JP5587932B2 - 内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、白色光などの広帯域の照明光によって生成される通常光画像の他、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像など複数種類の内視鏡画像を１つのモニタに同時表示するとともに、それら複数種類の内視鏡画像の静止画像を記録する内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムにおける露光量調整方法に関する。

近年の内視鏡分野においては、キセノン光などの広帯域光によって被検体内の全体的な観察を行う通常光観察の他に、血管に対する吸光係数が高い狭帯域光を被検体に照射することによって、表層血管など、ガン診断をする上で重要な部位を強調する血管強調観察が行われている。また、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を、疑似カラーなどで画像化する酸素飽和度観察も行われている。この酸素飽和度観察では、ガンの兆候を示す低酸素領域とそれ以外の高酸素領域とが異なる色で表示されるため、ガンの性状を直感的に把握することが可能となる。

以上から、通常観察用の動画、血管強調観察用の動画、酸素飽和度観察用の動画は、いずれも診断上重要な画像となり得るため、これらを１つのモニタに同時に表示しておくことが好ましい。このように複数種類の動画を同時表示しておくことで、様々な観点からの診断が可能となるため、診断能が飛躍的に向上する。なお、複数種類の動画の同時表示については、特許文献１に詳細が記載されている。

特開２００３−３３３２４号公報

上記のように、複数種類の動画表示中、特に着目すべき部位が現れた場合には、内視鏡スコープに設けられたフリーズボタンを操作することによって、それらの画像を静止画として記録することも行われている。このように、静止画として記録された複数種類の画像は、内視鏡診断終了後に病状を患者に説明する資料として、またドクター間でのディスカッション資料として用いられている。

上記複数種類の静止画、例えば、通常観察用の静止画、血管強調観察用の静止画、酸素飽和度用の静止画については、それぞれ波長成分が異なる複数種類の照明光を用いて生成される。例えば、通常観察用の静止画については、キセノン光などの広帯域の照明光を用いて生成され、また、血管強調観察用の静止画については、特定の波長に狭帯域化した狭帯域光を用いて生成され、酸素飽和度観察用の静止画については、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数に差がある波長の照明光を用いて生成される。

したがって、これら複数種類の静止画を記録するためには、それら静止画の生成に必要な複数種類の照明光を順次切り替えて照射し、その反射像を順次撮像する必要がある。また、照明光の光量はそれぞれ異なっているため、各静止画に応じて露光量調整（AE（Auto Exposure））する必要がある。この露光量調整については、一般的には、直前に取得した最新の画像に基づいて行われることが多い。しかしながら、複数種類の照明光を順次切り替えて照射する場合には、その直前に取得した最新の画像の種類と、露光量調整しようとする画像の種類とが異なってしまうため、適切に露光量調整されないおそれがある。したがって、複数種類の静止画を記録する際に、各静止画について適切に露光量を調整することが求められていた。

本発明は、フリーズボタンの操作によって複数種類の静止画を記録する際に、各静止画について適切に露光量を調整することができる内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法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、互いに異なる波長成分を有する複数波長の照明光を、複数のフレームに分けて、被検体に照射する照明手段と、各照明光の照射毎に前記被検体の像を撮像素子で撮像するとともに、その撮像により得られた画像に基づいて、各照明光に対応する複数のモードの観察動画を生成する動画生成手段と、前記複数のモードの観察動画を表示する表示手段と、前記複数のモードのそれぞれで、互いに異なる露光条件で静止画を取得し、静止画用記憶手段に記録する静止画記録処理を行う静止画記録手段と、各前記モードにおける静止画取得時の前記露光条件の相互関係を記憶する記憶部を有し、前記静止画記録処理を開始させるための処理開始操作が行われたときに、前記処理開始操作の直前又は直後に取得した基準画像と前記相互関係に基づいて全ての前記モードの前記露光条件を求め、前記複数のモードにおける静止画取得時の各前記露光条件を求めた各前記露光条件に設定する露光条件設定手段と、前記露光条件設定手段で設定された露光条件に従って、前記撮像素子における露光量を調整する露光量調整手段とを備えることを特徴とする。

前記露光条件の相互関係は、各フレームにおける照明光の光量の相互関係を示す光量比であることが好ましい。前記露光条件の相互関係は、各フレームにおける前記撮像素子の露光時間の相互関係を示す露光時間比であることが好ましい。

前記静止画記録手段は、各観察画像に対応する複数種類の静止画からなるフレームセットを複数取得するとともに、取得した複数のフレームセットのうち静止画間の位置ずれが所定の閾値よりも小さいものを静止画用記憶手段に記録することが好ましい。

前記表示手段は、前記静止画記録処理後に、前記静止画用記憶手段に記録した全ての静止画を並列表示することが好ましい。前記表示手段は、前記静止画記録処理後に、前記静止画記憶手段に記録した各静止画を、一定時間おきに順に表示することが好ましい。

前記複数の観察動画は、白色光を前記被検体に照明することで得られる通常観察動画と、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数に差がある波長の酸素飽和度測定光を前記被検体に照射することで得られる酸素飽和度観察動画と、特定深さの血管に対して高い吸光係数を有する狭帯域光を含む照明光を前記被検体に照射することによって得られる血管強調観察動画であることが好ましい。

前記照明手段は、前記複数波長の照明光を発光する複数の半導体光源であることが好ましい。前記照明手段は、広帯域光を複数の波長成分に分離することによって、前記複数波長の照明光を生成する波長分離部であることが好ましい。

本発明は、互いに異なる波長成分を有する複数波長の照明光を、複数のフレームに分けて、被検体に照射するとともに、各照明光の照射毎に前記被検体の像を撮像素子で撮像する内視鏡装置に接続された内視鏡システムのプロセッサ装置において、前記撮像素子により得られた画像に基づいて、各照明光に対応する複数のモードの観察動画を生成する動画生成手段と、前記複数のモードのそれぞれで、互いに異なる露光条件で静止画を取得し、静止画用記憶手段に記録する静止画記録処理を行う静止画記録手段と、各前記モードにおける静止画取得時の前記露光条件の相互関係を記憶する記憶部を有し、前記静止画記録処理を開始させるための処理開始操作が行われたときに、前記処理開始操作の直前又は直後に取得した基準画像と前記相互関係に基づいて全ての前記モードの前記露光条件を求め、前記複数のモードにおける静止画取得時の各前記露光条件を求めた各前記露光条件に設定する露光条件設定手段と、前記露光条件設定手段で設定された露光条件に従って、前記撮像素子における露光量を調整する露光量調整手段とを備えることを特徴とする。

本発明は、照明手段が、互いに異なる波長成分を有する複数波長の照明光を、複数のフレームに分けて、被検体に照射するステップと、動画生成手段が、各照明光の照射毎に前記被検体の像を撮像素子で撮像するとともに、その撮像により得られた画像に基づいて、各照明光に対応する複数のモードの観察動画を生成するステップと、静止画記録手段が、前記複数のモードのそれぞれで、互いに異なる露光条件で静止画を取得し、静止画用記憶手段に記録する静止画記録処理を行うステップと、前記静止画記録処理を開始させるための処理開始操作が行われたときに、露光条件設定手段が、記憶部に記憶された各前記モードにおける静止画取得時の前記露光条件の相互関係と、前記処理開始操作の直前又は直後に取得した基準画像とに基づいて全ての前記モードの前記露光条件を求め、前記複数のモードにおける静止画取得時の各前記露光条件を求めた各前記露光条件に設定するステップと、露光量調整手段が、前記露光条件設定手段で設定された露光条件に従って、前記撮像素子における露光量を調整するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、フリーズボタンの操作などによって静止画記録処理を開始するときに、その処理開始直前又は直後に取得した基準画像に基づいて、静止画記録処理時に記録する全ての静止画の露光条件を設定し、その設定した露光条件に従って、各静止画における露光量を調整していることから、各静止画に対して、適切な露光量調整を行うことができる。

内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態における内視鏡システムの内部構成を表すブロック図である。 通常光の発光スペクトルを表すグラフである。 第１及び第２酸素飽和度測定光、通常光、血管強調用照明光の発光スペクトルを表すグラフである。 カラーの撮像素子に設けられたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素を示す図である。 Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の分光透過率を示すグラフである。 電子シャッターの説明に用いられる図である。 第１実施形態の通常光観察モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。 第１実施形態のマルチ観察モードにおける撮像素子の撮像制御を説明するための図である。 動画処理部の内部構成を示すブロック図である。 酸素飽和度と信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２との相関関係を示すグラフである。 ヘモグロビンの吸光係数を示すグラフである。 血液量と信号比Ｒ２／Ｇ２との相関関係を示すグラフである。 図１２のグラフにおいて信号比から酸素飽和度を求める方法を説明するためのである。 第１血管強調画像の生成方法の説明に用いられる図である。 第２血管強調画像の生成方法の説明に用いられる図である。 ３つの動画を同時表示する表示装置の図である。 図１２Ａとは異なる表示態様で、３つの動画を同時表示する表示装置の図である。 静止画処理部の内部構成を示すブロック図である。 静止画記録処理時における各照明光の発光を説明するための図である。 静止画記録処理時における各フレームの撮像を説明するための図である。 酸素飽和度観察用静止画、通常観察用静止画、及び血管強調観察用静止画を同時表示する表示装置の図である。 酸素飽和度観察用静止画、通常観察用静止画、及び血管強調観察用静止画が表示装置に順に表示されることを説明するための図である。 マルチ観察モード時（フリーズボタン操作時の処理を含む）の一連の流れを表すフローチャートである。 フリーズボタン操作時に２つのフレームセットを取得することを説明するための図である。 フリーズボタン操作時に、予め設定した第１及び第２光量比で発光することを説明するための図である。 第２実施形態における内視鏡システムの内部構成を表すブロック図である。 回転フィルタを示す図である。 回転フィルタの測定用フィルタ部、Ｂフィルタ部、Ｇフィルタ部、Ｒフィルタ部、ＢＮフィルタ部、ＧＮフィルタ部の分光透過率を示すグラフである。 第２実施形態の通常光観察モードにおける撮像制御を説明するための図である。 第２実施形態のマルチ観察モードにおける撮像制御を説明するための図である。

図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、被検体内を照明する光を発生する光源装置１１と、光源装置１１からの光を被検体の被観察領域に照射し、その反射像を撮像する内視鏡装置１２と、内視鏡装置１２での撮像により得られた画像信号を画像処理するプロセッサ装置１３と、画像処理によって得られた内視鏡画像等を表示する表示装置１４と、キーボード等で構成される入力装置１５とを備えている。

内視鏡装置１２には、操作部１６側から順に、軟性部１７、湾曲部１８、スコープ先端部１９が設けられている。軟性部１７は可撓性を有しているため、屈曲自在にすることができる。湾曲部１８は、操作部１６に配置されたアングルノブ１６ａの回動操作により湾曲自在に構成されている。この湾曲部１８は、被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲させることができるため、スコープ先端部１９を所望の観察部位に向けることができる。また、操作部１６には、動画表示中の画像を静止画として静止画用記憶部7５ａに記録するためのフリーズボタン１６ｂが設けられている。このフリーズボタン１６ｂは、押圧操作がなされたときに、静止画記録処理を開始する。静止画記録処理の完了後は、再び動画表示に切り替えられる。

内視鏡システム１０は、波長範囲が青色から赤色に及ぶ可視光の被検体像からなる通常観察動画を表示装置１４に表示する通常観察モードと、通常観察動画の他、表層血管など、ガン診断をする上で重要な部位を強調した血管強調観察動画、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を画像化した酸素飽和度観察動画の３種類の動画を表示装置１４に表示するマルチ観察モードを備えている。この通常観察モードとマルチ観察モード間の切り替えは、内視鏡装置の切り替えスイッチ２１や入力装置１５によって入力される入力情報に基づき、適宜切り替えられる。

図２に示すように、光源装置１１は、３種のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３と、光源制御部２０とを備えている。レーザ光源ＬＤ１は、中心波長が４７３ｎｍの第１レーザ光を発する。この第１レーザ光は、内視鏡装置１２のスコープ先端部１９に配置された蛍光体５０で、緑色から赤色に波長範囲を有する蛍光に波長変換される。レーザ光源ＬＤ２は、中心波長が４４５ｎｍの第２レーザ光を発する。この第２レーザ光も、蛍光体５０によって、蛍光に波長変換される。レーザ光源ＬＤ３は、中心波長４０５nmの第３レーザ光を発する。この第３レーザ光は、その一部がスコープ先端部１９の蛍光体５０に吸収されて蛍光に波長変換されるが、その大部分は蛍光体５０をそのまま透過する。各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３から発せられる第１〜第３レーザ光は、集光レンズ（図示省略）を介してそれぞれ光ファイバ２４〜２６に入射する。

なお、第１レーザ光の波長範囲は４６０〜４８０ｎｍにすることが好ましく、第２レーザ光の波長範囲は４４０〜４６０ｎｍにすることが好ましく、第３レーザ光の波長範囲は４００〜４１０nmにすることが好ましい。また、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが使用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオード等を用いることもできる。

光源制御部２０は、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３を制御することによって、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３の発光タイミングを制御する。本実施形態では、通常観察モードのときには、図３Ａに示すように、レーザ光源ＬＤ２をオンにし、それ以外のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ３をオフにする。したがって、レーザ光源ＬＤ２の第２レーザ光とこの第２レーザ光により蛍光体５０で励起発光する蛍光とを含む通常光が、被検体に照射される。

一方、マルチ観察モードのときには、酸素飽和度観察動画の画像を取得するための酸素飽和度フレームと、通常観察動画の画像を取得するための通常フレームと、血管強調観察動画の画像を取得するための血管強調フレームとで、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３の発光タイミングが異なっている。なお、このマルチ観察モードにおいては、光源装置１１による発光及び内視鏡装置１２による被検体の撮像は、酸素飽和度フレーム、通常フレーム、血管強調フレームの順で行われる。

図３Ｂに示すように、酸素飽和度フレームは、２つの第１及び第２フレームで構成される。第１フレームでは、レーザ光源ＬＤ１をオンにし、それ以外のレーザ光源ＬＤ１，２をオフにし、第２フレームでは、レーザ光源ＬＤ２をオンにし、それ以外のレーザ光源ＬＤ１、Ｄ３をオフにする。したがって、第１フレームでは、レーザ光源ＬＤ１の第１レーザ光とこの第１レーザ光により蛍光体５０で励起発光する蛍光を含む第１酸素飽和度測定光が被検体に照射され、第２フレームでは、レーザ光源ＬＤ２の第２レーザ光とこの第２レーザ光により蛍光体５０で励起発光する蛍光を含む第２酸素飽和度測定光が被検体に照射される。

通常フレームにおいては、通常観察モードの場合と同様に、レーザ光源ＬＤ２の第２レーザ光とこの第２レーザ光により蛍光体５０で励起発光する蛍光とを含む通常光が、被検体に照射される。血管強調フレームでは、レーザ光源ＬＤ２、ＬＤ３がオンにされ、それ以外のレーザ光源ＬＤ１がオフにされる。したがって、レーザ光源ＬＤ２の第２レーザ光、レーザ光源ＬＤ３の第３レーザ光、及びこれら第２、第３レーザ光により蛍光体５０で励起発光する蛍光を含む血管強調用照明光が被検体に照射される。

また、光源制御部２０は、プロセッサ装置１３の制御に従って、各レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ３の光量を制御する。通常観察モード時においては、直前に取得した画像に基づいて、光量制御がなされる。一方、マルチ観察モードにおいては、動画表示中は、直前に取得した画像に基づいて光量制御がなされ、静止画記録処理中は、フリーズボタン１６ｂ操作直前の画像に基づいて光量制御がなされる（図１４、図１５参照）。

カプラ２２は、光ファイバ２４〜２６からの第１〜第３レーザ光を２系統の光に分波し、その２系統の光をライトガイド２８，２９に入射させる。ライトガイド２８，２９は多数の光ファイバを束ねたバンドルファイバなどから構成される。

図２に示すように、内視鏡装置１２は電子内視鏡から構成され、ライトガイド２８，２９で導光された２系統（２灯）の光を被観察領域に向けて照射する照明部３３と、被観察領域を撮像する１系統の撮像部３４と、内視鏡装置１２と光源装置１１及びプロセッサ装置１３とを着脱自在に接続するコネクタ部３６を備えている。

照明部３３は、撮像部３４の両脇に設けられた２つの照明窓４３，４４を備えており、各照明窓４３，４４は、蛍光体５０を透過した光を被観察領域に向けて照射する。撮像部３４は、スコープ先端部１９の略中心位置に、被観察領域からの反射光を受光する１つの観察窓４２を備えている。

照明窓４３，４４の奥には、それぞれ投光ユニット４７，５４が収納されている。各投光ユニット４７，５４は、ライトガイド２８，２９からの第１〜第３レーザ光を蛍光体５０に当てて、蛍光を励起発光させる。第１〜第３レーザ光と蛍光は、レンズ５１を介して被観察領域に向けて照射される。

蛍光体５０は、第１〜第３レーザ光の一部を吸収して緑色〜赤色に励起発光する複数種の蛍光物質（例えばＹＡＧ系蛍光物質、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光物質）を含んで構成される。第１〜第３レーザ光が蛍光体５０に照射されると、蛍光体５０から発せられる緑色〜赤色の励起発光光（蛍光）と、蛍光体５０により吸収されず透過した第１〜第３レーザ光の励起光とが合わされて、疑似白色光が生成される。

なお、蛍光体５０は略直方体形状を有していることが好ましい。この場合、蛍光体５０は、蛍光体物質をバインダで略直方体状に固めて形成してもよく、また、無機ガラスなどの樹脂に蛍光体物質を混合したものを略直方体状に形成してもよい。この蛍光体５０は、商品名としてマイクロホワイト（登録商標）（Micro White（ＭＷ））とも呼ばれている。

観察窓４２の奥には、被検体の被観察領域の像光を取り込むための対物レンズユニット（図示省略）等の光学系が設けられており、さらにその対物レンズユニットの奥には、被観察領域の像光を受光して被観察領域を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子６０が設けられている。なお、撮像素子６０として、ＩＴ（インターライントランスファー）型のＣＣＤを使用するが、そのほか、グローバルシャッターを有するＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）を使用してもよい。

撮像素子６０は、対物レンズユニットからの光を受光面（撮像面）で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力する。撮像素子６０はカラーＣＣＤであり、図４Ａに示すように、その受光面には、Ｂ色のカラーフィルタが設けられたＢ画素６０ｂ、Ｇ色のカラーフィルタが設けられたＧ画素６０ｇ、Ｒ色のカラーフィルタが設けられたＲ画素６０ｒを１組とする画素群が、マトリックス状に配列されている。Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルタは、図４Ｂの曲線６３，６４，６５に示すように、それぞれ青色帯域、緑色帯域、赤色帯域に分光透過率を有している。

また、撮像素子６０は、電荷蓄積時間を調整する電子シャッター機能を備えている。この電子シャッター機能では、図４Ｃに示すように、１フレームの期間内の所定タイミングに蓄積電荷をリセット（排出）し、そのリセット後に蓄積した電荷のみを、撮像信号として読み出す。このリセット後に電荷を蓄積した時間（電荷蓄積時間）が、露光時間となる。したがって、電荷蓄積時間を制御することによって、撮像素子６０における露光時間を調整することができる。

図２に示すように、撮像素子６０から出力される撮像信号（アナログ信号）は、スコープケーブル６７を通じてＡ／Ｄ変換器６８に入力される。Ａ／Ｄ変換器６８は、撮像信号（アナログ信号）をその電圧レベルに対応する画像信号（デジタル信号）に変換する。変換後の画像信号は、コネクタ部３６を介して、プロセッサ装置１３に入力される。

撮像制御部７０は撮像素子６０の撮像制御を行う。図５Ａに示すように、通常観察モード時には、１フレーム期間内で、通常光を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を青色信号Ｂｃ、緑色信号Ｇｃ、赤色信号Ｒｃとして読み出すステップが行われる。これは通常観察モードに設定されている間、繰り返し行われる。

一方、酸素飽和度観察モード時には、図５Ｂに示すように、まず、酸素飽和度フレームの第１フレームにおいて、第１酸素飽和度測定光（第１レーザ光（473nm）＋蛍光）を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を青色信号Ｂ１、緑色信号Ｇ１、赤色信号Ｒ１として読み出すステップが行われる。そして、酸素飽和度フレームの第２フレームで、第２酸素飽和度測定光（第２レーザ光（445nm＋蛍光）を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を青色信号Ｂ２、緑色信号Ｇ２、赤色信号Ｒ２として読み出すステップが行われる。

そして、次の通常フレームにおいて、通常光を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を青色信号Ｂ３、緑色信号Ｇ３、赤色信号Ｒ３として読み出すステップの合計２ステップが行われる。そして、次の血管強調フレームにおいて、血管強調用照明光を光電変換して得られる電荷を蓄積するステップと、蓄積した電荷を青色信号Ｂ４、緑色信号Ｇ４、赤色信号Ｒ４として読み出すステップが行われる。以上の合計４フレームの撮像制御は、酸素飽和度観察モードに設定されている間、繰り返し行われる。

図２に示すように、プロセッサ装置１３は、制御部７１と、動画処理部７３、静止画処理部７４、記憶部７５とを備えており、制御部７２には表示装置１４及び入力装置１５が接続されている。制御部７２は、内視鏡装置１２の切り替えスイッチ２１や入力装置１５から入力される入力情報に基づいて、動画処理部７３、光源装置１１の光源制御部２０、内視鏡装置１２の撮像制御部７０、及び表示装置１４の動作を制御する。

図６に示すように、動画処理部７３は通常観察動画処理部８０、酸素飽和度観察動画処理部８１、血管強調観察動画処理部８２を備えており、内視鏡装置１２からの画像信号に対して、所定の画像処理を施す。通常観察動画処理部８０は、通常観察モードに設定されている場合には、内視鏡装置１２から順次送信される画像信号Ｂｃ、Ｇｃ、Ｒｃに対して所定の画像処理を施すことによって、通常観察画像を表示装置１４に順次表示するための通常観察動画を生成する。一方、マルチ観察モードに設定されている場合には、画像信号Ｂ３、Ｇ３、Ｒ３に対して所定の画像処理を施すことによって、通常観察動画を生成する。

酸素飽和度観察動画処理部８１は、内視鏡装置１２から入力される画像信号に基づいて、被検体の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するとともに、酸素飽和度を画像化した酸素飽和度画像を表示装置１４に順次表示するための酸素飽和度観察動画を生成する。この酸素飽和度画像処理部８１においては、酸素飽和度フレームで取得した信号のうち、青色信号B１、緑色信号G２及び赤色信号R２を、酸素飽和度の算出用の画像信号として使用する。

酸素飽和度観察動画処理部８１は、信号比算出部８４と、相関関係記憶部８５と、酸素飽和度算出部８６と、動画生成部８８とを備えている。信号比算出部８４は、第１フレームの青色信号Ｂ１と第２フレームの緑色信号Ｇ２との信号比Ｂ１／Ｇ２と、第２フレームの緑色信号Ｇ２と赤色信号Ｒ２との信号比Ｒ２／Ｇ２とを求める。信号比算出部８４では、信号間で同じ位置にある画素間の信号比を算出する。また、信号比は画像信号の全ての画素に対して算出される。なお、信号比は画像信号のうち血管部分の画素のみ求めてもよい。この場合、血管部分は、血管部分の画像信号とそれ以外の部分の画像信号との差に基づいて特定される。

相関関係記憶部８５は、信号比Ｂ１／Ｇ２及びＲ２／Ｇ２と酸素飽和度との相関関係を記憶している。この相関関係は、図７に示すように、二次元空間上に酸素飽和度の等高線を定義した２次元テーブルで記憶されている。この等高線の位置、形は光散乱の物理的なシミュレーションで得られ、血液量に応じて変わるように定義されている。例えば、血液量の変化があると、各等高線間の間隔が広くなったり、狭くなったりする。なお、信号比Ｂ１／Ｇ２，Ｒ２／Ｇ２はlogスケールで記憶されている。

上記相関関係は、図８に示すような酸化ヘモグロビンや還元ヘモグロビンの吸光特性や光散乱特性と密接に関連性し合っている。ここで、曲線９０は酸化ヘモグロビンの吸光係数を、曲線９１は還元ヘモグロビンの吸光係数を示している。例えば、４７３ｎｍのように吸光係数の差が大きい波長では、酸素飽和度の情報を取り易い。しかしながら、４７３ｎｍの光に対応する信号を含む青色信号Ｂ１は、酸素飽和度だけでなく血液量にも依存度が高い。そこで、青色信号Ｂ１に加え、主として血液量に依存して変化する光に対応する赤色信号Ｒ２と、青色信号Ｂ２と赤色信号Ｒ２のリファレンス信号（規格化用信号）となる緑色信号Ｇ２から得られる信号比Ｂ１／Ｇ２及びＲ２／Ｇ２を用いることで、血液量に依存することなく、酸素飽和度を正確に求めることができる。

なお、相関関係記憶部８５には、図９に示すように、信号比Ｒ１／Ｇ１と血液量との相関関係についても記憶されている。この相関関係は、信号比Ｒ１／Ｇ１が大きくなればなるほど血液量も大きくなるように定義される１次元テーブルとして記憶されている。この信号比Ｒ１／Ｇ１と血液量の相関関係は血液量の算出時に用いられる。

また、血中ヘモグロビンの吸光係数の波長依存性から、以下のことが言える。
・波長４７０ｎｍ近辺（例えば、中心波長４７０ｎｍ±１０ｎｍの青色の波長領域）では酸素飽和度の変化に応じて吸光係数が大きく変化する。
・５４０〜５８０ｎｍの緑色の波長範囲で平均すると、酸素飽和度の影響を受けにくい。
・５９０〜７００ｎｍの赤色の波長範囲では、酸素飽和度によって一見吸光係数が大きく変化するように見えるが、吸光係数の値自体が非常に小さいので、結果的に酸素飽和度の影響を受けにくい。

また、図７に示すように、信号比Ｒ２／Ｇ２が大きくなるのに従って、信号比Ｂ１／Ｇ２の信号値も大きくなるの（酸素飽和度＝０％限界の等高線が斜め上方にスライドする）は、以下の理由からである。上記したように、信号比Ｒ２／Ｇ２は血液量と相関関係があるため、信号比Ｒ２／Ｇ２が大きくなるほど血液量も大きくなる。信号Ｂ１、Ｇ２、Ｒ２の中で、血液量の増加によって信号値の低下が一番大きくなるのは、緑色信号Ｇ２であり、その次が青色信号Ｂ１である。これは、緑色信号Ｇ２に含まれる波長成分の５４０〜５８０ｎｍの吸光係数が、青色信号Ｂ１に含まれる波長成分の４７０ｎｍ付近の吸光係数よりも高いためである（図８参照）。したがって、信号比Ｂ１／Ｇ２においては、血液量が大きくなるほど、分子のＢ１の信号値の低下よりも分母のＧ２の信号値の低下の方が大きくなる。即ち、信号比Ｂ１／Ｇ２は、血液量が大きくなるにつれて、大きくなる。

酸素飽和度算出部８６は、相関関係記憶部８５に記憶された相関関係と信号比算出部８４で求めた信号比Ｂ１／Ｇ２、Ｒ２／Ｇ２とを用いて、各画素における酸素飽和度を求める。図１０に示すように、相関関係記憶部８５に記憶した相関関係から、信号比算出部８４で求めた信号比Ｂ１^＊／Ｇ２^＊、Ｒ２^＊／Ｇ２^＊に対応する対応点Ｐを特定する。そして、対応点Ｐが酸素飽和度＝０％限界の下限ライン９３と酸素飽和度＝１００％限界の上限ライン９４との間にある場合に、その対応点Ｐが示すパーセント値を酸素飽和度とする。例えば、図１０の場合であれば、対応点Ｐは６０％の等高線上に位置するため、酸素飽和度は６０％となる。

一方、対応点が下限ライン９３と上限ライン９４との間から外れている場合、対応点が下限ライン９３よりも上方に位置するときには酸素飽和度を０％とし、対応点が上限ライン９４よりも下方に位置するときには酸素飽和度を１００％とする。なお、対応点が下限ライン９３と上限ライン９４との間から外れている場合には、その画素における酸素飽和度の信頼度を下げて表示装置１４上に表示しないようにしてもよい。

動画生成部８８は、酸素飽和度算出部８６で求めた酸素飽和度に基づき、酸素飽和度画像を生成し、この生成された酸素飽和度画像に基づいて、酸素飽和度観察動画を生成する。酸素飽和度画像としては、例えば、酸素飽和度に応じて異なる色（通常観察画像で使用する色とは異なる疑似色を使うため「疑似カラー」と呼ばれる）で表示する方法の他、酸素飽和度が一定値を下回った低酸素領域のみ疑似カラーで表示し、それ以外の領域については通常観察画像と同じ色で表示する方法がある。

血管強調観察動画処理部８２は、表層血管などの特定深さの血管を通常観察画像上で強調した第１血管強調画像を表示装置１４に順次表示するための第１血管強調観察動画を生成する第１処理部９２と、表層血管と中深層血管とを異なる色で表した第２血管強調画像を表示装置１４に順次表示するための第２血管強調観察動画を生成する第２処理部９３とを備えている。

ここで、第１血管強調観察動画を生成する場合には、第２レーザ光（445nm）の光量が第３レーザ光（405nm）の光量よりも大きくなるように被検体を照明する。即ち、照明光の色成分に、青色成分よりも、緑色成分及び赤色成分が多く含まれるようにする。一方、第２血管強調観察動画を生成する場合には、第３レーザ光（405nm）の光量が第２レーザ光（445nm）の光量よりも大きくなるように被検体を照明する。即ち、照明光の色成分に、緑色成分及び赤色成分よりも、青色成分が多く含まれるようにする。

第１処理部９２は、図１１Ａに示すように、血管強調フレーム時に取得した画像信号Ｂ４、Ｇ４、Ｒ４を用いて、通常観察画像及び特殊観察画像を生成する。ここで、画像信号Ｂ４、Ｇ４、Ｒ４は、青色成分よりも緑色成分及び赤色成分が多く含まれる照明光の下で得られた信号である。したがって、通常観察画像を生成する際には、画像信号Ｂ４、Ｇ４、Ｒ４に対して、通常観察用の画像処理を施すことによって、青色成分、緑色成分、赤色成分が略同じ照明光の下で得られた信号と同等の信号に変換する。これにより、通常観察画像が生成される。

一方、特殊観察画像を生成する際には、画像信号Ｂ４、Ｇ４、Ｒ４に対して特殊観察用の画像処理を行うことによって、特定深さの血管を抽出・強調した特殊観察画像を得る。生成された通常観察画像と特殊観察画像を画像合成することによって、第１血管強調画像を得る。第１血管強調画像のＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素は、それぞれ表示装置１４のＢ、Ｇ、Ｒチャンネルに割り当てられる。

なお、特殊観察用の画像処理としては、エッジ強調の他、周波数フィルタリングや信号比Ｂ４／Ｇ４を用いた血管抽出処理が考えられる。例えば、血管は細くなるほど画像中の空間周波数が大きくなる傾向があることから、高周波のフィルタリング処理を施すことによって細い表層血管を抽出することができ、また低〜中周波のフィルタリング処理を施すことによって太い中深層血管を抽出することができる。また、信号比Ｂ４／Ｇ４と血管深さとが比例関係にあることから、信号比Ｂ４／Ｇ４が所定値よりも小さい部分を表層血管として抽出することができ、信号比Ｂ４／Ｇ４が所定値よりも大きい部分を中深層血管として抽出することができる。

第２処理部９３は、図１１Ｂに示すように、血管強調フレーム時に取得した画像信号のうちＢ４、Ｇ４の２つの信号で、第２血管強調画像を生成する。この第２血管強調画像のＢ４を表示装置１４のＢ，Ｇチャンネルに割り当て、Ｇ４を表示装置１４のＲチャンネルに割り当てる。これにより、表示装置１４上では、表層血管と中深層血管が異なる色で表示される。また、Ｂ４、Ｇ４は、緑色成分及び赤色成分よりも青色成分が多く含まれる照明光の下で得られた信号であるため、中深層血管よりも表層血管のほうが強調されている。

制御部７１は、通常観察モード時には、動画処理部７３で生成された通常観察動画を表示装置１４に表示する。また、マルチ観察モード時には、動画処理部７３で生成された酸素飽和度観察動画、通常観察動画、血管強調観察動画の３つの動画を表示装置１４に同時表示する。同時表示の方法としては、図１２Ａに示すように、３つの動画を同じ大きさで表示するほか、図１２Ｂに示すように、ユーザが特に着目するキー動画（図１２Ｂでは「酸素飽和度観察動画」）の視認性を向上させるために、キー動画をその他の動画（図１２Ｂでは「通常観察動画と血管強調観察動画」）よりも大きく表示することが考えられる。なお、キー動画の設定は、入力装置１５によって行われる。

図１３に示すように、静止画処理部７４は、フリーズボタン１６ａが操作されたとき（以下、この操作時点を「フリーズ」という）に、そのフリーズ時点での画像を静止画として記録（保存）するための静止画記録処理を行う。この静止画処理部７４は、基準値設定部９４と、光量設定部９５と、露光時間設定部９６と、静止画生成部９７とを備えている。基準値設定部９４は、フリーズボタン１６ａ操作直前に取得した画像（フリーズ直前画像）から、静止画記録処理時に使用する各照明光の光量及び露光時間を決める際の基準となる基準値を算出する。

なお、基準値は、フリーズ時点での被検体内の観察状況を表すものであれば、特に限定されない。例えば、フリーズ直前画像の画素値（ＢＧＲ値）の平均値を、基準値としてもよい。このフリーズ直前画像の画素値の平均値は、フリーズ時点における露光状態を表している。また、フリーズ直前画像のＲ画像とＧ画像の比であるＲ／Ｇ比を、基準値としてもよい。このＲ／Ｇ比は、観察している部位によって変化する。例えば、胃の平均的Ｒ／Ｇ比は、食道の平均的Ｒ／Ｇ比よりも大きくなっている。

光量設定部９５は、図１４に示すように、基準値設定部９４で算出された基準値に基づいて、静止画記録処理時に発光する第１及び２酸素飽和度測定光（図１４では「第１、第２測定光」として記載）の光量Ｐを設定する。そして、この光量Ｐと、予め固定値としてメモリ９５ａに記録されているフレーム間光量比（Ｌａ：Ｌｂ：Ｌｃ（=酸素飽和度フレーム：通常フレーム：血管強調フレーム））とに基づいて、フリーズ処理時に発光する通常光（図１４では「通常光」と記載）の光量Ｑと血管強調用照明光（図１４では「血管強調光」と記載）の光量Ｒとを算出する。通常光の光量Ｑは、光量Ｐに比Ｌｂ／Ｌａを掛け合わせることによって得られ、血管強調用照明光の光量Ｒは、光量Ｐに比Ｌｃ／Ｌａを掛け合わせることによって得られる。以上の光量Ｐ、Ｑ、Ｒに基づいて、第１及び２酸素飽和度測定光、通常光、血管強調用照明光の発光が行われる。

露光時間設定部９６は、図１５に示すように、静止画記録処理時の各フレーム（酸素飽和度フレーム、通常フレーム、血管強調フレーム）における撮像素子６０の露光時間Ｋ、Ｌ、Ｍを設定する。まず、酸素飽和度フレームの露光時間Ｋが、基準値設定部９４で算出された基準値に基づいて、決められる。次に、その露光時間Ｋと、予め固定値としてメモリ９６ａに記憶されているフレーム間の露光時間比（Ｅａ：Ｅｂ：Ｅｃ（＝酸素飽和度フレーム：通常フレーム：血管強調フレーム）とに基づいて、通常フレームの露光時間Ｌと血管強調フレームの露光時間Ｍとを算出する。通常フレームの露光時間Ｌは、露光時間Ｋに比Ｅｂ／Ｅａを掛け合わせることによって得られ、血管強調フレームの露光時間Ｍは、露光時間Ｋに比Ｅｃ／Ｅａを掛け合わせることによって得られる。内視鏡装置の撮像制御部７０は、以上の露光時間Ｋ、Ｌ、Ｍに基づいて、撮像素子６０の撮像タイミングを制御する。なお、図１５の「第１及び２測定光」、「通常光」、「血管強調光」は、図１４と同様、それぞれ「第１及び第２酸素飽和度測定光」、「通常光」、「血管強調用照明光」に対応している。

静止画生成部９７は、フリーズ時に得られた画像信号に基づいて、酸素飽和度観察用静止画、通常観察用静止画、血管強調用静止画を生成する。各静止画の生成方法は、酸素飽和度観察動画、通常観察動画、血管強調観察動画における各フレームの画像の生成方法と同様であるので（上記通常観察動画処理部８０、酸素飽和度観察動画８１、血管強調観察動画８２を参照）、説明を省略する。生成された酸素飽和度観察用静止画、通常観察用静止画、血管強調用静止画は、記憶部７２ａ内の静止画用記憶部７５ａに記録される。

なお、上記３種類の静止画を記録（フリーズ）した際には、この記録と略同時に、図１６Ａに示すように、それら３種類の静止画を表示装置１４に並列表示したり、また、図１６Ｂに示すように、それら３種類の静止画を、一定時間Ｔごとに１つずつ切り替えて連続的に表示装置１４に表示してもよい（スライドショーのように、一定時間ごとに画像を切り替えて表示する。）。このように、フリーズ直後に、記録した静止画を表示装置１４に表示することで、どのような画像を記録したかを簡単に確認することができる。なお、記録した静止画の全てを表示装置１４に表示した後は、再度、複数種類の動画表示に切り替えられる。

次に、本発明の作用について図１７のフローチャートに沿って説明する。まず、内視鏡装置の切り替えスイッチ２１によって、マルチ観察モードに切り替える。これにより、中心波長４７３ｎｍの第１レーザ光を含む第１酸素飽和度測定光と、中心波長４４５nmの第２レーザ光を含む第２酸素飽和度測定光と、別々のフレームで被検体内に照射される。そして、それら第１及び第２酸素飽和度測定光の反射像を撮像することで得られた画像信号のうち、Ｂ１、Ｇ２、Ｒ２を用いて、酸素飽和度画像を生成する。なお、キー動画は「酸素飽和度観察動画」以外であってもよい。

次に、第１及び第２酸素飽和度測定光を照射した後は、通常光を被検体に照射し、その反射像を撮像する。そして、その撮像により得られた画像信号に基づいて、通常観察画像を生成する。そして、通常光を照射した後は、血管強調用照明光を被検体に照射し、その反射像を撮像する。そして、その撮像により得られた画像信号に基づいて、血管強調観察画像を生成する。

以上の酸素飽和度観察画像、通常観察画像、血管強調観察画像は、それぞれ生成される毎に、表示装置１４に順次表示される。即ち、表示装置１４には、酸素飽和度観察動画、通常観察動画、血管強調観察動画が表示される。

これら動画表示中に、フリーズボタン１６ａが操作されたら、まず、そのフリーズボタン１６ａ操作直前の画像から、静止画記録処理時に使用する各照明光の光量及び撮像素子６０の露光時間を決める際の基準となる基準値を求める。そして、求めた基準値に基づいて、第１及び２酸素飽和度測定光の光量Ｐと酸素飽和度フレーム時の露光時間Ｋを設定する。そして、光量Ｐに比Ｌｂ／Ｌａを掛け合わせることによって、通常光の光量Ｑを算出し、光量Ｐに比Ｌｃ／Ｌａを掛け合わせることによって、血管強調用照明光の光量Ｒを算出する。また、露光時間Ｋに比Ｅｂ／Ｅａを掛け合わせることによって、通常フレームの露光時間Ｌを算出し、露光時間Ｋに比Ｅｃ／Ｅａを掛け合わせることによって、血管強調フレームの露光時間Ｍを算出する。

次に、算出した光量Ｐ、Ｑ、Ｒに基づいて、第１及び第２酸素飽和度測定光、通常光、血管強調用照明光を発光するとともに、算出した各フレームの露光時間Ｋ、Ｌ、Ｍに従って、第１及び第２酸素飽和度測定光、通常光、血管強調用照明光のそれぞれの反射像を撮像する。これにより、酸素飽和度観察用静止画、通常観察用静止画、血管強調観察用静止画が得られる。これら３種類の画像は、静止画として記憶部７５内の静止画用記憶部７５ａに記録される。また、この記録と略同時に、それら３種類の画像が表示装置１４に表示される。そして、これら３種類の画像がすべて表示されたら、酸素飽和度観察動画、通常観察動画、血管強調観察動画の３種類の動画を、再び表示装置１４に表示する。以上の一連の動作は、マルチ観察モードが継続する限り、繰り返し行われる。

なお、上記第１実施形態では、フリーズボタン１６ａの操作によって、酸素飽和度観察用静止画、通常観察用静止画、血管強調観察用静止画の画像の３フレームで１セット（フレームセット）の静止画を取得したが、図１８に示すように、１つのフレームセットだけでなく、複数のフレームセット（図１８の場合であれば「２つのフレームセット」）を取得し、その中からフレーム間の位置ずれが少ないもののみ、静止画用記憶部７５ａに記録してもよい。なお、フレーム間の位置ずれ判定は、酸素飽和度フレーム（第１フレーム、第２フレーム）、通常フレーム、血管強調フレームで取得した画像信号のうち、スペクトル分布がほぼ共通している赤色信号Ｒ１〜Ｒ４を用いて行われる。例えば、Ｒ１／Ｒ４、Ｒ２／Ｒ４、Ｒ３／Ｒ４が所定の閾値内に収まっているフレームセットについては、フレーム間の位置ずれが少ないと判定する。

なお、上記第１実施形態では、フリーズ直前に取得した画像から基準値を求め、その基準値に適したフレーム間光量比及び露光時間で発光・撮像を行ったが、図１９に示すように、フリーズ時に使用する光量比を予め複数パターン（図１９の場合であれば、第１、第２光量比）設定しておき、フリーズボタン１６ａが操作されたら、それぞれの光量比のパターンに従って、順に発光してもよい。

これら撮像により得られた画像は、全て静止画として静止画用記憶部７５ａに記憶しておいてもよく、また、それら画像の中から診断に最適な画像を手動または自動で選択するようにしてもよい（自動の場合は、例えば明るさ、コントラストなど一定条件をクリアするものを選択する）。なお、フリーズ時に使用する露光時間についても、光量比と同様に、予め複数パターン設定しておき、フリーズ時には、それぞれの露光時間パターンに従って、順に撮像してもよい。

なお、上記第１実施形態では、スコープ先端部１９に蛍光体５０を設けたが、これに代えて、光源装置１１内に蛍光体５０を設けてもよい。この場合、ＬＤ２（445nm）と光ファイバ２５の間には蛍光体５０を設け、それ以外のＬＤ１（473nm）と光ファイバ２４の間と、ＬＤ３（405nm）と光ファイバ２６の間については、蛍光体５０を設けなくてもよい。

上記第１実施形態では、半導体光源の照明光を用いて被検体内の照明を行ったが、これに代えて、第２実施形態では、キセノンランプなどの白色光源の広帯域光から回転フィルタで波長分離した光を用いて、照明を行う（回転フィルタ方式）。この第２実施形態では、図２０に示す内視鏡システム１００を使用する。内視鏡システム１００は、内視鏡装置１０１、光源装置１０２が異なっている以外は、内視鏡システム１０と同様の構成を備えている。したがって、以下においては、内視鏡装置１０１及び光源装置１０２の構成とそれに関連する部分を説明し、その他については説明を省略する。なお、第２実施形態では、回転フィルタ方式を採用する関係上、短時間での光量調整が難しいことがある。この場合には、プロセッサ装置１３内に、光量設定部９５を設けなくともよい。

内視鏡装置１０１は、スコープ先端部の照明部３３に蛍光体５０が設けられていない点が内視鏡装置１２と異なる。そのため、光源装置１０２からの光は、ライトガイド２８，２９を介して、そのまま被検体内に照射される。また、撮像素子１０３は、撮像素子６０と異なり、撮像面にカラーフィルタが設けられていないモノクロＣＣＤで構成される。また、撮像素子１０３と観察窓４２の間には、露光時間を調整するためのメカシャッター１０５が設けられている。このメカシャッター１０５は、撮像制御部７０により駆動制御される。

それ以外については、内視鏡装置１０１は、内視鏡装置１２と同様の構成を備えている。なお、撮像素子１０３については電子シャッター機能が無いＦＴ（フレームトランスファー）型のものを使用するためメカシャッター１０５を設けるが、撮像素子１０３として電子シャッター機能を有するものを使用する場合には、メカシャッター１０５を設ける必要はない。

光源装置１０２は、広帯域光ＢＢ（４００〜７００ｎｍ）を発する白色光源１１０と、この白色光源１１０からの広帯域光ＢＢを所定波長の光に波長分離する回転フィルタ１１２と、回転フィルタ１１２の回転軸に接続され、一定の回転速度で回転フィルタ１１２を回転させるモータ１１３と、広帯域光ＢＢの光軸と直交する方向（回転フィルタ１１２の半径方向）に、回転フィルタ１１２をシフトさせるシフト部１１４を備えている。

白色光源１１０は、広帯域光ＢＢを放射する光源本体１１０ａと、広帯域光ＢＢの光量を調整する絞り１１０ｂとを備えている。光源本体１１０ａはキセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどから構成される。絞り１１０ｂの開度は、光量制御部（図示省略）によって調節される。

図２１に示すように、回転フィルタ１１２は、モータ１１３に接続された回転軸１１２ａを回転中心として回転する。この回転フィルタ１１２には、回転軸１１２がある回転中心から順に、半径方向に沿って、第１フィルタ領域と第２フィルタ領域１２０，１２１が設けられている。第１フィルタ領域１２０は、通常観察モード時に広帯域光ＢＢの光路上にセットされ、第２フィルタ領域１２１は、マルチ観察モード時に広帯域光ＢＢの光路上にセットされる。各フィルタ領域１２０，１２１の切替は、シフト部１１４により回転フィルタ１１２を半径方向にシフトさせることによって、行われる。

第１フィルタ領域１２０は、中心角が１２０°の扇型の領域に、それぞれＢフィルタ部１２０ａ、Ｇフィルタ部１２０ｂ、Ｒフィルタ部１２０ｃが設けられている。図２２に示すように、Ｂフィルタ部１２０ａは広帯域光ＢＢから青色帯域（３８０〜５００nm）のＢ光を透過させ、Ｇフィルタ部１２０ｂは広帯域光ＢＢから緑色帯域（４５０〜６３０nm）のＧ光を透過させ、Ｒフィルタ部１２０ｃは広帯域光ＢＢから赤色帯域（５８０〜７６０nm）のＲ光を透過させる。したがって、回転フィルタ１１２の回転によって、回転フィルタ１１２からＢ光、Ｇ光、Ｒ光が順次出射する。これらＢ光、Ｇ光、Ｒ光は、集光レンズ１１６及び光ファイバ１１７を通して、ライドガイド２８，２９に入射する。

第２フィルタ領域１２１は、中心角が６０°の扇型の領域に、測定用フィルタ部１２１ａ、Ｂフィルタ部１２１ｂと、Ｇフィルタ部１２１ｃ、Ｒフィルタ部１２１ｄ、ＢＮフィルタ部１２１ｅ、ＧＮフィルタ部１２１ｆが設けられている。測定用フィルタ部１２１ａは広帯域光ＢＢのうち、波長範囲４５０〜５００nmの酸素飽和度測定光（測定光）を透過させる。また、Ｂフィルタ部１２１ｂ、Ｇフィルタ部１２１ｃ，Ｒフィルタ部１２１ｄは、上記Ｂ、Ｇ、Ｒフィルタ部１２０ａ〜ｃと同様、青色帯域（３８０〜５００nm）のＢ光、緑色帯域（４５０〜６３０nm）のＧ光、赤色帯域（５８０〜７６０nm）のＲ光を透過させる。

また、ＢＮフィルタ部１２１ｅは、中心波長４１５nmの青色狭帯域光（ＢＮ光）を透過させ、ＧＮフィルタ部１２１ｆは、中心波長５４０nmの緑色狭帯域光（ＧＮ光）を透過させる。したがって、回転フィルタ１１２の回転によって、回転フィルタ１１２から測定光、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光、ＢＮ光、ＧＮ光が順次出射する。これら６種類の光は、集光レンズ１１６及び光ファイバ１１７を通して、ライドガイド２８，２９に入射する。

第２実施形態の内視鏡システム１００では、回転フィルタ方式を採用しているため、撮像制御が内視鏡システム１０と異なる。通常観察モードにおいては、図２３Ａに示すように、Ｂ、Ｇ、Ｒの三色の像光を撮像素子１０３で順次撮像して電荷を蓄積し、この蓄積した電荷に基づいて撮像信号を順次出力する。この一連の動作は、通常光観察モードに設定されている間、繰り返される。そして、Ｂ光に対応する青色信号Ｂｃ、Ｇ光に対応する緑色信号Ｇｃ、Ｒ光に対応する赤色信号Ｒｃに基づき、通常観察動画が生成される。

一方、マルチ観察モードにおいては、図２３Ｂに示すように、測定光、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光、ＢＮ光、ＧＮ光を撮像素子１０３で順次撮像して電荷を蓄積し、この蓄積した電荷に基づいて撮像信号を順次出力する。こうした動作がマルチ観察モードに設定されている間、繰り返される。ここで、測定光の像光を撮像したときの信号ｂ１は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数が異なる４７３nmの波長成分を有しているため、第１実施形態のＢ１に相当する。

また、Ｂ光の像光を撮像したときの信号ｂ２は、広帯域の青色成分を有しているため、第１実施形態のＢ２又はＢ３に相当する。また、Ｇ光の像光を撮像したとき信号ｇ２は、広帯域の緑色成分を有しているため、第１実施形態のＧ２又はＧ３に相当する。また、Ｒ光の像光を撮像したときの信号ｒ２は、広帯域の赤色成分を有しているため、第１実施形態のＲ２又はＲ３に相当する。また、ＢＮ光の像光を撮像したときの信号ｂ４は、青色成分が他の成分よりも大きいことから、第１実施形態のＢ４に相当する。また、ＧＮ光の像光を撮像したときの信号ｇ４は、緑色成分が他の成分よりも大きいことから、第１実施形態のＧ４（このＧ４は、第２血管強調観察動画の生成時に使用する照明光の下で得られた緑色信号）に略相当する。

第２実施形態では、信号ｂ１、ｇ２、ｒ２を用いて、酸素飽和度観察動画及び酸素飽和度観察用静止画を生成し、信号ｂ２、ｇ２、ｒ２を用いて通常観察動画及び通常観察用静止画を生成し、信号ｂ４、ｇ４を用いて血管強調観察動画及び血管強調観察用静止画を生成する。その際、酸素飽和度観察用静止画と通常観察用静止画は同じ信号ｇ２、ｒ２を使用するため、静止画処理時では、酸素飽和度フレームと通常フレームにおける露光時間は同じにする。なお、酸素飽和度観察動画、通常観察動画、血管強調観察動画の生成方法は、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

なお、上記第１及び第２実施形態では、フリーズボタンを操作した直前の画像に基づいて、静止画記録処理時に使用する各照明光の光量と各フレームにおける露光時間を算出したが、これに限らず、フリーズボタンを操作した直後の画像に基づいて、各照明光の光量と露光時間の算出を行ってもよい。

なお、上記第１及び第２実施形態では、静止画記録処理の開始操作を、内視鏡装置１２の操作部１６に設けられたフリーズボタン１６ｂの操作により行ったが、これに限られず、例えば、プロセッサ装置１３に接続された入力装置１５の入力操作により行ってもよい。

なお、本発明では、酸素飽和度の画像化を行ったが、これに代えて又は加えて、「血液量（酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの和）×酸素飽和度（％）」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスや、「血液量×（１００−酸素飽和度）（％）」から求まる還元ヘモグロビンインデックスの画像化を行ってもよい。

１０，１００ 内視鏡システム
１１，１０２ 光源装置
１２ 内視鏡装置
１３ プロセッサ装置
１４ 表示装置
１６ｂ フリーズボタン
７３ 動画処理部
７４ 静止画処理部
７５ａ 静止画用記憶部
９４ 基準値設定部
９５ 光量設定部
９６ 露光時間設定部
９７ 静止画生成部

Claims (11)

1. 互いに異なる波長成分を有する複数波長の照明光を、複数のフレームに分けて、被検体に照射する照明手段と、
   各照明光の照射毎に前記被検体の像を撮像素子で撮像するとともに、その撮像により得られた画像に基づいて、各照明光に対応する複数のモードの観察動画を生成する動画生成手段と、
   前記複数のモードの観察動画を表示する表示手段と、
   前記複数のモードのそれぞれで、互いに異なる露光条件で静止画を取得し、静止画用記憶手段に記録する静止画記録処理を行う静止画記録手段と、
   各前記モードにおける静止画取得時の前記露光条件の相互関係を記憶する記憶部を有し、前記静止画記録処理を開始させるための処理開始操作が行われたときに、前記処理開始操作の直前又は直後に取得した基準画像と前記相互関係に基づいて全ての前記モードの前記露光条件を求め、前記複数のモードにおける静止画取得時の各前記露光条件を求めた各前記露光条件に設定する露光条件設定手段と、
   前記露光条件設定手段で設定された露光条件に従って、前記撮像素子における露光量を調整する露光量調整手段と、
   を備えることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記露光条件の相互関係は、各フレームにおける照明光の光量の相互関係を示す光量比であることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡システム。
3. 前記露光条件の相互関係は、各フレームにおける前記撮像素子の露光時間の相互関係を示す露光時間比であることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡システム。
4. 前記静止画記録手段は、
   各観察画像に対応する複数種類の静止画からなるフレームセットを複数取得するとともに、取得した複数のフレームセットのうち静止画間の位置ずれが所定の閾値よりも小さいものを静止画用記憶手段に記録することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の内視鏡システム。
5. 前記表示手段は、前記静止画記録処理後に、前記静止画用記憶手段に記録した全ての静止画を並列表示することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
6. 前記表示手段は、前記静止画記録処理後に、前記静止画記憶手段に記録した各静止画を、一定時間おきに順に表示することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
7. 前記複数の観察動画は、白色光を前記被検体に照明することで得られる通常観察動画と、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数に差がある波長の酸素飽和度測定光を前記被検体に照射することで得られる酸素飽和度観察動画と、特定深さの血管に対して高い吸光係数を有する狭帯域光を含む照明光を前記被検体に照射することによって得られる血管強調観察動画であることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の内視鏡システム。
8. 前記照明手段は、前記複数波長の照明光を発光する複数の半導体光源であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡システム。
9. 前記照明手段は、広帯域光を複数の波長成分に分離することによって、前記複数波長の照明光を生成する波長分離部であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の内視鏡システム。
10. 互いに異なる波長成分を有する複数波長の照明光を、複数のフレームに分けて、被検体に照射するとともに、各照明光の照射毎に前記被検体の像を撮像素子で撮像する内視鏡装置に接続された内視鏡システムのプロセッサ装置において、
    前記撮像素子により得られた画像に基づいて、各照明光に対応する複数のモードの観察動画を生成する動画生成手段と、
    前記複数のモードのそれぞれで、互いに異なる露光条件で静止画を取得し、静止画用記憶手段に記録する静止画記録処理を行う静止画記録手段と、
    各前記モードにおける静止画取得時の前記露光条件の相互関係を記憶する記憶部を有し、前記静止画記録処理を開始させるための処理開始操作が行われたときに、前記処理開始操作の直前又は直後に取得した基準画像と前記相互関係に基づいて全ての前記モードの前記露光条件を求め、前記複数のモードにおける静止画取得時の各前記露光条件を求めた各前記露光条件に設定する露光条件設定手段と、
    前記露光条件設定手段で設定された露光条件に従って、前記撮像素子における露光量を調整する露光量調整手段と、
    を備えることを特徴とする内視鏡システムのプロセッサ装置。
11. 照明手段が、互いに異なる波長成分を有する複数波長の照明光を、複数のフレームに分けて、被検体に照射するステップと、
    動画生成手段が、各照明光の照射毎に前記被検体の像を撮像素子で撮像するとともに、その撮像により得られた画像に基づいて、各照明光に対応する複数のモードの観察動画を生成するステップと、
    静止画記録手段が、前記複数のモードのそれぞれで、互いに異なる露光条件で静止画を取得し、静止画用記憶手段に記録する静止画記録処理を行うステップと、
    前記静止画記録処理を開始させるための処理開始操作が行われたときに、露光条件設定手段が、記憶部に記憶された各前記モードにおける静止画取得時の前記露光条件の相互関係と、前記処理開始操作の直前又は直後に取得した基準画像とに基づいて全ての前記モードの前記露光条件を求め、前記複数のモードにおける静止画取得時の各前記露光条件を求めた各前記露光条件に設定するステップと、
    露光量調整手段が、前記露光条件設定手段で設定された露光条件に従って、前記撮像素子における露光量を調整するステップと、
    を有することを特徴とする内視鏡システムの作動方法。

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