JP2015037565A - 内視鏡システム及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡システムの光源が消灯したときの抜去作業時に、見易い画像を表示させることを可能とする。【解決手段】先端部に被写体に対して照明光を照射する照明窓が設けられ、被写体からの光を受光するカラー固体撮像素子を先端部に搭載した電子内視鏡と、照明光としての白色光と狭帯域光を生成するための複数の半導体発光素子を有する光源装置と、カラー固体撮像素子からの撮像画像信号に基づいて、表示画像信号を生成する画像処理部と、表示画像信号に基づく画像を表示するモニタと、を備えた内視鏡システムであって、複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障した場合、光源装置は、特殊光観察モード時に発光させる狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、画像処理部は、撮像画像信号に基づいて、モノクロの表示画像信号を生成する。【選択図】図１１

Description

本発明は、白色照明光等の広帯域光と特定の狭帯域光とを用いて特殊光観察を行うことができる内視鏡システム及びその駆動方法に係り、特に、光源の経年劣化に対処する内視鏡システム及びその駆動方法に関する。

内視鏡システムは、体腔内に挿入される挿入部を備えた電子内視鏡（スコープ）と、この電子内視鏡が着脱自在に接続される本体装置とで構成される。

本体装置は、プロセッサ装置と光源装置とを備える。プロセッサ装置は、電子内視鏡の挿入部先端に内蔵された撮像センサ（固体撮像素子）から出力される撮像信号を受信して画像処理を行い、得られた観察画像をモニタに表示する。光源装置は、電子内視鏡内に挿通されたライトガイドを通して体腔内を照明する光を発生する。

近年、特定の狭い波長帯域光（狭帯域光）を生体の粘膜組織に照射し、生体組織の所望の深さの組織情報を得る、いわゆる特殊光観察を行うことができる内視鏡システムが活用されている。この種の内視鏡システムは、例えば、粘膜層或いは粘膜下層に発生する新生血管の表層微細構造、病変部の強調等、通常の観察像では得られない生体情報を簡単に可視化できる。

例えば、観察対象が癌病変部である場合、青色（Ｂ）の狭帯域光を粘膜組織に照射すると組織表層の微細血管や微細構造の状態がより詳細に観察できるため、病変部をより正確に診断することができる。

生体組織に対する光の深さ方向の深達度は、光の波長に依存する。波長の短い青色（Ｂ）光は、生体組織での吸収特性及び散乱特性により表層付近までしか光が深達せず、そこまでの深さの範囲で吸収，散乱を受けるため、主として表層組織の情報を観測することができる。

Ｂ光より波長が長い緑色（Ｇ）光の場合、Ｂ光が深達する範囲よりさらに深い所まで深達し、その範囲で吸収，散乱を受けるため、主として中層組織及び表層組織の情報を観測することができる。

Ｇ光より波長が長い赤色（Ｒ）光は、さらに深い組織まで光が到達し、その範囲で吸収，散乱を受けるため、主として深層組織及び中層組織の情報を観測することができる。

すなわち、Ｂ光、Ｇ光、及びＲ光を照射して得られる各戻り光をＣＣＤ型，ＣＭＯＳ型等の撮像センサによって受光して得られる画像信号は、それぞれ、主として表層組織の情報、主として中層組織及び表層組織の情報、及び主として深層組織及び中層組織の情報を含むことが知られている。

このため、特殊光観察では、生体組織の内の組織表層の微細血管や微細構造を観察しやすくするために、表層組織の観察に適した青色（Ｂ）の狭帯域光、および、中層組織及び表層組織の観察に適した緑色（Ｇ）の狭帯域光の２種類の狭帯域光のみを用い、主として生体組織の中層及び深層組織の観察に適した赤色（Ｒ）の狭帯域光はあまり用いられない。

そして、撮像センサで得られる主として表層組織の情報を含むＢ画像信号（Ｂ狭帯域データ）と、撮像センサで得られる主として中層組織及び表層組織の情報を含むＧ画像信号（Ｇ狭帯域データ）とを用いて画像処理を行い、モニタに疑似カラー画像を表示して被写体を観察することが行われる。

赤色（Ｒ）光を照明光として用いない場合の特殊光観察では、撮像画像信号の画像処理において、撮像センサで得られたＧ画像信号（Ｇ狭帯域データ）に所定の係数をかけてカラー画像のＲ画像データとして割り付け、Ｂ画像信号（Ｂ狭帯域データ）に異なる所定係数をかけてカラー画像のＧ画像データ及びＢ画像データにそれぞれ割り付け、ＲＧＢ３ｃｈ（チャンネル）のカラー画像データからなる疑似カラー画像を生成し、モニタに表示する。

即ち、狭帯域光モードにおける画像処理では、狭帯域光によるＧ画像信号とＢ画像信号の２色の画像信号を、ＲＧＢの３色カラー画像データに変換しモニタに疑似カラー画像として表示するため、白色光（通常光）モードにおける画像処理（撮像センサで受光して得られた３色のＲ画像信号，Ｇ画像信号，Ｂ画像信号をカラー表示するためのＲＧＢカラー画像データに変換する画像処理）とは異なるものとなっている。

Ｇ狭帯域光及びＢ狭帯域光だけでなく、Ｒ狭帯域光も用いる特殊光観察においても、表層組織の微細血管や微細構造の観察を目的とする場合には、Ｒ画像信号（Ｒ狭帯域データ）を用いずに、上述のように、Ｇ画像信号及びＢ画像信号のみを用いて画像処理を行い、モニタに疑似カラー画像表示して観察することが行われる。

この場合にも、画像処理において、上記と同様にＧ画像信号をＲ画像データに割り付け、Ｂ画像信号をＧ画像データ及びＢ画像データに割り付け、３ｃｈカラー画像データからなる疑似カラー画像を生成し、モニタに表示することが行われる。

その結果、モニタに表示された疑似カラー画像は、主として表層組織の情報を含むＢ画像信号（Ｂ狭帯域データ）を多く含んでいるため、表層組織の微細血管や微細構造の状態がより詳細に表現されたものとなり、表層組織の微細血管や微細構造が観察しやすくなる（特許文献１及び特許文献２参照）。

上述した様な内視鏡システムでは、特殊光を光源装置内で発光させ、これをライトガイドを通して電子内視鏡の先端部から観察対象に照射するのであるが、電子内視鏡を患者の体腔内に挿入している最中に光源が故障等によって消灯してしまう虞がある。この非常事態に対処するために、光源には主灯の他に予備灯を設けることが行われているが、更に従来は、例えば下記の特許文献３に記載されている様に、光源を風冷するファンの回転異常を検知して、光源が異常事態となることを事前に予測し対処する様にしている。

特許第３５５９７５５号公報 特許第３６０７８５７号公報 特開２０１０―１８４号公報

上述した特許文献３に記載された従来技術は、光源としてキセノンランプを用い、白色光を照明光とする例であり、また、光源自体の経年劣化を直接検知するものではない。特殊光観察を行う内視鏡システムでは、狭帯域光を発光させるために、光源としてレーザ光源（ＬＤ）やＬＥＤ光源等の半導体発光素子が用いられる。

しかるに、一般的に長寿命の半導体素子を光源とする内視鏡システムでも、光源の経年劣化は避けられず、光源の経年劣化に適切に対処する工夫が必要となる。

特に、レーザ光源を用いる場合、レーザ機器の取り扱い資格を持った者が専用施設内に光源装置を持ち込んで故障光源を交換しなければならないため、内視鏡システムを設置した病院内で医者や職員などが勝手にレーザ光源を交換することができないという制約がある。

このため、内視鏡システムを使用中に光源が経年劣化して消灯してしまう前に、これを事前に検知し、電子内視鏡を体腔内から抜去するまで光源を延命させ照明光を確保することが必要になる。また、一部の光源が劣化して完全に消灯し、他の光源で照明しながら抜去作業を行う場合、見易い画像を表示させることが好ましい。

本発明の目的は、一部の光源が故障して消灯した場合の抜去作業時に、見易い画像を表示させる内視鏡システム及びその駆動方法を提供することにある。また、光源が劣化したことを把握して照明光の消灯までの時間を延命させる内視鏡システム及びその駆動方法を提供することにある。

本発明の内視鏡システムは、先端部に被写体に対して照明光を照射する照明窓が設けられ、該被写体からの光を受光するカラー固体撮像素子を前記先端部に搭載した電子内視鏡と、
前記照明光としての白色光と狭帯域光を生成するための複数の半導体発光素子を有する光源装置と、
前記カラー固体撮像素子からの撮像画像信号に基づいて、表示画像信号を生成する画像処理部と、
前記表示画像信号に基づく画像を表示するモニタと、を備えた内視鏡システムであって、
前記光源装置の半導体発光素子のいずれもが故障していない場合、
前記光源装置は、通常観察モード時に白色光を生成するための半導体発光素子を発光させ、特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、前記撮像画像信号に基づいて、カラーの表示画像信号を生成し、
前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障した場合、
前記光源装置は、前記特殊光観察モード時に発光させる狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、撮像画像信号に基づいて、モノクロの表示画像信号を生成する内視鏡システムである。
また、本発明の内視鏡システムの駆動方法は、先端部に被写体に対して照明光を照射する照明窓が設けられ、該被写体からの光を受光するカラー固体撮像素子を前記先端部に搭載した電子内視鏡と、
前記照明光としての白色光と狭帯域光を生成するための複数の半導体発光素子を有する光源装置と、
前記カラー固体撮像素子からの撮像画像信号に基づいて、表示画像信号を生成する画像処理部と、
前記表示画像信号に基づく画像を表示するモニタと、
制御手段と、を備える内視鏡システムの駆動方法であって、
前記制御手段が、
前記光源装置の半導体発光素子のいずれもが故障していない場合、
前記光源装置に、通常観察モード時に白色光を生成するための半導体発光素子を発光させ、特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部に、前記撮像画像信号に基づいて、カラーの表示画像信号を生成させ、
前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障した場合、
前記光源装置に、前記特殊光観察モード時に発光させる狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、撮像画像信号に基づいて、モノクロの表示画像信号を生成させる内視鏡システムの駆動方法である。

本発明によれば、抜去作業時に見易い画像を表示させることが可能となる。また、本発明によれば、光源が故障（劣化）によって消灯に至るまで差し迫った状態になったとき、固体撮像素子の駆動モードと光源の点灯制御を変更して可能な限り消灯までの時間を延命するため、電子内視鏡を体腔内に挿入した状態で光源が故障した場合でも照明光が確保されるため、電子内視鏡の迅速な抜去が可能となる。

本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの機能ブロック図である。 図２に示す内視鏡システムの光源に用いられる狭帯域レーザ光源から出射される狭帯域光、及び青色レーザ光源と蛍光体とからなる白色光源から出射される疑似白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 図１に示す内視鏡システムの画像処理の各信号処理系を示すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４に示す青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）及び青色レーザ光源（４４５ＬＤ）からの出射光量と経過時間との関係の一実施例を示すグラフである。 図４に示す特殊光画像処理部の特殊光色変換部が備える色変換テーブルの一例を示す図である。 図２に示す内視鏡システムで実施される特殊光観察の処理手順を示すフローチャートである。 図２に示す内視鏡システムで実施される光量調整の処理手順を示すフローチャートである。 レーザ光源の経年劣化で消灯に至るときの経緯の概略を説明するグラフである。 レーザ光源劣化検出回路の説明図である。 モニタに警告表示する例を示す図である。 レーザ光源の寿命延命のための駆動制御方法の説明図である。 レーザ光源の寿命延命のための別実施形態に係る駆動制御方法の説明図である。

以下、本発明の一実施形態に係る内視鏡システムを、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成を示す外観図であり、図２は、その概略機能を示すブロック図である。本実施形態の内視鏡システム１０は、電子内視鏡１２と、本体装置を構成するプロセッサ装置１４及び光源装置１６とを備える。電子内視鏡１２は、患者（被検体）の体腔内に挿入される可撓性の挿入部２０と、挿入部２０の基端部分に連設された操作部２２と、プロセッサ装置１４及び光源装置１６に接続されるユニバーサルコード２４とを備えている。

挿入部２０の先端には先端部２６が連設され、先端部２６内に、体腔内撮影用の撮像素子（ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の固体撮像素子：図２参照）２１及び詳細は後述する蛍光体２３が内蔵される。先端部２６の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２８が設けられている。湾曲部２８は、操作部２２に設けられたアングルノブ３０が操作されたとき、挿入部２０内に挿設されたワイヤが押し／引きされ、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部２６が体腔内で所望の方向に向けられる。

ユニバーサルコード２４の基端にはコネクタ３６が設けられている。コネクタ３６は、複合タイプのものであり、プロセッサ装置１４に接続される他、光源装置１６にも接続される。

プロセッサ装置１４は、ユニバーサルコード２４内に挿通されたケーブルを介して電子内視鏡１２に給電を行い、撮像素子２１の駆動を制御すると共に、撮像素子２１からケーブル２９を介して伝送された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データに変換する。

プロセッサ装置１４で変換された画像データは、プロセッサ装置１４にケーブル接続されたモニタ３８に内視鏡撮影画像（観察画像）として表示される。また、プロセッサ装置１４は、コネクタ３６を介して光源装置１６とも電気的に接続される。

プロセッサ装置１４内には、内視鏡システム１０の全体を統括的に制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）３１が設けられており、ＣＰＵ３１が、プロセッサ装置１４内の各構成部を制御するほか、光源装置１６内の各光源制御部や、電子内視鏡１２内の撮像素子２１等の駆動制御を行う。

プロセッサ装置１４には、操作部２２等に設けられた入出力部が接続される他、観察画像データ等を記録するハードディスク４２（図４参照）が接続される。入出力部は、通常観察モード（通常光モードともいう）や特殊光観察モード（特殊光モードともいう）などのモード切替を行うモード切替部４０を含む。

電子内視鏡１２の先端部分には、被観察領域へ白色照明光や特殊光を照射する照明窓２５と、受光窓２７とが設けられており、照明窓２５の内側に蛍光体２３が内蔵されると共に、受光窓２７の内側に撮像素子２１が設けられる。撮像素子２１の受光面には複数の図示省略の受光素子（フォトダイオード：画素）が二次元アレイ状に配列形成されており、各受光素子に、ＲＧＢのカラーフィルタが例えばベイヤ配列で積層されている。なお、カラーフィルタは補色系でも良い。

照明窓２５の内側には照明光学系を構成するカバーガラスやレンズ等が配置され、受光窓２７の内側には撮像光学系を構成する対物レンズユニット等が配置されるが、これらの図示は省略する。

光源装置１６には、特殊光モードにおいて、特殊光光源として用いられる中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３ａ，３３ｂと、通常光モード及び特殊光モードの両方に用いられる白色照明光用光源として用いられる中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５ａ，３５ｂとを発光源として備えている。

青紫色レーザ光源３３ａ，青色レーザ光源３５ａが夫々の波長の主灯として用いられ、青紫色レーザ光源３３ｂ，青色レーザ光源３５ｂが予備灯として用いられる。主灯を主に用いて予備灯を主灯故障時のバックアップ用として用いても良いが、本実施形態では、主灯と予備灯と同時並列で用いる。これにより、照明光量を確保するために夫々に流す通電量を減らすことができ、光源の長寿命化を図ることができる。なお、青紫レーザ光源については、予備灯３３ｂを設けない場合もある。

青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂからの中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて、好ましくは合致して狭帯域化された波長帯域幅を持つ狭帯域光であるので、生体の構造・成分の検出能が優れている。

これら各光源３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂの半導体発光素子からの発光は、光源制御部４８（図４参照）により個別に制御されており、各光源３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂの発光条件、すなわち青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂの出射光と、青色レーザ光源３５ａ，３５ｂの出射光の光量割合は、変更自在になっている。

青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂ及び青色レーザ光源３５ａ，３５ｂは、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

これら各光源３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂから出射されるレーザ光は、集光レンズ（図示せず）により、それぞれライトガイド３９に入力され、合波器（図示せず）を介してコネクタ３６に伝送される。合波器を用いずに各光源３３ａ，３３ｂ，３５ａ，３５ｂからの各レーザ光を直接コネクタ３６に送出する構成とすることも可能である。

中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光及び中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光が合波され、コネクタ３６まで伝送されたレーザ光は、照明光学系を構成するライトガイド３９によって、それぞれ電子内視鏡１２の先端部まで伝播される。そして、青色レーザ光は、電子内視鏡１２の先端の、ライトガイド３９の光出射端と照明窓２５との間に配置された波長変換部材である蛍光体２３を励起して蛍光を発光させる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体２３を透過する。

一方、青紫色レーザ光は、その一部は蛍光体２３を励起させるが、大部分は蛍光体２３を励起させることなく透過して、狭帯域波長の照明光（いわゆる狭帯域光）となる。

なお、合波したレーザ光を分波器で複数系統例えば２系統に分波し、夫々の系統のレーザ光を別々のライトガイドを通して電子内視鏡１２の先端部に伝播し、受光窓２７の左右２箇所に設けた照明窓から夫々の蛍光体を介して被写体に対し照射する構成とすることもできる。

ライトガイド３９は、マルチモードファイバであり、一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用できる。

蛍光体２３は、青色レーザ光及び青紫色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光及び青紫色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起光と、蛍光体２３により吸収されずに透過した青色レーザ光及び青紫色レーザ光とが合わされて、白色（疑似白色）の照明光となる。

本実施形態のように、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を発光する半導体発光素子を励起光源として用いることにより、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度，色度の変化を小さく抑えることができる。

上記の蛍光体２３は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生を防止できる。また、蛍光体２３は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填材となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、光学的損失が小さくなる。

図３は、青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂからの青紫色レーザ光と、青色レーザ光源３５ａ，３５ｂからの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体２３により波長変換された発光スペクトルとを示すグラフである。

青紫色レーザ光は、中心波長４０５ｎｍの輝線（プロファイルＡ）で表される狭帯域光であり、主に特殊光観察で使用される。また、青色レーザ光は、中心波長４４５ｎｍの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体２３からの励起発光光は、概ね４５０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。

この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルＢによって、上述した疑似白色光が形成され、主に通常光とされる。なお、図示はしていないが、蛍光体２３は、青紫色レーザ光によっても励起され、青色レーザ光による場合の１／８程度の光量の励起発光光を出射し、疑似白色光を形成する。

ここで、青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂから照射される中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光及びそれに伴う蛍光体２３からの励起発光光は、４０５ｎｍの狭帯域光の成分が多く、表層組織の観察（表層組織の情報の取得）に優れる一方、蛍光体２３からの励起発光光の成分が少ないため、背景の撮像に用いられる白色光の出射光量を多くできない。

このため、被写体までの距離が近い場合には、背景としての白色光の出射光量が足りるが、被写体までの距離が離れた場合には、青紫色レーザ光による励起発光光では、白色光の出射光量が不足する。

また、青色レーザ光源３５ａ，３５ｂから照射される中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光及びそれに伴う蛍光体２３からの励起発光光は、青紫色レーザ光に比べて表層組織の観察には劣るが、蛍光体２３を強く励起し、背景としての白色光の出射光量を多くできる。

このため、青色レーザ光源３５ａ，３５ｂは、被写体までの距離が離れた場合にも白色光の光量を十分確保でき、青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂからの青紫色レーザ光による白色光の光量不足を補うことができる。

ここで、本実施形態でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限定されず、例えば、上述した疑似白色光を始めとして、Ｒ，Ｇ，Ｂ等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。

この内視鏡システム１０では、プロファイルＡとプロファイルＢとの発光強度を光源制御部４８により相対的に増減制御して、任意の輝度バランスの照明光を生成することができる。なお、本実施形態の内視鏡システム１０において、通常光モードでは、プロファイルＢの光のみが用いられ、特殊光モードでは、原則としてプロファイルＡの光及びプロファイルＡの光に基づく図示しない励起発光光が用いられ、図示しない励起発光光の光量不足を補うために、プロファイルＢの光が重畳される。

上述したように、青紫色レーザ光源（以下、４０５ＬＤという）３３ａ，３３ｂからの青紫色レーザ光による狭帯域光（プロファイルＡ）と、蛍光体２３からの図示しない励起発光光による白色光からなる照明光、及び青色レーザ光源（以下、４４５ＬＤという）３５ａ，３５ｂからの青色レーザ光と蛍光体２３からの励起発光光による白色光からなる照明光（プロファイルＢ）は、電子内視鏡１２の先端部の照明窓２５から被写体の被観察領域に向けて照射される。

そして、照明光が照射された被観察領域からの戻り光が、受光窓２７を介して撮像素子２１の受光面上に結像され、撮像素子２１によって被観察領域が撮像される。撮像後に撮像素子２１から出力される撮像画像の画像信号が、スコープケーブル２９を通じてプロセッサ装置１４の画像処理システム３７（図２）に入力される。

撮像素子２１によって撮像された撮像画像信号は、プロセッサ装置１４の画像処理システム３７を含む信号処理系によって画像処理され、モニタ３８や記録装置４２に出力され、ユーザの観察に供される。

図４は、本実施形態に係る内視鏡システム１０の画像処理を行う信号処理系の構成図である。同図に示すように、内視鏡システム１０の信号処理系は、電子内視鏡１２の信号処理系と、光源装置１６の信号処理系と、プロセッサ装置１４の信号処理系（図２の画像処理システム３７）とを備え、プロセッサ装置１４にモニタ３８と記録装置４２とが接続され、モード切替部４０がプロセッサ装置１４と光源装置１６とに接続される。

電子内視鏡１２の信号処理系は、撮像素子２１から出力されるアナログの撮像画像信号に対し相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理や自動利得制御（ＡＧＣ）処理を行うためのＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４と、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４でサンプリングと利得制御が行われたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器４６とを有する。デジタル信号に変換された撮像画像信号は、コネクタ３６を介してプロセッサ装置１４の画像処理システム３７に入力される。

また、光源装置１６の信号処理系は、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３ａ，３３ｂ及び青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５ａ，３５ｂのオンオフ制御及び光量制御を行う光源制御部４８を有する。

ここで、光源制御部４８は、内視鏡システム１０の稼働開始に伴う光源オン信号に応じて青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂを点灯したり、モード切替部４０からの特殊光モードと通常光モードとの切替信号に応じて青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂのオンオフ制御を行ったり、後述する光量算出部５０から算出された画像の輝度値に応じて、青紫色レーザ光源３３ａ，３３ｂ及び青色レーザ光源３５ａ，３５ｂの発光強度、すなわち光源３３ａ，３３ｂ及び光源３５ａ，３５ｂに流す電流値を制御する。

すなわち、光源制御部４８は、後述する光量算出部５０及び光量割合算出部５６と共に、算出される出射光量及び出射光量の割合に基づいて、光源３３ａ，３３ｂ及び光源３５ａ，３５ｂの発光条件、すなわち光量割合を変更する光量割合変更手段として機能する。

プロセッサ装置１４の信号処理系は画像処理システム３７（図２参照）で構成される。この画像処理システム３７は、光量算出部５０と、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）５２と、ノイズ除去回路５４と、光量割合算出部５６と、画像処理切替部（スイッチ）６０と、通常光画像処理部６２と、特殊光画像処理部６４と、画像表示信号生成部６６とを有する。

光量算出部５０は、内視鏡１２のＡ／Ｄ変換器４６からコネクタを介して入力されたデジタル画像信号を用いて、撮像素子２１で受光した戻り光の光量、つまり、撮像画像の輝度値を算出する。そして、これら算出された光量は光源制御部４８及び光量割合算出部５６へ出力される。

光源制御部４８では、これら算出された光量が、所定値に満たない場合、戻り光の光量が所定値以上となるように、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３ａ，３３ｂ及び青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５ａ，３５ｂの出射光量を制御する。以下、主灯，予備灯の光源３３ａ，３３ｂを纏めて光源３３とし、主灯，予備灯の光源３５ａ，３５ｂを纏めて光源３５とする。

出射光量の制御では、まず、内視鏡先端と被写体との位置を固定し、青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５を停止し、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３だの出射光量を増加させる（図５（ａ）参照）。算出される戻り光の光量が所定値以上となれば、その出射光量で被写体の撮像を行う。また、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３の出射光量が最大となり、それでも戻り光の光量が足りない場合には、図５（ｂ）に示すように、青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５を点灯し、全体での出射光量を増加させ、算出される戻り光の光量が所定値以上となれば、その出射光量で被写体の撮像を行う。

一般的に、狭帯域光光源である青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３の出射光量は、それほど多くなく、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３の出射光量を最大としても、その出射光量は限られるため、内視鏡が被写体から離れると撮像素子側で検出される戻り光の光量は足りなくなる。

この光量不足を補うために青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５の照射光量を増加させると、光量は足りるが、撮像画像の色調が変わるのはもちろん、特殊光観察される表層血管の微細構造に関する撮像画像の情報も目立たなくなる。このため、画像処理システム３７において適宜必要な画像処理を行う必要がある。

また、撮像に必要な戻り光の光量を得るために、前述のとおり内視鏡先端と被写体との位置を固定して出射光量の制御を行ったが、出射光量を固定して、内視鏡先端の位置を移動させてもよい。例えば、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３の出射光量を所定値で固定しておき、内視鏡を動かして、戻り光の光量が所定値以上となるように内視鏡先端と被写体との位置を調整してもよい。

もちろん、青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３のみでは光量が足りないと予め分かるような位置で撮像を行う場合は、予め青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３の出射光量を最大とし、青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５の出射光量を所定値で固定して、前述と同様に、内視鏡を動かして戻り光の光量が所定値以上となるように内視鏡先端と被写体との位置を調整してもよい。

光量割合算出部５６は、光源制御部４８による青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３３及び青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５を駆動する電流の電流値の情報を受け、４０５ＬＤ３３及び４４５ＬＤ３５の出射光量の光量割合を算出する。算出された光量割合は、特殊光画像処理部６４の後述する特殊光色変換部７４へ出力される。

なお、レーザの光量割合が変わると、撮像画像のホワイトバランスが変化する。そのため、図示はされていないが、４０５ＬＤ３３及び４４５ＬＤ３５の光量並びに光量割合がＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４へ出力され、この光量及び光量割合の情報に基づいてホワイトバランスを取るためのＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４のゲインが変更されて、撮像素子２１の電気的なゲインが変更されるように信号処理系を構成してもよい。また、図示はされていないが、ホワイトバランスを決定する前述のゲインの情報は、画像処理部６２及び特殊光画像処理部６４へ出力され、色変換及び特殊光色変換に用いられる。

ＤＳＰ５２（デジタルシグナルプロセッサ）は、光量算出部５０で光源光量が検出された後、Ａ／Ｄ変換器４６から出力されたデジタル画像信号にガンマ補正、色補正処理を行う。ノイズ除去回路５４は、ＤＳＰ５２でガンマ補正，色補正処理が施されたデジタル画像信号から、例えば、移動平均法やメディアンフィルタ法等の画像処理におけるノイズ除去方法を行ってノイズを除去する。こうして、電子内視鏡１２からプロセッサ装置１４に入力されたデジタル画像信号は、ＤＳＰ５２及びノイズ除去回路５４でガンマ補正，色補正処理及びノイズ除去等の前処理がなされる。

画像処理切替部６０はスイッチで構成され、モード切替部（入力部）４０の指示（切替信号）に基づいて、前処理されたデジタル画像信号を後段の通常光画像処理部６２に送るか、又は、特殊光画像処理部６４に送るかを切り替える。本実施形態では、通常光画像処理部６２及び特殊光画像処理部６４による画像処理前のデジタル画像信号を画像信号といい、画像処理前後のデジタル画像信号を画像データと呼ぶことにする。

通常光画像処理部６２は、通常光モードにおいて、４４５ＬＤ及び蛍光体２３による白色光（プロファイルＢ）による前処理済デジタル画像信号に適した通常光用画像処理を施す部分であって、色変換部６８と、色彩強調部７０と構造強調部７２とを有する。

色変換部６８は、前処理済のＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号に、３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などの色変換処理を行い、色変換処理済ＲＧＢ画像データに変換する。

色彩強調部７０は、画面内の血管と粘膜との色味の差をつけて、血管が見易くなるように強調するためのものであって、色変換処理済ＲＧＢ画像データに対して、画面を見ながらする処理、例えば、画面全体の平均の色味を見て、その色味を平均値より血管と粘膜との色味の差をつける方向に強調する処理を行う。

構造強調部７２は、色彩強調処理済ＲＧＢ画像データに対して、シャープネスや輪郭強調等の構造強調処理を行う。

構造強調部７２で構造強調処理が施されたＲＧＢ画像データは、通常光用画像処理済ＲＧＢ画像データとして通常光画像処理部６２から画像表示信号生成部６６に入力される。

特殊光画像処理部６４は、特殊光モードにおいて、４０５ＬＤ３３からの青紫色レーザ光（プロファイルＡ）、並びに４４５ＬＤ３５及び蛍光体２３からの白色光（プロファイルＢ）による前処理済デジタル画像信号に適した特殊光用画像処理を施す部分であって、特殊光色変換部７４と色彩強調部７６と、構造強調部７８とを有する。

特殊光色変換部７４は、入力された前処理済のＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号のＧ画像信号に所定係数をかけてＲ画像データに割り付け、Ｂ画像信号に異なる所定係数をかけて夫々をＧ画像データ及びＢ画像データに割り付け、ＲＧＢ画像データを生成した後、生成されたＲＧＢ画像データに、色変換部６８と同様に３×３マトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などの色変換処理を行う。

具体的には、特殊光色変換部７４は、割り付け後のＲ，Ｇ，Ｂの画像データに対して、輝度の正規化を行い、Ｒｎｏｒｍ，Ｇｎｏｒｍ，Ｂｎｏｒｍの画像データを生成する。次に、これら正規化したＲｎｏｒｍ，Ｇｎｏｒｍ，Ｂｎｏｒｍ画像データに対して、光量割合に応じた色調への補正を行う。色調補正後の画像データを、Ｒａｄｊ，Ｇａｄｊ，Ｂａｄｊ画像データとすると、色調補正後のＲａｄｊ，Ｇａｄｊ，Ｂａｄｊ画像データは、次の数１で示すような演算により求められる。

ここで、ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、それぞれ各色の色変換係数であり、光量割合算出部５６で算出された光量割合に応じて求められる。特殊光色変換部７４は、図６に示すように、光量割合（光量比率）に対応する各色の色変換係数を定めた色変換係数テーブル８０を備え、算出された光量割合に基づいて、色変換係数テーブル８０より、色変換係数ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを決定する。

色変換係数テーブル８０の色変換係数ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、図６に示すように、それぞれ各光量割合に対応してＲ００，Ｒ０１，Ｒ０２，…、Ｇ００，Ｇ０１，Ｇ０２，…、Ｂ００，Ｂ０１，Ｂ０２，…として設定されている。光量割合算出部５６で算出された光量割合に対応する色変換係数を数１に代入することで、色調補正された画像データＲａｄｊ，Ｇａｄｊ，Ｂａｄｊが得られる。

例えば、光源制御部４８において制御される４０５ＬＤ３３の光量と４４５ＬＤ３５の光量との比が、１００：１０、つまり、光量割合が４０５ＬＤ：４４５ＬＤ≒９０．９：９．１であるとき、色変換係数は、図６に示す色変換係数テーブルにより、（ＫＲ，ＫＧ，ＫＢ）＝（Ｒ１０，Ｇ１０，Ｂ１０）と求まる。この色変換係数は、図６に示すテーブルとして表すことに限らず、数式化して表してもよく、また、代表点のみ数値化して他の点を補間演算により求めてもよい。

色彩強調部７６は、色彩強調部７０と同様に、画面内の血管と粘膜との色味の差を付けて、血管が見易くなるように強調するためのものであって、色変換処理済ＲＧＢ画像データに対して、画面を見ながらする処理、例えば、画面全体の平均の色味を見て、その色味を平均値より血管と粘膜との色味の差をつける方向に強調する処理を行う。

構造強調部７８は、構造強調部７２と同様に、色彩強調処理済ＲＧＢ画像データに対して、シャープネスや輪郭強調等の構造処理を行う。構造強調部７８で最適な周波数強調処理が施されたＲＧＢ画像データは、特殊光用画像処理済ＲＧＢ画像データとして特殊光画像処理部６４から画像表示信号生成部６６へ出力される。

また、前述のとおり、光量が足りず青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５の出射光量を増加させた場合、撮像ための光量は足りるが、撮像画像の色調が変わるのはもちろん、特殊光観察される表層血管の微細構造に関する撮像画像の情報も目立たなくなる。そこで、特殊光画像処理部６４は、色変換部６８の前段階において、撮像画像上の表層血管を強調するためにも、フレーム加算処理、または、ビニング処理を行ってもよい。

ここでフレーム加算処理とは、通常、１フレームで１画像を生成するフレームを複数枚加算する処理であり、また、ビニング処理とは、画像を構成する画素を複数画素ずつ統合する処理である。なお、フレーム加算処理及びビニング処理ではなく、予め撮像素子２１の電荷蓄積時間を長めにとってもよい。フレーム加算処理と略同様の効果が得られる。

画像表示信号生成部６６は、通常光モードでは通常光画像処理部６２から入力された画像処理済ＲＧＢ画像データを、特殊光モードでは特殊光画像処理部６４から入力された画像処理済ＲＧＢ画像データを、夫々、表示画像信号に変換する。この表示画像信号は、ソフトコピー画像としてモニタ３８に表示され、また、記録装置４２に対して出力される。記録装置４２に記録された表示画像信号は、ハードコピー画像として記録装置４２から出力される。

通常光モードでは、白色光を照射して撮像素子２１で撮像され、プロセッサ装置１４で前処理及び通常光画像処理がなされた表示画像信号に基づく通常観察用画像が、モニタ３８に、ソフトコピー画像として表示される。特殊光モードでは、白色光に加え、特殊光を照射して撮像素子２１で撮像され、プロセッサ装置１４で前処理及び特殊光画像処理がなされた表示画像信号に基づく特殊光観察画像が、モニタ３８にソフトコピー画像として表示される。

記録装置４２も、通常光モードでは、白色光を照射して得られた通常観察画像をハードコピー画像として出力し、特殊光モードでは、白色光及び特殊光を照射して得られた特殊光観察画像をハードコピー画像として出力する。なお、必要に応じて、画像表示信号生成部６６で生成された表示画像信号は、画像情報として、図示しないが、メモリやストレージ装置からなる記憶部に記憶されても良い。

一方、モード切替部（入力部）４０は、通常光モードと特殊光モードとを切り替えるためのモード切替ボタンを有し、モード切替部４０からのモード切替信号は、光源装置１６の光源制御部４８に入力される。ここで、モード切替部４０は、入出力部（図４ではモニタ３８，記録装置４２，モード切替部４０）の入力部４０として配置されているが、プロセッサ装置１４、電子内視鏡１２の操作部、または光源装置１６に配置されてもよい。なお、モード切替部４０からの切替信号は、光源制御部４８及び画像処理切替部６０へ出力される。

次に、上述した構成の実施形態における内視鏡システムの動作を、図７及び図８を用いて説明する。本実施形態においては、まず、通常光モードで通常光観察が行われているものとする。つまり、４４５ＬＤ３５が点灯され、白色光による撮像画像データについて、通常光画像処理部６２で通常光画像処理が行われている。

ここで、図７に示す処理手順の通り、ユーザによって特殊光モードへの切替が行われる。ユーザがモード切替部４０を操作することでモード切替信号（特殊光ＯＮ）が出力され、画像処理切替部６０における画像処理が特殊光モードに切り替えられる（ステップＳ１０）。

特殊光モードに切り替えられると、次のステップＳ２０で、光源の光量調整が行われる。この光源からの出射光量の調整は、内視鏡先端と被写体との位置関係の変化に応じて常に行われる必要がある。図８は、内視鏡先端と被写体との位置を固定した際における光量調整の詳細処理手順を示すフローチャートである。

まず最初に、図８のステップＳ１２０で、青紫色レーザ光（４０５ＬＤ）３３から所定量の狭帯域光（４０５ｎｍ）が出射され、内視鏡先端より被写体に向けて、照明光として狭帯域光（４０５ｎｍ）およびその励起発光光（蛍光体２３の蛍光）が照射される。照射された照明光は、被写体で反射され、撮像素子２１によりその戻り光が撮像画像情報として取得される（ステップＳ１２２）。

撮像時画像情報が取得されると、撮像画像情報は、ＣＤＳ・ＡＧＣ４４、Ａ／Ｄ変換部４６を経て、光量算出部５０へ出力され、撮像素子２１における戻り光の光量（該撮像画像の輝度値）が算出される（ステップＳ１２４）。算出された戻り光の光量は、光源制御部４８へ出力される。

光源制御部４８は、光量割合算出部５６で算出された光量に基づいて、光量が足りているか否か、つまり戻り光の光量が所定値以上か否かの判定を行う（ステップＳ１２６）。光量が足りている場合、その位置での照射光量は変更する必要がなく、光源の光量調整は行われず、図７の被写体撮像処理（ステップＳ３０）に進む。もちろん、光量が多すぎて撮像素子２１がオーバーフローを起こすような場合には、４０５ＬＤ３３に流れる駆動電流の電流値を減少させる制御を行う。

また、光量が足りない場合、光源制御部４８は、４０５ＬＤ３３に流れる駆動電流の電流値から、４０５ＬＤ３３の出力が最大か否かを判定する（ステップＳ１２８）。

４０５ＬＤの出力が最大でない場合、光源制御部４８は４０５ＬＤ３３の出力（駆動電流の電流値）を所定量上げ（ステップＳ１３０）、再度、光量の算出（ステップＳ１２４）を行う。

また、４０５ＬＤ３３の出力が最大の場合、光源制御部４８は、青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３５が点灯しているか否かを判定する（ステップＳ１３２）。４４５ＬＤ３５が点灯していない場合、４４５ＬＤ３５を点灯して（ステップＳ１３４）、再度、光量の算出（ステップＳ１２４）を行う。４４５ＬＤ３５が点灯すると、照明光として狭帯域光（４０５ｎｍ）及びその励起発光光に重畳して、狭帯域光（４４５ｎｍ）及びその励起発光光が内視鏡先端より被写体に照射される。

また、４４５ＬＤ３５が既に点灯している場合には、４４５ＬＤ３５の出力を上げ（ステップＳ１３６）、再度、光量の算出（ステップＳ１２４）を行う。こうして撮像素子２１における戻り光の光量が所定値以上になるまで、図８のステップに基づいて、出射光量の調整を行う。

なお、図８の処理手順には記載していないが、４４５ＬＤ３５の出力を最大としても光量が足りない場合には、そのまま、図７に示す被写体の撮像処理（ステップＳ３０）を行うか、内視鏡先端と被写体との位置を再度調整し、内視鏡先端を被写体に近づける。

ここでは、内視鏡先端と被写体との位置を固定した場合の光量調整の動作について説明したが、前述のとおり、光源からの出射光量を固定し、内視鏡先端と被写体との位置を変更してもよい。その場合、前述のとおり、４０５ＬＤ３３の出射光量を所定値とし、４４５ＬＤ３５を停止して、内視鏡先端と被写体との位置関係を変更する場合と、４０５ＬＤ３３の出射光量を最大とし、４４５ＬＤ３５の出射光量を所定値として、内視鏡先端と被写体との位置関係を変更する場合との２つの動作が考えられる。

４０５ＬＤ３３のみを用いる場合は、主に内視鏡先端と被写体との位置を近くして撮像を行う場合に用いられ、４０５ＬＤ３３の出射光量を最大とし、４４５ＬＤ３５の出射光量を所定値とする場合は、主に、内視鏡先端と被写体との位置を遠くして撮像を行う場合に用いられる。

光量の調整（図７のステップＳ２０）が行われると、次に、ステップＳ３０で、被写体の撮像が行われ、撮像素子２１により、撮像画像情報が取得される。撮像画像情報は、前述のとおり、ＣＤＳ・ＡＧＣ４４，Ａ／Ｄ変換器３６により適宜処理され、光量割合算出部５６へ出力される。

光量割合算出部５６では、撮像画像情報から、Ｂ光の光量及びＧ光の光量のそれぞれが算出され、光量割合算出部５６へ出力される（ステップＳ３２）。また、撮像画像情報は、撮像画像信号として、ＤＳＰ５２，ノイズ除去回路５４を通って特殊光画像処理部６４へ出力される。

光量割合算出部５６では、光源制御部４８から４０５ＬＤ３３の出射光量及び４４５ＬＤ３５の出射光量の情報を取得し、４０５ＬＤ３３と４４５ＬＤ３５との光量割合を算出する（ステップＳ３４）。算出された光量割合は、特殊光画像処理部６４の特殊光色変換部７４へ出力される。

特殊光画像処理部６４の特殊光色変換部７４は、算出された光量割合の情報と、色変換係数テーブル８０とから、特殊光色変換に用いる色変換係数ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを決定する（ステップＳ３６）と共に、特殊光画像処理部６４へ入力された撮像画像信号は特殊光画像データに変換される（ステップＳ３８）。なお、特殊光色変換前に、フレーム加算処理等の画像強調処理が行われてもよい。

次のステップＳ４０では、ステップＳ３８の特殊光画像データにステップＳ３６の色変換係数を適用して擬似カラー画像（ＲＧＢ画像データ）に変換する。そして、このＲＧＢ画像データに対して、色彩強調部７６及び構造強調部７８が各種画像処理を施し（ステップＳ４２）た後、画像表示信号生成部６６へ出力されて画像表示信号が生成される（ステップＳ４４）。最後のステップ４６で、この画像表示信号は、特殊光画像としてモニタ３８で表示され、記録装置４２に記録され、この処理手順を終了する。

以上、特殊光観察を行う内視鏡システム１０の構成及び動作を詳述したが、レーザ光源３３，３５のうち、使用頻度の高い光源３５（３５ａ，３５ｂ）が使用中に経年劣化で消灯してしまう虞がある。

上述した様に、本実施形態では、主灯３５ａと予備灯３５ｂとを同時に並列で使用しているため、両灯３５ａ，３５ｂの使用期間は同じであり、同じ様に経年劣化する。そこで、本実施形態では、主灯３５ａと予備灯３５ｂの夫々の経年劣化の程度を検出し、経年劣化の程度がより進んでいる方のレーザ光源について次の監視を行い、それに伴う後述の駆動制御を行う。

図９は、レーザ光源の経年劣化の進行具合を説明するグラフである。レーザ光源は、使用年数が増えるに従って、徐々に発光効率（光源効率）が低下して行き、同じ電力を供給しても、暗くなっていく。光源効率がある程度低下し、図示する例では効率７５％に達したＸ点に至ると、いきなり消灯してしまう。図９の上段グラフの横軸は、使用期間ｔの対数をとっており、Ｘ点に至るまでは数年（図示の例では６年としている。）かかる。

この消灯に至る期間（点線円Ｆ内）を拡大したグラフが下段グラフであり、横軸は使用期間ｔそのもので表している。使用期間ｔを対数で表した上段グラフではＸ点から消灯に至るまで時間は無いが、実際には、下段グラフに示す様に、１０分程度の余裕がある。この１０分も、光源個体差により数分の場合もあり、２０分，３０分の場合もあり、Ｘ点に至った後、あとどれくらい消灯までに余裕があるかの予測はできない。Ｘ点も、この例では効率７５％としているが、このＸ点の効率が何％になるかも不明である。

しかし、多数のレーザ光源の統計データをとることで、Ｘ点となる範囲つまり危険範囲を精度良く定めることが可能である。そこで、本実施形態では、危険範囲となる上限の光源効率を、光源を延命する駆動制御の開始点Ｙと定め、光源効率が低下してＹ点に達したとき、後述の光源延命駆動制御を行う。勿論、Ｘ点を検出して光源延命駆動制御の開始点Ｙとしても良い。

なお、上記の説明では、「光源効率」で説明したが、実際には、レーザ光源のアノード電位ＶA，カソード電位Ｖk，順方向降下電圧Ｖf等により、光源延命駆動制御の開始点Ｙを定める。

図１０（ａ）は、レーザ光源の劣化検出回路の説明図である。レーザ光源ＬＤは、例えば定電流ドライバによって駆動される。そこで、劣化検出回路９１は、レーザ光源ＬＤのアノード電位ＶAとカソード電位Ｖkとを検出し、両者間の差から順方向降下電圧Ｖf（＝ＶA−Ｖk）を求め、順方向降下電圧Ｖfからレーザ光源ＬＤの劣化の程度を判定する。この順方向降下電圧Ｖfは、図１０（ｂ）に示す様に、図９のＸ点以降に急に増加するため、レーザ光源ＬＤの劣化程度を検出可能である。

図１０（ｂ）の例は、レーザ光源ＬＤを定電流駆動する場合であるが、光出力を一定とするＡＰＣ（オートパワーコントロール）駆動の場合でもレーザ光源に流れる電流をアノード・カソード間電圧で除算した電流／電圧の値で光源劣化の程度を検出でき、定電圧駆動する場合でもレーザ光源に流れる電流値の上昇程度で光源劣化の程度を検出できる。

図１１は、光源が劣化して上述した光源延命の駆動制御開始時にモニタ３８に表示する警告表示の例を示す図である。患者の体腔内に電子内視鏡１２を挿入している医者等の内視鏡操作者は、モニタ３８に表示されている観察画像９２を注視している。このため、本実施形態では、観察画像９２に重ねて「故障発生：直ぐにスコープを抜いて下さい」という警告を点滅させて表示する。これにより、医者等の内視鏡操作者は、直ちに電子内視鏡１２の抜去作業に入ることになる。

このとき、図９で説明した様に、１０分程度で光源が消灯してしまう。体腔内は曲がりくねっているため、照明光がなくなると電子内視鏡１２の抜去作業がしづらくなる。そこで、光源の寿命を少しでも長く保ち、照明光を確保する駆動制御を開始する。

尤も、寿命が間近に迫った光源は光源３５ａ，３５ｂのいずれか一方であり、別光源３３ａ，３３ｂもあるため、照明光が完全になくなる事態は起きないが、発光量の大きい光源３５ａ，３５ｂの一方が消灯してしまう事態が目前に迫った場合には、電子内視鏡１２の抜去作業を優先させるべく警告表示する。

図１２は、寿命が目前に迫った光源の照明光を確保する駆動制御の説明図であり、この例では、撮像素子２１としてＣＭＯＳ型を用いた例を示している。寿命がまだあるＣＭＯＳ型の撮像素子２１では、例えば〔１／３０〕秒毎に１フレームの被写体画像を撮像しており、通常、ローリングシャッタ駆動される。ローリングシャッタ駆動では、被写体を動画像として撮像しており、各画素行毎に、少しずつ露光期間（ある画素行にリセット信号２０１を印加するタイミングから、この画素行の画素信号を読み出す読出信号２０２を印加するタイミングまで）をずらしながら各画素行順に被写体画像の撮像を行っている。

レーザ光源３３，３５の寿命は、発光時間（点灯期間）の積算値に依存するため、発光時間を短くして長寿命化を図るために、図１２（ａ）に示す様に、各フレーム画像を撮像するときに、最初の画素行の露光開始（リセット信号２０１）から最後の画素行の読出信号２０２まで期間だけ、レーザ光源３３，３５をオンとし、それ以外の期間はレーザ光源３３，３５をオフとする駆動が行われる。

今、レーザ光源３５ａ，３５ｂのいずれか一方の寿命が差し迫った状態になったとき、上述した様に、短期間に消灯してしまう虞がある。本実施形態では、この短い寿命をなるべく長く維持して電子内視鏡１２を患者の体腔内から引き抜くまで照明光を確保する制御を行う。

そこで、通常は図１２（ａ）に示す様に、露光期間が〔１／３０〕秒近くの１フレーム画像を１秒間に３０フレーム撮像していたものを、図１２（ｂ）に示す様にフレームレートを落とし、この例では、１フレーム期間（〔１／３０〕秒）置き即ち、１秒間に１５フレームの被写体画像を撮像する様にする。そして、撮像していない期間のレーザ光源３３，３５をオフとする。これにより、寿命が差し迫ったレーザ光源の残りの寿命を延ばすことが可能となる。この例では、フレームレート「３０」をフレームレート「１５」に落としたが、勿論「１０」等、それ以下にフレームレートを落とすことで、延命時間を延ばすことが可能となる。

図１３は、寿命が目前に迫った光源の照明光を確保する別実施形態の駆動制御の説明図である。図１３（ａ）は図１２（ａ）と同じ図であり、図１３（ｂ）との比較のために図示している。図１２の実施形態ではフレームレートを落としたが、この実施形態では、フレームレートは落とさずに、図１３（ｂ）に示す様に、１フレーム画像を撮像するときの露光期間、即ち、レーザ光源３５をオンにする期間を短くしている。この実施形態によっても、寿命が差し迫ったレーザ光源３５を延命させることが可能となる。

本実施形態では、各フレーム画像の露光期間を短時間としたため、そのままだと暗い画像が撮像されることになる。被写体の綺麗な画像を撮像するのが目的ではなく、電子内視鏡１２の抜去作業のための照明光確保が目的であるため、画質が劣化しても問題はない。このため、本実施形態では、撮像され固体撮像素子２１から出力された信号を、図４のＣＤＳ・ＡＧＣ４４により増幅すれば、明るく見易い画像を得ることが可能となる。

以上述べた実施形態では、図１２のフレームレートの低減と、図１３の露光期間の短時間化及びＡＧＣ４４による増幅とを別々に説明したが、勿論、両者を併用することで、更にレーザ光源の延命を図ることが可能となる。

この様に、レーザ光源３５ａ，３５ｂのいずれか一方の寿命が差し迫った状態となっても、電子内視鏡１２を患者の体腔内から抜去するまでの間、照明光を確保することが可能となり、迅速な抜去作業が可能となる。

また、上述した駆動制御を実行したにもかかわらず、悪い方のレーザ光源（例えば３５ｂとする）が完全に消灯してしまっても、並列に使用している残りのレーザ光源３５ａがまだ点灯している確率は高く、照明光は確保可能である。この場合、照明光の光量は半減するが、明るい画像が必要ならば、ＡＧＣ４４で固体撮像素子２１の出力信号を増幅すれば良い。

この抜去作業中に、２つのレーザ光源３５ａ，３５ｂが共に完全に消灯してしまった場合でも、別のレーザ光源３３ａ（３３ｂ）が点灯している可能性は高い。つまり、４つ（または３つ）のレーザ光源が全て同時に故障してしまう確率は低い。このため、この場合には、レーザ光源３５ａ，３５ｂよりは暗い照明光ではあるが、レーザ光源３３ａ（３３ｂ）からの照明光を用いて抜去作業を継続する。暗い照明光のため、ＡＧＣ４４の増幅率を上げ、また、撮像画像をモノクロ画像とすることで見易い画像とすることができる。更に、シャッタ期間（露光期間）を延ばすことで、少しでも明るい画像を確保し、抜去作業を助けることが可能である。

以上述べた実施形態は、明るい照明光を発光するレーザ光源３５ａ，３５ｂのいずれか一方の寿命が差し迫った場合を説明したが、特殊光観察を行うためのレーザ光源３３ａ，３３ｂの寿命が尽きる場合もある。この場合、レーザ光源３５ａ，３５ｂの寿命がまだ十分に残っているのであれば、特殊光観察モードを禁止するだけで済む。特殊光観察モードの禁止は、例えば図１１のモニタ画面に「特殊光観察モード禁止」の文字を点滅表示すれば良い。

なお、図１２，図１３の例は、撮像素子２１がＣＭＯＳ型の例であるが、ＣＣＤ型であっても、フレームレートを任意に落としたり、露光期間を任意に短縮したり、ＡＧＣ４４で増幅率を任意に変更することは可能である。

以上述べた様に、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、先端部から被写体に対して照明光を照射し、該被写体からの光を受光する固体撮像素子を前記先端部に搭載した電子内視鏡と、半導体発光素子でなる複数系統の光源を搭載し、該光源の発光光を前記電子内視鏡に導入し、該発光光を前記照明光として前記被写体に対して照射する光源装置とを備える内視鏡システムであって、前記複数系統の光源のうち少なくとも１つの系統の光源が、点灯中に消灯危険レベルまで劣化したとき、前記固体撮像素子の駆動モードを変更して、前記光源の点灯時間を前記消灯危険レベルまで劣化する前の点灯時間に比べて短くすることを特徴とする。

また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記固体撮像素子のフレームレートを、前記消灯危険レベルまで劣化する前のフレームレートに比較して低下させることで前記駆動モードを変更することを特徴とする。

また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記固体撮像素子の露光期間を、前記消灯危険レベルまで劣化する前の露光期間に比べて短期間にすることで前記駆動モードを変更し、該露光期間のみ前記光源を点灯することを特徴とする。

また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記露光期間を短期間にしたとき、前記固体撮像素子から出力される信号の増幅率を上げることを特徴とする。

また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記駆動モードを変更するとき前記固体撮像素子の撮像画像を表示するモニタ画面に警告表示を行うことを特徴とする。

また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記光源として、第１波長域の光を発光する少なくとも２つの光源を備え、該光源の発光光を受光して黄色光の蛍光を発光する蛍光体が前記電子内視鏡の前記先端部に内蔵されることを特徴とする。

また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記光源として、前記第１波長域の光を発光する光源の他に、該第１波長域の光よりも前記蛍光の発光量が少ない第２波長域の光を発光する光源を備え、前記第１波長域の光を発光する少なくとも２つの前記光源がいずれも劣化によって消灯してしまった場合には前記第２波長域の光を前記照明光にすると共に、該消灯の前後において、前記固体撮像素子から出力される撮像画像信号の画像処理を切り替えて撮像画像の色バランスを変更することを特徴とする。

以上述べた実施形態によれば、光源が劣化して消灯間近になったときでも、消灯までの時間を延命させて照明を行う駆動ができ、電子内視鏡を迅速に体腔内から抜去することが可能となる。

本発明に係る内視鏡システムは、光源が経年劣化して消灯間近であっても、消灯に至るまでの寿命を少しでも延命できるため、半導体発光素子を光源とする内視鏡システムに適用すると有用である。

１０ 内視鏡システム
１２ 電子内視鏡（スコープ）
１４ プロセッサ装置
１６ 光源装置
２１ 撮像素子
２３ 蛍光体
２５ 照明窓
２６ 先端部
２７ 照明窓
３１ ＣＰＵ
３３ａ，３３ｂ 波長４０５ｎｍのレーザ光発光光源
３５ａ，３５ｂ 波長４４５ｎｍのレーザ光発光光源
３７ 画像処理システム
３８ モニタ
２０１ シャッタ（リセット）パルス
２０２ 読出パルス

本発明の内視鏡システムは、先端部に被写体に対して照明光を照射する照明窓が設けられ、該被写体からの光を受光するカラー固体撮像素子を前記先端部に搭載した電子内視鏡と、
前記照明光としての白色光と狭帯域光を生成するための複数の半導体発光素子を有する光源装置と、
前記カラー固体撮像素子からの撮像画像信号に基づいて、表示画像信号を生成する画像処理部と、
前記表示画像信号に基づく画像を表示するモニタと、を備えた内視鏡システムであって、
前記光源装置の半導体発光素子のいずれもが故障していない場合、
前記光源装置は、通常観察モード時に白色光を生成するための半導体発光素子を発光させ、特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、前記撮像画像信号に基づいて、カラーの表示画像信号を生成し、
前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障した場合、
前記光源装置は、前記特殊光観察モード時に発光させる狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、前記撮像画像信号に基づいて、モノクロの表示画像信号を生成する内視鏡システムである。
また、本発明の内視鏡システムの駆動方法は、先端部に被写体に対して照明光を照射する照明窓が設けられ、該被写体からの光を受光するカラー固体撮像素子を前記先端部に搭載した電子内視鏡と、
前記照明光としての白色光と狭帯域光を生成するための複数の半導体発光素子を有する光源装置と、
前記カラー固体撮像素子からの撮像画像信号に基づいて、表示画像信号を生成する画像処理部と、
前記表示画像信号に基づく画像を表示するモニタと、
制御手段と、を備える内視鏡システムの駆動方法であって、
前記制御手段が、
前記光源装置の半導体発光素子のいずれもが故障していない場合、
前記光源装置に、通常観察モード時に白色光を生成するための半導体発光素子を発光させ、特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部に、前記撮像画像信号に基づいて、カラーの表示画像信号を生成させ、
前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障した場合、
前記光源装置に、前記特殊光観察モード時に発光させる狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部に、前記撮像画像信号に基づいて、モノクロの表示画像信号を生成させる内視鏡システムの駆動方法である。

Claims (10)

1. 先端部に被写体に対して照明光を照射する照明窓が設けられ、該被写体からの光を受光するカラー固体撮像素子を前記先端部に搭載した電子内視鏡と、
   前記照明光としての白色光と狭帯域光を生成するための複数の半導体発光素子を有する光源装置と、
   前記カラー固体撮像素子からの撮像画像信号に基づいて、表示画像信号を生成する画像処理部と、
   前記表示画像信号に基づく画像を表示するモニタと、を備える内視鏡システムであって、
   前記光源装置の半導体発光素子のいずれもが故障していない場合、
   前記光源装置は、通常観察モード時に白色光を生成するための半導体発光素子を発光させ、特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、前記撮像画像信号に基づいて、カラーの表示画像信号を生成し、
   前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障した場合、
   前記光源装置は、前記特殊光観察モード時に発光させる狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、撮像画像信号に基づいて、モノクロの表示画像信号を生成する内視鏡システム。
2. 請求項１に記載の内視鏡システムであって、
   前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障して、前記複数の半導体発光素子のうちの特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させた場合、前記カラー固体撮像素子の露光期間を延ばす内視鏡システム。
3. 請求項１又は２に記載の内視鏡システムであって、
   前記複数の半導体発光素子のうちの特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子の全てが故障した場合、
   前記モニタは、前記特殊光観察モードを禁止する旨の表示をする内視鏡システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡システムであって、
   前記電子内視鏡の前記先端部には、前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の発光光を受光して黄色光の蛍光を発光する蛍光体が内蔵される内視鏡システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内視鏡システムであって、
   前記複数の半導体発光素子のうち少なくとも１つが、点灯中に、発光効率が急変する消灯危険レベルまで劣化したとき、当該半導体発光素子の点灯時間を、前記消灯危険レベルまで劣化する前の点灯時間に比べて短くする内視鏡システム。
6. 先端部に被写体に対して照明光を照射する照明窓が設けられ、該被写体からの光を受光するカラー固体撮像素子を前記先端部に搭載した電子内視鏡と、
   前記照明光としての白色光と狭帯域光を生成するための複数の半導体発光素子を有する光源装置と、
   前記カラー固体撮像素子からの撮像画像信号に基づいて、表示画像信号を生成する画像処理部と、
   前記表示画像信号に基づく画像を表示するモニタと、
   制御手段と、を備える内視鏡システムの駆動方法であって、
   前記制御手段が、
   前記光源装置の半導体発光素子のいずれもが故障していない場合、
   前記光源装置に、通常観察モード時に白色光を生成するための半導体発光素子を発光させ、特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部に、前記撮像画像信号に基づいて、カラーの表示画像信号を生成させ、
   前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障した場合、
   前記光源装置に、前記特殊光観察モード時に発光させる狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させ、前記画像処理部は、撮像画像信号に基づいて、モノクロの表示画像信号を生成させる内視鏡システムの駆動方法。
7. 請求項６に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、
   前記制御手段は、前記複数の半導体発光素子のうちの前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の全てが故障して、前記複数の半導体発光素子のうちの特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子を発光させた場合、前記カラー固体撮像素子の露光期間を延ばす内視鏡システムの駆動方法。
8. 請求項６又は７に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、
   前記制御手段は、前記複数の半導体発光素子のうちの特殊光観察モード時に狭帯域光を生成するための半導体発光素子の全てが故障した場合、前記モニタに、前記特殊光観察モードを禁止する旨の表示をさせる内視鏡システムの駆動方法。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、
   前記電子内視鏡の前記先端部には、前記通常観察モード時に発光させる半導体発光素子の発光光を受光して黄色光の蛍光を発光する蛍光体が内蔵される内視鏡システムの駆動方法。
10. 請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、
    前記制御手段は、前記複数の半導体発光素子のうち少なくとも１つが、点灯中に、発光効率が急変する消灯危険レベルまで劣化したとき、当該半導体発光素子の点灯時間を、前記消灯危険レベルまで劣化する前の点灯時間に比べて短くする内視鏡システムの駆動方法。

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