特許 5883668 分光データ採取システム、及び電子内視鏡システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5883668

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月15日

(54)【発明の名称】分光データ採取システム、及び電子内視鏡システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20160301BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20160301BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20160301BHJP

   A61B 1/04 20060101ALI20160301BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 300D

   G02B23/24 B

   G02B23/26 B

   A61B1/04 370

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-20686(P2012-20686)

(22)【出願日】2012年2月2日

(65)【公開番号】特開2013-158383(P2013-158383A)

(43)【公開日】2013年8月19日

【審査請求日】2014年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078880

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100169856

【弁理士】

【氏名又は名称】尾山 栄啓

(72)【発明者】

【氏名】池本 洋祐

【審査官】 樋熊 政一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２００３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４３１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６２１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４８９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２００３８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体に照射される照射光を射出する光源と、
前記照射光又は前記被写体からの反射光を複数のピーク波長を持つ分光光に分光するフィルタであって、分光する光のピーク波長が可変な透過波長可変型フィルタと、
撮像素子面上に、所定の複数種類のカラーフィルタの配列からなるカラーフィルタ配列群が設置され、前記透過波長可変型フィルタの分光特性が付与された被写体像を該カラーフィルタ配列群を通して撮影することでカラー情報を持つ撮像信号を生成する撮像素子と、
前記透過波長可変型フィルタにより分光された分光光の分光特性を測定する分光測定手段と、
前記撮像素子により生成された前記被写体の撮像信号、該被写体の撮影時に前記透過波長可変型フィルタにて設定されていた各ピーク波長に対する前記各カラーフィルタの分光特性、及び前記分光測定手段により測定された分光光の分光特性に基づいて、該被写体から該撮像素子に入射する、該各ピーク波長の光の強度を算出する分光算出手段と、
を備える、
分光データ採取システム。

【請求項2】

前記分光算出手段により前記複数のピーク波長の光の強度が算出される毎に、前記透過波長可変型フィルタによる分光光のピーク波長が変化するように、該透過波長可変型フィルタを駆動制御するフィルタ駆動制御手段
を更に備える、
請求項１に記載の分光データ採取システム。

【請求項3】

前記フィルタ駆動制御手段は、
前記複数のピーク波長の光の強度を前記分光算出手段に算出させるにあたり、前記分光測定手段により測定される分光光が持つ前記複数のピーク波長の各々が目標となるピーク波長に収束するまで、前記透過波長可変型フィルタを駆動制御して、該透過波長可変型フィルタによる分光光のピーク波長を調節する、
請求項２に記載の分光データ採取システム。

【請求項4】

前記透過波長可変型フィルタと、該透過波長可変型フィルタとは異なる分光特性を持つ少なくとも一つのフィルタと、が円周方向に配置された回転式フィルタターレットと、
前記回転式フィルタターレットを駆動制御して、該回転式フィルタターレット内の何れか一つのフィルタを、前記光源と前記撮像素子との間の光路に選択的に挿置するターレット駆動制御手段と、
を更に備える、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の分光データ採取システム。

【請求項5】

前記照射光を透過又は反射するミラーと、
前記ミラーにて前記照射光を透過又は反射させることにより、該照射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段と、
を更に備え、
前記透過波長可変型フィルタは、前記第一の光路に配置されており、
前記第一の光路に導かれた照射光は、前記透過波長可変型フィルタを介して前記被写体を照射し、
前記第二の光路に導かれた照射光は、前記透過波長可変型フィルタを介さずに前記被写体を照射する、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の分光データ採取システム。

【請求項6】

前記反射光を透過又は反射するミラーと、
前記ミラーにて前記反射光を透過又は反射させることにより、該反射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段と、
を更に備え、
前記透過波長可変型フィルタは、前記第一の光路に配置されており、
前記第一の光路に導かれた反射光は、前記透過波長可変型フィルタを介して前記撮像素子に入射し、
前記第二の光路に導かれた照射光は、前記透過波長可変型フィルタを介さずに前記撮像素子に入射する、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の分光データ採取システム。

【請求項7】

請求項１から請求項６の何れか一項に記載の分光データ採取システムが組み込まれた電子内視鏡システムであって、
プロセッサと、
電子内視鏡と、
を備え、
前記電子内視鏡は、前記撮像素子を備えており、
前記プロセッサは、少なくとも、前記光源、前記透過波長可変型フィルタ、前記分光算出手段を備えている、
電子内視鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、診断を支援するための分光データを採取することができる分光データ採取システム、及び電子内視鏡システムに関する。

【背景技術】

【0002】

医療機器分野においては、病変部の診断をより効果的に行うため、分光画像を撮影可能な電子内視鏡システムが知られている。この種の電子内視鏡システムの具体的構成が例えば特許文献１に記載されている。

【0003】

特許文献１に記載の電子内視鏡システムは、消化器官（胃粘膜等）における分光反射率の推定に基づき、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージングを行う。具体的には、特許文献１に記載の電子内視鏡システムは、面順次式のＲ、Ｇ、Ｂの回転フィルタの代わりに、３つの狭帯域のバンドパスフィルタが設けられており、各狭帯域バンドパスフィルタを介して狭帯域光を順次出力し、各狭帯域光で得られた３つの信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲＧＢ信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を生成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２５５３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１に記載の電子内視鏡システムは、狭帯域光で照射された被写体像から推定される擬似的な分光画像を生成するにすぎない。そのため、特許文献１に記載の電子内視鏡システムでは、分光画像を用いた分光解析等の精度が低いという問題が指摘される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、被写体に照射される照射光を射出する光源と、照射光又は被写体からの反射光を複数のピーク波長を持つ分光光に分光するフィルタであって、分光する光のピーク波長が可変な透過波長可変型フィルタと、撮像素子面上に、所定の複数種類のカラーフィルタの配列からなるカラーフィルタ配列群が設置され、透過波長可変型フィルタの分光特性が付与された被写体像をカラーフィルタ配列群を通して撮影することでカラー情報を持つ撮像信号を生成する撮像素子と、撮像素子により生成された被写体の撮像信号、及び、被写体の撮影時に透過波長可変型フィルタにて設定されていた各ピーク波長に対する各カラーフィルタの分光特性に基づいて、被写体から撮像素子に入射する、各ピーク波長の光の強度を算出する分光算出手段とを備えることを特徴としたシステムである。

【0007】

本発明によれば、光学的な分光フィルタを用いることにより品質の高い分光データ（各ピーク波長の光の強度）を採取することができ、しかも、近年広く普及しているカラー撮像素子と、複数の透過ピーク波長を設定可能な透過波長可変型フィルタとを用いることにより、複数のピーク波長の分光データを同時に採取することが可能となっている。そのため、分光データの採取時間を短縮することができる。すなわち、本発明によれば、高品質な分光データを限られた時間内でより多く採取することができるため、分光解析等の分光データを用いた処理の精度が向上する。

【0008】

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、透過波長可変型フィルタにより分光された分光光の分光特性を測定する分光測定手段を更に備えたものであってもよい。この場合、分光算出手段は、撮像素子により生成された被写体の撮像信号、被写体の撮影時に透過波長可変型フィルタにて設定されていた各ピーク波長に対する各カラーフィルタの分光特性、及び、分光測定手段により測定された分光光の分光特性に基づいて、被写体から撮像素子に入射する、各ピーク波長の光の強度を算出することができる。

【0009】

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、分光算出手段により複数のピーク波長の光の強度が算出される毎に、透過波長可変型フィルタによる分光光のピーク波長が変化するように、透過波長可変型フィルタを駆動制御するフィルタ駆動制御手段を更に備えた構成としてもよい。

【0010】

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、透過波長可変型フィルタと、透過波長可変型フィルタとは異なる分光特性を持つ少なくとも一つのフィルタと、が円周方向に配置された回転式フィルタターレットと、回転式フィルタターレットを駆動制御して、回転式フィルタターレット内の何れか一つのフィルタを、光源と撮像素子との間の光路に選択的に挿置するターレット駆動制御手段とを更に備えた構成としてもよい。

【0011】

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、照射光を透過又は反射するミラーと、ミラーにて照射光を透過又は反射させることにより、照射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段とを更に備えた構成としてもよい。透過波長可変型フィルタは、例えば第一の光路に配置されており、第一の光路に導かれた照射光は、透過波長可変型フィルタを介して被写体を照射し、第二の光路に導かれた照射光は、透過波長可変型フィルタを介さずに被写体を照射する。

【0012】

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、反射光を透過又は反射するミラーと、ミラーにて反射光を透過又は反射させることにより、反射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段とを更に備えた構成としてもよい。透過波長可変型フィルタは、例えば第一の光路に配置されており、第一の光路に導かれた反射光は、透過波長可変型フィルタを介して撮像素子に入射し、第二の光路に導かれた照射光は、透過波長可変型フィルタを介さずに撮像素子に入射する。

【0013】

また、本発明の一形態に係る電子内視鏡システムは、上記分光データ採取システムが組み込まれたものであり、プロセッサと、電子内視鏡とを備える。電子内視鏡は、撮像素子を備えており、プロセッサは、少なくとも、光源、透過波長可変型フィルタ、分光算出手段を備えている。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る分光データ採取システム及び電子内視鏡システムによれば、光学的な分光フィルタを用いることにより品質の高い分光データを採取することができる。また、複数のピーク波長の分光データを同時に採取することができるため、分光データの採取時間を短縮することができる。すなわち、本発明に係る分光データ採取システム及び電子内視鏡システムによれば、高品質な分光データを限られた時間内でより多く採取することができるため、分光解析等の分光データを用いた処理の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。

【図2】Ｙｅフィルタの分光特性と、イエロー画素Ｙｅの出力値との関係を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムにて実行される分光データ採取処理を示すフローチャートである。

【図4】別の実施形態に係る分光ユニットに備えられる回転式フィルタターレットの構成を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例１の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例２の構成を示すブロック図である。

【図7】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例３の構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例４の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムについて説明する。

【0017】

図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用の撮像システムであり、電子スコープ１００、プロセッサ２００、及びモニタ３００を備えている。電子スコープ１００の基端は、プロセッサ２００と光学的・電気的に接続されている。プロセッサ２００は、電子スコープ１００が出力する撮像信号を処理して画像を生成する画像処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ１００を介して照射する光源装置とを一体に備えた一体型プロセッサである。別の実施形態では、画像処理装置と光源装置とを一体型装置でなく別体の装置で構成してもよい。

【0018】

図１に示されるように、プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２、及びタイミングコントローラ２０４を有している。システムコントローラ２０２は、電子内視鏡システム１を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ２０４は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各種回路に出力する。

【0019】

ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、白色光を放射する。ランプ２０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ２０８から放射された照射光は、分光ユニット２１０に入射する。

【0020】

ここで、一般に、診断に有用な分光画像の波長帯域は、診断対象となる部位及び病変部に応じて異なる。また、部位や病変部の種類によっては、異なる波長帯域で撮像された複数の分光画像を必要とするものもある。本実施形態の電子内視鏡システム１は、このような要請に応えるべく、任意の波長帯域にて分光画像を撮像可能に構成されている。具体的には、分光ユニット２１０は、ギャップ可変式エタロンを搭載する分光器２１０ａを有している。ギャップ可変式エタロンは、ファブリペロー干渉計と同じ原理で透過スペクトルを可変するものであり、一面に反射膜が形成された一対の透過基板を反射膜同士が向かい合わせとなるように平行に並べられており、透過基板に入射した光を反射膜間で多重反射及び干渉させ、特定の複数の波長にピークを持つ光（以下、「帯域制限光」と記す。）に分光する。ギャップ可変式エタロンより射出される帯域制限光が持つ複数のピーク波長は、反射膜同士のギャップ、すなわち透過基板同士のギャップによって決まる。透過基板同士のギャップは、分光器２１０ａに内蔵されている圧電アクチュエータを駆動制御することにより、変化させることができる。

【0021】

また、ギャップ可変式エタロンは、微小で精密なメカ部品であるため、温度変化や経年変化による僅かな機械的特性又は電気的特性の変化により光学性能が大きく変動する虞がある。例えば透明基板を保持する枠体が熱膨張により僅かに変形しただけでギャップが変動して分光特性（透過スペクトル）が大きく変化することがある。そのため、本実施形態において、分光ユニット２１０には、分光器２１０ａより射出される帯域制限光の分光特性を測定する分光測定器２１０ｂが備えられている。分光測定器２１０ｂは、ハーフミラー２１０ｄの反射成分を測定し、その測定値を分光器制御ユニット２１０ｃに出力する。分光器制御ユニット２１０ｃは、分光測定器２１０ｂより入力された測定値に基づいて分光器２１０ａ（圧電アクチュエータ）を駆動して透過基板同士のギャップを調節し、帯域制限光の分光特性が目標値に収束するようにフィードバック制御する。目標値は、例えば術者によるユーザインタフェース２１２の目標値設定操作に従って設定され、又は、後述する分光データ採取処理の実行時に設定される。

【0022】

分光器２１０ａは、アクチュエータ２１０ＡＣＴにより、照射光の光路に挿置され又は光路より退避される。本明細書中、分光器２１０ａを光路に挿置し、分光器２１０ａを用いて分光データを採取するモードを「分光データ採取モード」と記し、分光器２１０ａを光路より退避させ、分光器２１０ａを用いずに通常のカラー画像を生成するモードを「通常観察モード」と記す。電子スコープ１００に設けられたモード切替ボタン１１４、又はプロセッサ２００に設けられたユーザインタフェース２１２を操作してアクチュエータ２１０ＡＣＴを駆動させることにより、分光器２１０ａを光路に選択的に挿置することができる。なお、図１において、図面を簡明化する便宜上、モード切替ボタン１１４と他の回路との結線は省略している。

【0023】

ここではまず、通常観察モードについて説明する。通常観察モードでは、分光器２１０ａは、照射光の光路より退避される。そのため、分光ユニット２１０に入射した照射光は、分光器２１０ａを透過することなくＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射する。なお、本実施形態中、ランプ２０８とＬＣＢ１０２との間に配置されている絞りやカップリングレンズ等は便宜上、その説明及び図示を省略する。

【0024】

ＬＣＢ１０２の入射端に入射した照射光は、ＬＣＢ１０２内を全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２内を伝播した照射光は、電子スコープ１００の先端に配されたＬＣＢ１０２の射出端から射出する。ＬＣＢ１０２の射出端から射出した照射光は、配光レンズ１０４を介して被写体を照射する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。

【0025】

固体撮像素子１０８は、例えば補色市松型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサであり、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローＹｅ、シアンＣｙ、グリーンＧ、マゼンタＭｇの各補色に対応する撮像信号を得る。変換された撮像信号は、プリアンプ１１０による信号増幅後、ドライバ信号処理回路１１２を介して信号処理回路２２０に入力する。なお、固体撮像素子１０８は、例えばベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤイメージセンサであってもよい。また、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の他のイメージャであってもよい。

【0026】

タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。

【0027】

信号処理回路２２０に入力した撮像信号は、クランプ、ニー、γ補正、補間処理、ＡＧＣ（Auto Gain Control）、ＡＤ変換等の処理後、各色信号別にフレーム単位でＲ、Ｇ、Ｂの各色対応のフレームメモリ（不図示）にバッファリングされる。バッファリングされた各色信号は、タイミングコントローラ２０４によって制御されたタイミングでフレームメモリから掃き出されて、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換される。変換された映像信号がモニタ３００に順次入力することにより、被写体の通常のカラー画像がモニタ３００の表示画面に表示される。

【0028】

なお、信号処理回路２２０は、分光算出部２２０ａ、分光解析部２２０ｂ、分光データ保存部２２０ｃ、画像統合部２２０ｄを備えている。これらは、分光データ採取モードの実行に必要な構成であり、通常観察モード中は例えば待機電力を抑えるため、電力供給がオフされてスリープ状態にある。

【0029】

次に、分光データ採取モードについて説明する。分光データ採取モードでは、分光器２１０ａが照射光の光路に挿置され、分光算出部２２０ａ、分光解析部２２０ｂ、分光データ保存部２２０ｃ、画像統合部２２０ｄが起動される。そのため、分光ユニット２１０に入射した照射光は、分光器２１０ａを透過して帯域制限光に分光されて、ＬＣＢ１０２、配光レンズ１０４を介して被写体を照射する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８にて受光されて撮像信号に変換後、プリアンプ１１０、ドライバ信号処理回路１１２を介して信号処理回路２２０（分光算出部２２０ａ）に入力する。以下、説明の便宜上、分光データ採取モード（すなわち、ランプ２０８と固体撮像素子１０８との間の光路に分光器２１０ａが配置されている）時に固体撮像素子１０８に入射する被写体からの反射光を「分光反射光」と記す。この分光反射光の強度データが採取すべき分光データである。

【0030】

ここで、本実施形態のように、複数のピーク波長（例えば波長λ１〜λ４）を持つ帯域制限光で照射された被写体をカラー撮像素子によって撮像すると、各画素の出力値は、カラーフィルタを透過した波長λ１〜λ４の分光反射光強度を積算した値となる。例えば図２に、Ｙｅフィルタの分光特性と、イエロー画素Ｙｅの出力値との関係を示す。図２中、縦軸は、分光反射光強度及びＹｅフィルタの透過率を示し、横軸は、波長（単位：ｎｍ）を示す。また、実線（細線）は、Ｙｅフィルタ入射前の分光反射光強度を示し、実線（太線）は、Ｙｅフィルタ透過後の分光反射光強度（すなわちイエロー画素Ｙｅの出力値）を示し、破線は、Ｙｅフィルタの分光特性を示す。図２に示されるように、イエロー画素Ｙｅにはピーク波長λ１〜λ４の分光反射光が入射し、その出力値は、実線（太線）にて示されるピーク波長λ１〜λ４の分光反射光強度の積算値であって、各波長成分が混在した値となる。画素の出力値をピーク波長単位の分光データとして採取するためには、画素の出力値をピーク波長毎に分解する必要がある。

【0031】

そこで、分光算出部２２０ａは、illumi(λｎ)（ｎ＝１〜４）を、ピーク波長λｎの分光反射光強度と定義し、Ｃｙ(λｎ)、Ｍｇ(λｎ)、Ｙｅ(λｎ)、Ｇ(λｎ)を夫々、ピーク波長λｎに対するＣｙフィルタ、Ｍｇフィルタ、Ｙｅフィルタ、Ｇフィルタの透過率と定義し、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｅ、Ｇを夫々、シアン画素Ｃｙ、マゼンタ画素Ｍｇ、イエロー画素Ｙｅ、グリーン画素Ｇの出力値と定義した場合に、次式（１）に示される演算を行う。なお、分光算出部２２０ａは、ユーザインタフェース２１２の目標値設定操作等によって決定された目標値のピーク波長λ１〜λ４を次式（１）に適用する。また、分光算出部２２０ａは、分光データの精度を向上させるため、目標値に代えて実測値（すなわち、分光測定器２１０ｂにより測定されたピーク波長λ１〜λ４）を次式（１）に適用してもよい。また、分光算出部２２０ａは、分光データの精度を向上させるため、例えばＣｙ(λｎ)を、ピーク波長λｎに対するＣｙフィルタの透過率と、分光測定器２１０ｂにより測定されたピーク波長λｎの強度とを乗算した値としてもよい。Ｍｇ(λｎ)、Ｙｅ(λｎ)、Ｇ(λｎ)についても同様である。

【0032】

【数1】

【0033】

上記式（１）により、各色画素の出力値からピーク波長λ１〜λ４の分光反射光強度illumi(λ１)〜illumi(λ４)、すなわち被写体の分光データが４つ同時に算出される。なお、ベイヤ型画素配置の固体撮像素子はＲＧＢの三色フィルタであるため、ＲＧＢの各画素の出力値を用いて上記式（１）の同様に演算を行うと、最大で３つの分光データを同時に算出することができる。すなわち、同時に算出することができる最大の分光データ数は、固体撮像素子のカラーフィルタを構成する色数と等しい。

【0034】

＜分光データ採取処理＞
図３は、本実施形態の電子内視鏡システム１にて実行される分光データ採取処理を示すフローチャートである。分光データ採取処理では、所定の波長範囲（例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において被写体の分光データを５ｎｍ刻みで（合計で６１の分光データを）採取する。説明の便宜上、本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「Ｓ」と省略して記す。

【0035】

＜図３のＳ１（分光器２１０ａへの初期印加電圧算出）＞
分光データ採取処理の実行が開始されると、分光器制御ユニット２１０ｃは、所定の初期目標ピーク波長に基づいて分光器２１０ａに印加する初期電圧を算出する。初期電圧は、例えば、被写体の分光データを４つ同時に算出するため、４００ｎｍ〜７００ｎｍのうち４箇所にピークが現れるような値に設定されている。なお、分光データ採取処理の実行は、例えば、通常観察モードから分光データ採取モードへの移行、又はユーザインタフェース２１２への開始操作をトリガーとして開始される。

【0036】

また、ギャップ可変式エタロンにおいて、ピーク波長は、原理上、分光分布内の離散した位置に周期的に現れる。そのため、４００ｎｍ〜７００ｎｍ内の連続する４つの５ｎｍ刻みの波長にだけピークを持たせることはできない。従って、図３の分光データ採取処理では、４００ｎｍ〜７００ｎｍ内の離散的な複数のピーク波長の分光データを採取し、この採取作業を未採取のピーク波長の分光データが無くなるまで繰り返す。最終的に、４００ｎｍ〜７００ｎｍ内で５ｎｍ刻みの合計６１の分光データが採取されると、本分光データ採取処理が終了することとなる。なお、一度に採取する分光データ数（言い換えると、目標ピーク波長の数であり、帯域制限光内のピーク波長の数でもある。）は、常に４つとは限らず、未採取の分光データの分布や残数等に応じて１つ〜３つに減らされることもある。

【0037】

＜図３のＳ２（分光器２１０ａへの電圧印加）＞
分光器制御ユニット２１０ｃは、算出された電圧を分光器２１０ａに印加する。電圧が印加された分光器２１０ａは、ランプ２０８より入射した照射光を、目標ピーク波長と略一致するピーク波長を持つ帯域制限光に分光する。

【0038】

＜図３のＳ３（帯域制限光の分光特性の測定）＞
分光測定器２１０ｂは、分光器２１０ａより射出される帯域制限光の分光特性を測定する。分光測定器２１０ｂによる測定値は、分光器制御ユニット２１０ｃに入力する。

【0039】

＜図３のＳ４、５（実測ピーク波長の制御）＞
分光器制御ユニット２１０ｃは、分光測定器２１０ｂより入力された帯域制限光の分光特性からピーク波長（以下、「実測ピーク波長」と記す。）を算出する。分光器制御ユニット２１０ｃは、算出した実測ピーク波長が目標ピーク波長を基準とする許容公差に収まるか否かを判定する。目標ピーク波長が複数設定されている場合は、対応する各実測ピーク波長の全てが許容公差に収まるか否かを判定する。実測ピーク波長（複数の場合は少なくとも１つ）が許容公差から外れる場合は（図３のＳ４：ＮＯ）、実測ピーク波長と目標ピーク波長との差分に基づく補正電圧値を算出して（図３のＳ５）、補正後の電圧を分光器２１０ａに印加する（図３のＳ２）。図３のＳ４、Ｓ５、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・のループは、実測ピーク波長が許容公差に収まるまで継続する。実測ピーク波長（複数の場合は全て）が許容公差に収まると（図３のＳ４：ＹＥＳ）、処理は図３のＳ６に進む。

【0040】

＜図３のＳ６（分光データの採取）＞
分光器制御ユニット２１０ｃは、許容公差に収まる実測ピーク波長の情報（波長及び強度）を分光算出部２２０ａへ転送する。分光算出部２２０ａは、実測ピーク波長に対するＣｙフィルタ、Ｍｇフィルタ、Ｙｅフィルタ、Ｇフィルタの各透過率をデータ保存部２２０ｃ等の記憶媒体から読み出して実測ピーク波長の強度を乗算し、乗算した値と、ドライバ信号処理回路１１２を介して入力する固体撮像素子１０８による撮像信号とを用いて、最大で４つのピーク波長λｎの分光反射光強度（分光データ）を算出する。算出された分光データは、分光解析部２２０ｂに転送されると共にデータ保存部２２０ｃに保存される。

【0041】

＜図３のＳ７、８（採取完了判定）＞
分光算出部２２０ａは、未採取のピーク波長の分光データが存在しないか、すなわち、４００ｎｍ〜７００ｎｍ内で５ｎｍ刻みに分布する計６１のピーク波長の分光データを全て採取したか否かを判定する。未採取のピーク波長の分光データが存在する場合（図３のＳ７：ＮＯ）、分光器制御ユニット２１０ｃは、分光算出部２２０ａの判定結果を受けて、次の目標ピーク波長に応じた印加電圧を算出し（図３のＳ８）、算出された電圧を分光器２１０ａに印加する（図３のＳ２）。また、計６１のピーク波長の分光データが全て採取されている場合は（図３のＳ７：ＹＥＳ）、図３の分光データ採取処理が終了する。なお、設定される目標ピーク波長の順序は予め決められており、順序通りに全ての目標ピーク波長に対応する分光データが採取された時点で、計６１の実測ピーク波長の分光データが揃うことになる。

【0042】

分光解析部２２０ｂは、図３の分光データ採取処理により採取された分光データ群を解析して被写体（例えば被疑病変部等）の健常や異常を検出し、検出結果を用いて解析画像（例えば異常部位を強調した画像等）を生成する。生成された解析画像は、例えば画像統合部２２０ｄをスルーしてモニタ３００に出力され、表示画面に表示される。また、解析画像は、画像統合部２２０ｄにより、通常観察モード時に撮影された通常のカラー画像と合成されたうえでモニタ３００の表示画面に表示される。合成表示には、例えば、解析画像と通常のカラー画像とを並列に表示する態様や、解析画像と通常のカラー画像とを重ね合わせて表示する態様が想定される。また、解析画像は、データ保存部２２０ｃに保存され、データ保存部２２０ｃを介して外部装置（例えばＰＣやファイルサーバ、外部記憶媒体、サブディスプレイ等）に転送される。なお、データ保存部２２０ｃは、図３の分光データ採取処理により採取された分光データそのものを外部装置（例えばＰＣやファイルサーバ、外部記憶媒体等）に転送することもできる。

【0043】

本実施形態によれば、分光器２１０ａを用いることにより品質の高い分光データを採取することができ、しかも、近年広く普及しているカラー撮像素子（固体撮像素子１０８）と、複数の透過ピーク波長を設定可能な分光器２１０ａとを用いることにより、複数のピーク波長の分光データを同時に採取することが可能となっている。そのため、分光データの採取時間を短縮することができる。すなわち、本発明によれば、高品質な分光データを限られた時間内でより多く採取することができるため、分光解析等の分光データを用いた処理の精度が向上する。

【0044】

また、本実施形態の電子スコープ１００は、分光データを採取するための専用の構成要素を備える必要がないため、既存の構成で足りる。

【0045】

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、本実施形態では、アクチュエータ２１０ＡＣＴを駆動して、分光器２１０ａ自体を照射光の光路に選択的に挿置するように構成されているが、別の実施形態では、図４に示される回転式フィルタターレットを備えた構成に代えてもよい。具体的には、回転式フィルタターレット２１０ＦＴは、分光器２１０ａに代えて設置されており、図４（ａ）に示されるように、分光フィルタ（ギャップ可変式エタロン等）と、白色用フィルタとを円周方向に配置したものである。白色用フィルタは、例えばランプ２０８より放射された照射光を所定の可視光域に制限する。また、回転式フィルタターレット２１０ＦＴ’は、図４（ｂ）に示されるように、分光フィルタ、白色用フィルタ、特殊観察用フィルタを円周方向に配置したものである。特殊観察用フィルタは、特定の狭帯域観察に最適化された分光特性を有している。アクチュエータ２１０ＡＣＴは、回転式フィルタターレット２１０ＦＴや２１０ＦＴ’を回転させて、何れか一つのフィルタを照射光の光路に選択的に挿置することができる。図４（ａ）に示される例では、回転式フィルタターレット２１０ＦＴを所定の周期で回転させることにより、分光データの採取と通常のカラー画像の取得とを交互に行うことができる。

【0046】

図５は、本実施形態の電子内視鏡システム１の変形例１（電子内視鏡システム１Ｍａ）の構成を示すブロック図である。本変形例１をはじめ、以降の変形例において、図１の電子内視鏡システム１と同一の又は同様の構成には同一の又は同様の符号を付して説明を簡略又は省略する。

【0047】

図５に示されるように、電子内視鏡システム１Ｍａは、ランプ２０８から分光器２１０ａに直進する光路を迂回するように配置されたミラー２１０Ｍ１〜Ｍ４を備えている。ミラー２１０Ｍ１及び２１０Ｍ４は、例えば可動式スイッチングミラーであり、第一のスイッチング状態では光路より退避する。そのため、ランプ２０８より放射された照射光は、ミラー２１０Ｍ１をスルーして分光器２１０ａを透過し、帯域制限光とされた後、ミラー２１０Ｍ４をスルーしてＬＣＢ１０２の入射端に入射する。また、ミラー２１０Ｍ１及び２１０Ｍ４は、第二のスイッチング状態では光路に挿置される。ミラー２１０Ｍ１は、ランプ２０８より放射された照射光をミラー２１０Ｍ２側に反射する。ミラー２１０Ｍ２及び２１０Ｍ３は固定ミラーである。ミラー２１０Ｍ１で反射された照射光は、ミラー２１０Ｍ２〜Ｍ４を順に反射して、ＬＣＢ１０２の入射端に入射する。すなわち、この場合、ＬＣＢ１０２には、分光器２１０ａを介さない白色光がＬＣＢ１０２に供給される。なお、ミラー２１０Ｍ１とＭ４は、可動式スイッチングミラーに代えて、例えば印加電圧に応じて透過率（透明状態と反射状態）をスイッチングすることが可能な調光ミラーであってもよい。

【0048】

図６は、本実施形態の電子内視鏡システム１の変形例２（電子内視鏡システム１Ｍｂ）の構成を示すブロック図である。図６に示されるように、本変形例２の電子内視鏡システム１Ｍｂでは、電子スコープ１００が分光ユニット２１０を備えている。分光ユニット２１０は、例えば対物光学系１０６と固体撮像素子１０８との間の光路に設置される。なお、分光ユニット２１０に加えて分光算出部２２０ａも、電子スコープ１００内に設置してもよい。

【0049】

図６に示す本変形例２の電子内視鏡システム１Ｍｂでは、通常のカラー画像を撮影することができない。そこで、図７、図８に、夫々、本実施形態の電子内視鏡システム１の変形例３（電子内視鏡システム１Ｍｃ）、変形例４（電子内視鏡システム１Ｍｄ）の構成を例示する。

【0050】

図７に示されるように、本変形例３の電子内視鏡システム１Ｍｃも、電子スコープ１００が分光ユニット２１０を備えている。但し、本変形例３では、対物光学系１０６と分光器２１０ａとの間の光路にミラー２１０Ｍ１が配置されており、スイッチング状態に応じて被写体からの反射光を透過又は反射する。第一のスイッチング状態では反射光が分光器２１０ａにスルーされるため、固体撮像素子１０８には、分光器２１０ａを透過した帯域制限光が入射する。第二のスイッチング状態では反射光がミラー２１０Ｍ２側に反射される。ミラー２１０Ｍ１で反射された反射光は、更に、ミラー２１０Ｍ２で反射されて、固体撮像素子１０８に入射する。すなわち、固体撮像素子１０８には、分光器２１０ａを介さない反射光が入射する。

【0051】

また、図８に示されるように、本変形例４の電子内視鏡システム１Ｍｄも、電子スコープ１００が分光ユニット２１０を備えている。本変形例４では、本変形例３のミラー２１０Ｍ２に代えて、固体撮像素子１０８Ｍが配置されている。そのため、第一のスイッチング状態では、分光器２１０ａを透過した帯域制限光が固体撮像素子１０８に入射し、第二のスイッチング状態では、分光器２１０ａを介さない反射光が固体撮像素子１０８Ｍに入射する。また、ミラー２１０Ｍ１（調光ミラー）の透過率：反射率を例えば１：１とすることにより、固体撮像素子１０８と１０８Ｍの両方に被写体からの反射光が入射する。そのため、分光データの採取とカラー画像の取得とを同時に行うことができる。

【符号の説明】

【0052】

１、１Ｍａ、１Ｍｂ、１Ｍｃ、１Ｍｄ 電子内視鏡システム
１００ 電子スコープ
１０２ ＬＣＢ
１０４ 配光レンズ
１０６ 対物光学系
１０８、１０８Ｍ 固体撮像素子
１１０ プリアンプ
１１２ ドライバ信号処理回路
１１４ モード切替ボタン
２００ プロセッサ
２０２ システムコントローラ
２０４ タイミングコントローラ
２０６ ランプ電源イグナイタ
２０８ ランプ
２１０ 分光ユニット
２１０ａ 分光器
２１０ｂ 分光測定器
２１０ｃ 分光器制御ユニット
２１０ｄ ハーフミラー
２１０ＡＣＴ アクチュエータ
２１０ＦＴ、ＦＴ’ 回転式フィルタターレット
２１０Ｍ１〜Ｍ４ ミラー
２１２ ユーザインタフェース
２２０ 信号処理回路
２２０ａ 分光算出部
２２０ｂ 分光解析部
２２０ｃ 分光データ保存部
２２０ｄ 画像統合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】