JP6422816B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、加算方式光源を有する内視鏡用光源装置及び内視鏡システムに関する。

医療分野において、内視鏡用光源装置（以下、光源装置という）、内視鏡、及びプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。光源装置により発生された照明光は、内視鏡内のライトガイドを介して内視鏡の先端部から観察対象に照射される。内視鏡の先端部には、撮像素子が内蔵されており、観察対象からの戻り光が撮像素子により受光される。プロセッサ装置は、撮像素子により得られる画像信号を画像処理して観察画像を生成する。

光源装置としては、キセノンランプ等の放電型光源により、白色の広帯域光（白色光）を発するものが広く普及している。近年では、放電型光源に代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の半導体光源が用いられつつある。

この半導体光源を用いた光源装置には、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤから発せられる各光を加算して白色光を生成する加算方式の光源（以下、加算方式光源という）が知られている。加算方式光源では、赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ等の半導体光源が用いられている。各光源からの光の加算は、ダイクロイックミラーを用いて行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、内視鏡システムでは、診断の目的に応じて、観察対象にピオクタニンやインジゴカルミン等の色素散布を行い、色素によって着色された観察対象を撮像素子により撮像することが行われている。例えば、観察対象としての大腸にピオクタニンを散布することにより、病変が青紫色に染色され、表面の模様が明瞭化する。この模様のパターンによって、病変の性状（良性であるか悪性であるか）を判断することができる。

特許第５６５４１６７号公報

ピオクタニンの散布領域は、広帯域光源を用いた場合には青紫色として観察されるが、加算方式光源を用いた場合には色味が変化し、色調が青色側にシフトすることがある。これは、加算方式光源の赤色光源である赤色ＬＥＤは、波長帯域が狭く、長波長側の光量が広帯域光源の照明光に比べて少ないためである。特に、ピオクタニンは、約５００ｎｍ以下の短波長帯域と、約６５０ｎｍ以上の長波長帯域とで一定以上の反射率を有するが、加算方式光源の照明光には、該長波長帯域の波長成分が殆ど含まれていないことから、赤味が不足して色調が変化する。

このように、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムでの観察に慣れている医師は、加算方式光源を有する光源装置を備えた内視鏡システムで観察を行った場合に、ピオクタニン等の色素散布領域の色を、従来より青味がかった色として認識する可能性がある。

本発明は、加算方式光源を用いた場合の色素散布領域の色を、広帯域光源を用いた場合の色素散布領域の色に合わせることを可能とする内視鏡用光源装置及び内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、第１赤色光を発する赤色光源と、第１赤色光のピーク波長より長波長側に波長帯域が広がった緑色光を発する緑色光源と、第１赤色光のピーク波長と緑色光のピーク波長との間に第１閾値を有し、緑色光の第１閾値より短波長の波長成分の光路と、第１赤色光の第１閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する第１光路統合部と、緑色光から、第１赤色光のピーク波長より長波長側にある第２閾値より長波長の波長成分である第２赤色光を抽出し、第１光路統合部により統合される光路に導く第２光路統合部と、観察対象にピオクタニンを散布する色素散布部と、内視鏡用光源装置により発せられた照明光により照明された観察対象を撮像してカラーの画像信号を出力する撮像素子と、画像信号を画像処理して観察画像を生成する観察画像生成部と、赤色光源と緑色光源との発光強度の比率を設定する発光比率設定部と、を備え、第２赤色光の光量は、第１赤色光のうち第２閾値より長波長の波長成分の光量より大きく、発光比率設定部は、緑色光を含む緑色光帯域と、第１赤色光及び第２赤色光を含む赤色光帯域において連続的なスペクトルを有する広帯域光で照明して得られた観察対象の色と、内視鏡用光源装置からの照明光により照明して得られた観察対象の色との色差を、一定値以下とする発光強度の比率を設定する。

第１光路統合部と第２光路統合部とは、第１閾値と第２閾値との間の波長帯域の光を反射または透過させる帯域制限特性を有する１つのダイクロイックミラーにより構成されていることが好ましい。このダイクロイックミラーの一方の面に第１赤色光が入射し、他方の面に緑色光が入射する。

第２閾値は、６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。

赤色光源は、発光ダイオードにより構成されており、緑色光源は、励起光を発生する励起光源と、励起光を受けて発光する蛍光体により構成されていることが好ましい。緑色光は、５００ｎｍ〜６９０ｎｍの波長成分を有することが好ましい。

青色光を発する青色光源と、青色光のピーク波長と緑色光のピーク波長との間に第３閾値を有し、青色光の第３閾値より短波長の波長成分の光路と、緑色光の第３閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する第３光路統合部とを備えることが好ましい。

紫色光を発する紫色光源と、紫色光のピーク波長と青色光のピーク波長との間に第４閾値を有し、紫色光の第４閾値より短波長の波長成分の光路と、青色光の第４閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する第４光路統合部とを備えることが好ましい。

色差はＬａｂ空間における距離を表し、発光比率設定部は、距離を６以下とする発光強度の比率を設定することが好ましい。

観察対象にピオクタニンを散布する色素散布部を備えることが好ましい。

本発明によれば、加算方式光源を用いた場合の色素散布領域の色を、広帯域光源を用いた場合の色素散布領域の色に合わせることができる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 カラーフィルタの分光特性を示す図である。 加算方式光源の構成を示す図である。 紫色光、青色光、緑色光、第１赤色光の各発光強度スペクトルを示すグラフである。 Ｇ−ＬＥＤの構成を示す図である。 第１ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。 第２ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。 第３ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。 赤外カットフィルタの光学特性を示すグラフである。 （Ａ）は照明光の発光強度スペクトルを示す図であり、（Ｂ）は色素の分光反射スペクトルを示す図であり、（Ｃ）は広帯域光源の照明光の発光強度スペクトルを示す図である。 （Ａ）はＲ−ＬＥＤの発光強度と色差の関係を示すグラフであり、（Ｂ）はＲ−ＬＥＤの発光強度と赤色画像信号に対するゲイン量との関係を示す図である。 第１〜第３ダイクロイックミラーの配列順序の変形例を示す図である。 第２実施形態の加算方式光源の構成を示す図である。 第２実施形態の第１ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。 第２実施形態の第２ダイクロイックミラーの光学特性を示すグラフである。

［第１実施形態］
図１において、内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、内視鏡用光源装置（以下、光源装置という）１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール１９とを有している。内視鏡１２は、ユニバーサルコード２５により、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、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられた湾曲部１２ｃと、湾曲部１２ｃの先端に設けられた先端部１２ｄとを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃが湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、ズーム操作部１３等が設けられている。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する表示部である。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるユーザーインター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外付けの記録部（図示せず）を接続してもよい。

また、内視鏡１２には、鉗子チャネル２０が設けられている。鉗子チャネル２０には、色素を観察対象に散布するための散布チューブ２２が挿通される。散布チューブ２２は、操作部１２ｂに設けられた鉗子入口２０ａから鉗子チャネル２０に挿入される。散布チューブ２２の少なくとも先端２２ａは、内視鏡１２の先端部１２ｄに形成された鉗子出口２０ｂから露呈される。

散布チューブ２２の基端側には、ピオクタニンやインジゴカルミン等の色素剤が充填された注射器２４が接続される。医師等のユーザは、注射器２４を操作することにより、散布チューブ２２の先端２２ａから、観察対象に向けて霧状に色素を散布することができる。なお、本発明の「色素散布部」は、散布チューブ２２と注射器２４とを含む構成に対応している。

図２において、光源装置１４は、加算方式光源３０、光源制御部３１、及び発光比率設定部３２を有している。加算方式光源３０は、光源制御部３１により駆動されて、白色の照明光を発生する。加算方式光源３０から射出される光は、挿入部１２ａ内に挿通されたライトガイド３３及び照明レンズ３５を介して、被検体内の観察対象に照射される。

ライトガイド３３は、内視鏡１２及びユニバーサルコード２５内に内蔵されており、加算方式光源３０から供給された照明光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬させる。なお、ライトガイド３３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、コア径が約１０５μｍ、クラッド径が約１２５μｍ、外皮（保護層）を含めた径がφ０．３ｍｍ〜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。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３４ａと撮像光学系３４ｂとが設けられている。照明光学系３４ａは、照明レンズ３５を有している。ライトガイド３３から射出された照明光は、照明レンズ３５を介して観察対象に照射される。撮像光学系３４ｂは、対物レンズ３６、ズームレンズ３７、及び撮像素子３８を有している。照明光の観察対象からの戻り光は、対物レンズ３６及びズームレンズ３７を介して、撮像素子３８に入射する。撮像素子３８には、観察対象の光像が結像される。

ズームレンズ３７は、ズーム操作部１３を操作に応じて、テレ端とワイド端の間を移動する。拡大観察をしない場合（非拡大観察時）には、ズームレンズ３７はワイド端に配置されている。拡大観察を行う場合には、ズームレンズ３７は、ズーム操作部１３の操作に応じてワイド端からテレ端に移動する。

撮像素子３８は、同時式の原色型カラーセンサであり、観察対象の光像を撮像してカラーの画像信号を出力する。撮像素子３８としては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型撮像センサが用いられる。

撮像素子３８は、図３に示す第１分光透過特性３８ａを有する赤色（Ｒ）カラーフィルタと、第２分光透過特性３８ｂを有する緑色（Ｇ）カラーフィルタと、第３分光透過特性３８ｃを有する青色（Ｂ）カラーフィルタとを有する。撮像素子３８の各画素には、いずれか１つのカラーフィルタが設けられている。すなわち、撮像素子３８は、Ｒカラーフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）と、Ｇカラーフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）と、Ｂカラーフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）とを有し、ＲＧＢ形式の画像信号を出力する。この画像信号は、１画素毎にＲＧＢのいずれかの色信号が割り当てられたものであり、赤色画像信号、緑色画像信号、及び青色画像信号からなる。なお、Ｂ画素は、青色光に加えて、紫色（Ｖ）光にも感度を有する。

撮像素子３８は、相関二重サンプリング回路やＡ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータを備え、各画像信号をデジタル信号として出力する。

プロセッサ装置１６は、撮像制御部４０と、受信部４１と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）４２と、ノイズ低減部４３と、観察画像生成部４４と、映像信号生成部４５とを備えている。撮像制御部４０は、撮像素子３８による観察対象の撮像タイミングや、撮像素子３８からの画像信号の出力タイミングを制御する。

受信部４１は、内視鏡１２の撮像素子３８から出力されたデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。ＤＳＰ４２は、受信したＲＧＢ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、及びデモザイク処理等の各種信号処理を施す。

欠陥補正処理では、撮像素子３８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施されたＲＧＢ画像信号から暗電流成分が除かれ、正確なゼロレベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後のＲＧＢ画像信号に特定のゲイン値を乗じることにより信号レベルが整えられる。ゲイン補正処理後のＲＧＢ画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のＲＧＢ画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、同時化処理とも称される）が施され、各画素についてＲＧＢ各色の信号が生成される。

ノイズ低減部４３は、ＤＳＰ４２でデモザイク処理等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ低減処理（移動平均法やメディアンフィルタ法等による処理）を施すことによってノイズを低減する。ノイズが低減されたＲＧＢ画像信号は、観察画像生成部４４に入力される。

観察画像生成部４４は、ノイズ低減部４３から入力されたＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理等の画像処理を行うことにより、観察画像を生成する。色変換処理では、ＲＧＢ画像信号に対して３×３のマトリックス処理、階調変換処理、及び３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理などにより色変換処理を行う。色彩強調処理は、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に対して行われる。構造強調処理は、表層血管やピットパターン等の観察対象の構造を強調する処理であり、色彩強調処理後のＲＧＢ画像信号に対して行われる。

観察画像生成部４４が生成する観察画像は、映像信号生成部４５に入力される。映像信号生成部４５は、観察画像をモニタ１８に表示するための映像信号に変換する。モニタ１８は、映像信号生成部４５から入力される映像信号に基づいて画像表示を行う。

図４において、加算方式光源３０は、Ｒ−ＬＥＤ５０ａと、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂと、Ｂ−ＬＥＤ５０ｃと、Ｖ−ＬＥＤ５０ｄと、ＬＥＤ駆動部５１と、第１〜第４コリメータレンズ５２ａ〜５２ｄと、第１〜第３ダイクロイックミラー（ＤＭ）５５ａ〜５５ｃと、赤外線カットフィルタ５６と、集光レンズ５９とを有する。

加算方式光源３０は、Ｒ−ＬＥＤ５０ａ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｃ、及びＶ−ＬＥＤ５０ｄの各光源から発せられる光を加算することにより照明光を生成する加算方式光源である。本実施形態では、光源からの光の加算は、第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃにより行われる。

図５に示すように、Ｒ−ＬＥＤ５０ａは、ピーク波長が約６３０ｎｍであって、波長帯域が約６００ｎｍ〜６５０ｎｍの赤色光（以下、第１赤色光ＬＲ１という）を発光する赤色光源である。Ｇ−ＬＥＤ５０ｂは、ピーク波長が約５３０ｎｍであって、波長帯域が約４８０ｎｍ〜７００ｎｍの緑色光ＬＧを発する緑色光源である。Ｂ−ＬＥＤ５０ｃは、ピーク波長が約４６０ｎｍであって、波長帯域が約４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色光ＬＢを発する青色光源である。Ｖ−ＬＥＤ５０ｄは、ピーク波長が約４０５ｎｍであって、波長帯域が約３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫色光ＬＶを発光する紫色光源である。

Ｒ−ＬＥＤ５０ａ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｃ、及びＶ−ＬＥＤ５０ｄのうち、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂは、図６に示すように、励起光源としての励起用ＬＥＤ６１と、緑色蛍光体６２との組み合わせにより構成されている。励起用ＬＥＤ６１は、ピーク波長が約４４０ｎｍの励起光ＬＥを発生し、緑色蛍光体６２に入射させる。緑色蛍光体６２は、励起光ＬＥの入射を受けて発光し、緑色光ＬＧを発生する。このように、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂは、緑色蛍光体６２を有するので、緑色光ＬＧの波長帯域は、緑色領域から第１赤色光ＬＲ１のピーク波長より長波長側に広がっている。緑色光ＬＧは、少なくとも５００ｎｍ〜６９０ｎｍの波長成分を有することが好ましい。

ＬＥＤ駆動部５１は、Ｒ−ＬＥＤ５０ａ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｃ、及びＶ−ＬＥＤ５０ｄをそれぞれ駆動する。

第１〜第４コリメータレンズ５２ａ〜５２ｄは、それぞれＲ−ＬＥＤ５０ａ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｖ−ＬＥＤ５０ｄに対応するように配置されており、第１赤色光ＬＲ１、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ、紫色光ＬＶをそれぞれ平行化する。以下、第１〜第４コリメータレンズ５２ａ〜５２ｄにより平行化された第１赤色光ＬＲ１、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ、紫色光ＬＶの各光路を、それぞれ第１〜第４光路５７ａ〜５７ｄと称する。

第１光路５７ａと第２光路５７ｂとは直交しており、この交点に第１ＤＭ５５ａが配置されている。具体的には、第１ＤＭ５５ａは、一方の面が第１光路５７ａに４５°の角度で交わり、他方の面が第２光路５７ｂに４５°の角度で交わるように配置されている。第１ＤＭ５５ａは、図７に示すように、約５９０ｎｍに第１閾値Ｔ１Ａを有し、約６５０ｎｍに第２閾値Ｔ１Ｂを有する。第１ＤＭ５５ａは、第１閾値Ｔ１Ａより短い波長の光を透過させ、第１閾値Ｔ１Ａより長く、かつ第２閾値Ｔ１Ｂより短い波長の光を反射させる。また、第１ＤＭ５５ａは、第２閾値Ｔ１Ｂより長い波長の光を透過させる。第１ＤＭ５５ａは、第１閾値Ｔ１Ａと第２閾値Ｔ１Ｂとの間の波長帯域の光を反射させる帯域制限特性を有する。

Ｒ−ＬＥＤ５０ａから射出される第１赤色光ＬＲ１の波長成分は、その大部分が第１ＤＭ５５ａの第１閾値Ｔ１Ａと第２閾値Ｔ１Ｂとの間の波長帯域に存在するので、第１ＤＭ５５ａにより反射される。一方、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂから射出される緑色光ＬＧは、波長帯域が広く、緑色光帯域から、第１赤色光ＬＲ１のピーク波長（約６３０ｎｍ）より長波長側に広がっているので、第１閾値Ｔ１Ａより短い波長成分が第１ＤＭ５５ａを透過するとともに、第２閾値Ｔ１Ｂより長い波長成分が第１ＤＭ５５ａを透過する。以下、緑色光ＬＧのうちの第２閾値Ｔ１Ｂより長い波長成分を、第２赤色光ＬＲ２と称する。

このように、第１ＤＭ５５ａは、緑色光ＬＧの第１閾値Ｔ１Ａより短波長の波長成分の光路と、第１赤色光ＬＲ１の第１閾値Ｔ１Ａより長波長の波長成分の光路と、緑色光ＬＧの第２閾値Ｔ１Ｂより長波長の波長成分（第２赤色光ＬＲ２）の光路とを統合する。

本実施形態では、第１ＤＭ５５ａが、本発明の「第１光路統合部」及び「第２光路統合部」として機能している。第１光路統合部は、緑色光ＬＧの第１閾値Ｔ１Ａより短波長の波長成分の光路と、第１赤色光ＬＲ１の第１閾値Ｔ１Ａより長波長の波長成分の光路とを統合する。この統合された光路を、第１統合光路５８ａと称する。第２光路統合部は、緑色光ＬＧから、第２閾値Ｔ１Ｂより長波長の波長成分である第２赤色光ＬＲ２を抽出し、第１統合光路５８ａに導く。

第１閾値Ｔ１Ａ及び第２閾値Ｔ１Ｂは、第１ＤＭ５５ａの光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。第１閾値Ｔ１Ａは、第１赤色光ＬＲ１のピーク波長と緑色光ＬＧのピーク波長との間に存在する。第２閾値Ｔ１Ｂは、第１赤色光ＬＲ１のピーク波長より長波長であり、かつ６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの範囲内に存在することが好ましい。

第３光路５７ｃと第４光路５７ｄとは直交しており、この交点に第２ＤＭ５５ｂが配置されている。具体的には、第２ＤＭ５５ｂは、一方の面が第３光路５７ｃに４５°の角度で交わり、他方の面が第４光路５７ｄに４５°の角度で交わるように配置されている。第２ＤＭ５５ｂは、図８に示すように、約４２５ｎｍに閾値Ｔ２を有し、閾値Ｔ２より短い波長の光を反射させ、閾値Ｔ２より長い波長の光を透過させる。ここで、閾値Ｔ２は、第２ＤＭ５５ｂの光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。

この光学特性を有することにより、第２ＤＭ５５ｂは、紫色光ＬＶの大部分を反射させ、青色光ＬＢの大部分を透過させる。したがって、第２ＤＭ５５ｂにより、第３光路５７ｃと第４光路５７ｄとが統合される。以下、第３光路５７ｃと第４光路５７ｄとが統合された光路を、第２統合光路５８ｂと称する。

第１統合光路５８ａと第２統合光路５８ｂとは直交しており、この交点に第３ＤＭ５５ｃが配置されている。具体的には、第３ＤＭ５５ｃは、一方の面が第１統合光路５８ａに４５°の角度で交わり、他方の面が第２統合光路５８ｂに４５°の角度で交わるように配置されている。第３ＤＭ５５ｃは、図９に示すように、約４８０ｎｍに閾値Ｔ３を有し、閾値Ｔ３より短い波長の光を反射させ、閾値Ｔ３より長い波長の光を透過させる。ここで、閾値Ｔ３は、第３ＤＭ５５ｃの光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。

この光学特性を有することにより、第３ＤＭ５５ｃは、第１統合光路５８ａから入射する緑色光ＬＧ、第１赤色光ＬＲ１、及び第２赤色光ＬＲ２の大部分を透過させ、第２統合光路５８ｂから入射する紫色光ＬＶ及び青色光ＬＢの大部分を反射させる。したがって、第３ＤＭ５５ｃにより、第１統合光路５８ａと第２統合光路５８ｂとが統合される。以下、第１統合光路５８ａと第２統合光路５８ｂとが統合された光路を、第３統合光路５８ｃと称する。

本実施形態では、第３ＤＭ５５ｃが本発明の「第３光路統合部」に対応し、閾値Ｔ３が「第３閾値」に対応する。また、第２ＤＭ５５ｂが本発明の「第４光路統合部」に対応し、閾値Ｔ２が「第４閾値」に対応する。

赤外線カットフィルタ５６は、第３統合光路５８ｃ上に配置されている。赤外線カットフィルタ５６は、図１０に示すように、約６７０ｎｍの閾値Ｔ４を有し、閾値Ｔ４より短い波長の光を透過させ、閾値Ｔ４より長い波長の光を反射させることで、閾値Ｔ４より長い波長の光（赤外線）をカットする。ここで、閾値Ｔ４は、赤外線カットフィルタ５６の光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長である。

集光レンズ５９は、ライトガイド３３の入射端の近傍に配置されており、赤外線カットフィルタ５６を透過した光を集光して、照明光としてライトガイド３３の入射端に入射させる。この照明光は、内視鏡１２の先端部１２ｄから射出されて観察対象を照明する。

ＬＥＤ駆動部５１は、光源制御部３１によって制御される。発光比率設定部３２には、各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｄの発光強度比の設定値が記憶されている。光源制御部３１は、発光比率設定部３２に記憶された発光強度比の設定値に基づいてＬＥＤ駆動部５１を駆動することにより、各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｄの発光強度を調整する。

第２赤色光ＬＲ２は、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂから射出される緑色光ＬＧの一部の成分であるので、第２赤色光ＬＲ２の光量は、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂの発光強度に依存する。Ｇ−ＬＥＤ５０ｂの発光強度は、第２赤色光ＬＲ２の光量が、第１赤色光ＬＲ１のうちの第２閾値Ｔ１Ｂ（約６５０ｎｍ）より長波長の波長成分の光量よりも大きくなるように設定されている。

発光比率設定部３２に記憶された設定値は、ピオクタニンが散布された観察対象の観察画像上の色に基づいて設定されている。具体的には、発光比率設定部３２には、観察対象にピオクタニンが散布されている場合に、加算方式光源３０により生成される照明光により照明された色素散布領域の色と、従来の広帯域光源により生成される照明光（広帯域光）により照明された色素散布領域の色との色差を、一定値以下とする設定値が記憶されている。この色差は、Ｌａｂ空間における距離ΔＥで表されるものであり、例えば、ΔＥ≦６とする設定値が定められている。従来の広帯域光源により生成される広帯域光は、少なくとも緑色光ＬＧを含む緑色光帯域と、第１赤色光ＬＲ１及び第２赤色光ＬＲ２を含む赤色光帯域において連続的な発光強度スペクトルを有するものである。

加算方式光源３０により生成される照明光は、図１１（Ａ）に示すような発光強度スペクトルを有する。図１１（Ｂ）は、ピオクタニンの分光反射スペクトルＲＳ１と、インジゴカルミンの分光反射スペクトルＲＳ２とを示している。ピオクタニンは、約４７０ｎｍ以下の波長帯域と、約６４０ｎｍ以上の波長帯域において一定以上の反射率を有している。インジゴカルミンは、約５２０ｎｍ以下の波長帯域と、約６７０ｎｍ以上の波長帯域において一定以上の反射率を有している。

図１１（Ｃ）は、従来の広帯域光源により生成される広帯域光として、例えば、キセノン光源により生成される照明光の発光強度スペクトルを示している。この照明光は、約４００ｎｍから約６７０ｎｍまでの連続した発光強度スペクトルを有する。

従来の加算方式光源では、波長スペクトルの上限波長が約６５０ｎｍであるため、観察対象中のピオクタニンの散布領域からの戻り光には、約６５０ｎｍより長波長側の赤色成分が殆ど含まれず、該散布領域は、青色に近い色として観察画像中に表示される。これに対して、本実施形態の加算方式光源３０では、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃから射出される緑色光ＬＧのうちの第２閾値Ｔ１Ｂより長波長の波長成分を第２赤色光ＬＲ２として抽出し、照明光中に加算しているので、観察対象中のピオクタニンの散布領域からの戻り光には、約６５０ｎｍより長波長側の赤色成分が多く含まれる。これにより、該散布領域は、従来の広帯域光源の照明光（図１１（Ｃ）参照）を用いた場合と同様、青紫色として観察画像中に表示される。

一方、インジゴカルミンは、約６７０ｎｍ以上の波長帯域において一定以上の反射率を有していることにより、もし、照明光に約６７０ｎｍ以上の波長成分が多く含まれると、観察対象中のインジゴカルミンの色が、赤味を帯びて観察画像中に表示されることになる。本実施形態では、赤外線カットフィルタ５６により、照明光から約６７０ｎｍ以上の波長成分をカットしているので、インジゴカルミンは、従来の広帯域光源の照明光（図１１（Ｃ）参照）を用いた場合と同様、青色として観察画像中に表示される。

次に、本実施形態の内視鏡システム１０の作用を説明する。まず、医師等のユーザにより、内視鏡１２の挿入部１２ａが大腸などの被検体内に挿入された状態で、被検体内の遠景観察が行われ、スクリーニングが行われる。このとき、光源装置１４の発光動作と、内視鏡１２内の撮像素子３８による撮像動作と、プロセッサ装置１６による観察画像の生成動作、及びモニタ１８への観察画像の画像表示動作が行われる。

光源装置１４では、光源制御部３１が、発光比率設定部３２に記憶された設定値に基づいてＬＥＤ駆動部５１を駆動することにより、加算方式光源３０の各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｄの発光強度を制御する。各ＬＥＤ５０ａ〜５０ｄから射出された光（紫色光ＬＶ、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、第１赤色光ＬＲ１）は、第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃにより合波される。なお、第１ＤＭ５５ａは、図７に示す光学特性を有することにより、緑色光ＬＧから第２閾値Ｔ１Ｂより長波長の波長成分である第２赤色光ＬＲ２を抽出して、緑色光ＬＧの第１閾値Ｔ１Ａより短波長の波長成分の光路に導く。

第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃにより合波された光は、赤外線カットフィルタ５６を透過することにより、図１１（Ａ）に示す発光強度スペクトルを有する照明光となる。この照明光は、集光レンズ５９により集光されて内視鏡１２内のライトガイド３３に入射し、内視鏡１２の先端部１２ｄから射出されて観察対象を照明する。

この照明光により照明された観察対象は、内視鏡１２内の撮像素子３８により撮像される。撮像素子３８は、デジタルのＲＧＢ画像信号を生成してプロセッサ装置１６に入力される。プロセッサ装置１６では、ＲＧＢ画像信号が、ＤＳＰ４２により各種信号処理が施され、ノイズ低減部４３によりノイズ低減処理が行われて観察画像生成部４４に入力される。観察画像生成部４４は、入力されたＲＧＢ画像信号に対して、各種画像処理を行うことにより観察画像を生成する。観察画像は、映像信号生成部４５を介してモニタ１８に表示される。この観察画像は、赤味を帯びて表示される。これは、観察対象中のヘモグロビンが短波光を吸収することによる。

ユーザは、スクリーニング時に、ブラウニッシュエリアや発赤など病変の可能性がある部位（病変可能性部位）を検出したときには、ズーム操作部１３を操作して、その病変可能性部位を含む観察対象を拡大表示する拡大観察を行う。また、ユーザは、病変可能性部位を明瞭化させるために、観察対象に色素散布を行う。具体的には、ユーザは、拡大表示された観察画像中において、散布チューブ２２の先端２２ａを確認したうえで、ピオクタニンやインジゴカルミン等の色素剤が充填された注射器２４を操作することにより、色素を観察対象に散布する。

この拡大観察における発光動作、撮像動作、観察画像の生成動作、及び画像表示動作は、遠景観察の場合と同様である。モニタ１８には、散布された色素により染色された病変部を含む観察画像の表示が行われる。本実施形態では、前述のように、照明光が約６５０ｎｍ〜６７０ｎｍの波長成分を含むので、観察対象中のピオクタニンとインジゴカルミンとは、それぞれ従来の広帯域光源の照明光を用いた場合と同様の色として観察画像に表示される。

このように、本実施形態の内視鏡システム１０により観察される色素散布領域の色は、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムにより観察される色素散布領域の色との差異（色差）が小さく、従来の広帯域光源を有する内視鏡システムでの観察に慣れているユーザであっても、色味の変化を感じることはない。

また、第２赤色光ＬＲ２の光量は、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃから射出される緑色光ＬＧの総光量のうちの数パーセント程度であり、第１赤色光ＬＲ１の光量よりも小さいので、Ｒ−ＬＥＤ５０ａの発光強度を低下させることにより、第１赤色光ＬＲ１の光量を低下させ、少なくとも第２閾値Ｔ１Ｂ（約６５０ｎｍ）より長波長の波長成分では第２赤色光ＬＲ２の光量が、第１赤色光ＬＲ１の光量よりも大きくなるようにすることが好ましい。そして、結果的に、第１赤色光ＬＲ１の光量と第２赤色光ＬＲ２の光量との差異を小さくすることが好ましい。この場合、第１赤色光ＬＲ１の光量が低下することにより、第１赤色光ＬＲ１と第２赤色光ＬＲ２とを合わせた総赤色光量が低下するので、ＤＳＰ４２により赤色画像信号に対してゲイン補正を行うことが好ましい。ＤＳＰ４２は、本発明の「ゲイン補正部」に対応する。

この色差は、図１２（Ａ）に示すように、Ｒ−ＬＥＤ５０ａの発光強度を低下させ、第１赤色光ＬＲ１の光量が低下するとともに低下する。しかし、第１赤色光ＬＲ１の光量を低下させすぎると、赤色画像信号のＳ／Ｎが低下するので、色差が所定値α（例えば、ΔＥ＝６）となるように、Ｒ−ＬＥＤ５０ａの発光強度を設定することが好ましい。この発光強度の設定値をβと称する。この設定値βは、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｃ、及びＶ−ＬＥＤ５０ｄの発光強度の設定値とともに、発光比率設定部３２に記憶されている。

赤色画像信号に対するゲイン量は、図１２（Ｂ）に示すように、設定値βに基づいて設定される。この設定値βに対応するゲイン量をγとする。このゲイン量γは、Ｒ−ＬＥＤ５０ａの発光強度が低いほど大きい。ＤＳＰ４２は、発光比率設定部３２に記憶された設定値βに対応するゲイン量γを用いて赤色画像信号のゲイン補正を行う。

なお、Ｒ−ＬＥＤ５０ａの発光強度を下げることに代えて、Ｇ−ＬＥＤ５０ｂの発光強度を上げることにより、第１赤色光ＬＲ１の光量と第２赤色光ＬＲ２の光量との差異を小さくすることも可能である。すなわち、発光比率設定部３２は、Ｒ−ＬＥＤ５０ａとＧ−ＬＥＤ５０ｂとの発光強度の比率を設定することにより、第１赤色光ＬＲ１と第２赤色光ＬＲ２との光量比を設定する。

なお、上記第１実施形態では、第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃの光学特性として、図７〜図９に示す光学特性を用いているが、これに限られず、各光学特性の透過と反射の関係を逆とすることも可能である。例えば、上記第１実施形態では、第１ＤＭ５５ａは、第１閾値Ｔ１Ａと第２閾値Ｔ１Ｂとの間の波長帯域の光を反射させる帯域制限特性を有しているが、第１閾値Ｔ１Ａと第２閾値Ｔ１Ｂとの間の波長帯域の光を透過させる帯域制限特性を有するものとすることも可能である。

また、上記第１実施形態では、第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃを、図４に示すように配置しているが、図１３に示す順序で配置することも可能である。この場合、第１ＤＭ５５ａは、第３ＤＭ５５ｃにより合波された紫色光ＬＶ、青色光ＬＢ、及び緑色光ＬＧと、第１ＤＭ５５ａから射出された第１赤色光ＬＲ１を合波するとともに、緑色光ＬＧから緑色光ＬＧから第２閾値Ｔ１Ｂより長波長の波長成分である第２赤色光ＬＲ２を抽出して合波する。

［第２実施形態］
また、上記第１実施形態では、第１ＤＭ５５ａに、第１閾値Ｔ１Ａと第２閾値Ｔ１Ｂとの間の波長帯域を反射させる帯域制限特性を持たせることにより第２赤色光ＬＲ２を抽出しているが、第１ＤＭ５５ａに代えて、第１閾値Ｔ１Ａを有するダイクロイックミラーと、第２閾値Ｔ１Ｂを有するダイクロイックミラーとを設けることにより第２赤色光ＬＲ２を抽出することも可能である。

図１４において、第２実施形態の加算方式光源７０は、第１実施形態の加算方式光源３０の第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃに代えて、第１〜第４ＤＭ７１ａ〜７１ｄを設け、さらに第１及び第２ミラー７２ａ，７２ｂと遮蔽板７３とを設けたものである。第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付している。

第１ＤＭ７１ａは、一方の面が第１光路５７ａに４５°の角度で交わり、他方の面が第２光路５７ｂに４５°の角度で交わるように配置されている。第１ＤＭ５５ａは、図１５に示すように、約５９０ｎｍに第１閾値Ｔ１Ａを有し、第１閾値Ｔ１Ａより短い波長の光を透過させ、第１閾値Ｔ１Ａより長い波長の光を反射させる。したがって、第１ＤＭ７１ａにより、緑色光ＬＧの第１閾値Ｔ１Ａより短波長の波長成分の光路と、第１赤色光ＬＲ１の第１閾値Ｔ１Ａより長波長の波長成分の光路とが統合される。この統合された光路を、第１統合光路７４ａと称する。

一方、緑色光ＬＧの第１閾値Ｔ１Ａより長波長の波長成分（第２赤色光ＬＲ２を含む）は、第１ＤＭ７１ａにより反射され、第１統合光路７４ａと直交する分岐光路７４ｂを伝搬する。この分岐光路７４ｂ上には、第１及び第２ミラー７２ａ，７２ｂが配置されている。分岐光路７４ｂは、第１及び第２ミラー７２ａ，７２ｂにより屈曲されて第２ＤＭ７１ｂに導かれる。

第１統合光路７４ａと分岐光路７４ｂとは直交しており、この交点に第２ＤＭ７１ｂが配置されている。具体的には、第２ＤＭ７１ｂは、一方の面が第１統合光路７４ａに４５°の角度で交わり、他方の面が分岐光路７４ｂに４５°の角度で交わるように配置されている。第２ＤＭ７１ｂは、図１６に示すように、約６５０ｎｍに第２閾値Ｔ１Ｂを有し、第２閾値Ｔ１Ｂより短い波長の光を透過させ、第２閾値Ｔ１Ｂより長い波長の光を反射させる。したがって、第２ＤＭ７１ｂにより、第２赤色光ＬＲ２が抽出され、第１統合光路７４ａに導かれる。

このように、本実施形態では、第１ＤＭ７１ａが「第１光路統合部」に対応し、第２ＤＭ７１ｂが「第２光路統合部」に対応する。

第３ＤＭ７１ｃは、第１実施形態の第２ＤＭ５５ｂと同一の構成であり、第３光路５７ｃと第４光路５７ｄとを統合する。この統合された光路を、第２統合光路６４ｃと称する。第１統合光路７４ａと第２統合光路７４ｃとは直交しており、この交点に第４ＤＭ７１ｄが配置されている。第４ＤＭ７１ｄは、第１実施形態の第３ＤＭ５５ｃと同一の構成であり、第１統合光路７４ａと第２統合光路７４ｃとを統合する。この統合された光路を、第３統合光路７４ｄと称する。

本実施形態では、第４ＤＭ７１ｄが本発明の「第３光路統合部」に対応し、第３ＤＭ７１ｃが本発明の「第４光路統合部」に対応する。

第３統合光路７４ｄには、第１実施形態と同様に、赤外線カットフィルタ５６及び集光レンズ５９が配置されており、赤外線カットフィルタ５６を透過し、集光レンズ５９により集光された光が照明光としてライトガイド３３に入射される。この照明光の発光強度スペクトルは、第１実施形態と同様であり、例えば、図１１（Ａ）に示すような発光強度スペクトルとなる。

また、遮蔽板７３は、分岐光路７４ｂ上に挿脱可能に構成されており、分岐光路７４ｂ上に挿入された挿入位置と、分岐光路７４ｂ上から離脱された離脱位置とで移動する。遮蔽板７３の移動は、光源制御部３１により制御される。遮蔽板７３を挿入位置とした場合には、第２赤色光ＬＲ２は、遮蔽板７３により遮蔽され、第１統合光路７４ａには導かれない。このように、第２実施形態の加算方式光源７０では、遮蔽板７３の挿脱を制御することにより、照明光中に第２赤色光ＬＲ２を付加するか否かを選択することができる。

なお、遮蔽板７３に代えて、液晶シャッタ等の電気的に光透過率を制御可能なシャッタ装置を分岐光路７４ｂ上に固定配置し、このシャッタ装置の光透過率を制御するように構成しても良い。

また、上記第１及び第２実施形態では、加算方式光源３０，７０内に紫色光源としてのＶ−ＬＥＤ５０ｄを設けているが、この紫色光源は必須ではない。したがって、紫色光源を設けず、青色光源、緑色光源、及び赤色光源により加算方式光源を構成しても良い。さらに、青色光源を設けず、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃに含まれる励起光源から射出される青色の励起光ＬＥを照明光の青色成分として用いることも可能である。したがって、緑色光源及び赤色光源により加算方式光源を構成することも可能である。

また、上記第１及び第２実施形態では、赤外線カットフィルタ５６を設けているが、加算方式光源３０，７０により生成される照明光は、従来の広帯域光源により生成される照明光と比べて、約６７０ｎｍの閾値Ｔ４より長波長側の波長成分が少ないので、赤外線カットフィルタ５６は、必須ではなく、必要に応じて設ければ良い。

また、上記第１及び第２実施形態では、撮像素子３８として原色型カラーセンサを用いているが、これに代えて、補色型カラーセンサを用いても良い。この補色型カラーセンサとしては、シアン（Ｃ）画素、マゼンタ（Ｍｇ）画素、黄色（Ｙ）画素、及び緑色（Ｇ）画素を有するものが好ましい。このように、撮像素子３８が補色型カラーセンサである場合には、プロセッサ装置１６において、補色画像信号（ＣＭＹＧ画像信号）を、原色画像信号（ＲＧＢ画像信号）に変換する演算を行えば良い。

また、上記第１及び第２実施形態では、撮像素子３８としてＣＭＯＳ型撮像センサを用いているが、これに代えて、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）型撮像センサを用いても良い。

また、上記第１及び第２実施形態では、本発明の加算方式光源との比較対象の従来の広帯域光源として、高輝度放電光源の一種であるキセノン光源を用いているが、少なくとも緑色光ＬＧと第１赤色光ＬＲ１と第２赤色光ＬＲ２との波長帯域を含む連続的な発光強度スペクトルを有するものであれば、その他の広帯域光源を用いても良い。例えば、特開２０１４−１２１６３０号公報に記載されている広帯域光源を用いても良い。この広帯域光源は、中心波長が約４４５ｎｍの青色レーザ光を発するレーザ光源と、この青色レーザ光を受けて白色の蛍光を発する蛍光体とを有するものである。

上記第１及び第２実施形態では、光源装置とプロセッサ装置とを別体構成としているが、光源装置とプロセッサ装置とを１つの装置で構成しても良い。

１０ 内視鏡システム
１２ 内視鏡
１４ 光源装置
１６ プロセッサ装置
２０ 鉗子チャネル
２２ 散布チューブ
２２ａ 先端
２４ 注射器
３０，７０ 加算方式光源
５５ａ〜５５ｃ 第１〜第３ダイクロイックミラー
５６ 赤外線カットフィルタ
７１ａ〜７１ｄ 第１〜第４ダイクロイックミラー
７３ 遮蔽板

Claims (9)

1. 第１赤色光を発する赤色光源と、
   前記第１赤色光のピーク波長より長波長側に波長帯域が広がった緑色光を発する緑色光源と、
   前記第１赤色光のピーク波長と前記緑色光のピーク波長との間に第１閾値を有し、前記緑色光の前記第１閾値より短波長の波長成分の光路と、前記第１赤色光の前記第１閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する第１光路統合部と、
   前記緑色光から、前記第１赤色光のピーク波長より長波長側にある第２閾値より長波長の波長成分である第２赤色光を抽出し、前記第１光路統合部により統合される光路に導く第２光路統合部と、
   前記観察対象にピオクタニンを散布する色素散布部と、
   前記内視鏡用光源装置により発せられた照明光により照明された観察対象を撮像してカラーの画像信号を出力する撮像素子と、
   前記画像信号を画像処理して観察画像を生成する観察画像生成部と、
   前記赤色光源と前記緑色光源との発光強度の比率を設定する発光比率設定部と、
   を備え、
   前記第２赤色光の光量は、前記第１赤色光のうち前記第２閾値より長波長の波長成分の光量より大きく、
   前記発光比率設定部は、前記緑色光を含む緑色光帯域と、前記第１赤色光及び前記第２赤色光を含む赤色光帯域において連続的なスペクトルを有する広帯域光で照明して得られた観察対象の色と、前記内視鏡用光源装置からの前記照明光により照明して得られた観察対象の色との色差を、一定値以下とする前記発光強度の比率を設定する内視鏡システム。
2. 前記第１光路統合部と前記第２光路統合部とは、前記第１閾値と前記第２閾値との間の波長帯域の光を反射または透過させる帯域制限特性を有する１つのダイクロイックミラーにより構成されている請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記ダイクロイックミラーの一方の面に前記第１赤色光が入射し、他方の面に前記緑色光が入射する請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記第２閾値は、６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの範囲内にある請求項１から３いずれか１項に記載の内視鏡システム。
5. 前記赤色光源は、発光ダイオードにより構成されており、
   前記緑色光源は、励起光を発生する励起光源と、前記励起光を受けて発光する蛍光体により構成されている請求項１に記載の内視鏡システム。
6. 前記緑色光は、５００ｎｍ〜６９０ｎｍの波長成分を有する請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 青色光を発する青色光源と、
   前記青色光のピーク波長と前記緑色光のピーク波長との間に第３閾値を有し、前記青色光の前記第３閾値より短波長の波長成分の光路と、前記緑色光の前記第３閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する第３光路統合部と、
   を備える請求項１から６いずれか１項に記載の内視鏡システム。
8. 紫色光を発する紫色光源と、
   前記紫色光のピーク波長と前記青色光のピーク波長との間に第４閾値を有し、前記紫色光の前記第４閾値より短波長の波長成分の光路と、前記青色光の前記第４閾値より長波長の波長成分の光路とを統合する第４光路統合部と、
   を備える請求項７に記載の内視鏡システム。
9. 前記色差はＬａｂ空間における距離を表し、
   前記発光比率設定部は、前記距離を６以下とする前記発光強度の比率を設定する請求項１ないし８いずれか１項に記載の内視鏡システム。

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