JP7059353B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡システムに関し、特に、生体組織の観察に用いられる内視鏡システムに関するものである。

医療分野の内視鏡観察においては、ヘモグロビンの吸光特性に応じて中心波長（波長帯域）を設定した狭帯域光を生体組織に対して照射することにより、当該生体組織の所望の深さに存在する血管を可視化するような観察手法が従来提案されている。

具体的には、例えば、日本国特許第５４２７３１８号公報には、相対的にヘモグロビンに吸収され易い光である６００ｎｍ付近の狭帯域光と、相対的にヘモグロビンに吸収され難い光である６３０ｎｍ付近の狭帯域光と、を粘膜に対して照射することにより、当該粘膜の深部に存在する太い血管を高コントラストで表示するような構成が開示されている。

ここで、医療分野の内視鏡観察においては、例えば、被写体の表面の少なくとも一部が血液により覆われるような状況が発生した場合に、当該血液により覆われた領域の視認性が粘膜以外の組織の存在の有無を判別不可能な程度まで低下してしまうおそれがある、という問題点が生じている。

しかし、日本国特許第５４２７３１８号公報には、前述の問題点を解消可能な手法について特に開示等されていない。そのため、日本国特許第５４２７３１８号公報に開示された構成によれば、被写体の表面の少なくとも一部が血液により覆われた状態で処置等の作業を行う術者に対して過度な負担を強いてしまう場合がある、という前述の問題点に応じた課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、被写体の表面の少なくとも一部が血液により覆われた状態で作業を行う術者の負担を軽減可能な内視鏡システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡システムは、被写体に照射する照明光を発生するように構成された光源部と、前記照明光が照射された前記被写体を撮像して撮像信号を出力するように構成された撮像部と、前記撮像部から出力される前記撮像信号に基づき、赤色域から近赤外域までの第１の波長範囲内において酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性における吸光係数が相対的に低くなる前記第１の波長範囲よりも狭い波長範囲であり、６１５ｎｍ付近を下限値とした第２の波長範囲内に中心波長を有する第１の光に応じた第１の色成分データと、青色域または緑色域に中心波長を有する第２の光に応じた第２の色成分データと、をそれぞれ生成し、前記第１の色成分データを画像表示装置の青色チャンネル、緑色チャンネル及び赤色チャンネルの３つのチャンネルのうちの２つのチャンネルに割り当て、前記第２の色成分データを前記３つのチャンネルのうちの残りの１つのチャンネルに割り当てることにより第１の観察画像を生成する画像処理部と、を有する。

実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 実施形態に係る内視鏡システムの光源装置に設けられた各ＬＥＤから発せられる光の波長帯域の一例を示す図。 実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが白色光観察モードに設定されている場合に表示される観察画像の一例を示す模式図。 酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性を示す図。 脂肪の吸光特性を示す図。 実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが特殊光観察モードに設定されている場合に表示される観察画像の一例を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

図１から図６は、本発明の実施形態に係るものである。

内視鏡システム１は、図１に示すように、被検体内に挿入されるとともに、当該被検体内における生体組織等の被写体を撮像して得られた画像データを出力するように構成された内視鏡装置２と、当該被写体に照射される照明光を内視鏡装置２に供給するように構成された光源装置３と、内視鏡装置２から出力される画像データに基づいて観察画像を生成して出力するように構成されたプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される観察画像を画面上に表示するように構成された表示装置５と、を有している。図１は、実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図である。

内視鏡装置２は、細長の挿入部６を備えた光学視管２１と、光学視管２１の接眼部７に対して着脱可能なカメラユニット２２と、を有して構成されている。

光学視管２１は、被検体内に挿入可能な細長の挿入部６と、挿入部６の基端部に設けられた把持部８と、把持部８の基端部に設けられた接眼部７と、を有して構成されている
挿入部６の内部には、図１に示すように、ケーブル１３ａを介して供給される照明光を伝送するためのライトガイド１１が挿通されている。

ライトガイド１１の出射端部は、図１に示すように、挿入部６の先端部における照明レンズ１５の近傍に配置されている。また、ライトガイド１１の入射端部は、把持部８に設けられたライトガイド口金１２に配置されている。

ケーブル１３ａの内部には、図１に示すように、光源装置３から供給される照明光を伝送するためのライトガイド１３が挿通されている。また、ケーブル１３ａの一方の端部には、ライトガイド口金１２に対して着脱可能な接続部材（不図示）が設けられている。また、ケーブル１３ａの他方の端部には、光源装置３に対して着脱可能なライトガイドコネクタ１４が設けられている。

挿入部６の先端部には、ライトガイド１１により伝送された照明光を外部へ出射するための照明レンズ１５と、外部から入射される光に応じた光学像を得るための対物レンズ１７と、が設けられている。また、挿入部６の先端面には、照明レンズ１５が配置された照明窓（不図示）と、対物レンズ１７が配置された対物窓（不図示）と、が相互に隣接して設けられている。

挿入部６の内部には、図１に示すように、対物レンズ１７により得られた光学像を接眼部７へ伝送するための複数のレンズＬＥを具備するリレーレンズ１８が設けられている。すなわち、リレーレンズ１８は、対物レンズ１７から入射した光を伝送する伝送光学系としての機能を具備して構成されている。

接眼部７の内部には、図１に示すように、リレーレンズ１８により伝送された光学像を肉眼で観察可能とするための接眼レンズ１９が設けられている。

カメラユニット２２は、撮像素子２４と、信号処理回路２７と、を有して構成されている。また、カメラユニット２２は、信号ケーブル２８の端部に設けられたコネクタ２９を介してプロセッサ４に着脱可能に構成されている。

撮像素子２４は、例えば、カラーＣＭＯＳ等のイメージセンサにより構成されている。また、撮像素子２４は、プロセッサ４から出力される撮像素子駆動信号に応じた撮像動作を行うように構成されている。また、撮像素子２４は、撮像部としての機能を具備し、接眼レンズ１９を経て出射される光を撮像し、当該撮像した光に応じた撮像信号を生成して出力するように構成されている。

信号処理回路２７は、撮像素子２４から出力される撮像信号に対し、例えば、相関二重サンプリング処理、ゲイン調整処理、及び、Ａ／Ｄ変換処理等のような所定の信号処理を施すように構成されている。また、信号処理回路２７は、前述の所定の信号処理を撮像信号に対して施すことにより得られた画像データを、信号ケーブル２８が接続されたプロセッサ４へ出力するように構成されている。

光源装置３は、光源部としての機能を具備し、少なくとも一部が血液により覆われた被写体の表面を照明するための照明光を発生するように構成されている。また、光源装置３は、発光部３１と、合波器３２と、集光レンズ３３と、光源制御部３４と、を有して構成されている。

発光部３１は、青色ＬＥＤ３１Ａと、緑色ＬＥＤ３１Ｂと、赤色ＬＥＤ３１Ｃと、を有して構成されている。すなわち、発光部３１の各光源は、いずれも半導体光源により構成されている。

青色ＬＥＤ３１Ａは、青色域に中心波長及び強度を有する（狭帯域な）青色光であるＢ光を発生するように構成されている。具体的には、青色ＬＥＤ３１Ａは、例えば、図２に示すように、中心波長が４６０ｎｍ付近に設定され、かつ、帯域幅が２０ｎｍ程度に設定されたＢ光を発するように構成されている。また、青色ＬＥＤ３１Ａは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、青色ＬＥＤ３１Ａは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量を具備するＢ光を発生するように構成されている。図２は、実施形態に係る内視鏡システムの光源装置に設けられた各ＬＥＤから発せられる光の波長帯域の一例を示す図である。

緑色ＬＥＤ３１Ｂは、緑色域に中心波長及び強度を有する（狭帯域な）緑色光であるＧ光を発生するように構成されている。具体的には、緑色ＬＥＤ３１Ｂは、例えば、図２に示すように、中心波長が５４０ｎｍ付近に設定され、かつ、帯域幅が２０ｎｍ程度に設定されたＧ光を発するように構成されている。また、緑色ＬＥＤ３１Ｂは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、緑色ＬＥＤ３１Ｂは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量を具備するＧ光を発生するように構成されている。

赤色ＬＥＤ３１Ｃは、赤色域に中心波長及び強度を有する（狭帯域な）赤色光であるＲ光を発生するように構成されている。具体的には、赤色ＬＥＤ３１Ｃは、例えば、図２に示すように、中心波長が６３０ｎｍ付近に設定され、かつ、帯域幅が２０ｎｍ程度に設定されたＲ光を発するように構成されている。また、赤色ＬＥＤ３１Ｃは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じて発光または消光するように構成されている。また、赤色ＬＥＤ３１Ｃは、光源制御部３４から供給されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光光量を具備するＲ光を発生するように構成されている。

合波器３２は、発光部３１から発せられた各光を合波して集光レンズ３３に入射させることができるように構成されている。

集光レンズ３３は、合波器３２を経て入射した光を集光してライトガイド１３へ出射するように構成されている。

光源制御部３４は、例えば、制御回路等を具備して構成されている。また、光源制御部３４は、プロセッサ４から出力される制御信号に応じ、発光部３１の各ＬＥＤを駆動させるためのＬＥＤ駆動信号を生成して出力するように構成されている。

プロセッサ４は、撮像素子駆動部４１と、画像処理部４２と、観察画像生成部４３と、入力Ｉ／Ｆ（インターフェース）４４と、制御部４５と、を有して構成されている。

撮像素子駆動部４１は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、撮像素子２４を駆動させるための撮像素子駆動信号を生成して出力するように構成されている。

画像処理部４２は、色分離処理部４２Ａと、マトリクス処理部４２Ｂと、を有して構成されている。

色分離処理部４２Ａは、制御部４５から出力される制御信号に応じ、信号処理回路２７から出力される画像データを用い、当該画像データに含まれる複数の色成分に対応する複数の分光画像データをそれぞれ生成するための色分離処理を行うように構成されている。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理の処理結果として得られた複数の分光画像データをマトリクス処理部４２Ｂへ出力するように構成されている。

マトリクス処理部４２Ｂは、制御部４５から出力される制御信号に応じ、色分離処理部４２Ａから出力される複数の分光画像データを用いて複数の色成分に対応する画像データを生成するためのマトリクス処理を行うように構成されている。また、マトリクス処理部４２Ｂは、前述のマトリクス処理の処理結果として得られた複数の色成分に対応する画像データを観察画像生成部４３へ出力するように構成されている。

観察画像生成部４３は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、マトリクス処理部４２Ｂから出力される複数の色成分に対応する画像データを、表示装置５のＢ（青色）チャンネル、Ｇ（緑色）チャンネル及びＲ（赤色）チャンネルに選択的に割り当てることにより観察画像を生成するように構成されている。また、観察画像生成部４３は、前述のように生成した観察画像を表示装置５へ出力するように構成されている。

入力Ｉ／Ｆ４４は、ユーザの操作に応じた指示等を行うことが可能な１つ以上のスイッチ及び／またはボタンを具備して構成されている。具体的には、入力Ｉ／Ｆ４４は、例えば、ユーザの操作に応じ、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードまたは特殊光観察モードのいずれかに設定する（切り替える）ための指示を行うことが可能な観察モード切替スイッチ（不図示）を具備して構成されている。

制御部４５は、内視鏡システム１の各部の制御を行う際に用いられる制御情報等が格納されたメモリ４５Ａを有して構成されている。また、制御部４５は、入力Ｉ／Ｆ４４の観察モード切替スイッチにおいてなされた指示に基づき、内視鏡システム１の観察モードに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して出力するように構成されている。また、制御部４５は、撮像素子２４の露光期間及び読出期間等を設定するための制御信号を生成して撮像素子駆動部４１へ出力するように構成されている。また、制御部４５は、光源制御部３４を介して発光部３１の各ＬＥＤの動作を制御するための制御信号を生成して出力するように構成されている。

制御部４５は、信号処理回路２７から出力される画像データに基づき、入力Ｉ／Ｆ４４において設定された観察モードにおける現在の明るさを検出するための明るさ検出処理を行うように構成されている。また、制御部４５は、前述の明るさ検出処理の処理結果として得られた現在の明るさを、入力Ｉ／Ｆ４４において設定可能な観察モード毎に予め設定された明るさ目標値に近づけるような調光動作を行わせるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力するように構成されている。

なお、本実施形態においては、プロセッサ４における入力Ｉ／Ｆ４４以外の各部が、個々の電子回路として構成されていてもよく、または、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路における回路ブロックとして構成されていてもよい。また、本実施形態においては、例えば、プロセッサ４が１つ以上のＣＰＵを具備して構成されていてもよい。また、本実施形態に係る構成を適宜変形することにより、例えば、プロセッサ４における入力Ｉ／Ｆ４４以外の各部の機能を実行させるためのプログラムがメモリ４５Ａから読み込まれるとともに、当該読み込まれたプログラムに応じた動作がコンピュータにおいて行われるようにしてもよい。

表示装置５は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等を具備し、プロセッサ４から出力される観察画像等を表示することができるように構成されている。

続いて、本実施形態の作用について、以下に説明する。

術者等のユーザは、例えば、内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、入力Ｉ／Ｆ４４の観察モード切替スイッチを操作することにより、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示を行う。

制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示が行われたことを検知した際に、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を光源装置３から同時に出射させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示が行われたことを検知した際に、白色光観察モードに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して撮像素子駆動部４１、画像処理部４２及び観察画像生成部４３へ出力する。

光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、白色光観察モードにおいて、青色ＬＥＤ３１Ａと、緑色ＬＥＤ３１Ｂと、赤色ＬＥＤ３１Ｃと、を同時に発光させるためのＬＥＤ駆動信号を生成し、当該生成したＬＥＤ駆動信号を発光部３１へ出力する。そして、このような光源制御部３４の動作に応じ、白色光観察モードにおいて、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を含む白色光が照明光として光源装置３（発光部３１）から発せられ、当該照明光が被写体に照射され、当該照明光の戻り光（反射光）を撮像することにより生成された撮像信号が撮像素子２４から信号処理回路２７へ出力され、当該撮像信号に基づいて生成された画像データが信号処理回路２７から色分離処理部４２Ａへ出力される。

色分離処理部４２Ａは、制御部４５から出力される制御信号に応じ、白色光観察モード時に信号処理回路２７から出力される画像データを用い、当該画像データに含まれる青色成分に対応するＢ分光画像データと、当該画像データに含まれる緑色成分に対応するＧ分光画像データと、当該画像データに含まれる赤色成分に対応するＲ分光画像データと、をそれぞれ生成するための色分離処理を行う。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理の処理結果として得られたＢ分光画像データ、Ｇ分光画像データ及びＲ分光画像データをマトリクス処理部４２Ｂへ出力する。

マトリクス処理部４２Ｂは、制御部４５から出力される制御信号に応じ、白色光観察モードにおいて、色分離処理部４２Ａから出力されるＢ分光画像データを用いて青色成分に対応するＢ成分画像データを生成し、色分離処理部４２Ａから出力されるＧ分光画像データを用いて緑色成分に対応するＧ成分画像データを生成し、色分離処理部４２Ａから出力されるＲ分光画像データを用いて赤色成分に対応するＲ成分画像データを生成するためのマトリクス処理を行う。また、マトリクス処理部４２Ｂは、前述のマトリクス処理の処理結果として得られたＢ成分画像データ、Ｇ成分画像データ及びＲ成分画像データを観察画像生成部４３へ出力する。

観察画像生成部４３は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、白色光観察モードにおいて、マトリクス処理部４２Ｂから出力されるＢ成分画像データを表示装置５のＢチャンネルに割り当て、マトリクス処理部４２Ｂから出力されるＧ成分画像データを表示装置５のＧチャンネルに割り当て、マトリクス処理部４２Ｂから出力されるＲ成分画像データを表示装置５のＲチャンネルに割り当てることにより白色光観察画像を生成する。また、観察画像生成部４３は、前述のように生成した白色光観察画像を表示装置５へ出力する。

ユーザは、表示装置５に表示される白色光観察画像を確認しつつ、挿入部６を被験者の内部に挿入するとともに、当該被験者の内部における所望の被写体の近傍に挿入部６の先端部を配置する。その後、ユーザは、所望の被写体に対する処置の実施等に伴い、例えば、図３に模式的に示すような白色光観察画像ＷＧが表示装置５に表示されている状況において、入力Ｉ／Ｆ４４の観察モード切替スイッチを操作することにより、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示を行う。なお、図３の白色光観察画像ＷＧは、内視鏡装置２（撮像素子２４）により撮像された被写体の表面のうち、血液により覆われていない領域に相当する領域ＢＮＡに粘膜以外の組織が存在しないことを判別可能であるとともに、血液により覆われている領域に相当する領域ＢＰＡに粘膜以外の組織が存在しているか否かを判別不可能であるような状況の一例を示しているものとする。図３は、実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが白色光観察モードに設定されている場合に表示される観察画像の一例を示す模式図である。

制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示が行われたことを検知した際に、例えば、Ｂ光及びＲ光を光源装置３から同時に出射させるための制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４５は、内視鏡システム１の観察モードを特殊光観察モードに設定するための指示が行われたことを検知した際に、特殊光観察モードに応じた動作を行わせるための制御信号を生成して撮像素子駆動部４１、画像処理部４２及び観察画像生成部４３へ出力する。

光源制御部３４は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、特殊光観察モードにおいて、緑色ＬＥＤ３１Ｂを消光させつつ、青色ＬＥＤ３１Ａ及び赤色ＬＥＤ３１Ｃを同時に発光させるためのＬＥＤ駆動信号を生成し、当該生成したＬＥＤ駆動信号を発光部３１へ出力する。そして、このような光源制御部３４の動作に応じ、特殊光観察モードにおいて、Ｂ光及びＲ光を含む混合光が照明光として光源装置３（発光部３１）から発せられ、当該照明光が被写体に照射され、当該照明光の戻り光（反射光）を撮像することにより生成された撮像信号が撮像素子２４から信号処理回路２７へ出力され、当該撮像信号に基づいて生成された画像データが信号処理回路２７から色分離処理部４２Ａへ出力される。

色分離処理部４２Ａは、制御部４５から出力される制御信号に応じ、特殊光観察モード時に信号処理回路２７から出力される画像データを用い、当該画像データに含まれる青色成分に対応するＢ分光画像データと、当該画像データに含まれる赤色成分に対応するＲ分光画像データと、をそれぞれ生成するための色分離処理を行う。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理の処理結果として得られたＢ分光画像データ及びＲ分光画像データをマトリクス処理部４２Ｂへ出力する。

マトリクス処理部４２Ｂは、制御部４５から出力される制御信号に応じ、特殊光観察モードにおいて、例えば、色分離処理部４２Ａから出力されるＢ分光画像データを下記数式（１）に適用することによりＢ成分画像データを生成するとともに、色分離処理部４２Ａから出力されるＲ分光画像データを下記数式（１）に適用することによりＧ成分画像データ及びＲ成分画像データを生成するようなマトリクス処理を行う。また、マトリクス処理部４２Ｂは、前述のマトリクス処理の処理結果として得られたＢ成分画像データ、Ｇ成分画像データ及びＲ成分画像データを観察画像生成部４３へ出力する。

なお、上記数式（１）の右辺において、ＢｉｎはＢ分光画像データに含まれる一の画素の輝度値を表し、ＲｉｎはＲ分光画像データに含まれる当該一の画素の輝度値を表し、α及びβは０より大きな値に設定された定数を表すものとする。また、上記数式（１）の左辺において、ＢｏｕｔはＢ成分画像データに含まれる一の画素の輝度値を表し、ＧｏｕｔはＧ成分画像データに含まれる当該一の画素の輝度値を表し、ＲｏｕｔはＲ成分画像データに含まれる当該一の画素の輝度値を表すものとする。また、以降においては、特に言及の無い限り、α＝β＝１に設定されている場合を例に挙げて説明を行う。

観察画像生成部４３は、制御部４５から出力される制御信号に応じ、特殊光観察モードにおいて、マトリクス処理部４２Ｂから出力されるＢ成分画像データを表示装置５のＢチャンネルに割り当て、マトリクス処理部４２Ｂから出力されるＧ成分画像データを表示装置５のＧチャンネルに割り当て、マトリクス処理部４２Ｂから出力されるＲ成分画像データを表示装置５のＲチャンネルに割り当てることにより特殊光観察画像を生成する。また、観察画像生成部４３は、前述のように生成した特殊光観察画像を表示装置５へ出力する。

すなわち、以上に述べた動作によれば、画像処理部４２は、特殊光観察モードにおいて、撮像素子２４から出力される撮像信号に応じて信号処理回路２７により生成された画像データに基づき、６３０ｎｍ付近に中心波長を有するＲ光に応じたＲ成分画像データと、４６０ｎｍ付近に中心波長を有するＢ光に応じたＢ成分画像データと、をそれぞれ生成する。また、以上に述べた動作によれば、画像処理部４２は、特殊光観察モードにおいて、信号処理回路２７から出力される画像データに基づいて生成したＲ分光画像データを用いてＧ成分画像データ及びＲ成分画像データを生成するとともに、当該画像データに基づいて生成したＢ分光画像データを用いてＢ成分画像データを生成する。

ここで、特殊光観察モード時に被写体に対して照射される照明光に含まれるＲ光は、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性における吸光係数がいずれも低くなる（図４参照）とともに、生体組織の散乱特性における散乱係数が低くなるような波長範囲内に中心波長を有しているため、領域ＢＰＡに存在する血液を略透過して当該被写体の表面以深（生体組織の深層）に到達することができる。すなわち、特殊光観察モードにおいて、血液に対する透過性が高くかつ生体組織において散乱され難いＲ光を含む照明光を被写体に対して照射することにより、領域ＢＰＡにおける当該被写体の表面以深の情報を含むような戻り光（反射光）を発生させることができる。また、以上に述べたような各部の動作によれば、特殊光観察モードにおいて、Ｒ光を含む照明光を被写体に照射してＲ分光画像データを取得するとともに、当該取得したＲ分光画像データの輝度値を特殊光観察画像に含まれる３つの色成分のうちの２つの色成分（緑色成分及び赤色成分）として用いるようにしている。図４は、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性を示す図である。

また、特殊光観察モード時に被写体に対して照射される照明光に含まれるＢ光は、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性における吸光係数がいずれも高くなる（図４参照）とともに、生体組織の散乱特性における散乱係数がＲ光よりも高くなるような波長範囲内に中心波長を有している。すなわち、特殊光観察モードにおいて、血液に吸収され易くかつ生体組織において散乱され易いＢ光を含む照明光を被写体に対して照射することにより、領域ＢＮＡにおける当該被写体の表面の情報を含むような戻り光（反射光）を発生させることができる。また、特殊光観察モード時に被写体に対して照射される照明光に含まれるＢ光は、脂肪の吸光特性における吸光係数がＲ光よりも高くなるような波長範囲内に中心波長を有している（図５参照）。図５は、脂肪の吸光特性を示す図である。

従って、本実施形態によれば、図３の白色光観察画像ＷＧが表示装置５に表示されている状況において、内視鏡システム１の観察モードが特殊光観察モードに設定された際に、図６に模式的に示すような、粘膜以外の組織（骨等）が領域ＢＰＡに存在していることを視認可能な特殊光観察画像ＳＧを表示装置５に表示させることができる。また、本実施形態によれば、特殊光観察モードにおいて、脂肪が存在する領域を他の領域とは異なる色調（例えば黄色調）で示すような特殊光観察画像を表示装置５に表示させることができる。図６は、実施形態に係る内視鏡システムの観察モードが特殊光観察モードに設定されている場合に表示される観察画像の一例を示す模式図である。

以上に述べたように、本実施形態によれば、特殊光観察モードにおいて、被写体の表面のうちの血液により覆われている領域に粘膜以外の組織が存在しているか否かを判別可能な視認性を有するとともに、脂肪が存在する領域を特定可能な特殊光観察画像を表示させることができる。そのため、本実施形態によれば、被写体の表面の少なくとも一部が血液により覆われた状態で作業を行う術者の負担を軽減することができる。

なお、出願人の検討によれば、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンに対する吸光係数がいずれも低くなるような波長範囲の下限が６１５ｎｍ付近に存在するとの知見が得られている。そのため、本実施形態においては、６１５ｎｍ以上の中心波長を有するＲ光を発生する赤色ＬＥＤ３１Ｃが光源装置３に設けられていればよい。または、本実施形態においては、例えば、８００ｎｍ以下の中心波長を有する近赤外光を発生する近赤外ＬＤ（レーザダイオード）が光源装置３に設けられていてもよい。すなわち、本実施形態の光源装置３は、特殊光観察モードにおいて、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性における吸光係数がいずれも低くなる赤色域から近赤外域までの波長範囲内に中心波長を有する光を発生するように構成されていればよい。

また、本実施形態においては、画像処理部４２が、信号処理回路２７から出力される画像データに基づいて生成したＲ分光画像データを用いて特殊光観察画像に含まれる青色成分、緑色成分及び赤色成分の３つの色成分のうちの２つの色成分を生成するとともに、当該画像データに基づいて生成したＢ分光画像データを用いて当該特殊光観察画像に含まれる当該３つの色成分のうちの残りの１つの色成分を生成するように構成されていればよい。具体的には、画像処理部４２は、特殊光観察モードにおいて、例えば、信号処理回路２７から出力される画像データに基づいて生成したＲ分光画像データを用いてＢ成分画像データ及びＲ成分画像データを生成するとともに、当該画像データに基づいて生成したＢ分光画像データを用いてＧ成分画像データを生成するように構成されていてもよい。または、画像処理部４２は、特殊光観察モードにおいて、例えば、信号処理回路２７から出力される画像データに基づいて生成したＲ分光画像データを用いてＢ成分画像データ及びＧ成分画像データを生成するとともに、当該画像データに基づいて生成したＢ分光画像データを用いてＲ成分画像データを生成するように構成されていてもよい。

また、本実施形態によれば、特殊光観察モードにおいて、Ｒ光とともに被写体に照射される光をＢ光またはＧ光のいずれかから選択することができるようにしてもよい。さらに、本実施形態によれば、特殊光観察モードにおいて、Ｒ光及びＧ光を含む照明光を被写体に照射する場合に、Ｒ分光画像データを用いて特殊光観察画像に含まれる青色成分、緑色成分及び赤色成分の３つの色成分のうちの２つの色成分を生成するとともに、Ｂ分光画像データの代わりにＧ分光画像データを用いて当該特殊光観察画像に含まれる当該３つの色成分のうちの残りの１つの色成分を生成するようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、特殊光観察画像に含まれる各色成分に占める赤色成分の割合を緑色成分の割合よりも大きくするための処理がマトリクス処理部４２Ｂにおいて行われるようにしてもよい。具体的には、例えば、上記数式（１）の右辺の３×２行列に含まれるα及びβの値をα＜βの関係を満たすような値（例えばα＝０．６かつβ＝１）にそれぞれ設定した状態でマトリクス処理が行われるようにしてもよい。そして、このような設定によれば、被写体の表面のうちの血液により覆われている領域に粘膜以外の組織が存在しているか否かを判別可能であるとともに、当該被写体における血液を含む領域の色再現性が高い特殊光観察画像を表示装置５に表示させることができる。

また、本実施形態によれば、例えば、画像処理部４２において、特殊光観察モード時にマトリクス処理部４２Ｂから出力されるＢ成分画像データ、Ｇ成分画像データ及びＲ成分画像データを、所定の９つの色相（マゼンタ、ブルー、ブルーシアン、シアン、グリーン、イエロー、レッドイエロー、レッド及びレッドマゼンタ）の各々に対応する９本の基準軸によって定義された所定の色空間上の点に変換して補正する処理である９軸色補正処理が行われるようにしてもよい。なお、このような場合には、前述の９軸色補正処理の処理結果として得られたＢ成分画像データ、Ｇ成分画像データ及びＲ成分画像データが観察画像生成部４３に出力されるようにすればよい。

また、本実施形態によれば、例えば、画像処理部４２において、特殊光観察モード時にマトリクス処理部４２Ｂから出力されるＧ成分画像データ及びＲ成分画像データのそれぞれに対し、エッジ強調等の空間フィルタを適用する処理である構造強調処理が施されるようにしてもよい。なお、このような場合には、例えば、マトリクス処理部４２Ｂから出力されるＢ成分画像データを表示装置５のＢチャンネルに割り当て、前述の構造強調処理の処理結果として得られたＧ成分画像データを表示装置５のＧチャンネルに割り当て、前述の構造強調処理の処理結果として得られたＲ成分画像データを表示装置５のＲチャンネルに割り当てるような動作が観察画像生成部４３において行われるようにすればよい。

また、本実施形態によれば、撮像素子２４の代わりに、例えば、接眼レンズ１９を経て出射される光を青色域の光、緑色域の光及び赤色域～近赤外域の光の３つの波長帯域の光に分離して出射するダイクロイックプリズムと、当該ダイクロイックプリズムを経て出射される当該３つの波長帯域の光をそれぞれ撮像するための３つの撮像素子と、がカメラユニット２２に設けられていてもよい。

また、本実施形態によれば、例えば、撮像素子２４がモノクロのイメージセンサにより構成されていてもよい。なお、このような場合には、例えば、白色光観察モードにおいて、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を光源装置３から時分割で（順次）出射させるための制御信号が制御部４５から光源制御部３４へ出力されるようにすればよい。また、前述のような場合には、例えば、特殊光観察モードにおいて、Ｂ光及びＲ光を光源装置３から時分割で（交互に）出射させるための制御信号が制御部４５から光源制御部３４へ出力されるようにすればよい。

また、本実施形態によれば、例えば、特殊光観察モードにおいて、Ｂ光、Ｇ光及びＲ光を混合した光よりも広帯域な白色光が照明光として被写体に照射されるようにしてもよい。なお、このような場合には、被写体からの戻り光が撮像素子２４においてＢ光、Ｇ光及びＲ光に分光されるようにすればよい。

また、本実施形態によれば、例えば、特殊光観察モードにおいて、Ｂ光を単独で被写体に照射した際に信号処理回路２７から出力されるＢ画像データに対して所定の分光推定マトリクスを適用することにより、Ｒ分光画像データを推定して取得するような分光推定処理が画像処理部４２の処理として行われるようにしてもよい。なお、このような場合には、色分離処理部４２Ａが不要となるため、信号処理回路２７から出力されるＢ画像データと、前述の分光推定処理の処理結果として得られたＲ分光画像データと、がマトリクス処理部４２Ｂへそれぞれ出力されるようにすればよい。

また、本実施形態によれば、例えば、特殊光観察モードにおいて、Ｒ光を単独で被写体に照射した際に信号処理回路２７から出力されるＲ画像データに対して所定の分光推定マトリクスを適用することにより、Ｂ分光画像データを推定して取得するような分光推定処理が画像処理部４２の処理として行われるようにしてもよい。なお、このような場合には、色分離処理部４２Ａが不要となるため、信号処理回路２７から出力されるＲ画像データと、前述の分光推定処理の処理結果として得られたＢ分光画像データと、がマトリクス処理部４２Ｂへそれぞれ出力されるようにすればよい。

また、本実施形態によれば、例えば、光源装置３（発光部３１）がＢ光、Ｇ光及びＲ光を含む光を照明光として発生し、色分離処理部４２Ａが信号処理回路２７から出力される画像データに基づいてＢ分光画像データ、Ｇ分光画像データ及びＲ分光画像データをそれぞれ生成し、マトリクス処理部４２Ｂが当該Ｂ分光画像データ、当該Ｇ分光画像データ及び当該Ｒ分光画像データを用いて白色光観察画像及び特殊光観察画像に含まれる各色成分を生成し、観察画像生成部４３が当該白色光観察画像及び当該特殊光観察画像を併せて表示装置５に表示させるようにしてもよい。なお、このような場合には、例えば、白色光観察モード時の画像処理部４２及び観察画像生成部４３の動作を援用して白色光観察画像を生成するとともに、特殊光観察モード時の画像処理部４２及び観察画像生成部４３の動作を援用して特殊光観察画像を生成するようにすればよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１８年３月５日に日本国に出願された特願２０１８－３８７９３号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (10)

1. 被写体に照射する照明光を発生するように構成された光源部と、
   前記照明光が照射された前記被写体を撮像して撮像信号を出力するように構成された撮像部と、
   前記撮像部から出力される前記撮像信号に基づき、赤色域から近赤外域までの第１の波長範囲内において酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性における吸光係数が相対的に低くなる前記第１の波長範囲よりも狭い波長範囲であり、６１５ｎｍ付近を下限値とした第２の波長範囲内に中心波長を有する第１の光に応じた第１の色成分データと、青色域または緑色域に中心波長を有する第２の光に応じた第２の色成分データと、をそれぞれ生成し、前記第１の色成分データを画像表示装置の青色チャンネル、緑色チャンネル及び赤色チャンネルの３つのチャンネルのうちの２つのチャンネルに割り当て、前記第２の色成分データを前記３つのチャンネルのうちの残りの１つのチャンネルに割り当てることにより第１の観察画像を生成する画像処理部と、
   を有することを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記第１の光は、中心波長が６３０ｎｍ付近に設定された光であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記画像処理部は、前記第１の色成分データを前記緑色チャンネルおよび前記赤色チャンネルに割り当て、前記第２の色成分データを前記青色チャンネルに割り当てる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
4. 前記画像処理部は、前記第１の観察画像に含まれる赤色成分の割合を緑色成分の割合よりも大きくするための処理を行う、
   ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記画像処理部は、さらに、前記緑色チャンネルおよび前記赤色チャンネルに割り当てる前記第１の色成分データに対して構造強調処理を施す、
   ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
6. 前記光源部は、前記第１の光及び前記第２の光を含む光を前記照明光として発生する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
7. 特殊光観察画像である前記第１の観察画像を生成する特殊光観察モードと、
   前記照明光として白色光を照射し、白色光観察画像である第２の観察画像を生成する白色光観察モードと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
8. 前記光源部は、
   前記特殊光観察モードの場合に前記第１の光と、前記青色域に中心波長を有する前記第２の光とを含む光を前記照明光として発生し、
   前記白色光観察モードの場合に前記第１の光と、前記青色域に中心波長を有する前記第２の光と、前記緑色域に中心波長を有する第３の光と、を含む光を前記照明光として発生し、
   前記画像処理部は、
   前記白色光観察モードの場合に前記撮像部から出力される前記撮像信号に基づき、前記第１の色成分データと、前記第２の色成分データと、前記第３の光に応じた第３の色成分データと、をそれぞれ生成し、
   前記第１の色成分データを前記赤色チャンネルに割り当て、前記第２の色成分データを前記青色チャンネルに割り当て、前記第３の色成分データを前記緑色チャンネルに割り当てることにより前記第２の観察画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
9. 前記光源部は、
   前記第１の光と、前記青色域に中心波長を有する前記第２の光と、前記緑色域に中心波長を有する第３の光と、を含む光を前記照明光として発生し、
   前記画像処理部は、
   前記撮像部から出力される前記撮像信号に基づき、前記第１の色成分データと、前記第２の色成分データと、前記第３の光に応じた第３の色成分データと、をそれぞれ生成し、
   前記第１の色成分データを前記緑色チャンネルおよび前記赤色チャンネルに割り当て、前記第２の色成分データを前記青色チャンネルに割り当てることにより前記第１の観察画像を生成し、
   前記第１の色成分データを前記赤色チャンネルに割り当て、前記第２の色成分データを前記青色チャンネルに割り当て、前記第３の色成分データを前記緑色チャンネルに割り当てることにより前記第２の観察画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の内視鏡システム。
10. 前記光源部は、中心波長が６３０ｎｍ付近に設定された前記第１の光を発生し、中心波長が４６０ｎｍ付近に設定された前記第２の光を発生するとともに、中心波長が５４０ｎｍ付近に設定された前記第３の光を発生する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の内視鏡システム。

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