特開 2024-52487 プロセッサ装置及び内視鏡システム並びにその作動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024052487

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】プロセッサ装置及び内視鏡システム並びにその作動方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20240404BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 630

A61B1/00 650

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049848

(22)【出願日】2023-03-27

(31)【優先権主張番号】P 2022158390

(32)【優先日】2022-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【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】110001988

【氏名又は名称】弁理士法人小林国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北原 雅啓

(72)【発明者】

【氏名】吉森 悠

【テーマコード（参考）】

4C161

【Ｆターム（参考）】

4C161AA01

4C161AA04

4C161AA24

4C161CC06

4C161DD01

4C161DD03

4C161GG11

4C161HH51

4C161JJ17

4C161LL02

4C161MM03

4C161MM04

4C161MM05

4C161NN01

4C161QQ07

4C161QQ09

4C161RR04

4C161SS21

4C161TT01

4C161TT03

4C161WW02

4C161WW08

4C161WW18

(57)【要約】

【課題】内視鏡の先端部の構造、サイズ等に関わらず、内視鏡の先端部を調整治具内のチャートと適切な位置又は距離で位置決めできるようにすることができるプロセッサ装置及び内視鏡システム並びにその作動方法を提供する。
【解決手段】エラー判定部４２１は、内視鏡画像から、少なくとも３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３を含む第１判定領域群の情報と、第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３を含む第２判定領域群の情報とを取得し、第１判定領域群の情報と第２判定領域群の情報に基づいて、チャート４０８と内視鏡の先端部１２ｄとの位置関係に関するエラーが発生しているか否かのエラー判定を行う。
【選択図】図７４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセッサを備え、
前記プロセッサは、
内視鏡の先端部からチャートを撮像して得られる内視鏡画像を取得し、
前記内視鏡画像から、少なくとも３つの第１判定領域を含む第１判定領域群の情報と、前記第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域を含む第２判定領域群の情報とを取得し、前記第１判定領域群の情報と前記第２判定領域群の情報に基づいて、前記チャートと前記先端部との位置関係に関するエラーが発生してるか否かのエラー判定を行うプロセッサ装置。

【請求項2】

前記３つの第１判定領域の情報は明るさであり、
前記プロセッサは、前記３つの第１判定領域の中に、明るさが第１閾値未満の前記第１判定領域が少なくとも１つある場合には、前記エラーと判定する請求項１記載のプロセッサ装置。

【請求項3】

前記３つの第２判定領域の情報は明るさであり、
前記プロセッサは、前記３つの第１判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の前記第２判定領域が少なくとも１つある場合には、前記エラーと判定する請求項１記載のプロセッサ装置。

【請求項4】

前記第２判定領域の情報は明るさであり、
前記プロセッサは、複数の前記第２判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の前記第２判定領域が、予め定められた規定数以上ある場合には、前記エラーと判定する請求項１記載のプロセッサ装置。

【請求項5】

前記第２判定領域の情報は明るさであり、
前記プロセッサは、明るさが第２閾値以上の前記第２判定領域の数が、明るさが前記第２閾値未満の前記第２判定領域の数よりも大きい場合には、前記エラーと判定する請求項１記載のプロセッサ装置。

【請求項6】

前記第１判定領域の明るさは、規格化用領域用の明るさでよって規格化されている請求項２記載のプロセッサ装置。

【請求項7】

前記第２判定領域の明るさは、規格化用領域用の明るさでよって規格化されている請求項３ないし５いずれか１項記載のプロセッサ装置。

【請求項8】

前記第１判定領域群の配置形状は、前記３つの第１判定領域を結んで得られる逆三角形であり、前記第２判定領域群の配置形状は、前記３つの第２判定領域を結んで得られる三角形である請求項１記載のプロセッサ装置。

【請求項9】

前記第１判定領域群の内側には、第３判定領域が設けられ、
前記プロセッサは、前記第１判定領域の情報と前記第２判定領域の情報とに加えて、前記第３判定領域の情報に基づいて、前記エラーが発生しているか否かを判定する請求項１記載のプロセッサ装置。

【請求項10】

前記第３判定領域の情報は色調であり、
前記プロセッサは、前記第３判定領域の色調が特定の色調範囲外である場合に、前記エラー判定を行う請求項９記載のプロセッサ装置。

【請求項11】

プロセッサを備えるプロセッサ装置と、
前記内視鏡画像を表示するディスプレイとを備え、
前記プロセッサは、
内視鏡の先端部からチャートを撮像して得られる内視鏡画像を取得し、
前記内視鏡画像から、少なくとも３つの第１判定領域を含む第１判定領域群の情報と、前記第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域を含む第２判定領域群の情報とを取得し、前記第１判定領域群の情報と前記第２判定領域群の情報に基づいて、前記チャートと前記先端部との位置関係に関するエラーが発生してるか否かのエラー判定を行い、
前記チャートにはマークが設けられており、
前記ディスプレイは、前記第１判定領域群と前記第２判定領域群の間に、前記マークの位置をガイドするためのガイド領域を表示する内視鏡システム。

【請求項12】

前記ガイド領域は、二重円を有する請求項１１記載の内視鏡システム。

【請求項13】

プロセッサが、
内視鏡の先端部からチャートを撮像して得られる内視鏡画像をディスプレイに表示する表示ステップと、
前記内視鏡画像から、少なくとも３つの第１判定領域を含む第１判定領域群の情報と、前記第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域を含む第２判定領域群の情報とを取得し、前記第１判定領域群の情報と前記第２判定領域群の情報に基づいて、前記チャートと前記先端部との位置関係に関するエラーが発生しているか否かのエラー判定を行うエラー判定ステップとを有する内視鏡システムの作動方法。

【請求項14】

前記３つの第１判定領域の情報は明るさであり、
前記エラー判定ステップでは、前記３つの第１判定領域の中に、明るさが第１閾値未満の前記第１判定領域が少なくとも１つある場合には、前記エラーと判定する請求項１３記載の内視鏡システムの作動方法。

【請求項15】

前記３つの第２判定領域の情報は明るさであり、
前記エラー判定ステップでは、前記３つの第２判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の前記第２判定領域が少なくとも１つある場合には、前記エラーと判定する請求項１３記載の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、チャートを用いて、ホワイトバランス調整などのキャリブレーション処理を行うプロセッサ装置及び内視鏡システム並びにその作動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、内視鏡を使用する医療分野においては、酸素飽和度イメージングが知られている。酸素飽和度イメージングでは、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により吸光係数が変化する波長帯域を含む照明光を観察対象に照明し、撮像することによって行われる（例えば、特許文献１、２）。そして、撮像により得られた内視鏡画像に基づいて、酸素飽和度に応じて色調を変化させた酸素飽和度画像をディスプレイに表示する。

【0003】

上記の酸素飽和度イメージングにおいては、複数の内視鏡画像に基づく信号比を算出し、算出した信号比に基づいて酸素飽和度を数値として算出している。この場合、観察対象を照明する酸素飽和度用照明光の分光特性が内視鏡システムの個体別に異なることで、結果的に、酸素飽和度の算出に使用する信号比に個体差が生じることがある。さらには、内視鏡システムを構成する光源装置と内視鏡（カメラシステム）との組み合わせによって、同じ観察対象を撮像しても、得られる信号比に違いが生じることがある。

【0004】

以上のように、個体差等により生じた信号比の違いを補正するために、特許文献１、２では、ホワイトバランス調整を行っている。特許文献１～３においては、ホワイトバランス調整用のチャートが設けられた調整治具に対して、内視鏡の先端部を挿入し、チャートを撮像して得られた画像に基づいて、ホワイトバランス調整を行っている。なお、特許文献２では、調整治具の内部底面の縁をエッジ検出によって抽出し、サークルラインの縁画像ＳＣがガイド枠ＧＦに収まる場合、ホワイトバランス調整処理の実行を許可するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２１／０６５９３９号

【特許文献2】特開２０１９－１３６４１２号公報

【特許文献3】特開２０１４－２３６６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のように、チャートを撮像してホワイトバランス調整を行う場合においては、照明光の配光特性の波長依存性やカメラシェーディングの色ムラがあることで、内視鏡の先端部とチャートとの位置又は距離にバラツキがあると、ホワイトバランス調整を正確に行うことができない場合があった。また、内視鏡の先端部のサイズは、観察対象の器官などによって様々であり、チャートとの適切な位置又は距離も内視鏡によって異なっている。そのため、様々なサイズの内視鏡を調整治具の内部の位置決め機構によって、内視鏡の先端部を適切な位置又は距離に位置決めすることは難しい。

【0007】

そこで、内視鏡の先端部の構造、サイズ等に関わらず、内視鏡の先端部を調整治具内のチャートと適切な位置又は距離で位置決めできるようにすることが求められていた。加えて、調整治具内に機械的な位置決め構造を設けることなく、且つ、特許文献２のように、エッジ抽出などの高リソースの演算を用いることなく、内視鏡システムのプロセッサ装置に従来から備わっている低リソースの演算処理だけで、チャートとの位置決めをできるようにすることも求められていた。

【0008】

本発明は、内視鏡の先端部の構造、サイズ等に関わらず、内視鏡の先端部を調整治具内のチャートと適切な位置又は距離で位置決めできるようにすることができるプロセッサ装置及び内視鏡システム並びにその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】

【0009】

本発明のプロセッサ装置は、プロセッサを備え、プロセッサは、内視鏡の先端部からチャートを撮像して得られる内視鏡画像を取得し、内視鏡画像から、少なくとも３つの第１判定領域を含む第１判定領域群の情報と、第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域を含む第２判定領域群の情報とを取得し、第１判定領域群の情報と第２判定領域群の情報に基づいて、チャートと先端部との位置関係に関するエラーが発生してるか否かのエラー判定を行う。

【0010】

３つの第１判定領域の情報は明るさであり、プロセッサは、３つの第１判定領域の中に、明るさが第１閾値未満の第１判定領域が少なくとも１つある場合には、エラーと判定することが好ましい。３つの第２判定領域の情報は明るさであり、プロセッサは、３つの第２判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の第２判定領域が少なくとも１つある場合には、エラーと判定することが好ましい。

【0011】

第２判定領域の情報は明るさであり、プロセッサは、複数の第２判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の第２判定領域が、予め定められた規定数以上ある場合には、エラーと判定することが好ましい。第２判定領域の情報は明るさであり、プロセッサは、明るさが第２閾値以上の第２判定領域の数が、明るさが第２閾値未満の第２判定領域の数よりも大きい場合には、エラーと判定することが好ましい。第１判定領域の明るさは、規格化用領域用の明るさでよって規格化されていることが好ましい。第２判定領域の明るさは、規格化用領域用の明るさでよって規格化されていることが好ましい。

【0012】

第１判定領域群の配置形状は、３つの第１判定領域を結んで得られる逆三角形であり、第２判定領域群の配置形状は、３つの第２判定領域を結んで得られる三角形であることが好ましい。第１判定領域群の内側には、第３判定領域が設けられ、プロセッサは、第１判定領域の情報と第２判定領域の情報とに加えて、第３判定領域の情報に基づいて、エラーが発生しているか否かを判定することが好ましい。第３判定領域の情報は色調であり、プロセッサは、第３判定領域の色調が特定の色調範囲外である場合に、エラー判定を行うことが好ましい。

【0013】

本発明の内視鏡システムは、上記記載の本発明のプロセッサ装置と、内視鏡画像を表示するディスプレイとを備え、チャートにはマークが設けられており、ディスプレイは、第１判定領域群と第２判定領域群の間に、マークの位置をガイドするためのガイド領域を表示す。ガイド領域は、二重円を有することが好ましい。

【0014】

本発明の内視鏡システムの作動方法は、プロセッサが、内視鏡の先端部からチャートを撮像して得られる内視鏡画像をディスプレイに表示する表示ステップと、内視鏡画像から、少なくとも３つの第１判定領域を含む第１判定領域群の情報と、第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域を含む第２判定領域群の情報とを取得し、第１判定領域群の情報と第２判定領域群の情報に基づいて、チャートと先端部との位置関係に関するエラーが発生しているか否かのエラー判定を行うエラー判定ステップとを有する。

【0015】

３つの第１判定領域の情報は明るさであり、エラー判定ステップでは、３つの第１判定領域の中に、明るさが第１閾値未満の第１判定領域が少なくとも１つある場合には、エラーと判定することが好ましい。３つの第２判定領域の情報は明るさであり、エラー判定ステップでは、３つの第２判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の第２判定領域が少なくとも１つある場合には、エラーと判定することが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、内視鏡の先端部の構造、サイズ等に関わらず、内視鏡の先端部を調整治具内のチャートと適切な位置又は距離で位置決めできるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】消化管用の内視鏡システムの概略図である。

【図2】通常モードにおけるディスプレイ及び拡張ディスプレイでの表示態様を示す説明図である。

【図3】酸素飽和度モードにおけるディスプレイ及び拡張ディスプレイでの表示態様を示す説明図である。

【図4】酸素飽和度モードに切り替えたタイミングに表示される拡張ディスプレイの表示態様を示す説明図である。

【図5】（Ａ）は消化管内部酸素飽和度画像を表示し、（Ｂ）は漿膜側酸素飽和度画像を表示する拡張ディスプレイの画像図である。

【図6】第１実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。

【図7】白色光の発光スペクトルを示すグラフである。

【図8】（Ａ）は第１照明光の発光スペクトルを、（Ｂ）は第２照明光の発光スペクトルを、（Ｃ）は緑色光Ｇの発光スペクトルを示すグラフである。

【図9】撮像センサの分光感度を示すグラフである。

【図10】通常モードにおける照明及び取得する画像信号を示す表である。

【図11】酸素飽和度モード又は補正モードにおける照明及び取得する画像信号を示す表である。

【図12】酸素飽和度モード又は補正モードにおける発光制御及び表示制御を示す説明図である。

【図13】血液濃度によって異なるヘモグロビンの反射スペクトルを示すグラフである。

【図14】黄色色素の濃度によって異なるヘモグロビンの反射スペクトル及び黄色色素の吸収スペクトルを示すグラフである。

【図15】黄色色素による影響がない場合のＢ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号の酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、及び明るさ依存性を示す表である。

【図16】酸素飽和度を表す等高線を示すグラフである。

【図17】信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）を示すＸ軸の値、及び信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）を示すＹ軸の値に関する酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、及び明るさ依存性を示す表である。

【図18】黄色色素による影響がある場合のＢ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号の酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、黄色色素依存性、及び明るさ依存性を示す表である。

【図19】観察対象で同一の酸素飽和度を有する場合における黄色色素有りの場合の酸素飽和度と黄色色素無しの場合の酸素飽和度を表す説明図である。

【図20】黄色色素による影響がある場合のＢ１画像信号、Ｂ３画像信号、Ｇ２、Ｇ３画像信号、Ｒ２画像信号、及びＢ２画像信号の酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、黄色色素依存性、及び明るさ依存性を示す表である。

【図21】黄色色素に応じた酸素飽和度を表す曲面を示すグラフである。

【図22】Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元座標で表現された酸素飽和度の状態を、Ｘ、Ｙの２次元座標で表現した場合の説明図である。

【図23】信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）を示すＸ軸の値、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）を示すＹ軸の値、及び、信号比ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）を示すＺ軸の値に関する酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、黄色色素依存性及び明るさ依存性を示す表である。

【図24】画像処理部の機能を示すブロック図である。

【図25】酸素飽和度の算出方法を示す説明図である。

【図26】特定色素濃度に対応する等高線の生成方法を示す説明図である。

【図27】補正用画像及び特定領域を表示するディスプレイの画像図である。

【図28】画素値と信頼度との関係を示すグラフである。

【図29】出血と信頼度の関係を表すための二次元平面を示すグラフである。

【図30】脂肪、残渣、粘液、残液と信頼度との関係を表すための二次元平面を示すグラフである。

【図31】彩度が異なる低信頼度領域と高信頼度領域を表示するディスプレイの画像図である。

【図32】領域強調線が重畳表示された低信頼度領域を表示するディスプレイの画像図である。

【図33】（Ａ）は第１色で強調表示された特定領域を、（Ｂ）は第２色で強調表示された特定領域を表示するディスプレイの画像図である。

【図34】テーブル補正処理を適正に行うことができると判定された場合のディスプレイの画像図である。

【図35】テーブル補正処理を適正に行うことができないと判定された場合のディスプレイの画像図である。

【図36】補正モードにおける一連の流れを示すフローチャートである。

【図37】第２実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。

【図38】回転フィルタの平面図である。

【図39】算出値補正処理に用いる差分値ΔＺを示す説明図である。

【図40】特定の酸素飽和度算出処理の算出方法を示す説明図である。

【図41】腹腔鏡用の内視鏡システムの概略図である。

【図42】混合光の発光スペクトルを示すグラフである。

【図43】４個のモノクロ撮像センサを有するカメラヘッドの機能を示す説明図である。

【図44】紫色光及び第２青色光の発光スペクトルを示すグラフである。

【図45】第１青色光の発光スペクトルを示すグラフである。

【図46】緑色光の発光スペクトルを示すグラフである。

【図47】赤色光の発光スペクトルを示すグラフである。

【図48】黄色色素の濃度によって異なるヘモグロビンの反射スペクトルにおいて波長帯域Ｒｋを示すグラフである。

【図49】黄色色素による影響がある場合のＧ２、Ｇ３画像信号、Ｒ２画像信号、及びＲｋ画像信号の酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、黄色色素依存性、及び明るさ依存性を示す表である。

【図50】カラー撮像センサとモノクロ撮像センサを有するカメラヘッドを有する２センサタイプの腹腔鏡用の内視鏡の説明図である。

【図51】２センサタイプの腹腔鏡用の内視鏡を用いる場合の発光パターンであり、（Ａ）は白色フレーム時の発光パターンを、（Ｂ）は緑色フレーム時の発光パターンを表すグラフである。

【図52】（Ａ）は白色フレーム時の発光パターンを、（Ｂ）はダイクロイックミラーの反射率を、（Ｃ）はモノクロ撮像センサの感度を、（Ｄ）は白色フレーム時のモノクロ撮像センサから出力される画像信号の画素値を表すグラフである。

【図53】（Ａ）は白色フレーム時の発光パターンを、（Ｂ）はダイクロイックミラーの透過率を、（Ｃ）はカラー撮像センサの感度を、（Ｄ）は白色フレーム時のカラー撮像センサから出力される画像信号の画素値を表すグラフである。

【図54】（Ａ）は緑色フレーム時の発光パターンを、（Ｂ）はダイクロイックミラーの透過率を、（Ｃ）はカラー撮像センサの感度を、（Ｄ）は緑色フレーム時のカラー撮像センサのＢ画素から出力される画像信号の画素値を、（Ｅ）は緑色フレーム時のカラー撮像センサのＧ画素から出力される画像信号の画素値を表すグラフである。

【図55】白色フレーム又は緑色フレームで得られる画像信号のうち酸素飽和度モード又は補正モードで使用する画像信号を表す表である。

【図56】ＦＰＧＡ処理又はＰＣ処理を示す説明図である。

【図57】２センサタイプの腹腔鏡用の内視鏡を用いる場合の発光制御及び画像信号セットを表す説明図である。

【図58】有効画素判定された有効画素データを表す説明図である。

【図59】ＲＯＩを表す説明図である。

【図60】ＰＣ処理で使用する有効画素データを表す説明図である。

【図61】信頼度算出、特定色素濃度算出、及び、特定色素濃度相関判定を表す説明図である。

【図62】蓋部側から見た調整治具の斜視図である。

【図63】挿入孔側から見た調整治具の斜視図である。

【図64】内径が大きい方の挿入孔に内視鏡の先端部を挿入する場合の斜視図である。

【図65】内径が小さい方の挿入孔に内視鏡の先端部を挿入する場合の斜視図である。

【図66】図６５のＩ－Ｉ線に沿って切断した断面図である。

【図67】図６５のＩＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面図である。

【図68】蓋部の分離について説明する説明図である。

【図69】（ａ）は蓋部の外面を表し、（ｂ）蓋面の内面を表す説明図である。

【図70】（ａ）は斜視鏡を表し、（ｂ）は直視鏡を表す説明図である。

【図71】図６５のＩ－Ｉ線に沿って切断した断面図であり、直視鏡を用いる場合の傾斜角を表す説明図である。

【図72】図６５のＩ－Ｉ線に沿って切断した断面図であり、斜視鏡を用いる場合の傾斜角を表す説明図である。

【図73】エラー判定部を備えるプロセッサ装置の機能を示すブロック図である。

【図74】マークを含むチャートをディスプレイ上で表示する画像図である。

【図75】ディスプレイ上で適切な位置からＹ方向又はＺ方向にずれて表示されるマークの画像図である。

【図76】チャートと内視鏡の先端部との距離が近すぎる場合のマークを表す画像図である。

【図77】チャートと内視鏡の先端部との距離が遠すぎる場合のマークを表す画像図である。

【図78】色調が特定の色調範囲外のマークを表す画像図である。

【図79】ホワイトバランスモードの一連の流れを表すフローチャートである。

【図80】４つの第１判定領域、８つの第２判定領域、及び、規格化用領域を示す説明図である。

【図81】画像全体の明るさが基準範囲外である場合の説明図である。

【図82】内視鏡画像に写り込んだフレアの説明図である。

【図83】内視鏡画像において隣接する２つのマークの説明図である。

【図84】楕円形に歪んだマークの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［第１実施形態］
図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡１２、光源装置１３、プロセッサ装置１４、ディスプレイ１５、及び、プロセッサ側ユーザーインターフェース１６、拡張プロセッサ装置１７、及び、拡張ディスプレイ１８を備える。内視鏡１２は、光源装置１３と光学的又は電気的に接続され、かつ、プロセッサ装置１４と電気的に接続される。拡張プロセッサ装置１７は、光源装置１３及びプロセッサ装置１４と電気的に接続される。なお、特許請求の範囲の「ディスプレイ」には、ディスプレイ１５の他、拡張ディスプレイ１８も含まれる。

【0019】

内視鏡１２は、挿入部１２ａ、操作部１２ｂ、湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。挿入部１２ａは、被写体の体内に挿入される。操作部１２ｂは、挿入部１２ａの基端部分に設けられる。湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄは、挿入部１２ａの先端側に設けられる。湾曲部１２ｃは、操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより湾曲動作する。先端部１２ｄは、湾曲部１２ｃの湾曲動作によって所望の方向に向けられる。挿入部１２ａから先端部１２ｄにわたって、処置具などを挿通するための鉗子チャンネル（図示しない）を設けている。処置具は、鉗子口１２ｊから鉗子チャンネル内に挿入する。

【0020】

内視鏡１２の内部には、被写体像を結像するための光学系、及び、被写体に照明光を照射するための光学系が設けられる。操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅ、モード切替スイッチ１２ｆ、静止画像取得指示スイッチ１２ｈ及びズーム操作部１２ｉが設けられる。モード切替スイッチ１２ｆは、観察モードの切り替え操作に用いる。静止画像取得指示スイッチ１２ｈは、被写体の静止画像の取得指示に用いる。ズーム操作部１２ｉは、観察対象の拡大又は縮小の操作に用いる。なお、操作部１２ｂには、モード切替スイッチ１２ｆ及び静止画像取得指示スイッチ１２ｈの他、プロセッサ装置１４に対する各種の操作を行うためのスコープ側ユーザーインターフェース１９を設けてもよい。

【0021】

光源装置１３は、照明光を発生する。プロセッサ装置１４は、内視鏡システム１０のシステム制御を行い、さらに、内視鏡１２から送信された画像信号に対して画像処理等を行うことによって内視鏡画像を生成等する。ディスプレイ１５は、プロセッサ装置１４から送信される医療画像を表示する。プロセッサ側ユーザーインターフェース１６は、キーボード、マウス、マイク、タブレット、フットスイッチ、及びタッチペン等を有し、機能設定等の入力操作を受け付ける。

【0022】

内視鏡システム１０は、通常モード、酸素飽和度モード、補正モードの３つのモードを有しており、これら３つのモードは、ユーザーがモード切替スイッチ１２ｆを操作することによって切り替えられる。図２に示すように、通常モードでは、照明光に白色光を用いて観察対象を撮像して得た自然な色合いの白色光画像をディスプレイ１５に表示する一方、拡張ディスプレイ１８には何も表示されない。

【0023】

図３に示すように、酸素飽和度モードでは、観察対象の酸素飽和度を算出し、算出した酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を拡張ディスプレイ１８に表示する。また、酸素飽和度モードにおいては、白色光画像よりも短波長成分が少ない白色光相当画像がディスプレイ１５に表示される。補正モードでは、黄色色素など血中ヘモグロビン以外の特定色素の特定色素濃度に基づいて、酸素飽和度の算出に関する補正処理を行う。なお、酸素飽和度モードに切り替えると、図４に示すように、拡張ディスプレイ１８に「補正処理を実施して下さい」とのメッセージＭＳ０が表示される。補正処理が完了すると、拡張ディスプレイ１８に酸素飽和度画像が表示される。

【0024】

なお、内視鏡システム１０は、胃、大腸などの消化管用の軟性鏡タイプであり、酸素飽和度モードにおいては、図５（Ａ）に示すように、消化管内部の酸素飽和度の状態を画像化した消化管内部酸素飽和度画像を拡張ディスプレイ１８に表示する。また、後述する内視鏡システムは、漿膜などの腹腔用の硬性鏡タイプの場合には、酸素飽和度モードにおいて、図５（Ｂ）に示すように、漿膜側の酸素飽和度の状態を画像化した漿膜側酸素飽和度画像を拡張ディスプレイ１８に表示する。漿膜側酸素飽和度画像は、白色光相当画像に対して彩度を調整した画像を用いることが好ましい。なお、彩度の調整に関しては、粘膜、漿膜、軟性鏡、硬性鏡の区別なく、補正モード時に行うことが好ましい。

【0025】

なお、酸素飽和度モードにおいては、以下の場合には、酸素飽和度を正確に算出することが可能である。
・予め定められた対象部位（例えば、食道、胃、大腸）を観察する場合
・周囲に照明がある体外環境以外の場合
・粘膜及び漿膜上に残渣や残液、粘液、血液、脂肪が残っていない場合
・粘膜上に色素を散布しない場合
・観察部位に対して、内視鏡１２が７ｍｍを超えて離れている場合
・観察部位に対して、内視鏡が大きく離れることなく適切な距離で観察する場合
・照明光が十分に当たっている領域
・観察部位からの正反射光が少ない場合
・酸素飽和度画像の２／３内部の領域
・内視鏡の動きが小さい場合、または、拍動や呼吸など患者の動きが少ない場合
・消化管粘膜深部の血管が観察されない場合

【0026】

図６に示すように、光源装置１３は、光源部２０と、光源部２０を制御する光源用プロセッサ２１とを備えている。光源部２０は、例えば、複数の半導体光源を有し、これらをそれぞれ点灯または消灯し、点灯する場合には各半導体光源の発光量を制御することにより、観察対象を照明する照明光を発する。本実施形態では、光源部２０は、Ｖ－ＬＥＤ（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、ＢＳ－ＬＥＤ（Blue Short -wavelength Light Emitting Diode）２０ｂ、ＢＬ－ＬＥＤ（Blue Long-wavelength Light Emitting Diode）２０ｃ、Ｇ－ＬＥＤ（Green Light Emitting Diode）２０ｄ、及びＲ－ＬＥＤ（Red Light Emitting Diode）２０ｅの５色のＬＥＤを有する。

【0027】

Ｖ－ＬＥＤ２０ａは、４１０ｎｍ±１０ｎｍの紫色光Ｖを発する。ＢＳ－ＬＥＤ２０ｂは、４５０ｎｍ±１０ｎｍの第２青色光ＢＳを発する。ＢＬ－ＬＥＤ２０ｃは、４７０ｎｍ±１０ｎｍの第１青色光ＢＬを発する。Ｇ－ＬＥＤ２０ｄは、緑色帯域の緑色光Ｇを発する。緑色光Ｇの中心波長は５４０ｎｍであることが好ましい。Ｒ－ＬＥＤ２０ｅは、赤色帯域の赤色光Ｒを発する。赤色光Ｒの中心波長は６２０ｎｍであることが好ましい。なお、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｅにおける中心波長とピーク波長は、同じであってもよく、異なっても良い。

【0028】

光源用プロセッサ２１は、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｅに対して独立に制御信号を入力することによって、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｅの点灯又は消灯、点灯時の発光量などを独立に制御する。光源用プロセッサ２１における点灯又は消灯制御は、各モードによって異なっており、詳細は後述する。

【0029】

各ＬＥＤ２０ａ～２０ｅが発する光は、ミラーやレンズなどで構成される光路結合部２３を介して、ライトガイド２５に入射される。ライトガイド２５は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と、光源装置１３及びプロセッサ装置１４を接続するコード）に内蔵されている。ライトガイド２５は、光路結合部２３からの光を、内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。

【0030】

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０と撮像光学系３１が設けられている。照明光学系３０は照明レンズ３２を有しており、ライトガイド２５によって伝搬した照明光は照明レンズ３２を介して観察対象に照射される。撮像光学系３１は、対物レンズ３５及び撮像センサ３６を有している。照明光が照射された観察対象からの光は、対物レンズ３５を介して撮像センサ３６に入射する。これにより、撮像センサ３６に観察対象の像が結像される。

【0031】

撮像センサ３６は、照明光で照明中の観察対象を撮像するカラー撮像センサである。撮像センサ３６の各画素には、Ｂ（青色）カラーフィルタを有するＢ画素（青色画素）、Ｇ（緑色）カラーフィルタを有するＧ画素（緑色画素）、Ｒ（赤色）カラーフィルタを有するＲ画素（赤色画素）のいずれかが設けられている。Ｂカラーフィルタ、Ｇカラーフィルタ、及び、Ｒカラーフィルタの分光透過率については、後述する。なお、例えば、撮像センサ３６は、Ｂ画素とＧ画素とＲ画素の画素数の比率が、１：２：１であるベイヤー配列のカラー撮像センサであることが好ましい。

【0032】

撮像センサ３６としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを利用可能である。また、原色の撮像センサ３６の代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（グリーン）の補色フィルタを備えた補色撮像センサを用いても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるので、補色－原色色変換によって、ＣＭＹＧの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換することにより、撮像センサ３６と同様のＲＧＢ各色の画像信号を得ることができる。

【0033】

撮像センサ３６、撮像用プロセッサ３７によって駆動制御される。撮像用プロセッサ３７における各モードの制御は後述する。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４０（Correlated Double Sampling／Automatic Gain Control）は、撮像センサ３６から得られるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４０を経た画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ４１（Analog／Digital）により、デジタルの画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像信号がプロセッサ装置１４に入力される。

【0034】

プロセッサ装置１４は、画像処理部５０と、表示制御部５２と、中央制御部５３とを備えている。プロセッサ装置１４には、各種処理に関するプログラムがプログラム用メモリ（図示しない）に組み込まれている。プロセッサによって構成される中央制御部５３がプログラム用メモリ内のプログラムを実行することによって、画像処理部５０と、表示制御部５２と、中央制御部５３との機能が実現する。

【0035】

画像処理部５０は、内視鏡１２から受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、ホワイトバランス処理、ＹＣ変換処理、及び、ノイズ低減処理等の各種信号処理を行う。欠陥補正処理では、撮像センサ３６の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理を施した画像信号から暗電流成分を除かれ、正確な零レベルを設定される。ゲイン補正処理は、オフセット処理後の各色の画像信号に特定のゲインを乗じることにより各画像信号の信号レベルを整える。ゲイン補正処理後の各色の画像信号には、色再現性を高めるリニアマトリクス処理が施される。

【0036】

その後、ガンマ変換処理によって、各画像信号の明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後の画像信号には、デモザイク処理（等方化処理，同時化処理とも言う）が施され、補間により各画素の欠落した色の信号を生成される。デモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。画像処理部５０は、デモザイク処理後の各画像信号にＹＣ変換処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒを生成する。画像処理部５０は、デモザイク処理等を施し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低減処理を施す。

【0037】

また、画像処理部５０は、３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ（Look Up Table）処理等の色変換処理、色彩強調処理、空間周波数強調等の構造強調処理などの画像処理も合わせて行われる。画像処理部５０では、モードに応じた画像処理が行われる。通常モードの場合においては、画像処理部５０は、通常モード用の画像処理が行われることによって、白色光画像を生成する。酸素飽和度モードの場合においては、画像処理部５０は、酸素飽和度用の画像処理が行われることによって、白色光相当画像を生成する。また、酸素飽和度モードの場合においては、画像処理部５０は、画像通信部５１を介して、内視鏡１２からの画像信号を、拡張プロセッサ装置１７に送信する。

【0038】

表示制御部５２は、画像処理部５０からの白色光画像、又は酸素飽和度画像などの画像情報、その他の情報を、ディスプレイ１５に表示するための表示制御を行う。表示制御に従って、ディスプレイ１５には、白色光画像又は白色光相当画像が表示される。

【0039】

拡張プロセッサ装置１７は、プロセッサ装置１４から画像信号を受信し、各種の画像処理を行う。拡張プロセッサ装置１７は、酸素飽和度モードにおいて、酸素飽和度を算出し、算出した酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を生成する。生成された酸素飽和度画像は、拡張ディスプレイ１８に表示される。また、拡張プロセッサ装置１７は、補正モードの場合には、ユーザー操作に従って、特定色素濃度を算出し、算出した特定色素濃度に基づいて酸素飽和度の算出に関する補正処理を行う。拡張プロセッサ装置１７で行う酸素飽和度モード及び補正モードの詳細については、後述する。

【0040】

各モードにおける点灯又は消灯制御について説明を行う。通常モードでは、Ｖ－ＬＥＤ２０ａ、ＢＳ－ＬＥＤ２０ｂ、Ｇ－ＬＥＤ２０ｄ、及び、Ｒ－ＬＥＤ２０ｅを同時に点灯することによって、図７に示すように、中心波長４１０ｎｍの紫色光Ｖ、中心波長４５０ｎｍの第２青色光ＢＳ、緑色帯域で広帯域の緑色光Ｇ、中心波長６２０ｎｍの赤色光Ｒを含む白色光として発光する。

【0041】

酸素飽和度モード及び補正モードでは、発光パターンがそれぞれ異なる３フレーム分の発光が繰り返し行われる。１フレーム目においては、図８（Ａ）に示すように、ＢＬ－ＬＥＤ２０ｃ、Ｇ－ＬＥＤ２０ｄ、及び、Ｒ－ＬＥＤ２０ｅを同時に点灯することによって、中心波長４７０ｎｍの第１青色光ＢＬ、緑色帯域で広帯域の緑色光Ｇ、及び、中心波長６２０ｎｍの赤色光Ｒを含む広帯域の第１照明光を発光する。２フレーム目においては、図８（Ｂ）に示すように、ＢＳ－ＬＥＤ２０ｂ、Ｇ－ＬＥＤ２０ｄ、及び、Ｒ－ＬＥＤ２０ｅを同時に点灯することによって、中心波長４５０ｎｍの第２青色光ＢＳ、緑色帯域で広帯域の緑色光Ｇ、中心波長６２０ｎｍの赤色光Ｒを含む第２照明光を発光する。３フレーム目においては、図８（Ｃ）に示すように、Ｇ－ＬＥＤ２０ｄを点灯することによって、緑色帯域で広帯域の緑色光Ｇを発光する。なお、酸素飽和度モードにおいては、酸素飽和度の算出に必要な画像信号を得るために必要なフレームは１フレーム目と２フレーム目であるので、１フレーム目と２フレーム目のみ発光を行ってもよい。

【0042】

図９に示すように、撮像センサ３６のＢ画素に設けられるＢカラーフィルタＢＦは、主として青色帯域の光、具体的には、波長帯域が３８０～５６０ｎｍ（青色透過帯域）の光を透過させる。透過率が最大となるピーク波長は４６０～４７０ｎｍ付近に存在する。撮像センサ３６のＧ画素に設けられるＧカラーフィルタＧＦは、主として緑色帯域の光、具体的には、波長帯域が４５０～６３０ｎｍ（緑色透過帯域）の光を透過させる。撮像センサ３６のＲ画素に設けられるＲカラーフィルタＲＦは、主として赤色帯域の光、具体的には５８０～７６０ｎｍ（赤色透過帯域）の光を透過させる。

【0043】

図１０に示すように、通常モードでは、撮像用プロセッサ３７は、紫色光Ｖ、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒで照明中の観察対象を１フレーム毎に撮像するように、撮像センサ３６を制御する。これにより、撮像センサ３６のＢ画素からＢｃ画像信号が出力され、Ｇ画素からＧｃ画像信号が出力され、Ｒ画素からＲｃ画像信号が出力される。

【0044】

図１１に示すように、酸素飽和度モードでは、１フレーム目で、第１青色光ＢＬ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを含む第１照明光が観察対象に照明された場合には、撮像用プロセッサ３７によって、第１照明光画像として、撮像センサ３６のＢ画素からＢ１画像信号が出力され、Ｇ画素からＧ１画像信号が出力され、Ｒ画素からＲ１画像信号が出力される。２フレーム目で、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを含む第２照明光が観察対象に照明された場合には、撮像用プロセッサ３７によって、第２照明光画像として、撮像センサ３６のＢ画素からＢ２画像信号が出力され、Ｇ画素からＧ２画像信号が出力され、Ｒ画素からＲ２画像信号が出力される。

【0045】

３フレーム目で、緑色光Ｇである第３照明光が観察対象に照明された場合には、撮像用プロセッサ３７によって、第３照明光画像として、撮像センサ３６のＢ画素からＢ３画像信号が出力され、Ｇ画素からＧ３画像信号が出力され、Ｒ画素からＲ３画像信号が出力される。

【0046】

酸素飽和度モードでは、図１２に示すように、１フレーム目（１ｓｔＦ）で第１照明光を発光し、２フレーム目（２ｎｄＦ）で第２照明光を発光し、３フレーム目（３ｒｄＦ）で第３照明光を発光した後は、２フレーム目の第２照明光を発光し、１フレーム目の第１照明光を発光する。２フレーム目の第２照明光の発光に基づいて得られる白色光相当画像は、ディスプレイ１５に表示される。また、１～３フレーム目の第１～第３照明光の発光に基づいて得られる酸素飽和度画像は、拡張ディスプレイ１８に表示される。

【0047】

酸素飽和度モードでは、上記の３フレーム分の画像信号のうち、第１照明光画像に含まれるＢ１画像信号、及び、第２照明光画像に含まれるＧ２画像信号、Ｒ２画像信号が用いられる。また、補正モードでは、酸素飽和度の算出精度に影響を与える特定色素（黄色色素など）の濃度を測定するために、Ｂ１画像信号、Ｇ２画像信号、及び、Ｒ２画像信号に加えて、第３照明光画像に含まれるＢ３画像信号及びＧ３画像信号が用いられる。

【0048】

Ｂ１画像信号は、第１照明光の中でＢカラーフィルタＢＦを透過した光のうち、少なくとも第１青色光ＢＬに関する画像情報が含まれている。Ｂ１画像信号（酸素飽和度用画像信号）には、第１青色光ＢＬに関する画像情報として、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により反射スペクトルが変化する波長帯域Ｂ１の画像情報を含んでいる。波長帯域Ｂ１としては、例えば、図１３に示すように、曲線５５ｂ、５６ｂで示す酸化ヘモグロビンの反射スペクトルと曲線５５ａ、５６ａで示す還元ヘモグロビンの反射スペクトルの差が極大化する４７０ｎｍを含む４６０ｎｍ～４８０ｎｍの波長帯域とすることが好ましい。

【0049】

なお、図１３では、曲線５５ａは、血液濃度が高い場合の還元ヘモグロビンの反射スペクトルを表し、曲線５５ｂは、血液濃度が高い場合の酸化ヘモグロビンの反射スペクトルを表している。一方、曲線５６ａは、血液濃度が低い場合の還元ヘモグロビンの反射スペクトルを表し、曲線５６ｂは、血液濃度が低い場合の酸化ヘモグロビンの反射スペクトルを表している。

【0050】

Ｇ２画像信号は、第１照明光の中でＧカラーフィルタＧＦを透過した光のうち、少なくとも緑色光Ｇに関する波長帯域Ｇ２の画像情報が含まれている。波長帯域Ｇ２は、例えば、図１３に示すように、５００ｎｍ～５８０ｎｍの波長帯域とすることが好ましい。Ｒ２画像信号は、第１照明光の中でＲカラーフィルタＲＦを透過した光のうち、少なくとも赤色光Ｒに関する波長帯域Ｒ２の画像情報が含まれている。波長帯域Ｒ２は、例えば、図１３に示すように、６１０ｎｍ～６３０ｎｍの波長帯域とすることが好ましい。

【0051】

また、図１４に示すように、波長帯域Ｂ１の画像情報には、第１青色光ＢＬに関する画像情報が入っており、波長帯域Ｂ３の画像情報には緑色光Ｇに関する画像情報が入っている。それら第１青色光ＢＬ及び緑色光Ｇに関する画像情報は、黄色色素などの特定色素の濃度の変化により特定色素の吸光スペクトルが変化する画像情報である。特定色素の吸光スペクトルの変化に伴って、ヘモグロビンの反射スペクトルについても変化が生ずる。曲線５５ａは、黄色色素の影響がない場合の還元ヘモグロビンの反射スペクトルを表しており、曲線５５ｃは、黄色色素の影響が有る場合の還元ヘモグロビンの反射スペクトルを表している。これら曲線５５ａ、５５ｃに示すように、黄色色素の有無によって還元ヘモグロビンの反射スペクトルが変化する（酸化ヘモグロビンの反射スペクトルも同様）。したがって、波長帯域Ｂ１及び波長帯域Ｂ３は、黄色色素などの特定色素の影響を受けて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により反射スペクトルが変化する。

【0052】

内視鏡１２を用いた観察対象において、黄色色素などの特定色素による影響がない理想的な場合には、図１５に示すように、Ｂ１画像信号（「Ｂ１」と表記）、Ｇ２画像信号（「Ｇ２」と表記）、Ｒ２画像信号（「Ｒ２」と表記）は、それぞれ酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、又は、明るさ依存性の影響を受ける。Ｂ１画像信号は、上記したように、酸化ヘモグロビンの反射スペクトルと還元ヘモグロビンの反射スペクトルの差が極大化する波長帯域Ｂ１を含んでいるため、酸素飽和度によって変化する酸素飽和度依存性が「大」程度である。また、Ｂ１画像信号は、曲線５５ａ、５５ｂと曲線５６ａ、５６ｂに示すように、血液濃度によって変化する血液濃度依存性が「中」程度である。また、Ｂ１画像信号は、観察対象の明るさによって変化する明るさ依存性が「有」る。なお、依存性の程度として、「大」、「中」、「小」を用いるが、「大」は他の画像信号と比較して依存性が大きいことを表しており、「中」は他の画像信号と比較して依存性が中程度であることを表しており、「小」は他の画像信号と比較して依存性が低いことを表している。

【0053】

Ｇ２画像信号は、広帯域な波長帯域において酸化ヘモグロビンの反射スペクトルと還元ヘモグロビンの反射スペクトルの大小関係が入れ替わることから、酸素飽和度依存性が「小」である。また、Ｇ２画像信号は、曲線５５ａ、５５ｂと曲線５６ａ、５６ｂに示すように、血液濃度依存性が「大」程度である。また、Ｇ２画像信号は、Ｂ１画像信号と同様、明るさ依存性が「有」る。

【0054】

Ｒ２画像信号は、Ｂ１画像信号ほど酸素飽和度によって変化することがないものの、酸素飽和度依存性は「中」程度である。また、Ｒ２画像信号は、曲線５５ａ、５５ｂと曲線５６ａ、５６ｂに示すように、血液濃度依存性が「小」程度である。また、Ｇ２画像信号は、Ｂ１画像信号と同様、明るさ依存性が「有」る。

【0055】

上記したように、Ｂ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号のいずれも明るさ依存性を有するため、Ｇ２画像信号を規格化信号に用いることによって、Ｂ１画像信号をＧ２画像信号で規格化した信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）と、Ｒ２画像信号をＧ２画像信号で規格化した信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）を用いて、酸素飽和度を算出するための酸素飽和度算出用テーブル８３が作成される。なお、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）の「ｌｎ」は自然対数である（信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）も同様）。

【0056】

信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）及び信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）と酸素飽和度との関係を、信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）をＸ軸、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）をＹ軸の２次元座標で表した場合、図１６に示すように、酸素飽和度は、Ｙ軸方向に沿った等高線ＥＬで表される。等高線ＥＬＨは、酸素飽和度が「１００％」であることを表していており、等高線ＥＬＬは、酸素飽和度が「０％」であることを表している。等高線ＥＬＨから等高線ＥＬＬに向けて、酸素飽和度が徐々に小さくなるように、等高線が分布している（図１６では「８０％」、「６０％」、「４０％」、「２０％」の等高線が分布している）。

【0057】

Ｘ軸の値（信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２））、Ｙ軸の値（信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２））は、それぞれ酸素飽和度依存性、血液濃度依存性の影響を受ける。ただし、明るさ依存性に関しては、図１７に示すように、Ｘ軸の値、Ｙ軸の値はそれぞれＧ２画像信号で規格化されているため、影響を受けない「無」とされる。Ｘ軸の値については、酸素飽和度依存性は「中」程度であり、血液濃度依存性は「大」程度とされる。一方、Ｙ軸の値については、酸素飽和度依存性は「大」程度であり、血液濃度依存性は「中」程度とされる。

【0058】

一方、内視鏡１２を用いた観察対象において、黄色色素などの特定色素の影響を受ける現実的な場合には、図１８に示すように、Ｂ１画像信号（「Ｂ１」と表記）、Ｇ２画像信号（「Ｇ２」と表記）、Ｒ２画像信号（「Ｒ２」と表記）は、それぞれ酸素飽和度依存性、血液濃度依存性、黄色色素依存性、又は、明るさ依存性の影響を受ける。Ｂ１画像信号は、黄色色素などの特定色素の濃度の変化により特定色素の吸光スペクトルが変化する画像情報を含んでいるため、黄色色素によって変化する黄色色素依存性が「大」程度である。これに対して、Ｇ２画像信号は、Ｂ１画像信号と比較すると、黄色色素による変化が少ないため、黄色色素依存性は「小～中」程度である。Ｒ１画像信号は、黄色色素による変化が少ないため、黄色色素依存性は「小」程度である。

【0059】

また、信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）をＸ軸、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）をＹ軸の２次元座標で表した場合、観察対象で同一の酸素飽和度を有する場合であっても、図１９に示すように、黄色色素無しの場合の酸素飽和度ＳｔＯ２Ａと、黄色色素有りの場合の酸素飽和度ＳｔＯ２ｂとは異なって表される。酸素飽和度ＳｔＯ２Ｂは、黄色色素の存在によって、見かけ上、酸素飽和度ＳｔＯ２Ａよりも高くシフトしている。

【0060】

そこで、黄色色素依存性の場合にも酸素飽和度を正確に算出することができるようにするために、酸素飽和度の算出に際して、第３照明光画像に含まれるＢ３画像信号及びＧ３画像信号を用いる。Ｂ３画像信号は、第３照明光の中でＢカラーフィルタＢＦを透過した光に関する画像情報が含まれている。Ｂ３画像信号（特定色素画像信号）には、黄色色素などのヘモグロビン以外の特定色素に感度を持つ波長帯域Ｂ３の画像情報が含まれる（図１４参照）。Ｂ３画像信号は、Ｂ１画像信号ほど、特定色素に対する感度が大きくないものの、特定色素に対して一定の感度を有している。したがって、図２０に示すように、Ｂ１画像信号が黄色色素の依存性が「大」であるのに対して、Ｂ３画像信号の黄色色素依存性は「中」程度である。なお、Ｂ３画像信号は、酸素飽和度依存性が「小」であり、血液濃度依存性が「大」であり、明るさ依存性が「有」りである。

【0061】

Ｇ３画像信号についても、Ｂ３画像信号ほど特定色素に感度を有しないものの、ある程度の特定色素に感度を持つ波長帯域Ｇ３の画像信号が含まれる（図１４参照）。したがって、Ｇ３画像信号の黄色色素依存性は「小～中」程度である。なお、Ｇ３画像信号は、酸素飽和度依存性が「小」であり、血液濃度依存性が「大」であり、明るさ依存性が「有」である。また、Ｂ２画像信号についても、黄色色素依存性が「大」であるため、酸素飽和度の算出に際して、Ｂ３画像信号の代わりに、Ｂ２画像信号を用いてもよい。Ｂ２画像信号は、酸素飽和度依存性が「小」であり、血液濃度依存性が「大」であり、明るさ依存性が「有」である。

【0062】

信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）及び信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）と黄色色素と酸素飽和度との関係を、信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）をＸ軸、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）をＹ軸、信号比ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）をＺ軸の３次元座標で表した場合、図２１に示すように、酸素飽和度を表す曲面ＣＶ０～ＣＶ４が、黄色色素の色素濃度に応じて、Ｚ軸方向に分布される。曲面ＣＶ０は、黄色色素が濃度「０」（黄色色素の影響無し）の場合の酸素飽和度を表している。曲面ＣＶ１～ＣＶ４は、それぞれ黄色色素が濃度「１」～「４」の場合の酸素飽和度を表している。濃度の数字は、大きくなるほど、黄色色素の濃度が大きいことを表している。なお、曲面ＣＶ０～ＣＶ４に示すように、黄色色素の濃度が大きくなるほど、Ｚ軸の値が低くなる方向に変化する。

【0063】

図２２（Ａ）に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元座標で表現された酸素飽和度の状態を、Ｘ、Ｙの２次元座標で表現した場合には、図２２（Ｂ）に示すように、酸素飽和度の状態を表す領域ＡＲ０～ＡＲ４は、それぞれ黄色色素の濃度に応じて異なる位置に分布する。領域ＡＲ０～ＡＲ４は、それぞれ黄色色素の濃度が「０」～「４」の場合の酸素飽和度の分布を表している。これら領域ＡＲ０～ＡＲ４ごとに酸素飽和度を表す等高線ＥＬを定めることによって、黄色色素の濃度に対応した酸素飽和度を求めることができる（図１６参照）。なお、領域ＡＲ０～ＡＲ４に示すように、黄色色素の濃度が大きくなるほど、Ｘ軸の値が高くなり、Ｙ軸の値が低くなる。

【0064】

なお、図２３に示すように、Ｘ軸の値（信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２））、Ｙ軸の値（信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２））、Ｚ軸の値（信号比ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３））は、黄色色素依存性を受ける。Ｘ軸の値の黄色色素依存性は「小～中」であり、Ｙ軸の値の黄色色素依依存性は「大」であり、Ｚ軸の値の黄色色素依存性は「中」である。また、Ｚ軸の値については、酸素飽和度依存性が「小～中」であり、血液濃度依存性が「小～中」である。また、Ｚ軸の値については、Ｇ３画像信号で規格化されていることから、明るさ依存性が「無」い。

【0065】

図２４に示すように、拡張プロセッサ装置１７は、酸素飽和度画像生成部６１、特定色素濃度算出部６２、テーブル補正部６３、モード切替部６４、表示態様制御部６５、信頼度算出部６６、第１補正判定部６７、第２補正判定部６８、判定報知部６９を備えている。拡張プロセッサ装置１７には、各種処理に関するプログラムがプログラム用メモリ（図示しない）に組み込まれている。プロセッサによって構成される中央制御部（図示しない）がプログラム用メモリ内のプログラムを実行することによって、酸素飽和度画像生成部６１、特定色素濃度算出部６２、テーブル補正部６３、モード切替部６４、表示態様制御部６５、信頼度算出部６６、第１補正判定部６７、第２補正判定部６８、判定報知部６９の機能が実現する。

【0066】

酸素飽和度画像生成部６１は、ベース画像生成部７０と、演算値算出部７１と、酸素飽和度算出部７２と、酸素飽和度算出用テーブル７３と、色調調整部７４とを備えている。ベース画像生成部７０は、プロセッサ装置１４からの画像信号に基づいて、ベース画像を生成する。ベース画像は、観察対象の形状など形態情報を把握することができる画像であることが好ましい。ベース画像は、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、及び、Ｒ２画像信号から構成される。なお、ベース画像は、狭帯域光などによって、血管又は構造（腺管構造）などを強調表示された狭帯域光画像であってもよい。

【0067】

演算値算出部７１は、酸素飽和度用画像信号に含まれるＢ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号に基づく演算処理によって演算値を算出する。具体的には、演算値算出部７１は、酸素飽和度の算出に用いる演算値として、Ｂ１画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｂ１／Ｇ２と、Ｒ２画像信号とＧ２画像信号の信号比Ｒ２／Ｇ２とを算出する。なお、信号比Ｂ１／Ｇ２と信号比Ｒ２／Ｇ２については、それぞれ対数化（ｌｎ）することが好ましい。また、演算値としては、Ｂ１画像信号、Ｇ２画像信号、及びＲ２画像信号から算出される色差信号Ｃｒ、Ｃｂ、又は、彩度Ｓ、色相Ｈなどを用いてもよい。

【0068】

酸素飽和度算出部７２は、酸素飽和度算出用テーブル７３を参照し、演算値に基づいて、酸素飽和度を算出する。酸素飽和度算出用テーブル７３には、演算値の一つである信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２と、酸素飽和度との相関関係が記憶されている。相関関係については、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）を縦軸、信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）を横軸の２次元座標で表現した場合には、酸素飽和度の状態は横軸方向に延びた等高線ＥＬで表現され、酸素飽和度が異なると等高線ＥＬは縦軸方向に異なる位置に分布する（図１６参照）。

【0069】

酸素飽和度算出部７２は、酸素飽和度算出用テーブル７３を参照し、信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２に対応する酸素飽和度を画素毎に算出する。例えば、図２５に示すように、特定の画素の信号比がｌｎ（Ｂ１^＊／Ｇ２^＊）、ｌｎ（Ｒ２^＊／Ｇ２^＊）である場合には、信号比がｌｎ（Ｂ１^＊／Ｇ２^＊）、ｌｎ（Ｒ２^＊／Ｇ２^＊）に対応する酸素飽和度は「４０％」である。したがって、酸素飽和度算出部７２は、特定の画素の酸素飽和度を「４０％」と算出する。

【0070】

色調調整部７４は、酸素飽和度算出部７２で算出した酸素飽和度を用いて、ベース画像の色調を変化させる合成色処理を行うことによって、酸素飽和度画像を生成する。色調調整部７４では、ベース画像において、酸素飽和度が閾値を超えている領域については、色調を維持し、酸素飽和度が閾値以下の領域については、酸素飽和度に応じて変化する色調に変更する。これにより、酸素飽和度が閾値を超える正常な部位の色調は維持する一方、酸素飽和度が低くなる閾値以下の異常な部位の色調のみを変化させているため、正常な部位の形態情報を観察可能な状況下で、異常な部位の酸素状態を把握することが可能となる。

【0071】

なお、色調調整部７４においては、酸素飽和度の大小に関わらず、酸素飽和度に応じた色を割り当てた疑似カラー処理によって、酸素飽和度画像を生成してもよい。疑似カラー処理を行う場合には、ベース画像は不要となる。

【0072】

特定色素濃度算出部６２は、補正モードにおいて、観察対象に含まれる色素のうち血中ヘモグロビン以外の特定色素に感度を持つ波長帯域の画像情報を含む特定色素画像信号に基づいて、特定色素濃度を算出する。特定色素としては、例えば、ビリルビンなどの黄色色素が含まれる。特定色素画像信号には、少なくともＢ３画像信号を含めることが好ましい。具体的には、特定色素濃度算出部６２は、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）、ｌｎ（Ｇ２／Ｒ２）、ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）を算出する。そして、特定色素濃度算出部６２は、特定色素濃度算出用テーブル６２ａを参照して、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）、ｌｎ（Ｇ２／Ｒ２）、ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）に対応する特定色素濃度を算出する。

【0073】

特定色素濃度算出用テーブル６２ａには信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）、ｌｎ（Ｇ２／Ｒ２）、ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）と特定色素濃度との相関関係が記憶されている。例えば、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）、ｌｎ（Ｇ２／Ｒ２）、ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）の範囲を５段階に分けた場合には、それら５段階の範囲の信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）、ｌｎ（Ｇ２／Ｒ２）、ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）に対して、それぞれ特定色素濃度が「０」～「４」が対応付けて特定色素濃度算出用テーブル６２ａに記憶されている。なお、信号比Ｂ３／Ｇ３については、対数化（ｌｎ）することが好ましい。

【0074】

テーブル補正部６３は、補正モード時に行う補正処理として、特定色素濃度に基づいて、酸素飽和度算出用テーブル７３を補正するテーブル補正処理を行う。テーブル補正処理では、酸素飽和度算出用テーブル７３で記憶されている信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２と酸素飽和度との相関関係を補正する。具体的には、テーブル補正部６３は、特定色素濃度が「２」の場合において、図２６に示すように、特定色素濃度に応じて定められる領域ＡＲ０～ＡＲ４のうち、特定色素濃度が「２」に対応する領域ＡＲ２において、酸素飽和度の状態を表す等高線ＥＬを生成する。テーブル補正部６３は、生成された等高線ＥＬになるように、酸素飽和度算出用テーブル７３を補正する。

【0075】

本実施形態では、補正モードにおいては、図２７に示すように、補正用画像８０が拡張ディスプレイ１８に表示され、補正用画像８０には、特定色素濃度の算出に使用する特定領域８１が表示されている。特定領域８１の形状は、円の他、楕円、矩形などであってもよい。特定領域８１の位置は、画面中央であることが好ましいが、その他の位置であってもよい。ユーザーは、補正用画像を観察しながら、酸素飽和度算出用テーブル７３の補正に適した領域が特定領域８１内に入るように、内視鏡１２を操作する。そして、補正に適した領域が特定領域８１内に入った場合には、ユーザーは、プロセッサ側ユーザーインターフェース１６又はスコープ側ユーザーインターフェース１９を用いて、補正操作を行う。テーブル補正部６３は、補正操作が行われたタイミングの特定領域内の特定色素濃度を用いて、酸素飽和度算出用テーブル７３の補正を行う。特定領域内の特定色素濃度については、特定領域内の各画素における特定色素濃度の平均値とすることが好ましく、また、後述の信頼度算出部６６で算出した信頼度に応じて特定色素濃度を重み付けした荷重平均値とすることが好ましい。

【0076】

なお、本実施形態では、酸素飽和度算出用テーブル７３の補正に適した領域として、酸素飽和度の算出に影響を与える外乱の影響が少ない適正補正領域が明確に表示されるようにし、且つ、補正操作によってユーザーが適正補正領域を選択することができるようにするために、補正支援が行われる。補正支援の詳細については後述する。

【0077】

モード切替部６４は、ユーザーによってモード切替スイッチ１２ｆの操作に従って、酸素飽和度モードと補正モードの切り替えを行う。モードの切り替えによって、酸素飽和度モードに切り替えられた場合には、酸素飽和度画像生成部６１において酸素飽和度画像を生成する。補正モードに切り替えられた場合には、補正処理を行うための補正操作を受け付け可能状態にし、補正操作に従って、補正処理を実行する。

【0078】

補正モードにおける補正支援について以下説明する。補正モードに切り替えられると、補正用画像８０が拡張ディスプレイ１８に表示され、特定色素濃度の算出に用いる特定領域８１が拡張ディスプレイ１８に表示される（図２７参照）。表示態様制御部６５は、補正操作によってユーザーが適正補正領域を選択することができるようにするために、補正用画像の表示態様を変更し、又は、酸素補飽和度の算出に関する信頼度に応じて、特定領域の表示態様を変更することの少なくともいずれかを行う。なお、補正用画像は、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、及び、Ｒ１画像信号からなるカラー画像であることが好ましいが、その他の画像であってもよい。

【0079】

なお、残渣や出血、脂肪、残渣、粘液が薄く粘膜上に乗っかっている場合や、白色光相当画像上では視認しにくいことで補正処理を適切に行えるかどうか判断しにくい場合があるため、下記の信頼度の大きさに関わらず、表示態様制御部６５によって、以下のような補正用画像を生成することが好ましい。例えば、残渣や出血、脂肪、残渣、粘液を視認しやすくするために、表示態様制御部６５は、白色光相当画像などの画像を彩度強調した補正用画像を生成することが好ましい。また、管腔等の暗くて信号強度が十分でないところをより暗くするために、表示態様制御部６５は、暗部の輝度を低くした補正用画像を生成することが好ましい。

【0080】

また、補正用画像は信頼度に応じて表示態様を変更してもよい。具体的には、表示態様制御部６５は、酸素飽和度の算出に関する信頼度が低い低信頼度領域と信頼度が高い高信頼度領域との違いが強調されるように、補正用画像８０の表示態様を変更する。信頼度は、各画素における酸素飽和度の算出精度を表しており、大きいほど、酸素飽和度の算出精度が良いこと表している。低信頼度領域は、信頼度が信頼度用閾値未満の領域である。高信頼度領域は、信頼度が信頼度用閾値以上の領域である。補正用画像において、低信頼度領域と高信頼度領域の違いを強調することによって、特定領域の内部に、低信頼度領域を避けて、高信頼度領域に入るようにすることができる。

【0081】

信頼度は、信頼度算出部６６において算出される。具体的には、信頼度算出部６６は、第１照明光画像に含まれるＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１画像信号、又は、第２照明光画像に含まれるＢ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号に基づいて、酸素飽和度の算出に影響を与える少なくとも１つの信頼度を算出する。信頼度は、例えば、０から１の間の少数で表される。信頼度算出部６６において複数種類の信頼度を算出する場合には、各画素の信頼度は、複数種類の信頼度のうち最小値の信頼度を採用することが好ましい。

【0082】

例えば、酸素飽和度の算出精度に影響を与える輝度値については、図２８に示すように、Ｇ２画像信号の輝度値が一定範囲Ｒｘ外の信頼度は、Ｇ２画像信号の輝度値が一定範囲Ｒｘ内の信頼度よりも低くなっている。一定範囲Ｒｘ外の場合とは、ハレーションなどの高輝度値である場合の他、暗部などの極小輝度値の場合である。このように一定範囲Ｒｘ外の場合には、酸素飽和度の算出精度が低くなっているため、それに応じて信頼度も低くなっている。なお、Ｇ２画像信号の代わりに、Ｇ１画像信号の輝度値で信頼度を算出してもよい。

【0083】

また、酸素飽和度の算出精度に影響を与える外乱としては、出血、脂肪、残渣、粘液、又は残液が少なくとも含まれ、これら外乱によっても信頼度は変動する。上記外乱の一つである出血については、図２９に示すように、縦軸ｌｎ（Ｂ２／Ｇ２）、横軸ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）からなる二次元平面において、定義線ＤＦＸからの距離に応じて信頼度が定められている。ここでは、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号に基づいて二次元平面上でプロットした座標が、定義線ＤＦＸから離れるほど信頼度が低くなっている。例えば、二次元平面上でプロットした座標が、右下ほど、信頼度は低くなる。なお、図２９おいて、ｌｎは自然対数を表している。Ｂ２／Ｇ２はＢ２画像信号とＧ２画像信号との信号比を、Ｒ２／Ｇ２はＲ２画像信号とＧ２画像信号との信号比を表している。

【0084】

また、上記外乱に含まれる脂肪、又は、残渣、残液、粘液については、図３０に示すように、縦軸ｌｎ（Ｂ１／Ｇ１）、横軸ｌｎ（Ｒ１／Ｇ１）からなる二次元平面において、定義線ＤＦＹからの距離に応じて信頼度が定められている。ここでは、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１画像信号に基づいて二次元平面上でプロットした座標が、定義線ＤＦＹから離れるほど信頼度が低くなっている。例えば、二次元平面でプロットした座標が左下ほど、信頼度は低くなる。なお、図３０において、ｌｎは自然対数を表している。Ｂ１／Ｇ１はＢ１画像信号とＧ１画像信号との信号比を、Ｒ１／Ｇ１はＲ２画像信号とＧ２画像信号との信号比を表している。

【0085】

表示態様制御部６５によって低信頼度領域と高信頼度領域の違いを強調する方法の一つとして、表示態様制御部６５は、図３１に示すように、低信頼度領域８２ａの彩度を高信頼度領域８２ｂの彩度よりも高くする。これにより、ユーザーは、特定領域８１として、低信頼度領域８２ａを避けて、高信頼度領域８２ｂを選択しやすくなる。また、表示態様制御部６５は、低信頼度領域８２ａのうち暗部ＢＡの輝度を低くする。これにより、特定領域８１の選択に際して、暗部ＢＡを避けやすくなる。暗部とは、輝度値が一定値以下の暗い領域である。なお、低信頼度領域８２ａと高信頼度領域８２ｂとはそれぞれ反対色であってもよい。

【0086】

また、表示態様制御部６５は、低信頼度領域に領域強調線を重畳表示すること、又は、低信頼度領域８２ａをモノクロ表示にすることの少なくともいずれかを行うことが好ましい。例えば、図３２に示すように、低信頼度領域８２ａにおいて、領域強調線として、一定間隔の斜め線を重畳表示することが好ましい。これにより、ユーザーは、特定領域８１として、低信頼度領域８２ａを避けて、高信頼度領域８２ｂを選択しやすくなる。なお、領域強調線は、一定間隔の斜め線としているが、その他、信頼度に応じて、斜め線の間隔を変動させてもよい。

【0087】

表示態様制御部６５は、特定領域内の信頼度に応じて、特定領域の表示態様を変更することが好ましい。補正モードにおいて補正操作が行われる前の段階では、第１補正判定部６７において、特定領域内の信頼度に基づいて、補正処理を適正に行えるか否かを判定する。第１補正判定部６７では、特定領域内の画素について信頼度が信頼度用閾値以上の有効画素の数が一定値以上である場合には、補正処理を適正に行えると判定する。一方、特定領域内の画素について有効画素の数が一定値未満の場合には、補正処理を適正に行えないと判定する。なお、第１補正判定部６７は、補正操作が行われるまでの間、画像を取得して信頼度を算出する毎に、判定を行うことが好ましい。判定を行う周期は、適宜変更してもよい。

【0088】

表示態様制御部６５は、第１補正判定部６７において、補正処理を適正に行えると判定された場合の特定領域の表示態様と、補正処理を適正に行えないと判定された場合の特定領域の表示態様とを異ならせることが好ましい。例えば、図３３（Ａ）に示すように、第１補正判定部６７において補正処理を適正に行えると判定された場合には、特定領域８１を第１色で強調表示する。一方、図３３（Ｂ）に示すように、第１補正判定部６７において補正処理を適正に行えないと判定された場合には、特定領域８１を、第１色と異なる第２色で強調表示する。第１色と第２色は、適正か否かを把握しやすくするために、それぞれ反対色であることが好ましい。

【0089】

一方、補正モードにおいて補正操作が行われた段階では、第２補正判定部６８において、補正操作が行われたタイミングの特定領域内の信頼度に基づいて、補正処理を適正に行えるか否かを判定する。第２補正判定部６８は、第１補正判定部６７と同様に、判定を行う。判定報知部６９は、第２補正判定部６８の判定に関する報知を行う。

【0090】

判定報知部６９は、第２補正判定部６８において、補正処理を適正に行うことができると判定された場合には、補正処理を適正に行うことができる旨の報知を行う。例えば、図３４に示すように、「補正処理は適正に行われます」といったメッセージＭＳ１を拡張ディスプレイ１８に表示する。この場合、テーブル補正部６３は、補正処理として、特定領域内の特定色素濃度に基づいて、テーブル補正処理を行う。

【0091】

一方、判定報知部６９は、第２補正判定部６８において、補正処理を適正に行うことができないと判定された場合には、補正処理を適正に行うことができないため、再度の補正操作が必要である旨の報知を行う。例えば、図３５に示すように、「彩度の補正操作が必要です」といったメッセージＭＳ２を拡張ディスプレイ１８に表示する。この場合には、判定報知部６９は、メッセージＭＳ２に加えて又は代えて、適正なテーブル補正処理を行うための操作ガイダンスＧＤを報知することが好ましい。例えば、操作ガイダンスＧＤとして、「暗部を避けて下さい」といった操作ガイダンスを拡張ディスプレイ１８に表示することが好ましい。その他の操作ガイダンスとしては、「出血、残液、脂肪等を避けて下さい」などの操作ガイダンスがある。

【0092】

次に、補正モードにおける一連の流れについて、図３６のフローチャートに沿って説明を行う。ユーザーがモード切替スイッチ１２ｆを操作することによって、補正モードに切り替えられる。補正モードでは、補正モードに切り替えられると、拡張ディスプレイ１８には、補正用画像８０が表示され、且つ、特定領域８１が表示される。また、特定領域８１に含まれる血中ヘモグロビン以外の特定色素の特定色素濃度に基づいて、酸素飽和度算出に関する補正処理が実行可能状態となる。

【0093】

補正モードにおいては、ユーザーによる特定領域の選択を容易にするために、補正用画像８０の表示態様を変更すること、又は、酸素飽和度の算出に関する信頼度に応じて、特定領域８１の表示態様を変更することの少なくともいずれかを行う。ユーザーは、酸素飽和度の算出に影響を与える外乱の影響が少ない適正補正領域が特定領域８１内に入った場合には、プロセッサ側ユーザーインターフェース１６又はスコープ側ユーザーインターフェース１９を用いて補正操作を行う。補正操作が行われたタイミングの特定領域内の特定色素濃度に基づいて、補正処理が行われる。補正処理が完了すると、酸素飽和度モードに手動又は自動で切り替えられる。

【0094】

［第２実施形態］
第２実施形態においては、第１実施形態に示すＬＥＤ２０ａ～２０ｅの代わりに、キセノンランプなどの広帯域光源と回転フィルタを用いて観察対象の照明を行ってもよい。この場合には、図３７に示すように、内視鏡システム１００において、光源装置１３において、ＬＥＤ２０ａ～２０ｅに代えて、広帯域光源１０２、回転フィルタ１０４、フィルタ切替部１０５が設けられる。また、撮像光学系３１には、カラーの撮像センサ３６の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像センサ１０６が設けられている。それ以外については、上記内視鏡システム１０と同様である。

【0095】

広帯域光源１０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ１０４は、内側に設けられた内側フィルタ１０８と、外側に設けられた外側フィルタ１０９とを備えている（図３８参照）。フィルタ切替部１０５は、回転フィルタ１０４を径方向に移動させるものであり、モード切替スイッチ１２ｆにより通常モードにセットしたときに、回転フィルタ１０４の内側フィルタ１０８を白色光の光路に挿入し、酸素飽和度モード又は補正モードにセットしたときに、回転フィルタ１０４の外側フィルタ１０９を白色光の光路に挿入する。

【0096】

図３８に示すように、内側フィルタ１０８には、周方向に沿って、白色光のうち紫色光Ｖ及び第２青色光ＢＳを透過させるＢ１フィルタ１０８ａ、白色光のうち緑色光Ｇを透過させるＧフィルタ１０８ｂ、白色光のうち赤色光Ｒを透過させるＲフィルタ１０８ｃが設けられている。したがって、通常モード時には、回転フィルタ１０４の回転により、紫色光Ｖ及び第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒが交互に観察対象に照射される。

【0097】

外側フィルタ１０９には、周方向に沿って、白色光のうち第１青色光ＢＬを透過させるＢ１フィルタ１０９ａと、白色光のうち第２青色光ＢＳを透過させるＢ２フィルタ１０９ｂと、白色光のうち緑色光Ｇを透過させるＧフィルタ１０９ｃと、白色光のうち赤色光Ｒを透過させるＲフィルタ１０９ｄと、白色光のうち波長帯域Ｂ３の青緑光ＢＧを透過させるＢ３フィルタ１０９ｅが設けられている。したがって、酸素飽和度モード時には、回転フィルタ１０４が回転することで、第１青色光ＢＬ、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、青緑光ＢＧが交互に観察対象に照射される。

【0098】

内視鏡システム１００では、通常モード時には、紫色光Ｖ及び第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒで観察対象が照明される毎にモノクロの撮像センサ１０６で観察対象を撮像する。これにより、Ｂｃ画像信号、Ｇｃ画像信号、Ｒｃ画像信号が得られる。そして、それら３色の画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、白色光画像が生成される。

【0099】

一方、酸素飽和度モード又は補正モード時には、第１青色光ＢＬ、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ、青緑光ＢＧで観察対象が照明される毎にモノクロの撮像センサ１０６で観察対象を撮像する。これにより、Ｂ１画像信号と、Ｂ２画像信号と、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号、Ｂ３画像信号が得られる。これら５色の画像信号に基づいて、第１実施形態と同様の方法で、酸素飽和度モード又は補正モードが行われる。ただし、第２実施形態では、信号比ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）に代えて、信号比ｌｎ（Ｂ３／Ｇ２）が用いられる。

【0100】

上記第１及び第２実施形態においては、補正モードにおける酸素飽和度の算出に関する補正処理として、酸素飽和度算出用テーブル７３を補正するテーブル補正処理を行っているが、酸素飽和度算出用テーブル７３に基づいて算出した酸素飽和度に対して、特定色素濃度から得られる補正値を加算又は減算する算出値補正処理を行ってもよい。

【0101】

具体的には、算出値補正処理については、図３９に示す２次元座標９０を用いて、酸素飽和度算出用テーブル７３に基づいて算出した酸素飽和度の補正に用いる補正値を算出する。２次元座標の縦軸は、Ｂ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号、及び、Ｂ３画像信号に基づいて得られる特定演算値であり、横軸はＬｎ（Ｒ２／Ｇ２）である。特定演算値は、下記式Ａ）により定められる。
式Ａ）Ｂ１／Ｇ２×ｃｏｓφ－Ｂ３／Ｇ２×ｓｉｎφ

【0102】

２次元座標９０では、予め定められた基準ベースライン情報の分布を示す基準線９１と、実際の観察対象の撮像によって得られた実測ベースライン情報の分布を示す実測線９２とが示されている。基準線９１と実測線９２との差分値ΔZが、補正値として算出される。算出値補正処理では、酸素飽和度算出用テーブル７３に基づいて算出した酸素飽和度に対して、前記補正値を加算又は減算する。なお、基準ベースライン情報は、特定色素が無い状態で得られ、且つ、酸素飽和度に依存しない情報として定められている。具体的には、上記式Ａ）が、酸素飽和度が変化しても一定になるように、φを調整した値を、基準ベースライン情報としている。

【0103】

また、補正モードにおいては、補正処理に代えて、少なくとも酸素飽和度用画像信号及び特定色素画像信号に基づいて、特定色素濃度に応じて酸素飽和度を算出する特定の酸素飽和度算出処理を行ってもよい。具体的には、特定の酸素飽和度算出処理には、図４０に示す３次元座標９３が用いられる。３次元座標９３では、Ｘ軸に信号比ｌｎ（Ｒ２／Ｇ２）が割り当てられ、Ｙ軸に信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）が割り当てられ、Ｚ軸にｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）が割り当てられている。曲面ＣＶ０～ＣＶ４は、３次元座標９３において、特定色素濃度が「０」～「４」に対応する酸素飽和度の状態を表している。

【0104】

特定の酸素飽和度算出処理においては、３次元座標９３において、Ｂ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号、Ｂ３画像信号、及びＧ３画像信号に基づいて算出される信号比ｌｎ（Ｒ１^＊／Ｇ１^＊）、ｌｎ（Ｂ２^＊／Ｇ１^＊）、ｌｎ（Ｂ３^＊／Ｇ３^＊）を３次元座標９３上にプロットした値が、酸素飽和度として算出される。算出された酸素飽和度は、特定色素濃度の影響を受けていないため、正確な値となっている。

【0105】

なお、第１及び第２実施形態においては、消化管用の軟性鏡である内視鏡１２を用いているが、腹腔鏡用の硬性鏡である内視鏡を用いてもよい。硬性鏡の内視鏡を用いる場合には、図４１に示す内視鏡システム２００が用いられる。内視鏡２０１と、光源装置１３と、プロセッサ装置１４と、ディスプレイ１５と、プロセッサ側ユーザーインターフェース１６と、拡張プロセッサ装置１７と、拡張ディスプレイ１８とを備えている。なお、以下、内視鏡システム２００において、第１及び第２実施形態と共通する部分は省略し、相違する部分のみ説明を行う。

【0106】

内視鏡２０１は、腹腔鏡手術などに用いられ、硬質で細長く形成され、被検体内に挿入される。内視鏡２０１は、光源装置１３からライトガイド２０２を介して供給される照明光を観察対象に照明する。また、内視鏡２０１は、照明光で照明中の観察対象からの反射光を受光する。カメラヘッド２０３は、内視鏡２０１に取り付けられ、内視鏡２０１から導光された反射光に基づいて、観察対象を撮像する。カメラヘッド２０３で撮像された画像信号は、プロセッサ装置１４に送信される。

【0107】

光源装置１３は、通常モードにおいては、紫色光Ｖ、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び、赤色光Ｒを含む白色光を内視鏡２０１に供給する。また、光源装置１３は、酸素飽和度モード及び補正モードにおいては、図４２に示すように、第１青色光ＢＬ、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び、赤色光Ｒを含む混合光を内視鏡１２に供給する。

【0108】

図４３に示すように、カメラヘッド２０３は、ダイクロイックミラー２０５、２０６、及び、２０７と、モノクロの撮像センサ２１０、２１１、２１２、及び２１３とを備えている。ダイクロイックミラー２０５は、内視鏡２０１からの混合光の反射光のうち、紫色光Ｖ及び第２青色光ＢＳを反射させ、第１青色光ＢＬ、緑色光Ｇ、及び、赤色光Ｒを透過させる。図４４に示すように、ダイクロイックミラー２０５で反射した紫色光Ｖ又は第２青色光ＢＳは撮像センサ２１０に入射する。撮像センサ２１０は、通常モードでは紫色光Ｖ及び第２青色光ＢＳの入射に基づいてＢｃ画像信号を出力し、酸素飽和度又は補正モードでは第２青色光ＢＳの入射に基づいてＢ２画像信号を出力する。

【0109】

ダイクロイックミラー２０６は、ダイクロイックミラー２０５を透過した光のうち、第１青色光ＢＬを反射させ、緑色光Ｇ及び赤色光Ｒを透過させる。図４５に示すように、ダイクロイックミラー２０６で反射した第１青色光ＢＬは、撮像センサ２１１に入射する。撮像センサ２１１は、通常モードでは画像信号の出力を停止し、酸素飽和度又は補正モードでは第１青色光ＢＬの入射に基づいてＢ１画像信号を出力する。

【0110】

ダイクロイックミラー２０７は、ダイクロイックミラー２０６を透過した光のうち、緑色光Ｇを反射させ、赤色光を透過させる。図４６に示すように、ダイクロイックミラー２０７で反射した緑色光Ｇは撮像センサ２１２に入射する。撮像センサ２１２は、通常モードでは緑色光Ｇの入射に基づいてＧｃ画像信号を出力し、酸素飽和度又は補正モードで緑色光Ｇの入射に基づいてＧ２画像信号を出力する。

【0111】

図４７に示すように、ダイクロイックミラー２０７で透過した赤色光Ｒは撮像センサ２１３に入射する。撮像センサ２１３は、通常モードでは赤色光Ｒの入射に基づいてＲｃ画像信号を出力し、酸素飽和度又は補正モードで赤色光Ｒの入射に基づいてＲ２画像信号を出力する。

【0112】

なお、上記第１及び第２実施形態においては、酸素飽和度の算出に、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により反射スペクトルが変化する波長帯域Ｂ１の画像情報を含むＢ１画像信号、Ｇ２画像信号、及び、Ｒ２画像信号を用いているが、Ｂ１画像信号に代えて、その他の画像信号を用いてもよい。例えば、図４８に示すように、Ｂ１画像信号の代わりに、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の変化により反射スペクトルが変化する波長帯域Ｒｘの画像情報を含むＲｋ画像信号を用いてもよい。波長帯域Ｒｘは６８０ｎｍ±１０ｎｍであることが好ましい。図４９に示すように、Ｒｋ画像信号は、酸素飽和度依存性が「中～小」であるものの、血液濃度依存性が「小」であり、また、黄色色素依存性が「小」である。したがって、観察対象に黄色色素が存在する状況下であっても、３つのＧ２画像信号、Ｒ２画像信号、Ｒｋ画像信号の３つの画像信号だけで、酸素飽和度を正確に算出することができる。

【0113】

なお、腹腔鏡用の硬性鏡である内視鏡（図４１参照）を用いる場合には、４つのモノクロの撮像センサ２１０～２１３を用いて観察対象の撮像を行う内視鏡２０１（図４３参照）と異なり、他の撮像方式で観察対象の撮像を内視鏡を用いてもよい。図５０に示す様に、内視鏡３００は、１つのカラー撮像センサ３０１及び１つのモノクロ撮像センサ３０２を有する２センサタイプの腹腔用の内視鏡である。内視鏡３００のカメラヘッド３０３には、カラー撮像センサ３０１及びモノクロ撮像センサ３０２に加えて、カメラヘッド３０３に入射した光のうち一部の光を透過させ、その他の光を反射させるダイクロイックミラー３０５が設けられている。

【0114】

内視鏡３００を用いる場合の光源装置１３の発光制御においては、図５１に示すように、第１青色光ＢＬ、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び、赤色光Ｒを同時に発光する白色フレーム（同図（Ａ）参照）と、緑色光Ｇのみを発光する緑色フレーム（同図（Ｂ）参照）とを、特定の発光パターンに従って、切り替えて発光される。

【0115】

図５２に示すように、白色フレームで、第１青色光ＢＬ、第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び、赤色光Ｒを同時に発光した場合（同図（Ａ）参照）には、ダイクロイックミラー３０５で、カメラヘッド３０３に入射した光のうち、第１青色光ＢＬが反射する（同図（Ｂ）参照）。ダイクロイックミラー３０５で反射した第１青色光ＢＬは、モノクロ撮像センサ３０２に入射する（同図（Ｃ）参照）。モノクロ撮像センサ３０２は、入射した第１青色光ＢＬに対応する画素値を有するＢ１画像信号を出力する（同図（Ｄ）参照）。

【0116】

また、図５３に示すように、白色フレームでは、ダイクロイックミラー３０５で透過した第２青色光ＢＳ、緑色光Ｇ、及び、赤色光Ｒは、カラー撮像センサ３０１に入射する（図５３（Ｃ）参照）。カラー撮像センサ３０１のうち、Ｂ画素は、第２青色光のうちＢカラーフィルタＢＦを透過した光に対応する画素値を有するＢ２画像信号を出力する。また、Ｇ画素は、緑色光ＧのうちＧカラーフィルタＧＦを透過した光に対応する画素値を有するＧ２画像信号を出力する。Ｒ画素は、赤色光ＲのうちＲカラーフィルタＲＦを透過した光に対応する画素値を有するＲ２画像信号を出力する。

【0117】

一方、図５４に示すように、緑色フレームで、緑色光Ｇのみを発光した場合（同図（Ａ）参照）には、カメラヘッド３０３に入射した緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー３０５で透過する。ダイクロイックミラー３０５で透過した緑色光Ｇは、カラー撮像センサ３０１に入射する。カラー撮像センサ３０１のうち、Ｂ画素は、緑色光ＧのうちＢカラーフィルタＢＦを透過した光に対応する画素値を有するＢ３画像信号を出力する。Ｇ画素は、緑色光ＧのうちＧカラーフィルタＧＦを透過した光に対応する画素値を有するＧ３画像信号を出力する。なお、緑色フレームでは、モノクロ撮像センサ３０２から出力される画像信号と、カラー撮像センサ３０１のうちＲ画素から出力される画像信号は、その後の処理工程で使用されない。

【0118】

以上、図５５に示すように、白色フレームでは、モノクロ撮像センサ３０２からＢ１画像信号が出力され、カラー撮像センサ３０１から、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号が出力され、それらＢ１、Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２画像信号は、その後の処理工程で使用される。一方、緑色フレームでは、カラー撮像センサ３０１から、Ｂ３画像信号及びＧ３画像信号が出力され、その後の処理工程で使用される。

【0119】

図５６に示すように、カメラヘッド３０３から出力された画像信号は、プロセッサ装置１４に送られ、プロセッサ装置１４で各種処理が施されたデータは、拡張プロセッサ装置１７に送られる。内視鏡３００を用いる場合には、プロセッサ装置１４での処理負荷を考慮して、酸素飽和度モード及び補正モードで行われる処理についてプロセッサ装置１４で負荷が低い処理を行った後に、拡張プロセッサ装置１７で負荷が大きい処理を行う。酸素飽和度モード及び補正モードで行われる処理のうち、プロセッサ装置１４で行われる処理は、主として、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で行われることから、ＦＰＧＡ処理と称する。一方、拡張プロセッサ装置１７で行われる処理は、拡張プロセッサ装置がＰＣ（Personal Computer）で行われることから、ＰＣ処理と称する。

【0120】

なお、内視鏡３００にＦＰＧＡ（図示しない）が設けられている場合には、内視鏡３００のＦＰＧＡでＦＰＧＡ処理を行ってもよい。また、以下においては、補正モードにおけるＦＰＧＡ処理とＰＣ処理について説明を行うが、酸素飽和度モードにおいても、ＦＰＧＡ処理とＰＣ処理に分けることで、処理負荷を分担することが好ましい。

【0121】

内視鏡３００を用い、白色フレームＷと緑色フレームＧｒを特定の発光パターンに従って発光制御を行う場合には、図５７に示すように、特定の発光パターンとしては、白色フレームＷを２フレーム分発光した後に、光源装置１３から発光を行わないブランクフレームＢＬを２フレーム分行う。その後に、緑色フレームＧｒを２フレーム分発光した後に、２フレーム以上のブランクフレームを数フレーム分（例えば、７フレーム分）行う。その後に、再度、白色フレームＷを２フレーム分発光する。以上の特定の発光パターンを繰り返し行う。なお、上記の特定の発光パターンのように、白色フレームＷと緑色フレームＧｒとを発光するのは少なくとも補正モードであり、酸素飽和度モードでは、緑色フレームＧｒを発光せずに、白色フレームＷのみを発光してもよい。

【0122】

以下、特定の発光パターンにおいて発光を行う各発光フレームを区別するために、最初の２フレーム分の白色フレームのうち最初の白色フレームを白色フレームＷ１、次の白色フレームを白色フレームＷ２とする。２フレーム分の緑色フレームのうち最初の緑色フレームを緑色フレームＧｒ１、次の緑色フレームを緑色フレームＧｒ２とする。そして、最後の２フレーム分の白色フレームのうち最初の白色フレームを白色フレームＷ３、次の白色フレームを白色フレームＷ４とする。

【0123】

また、白色フレームＷ１で得られる補正モード用の画像信号（Ｂ１画像信号、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号、Ｂ３画像信号、Ｇ３画像信号）については、画像信号セットＷ１と称する。同様にして、白色フレームＷ２で得られる補正モード用の画像信号については、画像信号セットＷ２と称する。また、緑色フレームＧｒ１で得られる補正モード用の画像信号については、画像信号セットＧｒ１と称する。また、緑色フレームＧｒ２で得られる補正モード用の画像信号については、画像信号セットＧｒ２と称する。また、白色フレームＷ３で得られる補正モード用の画像信号については、画像信号セットＷ３と称する。また、白色フレームＷ４で得られる補正モード用の画像信号については、画像信号セットＷ４と称する。なお、酸素飽和度モード用の画像信号は、白色フレームに含まれる画像信号（Ｂ１画像信号、Ｂ２画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号）である。

【0124】

なお、白色フレームＷと緑色フレームＷとの間のブランクフレームが２フレーム程度で良いのは、緑色光Ｇ以外の光を消すだけで済むのに対して、緑色フレームＧと白色フレームＷとの間のブランクフレームを２フレーム以上とするのは、緑色光Ｇ以外の点灯開始により、時間をかけて発光状態を安定化させる必要があるためである。

【0125】

ＦＰＧＡ処理においては、図５８に示すように、各画像信号セットＷ１、Ｗ２、Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｗ３、Ｗ４に含まれる全ての画像信号の画素について、酸素飽和度モード又は補正モードで精度良く処理行うことができるか否かの有効画素判定を行う。有効画素判定は、図５９に示すように、画像中心部に設けられた１６個の関心領域ＲＯＩ内の画素値に基づいて行われる。具体的には、ＲＯＩ内の各画素について、画素値が上限閾値と下限閾値の間の範囲内に収まっている場合には、有効画素と判定する。有効画素判定は、画像信号セットに含まれる全ての画像信号の画素に対して行われる。また、上限閾値又は下限閾値は、カラー撮像センサ３０１のＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の感度、又は、モノクロ撮像センサ３０２の感度に合わせて、予め設定されている。

【0126】

以上の有効画素判定に基づいて、ＲＯＩ毎に、有効画素の画素数、有効画素の画素値総和、及び、有効画素の画素値の二乗和を算出する。これらＲＯＩ毎の有効画素の画素数、有効画素の画素値総和、及び、有効画素の画素値の二乗和は、それぞれ有効画素データＷ１、Ｗ２、Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｗ３、Ｗ４として、拡張プロセッサ装置１７に出力される。ＦＰＧＡ処理は、有効画素判定のように、同一フレームの画像信号での演算処理であり、後述のＰＣ処理のように、発光フレームが異なるフレーム間画像信号での演算処理と比較して、処理負荷が軽くなっている。なお、有効画素データＷ１、Ｗ２、Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｗ３、Ｗ４は、それぞれ画像信号セットＷ１、Ｗ２、Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｗ３、Ｗ４に含まれる全ての画像信号に対して有効画素判定されたデータに対応している。

【0127】

ＰＣ処理では、有効画素データＷ１、Ｗ２、Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｗ３、Ｗ４のうち、同一フレームの画像信号に対する同一フレーム用ＰＣ処理と、異なるフレームの画像信号に対するフレーム間用ＰＣ処理が行われる。同一フレーム用ＰＣ処理では、各有効画素データに含まれる全ての画像信号に対して、ＲＯＩ内における画素値の平均値、画素値の標準偏差値、及び、有効画素率が算出される。これら同一フレーム用ＰＣ処理で得られるＲＯＩ内の画素値の平均値等は、酸素飽和度モード又は補正モードで、特定の結果を得るための演算で使用される。

【0128】

フレーム間用ＰＣ処理においては、図６０に示すように、ＦＰＧＡ処理で得られた有効画素データＷ１、Ｗ２、Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｗ３、Ｗ４のうち、白色フレームと緑色フレームとの時間的間隔が近いものが使用され、それ以外は、フレーム間用ＰＣ処理では使用されない。具体的には、有効画素データＷ２と有効画素データＧｒ１のペアと、有効画素データＧｒ２と有効画素データＷ３のペアが、フレーム間用ＰＣ処理で使用される。その他の有効画素データＷ１、Ｗ４は、フレーム間用ＰＣ処理では使用されない。なお、時間的間隔が近い画像信号をペアにすることで、画素間の位置ずれがない精度の良いフレーム間用ＰＣ処理を行うことができる。

【0129】

図６１に示すように、有効画素データＷ２と有効画素データＧｒ１のペアを用いるフレーム間用ＰＣ処理では、信頼度算出、及び、特定色素濃度算出が行われ、有効画素データＧｒ２と有効画素データＷ３のペアを用いるフレーム間ＰＣ処理においても、同様に、信頼度算出、及び、特定色素濃度算出が行われる。そして、算出された特定色素濃度に基づいて、特定色素濃度相関判定が行われる。

【0130】

信頼度の算出においては、１６個のＲＯＩ毎に、信頼度を算出する。信頼度の算出方法は、上記の信頼度算出部６６による算出方法と同様である。例えば、Ｇ２画像信号の輝度値が一定範囲Ｒｘ外の信頼度を、Ｇ２画像信号の輝度値が一定範囲Ｒｘ内の信頼度を低くすることが好ましい（図２８参照）。有効画素データＷ２と有効画素データＧｒ１のペアの場合であれば、各有効画素データに含まれるＧ２画像信号に対するＲＯＩ毎の信頼度算出によって、合計３２の信頼度が算出される。同様にして、有効画素データＧｒ２と有効画素データＷ３のペアの場合にも、合計３２の信頼度が算出される。信頼度を算出した場合には、信頼度が低いＲＯＩが存在する場合、又は、各ＲＯＩの信頼度平均値が所定値に満たない場合などにおいては、信頼度に関するエラー判定を行う。信頼度に関するエラー判定の結果は、拡張ディスプレイ１８への表示などによってユーザーに報知する。

【0131】

特定色素濃度算出においては、１６個のＲＯＩ毎に、特定色素濃度を算出する。特定色素濃度の算出方法は、上記の特定色素濃度算出部６２による算出方法と同様である。例えば、有効画素データＷ２及び有効画素データＧｒ１に含まれるＢ１画像信号、Ｇ２画像信号、Ｒ２画像信号、Ｂ３画像信号、及び、Ｇ３画像信号を用い、特定色素濃度算出テーブル６２ａを参照して、信号比ｌｎ（Ｂ１／Ｇ２）、ｌｎ（Ｇ２／Ｒ２）、ｌｎ（Ｂ３／Ｇ３）に対応する特定色素濃度を算出する。これにより、ＲＯＩ毎に合計１６の特定色素濃度ＰＧ１が算出される。なお、有効画素データＧｒ２と有効画素データＷ３のペアの場合にも、同様に、ＲＯＩ毎に合計１６の特定色素濃度ＰＧ２が算出される。

【0132】

特定色素濃度ＰＧ１と特定色素濃度ＰＧ２が算出されると、ＲＯＩ毎に、特定色素濃度ＰＧ１と特定色素濃度ＰＧ２との相関値を算出する。相関値は、同じ位置のＲＯＩ毎に算出することが好ましい。相関値が所定値よりも低いＲＯＩが一定数以上ある場合には、フレーム間で、動きが生じたと判定し、動きに関するエラー判定を行う。動きに関するエラー判定の結果は、拡張ディスプレイ１８への表示などによってユーザーに報知する。

【0133】

動きに関するエラー判定でエラー無しの場合には、合計３２の特定色素濃度ＰＧ１と特定色素濃度ＰＧ２の中から、特定の推定方法（例えば、ロバスト推定方法）を用いて、１つの特定色素濃度を算出する。算出された特定色素濃度は、補正モードの補正処理で使用される。補正モードの補正処理については、テーブル補正処理など、上記と同様である。

【0134】

図６２及び図６３に示すように、内視鏡用ホワイトバランス調整治具（以下、調整治具という）４００は、内視鏡のホワイトバランス調整のために使用される用具である。調整治具４００は箱型であり、外側に、挿入部４０１と、蓋部４０２と、外周部４０３とを備えており、内側に、内部空間４０６（図６７参照）を備えている。挿入部４０１は、内視鏡１２の先端部１２ｄ（図６４参照）を挿入する２つの挿入孔４０５を備えている。挿入孔４０５は、挿入孔４０５ａ、４０５ｂから構成される。

【0135】

挿入孔４０５から挿入方向Ｘで挿入された先端部１２ｄは、内部空間４０６の適切な位置まで挿入を進められ、蓋部４０２の内部空間４０６側に設けられるチャート４０８（図６６参照）を撮影する。チャート４０８を撮影した内視鏡画像によりホワイトバランス調整を行う。なお、内視鏡１２の先端部１２ｄを調整治具４００に挿入する場合ついて説明するが、内視鏡２０１の先端部についても、同様に、調整治具４００に挿入してホワイトバランス調整を行うことが可能である。

【0136】

２つの挿入孔４０５の内径は、外径が異なる内視鏡１２の先端部１２ｄに対応できるように、それぞれ異なっている。挿入孔４０５の内径は、挿入のし易さ、チャート４０８を撮影する際の先端部１２ｄの位置調節のための可動域を確保するため等に、先端部１２ｄを挿入孔４０５で挿入した際に、先端部１２ｄと挿入孔４０５との間に適度な隙間が生じるようにした上で、なるべく小さくすることが好ましい。これにより、挿入部４０１が先端部１２ｄの挿入をガイドし先端部１２ｄの位置調節する機能を担保すること、及び、先端部１２ｄと挿入孔４０５との隙間から内部空間４０６に入る光を抑えることが可能となる。

【0137】

なお、２つの挿入孔４０５のうち一方の挿入孔４０５ａの内径を１２ｍｍとし、他方の挿入孔４０５ｂの内径を７ｍｍとすることが好ましい。図６４に示すように、先端部１２ｄの外径が５ｍｍより大きく１０ｍｍ以下の範囲の太い内視鏡１２であれば、挿入孔４０５ａに先端部１２ｄを挿入する。図６５に示すように、先端部１２ｄの外径が５ｍｍ以下の細い内視鏡１２であれば、挿入孔４０５ｂに先端部１２ｄを挿入する。

【0138】

挿入部４０１には、各挿入孔４０５ａ、４０５ｂに対応させてガイド部４０１ａ、４０１ｂを設けてもよい。ガイド部４０１ａは、使用者が先端部１２ｄを挿入孔４０５に挿入する際のガイドの機能を有する。ガイド部４０１ａは、長手方向が挿入方向Ｘとなっている筒状とすることができる。筒状のガイド部４０１ａを形成することにより、使用者による先端部１２ｄの挿入の際に、自然に先端部１２ｄの底部、外面等の一部が、筒状の挿入孔４０５ａの底部、内面との一部と接しながら挿入することとなり、先端部１２ｄを蓋部４０２に向かってより適切に挿入することができる。また、使用者が内部空間４０６における内視鏡１２の先端部１２ｄをより容易に適切な位置に配置することができる。なお、ガイド部４０１ｂも、ガイド部４０１ａと同様である。

【0139】

図６６及び図６７に示すように、ガイド部４０１ａ、４０１ｂは、挿入孔４０５ａ、４０５ｂの入り口から挿入方向Ｘに沿って蓋部４０２に向かうにつれて、わずかに内径が大きくなるテーパ状としてもよい。挿入孔４０５ａにおいて、入り口の内径は１１ｍｍであるが、ガイド部４０１ａにおいて挿入方向Ｘに沿って最も蓋部４０２に近い位置である挿入孔４０５ａの出口では内径を１２ｍｍとする。同様に、挿入孔４０５ｂにおいて、入り口の内径は６ｍｍであるが、ガイド部４０１ｂにおいて挿入方向Ｘに沿って最も蓋部４０２に近い位置である挿入孔４０５ｂの出口では内径を７ｍｍとする。

【0140】

また、内部空間４０６については、挿入孔４０５ａ、４０５ｂのそれぞれに応じて仕切られている。仕切り４０３ｅは、内部空間４０６を、挿入孔４０５ａに連なる内部空間４０６ａと、挿入孔４０５ｂに連なる内部空間４０６ｂの２つに仕切っている。例えば、挿入孔４０５ａに先端部１２ｄを挿入した場合には、挿入孔４０５ｂからの光は、仕切り４０３ｅに遮られて、内部空間４０６ａに入射することを防ぐことができる。本実施形態のように、先端部の外径が異なる様々な種類の内視鏡に対応させるために、２つの挿入孔４０５ａ、４０５ｂを設けた場合であっても、先端部１２ｄを挿入した使用中の内部空間に対して、使用していない内部空間からの光が入ることがないため、適切な撮影条件にてチャート４０８を撮影することができる。

【0141】

図６８に示すように、蓋部４０２は、厚みが均一な板状であり、内部空間４０６に面する表面を内面４０２ｂとし、内面４０２ｂの反対側の面を外面４０２ａとする。チャート４０８は、内面４０２ｂに設けられている。蓋部４０２と外周部４０３とは分離可能に連結することが好ましい。蓋部４０２と外周部４０３との連結を解除することにより、蓋部４０２のみを調整治具４００から取り外すことができる。したがって、調整治具４００の内部を洗浄、消毒等することが可能となる。また、蓋部４０２のみを洗浄、交換等することが可能であり、複数の蓋部４０２から、ホワイトバランス調整を行いたい内視鏡１２の種類に対応したチャート４０８を備える蓋部を選択した、それまでに用いてた蓋部４０２を交換することができる。

【0142】

チャート４０８は、内視鏡１２からの光が反射しない材質を用いることが好ましい。これにより、チャート４０上でフレアＦＬＡ（図８２参照）などの発生を抑えることができるため、後述するエラー判定（チャート４０８と内視鏡の先端部１２ｄの位置関係に関する判定）で、フレアをマーク４０７ａ等と誤認識することを回避することができ、また、マーク４０７ａの色を正しい色で認識することができる。また、内視鏡１２からの光がチャート４０８で反射しなくなるため、後述するエラー判定で、なお、例えば、チャート４０８は、ユポ材などのマット紙であることが好ましい。また、チャート４０８は、光が乱反射して局所的な反射が発生しにくい構造、例えば、ミクロポイドの構造であることが好ましい。

【0143】

蓋部４０２と外周部４０３とは、分離及び連結を容易に行いような構成とすることが好ましい。蓋部４０２と外周部４０３とは磁力及び／又は嵌合により分離可能に連結してもよい。即ち、蓋部４０２と外周部４０３とは、磁石を用いることにより、連結してもよいし、蓋部４０２及び外周部４０３のそれぞれの少なくとも一部が、凸部と凹部との嵌め込みにより連結してもよいし、磁石を用い、かつ、凸部と凹部との嵌め込みにより連結してもよい。

【0144】

本実施形態では、外周部４０３が、内部に磁石が嵌め込まれた磁石挿入部４０３ｆを備えている。蓋部４０２は、少なくとも磁石挿入部４０３ｆに対応する凸部４０２ｃが、磁石挿入部４０３ｆの内部に対応する外周部４０３の凹部４０３ｇの一部に、磁石により吸着する性質を有している。したがって、蓋部４０２と外周部４０３とは、蓋部４０２を外周部４０３に近づけることにより容易に連結することができる。また、蓋部４０２を取り外す際には、磁石挿入部４０３ｆからの磁力に抗する程度の力だけで、蓋部４０２を外周部４０３から容易に取り外すことができる。また、外周部４０３の凹部４０３ｇは、外周部４０３の上下左右の外周にそれぞれ１つずつ設けられており、また、蓋部４０２の凸部４０２ｃについても、蓋部４０２の上下左右の外周にそれぞれ１つずつ設けられている。そして、外周部４０３の凹部４０３ｇに蓋部４０２の凸部４０２ｃを嵌め込むことによって、調整治具４００の２つの内部空間４０６ａ、４０６ｂの全面を覆うことができる。

【0145】

図６９（ａ）に示すように、蓋部４０２の外面４０２ａは、調整治具４００の外面を構成する。図６９（ｂ）に示すように、蓋部４０２の内面４０２ｂは、内部空間４０６に面し、調整治具４００の内面を構成する。内面４０２ｂには、４つのマーク４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃ、４０７ｄが設けられている。これら４つのマーク４０７ａ、４０７ｂ、４０７ｃ、４０７ｄによって、チャート４０８が構成される。

【0146】

なお、マーク４０７ａ～４０７ｄは、蓋部基材４０２ｅの内面４０２ｂに直接形成されてもよいし、チャート４０８を構成する基材上にマーク４０７ａ～ｄが形成され。マーク４０７ａ～ｄを有するチャート４０８を内面４０２ｂ上に配置してもよい。この場合、チャート４０８の形状は、蓋部４０２と同じでもよく、異なってもよい。本実施形態では、チャート４０８は蓋部４０２と異なる形状であり、凸部４０２ｃのような凸部を有しない矩形状である。

【0147】

チャート４０８は、内視鏡の先端部１２ｄの挿入方向Ｘに垂直な垂直面を有し、挿入部４０１側に傾斜するように配置される。なお、垂直面は仮想の面である。これにより、複数の種類の内視鏡のそれぞれがホワイトバランス調整を行う場合に、チャート４０８を適切に撮影可能となり、ホワイトバランスを適切に調整することができる。なお、ここでいう複数種類の内視鏡とは、先端部の軸方向に対する撮像光学系３１の光軸方向の角度により区別される種類である。

【0148】

複数種類の内視鏡としては、先端部１２ｄの軸方向に対する撮像光学系３１の光軸方向が平行となる直視鏡と、先端部１２ｄの軸方向に対する撮像光学系３１の光軸方向が所定の角度を有する斜視鏡とがある。内視鏡が、内視鏡２０１のように、硬性鏡であり直線状である場合、先端部１２ｄの軸方向と同じである。内視鏡１２が軟性鏡であっても、先端部１２ｄが湾曲しない場合、先端部１２ｄの軸方向に対する撮像光学系３１の光軸方向により、内視鏡１２の種類を区別することができる。なお、斜視鏡は、側視鏡等と呼ばれることがある。

【0149】

図７０（ａ）に示すように、斜視鏡４１１では、撮像光学系３１の光軸方向ｍと先端部１２ｄの先端面１２ｋの軸方向ｎのなす角である傾斜角αが、例えば、３０°、４５°等である。図７０（ｂ）に示すように、直視鏡４１２では、撮像光学系３１の光軸方向ｍと先端部１２ｄとの軸方向ｎとが平行である。直視鏡４１２では、先端部１２ｄの軸方向前方にある被写体の内視鏡画像を得ることができ、斜視鏡４１１では、先端部１２ｄの軸方向からみてやや側面の前方にある被写体の内視鏡画像を得ることができる。

【0150】

調整治具４００において、マーク４０７ａ～ｄを適切に配置したチャート４０８を、挿入方向Ｘに垂直な垂直面に対し適切な角度で傾斜するように配置することにより、傾斜角αが様々である複数種類の内視鏡１２のいずれにおいても、マーク４０７ａ～ｄを撮影した際に、内視鏡の先端部１２ｄとマーク４０７ａ～ｄとの距離及び角度が所定範囲内になる。

【0151】

チャート４０８の傾斜の程度は、複数の内視鏡１２のそれぞれがチャート４０８を撮影して得た内視鏡画像をホワイトバランス調整に用いた際に、先端部１２ｄとマーク４０７ａ～ｄとの距離及び角度が所定範囲内であり、チャート４０８が傾斜することによるマーク４０７ａ～ｄの色、明るさ、歪み等がホワイトバランス調整において問題にならない程度となればよい。チャート４０８の傾斜の程度は、直視鏡又は斜視鏡の光軸に垂直な垂直面に対するチャート４０８の傾斜により示すことができる。

【0152】

図７１に示すように、直視鏡４１２では、チャート４０８の表面を含む面ｋを、直視鏡４１２の撮像光学系の光軸方向ｍ１に垂直な垂直面ｌに対して傾斜角β１となるように配置する。傾斜角β１で直視鏡４１２がマーク４０７ｂを撮影することにより、マーク１７ｂの撮像により得られた内視鏡画像に基づいてホワイトバランス調整を適切に行うことができる。また、図７２に示すように、斜視鏡４１１では、チャート４０８の表面ｋを、斜視鏡４１１の撮像光学系の光軸方向ｍ２に垂直な垂直面ｌに対して傾斜角β２となるように配置する。傾斜角β２で斜視鏡４１１がマーク４０７ａを撮影することにより、マーク４０７ａの撮像により得られた内視鏡画像に基づいてホワイトバランス調整を適切に行うことができる。

【0153】

調整治具４００を用いてホワイトバランス調整を行うホワイトバランスモード時においては、内視鏡１０の先端部１２ｄとチャート４０８との位置関係に関するエラーが発生しているか否かエラー判定が行われる。本実施形態では、エラー判定として、調整治具４００に挿入された内視鏡１０の先端部１２ｄがチャート４０８上のマーク４０７ａ～ｄのいずれかと適切な位置関係にあるどうかのエラー判定を行う。先端部１２ｄがチャート４０８上のマーク４０７ａ～４０７ｄのいずれかと適切な位置関係にあることで、ホワイトバランス調整を適切に行うことができる。

【0154】

本実施形態では、エラー判定を行うために、図７３に示すように、プロセッサ装置１４には、画像取得部４２０と、エラー判定部４２１とが設けられている。プロセッサ装置１４には、画像取得部４２０及びエラー判定部４２１についての各種処理に関するプログラムがメモリ（図示しない）に組み込まれている。プロセッサによって構成される制御部（図示しない）によってプログラムが実行されることによって、画像取得部４２０と、エラー判定部４２１との機能が実現される。

【0155】

画像取得部４２０は、内視鏡の先端部１２ｄからチャート４０８を撮像して得られる内視鏡画像を取得する。具体的には、ホワイトバランス調整モード作動中で、内視鏡の先端部１２ｄが調整治具４００に挿入されている状態において、内視鏡の先端部１２ｄは、調整治具４００内のチャート４０８のマーク４０７ａ～４０７ｄのいずれかを撮像する（例えば、図７１、図７２参照）。撮像により得られた内視鏡画像が、画像取得部４２０で取得される。なお、画像取得部４２０とエラー判定部４２１とは、プロセッサ装置１４に設け、ホワイトバランスモード時に表示する内視鏡画像を拡張ディスプレイ１８に表示してもよい。

【0156】

エラー判定部４２１は、内視鏡画像から、少なくとも３つの第１判定領域を含む第１判定領域群の情報と、第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域を含む第２判定領域群の情報を取得し、第１領域判定群の情報と第２領域判定群の情報とに基づいて、チャート４０８と内視鏡の先端部１２ｄとの位置関係に関するエラーが発生しているか否かのエラー判定を行う。

【0157】

具体的には、図７４に示すように、第１判定領域群は、３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３を有している。ホワイトバランスモードにおいて、内視鏡の先端部１２ｄが適切な位置にある場合には、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３は、チャート４０８のマーク４０７ａ～４０７ｄの部分に位置される。３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３の情報としては、明るさが用いられ、内視鏡画像では、マーク４０７ａ等の明るさは、チャート４０８のうちマーク４０７ａ等以外の背景部分の明るさよりも大きくなっている。内視鏡の先端部１２ｄが適切な位置にある状態で、内視鏡画像から第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３の明るさを取得した場合には、３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３のいずれも、明るさが第１閾値以上となっている。したがって、エラー判定部４２１は、３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３の中に、明るさが第１閾値未満の第１判定領域が少なくとも１つある場合には、エラーと判定する。このように、明るさの判定に関する演算処理は、エッジ抽出のような高リソースの演算処理ではなく、プロセッサ装置１４に従来から備わっている低リソースの処理であるため、演算負荷が少なく、短時間で行うことができる。

【0158】

また、第２判定領域群は、３つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３を有している。ホワイトバランスモードにおいて、内視鏡の先端部１２ｄが適切な位置にある場合には、第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３は、背景部分に位置される。３つの第２判定領域の情報としては、明るさが用いられ、内視鏡画像では、背景部分の明るさは、マーク４０７ａ等の明るさよりも小さくなっている。内視鏡の先端部１２ｄが適切な位置にある状態で、内視鏡画像から第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３の明るさを取得した場合には、３つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３のいずれも、明るさが第２閾値未満となっている。したがって、エラー判定部４２１は、３つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３の中に、明るさが第２閾値以上の第２判定領域が少なくとも１つある場合には、エラーと判定する。

【0159】

本実施形態においては、エラー判定部４２１で正確にエラー判定を行うために、内視鏡画像上のチャート４０８は、マーク４０７ａ等と背景部分とのコントラストが十分についていることが好ましい。例えば、マーク４０７ａの明るさから、ノイズと背景部分の明るさを足し合わせたものを減算したもの（（マーク４０７ａ等の明るさ―（ノイズ＋背景部分））が、ランダムノイズ以上となるように、チャート４０８を構成することが好ましい。

【0160】

また、内視鏡画像における第１判定領域群の配置形状は、３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３を結んで得られる逆三角形である。一方、内視鏡画像における第２判定領域群の配置形状は、３つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３を結んで得られる三角形である。このように配置された６つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３及び第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３にいより、マーク４０７ａ等の位置ずれ等を３６０°の方向で検出できるようにしている。例えば、第１判定領域群の配置形状が三角形の場合には、マーク４０７ａ等がチャート下方にズレている場合に、エラー判定を正確に行うことが難しい場合がある。

【0161】

なお、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３及び第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３は、図７４では、それらの位置において内視鏡画像の情報を得る領域を説明するための説明用として図示しており、実際には、ディスプレイ１５上には表示されない。なお、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３又は第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３の形状は、矩形状であることが好ましい。また、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３又は第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３のサイズは、処理負担を考慮し、第１閾値又は第２閾値に基づく明るさの判定に影響が出ない程度に、できるだけ小さいことが好ましい。

【0162】

エラー判定部４２１は、第１判定領域群の情報と第２判定領域群の情報とに加えて、第３判定領域の情報に基づいて、エラーが発生しているか否かを判定する。第３判定領域Ｊｔは、第１判定領域群の内側に設けられ、矩形状を有している（第１、第２判定領域と同様、ディスプレイ１５には表示されない）。具体的には、第３判定領域Ｊｔの情報は色調であることが好ましい。エラー判定部４２１は、第３判定領域Ｊｔの色調が特定の色調範囲外である場合に、エラー判定を行うことが好ましい。

【0163】

特定の色調範囲は、マーク４０７ａ等の色調を基準に定められ、例えば、グレーであることが好ましい。特定の色調範囲外は、マーク４０７ａ等の色調のうち彩度が一定範囲外であることが好ましい。例えば、特定の色調範囲が、グレーに基づく一定の彩度範囲である場合には、赤色、青色などのように、グレーから離れた彩度については、特定の色調範囲外とすることが好ましい。実際には、内視鏡の先端部１２ｄには血液などが付着することがあり、このような場合に、第３判定領域Ｊｔが特定の色調範囲外となることが想定される。なお、第３判定領域Ｊｔの情報のみに基づいてエラー判定を行ってもよい。

【0164】

また、ホワイトバランスモードでは、内視鏡画像をディスプレイ１５に表示する際に、チャート４０８のマーク４０７ａ～４０７ｄのいずれかの位置をガイドするためのガイド領域ＧＡが内視鏡画像に重畳表示される。ガイド領域ＧＡは、第１判定領域群と第２判定領域群の間に設けられ、内側円ＧＡｘと外側円ＧＡｙからなる二重円を有している。ユーザーは、ホワイトバランスモードにおいて、内視鏡画像上のマークが内側円ＧＡｘと外側円ＧＡｙとの間の領域入るように、内視鏡の先端部１２ｄを操作する（図７４では、マーク４０７ａを例として挙げている）。

【0165】

具体的には、図７４に示すように、３つの第１判定領域の明るさがいずれも第１閾値以上であり、且つ、３つの第２判定領域の明るさがいずれも第２閾値未満である場合には、エラー判定部４２１は、エラー判定を行わない。この場合には、ディスプレイ１５に「位置決めＯＫ」などのガイダンス表示を表示することが好ましい。

【0166】

一方、３つの第１判定領域の中に、明るさが第１閾値未満の第１判定領域が少なくとも1つある場合、又は、３つの第２判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の第２判定領域が少なくとも１つある場合のうち少なくともいずれかを満たす場合には、エラー判定部４２１は、エラー判定を行う。エラー判定の結果は、ディスプレイ１５に表示することが好ましい（例えば、「スコープが適切な位置にありません」などのガイダンス表示を行う）。

【0167】

例えば、図７５に示すように、マーク４０７ａの位置が、内視鏡の先端部１２ｄの挿入方向Ｘとは略直交する方向（Ｙ方向又はＺ方向（図６２参照））にずれている場合には、３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３のうちの１つの第１判定領域Ｊｍ１の明るさが第１閾値未満となっているため、エラー判定される。この場合には、ユーザーは、マーク４０７ａがガイド領域の内側円ＧＡｘと外側円ＧＡｙの間に入るように、先端部１２ｄをＹ方向又はＺ方向に操作する。

【0168】

また、チャート４０８と内視鏡の先端部１２との距離が近すぎる場合には、図７６に示すように、３つの第２判定領域のＪｎ１～Ｊｎ３明るさがいずれも第２閾値以上となっているため、エラー判定される。この場合には、ユーザーは、マーク４０７ａがガイド領域の内側円ＧＡｘと外側円ＧＡｙの間に収まるように、先端部１２ｄをＸ方向に操作する。反対に、チャート４０８と内視鏡の先端部１２との距離が通すぎる場合には、図７７に示すように、３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３のうちの２つの第２判定領域Ｊｍ１、Ｊｍ２域の明るさが第１閾値未満となっているため、エラー判定される。この場合には、ユーザーは、マーク４０７ａが内側円ＧＡｘと外側円ＧＡｙの間に収まるように、先端部１２ｄをＸ方向に操作する。

【0169】

エラー判定部４２１は、３つの第１判定領域の明るさがいずれも第１閾値以上であり、且つ、３つの第２判定領域の明るさがいずれも第２閾値未満である場合において、第３判定領域Ｊｔの色調が特定の色調範囲外である場合に、エラー判定を行ってもよい。図７８に示すように、マーク４０７ａの位置がガイド領域の内側円ＧＡｘと外側円ＧＡｙの間に入っているにもかかわらず、第３判定領域Ｊｔの色調が赤色等の色調の場合には、エラー判定を行う。この場合にも、エラー判定の結果を報知することが好ましいが、第１判定領域群の情報及び第２判定領域群の情報に基づくエラー判定の結果の報知とは、異ならせることが好ましい。例えば、「ホワイトバランス調整に適した色調になっていません」などのガイダンス表示を行う。なお、図７８においては、第３判定領域Ｊｔについて、図７４の第３判定領域Ｊｔの色調との違いを、異なるハッチング（ハッチングの傾きが異なる）で表現している。

【0170】

図８３に示すように、内視鏡画像で、マーク４０７ａだけでなく、マーク４０７ｂが写り込んでいるような場合、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ４の明るさが第１閾値未満であり、また、第２判定領域Ｊｎ７、Ｊｎ８の明るさが第２閾値以上となるため、エラーと判定される。また、図８４に示すように、マーク４０７ａの形状が楕円状に変形して、ガイド領域の外側円ＧＡｙを超えている場合には、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ４の明るさが第１閾値以上であるものの、第２判定領域Ｊｎ２～Ｊｎ４の明るさが第２閾値以上となるため、エラーと判定される。

【0171】

次に、ホワイトバランスモードにおける一連の流れについて、図７９のフローチャートに沿って、説明を行う。ユーザーは、内視鏡の先端部１２ｄ（スコープ先端部）を調整治具４００に挿入する。この場合、調整治具４００の挿入孔４０５のうち、内視鏡の先端部１２ｄの径に対応する挿入孔に挿入する。モード切替スイッチ１２ｆを操作してホワイトバランスモードに切り替える。これにより、調整治具４００の内部空間４０６の状態の内視鏡画像が、ディスプレイ１５に表示される。ユーザーは、内視鏡画像上にチャート４０８上のマークが表示されるマーク表示位置に達するまで、内視鏡の先端部１２ｄを挿入方向Ｘに挿入させる。

【0172】

内視鏡の先端部１２ｄがマーク表示位置まで挿入されると、チャート４０８上のマーク４０７ａ～４０７ｄのうち内視鏡の先端部１２ｄを挿入した挿入孔の位置、及び、内視鏡１２の種類に対応するマークを含むチャート４０８を撮像して得られる内視鏡画像が、ディスプレイ１５に表示される。エラー判定部４２１は、内視鏡画像から、３つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３を含む第１判定領域群の情報と、第１判定領域群の外側に設けられ、少なくとも３つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３を含む第２判定領域群の情報を取得し、第１領域判定群の情報と第２領域判定群の情報とに基づいて、チャート４０８と内視鏡の先端部１２ｄとの位置関係に関するエラーが発生しているか否かのエラー判定を行う。

【0173】

エラー判定されない場合には、プロセッサ装置１４のホワイトがランス処理部（図示しない）において、エラー判定されなかったときの内視鏡画像に基づくホワイトバランス調整が行われる。一方、エラー判定された場合には、ユーザーは、ガイド領域ＧＡを手掛かりにして、マークが適正な位置に表示されるように、内視鏡の先端部１２ｄを操作する。内視鏡の先端部１２ｄが適正な位置に表示された場合には、エラー判定が解消される。プロセッサ装置１４のホワイトがランス処理部において、エラー判定が解消されたときの内視鏡画像に基づくホワイトバランス調整が行われる。

【0174】

なお、図８０に示すように、エラー判定部４２１は、内視鏡画像から、第１判定領域群に含まれる４つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ４の情報と、第２判定領域群に含まれる８つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ８の情報とを取得し、エラー判定を行ってもよい。第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ４の情報、又は、第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ８の情報については、上記実施形態と同様に、明るさであることが好ましい。４つの第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ４は、ガイド領域の内側円ＧＡｘの内側に、略９０°間隔で設けられている。８つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ８については、ガイド領域の外側円ＧＡｙの外側のうち、左半分に所定間隔で４つの第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ４が設けられており、右半分に所定間隔で４つの第２判定領域Ｊｎ５～Ｊｎ８が設けられている。

【0175】

また、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ４の明るさ、又は、第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ８の明るさについては、規格化用領域Ｊｕの明るさで規格化することが好ましい。これにより、図８１に示すように、自動露光制御の直後など、画像全体の明るさが変化して全体的明るさが基準範囲外となった場合であっても、規格化した第１判定領域又は第２判定領域の明るさを用いることで、画像全体の明るさの変化に関わらず、正確に、エラー判定を行うことができる。

【0176】

なお、規格化は、例えば、第１判定領域又は第２判定領域の明るさを規格化用領域の明るさで除することが好ましい。また、規格化用領域Ｊｕは、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ４を含む第１判定領域群の内側に設けることが好ましい。また、図７４の場合においても、規格化用領域の明るさを用いて、第１判定領域Ｊｍ１～Ｊｍ３の明るさ、又は、第２判定領域Ｊｎ１～Ｊｎ３の明るさの規格化を行ってよい。

【0177】

また、エラー判定部４２１は、複数の第２判定領域の中に、明るさが第２閾値以上の第２判定領域が、予め定められた規定数以上ある場合には、エラーと判定することが好ましい。例えば、エラー判定部４２１は、明るさが第２閾値以上の第２判定領域の数が、明るさが第２閾値未満の第２判定領域の数よりも大きい場合には、エラーと判定することが好ましい。図８１のように、第２判定領域の数が８の場合において、多数決によりエラー判定を行う場合には、規定数は、例えば、６に定められる。このように多数決によりエラー判定を行うことで、例えば、マーク４０７ａがガイド領域の内側円ＧＡｘと外側円ＧＡｙとの間に入っているにも関わらず、内視鏡画像中に写り込んだフレアＦＬＡによって、第２判定領域Ｊｍ３の明るさのみが第２閾値以上となった場合であっても、多数決によるエラー判定を用いることで、エラーでは無いとと判定することができる。

【0178】

上記実施形態において、酸素飽和度画像生成部６１、特定色素濃度算出部６２、テーブル補正部６３、モード切替部６４、表示態様制御部６５、信頼度算出部６６、第１補正判定部６７、第２補正判定部６８、判定報知部６９、ベース画像生成部７０、演算値算出部７１、酸素飽和度算出部７２、色調調整部７４、画像取得部４２０、エラー判定部４２１といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array) などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

【0179】

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡ、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、またはＣＰＵとＧＰＵの組み合わせ等）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

【0180】

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（circuitry）である。また、記憶部のハードウェア的な構造はＨＤＤ（hard disc drive）やＳＳＤ（solid state drive）等の記憶装置である。

【符号の説明】

【0181】

１０、１００ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１２ａ 挿入部
１２ｂ 操作部
１２ｃ 湾曲部
１２ｄ 先端部
１２ｅ アングルノブ
１２ｆ モード切替スイッチ
１２ｈ 静止画像取得指示スイッチ
１２ｉ ズーム操作部
１２ｊ 鉗子口
１３ 光源装置
１４ プロセッサ装置
１５ ディスプレイ
１６ プロセッサ側ユーザーインターフェース
１７ 拡張プロセッサ装置
１８ 拡張ディスプレイ
１９ スコープ側ユーザーインターフェース
２０ 光源部
２０ａ Ｖ－ＬＥＤ
２０ｂ ＢＳ－ＬＥＤ
２０ｃ ＢＬ―ＥＬＤ
２０ｄ Ｇ－ＬＥＤ
２０ｅ Ｒ－ＬＥＤ
２１ 光源用プロセッサ
２３ 光路結合部
２５ ライトガイド
３０ 照明光学系
３１ 撮像光学系
３２ 照明レンズ
３５ 対物レンズ
３６、１０６ 撮像センサ
３７ 撮像用プロセッサ
４０ ＣＤＳ／ＡＧＤ回路
４１ Ａ／Ｄコンバータ
５０ 画像処理部
５１ 画像通信部
５２ 表示制御部
５３ 中央制御部
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 曲線
５６ａ、５５ｂ 曲線
６１ 酸素飽和度画像生成部
６２ 特定色素濃度算出部
６２ａ 特定色素濃度算出用テーブル
６３ テーブル補正部
６４ モード切替部
６５ 表示態様制御部
６６ 信頼度算出部
６７ 第１補正判定部
６８ 第２補正判定部
６９ 判定報知部
７０ ベース画像生成部
７１ 演算値算出部
７２ 酸素飽和度算出部
７３ 酸素飽和度算出用テーブル
７４ 色調調整部
７５、７６ 等高線
８０ 補正用画像
８１ 特定領域
８２ａ 低信頼度領域
８２ｂ 高信頼度領域
９０ ２次元座標
９１ 基準線
９２ 実測線
１０２ 広帯域光源
１０４ 回転フィルタ
１０５ フィルタ切替部
１０８ 内側フィルタ
１０８ａ Ｂ１フィルタ
１０８ｂ Ｇフィルタ
１０８ｃ Ｒフィルタ
１０９ 外側フィルタ
１０９ａ Ｂ１フィルタ
１０９ｂ Ｂ２フィルタ
１０９ｃ Ｇフィルタ
１０９ｄ Ｒフィルタ
１０９ｅ Ｂ３フィルタ
２００ 内視鏡システム
２０１ 内視鏡
２０２ ライトガイド
２０３ カメラヘッド
２０５～２０７ ダイクロイックミラー
２１０～２１３ 撮像センサ
３００ 内視鏡
３０１ カラー撮像センサ
３０２ モノクロ撮像センサ
３０３ カメラヘッド
３０５ ダイクロイックミラー
４００ 調整治具
４０１ 挿入部
４０１ａ、４０１ｂ ガイド部
４０２ 蓋部
４０２ａ 外面
４０２ｂ 内面
４０２ｃ 凸部
４０２ｅ 蓋部部材
４０３ 外周部
４０３ｅ 仕切り
４０３ｆ 磁石挿入部
４０３ｇ 凹部
４０５ 挿入孔
４０５ａ、４０５ｂ 挿入孔
４０６ 内部空間
４０６ａ、４０６ｂ 内部空間
４０７ａ～４０７ｄ マーク
４０８ チャート
４１１ 斜視鏡
４１２ 直視鏡
４２０ 画像取得部
４２１ エラー判定部
ＡＲ０～ＡＲ４ 領域
ＤＦＸ、ＤＦＹ 定義線
ＢＦ Ｂカラーフィルタ
ＧＤ 操作ガイダンス
ＧＦ Ｇカラーフィルタ
ＦＬＡ フレア
ＭＳ０、ＭＳ１、ＭＳ２ メッセージ
ＲＦ Ｒカラーフィルタ
ＣＶ０～ＣＶ４ 曲面
ＥＬ、ＥＬＬ、ＥＬＨ 等高線
Ｊｍ１～Ｊｍ８ 第１判定領域
Ｊｎ１～Ｊｎ８ 第２判定領域
Ｊｔ 第３判定領域
Ｊｕ 規格化用領域
ＧＡｘ 内側円
ＧＡｙ 外側円

【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】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図61】

【図62】

【図63】

【図64】

【図65】

【図66】

【図67】

【図68】

【図69】

【図70】

【図71】

【図72】

【図73】

【図74】

【図75】

【図76】

【図77】

【図78】

【図79】

【図80】

【図81】

【図82】

【図83】

【図84】