換回路39a,39bを経てアナログの(第1及び第2の)画像信号に変換され、観察画像の画像信号としてカラーモニタ6のG,Rのチャンネルに出力される。
 また、明るさ検出回路34は、入力された(第1及び第2の)画像信号の1フレーム期間などにおける平均の明るさをそれぞれ算出し、算出した平均の明るさの信号(明るさ信号)を、調光を行う調光回路40に出力する。 
 調光回路40は、基準の明るさと、入力された2つの平均の明るさ信号を所定の割合で加算した1つの総合明るさ信号との差分の信号を調光信号として生成し、生成した調光信号を光源装置4内のLED駆動回路24に出力する。なお、明るさ検出回路34が総合明るさ信号を生成するようにしても良い。 
 また、明るさ検出回路34は、内視鏡検査を行う前に、標準白色板を被写体に設定した場合において生成される、第1の画像信号の明るさ信号と第2の画像信号の明るさ信号とを制御回路36に送り、制御回路36は、カラーバランス回路38から出力される第1の画像信号の輝度レベルと第2の画像信号の輝度レベルとが等しくなるカラーバランス状態となるようにカラーバランス回路38のゲイン可変アンプ38a,38bのゲインを調整する。
 LED駆動回路24は、入力された調光信号が小さくなるように、LED21と22との発光量を調整する。このように発光量を調整することにより、調光信号が殆ど0となる状態の基準の明るさが得られる照明状態を維持することができる。 
 ビデオプロセッサ5内の制御回路36は、通信線30を介して光源装置4内の制御回路27と接続され、通信線30を介して双方向の信号の送受を行うことができる。 
 上記制御回路27(の分光積算出回路27a)は、第1及び第2の分光積A1,A2を算出する機能を有するとともに、2つの分光積が所定の条件
  0.5≦A1/A2≦1.5   (3)
 を満たすか否かの判定を行う判定回路の機能を有する。 
 上記(3)式の条件は、複数の波長帯域の光を用いて生成した観察画像が総合的に所定の画質以上とする条件に該当する。換言すると、(3)式の条件を満たす場合には、観察画像は総合的に所定の画質以上となる良好な画質を保持する。
 上記(3)式の条件から外れる場合として、例えば1.5<A1/A2になると、撮像素子(CCD14A)の撮像感度と、ライトガイド11A等の光学系の透過特性は、第1の波長帯域と第2の波長帯域とにおいて大きな差異が無い(図2の特性図)ため、LED21の発光強度Eaの分光積A1に寄与するする割合が、LED22の発光強度Ebの分光積A2に寄与するする割合に比較してかなり大きい。換言すると、図2におけるLED22の発光強度Ebの面積がLED21の発光強度Eaの面積よりもかなり小さいことになる。 
 このため、撮像素子としてのCCD14Aにより得られる第1の撮像信号の信号レベルに比較して、第2の撮像信号の信号レベルよりもかなり小さくなってしまう。 
 このため、カラーバランス回路38において、第2の撮像信号に対応する第2の画像信号の信号レベルを調整するゲイン可変アンプ38bのゲインを、第1の撮像信号に対応する第1の画像信号の信号レベルを調整するゲイン可変アンプ38aのゲインよりもかなり大きくすることにより、信号レベル上では補償できるが、その際ノイズも増大してしまう。そのため、第2の画像信号のS/N(又はSNR)が第1の画像信号のS/Nに比較してかなり低下してしまう。
 つまり、1.5<A1/A2になると、観察画像を構成する第1の画像成分と第2の画像成分における第2の画像成分の画質が、ノイズにより低下する。 
 一方、(3)式の条件から外れる場合として、0.5>A1/A2になると、上記の説明から分かるように観察画像を構成する第1の画像成分と第2の画像成分における第1の画像成分の画質が、ノイズにより低下する。 
 また、調光信号により観察画像の明るさを調整するが、0.5>A1/A2の場合には、第1の照明光の可変範囲が小さい値側に制約されるために観察画像における第1の画像(成分)が暗くなる欠点となる(図示しないAGCを設けた場合には、上記のように第1の画像の画質がノイズにより低下する)。
 本実施形態の内視鏡装置1は、ヘモグロビンを有する被検体2に照射され、可視の波長帯域のうち赤色の帯域における前記ヘモグロビンの吸光特性上で極大値を含む波長から極小値を含む波長間に狭帯域の分光特性を有する第1の波長帯域の光を形成する600nm付近の狭帯域光と、前記第1の波長帯域の光よりも前記被検体における散乱特性及び前記ヘモグロビンの吸収特性が低く、かつ前記第1の波長帯域の光よりも長波長の630nm~780nmの波長帯域を有する第2の波長帯域の光とを発生する光源部を形成する光源装置4と、前記光源部からの光が照射された前記被検体2からの光を受光し、前記第1の波長帯域の光に対応する前記被検体2の撮像信号である第1の撮像信号と、前記第2の波長帯域の光に対応する前記被検体2の撮像信号である第2の撮像信号とを生成する撮像部15A又は15Bと、前記撮像部15A又は15Bにおいて生成された第1の撮像信号と、前記第2の撮像信号とから前記被検体2の観察画像を生成する画像生成部を形成するビデオプロセッサ5と、前記第1の波長帯域における前記光源部から前記撮像部15A又は15Bに至る第1の分光積A1が、前記第2の波長帯域における前記光源部から前記撮像部15A又は15Bに至る第2の分光積A2の50%~150%以内(つまり0.5≦A1/A2≦1.5)に収まるように前記光源部から前記撮像部15A又は15Bにいたる前記第1の波長帯域の光及び前記第2の波長帯域の光のうち少なくとも一方の分光積の値を制御する制御部を形成する制御回路27と、を有することを特徴とする。本実施形態においては、制御部は、少なくとも一方の分光積の値を制御する場合、例えば分光積A2に寄与する前記第2の波長帯域の光を発生する光源の発光強度(より正確にはその発光強度や帯域幅を含む発光特性又は分光特性)を制御又は調整する。
 次に本実施形態の作用を説明する。図4は内視鏡検査を行う前に、内視鏡装置1を総合的に望ましい画質の観察画像を取得できる状態に調整する処理を示す。 
 術者は、図1に示すように内視鏡3Aを光源装置4とビデオプロセッサ5とに接続し、内視鏡3Aの先端部7aの前に標準白色板を配置し、内視鏡装置1(を構成する光源装置4,ビデオプオセッサ5及びカラーモニタ6)の電源をONする。 
 すると、光源装置4の制御回路27が起動し、最初のステップS1において制御回路27は、光源装置4に接続された内視鏡3Aを、フラッシュメモリ17のIDを読み出すことにより検知(識別)する。なお、術者が光源装置4に接続された内視鏡3AのID等を読み出すよう指示入力するようにしても良い。 
 また、ステップS2において制御回路27は、フラッシュメモリ17の分光情報格納領域17aの情報を読み出すことにより、内視鏡全体の光学系の分光透過率Tls(λ)の情報と撮像素子としてのCCD14Aの分光感度S(λ)の情報とを取得する。
 また、ステップS3において制御回路27は、光源装置4内の分光特性格納メモリ28から第1及び第2の光源を形成するLED21,22の発光強度Ea(λ)、Eb(λ)の情報を取得する。また、制御回路27は、光源装置4内の光学系の分光透過率Tls(λ)の情報を取得する。 
 次のステップS4において制御回路27は、ステップS2,S3において取得した情報を用いて、第1及び第2の波長帯域での第1及び第2の分光積A1,A2を算出する。なお、第1及び第2の分光積A1,A2を算出する場合、発光強度Ea(λ)、Eb(λ)の情報として、例えば標準状態での駆動電流(Ia=Ias,Ib=Ibs)で発光させた場合の値が用いられる。 
 また、次のステップS5において制御回路27は、算出した第1及び第2の分光積A1,A2が(3)式の条件、つまり、0.5≦A1/A2≦1.5を満たすか否かの判定を行う。
 ステップS5の判定処理において、(3)式の条件を満たさない判定結果になる場合には、ステップS6において制御回路27は、第2の光源となるLED22の発光強度Eb(λ)を変化させ、ステップS4の処理に戻る。 
 例えば、0.5>A1/A2の判定結果の場合には、ステップS6において制御回路27は、LED駆動回路24を介してLED22を発光させる駆動電流Ibの値を小さくする。なお、図1において、点線で示すようにLED22が発光する第2の波長帯域における一部の波長帯域の光が透過するのを制限する帯域制限フィルタF1を光路上に挿入して、第2の分光積A2を小さくするようにしても良い。 
 一方、1.5<A1/A2の判定結果の場合には、ステップS6において制御回路27は、LED駆動回路24を介してLED22を発光させる駆動電流Ibの値を大きくする。このようにして、制御回路27は、分光積A1,A2が(3)式の条件を満たすように調整する制御を行う。なお、LED22を発光強度(発光特性)させる駆動電流Ibの可変範囲内において、(3)式の条件を満たすように調整できない場合には、LED21の発光強度(発光特性)を変化させて(3)式の条件を満たすように調整する。
 例えば、LED22を発光させる駆動電流Ibの値を、可変範囲の下限値に設定しても0.5>A1/A2の判定結果のままとなる場合には、LED21の発光強度(発光特性)を大きくするように駆動電流Iaの値を調整して、(3)式の条件を満たすように調整する。 
 また、LED22を発光させる駆動電流Ibの値を、可変範囲の上限値に設定しても1.5<A1/A2の判定結果のままとなる場合には、LED21の発光強度(発光特性)を小さくするように駆動電流Iaの値を調整して、(3)式の条件を満たすように調整する。 
 分光積A1,A2が(3)式の条件を満たす判定結果の場合には、ステップS7において制御回路27は、分光積の調整が終了した信号をビデオプロセッサ5の制御回路36に送信する。そして、制御回路36は、標準白色板を用いてカラーバランスさせる処理を行う。
 具体的には、制御回路36は、明るさ検出回路34から出力される第1の照明光のもとで撮像された第1の画像信号の明るさ信号と、第2の照明光のもとで撮像された第2の画像信号の明るさ信号と、の明るさ情報に基づいて、2つの明るさが等しくなるようにカラーバランス回路38における2つのゲイン可変アンプ38a,38bにおける少なくとも一方のゲインを調整する。 
 なお、ゲイン可変アンプ38a,38bの各出力信号が制御回路36に入力されるようにして、制御回路36がゲイン可変アンプ38a,38bの各出力信号の信号レベルが等しくなるように2つのゲイン可変アンプ38a,38bのゲインを調整する制御を行うようにしても良い。 
 また、一方のゲイン可変アンプ(例えば38a)のゲインを基準とした値(例えば1)として、他方のゲイン可変アンプ38bのゲインを調整してカラーバランスの調整(設定)を行うようにしても良い。
 ゲイン可変アンプ38a,38bの出力信号の信号レベルが等しくなるカラーバランス状態に設定する処理が終了すると、初期設定における調整処理が終了し、ステップS8に示すように内視鏡検査を開始することができる状態となる。つまり、図4の初期設定における調整処理は終了する。 
 術者は、続いて内視鏡検査を行う。術者は、内視鏡3Aを被検体2内に挿入して内視鏡検査を開始する。 
 図5は、内視鏡検査を行う場合の動作説明用のタイミング図を示す。光源装置4内の第1の照明光と第2の照明光とをそれぞれ発生するLED21,22は交互に発光、発光停止(消灯)を繰り返す。例えば時間t1~t2、t4~t6の各第1の照明期間T1ではLED21が発光し、かつ、LED22は消灯する。また、時間t2~t4、t6~t8の各第2の照明期間T2ではLED22が発光し、かつ、LED21は消灯する。第1の照明期間T1が終了した時間t2、t6において、CCDドライバ31はCCD駆動信号を出力し、CCD14Aは、被検体2を撮像した第1の撮像信号を出力する。なお、CCD駆動信号の出力期間(時間t2~t3,t6~t7)は、図5に示す例では照明期間T1又はT2より短い期間となっているが、等しい期間に設定しても良い。
 同様に第2の照明期間T2が終了した時間t4、t8において、CCDドライバ31はCCD駆動信号を出力し、CCD14Aは、被検体2を撮像した第2の撮像信号を、出力期間(時間t4~t5,t8~t9)出力する。 
 第1の撮像信号、第2の撮像信号は、CDS回路32によりそれぞれ第1の画像信号、第2の画像信号に変換され、A/D変換回路33、マルチプレクサ35を経て第1メモリ37a、第2メモリ37bに交互に格納される。 
 例えば時間t2~t3,t6~t7の第1の撮像信号は、第1の画像信号となり、第1メモリ37aに格納される。 
 また、時間t4~t5,t8~t9の第2の撮像信号は、第2の画像信号となり、第2メモリ37bに格納される。 
 第1メモリ37aは、時間t2~t3の第1の画像信号を、第2メモリ37bが時間t4~t5の第2の画像信号を格納し始めるまで保持し、第2メモリ37bが第2の画像信号を出力可能な時間になると、第1メモリ37aと第2メモリ37bは、1フレーム期間Tとなる時間t4~t8(=T1+T2)に同時化された第1の画像信号(図5ではIa1)と第2の画像信号(図5ではSb1)とを後段のカラーバランス回路38側に出力する。
 なお、第1メモリ37aと第2メモリ37bは、時間t6~t7の第1の画像信号と、時間t8~t9の第2の画像信号とを次のフレーム期間(時間t8~図示略)に同時化された第1の画像信号(図5ではSa2)と第2の画像信号(図5ではSb2)とを後段のカラーバランス回路38に出力し、カラーバランス回路38によりカラーバランス状態のゲインに設定されたゲイン可変アンプ38a,38bを経た第1の画像信号、第2の画像信号はD/A変換回路39a,39bに出力される。 
 D/A変換回路39a,39bから出力される第1の画像信号と第2の画像信号とはカラーモニタ6のG,Rチャンネルに入力し、カラーモニタ6の表示面に、第1の画像及び第2の画像からなる観察画像が表示される。 
 上述したように本実施形態においては、(3)式を満たすように分光積A1,A2を設定しているので、本実施形態によれば、総合的に所定の画質以上の良好な画質の観察画像が得られる。このため、術者は観察画像を観察することにより、処置を円滑に行うことができる。 
 上述した第1の実施形態においては、第1の照明光に対する第2の照明光として、第1の照明光よりも長波長側の照明光を用いた場合を説明したが、例えば第1の照明光よりも短波長側の第3の照明光を用いる第1変形例の場合にも適用することができる。
 この場合には、図1において、第2の照明光を発生するLED22の代わりに、第3の照明光を発生するLED23を配置すれば良い。このLED23は、例えば図2における2点鎖線で示すような発光強度Ecを有する。 
 この場合には、図1における第2メモリ37bは、LED23の照明の下で撮像された第3の撮像信号に対応する第3の画像信号を格納し、この第2メモリ37bから出力される第3の画像信号は、カラーモニタ6のBチャンネルに入力するようにすれば良い。本変形例の場合には、図4の調整処理は、図6のようになる。図6の処理は、図4におけるステップS3~S6における第2、第2の分光積A2をそれぞれ第3、第3の分光積A3等に置換した内容のステップS3′~S6′になっている。 
 具体的には、図4のステップS3における「第2の光源」を「第3の光源」に変更するとともに、「Eb(λ)」を「Ec(λ)」に変更したステップS3′にしている。また、図4のステップS4における「第2の波長」を「第3の波長」に変更するとともに、「第2の分光積A2」を「第3の分光積A3」に変更したステップS4′にしている。
 また、図4のステップS5における「A2」を「A3」に変更」に変更したステップS5′にしている。つまり、制御回路27(の分光積算出回路27a)は、
 0.5≦A1/A3≦1.5   (4)
 を満たすか否かの判定を行う判定回路の機能を有する。 
 また、図4のステップS6における「第2」を「第3」に変更」に変更したステップS6′にしている。本変形例は、第1の実施形態と類似の効果を有する。第3の照明光は、第1の照明光よりも短波長側であるので、表層付近の血管の走行状態を把握するのに適する。そして、本変形例によれば、表層付近の血管の走行状態を把握するのに適した画質の良い観察画像を取得することができる。 
 次に第1の照明光、第2の照明光、及び第3の照明光を用いて観察画像を取得する第2変形例の内視鏡装置1Bを説明する。 
 図7は第2変形例の内視鏡装置1Bの構成を示す。この内視鏡装置1Bは、内視鏡3A,3Bと、光源装置4Bと、ビデオプロセッサ5Bと、カラーモニタ6とを有する。
 この内視鏡装置1Bは、図1の内視鏡装置1の光源装置4においてさらに第3の光源となる第3のLED23とダイクロイックミラー25bとを設けた光源装置4Bを備える。 
 LED駆動回路24からの駆動信号により発光する第3のLED23は、図2の2点鎖線で示す発光強度Ec(λ)を有する第3の波長帯域の狭帯域光により形成される第3の照明光を発生する。この第3の照明光の光路上に配置されたダイクロイックミラー25bにより、第3の波長帯域の光が選択的に反射され、反射された光路上に対向するダイクロイックミラー25aを選択的に透過し、対向する集光レンズ26により集光されてライトガイド11Aに入射される。 
 LED22の第2の照明光は、その光路上に配置されたダイクロイックミラー25bを選択的に透過し、上述したように更にダイクロイックミラー25aを選択的に透過し、対向する集光レンズ26により集光されてライトガイド11Aに入射される。 
 ビデオプロセッサ5Bは、図1のビデオプロセッサ5においての2系統の画像処理回路を3系統の画像処理回路に変更した構成にしている。
 具体的には、図1のビデオプロセッサ5における2接点を切り替えるマルチクレクサ35を、3接点を切り替えるマルチクレクサ35に変更し、第1及び第2の画像信号を格納する第1及び第2メモリ37a,37bを備えるメモリ回路37を第1、第2及び第3の画像信号を第1、第2及び第3メモリ37a,37b,37c備えるメモリ回路37に変更している。 
 また、図1のビデオプロセッサ5におけるメモリ回路37から第1及び第2の画像信号が入力されるゲイン可変アンプ38a,38bを備えるカラーバランス回路38を、第1、第2及び第3の画像信号が入力されるゲイン可変アンプ38a,38b,38cを備えるカラーバランス回路38に変更し、2つのD/A変換回路39a,39bを備えるD/A変換部39を、3つのD/A変換回路39a,39b,39cを備えるD/A変換部39に変更した構成となっている。そして、ビデオプロセッサ5Bは、D/A変換回路39cから出力する第3の画像信号を、カラーモニタ6のBチャンネルに入力するようにしている。
 また、本変形例においては、明るさ検出回路34は、第1,第2の3の画像信号の平均の明るさを検出する他に、第3の画像信号の平均の明るさを検出し、各明るさ信号を調光回路40と制御回路36に出力する。 
 また、本変形例においては、光源装置4Bの制御回路27は、第1及び第2の分光積A1,A2を算出し、(3)式の条件を満たすように調整する制御動作を行うと共に、第3の波長帯域の第3の照明光を用いて撮像する場合の第3の分光積A3を算出し、上述した(4)式の条件を満たすように第3の照明光の分光特性を調整する制御動作を行う。なお、分光特性格納メモリ28は、第1の実施形態におけるLED21,22の発光特性の情報の他に、LEDLED23の発光特性の情報も格納している。また、分光特性格納メモリ28は、光源装置4B内のダイクロイックミラー25a,25b,集光レンズ26の分光透過率Tls(λ)の情報を格納している。 
 本変形例においては、制御回路27は更に、以下の条件 
 1/A3≦1/A2(又は1≦A3/A2)   (5)
 を満たすか否かの判定を行い、この条件を満たすように第2又は第3の照明光の分光特性を調整する制御動作を行う。
 その他の構成は、第1の実施形態において説明した構成と同じであり、その説明を省略する。 
 上記の(5)式の条件は、以下のような理由により設定される。第3の照明光は、可視帯域における青色の波長帯域に属する短波長帯域であり、分光感度S(λ)が低下し易く、ノイズの影響を受け易い。 
 このため、(5)式のように、第3の分光積A3が第2の分光積A2よりも大きくなるように設定することにより、カラーバランスさせる場合に必要となる、ゲイン可変アンプ38cのゲインの値を抑制することにより、ノイズが増大することを抑制し、良好な画質を確保できるようにする。これに対して、分光積A3が分光積A2に比較して小さくなると、カラーバランスさせる場合、ゲイン可変アンプ38bのゲインの値よりもイン可変アンプ38cのゲインの値を大きくすることが必要になってしまう。 
 次に本変形例における内視鏡検査前の調整処理を、図8を参照して説明する。
 図8におけるステップS1,S2の処理は、図4おけるステップS1,S2の処理と同じである。ステップS2の次のステップS11において制御回路27は、光源装置4Bの第1,第2及び第3の光源をそれぞれ形成するLED21,22,23の発光強度Ea(λ)、Eb(λ)、Ec(λ)の情報を発光特性格納メモリ28から取得する。また、制御回路27は、光源装置4Bにおける光学系の分光透過率Tls(λ)の情報を発光特性格納メモリ28から取得する。 
 そして、次のステップS12において制御回路27(の分光積算出回路27a)は、第1、第2及び第3の波長帯域の照明光のもとでCCD14Aが撮像する場合の第1,第2及び第3の分光積A1,A2,A3を算出する。 
 次のステップS5において制御回路27は、前のステップS12において算出した第1及び第2の分光積A1,A2が(3)式の条件、つまり、0.5≦A1/A2≦1.5を満たすか否かの判定を行う。
 ステップS5の判定処理において、(3)式の条件を満たさない判定結果になる場合には、ステップS6において制御回路27は、第2の光源となるLED22の発光強度Eb(λ)等の分光特性を変化させ、ステップS11の処理に戻る。図4において説明したように駆動電流Ibを増加、又は減少させて、(3)式の条件を満たすように調整する。なお、駆動電流Ibの可変範囲内において、(3)式の条件を満たすように調整できない場合には、駆動電流Iaを調整して(3)式の条件を満たすように調整する。 
 ステップS5において(3)式の条件を満たす判定結果が得られた場合には、ステップS13において制御回路27は、ステップS12において算出した第1及び第3の分光積A1,A3が(4)式の条件、つまり、0.5≦A1/A3≦1.5を満たすか否かの判定を行う。 
 ステップS13の判定処理において、(4)式の条件を満たさない判定結果になる場合には、ステップS14において制御回路27は、第3の光源となるLED23の発光強度Eb(λ)等の分光特性を変化させ、ステップS11の処理に戻る。図4において説明したように駆動電流Ibを増加、又は減少させて、(4)式の条件を満たすように調整する。なお、駆動電流Ibの可変範囲内において、(4)式の条件を満たすように調整できない場合には、駆動電流Iaを調整して(4)式の条件を満たすように調整する。
 ステップS13の判定処理において、(4)式の条件を満たす判定結果になる場合には、ステップS15において制御回路27は、ステップS5,S13において(3)式及び(4)を満たす、分光積A2,A3が(5)式の条件、つまり1/A3≦1/A2を満たすか否かの判定を行う。 
 ステップS15の判定処理において、(5)式の条件を満たさない判定結果になる場合には、ステップS16において制御回路27は、第2の光源又は第3の光源の発光強度等の分光特性を変化させ、ステップS11の処理に戻る。 
 ステップS15の判定処理において、(5)式の条件を満たす判定結果になる場合には、図4の場合と同様にステップS7において制御回路27は、標準白色板を用いてカラーバランスさせる処理を行う。 
 但し、図4においては、明るさ検出回路34から出力される第1の照明光のもとで撮像された第1の画像信号の明るさ信号と、第2の照明光のもとで撮像された第2の画像信号の明るさ信号と、の明るさ情報に基づいて、2つの明るさが等しくなるようにカラーバランス回路38における2つのゲイン可変アンプ38a,38bにおける少なくとも一方のゲインを調整していた。
 これに対して本変形例においては、明るさ検出回路34から出力される第1の画像信号の明るさ信号及び第2の画像信号の明るさ信号の他に、第3の照明光のもとで撮像された第3の画像信号の明るさ信号の明るさ情報に基づいて、3つの明るさが等しくなるようにカラーバランス回路38′における3つのゲイン可変アンプ38a,38b,38cにおける少なくとも2つのゲインを調整する。 
 ゲイン可変アンプ38a,38b,38cの出力信号の信号レベルが等しくなるカラーバランス状態に設定する処理が終了すると、初期設定における調整処理が終了し、ステップS8に示すように内視鏡検査を開始することができる状態となる。つまり、図8の初期設定における調整処理は終了する。 
 図9は、図8のカラーバランスさせる処理が終了し、内視鏡検査を行う場合の動作を説明するタイミング図を示す。 
 図9のタイミング図は、図5のタイミング図が第1及び第2の照明光を交互に発光させたものを、第1,第2及び第3の照明光を順次発光させたものに変更したタイミング図となっている。
 具体的には、第1の実施形態と同様にLED21を第1の照明期間T1だけ発光させた後、LED22を第2の照明期間T2だけ発光させるが、本変形例では第2の照明期間T2の後、LED23を第3の照明期間T3だけ発光させるように、3つのLED21,22,23を順次発光させる。なお、各照明期間は等しく、T1=T2=T3である。 
 図9に示すようにLED21は、時間t1~t2,t12~t14,…のように発光し、LED22は、時間t2~t10,t14~t16,…のように発光し、LED23は、時間t10~t12,t16~t18,…のように発光する。 
 また、照明期間Ti(i=1,2,3)の終了に同期して、CCDドライバ31は、駆動信号をCCD14Aに印加し、CCD14Aは、時間t2~t3,t10~t11,t12~13,t14~t15,t16~t17,…において、第1の撮像信号、第2の撮像信号、第3の撮像信号、第1の撮像信号、第2の撮像信号、…を順次出力する。
 第1の実施形態と同様に第1メモリ37aと第2メモリ37bは、第1の撮像信号と第2の撮像信号にそれぞれ対応する第1の画像信号と第2の画像信号を格納し、本変形例ではさらに第3メモリ37cは、第3の撮像信号に対応する第3の画像信号を格納する。 
 また、第1メモリ37a、第2メモリ37b及び第3メモリ37aは、図9に示すように最初の照明期間T1(t1~t2),T2(t2~t3),T3(t10~t12)において取得した画像信号を同時化して、1フレーム期間Tとなる時間t12~t18(=T1+T2+T3)、第1の画像信号Sa1、第2の画像信号Sb1及び第3の画像信号Sc1を後段側に出力する。なお、これらの画像信号の次に、次の照明期間T1(t12~t14),T2(t14~t16),T3(t16~t18)において取得した画像信号は同時化され、第1の画像信号Sa2、第2の画像信号Sb2及び第3の画像信号Sc2が同時に出力される。 
 本変形例においても、第1の実施形態と同様の効果を有する。なお、第1の実施形態においては、2つの異なる波長帯域において取得される観察画像の画質としてSNRの良い画像を取得できるのに対して、本変形例によれば、3つの異なる波長帯域において取得される観察画像の画質としてSNRの良い画像を取得できる。 
 次に本発明の第2の実施形態を説明する。
(第2の実施形態)
 図10は、本発明の第2の実施形態の内視鏡装置1Cの構成を示す。第1の実施形態(及び第1変形例)においては、モノクロの撮像素子を備えた内視鏡3A,3Bの場合において説明したが、本実施形態は、光学的に色分離するカラーフィルタを有する撮像素子を搭載した内視鏡を備える。 
 図10に示すように内視鏡装置1Cは、内視鏡3A′,3B′と、光源装置4Bと、ビデオプロセッサ5Cと、カラーモニタ6とを備える。 
 内視鏡3A′は、図1の内視鏡3Aにおいて、CCD14Aの撮像面の前にカラーフィルタ41Aが設けられた構成となっている。 
 図11は、本実施形態におけるカラーフィルタ41Aを構成するRフィルタ41r、Gフィルタ41g、Bフィルタ41bの分光透過率の特性を示す。なお、図11におけるLED21,22,23の発光強度Ea(λ)、Eb(λ)、Ec(λ)、は、図2において示したものと同じである。
 また、内視鏡3B′は、図1の内視鏡3Bにおいて、CCD14Bの撮像面の前にカラーフィルタ41Aとは特性が異なるカラーフィルタ41Bが設けられた構成となっている。 
 また、本実施形態におけるフラッシュメモリ17内の分光情報格納領域17a′は、上述した分光情報格納領域17aの分光情報の他に、カラーフィルタ41Aの分光透過率の情報を格納している。なお、以下の説明では、カラーフィルタ41Aを備えたCCDを符号14A′を用いて説明する。つまり、CCD14A′の分光感度Sa′(λ)は、CCD14Aの分光感度Sa(λ)にカラーフィルタ41Aの分光透過率(つまり、図11に示すRフィルタ41r、Gフィルタ41g、Bフィルタ41bの分光透過率(それぞれR(λ)、G(λ)、B(λ)で示す)を乗算した特性に等しい。そして、概略の分光感度Sa′(λ)は、Rフィルタ41rの分光透過率に近い特性の画素と、Gフィルタ41gの分光透過率に近い特性を持つ画素と、Bフィルタ41bの分光透過率に近い特性の画素とを備えた特性となる。
 また、本実施形態においては、光源装置4Bは、図7の光源装置4Bと同じ構成である。但し、本実施形態においては、図12に示すようにLED駆動回路24はLED21とLED22とを交互に発光させ、LED23を常時発光(換言すると連続発光)させる。なお、図12においては、LED21~23が発光した場合のHレベルの照明光L1~L3の照明期間を、発光の順序の情報を付けて示す。 
 例えば、第1のLED21は、時間t1~t2で1回目の発光(照明)をするためにその発光期間(又は照明期間)をL1-1で示し、時間t3~t4で2回目の発光をするためにその発光期間(又は照明期間)をL1-2で示す。 
 同様に、第2のLED22は、時間t2~t3で1回目の発光をするためにその発光期間(又は照明期間)をL2-1で示し、時間t4~t5で2回目の発光をするためにその発光期間(又は照明期間)をL2-2で示す。 
 また、第3のLED23は、常時発光するが、時間t1~t2で1回目の発光をするためにその発光期間(又は照明期間)をL3-1で示し、時間t2~t3で2回目の発光をするためにその発光期間(又は照明期間)をL3-2で示す。
 また、本実施形態におけるビデオプロセッサ5Cは、このビデオプロセッサ5Cに接続されたカラーフィルタ(図10では41A)を備えた撮像素子(図10ではCCD14A′)に対応した信号処理を行う。 
 CCD14A′から出力される撮像信号は、CDS回路32を経て信号成分が抽出された画像信号となり、色分離回路42によりカラーフィルタ41AにおけるRフィルタ41r、Gフィルタ41g、Bフィルタ41bの配列に応じた3つのR,G,Bチャンネルの画像信号に分離される。 
 色分離回路42により分離されたG,R,Bチャンネル(図10ではGch,Rch,Bchと略記)の画像信号は、A/D変換回路33a,33b,33cと、明るさ検出回路34とに入力される。 
 図12は、G,R,Bチャンネルの画像信号を具体的に示す。例えば、LED21による第1の照明光L1の1回目の照明期間L1-1が終了して、LED22による第2の照明光L2の1回目の照明期間L2-1が開始する期間において、色分離回路42は、Gチャンネルの画像信号としてIG1(L1-1)、Rチャンネルの画像信号としてIR1(L1-1)、Bチャンネルの画像信号としてIB1(L3-1)をそれぞれ後段側に出力する。
 また、LED22による第2の照明光L2の1回目の照明期間L2-1が終了して、LED21による第1の照明光L1の2回目の照明期間L1-2が開始する期間において、色分離回路42は、Gチャンネルの画像信号としてIG2(L2-1)、Rチャンネルの画像信号としてIR2(L2-1)、Bチャンネルの画像信号としてIB2(L3-2)をそれぞれ後段側に出力する。 
 なお、本実施形態においては、図11の主要な分光特性を考慮して、第1の照明光L1の照明光の下で被検体2からの戻り光を受光した場合、Gチャンネルの画像信号とRチャンネルの画像信号とを、以下に説明する加算回路43により加算して、Gチャンネルの画像信号を生成する。 
 A/D変換回路33a,33b,33cにより変換されたデジタルの画像信号は、メモリ回路37の第1メモリ37a、第2メモリ37b、第3メモリ37cにそれぞれ格納される。
 メモリ回路37の第1メモリ37a、第2メモリ37b、第3メモリ37cにより同時化された画像信号は、加算回路43を経てカラーバランス回路38のゲイン可変アンプ38a,38b,38cに入力されると共に、制御回路36にも入力される。 
 例えば、上記照明期間L2-1が開始する期間において色分離回路42から出力されるGチャンネルの画像信号IG1(L1-1)、Rチャンネルの画像信号IR1(L1-1)、Bチャンネルの画像信号IB1(L3-1)は、図12において、第1メモリ入力、第2メモリ入力、第3メモリ入力により示すようにそれぞれ第1メモリ37a、第2メモリ37b、第3メモリ37cに格納される。 
 また、上記照明期間L2-1の次の照明期間L1-2が開始する期間において色分離回路42から出力されるGチャンネルの画像信号IG2(L2-1)、Rチャンネルの画像信号IR2(L2-1)、Bチャンネルの画像信号IB1(L3-2)は、図12において、第1メモリ入力、第2メモリ入力、第3メモリ入力により示すようにそれぞれ第1メモリ37a、第2メモリ37b、第3メモリ37cに格納される。
 第1メモリ37a、第2メモリ37b、第3メモリ37cは、照明期間L1-1と照明期間L2-1とにおいて格納した画像信号を同時化して出力する。この場合、第1の照明光L1の場合において取得した画像信号IG1(L1-1)とIR1(L1-1)は、第2の照明光L2の場合における画像信号IG2(L2-1)とIR2(L2-1)に比較して信号レベルが大きいので、図12に示すように加算回路は、両画像信号IG1(L1-1)とIR1(L1-1)を加算して出力する(図12ではIG1+IR1と略記)。なお、第2の照明光L2の場合における画像信号は、IR2(L2-1)のみと近似している。 
 照明期間L1-2が終了した時間t4以降の動作は、照明期間L1-1が終了した時間t2~t4を周期Tとした動作の繰り返しとなる。 
 カラーバランス回路38のゲイン可変アンプ38a,38b,38cのゲインは、第1の実施形態において説明したように標準白色板を用いて調整される。本実施形態においては、Gチャンネルの画像信号として、加算した画像信号を採用するため、制御回路36は、Gチャンネルの加算した画像信号を参照して、3つのゲイン可変アンプ38a,38b,38cのゲインを調整する。
 カラーバランス回路38から出力される3つの画像信号は、D/A変換部39の3つのD/A変換回路39a,39b,39cを経て、カラーモニタ6のG,R,Bのチャンネルに入力される。そして、カラーモニタ6の表示面に、CCD14A′により撮像された被検体2の生体組織の表層付近の血管の走行状態の観察画像が内視鏡画像として表示される。 
 その他の構成は、上述した第1の実施形態とほぼ同様である。 
 本実施形態における内視鏡検査を行う前の調整処理は、図8に示した処理と殆ど同じである。 
 但し、本実施形態における(1)式の第1の分光積A1
 A1=∫Sa(λ)Ea(λ)Tls(λ)Ten(λ)dλ  (1)
 における分光感度Sa(λ)は、分光感度Sa′(λ)に置換され、これは
 Sa′(λ)≒G(λ)+R(λ)
 により近似される。また、調整処理が終了後の内視鏡検査を行う場合の動作のタイミング図は図12に示すようになる。
  本実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態によれば、第1の照明光L1のもとで撮像を行う場合には、カラーフィルタ41AにおけるRフィルタ41r、Gフィルタ41g、Bフィルタ41bの分光透過率の特性を考慮して、加算信号を用いて観察画像を生成する処理を行うようにしているので、SNRの良い画質の観察画像を生成できる。 
 上述した実施形態においては、実際に使用する内視鏡装置1等の場合において、実際に使用する光源装置が発生する複数の波長帯域の照明光の場合において、実際に使用する内視鏡の撮像素子等の特性を考慮して、(3)式、(4)式、及び(5)式を満たすように主に、光源装置におけるLEDの特性を調整した。 
 これに対して、以下に説明するように各種の内視鏡、各種の光源装置における光学的情報をデータベースに登録しておき、内視鏡検査を行う病院の術者は、その病院が有する複数の内視鏡、複数の光源装置から内視鏡検査を行う場合の条件に適する組み合わせの内視鏡及び光源装置を決定するようにしても良い。
 図13は、所定の内視鏡検査を行うのに適した内視鏡及び光源装置を決定する処理を示す。 
 例えば、メーカのデータベース作成者は、最初のステップS21において、このメーカが製造した各種の内視鏡、各種の光源装置の光学的特性を、データベース装置を構成するハードディスク装置等に記録し、光学的特性のデータベースを作成する。このデータベース装置のデータベースは、通信線や、インターネット等により、参照できるようにする。 
 次のステップS22において病院において所定の内視鏡検査を行おうとする術者は、データベース装置から所定の内視鏡検査に適した情報を取得するために、データベース装置に対して、所定の内視鏡検査において使用する第1の照明光L1の波長帯域W1と、第2の照明光L2の第2の波長帯域W2、第3の照明光L3の第3の波長帯域W3の設定(入力)を、端末装置のキーボードなどから行う。なお、端末装置として、光源装置に設けられた操作パネルやビデオプロセッサに設けられた操作パネルを利用しても良い。
 次のステップS23においてデータベース装置は、ステップS22の照明光の条件に該当する光源装置を抽出して、端末装置等の表示装置に表示する。なお、表示装置としてカラーモニタ6を利用しても良い。術者は、表示装置に表示された光源装置のリストから病院が有する光源装置を抽出し、使用可能な光源装置の候補とする設定を行う。なお、使用可能な光源装置が1つの場合には、使用可能な光源装置が決定される。 
 また、次のステップS24においてデータベース装置は、ステップS22の照明光の条件に該当する内視鏡を抽出して、端末装置等の表示装置に表示する。術者は、表示装置に表示された内視鏡のリストから病院が有する内視鏡を抽出し、使用可能な内視鏡の候補とする設定を行う。なお、使用可能な内視鏡が1つの場合には、使用可能な内視鏡が決定される。 
 次のステップS25において術者は、使用可能な光源装置(の候補)と使用可能な内視鏡(の候補)において、照明光L1,L2,L3の各波長帯域においての分光積を算出するように入力する。そして、表示装置には、算出された分光積が表示される。
 この場合、データベース装置に対して、データベース装置が分光積を算出するように入力するようにしても良いし、端末装置において、分光積を算出するプログラムを搭載し、端末装置において、分光積を算出するようにしても良い。 
 次のステップS26において術者は、算出された分光積において、(3)式、(4)式、及び(5)式を最も適切に満たす組み合わせの光源装置、内視鏡を抽出し、所定の内視鏡検査を行う内視鏡装置において実際に使用する光源装置、内視鏡とする。そして、図13の処理を終了する。なお、2つの波長帯域の光を用いて所定の内視鏡検査を行う場合には、(3)式又は(4)式を満たす組み合わせの光源装置及び内視鏡を抽出又は選択すれば良い。
 図13のように行うと、使用可能な光源装置、内視鏡から、(3)式、(4)式、及び(5)式を最も適切に満たす組み合わせの光源装置、内視鏡を選択して内視鏡検査に使用できるので、より適切に複数の波長帯域の光を用いて生成した観察画像の画質を総合的に向上することができる。 
 図13のように行うと、例えば使用可能な内視鏡が複数、存在する場合、それぞれに搭載された撮像素子の分光感度S(λ)と、ライトガイド等の分光透過率T(λ)の情報を含めて、それぞれ分光積Aを算出するため、第1の実施形態のように主に光源装置による分光特性のみから(3)式、(4)式、及び(5)式を満たすように設定する場合よりも、適切に(3)式、(4)式、及び(5)式を満たすように設定し易い。 
 また、(3)式、(4)式の条件をより厳しくした場合においても、これらの条件を満たすように設定し易い。例えば(3)式を満たす組み合わせのもの複数存在する場合、(3)式よりも厳しい条件を満たす組み合わせのものに決定するようにしても良い。
 例えば、0.5<C、1.5>DとしてC≦A1/A2≦Dを満たす複数の内視鏡又は複数の光源装置が存在する場合、DーCの値が最も小さい組み合わせとなる内視鏡及び光源装置を採用するように決定しても良い。
 なお、1つの光源装置を使用する場合においてもその光源装置を用いて、所定の内視鏡検査を行う場合、その光源装置からデータベース装置にアクセスし、所定の内視鏡検査に使用可能な複数の内視鏡が存在するような場合(例えば図1,図10の内視鏡3B)、(3)式、(4)式、及び(5)式等をより適切に満たす内視鏡を用いて内視鏡検査を行うようにしても良い。 
 例えば、図10において、2点鎖線で示すように光源装置4の制御回路27は、通信線51を介してデータベース装置52にアクセスすることができるようにしている。そして、この光源装置4を用いて、複数の波長帯域の光を用いて所定の内視鏡検査を行う場合、その内視鏡検査を行うのに適した内視鏡を選定して内視鏡装置を決定でき、その内視鏡装置により得られる観察画像の画質を総合的に向上することができるようになる。 
 なお、上述した実施形態等において、分光積A1,A2等を算出する場合、内視鏡の種別による個体差が大きいもののみで分光積を算出するようにしても良い。 
 また、上述した実施形態等を部分的に組み合わせる等して構成される実施形態も本発明に属する。
 本出願は、2015年3月17日に日本国に出願された特願2015-053688号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (7)

  1.  ヘモグロビンを有する被検体に照射され、可視の波長帯域のうち赤色の帯域における前記ヘモグロビンの吸光特性上で極大値を含む波長から極小値を含む波長間に狭帯域の分光特性を有する第1の波長帯域の光と、前記第1の波長帯域の光よりも前記被検体における散乱特性及び前記ヘモグロビンの吸収特性が低く、かつ前記第1の波長帯域の光よりも長波長の波長帯域を有する第2の波長帯域の光とを発生する光源部と、
     前記光源部からの光が照射された前記被検体からの光を受光し、前記第1の波長帯域の光に対応する前記被検体の撮像信号である第1の撮像信号と、前記第2の波長帯域の光に対応する前記被検体の撮像信号である第2の撮像信号とを生成する撮像部と、
     前記撮像部において生成された第1の撮像信号と、前記第2の撮像信号とから前記被検体の観察画像を生成する画像生成部と、
     前記第1の波長帯域における前記光源部から前記撮像部に至る第1の分光積が、前記第2の波長帯域における前記光源部から前記撮像部に至る第2の分光積の50%~150%以内となる条件に収まるように前記光源部から前記撮像部にいたる前記第1の波長帯域の光及び前記第2の波長帯域の光のうち少なくとも一方の分光積の値を制御する制御部と、
     を有することを特徴とする内視鏡装置。
  2.  前記制御部は、前記第1の波長帯域の光及び前記第2の波長帯域の光のうち少なくとも一方の発光強度を制御することにより、前記条件を満たすように前記第1の波長帯域の光及び前記第2の波長帯域の光のうち少なくとも一方の分光積の値を制御することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
  3.  前記第2の波長帯域の光は、前記第1の波長帯域の光よりも広帯域な光であり、かつ前記赤色もしくは近赤外の帯域の光であることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
  4.  前記光源部は、更に前記第1の波長帯域の光よりも短波長側の可視の波長帯域を有する第3の波長帯域の光を発生し、
     前記撮像部は、更に前記第3の波長帯域の光に対応する前記被検体の撮像信号である第3の撮像信号を生成し、
     前記画像生成部は、前記第1の撮像信号と、前記第2の撮像信号と、前記第3の撮像信号とから前記被検体の観察画像を生成し、
     前記制御部は、更に前記第1の分光積A1及び前記第2の分光積A2及び前記第3の波長帯域における前記光源部から前記撮像部に至る第3の分光積A3が以下の第2の条件
     1/A3≦1/A2
    を満たすように前記光源部から前記撮像部に至る前記第1の波長帯域の光、前記第2の波長帯域の光、及び前記第3の波長帯域の光における少なくとも1つの分光積の値を制御することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
  5.  前記内視鏡装置は、撮像感度がそれぞれ異なる第1及び第2の撮像素子により形成された前記撮像部としての第1及び第2の撮像部をそれぞれ備えた第1及び第2の内視鏡と、
     前記第1又は前記第2の内視鏡が着脱自在に接続され、前記第1の波長帯域の光を発生する第1の発光素子及び前記第2の波長帯域の光を発生する第2の発光素子を内蔵した光源部を内蔵した光源装置と、を備え、
     前記制御部は、前記光源装置に接続された前記第1又は前記第2の内視鏡に搭載された前記第1又は前記第2の撮像部の前記撮像感度の特性を、前記撮像感度の特性を格納した情報格納部から読み出し、更に前記第1の発光素子及び前記第2の発光素子の発光特性の情報を参照して、前記第1及び前記第2の分光積を算出する分光積算出部を備えることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
  6.  更に、前記撮像部の撮像感度又は前記第1及び第2の波長帯域の光を導光するライトガイドの分光透過率が異なる複数の内視鏡と、前記第1及び第2の波長帯域の光を発生する発光特性を有する光源部と、におけるそれぞれの波長に対する分光特性の情報をデータベースとして格納するデータベース装置を有し、
     前記制御部は、前記第1及び第2の波長帯域の光を用いて所定の内視鏡検査を行う場合、前記データベースを参照して、前記条件及び前記第2の条件を満たす内視鏡を選択する処理を行うことを特徴とする請求項5に記載の内視鏡装置。
  7.  更に、前記撮像部の撮像感度又は前記第1及び第2の波長帯域の光を導光するライトガイドの分光透過率が異なる複数の内視鏡と、前記第1及び第2の波長帯域の光をそれぞれ発生する前記第1及び前記第2の発光素子の発光特性が異なる光源部をそれぞれ内蔵した複数の光源装置と、におけるそれぞれの分光特性の情報をデータベースとして格納するデータベース装置を有し、
     前記制御部は、前記第1及び第2の波長帯域の光を用いて所定の内視鏡検査を行う場合、前記データベースを参照して、前記条件を満たす組み合わせの内視鏡と光源装置とを選択することを特徴とする請求項5に記載の内視鏡装置。
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