特許 5990141 内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法

(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】5990141

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20160825BHJP

   A61B 1/04 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 300D

   A61B1/04 370

【請求項の数】11

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2013-171693(P2013-171693)

(22)【出願日】2013年8月21日

(65)【公開番号】特開2015-39502(P2015-39502A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2015年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075281

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 和憲

(72)【発明者】

【氏名】加▲来▼ 俊彦

【審査官】 増渕 俊仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２５４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４３３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３５５２（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】

照明光を発する光源装置と、
前記照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、前記第１画像信号の出力時よりも拡大された前記検体を撮像して第２画像信号を出力するセンサと、
前記第１，第２画像信号に基づいてそれぞれ前記検体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記第１画像信号と、前記第１画像信号に基づいて算出された前記酸素飽和度とに基づいて第１酸素飽和度画像を生成するとともに、前記第２画像信号と前記第２画像信号に基づいて算出された前記酸素飽和度に基づいて第２酸素飽和度画像を生成する画像生成部と、
前記第１酸素飽和度画像からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する低周波成分抽出部と、
前記第２酸素飽和度画像から前記カットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部と、
前記低周波成分と前記高周波成分を合成し、合成酸素飽和度画像を生成する合成処理部と、
を備える内視鏡システム。

【請求項2】

前記センサに結像する前記検体の像を拡大または縮小するズーミングレンズと、
前記ズーミングレンズの操作状況に基づいて拡大観察をしているか否かを検出するズーム検出部と、を備え、
前記低周波成分抽出部，前記高周波成分抽出部，前記合成処理部は、前記ズーム検出部によって拡大観察をしていることが検出された場合に作動する請求項１に記載の内視鏡システム。

【請求項3】

前記第１，第２酸素飽和度画像から前記酸素飽和度のアーチファクトを検出するアーチファクト検出部を備え、
前記低周波成分抽出部，前記高周波成分抽出部，前記合成処理部は、前記アーチファクト検出部が前記アーチファクトを検出した場合に作動する請求項１または２に記載の内視鏡システム。

【請求項4】

前記第１酸素飽和度画像から、前記第２酸素飽和度画像に対応する領域を検出する対応領域検出部と、
前記対応領域検出部が検出した前記領域を、前記第２酸素飽和度画像と同じサイズに拡大する拡大処理部と、を備え、
前記低周波成分抽出部は、前記第２酸素飽和度画像と同じサイズに拡大された前記領域の画像から低周波成分を抽出する請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡システム。

【請求項5】

前記対応領域検出部は、前記第１酸素飽和度画像と、前記第２酸素飽和度画像とのパターンマッチングにより前記領域を検出する請求項４記載の内視鏡システム。

【請求項6】

前記合成酸素飽和度画像を表示するモニタを備え、
前記モニタに前記合成酸素飽和度画像を表示する場合、前記モニタの表示画面には、前記合成酸素飽和度画像とともに、前記低周波成分抽出部，前記高周波成分抽出部，及び前記合成処理部による処理が行われたことを表示する請求項１〜５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。

【請求項7】

照明光を発する光源装置と、前記照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、前記第１画像信号の出力時よりも拡大された前記検体を撮像して第２画像信号を出力するセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記センサから前記第１，第２画像信号を受信する受信部と、
前記第１，第２画像信号に基づいてそれぞれ前記検体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記第１画像信号と、前記第１画像信号に基づいて算出された前記酸素飽和度とに基づいて第１酸素飽和度画像を生成するとともに、前記第２画像信号と前記第２画像信号に基づいて算出された前記酸素飽和度に基づいて第２酸素飽和度画像を生成する画像生成部と、
前記第１酸素飽和度画像からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する低周波成分抽出部と、
前記第２酸素飽和度画像から前記カットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部と、
前記低周波成分と前記高周波成分を合成し、合成酸素飽和度画像を生成する合成処理部と、
を備えるプロセッサ装置。

【請求項8】

光源装置が発する照明光の反射光で検体を撮像し、第１画像信号を取得する第１撮像ステップと、
前記第１画像信号の取得時よりも拡大された前記検体を撮像することにより第２画像信号を取得する第２撮像ステップと、
前記第１，第２画像信号に基づいてそれぞれ前記検体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
前記第１画像信号と、前記第１画像信号に基づいて算出された前記酸素飽和度とに基づいて第１酸素飽和度画像を生成する第１画像生成ステップと、
前記第２画像信号と前記第２画像信号に基づいて算出された前記酸素飽和度に基づいて第２酸素飽和度画像を生成する第２画像生成ステップと、
前記第１酸素飽和度画像からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する低周波成分抽出ステップと、
前記第２酸素飽和度画像から前記カットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する高周波成分抽出ステップと、
前記低周波成分と前記高周波成分を合成し、合成酸素飽和度画像を生成する合成処理ステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。

【請求項9】

照明光を発する光源装置と、
前記照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、前記第１画像信号の出力時よりも拡大された前記検体を撮像して第２画像信号を出力するセンサと、
前記第１画像信号からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する低周波成分抽出部と、
前記第２画像信号から前記カットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部と、
前記低周波成分と前記高周波成分を合成し、合成画像信号を生成する合成処理部と、
前記合成画像信号に基づいて前記検体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記合成画像信号と前記酸素飽和度に基づいて、前記検体の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する画像生成部と、
を備える内視鏡システム。

【請求項10】

照明光を発する光源装置と、前記照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、前記第１画像信号の出力時よりも拡大された前記検体を撮像して第２画像信号を出力するセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置において、
前記センサから前記第１，第２画像信号を受信する受信部と、
前記第１画像信号からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する低周波成分抽出部と、
前記第２画像信号から前記カットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部と、
前記低周波成分と前記高周波成分を合成し、合成画像信号を生成する合成処理部と、
前記合成画像信号に基づいて前記検体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部と、
前記合成画像信号と前記酸素飽和度に基づいて、前記検体の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する画像生成部と、
を備える内視鏡システムのプロセッサ装置。

【請求項11】

光源装置が発する照明光の反射光で検体を撮像し、第１画像信号を取得する第１撮像ステップと、
前記第１画像信号の取得時よりも拡大された前記検体を撮像することにより第２画像信号を取得する第２撮像ステップと、
前記第１画像信号からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する低周波成分抽出ステップと、
前記第２画像信号から前記カットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する高周波成分抽出ステップと、
前記低周波成分と前記高周波成分を合成し、合成画像信号を生成する合成処理ステップと、
前記合成画像信号に基づいて前記検体の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出ステップと、
前記合成画像信号と前記酸素飽和度に基づいて、前記検体の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する酸素飽和度画像生成ステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検体内の撮像により得られる画像信号から血中ヘモグロビンの酸素飽和度に関する生体機能情報を求める内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

医療分野においては、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて診断することが一般的になっている。また、近年においては、生体機能情報の中でも血中ヘモグロビンの酸素飽和度を用いた病変部の診断が行われつつある。血中ヘモグロビンの酸素飽和度を取得する方法としては、波長帯域と、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる第１信号光と第２信号光を交互に粘膜内の血管に照射して、第１及び第２信号光の各反射光を内視鏡先端部のセンサで検出する方法が知られている（特許文献１）。

【0003】

センサで検出した第１信号光の反射光に対応する第１信号光画像信号と、第２信号光の反射光に対応する第２信号光画像信号の比率（以下、信号比という）は、血管内の酸素飽和度に変化がなければ一定値を維持するが、酸素飽和度の変化が生じれば、それにもとなって変化する。したがって、第１信号光画像信号と第２信号光画像信号の信号比に基づいて酸素飽和度を算出することができる。

【0004】

但し、酸素飽和度の算出は、第１及び第２信号光が検体に対して均一に照射されていることを前提としている。このため、第１及び第２信号光が不均一な場合には算出した酸素飽和度の信頼性が低くなってしまうので、酸素飽和度を取得する内視鏡システムでは、検体にほぼ均一に照射されるように第１及び第２信号光の照射範囲や光量の分布等が予め厳密に調節されている。

【0005】

ところで、人物や風景等を撮影するための一般的なデジタルカメラでは、例えば暗所でストロボ撮影を行う場合に、照明光量が不均一になりやすく、撮影範囲の一部に白飛びや黒つぶれが発生する場合がある。このため、デジタルカメラの場合には、ストロボの発光量を変えて撮影した複数の画像を合成することにより、画像全体がほぼ均一に照明された場合と同等な画像を得る技術が知られている（特許文献２〜４）。また、拡大率が異なる複数の画像を合成することにより、ダイナミックレンジを拡大し、白飛びや黒つぶれを解消する方法も知られている（特許文献５）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１２５４０２号公報

【特許文献2】特開２００６−２５４４９３号公報

【特許文献3】特開２００６−０３３０４９号公報

【特許文献4】特開２００９−２０６６５１号公報

【特許文献5】特開２００８−３０１３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

内視鏡システムは、一般的なデジタルカメラのように被写体が不定ではなく、被写体（検体）や被写体までの距離が限られているので、照明の照射範囲や光量の分布等を予め厳密に調節しておくことができる。このため、内視鏡システムでは、通常は、デジタルカメラのように照明の不均一さが原因で検体が部分的に観察し難くなるようなことはない。

【0008】

しかし、通常の白色光による観察をする場合に観察範囲の全範囲で検体を鮮明に観察できるように照明の照射範囲や光量の分布が調節してあったとしても、酸素飽和度を算出する場合には、検体の性状によるものではない大きな誤差（以下、アーチファクトという）が発生してしまう場合がある。具体的には、非拡大観察から拡大観察（内視鏡先端部を検体に極めて接近させた観察、またはズームレンズを作動して検体を拡大する観察）に切り替えると、非拡大観察時には発生していなかった低酸素領域や高酸素領域が発生するようになる。すなわち、拡大観察時には、非拡大観察時には起こりえなかった酸素飽和度のアーチファクトが発生する。これは、酸素飽和度が照明（第１及び第２信号光）の光量分布等に対して極めて敏感であることと、極めて小さな照明の光量分布等の誤差でも拡大観察時には拡大率に応じて酸素飽和度への寄与が大きくなってしまうことが主な原因である。

【0009】

拡大観察時に酸素飽和度のアーチファクトが発生しないようにするためには、さらに厳密に照明を均一にすれば良いが、当然ながら、文字通り完全に照明を均一化することは不可能である。また、所定の拡大率での拡大観察時に酸素飽和度のアーチファクトが発生しないようにしたとしても、拡大率を上げれば再び同じ問題が発生するので根本的な解決にはならない。

【0010】

なお、内視鏡システムでは検体の微細構造自体はもともと観察可能であって、特許文献２〜５のようにダイナミックレンジを拡大して検体の微細構造を観察できるようにしたとしても、拡大観察時に発生する酸素飽和度のアーチファクトを低減にはつながらない。

【0011】

本発明は、拡大観察時に発生する酸素飽和度のアーチファクトを低減し、従来よりも細かな酸素飽和度の分布を正確に算出及び表示する内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の内視鏡システムは、光源装置と、センサと、酸素飽和度算出部と、画像生成部と、低周波成分抽出部と、高周波成分抽出部と、合成処理部と、を備える。光源装置は、照明光を発する。センサは、照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、第１画像信号の出力時よりも拡大された検体を撮像して第２画像信号を出力する。酸素飽和度算出部は、第１，第２画像信号に基づいてそれぞれ検体の酸素飽和度を算出する。画像生成部は、第１画像信号と、第１画像信号に基づいて算出された酸素飽和度とに基づいて第１酸素飽和度画像を生成するとともに、第２画像信号と第２画像信号に基づいて算出された酸素飽和度に基づいて第２酸素飽和度画像を生成する。低周波成分抽出部は、第１酸素飽和度画像からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。高周波成分抽出部は、第２酸素飽和度画像からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する。合成処理部は、低周波成分と高周波成分を合成し、合成酸素飽和度画像を生成する。

【0013】

また、センサに結像する検体の像を拡大または縮小するズーミングレンズと、ズーミングレンズの操作状況に基づいて拡大観察をしているか否かを検出するズーム検出部と、を備えていても良い。この場合、低周波成分抽出部，高周波成分抽出部，合成処理部を、ズーム検出部によって拡大観察をしていることが検出された場合に作動させることが好ましい。

【0014】

また、第１，第２酸素飽和度画像から酸素飽和度のアーチファクトを検出するアーチファクト検出部を備えていても良い。この場合、低周波成分抽出部，高周波成分抽出部，合成処理部を、アーチファクト検出部がアーチファクトを検出した場合に作動させることが好ましい。

【0015】

また、第１酸素飽和度画像から、第２酸素飽和度画像に対応する領域を検出する対応領域検出部と、対応領域検出部が検出した領域を、第２酸素飽和度画像と同じサイズに拡大する拡大処理部と、を備えていても良い。この場合、低周波成分抽出部は、第２酸素飽和度画像と同じサイズに拡大された領域の画像から低周波成分を抽出することが好ましい。

【0016】

対応領域検出部は、例えば、第１酸素飽和度画像と、第２酸素飽和度画像とのパターンマッチングにより対応する領域を検出することができる。

【0017】

モニタに合成酸素飽和度画像を表示する場合、低周波成分抽出部，高周波成分抽出部，及び合成処理部による処理が行われたことを、モニタの表示画面には、合成酸素飽和度画像とともに表示することが好ましい。

【0018】

本発明のプロセッサ装置は、照明光を発する光源装置と、照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、第１画像信号の出力時よりも拡大された検体を撮像して第２画像信号を出力するセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置であり、受信部と、酸素飽和度算出部と、画像生成部と、低周波成分抽出部と、高周波成分抽出部と、合成処理部と、を備える。受信部は、センサから第１，第２画像信号を受信する酸素飽和度算出部は、第１，第２画像信号に基づいてそれぞれ検体の酸素飽和度を算出する。画像生成部は、第１画像信号と、第１画像信号に基づいて算出された酸素飽和度とに基づいて第１酸素飽和度画像を生成するとともに、第２画像信号と第２画像信号に基づいて算出された酸素飽和度に基づいて第２酸素飽和度画像を生成する。低周波成分抽出部は、第１酸素飽和度画像からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。高周波成分抽出部は、第２酸素飽和度画像からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する。合成処理部は、低周波成分と高周波成分を合成し、合成酸素飽和度画像を生成する。

【0019】

本発明の内視鏡システムの作動方法は、第１撮像ステップと、第２撮像ステップと、酸素飽和度算出ステップと、第１画像生成ステップと、第２画像生成ステップと、低周波成分抽出ステップと、高周波成分抽出ステップと、合成処理ステップと、を備える。第１撮像ステップでは、光源装置が発する照明光の反射光で検体を撮像し、第１画像信号を取得する。第２撮像ステップでは、第１画像信号の取得時よりも拡大された検体を撮像することにより第２画像信号を取得する。酸素飽和度算出ステップでは、第１，第２画像信号に基づいてそれぞれ検体の酸素飽和度を算出する。第１画像生成ステップでは、第１画像信号と、第１画像信号に基づいて算出された酸素飽和度とに基づいて第１酸素飽和度画像を生成する。第２画像生成ステップでは、第２画像信号と第２画像信号に基づいて算出された酸素飽和度に基づいて第２酸素飽和度画像を生成する。低周波成分抽出ステップでは、第１酸素飽和度画像からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。高周波成分抽出ステップでは、第２酸素飽和度画像からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する。合成処理ステップでは、低周波成分と高周波成分を合成し、合成酸素飽和度画像を生成する。

【0020】

また、本発明の別の内視鏡システムは、光源装置と、センサと、低周波成分抽出部と、高周波成分抽出部と、合成処理部と、酸素飽和度算出部と、画像生成部と、を備える。光源装置は、照明光を発する。センサは、照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、第１画像信号の出力時よりも拡大された検体を撮像して第２画像信号を出力する。低周波成分抽出部は、第１画像信号からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。高周波成分抽出部は、第２画像信号からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する。合成処理部は、低周波成分と高周波成分を合成し、合成画像信号を生成する。酸素飽和度算出部は、合成画像信号に基づいて検体の酸素飽和度を算出する。画像生成部は、合成画像信号と酸素飽和度に基づいて、検体の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。

【0021】

また、本発明の別のプロセッサ装置は、照明光を発する光源装置と、照明光の反射光で検体を撮像して第１画像信号を出力するとともに、第１画像信号の出力時よりも拡大された検体を撮像して第２画像信号を出力するセンサと、を備える内視鏡システムのプロセッサ装置であり、受信部と、低周波成分抽出部と、高周波成分抽出部と、合成処理部と、酸素飽和度算出部と、画像生成部と、を備える。受信部は、センサから第１，第２画像信号を受信する。低周波成分抽出部は、第１画像信号からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。高周波成分抽出部は、第２画像信号からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する。合成処理部は、低周波成分と高周波成分を合成し、合成画像信号を生成する。酸素飽和度算出部は、合成画像信号に基づいて検体の酸素飽和度を算出する。画像生成部は、合成画像信号と酸素飽和度に基づいて、検体の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。

【0022】

また、本発明の別の内視鏡システムの作動方法は、第１撮像ステップと、第２撮像ステップと、低周波成分抽出ステップと、高周波成分抽出ステップと、合成処理ステップと、酸素飽和度算出ステップと、画像生成ステップと、を備える。第１撮像ステップでは、光源装置が発する照明光の反射光で検体を撮像し、第１画像信号を取得する。第２撮像ステップでは、第１画像信号の取得時よりも拡大された検体を撮像することにより第２画像信号を取得する。低周波成分抽出ステップでは、第１画像信号からカットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。高周波成分抽出ステップでは、第２画像信号からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する。合成処理ステップでは、低周波成分と高周波成分を合成し、合成画像信号を生成する。酸素飽和度算出ステップでは、合成画像信号に基づいて検体の酸素飽和度を算出する。画像生成ステップでは、合成画像信号と酸素飽和度に基づいて、検体の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。

【発明の効果】

【0023】

本発明の内視鏡システム及びプロセッサ装置並びに作動方法によれば、拡大観察時の酸素飽和度のアーチファクトを低減し、従来よりも細かな酸素飽和度の分布を正確に算出し、表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】内視鏡システムの外観図である。

【図2】内視鏡システムのブロック図である。

【図3】通常観察モード時に発光する第２白色光のスペクトルを示すグラフである。

【図4】特殊観察モード時に発光する第１及び第２白色光のスペクトルを示すグラフである。

【図5】ＲＧＢカラーフィルタの分光透過率を示すグラフである。

【図6】通常観察モード時の撮像制御を示す説明図である。

【図7】特殊観察モード時の撮像制御を示す説明図である。

【図8】酸素飽和度画像生成部のブロック図である。

【図9】信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２と酸素飽和度の相関関係を示すグラフである。

【図10】酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。

【図11】酸素飽和度を算出する方法を示す説明図である。

【図12】内視鏡システムの作用を示すフローチャートである。

【図13】合成酸素飽和度画像が作成される手順を示す説明図である。

【図14】モニタに合成酸素飽和度画像を表示した様子を示す説明図である。

【図15】合成酸素飽和度画像が作成される別の手順を示す説明図である。

【図16】第２実施形態における酸素飽和度画像生成部のブロック図である。

【図17】第３実施形態における酸素飽和度画像生成部のブロック図である。

【図18】蛍光体が光源装置内に設けられた内視鏡システムのブロック図である。

【図19】第３実施形態の内視鏡システムのブロック図である。

【図20】ＬＥＤの発光帯域とＨＰＦの特性を示すグラフである。

【図21】第３実施形態における通常観察モード時の撮像制御を示す説明図である。

【図22】第３実施形態における特殊観察モード時の撮像制御を示す説明図である。

【図23】第４実施形態の内視鏡システムのブロック図である。

【図24】回転フィルタの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６、モニタ１８と、コンソール２０とを有する。内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部２１の基端部分に設けられた操作部２２と、挿入部２１の先端側に設けられた湾曲部２３及び先端部２４を有している。操作部２２のアングルノブ２２ａを操作することにより、湾曲部２３は湾曲動作する。この湾曲動作にともなって、先端部２４が所望の方向に向けられる。

【0026】

また、操作部２２には、アングルノブ２２ａの他、モード切替ＳＷ（モード切替スイッチ）２２ｂと、ズーム操作部２２ｃが設けられている。モード切替ＳＷ２２ｂは、通常観察モードと、特殊観察モードの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、検体内をフルカラー画像化した通常光画像をモニタ１８に表示するモードである。特殊観察モードは、検体内の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像をモニタ１８に表示するモードである。ズーム操作部２２ｃは、内視鏡１２内のズーミングレンズ４７（図２参照）を駆動して、検体を拡大するズーム操作に用いられる。

【0027】

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール２０と電気的に接続される。モニタ１８は、通常光画像や酸素飽和度画像等の画像、及びこれらの画像に関する情報（以下、画像情報等という）を表示する。コンソール２０は、機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する記録部（図示省略）を接続しても良い。

【0028】

図２に示すように、光源装置１４は、中心波長４７３ｎｍの第１青色レーザ光を発する第１青色レーザ光源（４７３ＬＤ（レーザダイオード））３４と、中心波長４４５ｎｍの第２青色レーザ光を発する第２青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３６とを発光源として備えている。これらの半導体発光素子からなる各光源３４，３６の発光は、光源制御部４０により個別に制御される。このため、第１青色レーザ光源３４の出射光と、第２青色レーザ光源３６の出射光の光量比は変更自在になっている。

【0029】

光源制御部４０は、通常観察モードの場合には、第２青色レーザ光源３６を点灯させ、第２青色レーザ光を発光させる。これに対して、特殊観察モードの場合には、１フレーム間隔で、第１青色レーザ光源３４と第２青色レーザ光源３６を交互に点灯させ、第１青色レーザ光と第２青色レーザ光が交互に発光させる。なお、第１，第２青色レーザ光の半値幅は±１０ｎｍ程度にすることが好ましい。また、第１青色レーザ光源３４と第２青色レーザ光源３６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としても良い。

【0030】

各光源３４，３６から出射される第１，第２青色レーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器等の光学部材（いずれも図示せず）を介してライトガイド（ＬＧ）４１に入射する。ライトガイド４１は、光源装置１４と内視鏡１２を接続するユニバーサルコードに内蔵されている。ライトガイド４１は、各光源３４，３６からの第１，第２青色レーザ光を、内視鏡１２の先端部２４まで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

【0031】

内視鏡１２の先端部２４は、照明光学系２４ａと撮像光学系２４ｂを有している。照明光学系２４ａには、蛍光体４４と、照明レンズ４５が設けられている。蛍光体４４には、ライトガイド４１から第１，第２青色レーザ光が入射する。蛍光体４４は、第１または第２青色レーザ光が照射されることで蛍光を発する。また、一部の第１または第２青色レーザ光は、そのまま蛍光体４４を透過する。蛍光体４４を出射した光は、照明レンズ４５を介して検体内に照射される。

【0032】

通常観察モードにおいては、第２青色レーザ光が蛍光体４４に入射するため、図３に示すスペクトルの白色光（第２白色光）が検体内に照射される。この第２白色光は、第２青色レーザ光と、この第２青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する緑色〜赤色の第２蛍光とから構成される。したがって、第２白色光は、波長範囲が可視光全域に及んでいる。

【0033】

一方、特殊観察モードにおいては、第１青色レーザ光と第２青色レーザ光が蛍光体４４に交互に入射することにより、図４に示すスペクトルの第１白色光と第２白色光が交互に検体内に照射される。第１白色光は、第１青色レーザ光と、この第１青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する緑色〜赤色の第１蛍光とから構成される。したがって、第１白色光は、波長範囲が可視光全域に及んでいる。第２白色光は、通常観察モード時に照射される第２白色光と同様である。

【0034】

第１蛍光と第２蛍光は、波形（スペクトルの形状）がほぼ同じであり、第１蛍光の強度（Ｉ１（λ））と第２蛍光の強度（Ｉ２（λ））の比（以下、フレーム間強度比という）は、何れの波長λにおいても同じである。例えば、Ｉ２（λ１）／Ｉ１（λ１）＝Ｉ２（λ２）／Ｉ１（λ２）である。このフレーム間強度比Ｉ２（λ）／Ｉ１（λ）は、酸素飽和度の算出精度に影響を与えるものであるため、光源制御部４０により、予め設定された基準フレーム間強度比を維持するように高精度に制御されている。

【0035】

なお、蛍光体４４は、第１及び第２青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜赤色に励起発光する複数種類の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。また、本実施形態のように、半導体発光素子を蛍光体４４の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の第１白色光及び第２白色光が得られる。また、各白色光の強度を容易に調整できる上に、色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

【0036】

内視鏡１２の撮像光学系２４ｂは、撮像レンズ４６、ズーミングレンズ４７、センサ４８を有している（図２参照）。検体からの反射光は、撮像レンズ４６及びズーミングレンズ４７を介してセンサ４８に入射する。これにより、センサ４８に検体の反射像が結像される。ズーミングレンズ４７は、ズーム操作部２２ｃを操作することでテレ端とワイド端との間を移動する。ズーミングレンズ４７がワイド端側に移動すると検体の反射像が拡大する。一方、ズーミングレンズ４７がテレ端側に移動することで、検体の反射像が縮小する。なお、拡大観察をしない場合（非拡大観察時）には、ズーミングレンズ４７はワイド端に配置されている。そして、ズーム操作部２２ｃを操作して拡大観察を行う場合に、ズーミングレンズ４７はワイド端からテレ端側に移動される。

【0037】

センサ４８は、カラーの撮像素子であり、検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。センサ４８は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサである。また、センサ４８は、撮像面にＲＧＢカラーフィルタが設けられたＲＧＢ画素を有しており、ＲＧＢの各色の画素で光電変換をすることによってＲ，Ｇ，Ｂの三色の画像信号を出力する。

【0038】

図５に示すように、Ｂカラーフィルタは３８０〜５６０ｎｍの分光透過率を有しており、Ｇカラーフィルタは４５０〜６３０ｎｍの分光透過率を有しており、Ｒカラーフィルタ５８０〜７６０ｎｍの分光透過率を有している。したがって、通常観察モード時に第２白色光が検体内に照射された場合には、Ｂ画素には第２青色レーザ光と第２蛍光の緑色成分の一部が入射し、Ｇ画素には第２蛍光の緑色成分の一部が入射し、Ｒ画素には第２蛍光の赤色成分が入射する。但し、第２青色レーザ光は第２蛍光よりも発光強度が極めて大きいのでＢ画素から出力するＢ画像信号の大部分は第２青色レーザ光の反射光成分で占められている。

【0039】

一方、特殊観察モード時に第１白色光が検体内に照射された場合には、Ｂ画素には第１青色レーザ光と第１蛍光の緑色成分の一部が入射し、Ｇ画素には第１蛍光の緑色成分の一部が入射し、Ｒ画素には第１蛍光の赤色成分が入射する。但し、第１青色レーザ光は第１蛍光よりも発光強度が極めて大きいので、Ｂ画像信号の大部分は第１青色レーザ光の反射光成分で占められている。なお、特殊観察モード時に第２白色光が検体内に照射されたときのＲＧＢ各画素での光入射成分は、通常観察モードの場合と同様である。

【0040】

なお、センサ４８としては、撮像面にＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）及びＧ（グリーン）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色イメージセンサを用いても良い。センサ４８として補色イメージセンサを用いる場合は、ＣＭＹＧの四色の画像信号からＲＧＢの三色の画像信号に色変換する色変換部を、内視鏡１２、光源装置１４またはプロセッサ装置１６のいずれかに設けておけば良い。こうすれば補色イメージセンサを用いる場合でも、ＣＭＹＧの４色の画像信号から色変換によってＲＧＢ３色の画像信号を得ることができる。

【0041】

撮像制御部４９はセンサ４８の撮像制御を行う。図６に示すように、センサ４８の１フレームの期間は、検体からの反射光を光電変換して電荷を蓄積する蓄積期間と、その後に蓄積した電荷を読み出して画像信号を出力する読出期間とからなる。通常観察モード時には、１フレームの期間毎に、第２白色光で照明された検体内をセンサ４８で撮像する。これにより、１フレーム毎にセンサ４８からＲＧＢの各画像信号が出力される。

【0042】

撮像制御部４９は、特殊観察モード時も、通常観察モード時と同様にしてセンサ４８に蓄積期間と読出期間を行わせる。但し、特殊観察モード下ではセンサ４８の撮像のフレームに同期して第１白色光と第２白色光が交互に検体内に照射されるので、図７に示すように、センサ４８は、１フレーム目に第１白色光で検体内を撮像し、次の２フレーム目では第２白色光で検体内を撮像する。センサ４８は、１フレーム目，２フレーム目ともＲＧＢの各色の画像信号を出力するが、依拠する白色光のスペクトルが異なるので、以下では区別のために、１フレーム目に第１白色光で撮像して得られるＲＧＢ各色の画像信号をそれぞれＲ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｂ１画像信号といい、２フレーム目に第２白色光で撮像して得られるＲＧＢ各色の画像信号をＲ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号という。また、非拡大観察時の各画像信号を第１画像信号、拡大観察時の各画像信号を第２画像信号という。

【0043】

センサ４８から出力される各色の画像信号は、ＣＤＳ（correlated double sampling）／ＡＧＣ（automatic gain control）回路５０送信される（図２参照）。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０は、センサ４８から出力されるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５２によってデジタル画像信号に変換される。こうしてデジタル化された画像信号はプロセッサ装置１６に入力される。

【0044】

プロセッサ装置１６は、受信部５４と、画像処理切替部６０と、通常観察画像処理部６２と、特殊観察用画像処理部６４と、画像表示信号生成部６６とを備えている。受信部５４は、内視鏡１２から入力される画像信号を受信する。受信部５４はＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６とノイズ除去部５８を備えており、ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して色補正処理等のデジタル信号処理を行う。ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６で色補正処理等が施された画像信号に対して、例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ除去処理を施す。ノイズが除去された画像信号は、画像処理切替部６０に入力される。

【0045】

画像処理切替部６０は、モード切替ＳＷ２２ｂが通常観察モードにセットされている場合には、画像信号を通常観察画像処理部６２に入力する。一方、モード切替ＳＷ２２ｂが特殊観察モードに設定されている場合、画像処理切替部６０は、画像信号を特殊観察用画像処理部６４に入力する。

【0046】

通常観察画像処理部６２は、色変換部６８と、色彩強調部７０と、構造強調部７２とを有する。色変換部６８は、入力された１フレーム分のＲＧＢの各画像信号を、それぞれＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に割り当てたＲＧＢ画像データを生成する。そして、ＲＧＢ画像データに対して、さらに３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理等の色変換処理を施す。

【0047】

色彩強調部７０は、色変換処理済みのＲＧＢ画像データに対して、各種色彩強調処理を施す。構造強調部７２は、色彩強調処理済みのＲＧＢ画像データに対して、空間周波数強調等の構造強調処理を施す。構造強調部７２で構造強調処理が施されたＲＧＢ画像データは、通常観察画像として画像表示信号生成部６６に入力される。

【0048】

特殊観察画像処理部６４は、酸素飽和度画像生成部７６と、構造強調部７８とを有する。酸素飽和度画像生成部７６は、酸素飽和度を算出するとともに、算出した酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。また、拡大観察時には、酸素飽和度を算出して酸素飽和度画像を生成するとともに、さらに酸素飽和度のアーチファクトを低減する補正をし、合成酸素飽和度画像を生成する。以下、区別が必要な場合には、酸素飽和度画像生成部７６が生成する酸素飽和度画像のうち、非拡大観察時の酸素飽和度画像を非拡大酸素飽和度画像（第１酸素飽和度画像）、拡大観察時の酸素飽和度画像を拡大酸素飽和度画像（第２酸素飽和度画像）、拡大酸素飽和度画像等を用いてアーチファクトを低減した酸素飽和度画像を合成酸素飽和度画像という。

【0049】

構造強調部７８は、酸素飽和度画像生成部７６から入力される非拡大酸素飽和度画像、または合成酸素飽和度画像に対して、空間周波数強調処理等の構造強調処理を施す。構造強調部７２で構造強調処理が施された酸素飽和度画像は、画像表示信号生成部６６に入力される。

【0050】

表示用画像信号生成部６６は、通常観察画像または酸素飽和度画像を表示用形式の信号（表示用画像信号）に変換し、モニタ１８に入力する。これにより、モニタ１８には通常観察画像または酸素飽和度画像が表示される。

【0051】

図８に示すように、酸素飽和度画像生成部７６は、信号比算出部８１と、相関関係記憶部８２と、酸素飽和度算出部８３と、画像生成部８４と、ズーム検出部８６と、画像記憶部８７と、アーチファクト補正部８８と、を備えている。

【0052】

信号比算出部８１には、酸素飽和度画像生成部７６に入力される２フレーム分の画像信号のうち、Ｂ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号が入力される。信号比算出部８１は、Ｂ１画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ２と、Ｇ２画像信号とＲ２画像信号の信号比Ｒ２／Ｇ２とを、画素毎に算出する。

【0053】

相関関係記憶部８２は、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２と、酸素飽和度の相関関係を記憶している。この相関関係は、図９に示す二次元空間上に酸素飽和度の等高線を定義した２次元テーブルで記憶されている。信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２に対する等高線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られ、各等高線の間隔は、血液量（信号比Ｒ２／Ｇ２）に応じて変化する。なお、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２と、酸素飽和度との相関関係はｌｏｇスケールで記憶されている。

【0054】

なお、上記相関関係は、図１０に示すように、酸化ヘモグロビン（グラフ９０）や還元ヘモグロビン（グラフ９１）の吸光特性や光散乱特性と密接に関連し合っている。例えば、第１青色レーザ光の中心波長４７３ｎｍのように、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り扱いやすい。しかしながら、４７３ｎｍの光に対応する信号を含むＢ１画像信号は、酸素飽和度だけでなく、血液量にも依存度が高い。そこで、Ｂ１画像信号に加え、主として血液量に依存して変化する光に対応するＲ２画像信号と、Ｂ１画像信号とＲ２画像信号のリファレンス信号となるＧ２画像信号から得られる信号比Ｂ１／Ｇ２及びＲ２／Ｇ２を用いることで血液量に依存することなく、酸素飽和度を正確に求めることができる。

【0055】

酸素飽和度算出部８３は、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係を参照し、信号比算出部８１で算出された信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２に対応する酸素飽和度を画素毎に算出する。例えば、所定画素における信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２がそれぞれＢ１^＊／Ｇ２^＊及びＲ２^＊／Ｇ２^＊である場合、図１１に示すように、相関関係を参照すると、信号比Ｂ１^＊／Ｇ２^＊及び信号比Ｒ２^＊／Ｇ２^＊に対応する酸素飽和度は「６０％」である。したがって、酸素飽和度算出部８３は、この画素の酸素飽和度を「６０％」と算出する。

【0056】

なお、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２が極めて大きくなったり、極めて小さくなったりすることはほとんどない。すなわち、信号比Ｂ１／Ｇ２や信号比Ｒ２／Ｇ２の値が、酸素飽和度０％の下限ライン９３を上回ったり、反対に酸素飽和度１００％の上限ライン９４を下回ったりすることはほとんどない。但し、算出する酸素飽和度が下限ライン９３を下回ってしまった場合には酸素飽和度算出部８３は酸素飽和度を０％とし、上限ライン９４を上回ってしまった場合には酸素飽和度を１００％とする。なお、信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２に対応する点が下限ライン９３と上限ライン９４の間から外れた場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度が低いことが分かるように表示をしたり、酸素飽和度を算出しないようにしても良い。

【0057】

画像生成部８４は、酸素飽和度算出部８６で算出された酸素飽和度と、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号を用いて、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する。具体的には、画像生成部８４は、入力される元のＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号に対して、酸素飽和度に応じたゲインを画素毎に施し、ゲインを施したＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号を用いてＲＧＢ画像データを生成する。例えば、画像生成部８４は、酸素飽和度が６０％以上の画素ではＢ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号のいずれにも同じゲイン「１」を乗じる。これに対して、酸素飽和度が６０％未満の画素では、Ｂ２画像信号に対して「１」未満のゲインを乗じ、Ｇ２画像信号及びＲ２画像信号に対しては「１」以上のゲインを乗じる。このゲイン処理後のＢ１画像信号，Ｇ２画像信号，Ｒ２画像信号を用いて生成されたＲＧＢ画像データが酸素飽和度画像である。画像生成部８４が生成する酸素飽和度画像のうち、非拡大観察時の各色の画像信号に基づいて生成されたものは非拡大酸素飽和度画像であり、拡大観察時の各色の画像信号に基づいて生成されたものは拡大酸素飽和度画像である。

【0058】

画像生成部８４が生成した非拡大酸素飽和度画像や拡大酸素飽和度画像では、高酸素の領域（酸素飽和度が６０〜１００％の領域）では、通常観察画像と同様の色で表される。一方、酸素飽和度が所定値を下回る低酸素の領域（酸素飽和度が０〜６０％の領域）は、通常観察画像とは異なる色（疑似カラー）で表される。

【0059】

なお、本実施形態では、画像生成部８４は、低酸素の領域のみ疑似カラー化するゲインを乗じているが、高酸素領域でも酸素飽和度に応じたゲインを施し、酸素飽和度画像の全体を疑似カラー化しても良い。また、低酸素領域と高酸素領域を酸素飽和度６０％で分けているがこの境界も任意である。

【0060】

ズーム検出部８６は、ズーム操作部２２ｃの操作状況を監視し、ズームの有無（拡大観察をしているか否か）を検出する。ズーム検出部８６による検出結果は、画像生成部８４に入力される。また、拡大観察をしている場合、ズーム検出部８６は例えばズーム操作部２２ｃの操作量に基づいて観察範囲の拡大率を算出する。拡大観察をしていない場合、画像生成部８４は、生成した酸素飽和度画像を、構造強調部８４に出力するとともに、画像記憶部８７に記憶させる。一方、拡大観察時には、画像生成部８４は、生成した拡大酸素飽和度画像をアーチファクト補正部８８に入力し、酸素飽和度のアーチファクトを補正してから構造強調部７８に出力する。

【0061】

画像記憶部８７は、非拡大酸素飽和度画像を記憶しておくメモリである。本実施形態では、画像記憶部８７は、非拡大酸素飽和度画像のうち最新のものを一つ記憶する。すなわち、画像生成部８４が非拡大酸素飽和度画像を生成する度に、画像記憶部８７に記憶される非拡大酸素飽和度画像は順次最新のものに更新される。拡大観察が行われると、画像記憶部８７に記憶する非拡大酸素飽和度画像の更新は停止する。

【0062】

アーチファクト補正部８８は、高周波成分抽出部１０１と、拡大部分抽出部１０２と、低周波成分抽出部１０３と、合成処理部１０４とを有する。

【0063】

高周波成分抽出部１０１は、拡大観察時に画像生成部８４から入力される拡大酸素飽和度画像からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出する。拡大酸素飽和度画像は、画像記憶部８７に記憶された非拡大酸素飽和度画像の一部を拡大したものに対応する。拡大酸素飽和度画像から抽出された高周波成分の画像（以下、高周波成分画像という）は、合成処理部１０４に入力される。なお、カットオフ周波数は拡大率に応じて予め定められており、拡大率が大きいほどカットオフ周波数が低周波数側にシフトするように定められている。これにより、高周波成分抽出部１０１は、検体の拡大状況に応じた適切な高周波成分を抽出する。

【0064】

拡大部分抽出部１０２は、対応領域検出部１０２ａと拡大処理部１０２ｂとを有する。対応領域検出部１０２ａは、画像生成部８４から拡大酸素飽和度画像を取得するとともに、画像記憶部８７から非拡大酸素飽和度画像を取得する。そして、拡大酸素飽和度画像と非拡大酸素飽和度画像のパターンマッチングを行うことにより、非拡大酸素飽和度画像から拡大酸素飽和度画像に対応する領域を抽出する。拡大処理部１０２ｂは、非拡大酸素飽和度画像から抽出した領域の画像を、拡大酸素飽和度画像と同じサイズになるように拡大する。

【0065】

低周波成分抽出部１０３は、拡大部分抽出部１０２が非拡大酸素飽和度画像から抽出し、拡大処理部１０２ｂで拡大された画像から、カットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。低周波成分抽出部が非拡大酸素飽和度画像から抽出した低周波成分の画像（以下、低周波成分画像という）は、合成処理部１０４に入力される。なお、低周波成分抽出部１０３が閾値として用いるカットオフ周波数は、高周波成分抽出部１０１で用いるものと同じ値である。

【0066】

合成処理部１０４は、高周波成分抽出部１０１から入力される高周波成分画像と、低周波成分抽出部１０３から入力される低周波成分画像とを、位置合わせをして合成することにより、アーチファクトが補正された合成酸素飽和度画像を生成する。合成処理部１０４が生成した合成酸素飽和度画像は、構造強調部７８に入力され、構造強調処理を施された後、画像表示信号生成部６６で表示用画像信号に変換され、モニタ１８に表示される。

【0067】

次に、本実施形態の内視鏡システム１０による観察の流れを図１２のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにおいて、最も遠景の状態からスクリーニングを行う（Ｓ１０）。通常観察モードでは、通常観察画像がモニタ１８に表示される。このスクリーニング時に、ブラウニッシュエリアや発赤等の病変の可能性がある部位（以下、病変可能性部位という）を発見した場合（Ｓ１１）には、モード切替ＳＷ２２ｂを操作して、特殊観察モードに切り替える（Ｓ１２）。そして、この特殊観察モードにおいて、病変可能性部位が低酸素状態になっているか否かの診断を行う。

【0068】

特殊観察モードでは、第１及び第２白色光がセンサ４８の撮像フレームに同期して交互に検体内に照射されるので、第１白色光が照射されたフレームではセンサ４８はＲ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｂ１画像信号を出力し、第２白色光が照射されたフレームではＲ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号を出力する。これら２フレーム分の画像信号に基づいて、画素毎に酸素飽和度が算出される（Ｓ１３）。

【0069】

また、酸素飽和度画像生成部７６はズーム検出部８６によって拡大観察をしているか否かを検出する（Ｓ１４）。非拡大観察時には、画像生成部８４により、Ｒ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号に酸素飽和度に応じてゲインを施し、非拡大酸素飽和度画像を生成する（Ｓ１５）。生成された非拡大酸素飽和度画像は、画像記憶部８７に記憶されるとともに（Ｓ１６）、モニタ１８に表示される。

【0070】

そして、モニタ１８に表示された非拡大酸素飽和度画像に基づいて、ドクターは病変可能性部位が低酸素状態になっているかどうかを確認する。こうした酸素飽和度の表示は、通常観察モードに切り替えられるまで継続して行わる（Ｓ２５）。また、診断を終了する場合には、内視鏡１２の挿入部２１を検体内から抜き出す（Ｓ２６）。

【0071】

一方、例えばモニタ１８に表示された非拡大酸素飽和度画像によって、病変可能性部位が疑似カラーで表示され、低酸素状態になっていることが確認されると、正確な診断のために、ズーム操作部２２ｃを操作して低酸素状態の病変可能性部位（以下、低酸素領域という）を拡大観察する。この場合、ズーム検出部８６は拡大観察を行なっていることを検出する（Ｓ１４）。すると、画像生成部８４は、拡大観察時のＲ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号に酸素飽和度に応じてゲインを施し、拡大酸素飽和度画像を生成する（Ｓ１８）。ここで生成される拡大酸素飽和度画像では非拡大酸素飽和度画像には見られないような酸素飽和度のアーチファクトが発生する場合があるので、内視鏡システム１０では拡大観察時に特有のアーチファクトを補正する。

【0072】

具体的には、図１３に示すように、高周波成分抽出部１０１によって、拡大酸素飽和度画像１２０からカットオフ周波数以上の高周波成分を抽出し（Ｓ１９）、抽出した高周波成分からなる高周波成分画像１２１が生成される。

【0073】

拡大酸素飽和度画像１２０は、低酸素領域１２３が拡大されたことにより非拡大酸素飽和度画像１２５では確認できない微細構造や酸素飽和度の局所的な変化等（以下、まとめて高周波構造という）１２４を確認することができるが、低周波なアーチファクト１２２が発生する。このため、拡大酸素飽和度画像１２０では高周波構造１２４が確認できるとしても、アーチファクト１２２のために必ずしも高周波成分１２４を確認しやすい状態とはいえない。しかし、高周波成分画像１２１では、主にアーチファクト１２２である低周波成分がカットされているので、高周波構造１２４がより鮮明に表れる。但し、高周波成分画像１２１では、低周波成分がカットされているので、低周波な検体の構造やなだらかな酸素飽和度の変化は確認できない。

【0074】

一方、拡大部分抽出部１０２は、拡大酸素飽和度画像１２０を取得するとともに、画像記憶部８７から非拡大酸素飽和度画像１２５を取得し、対応領域検出部１０２ａによってこれらのパターンマッチングをすることによって、非拡大酸素飽和度画像１２５から拡大観察している部分（拡大酸素飽和度画像１２０）に対応する領域１２６を検出する（Ｓ２０）。検出された領域１２６の画像は、拡大処理部１０２ｂによって拡大酸素飽和度画像１２０に合わせてサイズ変換される（Ｓ２１）。そして、低周波成分抽出部１０３によって、サイズ変換後の領域１２６の画像１２７からカットオフ周波数未満の低周波成分が抽出され、抽出した低周波成分からなる低周波成分画像１２８が生成される（Ｓ２２）。

【0075】

非拡大酸素飽和度画像１２５では、遠景画像であるため、微細構造１２４は確認できないものの、拡大観察時に起こり得るような酸素飽和度のアーチファクト１２２は発生しないので、例えば低酸素領域１２３の範囲等が表れている。このため、非拡大酸素飽和度画像１２５に基づいて生成された低周波成分画像１２８は、検体の低周波な構造や酸素飽和度のなだらかな変化等（以下、まとめて低周波構造という）１２９が正しく表れている。

【0076】

こうして高周波成分画像１２１と低周波成分画像１２８が生成されると、合成処理部１０４はこれらを合成し、合成酸素飽和度画像１３０を生成する（Ｓ２３）。すなわち、合成酸素飽和度画像１３０では、高周波成分画像１２１の高周波構造１２４と低周波成分画像１２８の低周波構造１２９が重畳した画像である。このため、合成酸素飽和度画像１３０は、拡大酸素飽和度画像１２０に見られるようなアーチファクト１２２はなく、かつ、高周波構造１２４と低周波構造１２９を両方とも確認可能である。こうして生成された合成酸素飽和度画像１３０は、構造強調処理等を経た後、モニタ１８に表示される（Ｓ２４）。

【0077】

なお、図１４に示すように、拡大観察時に合成酸素飽和度画像１３０を生成及び表示した場合、内視鏡システム１０は、内視鏡システム１０がアーチファクト１２２を補正するための特別な上記画像処理を行ったことを明示する表示１３１を、合成酸素飽和度画像１３０とともにモニタ１８の表示画面上に表示する。表示１３１は、例えば「拡大画像処理」等である。

【0078】

以上のように、内視鏡システム１０は、酸素飽和度を算出及び表示する特殊観察モードにおいて拡大観察を行う場合に、非拡大酸素飽和度画像１２５の低周波成分と拡大酸素飽和度画像１２０の高周波成分を合成した合成酸素飽和度画像１３０を生成及び表示する。この合成酸素飽和度画像１３０は、拡大酸素飽和度画像１２５のアーチファクト１２２は補正（除去）されており、かつ、検体の高周波構造１２４と低周波構造１２９を両方とも観察することができるので、ドクターは低酸素領域１２３をより仔細に確認して正確な診断を行うことができる。

【0079】

なお、上記第１実施形態では、非拡大観察時に低酸素領域１２３を確認した後、低酸素領域１２３の拡大観察をしているが、非拡大観察時に低酸素領域１２３を検出しない場合でも、拡大観察をしてよい。例えば、図１５に示すように、通常観察モードでのスクリーニング時に病変可能性部位を発見し、特殊観察モードに切り替えても、非拡大酸素飽和度画像１４１に低酸素領域が認められないことがある。この場合、ドクターは病変可能性部位が低酸素状態の病変でないことを確実に確認するために、病変可能性部位を拡大観察することがある。しかし、この場合の拡大酸素飽和度画像１４２では、高周波構造１４３が確認できるものの、拡大観察をしていることによって酸素飽和度のアーチファクト１２２も発生する。

【0080】

内視鏡システム１０は、特殊観察モードで拡大操作がなされれば、非拡大酸素飽和度画像１４１に低酸素領域があるか否かに関わらず、拡大酸素飽和度画像１４２から高周波成分を抽出し、高周波成分画像１４４を生成する。この高周波成分画像１４４では、アーチファクト１２２が補正され、高周波構造１４３が確認できる。但し、高周波成分画像１４４では、アーチファクト１２２と同程度の周波数の低周波構造も除去されてしまっている。

【0081】

また、内視鏡システム１０は、非拡大酸素飽和度画像１４１から拡大酸素飽和度画像１４２に対応する領域１４５を抽出し、サイズ変換をした画像１４６を生成する。そして、この画像１４６から低周波成分を抽出し、低周波成分画像１４７を生成する。低周波成分画像１４７では、検体の低周波構造１４８が表れる。

【0082】

そして、高周波成分画像１４４と低周波成分画像１４７を合成し、合成酸素飽和度画像１５０を生成すると、合成酸素飽和度画像１５０では、アーチファクト１２２に邪魔されることなく、検体の高周波構造１４３と低周波構造１４８を両方とも観察することができる。高周波構造１４３が低酸素状態であれば、擬似カラーで表示されているので、非拡大酸素飽和度画像１４１で低酸素状態が確認できなくても、拡大観察をしてはじめて観察され得る低酸素状態の高周波構造１４３を合成酸素飽和度画像１５０から発見することができる。

【0083】

［第２実施形態］
第１実施形態の内視鏡システム１０では、ズーム操作を監視することにより、非拡大酸素飽和度画像１２５，１４１をそのまま表示するか、アーチファクト１２２が補正された合成酸素飽和度画像１３０，１５０を生成して表示をするかを切り替えているが、ズーム操作を監視する代わりに、生成された酸素飽和度画像（非拡大酸素飽和度画像または拡大酸素飽和度画像）からアーチファクト１２２を検出することにより、合成酸素飽和度画像を生成するか否かを切り換えても良い。

【0084】

この場合、第１実施形態の内視鏡システム１０の酸素飽和度生成部７６を、図１６に示す酸素飽和度画像生成部１６０に置き換える。その他の構成は、第１実施形態の内視鏡システム１０と同じである。

【0085】

図１６に示すように、酸素飽和度画像生成部１６０は、第１実施形態の酸素飽和度画像生成部７６に対して、ズーム検出部８６を除き、アーチファクト検出部１６１を加えたものである。また、酸素飽和度画像生成部１６０は、第１実施形態の酸素飽和度画像生成部７６と同じ信号比検出部８１，相関関係記憶部８２，酸素飽和度算出部８３，画像生成部８４，画像記憶部８７及びアーチファクト補正部８８を備える。なお、第１実施形態では、ズーム操作の有無に応じて、画像生成部８４が生成する酸素飽和度画像を非拡大酸素飽和度画像と拡大酸素飽和度画像に区別したが、本実施形態では、非拡大酸素飽和度画像と拡大酸素飽和度画像の区別はせず、画像生成部８４が生成する画像を全て酸素飽和度画像という。

【0086】

アーチファクト検出部１６１は、画像生成部８４から酸素飽和度画像を取得し、取得した酸素飽和度画像からアーチファクト１２２を検出する。拡大観察によって発生するアーチファクト１２２は、発生の仕方（分布や強度等）が先端部２４での照明光学系２４ａと撮像光学系２４ｂの配置等の内視鏡１２の構造と、検体の拡大率（または先端部２４と検体の距離）によってほぼ定まっている。このため、アーチファクト検出部１６１は、酸素飽和度画像の任意の１点または複数点で画素値を監視することにより、アーチファクト１２２が発生しているか否かを検出する。

【0087】

例えば、必ず低酸素状態になるアーチファクトが発生する位置の画素を監視する場合、そのＢ画素値を第１閾値と比較し、ゲインによってＢ画素値が第１閾値以下になっている場合（低酸素の疑似カラーになっている場合）にアーチファクトの発生を検出する。監視している画素で検体自体がアーチファクトではなく本当に低酸素状態になっている場合もあるが、アーチファクトは検体で発生し得る低酸素状態よりも概ね大きいので、第１閾値をある程度大きく設定しておけば、誤検出することなく、アーチファクトの発生を検出可能である。

【0088】

なお、必ず高酸素状態になるアーチファクトが発生する位置の画素を監視しても良い。また、複数点で画素値を監視すれば検出精度が向上するので、２点以上で画素値を監視することが好ましい。さらに、アーチファクトの検出方法は任意であり、画素値を閾値と比較する代わりに、アーチファクトの周波数成分を抽出することにより、アーチファクト１２２の発生を検出しても良い。

【0089】

画像生成部８４から取得した酸素飽和度画像からアーチファクトが検出されなかった場合、アーチファクト検出部１６１は、取得した酸素飽和度画像を構造強調部７８に出力し、モニタ１８に表示させる。また、アーチファクト検出部１６１は、アーチファクトが検出されなかった酸素飽和度画像を画像記憶部８７に記憶させる。すなわち、アーチファクト検出部１６１でアーチファクトが検出されなかった酸素飽和度画像は、第１実施形態の非拡大酸素飽和度画像に対応する。

【0090】

一方、アーチファクト検出部１６１は、アーチファクトを検出した場合、アーチファクトを検出した酸素飽和度画像をアーチファクト補正部８８に入力し、検出したアーチファクトを補正してから構造強調部８７に出力させる。すなわち、アーチファクトが検出された酸素飽和度画像は、第１実施形態の拡大酸素飽和度画像に対応する。

【0091】

アーチファクト補正部８８の構成は、第１実施形態と同じであり、高周波成分抽出部１０１によって、アーチファクトが検出された酸素飽和度画像から高周波成分が抽出され、高周波成分画像が生成される。

【0092】

一方、拡大部分抽出部１０２は、画像記憶部８７からアーチファクトが検出されなかった過去の酸素飽和度画像を取得するとともに、アーチファクト検出部１６１からアーチファクトが検出された酸素飽和度画像を取得し、対応領域検出部１０２ａでこれらのパターンマッチングを行なって、アーチファクトが検出されなかった酸素飽和度画像から、アーチファクトが検出された酸素飽和度画像に対応する領域を検出し、この領域を拡大処理部１０２ｂによってサイズ変換をする。そして、低周波成分抽出部１０３によって、サイズ変換された画像から低周波成分を抽出し、低周波成分画像を生成する。

【0093】

そして、合成処理部１０４で高周波成分画像と低周波成分画像を合成し、アーチファクトが補正された合成酸素飽和度画像を生成し、構造強調部８７に出力する。

【0094】

このように、第２実施形態の酸素飽和度生成部１６０を備える内視鏡システムは、ズーム操作の監視する代わりに、酸素飽和度画像からアーチファクト１２２の発生を検出し、アーチファクトが検出された場合に検出されたアーチファクトを補正した合成酸素飽和度画像を生成する。すなわち、酸素飽和度生成部１６０を備える内視鏡システムはアーチファクトの検出することで、拡大観察を検出する。この内視鏡システムは、ズーム操作によらず、内視鏡１２の先端部２４を検体に近づけて拡大観察をする場合に、アーチファクトを補正した合成酸素飽和度画像を生成し、表示することができる。

【0095】

なお、第１及び第２実施形態を組み合わせても良い。具体的には、第１実施形態のようにズーム操作を監視しつつ、ズーム操作が検出されない場合には、第２実施形態の流れでアーチファクトの補正を行い、ズーム操作が検出された場合には、アーチファクトが発生するものとして第１実施形態のように強制的にアーチファクトを補正した合成酸素飽和度画像を生成すれば良い。このように、第１及び第２実施形態を組み合わせた内視鏡システムによれば、ズーム操作によって拡大観察をする場合と、ズーム操作によらず、内視鏡１２の先端部２４を検体に近づけて拡大観察をする場合とのどちらでも正確な酸素飽和度画像（合成酸素飽和度画像）を生成し、表示することができる。

【0096】

［第３実施形態］
第１，第２実施形態では、画像生成部８４で生成された酸素飽和度画像（非拡大酸素飽和度画像，拡大酸素飽和度画像）を用いてアーチファクトが補正された合成酸素飽和度画像を生成しているが、酸素飽和度画像を用いる代わりに、各画像信号の段階でアーチファクトを補正しても良い。この場合、第１実施形態の内視鏡システム１０の酸素飽和度生成部７６を、図１７に示す酸素飽和度画像生成部１７０に置き換える。その他の構成は、第１実施形態の内視鏡システム１０と同じである。

【0097】

図１７に示すように、酸素飽和度画像生成部１７０は、信号比検出部８１と、相関関係記憶部８２と、酸素飽和度算出部８３と、画像生成部８４と、ズーム検出部８６と、画像記憶部８７と、アーチファクト補正部１７１と、画像信号記憶部１７２と、信号処理切替部１７３とを備える。これらのうち、信号比検出部８１、相関関係記憶部８２、酸素飽和度算出部８３、画像生成部８４及びズーム検出部８６は第１実施形態のものと同じものである。

【0098】

但し、ズーム検出部８６による検出結果は、信号処理切替部１７３に入力される。信号処理切替部１７３は、特殊観察モード時に入力される各色の画像信号の入力先を切り替えることにより、入力された画像信号に施す信号処理の内容を切り替える。具体的には、ズーム検出部８６によってズーム操作が検出されない場合（非拡大観察をする場合）、信号処理切替部１７３は、酸素飽和度画像生成部１７０に入力される各画像信号を、信号比算出部８１と画像生成部８４に入力し、酸素飽和度画像を生成させる。

【0099】

また、ズーム操作が検出されない場合に入力された画像信号は、画像信号記憶部１７２に記憶させる。すなわち、画像信号記憶部１７２は、第１実施形態の非拡大酸素飽和度画像に対応する非拡大観察時の画像信号（以下、非拡大画像信号という）を記憶する。

【0100】

一方、ズーム検出部８６によってズーム操作が検出され、拡大観察をしていることが検出された場合、信号処理切替部１７３は、この拡大観察時の画像信号（以下、拡大画像信号という）をアーチファクト補正部１７１に入力する。

【0101】

アーチファクト補正部１７１は、高周波成分抽出部１８１と、拡大抽出部１８２と、低周波成分抽出部１８３と、合成処理部１８４を備える。また、拡大抽出部１８２は、対応領域検出部１８２ａと拡大処理部１８２ｂとを備える。これら各部の基本的な作用は第１実施形態のものと同じであるが、アーチファクト補正部１７１の高周波成分抽出部１８１、拡大抽出部１８２（対応領域検出部１８２ａと拡大処理部１８２ｂ）、低周波成分抽出部１８３及び合成処理部１８４は、酸素飽和度画像ではなく、画像信号に対して各処理をする。

【0102】

すなわち、高周波成分抽出部１８１には、拡大観察時に出力された各色の画像信号（以下、拡大画像信号という）が入力され、これらの各色の拡大画像信号からそれぞれ高周波成分を抽出する。そして、抽出した高周波成分からなる高周波成分画像信号をフレーム毎及び色毎に生成する。

【0103】

また、対応領域検出部１８２ａは、信号処理切替部１７３から拡大画像信号を取得するとともに、画像信号記憶部１７２から非拡大観察時に記憶された各色の画像信号（以下、非拡大画像信号という）を取得する。そして、各色の拡大画像信号と非拡大画像信号のパターンマッチングを行うことにより、拡大画像信号が表す像に対応する部分を、非拡大画像信号から抽出する。拡大処理部１８２ｂは、拡大画像信号に対応するサイズになるように、非拡大画像信号から抽出された部分を拡大するサイズ変換をする。低周波成分抽出部１８３は、このサイズ変換がなされた画像信号から低周波成分を抽出し、低周波成分画像信号を生成する。そして、合成処理部１８４は、対応するフレーム及び色の高周波成分画像信号と低周波成分画像信号とを合成し、合成画像信号を生成する。

【0104】

これらの処理はフレーム毎及び色毎に行われる。アーチファクト補正部１７１には１フレーム目のＲ１画像信号，Ｇ１画像信号，Ｂ１画像信号と２フレーム目のＲ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号が入力されるので、これに対応するように、合成処理部１８４からは、アーチファクトが補正された各合成画像信号（例えば、Ｒ１合成画像信号，Ｇ１合成画像信号，Ｂ１合成画像信号と２フレーム目のＲ２合成画像信号，Ｇ２合成画像信号，Ｂ２合成画像信号）を出力する。

【0105】

合成処理部１８４が出力する各合成画像信号は、信号比算出部８１と画像生成部８４に入力される。これにより、各合成画像信号に基づいてアーチファクトがない合成酸素飽和度画像が生成され、表示される。

【0106】

このように、第１実施形態のアーチファクトを補正した合成酸素飽和度画像を生成する処理は、酸素飽和度画像の生成前に、画像信号の段階で予め行うことができる。もちろん、第２実施形態の合成酸素飽和度画像を生成する処理や、第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせる場合も同様にすれば良い。

【0107】

なお、第３実施形態では、酸素飽和度画像生成部１７０に入力される各画像信号の段階でアーチファクトを補正する処理をしているが、信号比算出部８１が出力する信号比Ｂ１／Ｇ２及び信号比Ｒ２／Ｇ２に対して同様のアーチファクトを補正する処理を施しても良い。また、酸素飽和度算出部８３が出力する酸素飽和度のデータに対して同様のアーチファクトを補正する処理を施しても良い。

【0108】

なお、第１〜第３実施形態の内視鏡システムでは、内視鏡１２の先端部２４に蛍光体４４を設けたが、これに代えて図１８に示す内視鏡システム３００のように、光源装置１４の内部に蛍光体４４を設けても良い。この場合には、第１青色レーザ光源（４７３ＬＤ）３４及び第２青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３６と、ライトガイド４１との間に蛍光体４４を設ける。そして、第１青色レーザ光源３４または第２青色レーザ光源３６に、第１青色レーザ光または第２青色レーザ光を蛍光体４４に向けて照射させる。これにより、第１白色光または第２白色光が発せられる。この第１または第２白色光は、ライトガイド４１を介して、検体内に照射される。それ以外については、第１〜第３実施形態の内視鏡システムと同様である。

【0109】

また、第１〜第３実施形態では、第１及び第２青色レーザ光を同一の蛍光体４４に入射させているが、第１青色レーザ光と第２青色レーザ光をそれぞれ別々の第１蛍光体、第２蛍光体に入射させても良い。

【0110】

［第４実施形態］
図１９に示すように、内視鏡システム４００の光源装置１４には、第１及び第２青色レーザ光源３４，３６と光源制御部４０の代わりに、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源ユニット４０１と、ＬＥＤ光源制御部４０４が設けられている。また、内視鏡システム４００の照明光学系２４ａには蛍光体４４が設けられていない。それ以外については、第１〜第３実施形態の内視鏡システムと同様である。

【0111】

ＬＥＤ光源ユニット４０１は、特定の波長帯域に制限された光を発光する光源として、Ｒ−ＬＥＤ４０１ａ，Ｇ−ＬＥＤ４０１ｂ，Ｂ−ＬＥＤ４０１ｃを有する。図２０に示すように、Ｒ−ＬＥＤ４０１ａは、６００〜７２０ｎｍの赤色領域の赤色帯域光（以下、単に赤色光という）し、Ｇ−ＬＥＤ４０１ｂは、４８０〜６２０ｎｍの緑色領域の緑色帯域光（以下、単に緑色光）を発光する。また、Ｂ−ＬＥＤ４０１ｃは、４００〜５００ｎｍの青色領域の青色帯域光（以下、単に青色光という）を発光する。

【0112】

また、ＬＥＤ光源ユニット４０１は、Ｂ−ＬＥＤ４０１ｃが発する青色光の光路上に挿抜されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０２を有する。ハイパスフィルタ４０２は、４５０ｎｍ以下の波長帯域の青色光をカットし、４５０ｎｍより長波長帯域の光を透過する。

【0113】

ハイパスフィルタ４０２のカットオフ波長（４５０ｎｍ）は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数がほぼ等しい波長であり（図１０参照）、この波長を境に酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が逆転する。本実施形態の場合、相関関係記憶部８２に記憶された相関関係は、酸化ヘモグロビンの吸光係数が還元ヘモグロビンの吸光係数よりも大きい場合のものなので、カットオフ波長以下の波長帯域に基づくシグナルは、信号比Ｂ１／Ｇ２が４７３ｎｍで測定する本来の値よりも低下し、不正確な酸素飽和度が算出される原因になる。このため、ハイパスフィルタ４０２は、酸素飽和度を算出するためのＢ１画像信号を取得する時に、カットオフ波長以下の波長帯域の光が検体に照射されないようにする。

【0114】

したがって、ハイパスフィルタ４０２は、特殊観察モード時にＢ−ＬＥＤ４０１ｃの前に挿入され、通常観察モード時には退避位置に退避される。ハイパスフィルタ４０２の挿抜は、ＬＥＤ光源制御部４０４の制御の下、ＨＰＦ挿抜部４０３によって行われる。

【0115】

ＬＥＤ光源制御部４０４は、ＬＥＤ光源ユニット４０１の各ＬＥＤ４０１ａ〜４０１ｃの点灯／消灯、及びハイパスフィルタ４０２の挿抜を制御する。具体的には、図２１に示すように、通常観察モードの場合、ＬＥＤ光源制御部４０４は、各ＬＥＤ４０１ａ〜４０１ｃを全て点灯させ、ハイパスフィルタ４０２はＢ−ＬＥＤ４０１ｃの光路上から退避させる。

【0116】

一方、図２２に示すように、特殊観察モードの場合、ＬＥＤ光源制御部４０は、ハイパスフィルタ４０２をＢ−ＬＥＤ４０１ｃの光路上に挿入する。そして、１フレーム目は、Ｂ−ＬＥＤ４０１ｃを点灯させ、Ｒ−ＬＥＤ４０１ａ及びＧ−ＬＥＤ４０１ｂを消灯させることにより、４５０ｎｍ以下の波長帯域がカットされた青色光を検体内に照射する。そして、２フレーム目は、Ｒ−ＬＥＤ４０１ａ、Ｇ−ＬＥＤ４０１ｂ、Ｂ−ＬＥＤ４０１ｃを全て点灯させ、Ｂ−ＬＥＤ４０１ｃが発する青色光のうち４５０ｎｍ以下の波長帯域がカットされた青色光と、Ｒ−ＬＥＤ４０１ａが発する赤色光と、Ｇ−ＬＥＤ４０１ｂが発する緑色光からなる白色光を検体内に照射させる。これにより、センサ４８は、１フレーム目には、Ｂ１画像信号を出力し、２フレーム目にはＲ２画像信号，Ｇ２画像信号，Ｂ２画像信号をそれぞれ出力する。

【0117】

したがって、その後の処理は第１〜第３実施形態の内視鏡システムと同様に行うことができる。このため、ＬＥＤを用いた第４実施形態の内視鏡システム４００によってもアーチファクトを補正した合成酸素飽和度画像の生成し、表示することができる。

【0118】

なお、第４実施形態では、特殊観察モード時の１フレーム目、２フレーム目ともハイパスフィルタ１０２を挿入したまま検体を撮像しているが、１フレーム目だけハイパスフィルタ１０２を挿入し、２フレーム目にはハイパスフィルタ１０２を退避させても良い。また、特殊観察モード時の１フレーム目では、Ｂ−ＬＥＤ４０１ｃだけを点灯させ、青色光だけを検体に照射しているが、１フレーム目でもＲ−ＬＥＤ４０１ａ及びＧ−ＬＥＤ４０１ｂを点灯させ、Ｒ１画像信号及びＧ１画像信号をセンサ４８に出力させても良い。

【0119】

［第５実施形態］
図２３に示すように、内視鏡システム５００の光源装置１４には、第１及び第２青色レーザ光３４，３６と光源制御部４０の代わりに、広帯域光源５０１と、回転フィルタ５０２と、回転フィルタ制御部５０３が設けられている。また、内視鏡システム５００のセンサ５０５は、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像素子である。それ以外については、第１〜第３実施形態の内視鏡システムと同じである。

【0120】

広帯域光源５０１は、例えばキセノンランプ、白色ＬＥＤ等からなり、波長帯域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ５０２は、通常観察モード用フィルタ５１０と特殊観察モード用フィルタ５１１とを備えており（図２４参照）、広帯域光源５０１から発せられる白色光がライトガイド４１に入射される光路上に、通常観察モード用フィルタ５１０を配置する通常観察モード用の第１位置と、特殊観察モード用フィルタ５１１を配置する特殊観察モード用の第２位置との間で径方向に移動可能である。この第１位置と第２位置への回転フィルタ５０２の相互移動は、選択された観察モードに応じて回転フィルタ制御部５０３によって制御される。また、回転フィルタ５０２は、第１位置または第２位置に配置された状態で、センサ５０５の撮像フレームに応じて回転する。回転フィルタ５０２の回転速度は、選択された観察モードに応じて回転フィルタ制御部５０３によって制御される。

【0121】

図２４に示すように、通常観察モード用フィルタ５１０は、回転フィルタ５０２の内周部に設けられている。通常観察モード用フィルタ５１０は、赤色光を透過するＲフィルタ５１０ａと、緑色光を透過するＧフィルタ５１０ｂと、青色光を透過するＢフィルタ５１０ｃと有する。したがって、回転フィルタ５０２を通常光観察モード用の第１位置に配置すると、広帯域光源５０１からの白色光は、回転フィルタ５０２の回転に応じてＲフィルタ５１０ａ、Ｇフィルタ５１０ｂ、Ｂフィルタ５１０ｃのいずれかに入射する。このため、検体には、透過したフィルタに応じて、赤色光、緑色光、青色光が順次照射され、センサ５０５は、これらの反射光によりそれぞれ検体を撮像することにより、Ｒ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像信号を順次出力する。

【0122】

また、特殊観察モード用フィルタ５１１は、回転フィルタ５０２の外周部に設けられている。特殊観察モード用フィルタ５１１は、赤色光を透過するＲフィルタ５１１ａと、緑色光を透過するＧフィルタ５１１ｂと、青色光を透過するＢフィルタ５１１ｃと、４７３±１０ｎｍの狭帯域光を透過する狭帯域フィルタ５１１ｄとを有する。したがって、回転フィルタ５０２を通常光観察モード用の第２位置に配置すると、広帯域光源５０１からの白色光は、回転フィルタ５０２の回転に応じてＲフィルタ５１１ａ、Ｇフィルタ５１１ｂ、Ｂフィルタ５１１ｃ、狭帯域フィルタ５１１ｄのいずれかに入射する。このため、検体には、透過したフィルタに応じて、赤色光、緑色光、青色光，狭帯域光（４７３ｎｍ）が順次照射され、センサ５０５は、これらの反射光によりそれぞれ検体を撮像することにより、Ｒ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像信号、及び狭帯域画像信号を順次出力する。

【0123】

特殊観察モードで得られるＲ画像信号とＧ画像信号は、第１実施形態のＲ１（またはＲ２）画像信号とＧ１（またはＧ２）画像信号に対応する。また、特殊観察モードで得られるＢ画像信号は、第１実施形態のＢ２画像信号に対応し、狭帯域画像信号はＢ１画像信号に対応する。したがって、その後の処理は第１〜第３実施形態の内視鏡システムと同様に行うことができる。このため、回転フィルタ５０２を用いた第５実施形態の内視鏡システム５００によってもアーチファクトを補正した合成酸素飽和度画像の生成し、表示することができる。

【0124】

なお、第１〜第５実施形態では、信号比Ｂ１／Ｇ２と信号比Ｒ２／Ｇ２に基づいて酸素飽和度を算出しているが、信号比Ｂ１／Ｇ２のみに基づいて酸素飽和度を算出しても良い。この場合には、相関関係記憶部８２には信号比Ｂ１／Ｇ２と酸素飽和度の相関関係を記憶しておけば良い。

【0125】

なお、第１〜第５実施形態では、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成及び表示しているが、これに加えて、血液量を画像化した血液量画像を生成及び表示しても良い。血液量は信号比Ｒ２／Ｇ２と相関があるので、信号比Ｒ２／Ｇ２に応じて異なる色を割り当てることで、血液量を画像化した血液量画像を作成することができる。

【0126】

なお、第１〜第５実施形態では酸素飽和度を算出しているが、これに代えて、あるいはこれに加えて、「血液量（信号比Ｒ２／Ｇ２）×酸素飽和度（％）」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスや、「血液量×（１−酸素飽和度）（％）」から求まる還元ヘモグロビンインデックス等、他の生体機能情報を算出しても良い。

【符号の説明】

【0127】

１０，３００，４００，５００ 内視鏡システム
４７ ズーミングレンズ
４８ センサ
７６，１６０，１７０ 酸素飽和度画像生成部
８６ ズーム検出部
８７ 画像記憶部
１２０，１４２ 拡大酸素飽和度画像
１２１，１４４ 高周波成分画像
１２２ アーチファクト
１２３ 低酸素領域
１２４，１４３ 高周波構造
１２５，１４１ 非拡大酸素飽和度画像
１２８，１４７ 低周波数成分画像
１２９，１４８ 低周波構造
１３０，１５０ 合成酸素飽和度画像
１７２ 画像信号記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】