JP6214503B2 - 内視鏡用光源装置及び内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡用光源装置及び内視鏡システムに関する。

医療分野においては、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。光源装置は、体腔の粘膜等の観察対象に照射する照明光を生成する装置である。この内視鏡システムの観察モードには、照明光として通常光（白色光）を用いた通常観察の他に、照明光として特殊光を用いた種々の特殊観察が知られている。この特殊観察として、酸素飽和度観察がある。

酸素飽和度観察は、血管中にどの程度の酸素が含まれているかを示す酸素飽和度の算出及び画像表示を行う観察方式である。この酸素飽和度観察は、血管中の酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光係数の差が、４５０〜５００ｎｍの波長帯域で大きいという性質に基づき、この波長帯域に帯域制限された光を照明光（測定光）として用いることにより行われる（特許文献１参照）。

一方、通常観察では、表層の粘膜と血管とのコントラスト（以下、血管コントラストと言う）の低下を抑える方法として、血管とその周囲の粘膜とは４６０ｎｍ以上の波長帯域で光反射率差が小さくなるという性質に基づき、白色の通常光から４６０〜５００ｎｍの波長帯域の強度を低下させることが提案されている（特許文献２参照）。これにより、観察画像の血管コントラストが高くなる。

また、光源装置では、キセノンランプや白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の広帯域光源が用いられる他、近年では、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び赤色ＬＥＤなどの複数色の半導体光源が組み合わせて用いられつつある。特に、青色光源としては、ピーク波長が４５０〜４６０ｎｍ付近の青色ＬＥＤが用いられている。

特許第５３０３０１２号 特許第５３０６４４７号

特許文献１，２に記載のように、酸素飽和度観察では、４５０〜５００ｎｍの波長帯域の光が照明光として用いられるのに対して、血管コントラストを高めた通常観察では、照明光から４６０〜５００ｎｍの波長帯域の強度を低減させており、青色光について照明光として用いる波長帯域が異なる。このため、通常観察と酸素飽和度観察とは、それぞれ異なる光源装置を用いることが必要であり、１つの内視鏡システムで実行することができないという問題がある。

本発明は、血管コントラストを高めた通常観察と酸素飽和度観察との両方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、本発明の内視鏡用光源装置は、緑色光を発する緑色光源と、赤色光を発する赤色光源と、ピーク波長が４５０〜４６０ｎｍの間に存在する青色光を発する青色光源と、青色光源から発せられる青色光から、ピーク波長より長波長側の強度が低減された第１青色光と、ピーク波長より短波長側の強度が低減された第２青色光とをそれぞれ選択的に生成する帯域制限部と、第１照明光として第１青色光、緑色光、赤色光を含む光を生成させ、第２照明光として第２青色光を含む光を生成させる光源制御部と、を備え、第１青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも小さい波長帯域を含み、第２青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも大きい波長帯域を含む。

帯域制限部は、青色光から第１青色光を生成する第１フィルタ部と、青色光から第２青色光を生成する第２フィルタ部とを有する光学フィルタと、光学フィルタを移動させて、第１フィルタ部と第２フィルタ部のうちのいずれか一方を青色光の光路上に配置するフィルタ移動機構と、を有することが好ましい。

本発明の内視鏡システムは、上記内視鏡用光源装置と、第１照明光または第２照明光が照射された観察対象を撮像して画像信号を出力する撮像部と、第１照明光が照射された観察対象を撮像して得られた画像信号に基づいて第１画像を生成し、第２照明光が照射された観察対象を撮像して得られた画像信号に基づいて第２画像を生成する画像処理部と、を備える。

第１画像及び第２画像を表示する表示部を備え、表示部は、第１画像及び第２画像を同時に表示することが好ましい。

撮像部は、青色光を受光する青色画素と、緑色光を受光する緑色画素と、赤色光を受光する赤色画素とを有することが好ましい。

画像処理部は、第１照明光が照射された観察対象を撮像し、青色画素、緑色画素、赤色画素からそれぞれ出力される青色画像信号、緑色画像信号、赤色画像信号に基づいて第１画像を生成し、第２照明光が照射された観察対象を撮像し、青色画素から出力される青色画像信号に基づいて酸素飽和度を算出して第２画像を生成することが好ましい。

第２照明光には、通常光と測定光とがあり、通常光は、第２青色光、緑色光、赤色光を含み、測定光は、第２青色光のみからなり、画像処理部は、通常光が照射された観察対象を撮像し、青色画素、緑色画素、赤色画素からそれぞれ出力される青色画像信号、緑色画像信号、赤色画像信号に基づいてベース画像を生成し、測定光が照射された観察対象を撮像し、青色画素から出力される青色画像信号に基づいて酸素飽和度を算出し、酸素飽和度に基づいてベース画像を画像処理することにより第２画像を生成することが好ましい。

青色画素に感応する紫色光を発する紫色光源を備え、光源制御部は、第１照明光として、紫色光、第１青色光、緑色光、赤色光を含む光を生成させることが好ましい。

第１照明光のみを観察対象に照射して、第１画像のみを生成する通常観察モードが実行可能であることが好ましい。

本発明によれば、青色光源から発せられる青色光から、ピーク波長より長波長側の強度が低減された第１青色光と、ピーク波長より短波長側の強度が低減された第２青色光とをそれぞれ選択的に生成する帯域制限部と、第１照明光として第１青色光、緑色光、赤色光を含む光を生成させ、第２照明光として第２青色光を含む光を生成させる光源制御部と、を備え、第１青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも小さい波長帯域を含み、第２青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも大きい波長帯域を含むので、血管コントラストを高めた通常観察と酸素飽和度観察との両方を可能とする。

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。 光源部の構成を示す図である。 紫色光、青色光、緑色光、赤色光の分光スペクトルを示すグラフである。 第１フィルタ部の光学特性を示す図である。 第２フィルタ部の光学特性を示す図である。 第１ダイクロイックミラーの光学特性を示す図である。 第２ダイクロイックミラーの光学特性を示す図である。 第３ダイクロイックミラーの光学特性を示す図である。 第１照明光の分光スペクトルを示す図である。 ヘモグロビンの吸光係数の波長依存性を示す図である。 第２照明光のうちの通常光の分光スペクトルを示す図である。 第２照明光のうちの測定光の分光スペクトルを示す図である。 酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の波長依存性を示す図である。 酸素飽和度画像生成部の機能を示すブロック図である。 信号比と酸素飽和度の相関関係を示すグラフである。 内視鏡システムの作用を説明するフローチャートである。 第２実施形態の光源部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図である。 第１青色光及び第２青色光の分光スペクトルを示す図である。 第２実施形態の光源部の変形例を示す図である。 モニタの画像表示例を示す図である。 カプセル内視鏡の概略図である。

［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とを備えている。内視鏡１２は、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及び先端部１２ｄ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は湾曲動作する。この湾曲動作によって、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。

操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切り替えスイッチ（以下、モード切替ＳＷという）１３ａ、ズーム操作部１３ｂが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、観察モードの切り替え操作に用いられる。内視鏡システム１０は、観察モードとして通常観察モードと酸素飽和度観察モードとが実行可能である。

通常観察モードでは、生体組織の粘膜表面の血管コントラストを高めた白色光画像（以下、通常画像という）が表示部としてのモニタ１８に表示される。酸素飽和度観察モードでは、酸素飽和度画像がモニタ１８に表示される。酸素飽和度画像とは、酸素飽和度を測定するための特定波長帯域を有する測定光を観察対象に照射して観察対象の酸素飽和度を測定し、酸素飽和度の値を用いて色付けを行った画像である。

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、各観察モードの画像や画像に付帯する画像情報等を出力表示する。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インタフェースとして機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像や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。

図２に示すように、光源装置１４は、観察対象を照明するための照明光を発生する光源部２０と、光源部２０の動作を制御する光源制御部２１とを備えている。光源部２０は、通常観察モード時には第１照明光を生成し、酸素飽和度観察モード時には第２照明光を生成する。

第１及び第２照明光は、集光レンズ２２を介して挿入部１２ａ内に挿通されたライトガイド２３に入射する。ライトガイド２３は、内視鏡１２内に内蔵されており、第１及び第２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２３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。例えば、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ライトガイド２３として使用可能である。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは、照明レンズ３１を有している。ライトガイド２３内を伝搬した第１及び第２照明光は、照明レンズ３１を介して観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ３２、ズームレンズ３３、撮像センサ（撮像部）３４を有している。観察対象からの戻り光は、対物レンズ３２及びズームレンズ３３を介して撮像センサ３４に入射する。これにより、撮像センサ３４に観察対象の光像が結像される。なお、ズームレンズ３３は、ズーム操作部１３ｂを操作することで、テレ端とワイド端の間で自在に移動され、撮像センサ３４に結像する観察対象の光像を拡大または縮小する。

撮像センサ３４は、カラー撮像センサであり、観察対象の光像を撮像して画像信号を出力する。撮像センサ３４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型撮像センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型撮像センサを用いることができる。

撮像センサ３４は、図３に示す第１分光透過特性３４ａを有する赤色（Ｒ）カラーフィルタと、第２分光透過特性３４ｂを有する緑色（Ｇ）カラーフィルタと、第３分光透過特性３４ｃを有する青色（Ｂ）カラーフィルタとを有する。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、撮像センサ３４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、青色画像信号からなる。なお、Ｂ画素は、青色光に加えて、紫色光にも感応する。

撮像センサ３４から出力される画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路３５に送信される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路３５は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated Double Sampling）や自動利得制御（ＡＧＣ；Automatic Gain Control）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路３５から出力された画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ３６により、デジタル画像信号に変換される。このデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

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、ノイズ除去部４３と、画像処理切替部４４と、通常画像生成部４５と、酸素飽和度画像生成部４６と、映像信号生成部４７とを備えている。通常画像生成部４５及び酸素飽和度画像生成部４６が特許請求の範囲に記載の画像処理部に対応している。

撮像制御部４０は、撮像センサ３４による観察対象の撮像タイミングや、撮像センサ３４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からのデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。ＤＳＰ４２は、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、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、撮像センサ３４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。

ノイズ除去部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除去処理（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除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、画像処理切替部４４に入力される。画像処理切替部４４は、モード切替ＳＷ１３ａによって制御される。画像処理切替部４４は、観察モードが通常観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を通常画像生成部４５に出力し、観察モードが酸素飽和度観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を酸素飽和度画像生成部４６に出力する。

通常画像生成部４５は、観察モードが通常観察モードにセットされている場合に作動し、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を行うことにより、通常画像（第１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。

酸素飽和度画像生成部４６は、観察モードが酸素飽和度観察モードにセットされている場合に作動し、ＲＧＢ画像信号に基づいて酸素飽和度を算出及び酸素飽和度画像（第２画像）の生成を行う。

通常画像生成部４５が生成する通常画像、及び酸素飽和度画像生成部４６が生成する酸素飽和度画像は、映像信号生成部４７に入力される。映像信号生成部４７は、各画像をモニタ１８に表示するための映像信号に変換する。この映像信号を用いて、モニタ１８は、映像信号生成部４７から入力される映像信号に基づいて、通常画像及び酸素飽和度画像を表示する。

図４において、光源部２０は、Ｖ−ＬＥＤ（Violet Light Emitting Diode）５０ａと、Ｂ−ＬＥＤ（Blue Light Emitting Diode）５０ｂと、Ｇ−ＬＥＤ（Green Light Emitting Diode）５０ｃと、Ｒ−ＬＥＤ（Red Light Emitting Diode）５０ｄと、ＬＥＤ駆動部５１と、第１〜第４コリメータレンズ５２ａ〜５２ｄと、帯域制限部５３と、第１〜第３ダイクロイックミラー（ＤＭ）５５ａ〜５５ｃと、集光レンズ５６とを有する。

Ｖ−ＬＥＤ５０ａは、ピーク波長４０５ｎｍ、波長帯域３８０〜４２０ｎｍの紫色光ＬＶを発光する紫色光源である。Ｂ−ＬＥＤ５０ｂは、ピーク波長４６０ｎｍ、波長帯域４２０〜５００ｎｍの青色光ＬＢを発する青色光源である。Ｇ−ＬＥＤ５０ｃは、波長帯域が４８０〜６００ｎｍの緑色光ＬＧを発する緑色光源である。Ｒ−ＬＥＤ５０ｄは、中心波長６２０〜６３０ｎｍで、波長帯域が６００〜６５０ｎｍの赤色光ＬＲを発光する赤色光源である。

ＬＥＤ駆動部５１は、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄをそれぞれ駆動する。紫色光ＬＶ、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、赤色光ＬＲの各発光強度スペクトルは、図５に示すように分布する。なお、紫色光ＬＶのピーク波長と青色光ＬＢのピーク波長は、それぞれ±５ｎｍから±１０ｎｍ程度の波長幅を有する。

第１〜第４コリメータレンズ５２ａ〜５２ｄは、それぞれＶ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄに対応するように配置されており、紫色光ＬＶ、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、赤色光ＬＲをそれぞれ平行化する。

帯域制限部５３は、光学フィルタ５７とフィルタ移動機構５８とを有する。光学フィルタ５７は、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂから発せられた青色光ＬＢの光路上に配置されている。具体的には、光学フィルタ５７には、第１フィルタ部５７ａと第２フィルタ部５７ｂとが設けられており、第１フィルタ部５７ａと第２フィルタ部５７ｂとのいずれか一方が青色光ＬＢの光路上に配置される。

第１フィルタ部５７ａの光学特性は、図６に示すように、閾値Ｓ１以上の波長帯域の光透過率がほぼ０％であり、閾値Ｓ１より小さい波長帯域の光透過率がほぼ１００％である。ここで、閾値Ｓ１は、青色光ＬＢのピーク波長４６０ｎｍと一致している。したがって、第１フィルタ部５７ａは、青色光ＬＢのピーク波長以上の強度を低減して、青色光ＬＢの短波長側成分である第１青色光ＬＢ１を生成する。

第２フィルタ部５７ｂの光学特性は、図７に示すように、閾値Ｓ２以下の波長帯域の光透過率がほぼ０％であり、閾値Ｓ２より大きい波長帯域の光透過率がほぼ１００％である。ここで、閾値Ｓ２は、青色光ＬＢのピーク波長４６０ｎｍとほぼ一致している。したがって、第２フィルタ部５７ｂは、青色光ＬＢのピーク波長以下の強度を低減して、青色光ＬＢの長波長側成分である第２青色光ＬＢ２を生成する。

フィルタ移動機構５８は、光学フィルタ５７を、青色光ＬＢの光路に直交する方向に直線移動（スライド移動）させることにより、第１フィルタ部５７ａと第２フィルタ部５７ｂとのいずれか一方を青色光ＬＢの光路上に配置する。

光学フィルタ５７を透過した青色光ＬＢ（第１青色光ＬＢ１または第２青色光ＬＢ２）の光路と紫色光ＬＶの光路とは直交しており、この交点に第１ＤＭ５５ａが配置されている。具体的には、第１ＤＭ５５ａは、一方の面に第１青色光ＬＢ１または第２青色光ＬＢ２が４５°の角度で入射し、他方の面に紫色光ＬＶが４５°の角度で入射するように配置されている。第１ＤＭ５５ａは、図８に示すように、約４２５ｎｍに閾値λ１を有し、閾値λ１より長い波長の光を透過させ、閾値λ１より短い波長の光を反射させる。この構成により、第１ＤＭ５５ａは、光学フィルタ５７を透過した青色光ＬＢの光路と紫色光ＬＶの光路とを統合する。

Ｇ−ＬＥＤ５０ｃから射出された緑色光ＬＧの光路と、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄから射出された赤色光ＬＲとの光路は直交しており、この交点に第２ＤＭ５５ｂが配置されている。具体的には、第２ＤＭ５５ｂは、一方の面に緑色光ＬＧが４５°の角度で入射し、他方の面に赤色光ＬＲが４５°の角度で入射するように配置されている。第２ＤＭ５５ｂは、図９に示すように、約６００ｎｍに閾値λ２を有し、閾値λ２より短い波長の光を透過させ、閾値λ２より長い波長の光を反射させる。この構成により、第２ＤＭ５５ｂは、緑色光ＬＧの光路と赤色光ＬＲの光路とを統合する。

第１ＤＭ５５ａにより統合された青色光ＬＢ（第１青色光ＬＢ１または第２青色光ＬＢ２）と紫色光ＬＶとの光路と、第２ＤＭ５５ｂにより統合された緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとの光路とは直交しており、この交点に第３ＤＭ５５ｃが配置されている。具体的には、第３ＤＭ５５ｃは、一方の面に青色光ＬＢ及び紫色光ＬＶが４５°の角度で入射し、他方の面に緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲが４５°の角度で入射するように配置されている。第３ＤＭ５５ｃは、図１０に示すように、約４９０ｎｍに閾値λ３を有し、閾値λ３より長い波長の光を透過させ、閾値λ３より短い波長の光を反射させる。この構成により、第３ＤＭ５５ｃは、青色光ＬＢ及び紫色光ＬＶの光路と、緑色光ＬＧ及び赤色光ＬＲの光路とを統合する。

集光レンズ５６は、ライトガイド２３の入射端の近傍に配置されており、第３ＤＭ５５ｃから射出された光を集光して、ライトガイド２３の入射端に入射させる。

ＬＥＤ駆動部５１及びフィルタ移動機構５８は、光源制御部２１によって制御される。光源制御部２１は、観察モードに応じてＬＥＤ駆動部５１及びフィルタ移動機構５８を制御する。具体的には、通常観察モード時には、光源制御部２１は、フィルタ移動機構５８を制御することにより、光学フィルタ５７の第１フィルタ部５７ａを青色光ＬＢの光路上に配置させるとともに、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄの全ての光源を点灯させる。

この結果、通常観察モード時には、図１１に示す光強度スペクトルを有する第１照明光が光源部２０から射出され、集光レンズ５６を介してライトガイド２３に供給される。第１照明光は、ほぼ白色光である。このように、通常観察モード時に第１フィルタ部５７ａによって青色光ＬＢを帯域制限して第１青色光ＬＢ１とするのは、４６０〜５００ｎｍの波長帯域の光が表層血管やピットパターン等の構造と粘膜とのコントラストを低下させてしまうからである。図１２に示すように、第１青色光ＬＢ１の波長帯域は、第２青色光ＬＢ２の波長帯域よりもヘモグロビンによる吸光度（吸光係数）が大きい。ここで、吸光度とは、光が酸化ヘモグロビンまたは還元ヘモグロビンにより吸収される割合を意味しており、吸光係数と同義である。

第１フィルタ部５７ａは、閾値Ｓ１以上の波長帯域の強度を低減させるとしているが、実際の閾値Ｓ１は、５〜１０ｎｍ程度の波長幅を有する。このため、閾値Ｓ１を４６０ｎｍとする場合、第１フィルタ部５７ａは、波長４５０ｎｍ付近から透過率が減衰する特性を有する。また、キセノン光源との演色性を維持するためには、観察対象に照射する照明光の分光スペクトルに離散的な波長帯域が存在しないことが好ましい。このため、第１フィルタ部５７ａは、４６０ｎｍ以上の波長帯域の強度を完全にゼロにするのものではなく、キセノン光源との演色性が維持可能な程度に波長４６０ｎｍ以上の波長帯域の強度を低減する特性を有する。このため、第１照明光には、図１１に示すように、離散的な波長帯域は存在しない。

一方、酸素飽和度観察モード時には、光源制御部２１は、光源部２０に第２照明光を発光させる。この第２照明光には、通常光と測定光とがある。酸素飽和度観察モード時には、光源制御部２１は、フィルタ移動機構５８を制御することにより、光学フィルタ５７の第２フィルタ部５７ｂを青色光ＬＢの光路上に配置させるとともに、通常光を発光させる第１発光モードと、測定光を発光させる第２発光モードとを交互に実行させる。

第１発光モードでは、光学フィルタ５７の第２フィルタ部５７ｂを青色光ＬＢの光路上に配置させるとともに、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄの全ての光源を点灯させる。この結果、通常観察モード時には、図１３に示す光強度スペクトルを有する通常光が光源部２０から射出され、集光レンズ５６を介してライトガイド２３に供給される。

第２発光モードは、酸素飽和度を測定するための発光モードである。第２発光モードでは、光源制御部２１は、光学フィルタ５７の第２フィルタ部５７ｂを青色光ＬＢの光路上に配置させたまま、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂを点灯させ、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、及びＲ−ＬＥＤ５０ｄを消灯させる。この結果、第２発光モードでは、図１４に示す光強度スペクトルを有する測定光が光源部２０から射出され、集光レンズ５６を介してライトガイド２３に供給される。

このように、通常観察モードでは、観察対象には第１照明光が照射される。このとき、撮像センサ３４は、観察対象からの紫色光ＬＶ及び第１青色光ＬＢ１の戻り光をＢ画素で受光してＢ画像信号を出力し、観察対象からの緑色光ＬＧの戻り光をＧ画素で受光してＧ画像信号を出力し、観察対象からの赤色光ＬＲの戻り光をＲ画素で受光してＲ画像信号を出力する。

一方、酸素飽和度観察モードでは、観察対象には第２照明光が照射される。具体的には、酸素飽和度観察モード時の第１発光モードには、観察対象には通常光が照射される。このとき、撮像センサ３４は、観察対象からの紫色光ＬＶ及び第２青色光ＬＢ２の戻り光をＢ画素で受光してＢ画像信号を出力し、観察対象からの緑色光ＬＧの戻り光をＧ画素で受光してＧ画像信号を出力し、観察対象からの赤色光ＬＲの戻り光をＲ画素で受光してＲ画像信号を出力する。以下、第１発光モード時のＢ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号を、それぞれ第１青色画像信号（Ｂ１画像信号）、第１緑色画像信号（Ｇ１画像信号）、第１赤色画像信号（Ｒ１画像信号）という。

酸素飽和度観察モード時の第２発光モードには、観察対象には測定光が照射される。測定光は、第２青色光ＬＢ２からなるので、撮像センサ３４は、観察対象からの第２青色光ＬＢ２の戻り光をＢ画素で受光してＢ画像信号を出力する。以下、第２発光モード時のＢ画像信号を、第２青色画像信号（Ｂ２画像信号）という。なお、撮像センサ３４は、第２発光モード時にもＧ画像信号及びＲ画像信号の出力が可能であるが、これらは酸素飽和度の算出や酸素飽和度画像の生成には用いられないので、本実施形態では、第２発光モード時には、撮像センサ３４は、Ｂ２画像信号だけを出力する。

第２青色光ＬＢ２は、酸素飽和度を測定するための特定波長帯域を有する。この特定波長帯域とは、酸素飽和度によって吸光量に違いが生じる程度に酸化ヘモグロビンの吸光係数と還元ヘモグロビンの吸光係数とに差がある波長帯域である。

図１５に示すように、酸化ヘモグロビンの吸光係数Ａ１と還元ヘモグロビンの吸光係数Ａ２の大小関係は、波長帯域によって異なり、かつ複数の波長で一致する。酸化ヘモグロビンの吸光係数Ａ１と還元ヘモグロビンの吸光係数Ａ２とが一致する波長を等吸収波長と称する。例えば、紫色から青色の波長帯域では、第１〜第３等吸収波長λ_Ｅ１〜λ_Ｅ３が存在する。第１〜第３等吸収波長λ_Ｅ１〜λ_Ｅ３は、それぞれ約４２０ｎｍ、約４５０ｎｍ、約５００ｎｍである。第１等吸収波長λ_Ｅ１と第２等吸収波長λ_Ｅ２との間の波長帯域（４２０〜４５０ｎｍ）では、Ａ２＞Ａ１の関係である。第２等吸収波長λ_Ｅ２と第３等吸収波長λ_Ｅ３との間の波長帯域（４５０〜５００ｎｍ）では、Ａ１＞Ａ２の関係である。

第２青色光ＬＢ２は、波長帯域が４６０〜５００ｎｍであって、第２等吸収波長λ_Ｅ２と第３等吸収波長λ_Ｅ３との間に存在し、いずれの等吸収波長も含んでいないので、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも大きい（Ａ１＞Ａ２）。第２青色光ＬＢ２は、酸化ヘモグロビンの吸光係数Ａ１と還元ヘモグロビンの吸光係数Ａ２との差が大きく、酸素飽和度を測定するための測定光として好適である。

これに対して、第１青色光ＬＢ１は、少なくとも還元ヘモグロビンの吸光係数Ａ２のピーク波長λ_Ｐ２を含む波長帯域（４２０〜４６０ｎｍ）を有し、第２青色光ＬＢ２よりも、還元ヘモグロビンによる吸光度が大きい光である。これと同時に、第１青色光ＬＢ１は、第２青色光ＬＢ２よりも、ヘモグロビン（酸化ヘモグロビンまたは還元ヘモグロビン）による吸光度が大きい光である。このように、第１青色光ＬＢ１は、ヘモグロビンによる吸光度が大きく、ヘモグロビンに吸収されやすい光である一方、血管周辺の粘膜ではあまり吸収されずに反射されるので、血管コントラストの向上に寄与する。

なお、第１青色光ＬＢ１の波長帯域は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも小さい（Ａ１＜Ａ２）。このように、第１青色光ＬＢ１は、酸化ヘモグロビンの吸光係数Ａ１と還元ヘモグロビンの吸光係数Ａ２との差が大きい光であるが、ヘモグロビンに吸収されやすく、観察対象からの戻り光が少ないので、酸素飽和度を測定するための測定光としては好ましくない。

酸素飽和度観察モード時には、撮像制御部４０は、光源制御部２１から同期信号を受け（あるいは光源制御部２１に同期信号を入力することにより）、撮像センサ３４の撮像動作を、光源部２０からの通常光と測定光との発光期間に同期させる。具体的には、撮像制御部４０は、光源部２０から通常光が発せられる第１発光期間には、撮像センサ３４に、通常光が照射された観察対象を撮像させ、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号を出力させる。また、撮像制御部４０は、光源部２０から測定光が発せられる第２発光期間には、撮像センサ３４に、測定光が照射された観察対象を撮像させ、Ｂ２画像信号を出力させる。

図１６において、酸素飽和度画像生成部４６は、信号比算出部６０と、相関関係記憶部６１と、酸素飽和度算出部６２と、色変換処理部６３と、色彩強調処理部６４と、構造強調処理部６５と、画像生成部６６とを備える。

信号比算出部６０は、酸素飽和度算出部６２で酸素飽和度の算出のために用いる信号比を算出する。具体的には、信号比算出部６０は、第２発光モード時に観察対象を撮像して得られるＢ２画像信号と、第１発光モード時に観察対象を撮像して得られるＧ１画像信号の比（以下、第１信号比Ｂ２／Ｇ１という）をそれぞれ画素毎に算出する。また、第１発光モード時に観察対象を撮像して得られるＲ１画像信号とＧ１画像信号の比（以下、第２信号比Ｒ１／Ｇ１という）をそれぞれ画素毎に算出する。

相関関係記憶部６１は、信号比算出部６０が算出する各信号比と、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１７に示すように、二次元空間上に酸素飽和度の等値線を定義した二次元テーブルで記憶されている。信号比に対する等値線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られる。各等値線の間隔は血液量を表す第２信号比Ｒ１／Ｇ１に応じて変化する。なお、信号比と酸素飽和度との相関関係はｌｏｇスケールで記憶されている。

この相関関係は、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの吸光特性（図１５参照）や光散乱特性と密接に関連している。酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が大きい第２青色光ＬＢ２の波長帯域では、酸素飽和度の情報が得られやすいが、第２青色光ＬＢ２により得られるＢ２画像信号は、酸素飽和度だけでなく、血液量にも依存度が高い。このため、Ｂ２画像信号に加えて、主として血液量に依存して変化するＧ１画像信号と、酸素飽和度及び血液量に対する依存度が低いＲ１画像信号とから求められる第２信号比Ｒ１／Ｇ１とを用いることで、酸素飽和度を正確に求めている。

酸素飽和度算出部６２は、相関関係記憶部６１に記憶された相関関係を参照して、信号比算出部６０で算出される第１信号比Ｂ２／Ｇ１と第２信号比Ｒ１／Ｇ１に対応する酸素飽和度を算出する。例えば、図１７に示す第１信号比Ｂ２^＊／Ｇ１^＊及び第２信号比Ｒ１^＊／Ｇ１^＊の場合には、酸素飽和度は「６０％」と算出される。

なお、第１信号比Ｂ２／Ｇ１または第２信号比Ｒ１／Ｇ１が、極端に大きく算出されることや極端に小さく算出されることは殆どない。具体的には、図１７において、第１信号比Ｂ２／Ｇ１と第２信号比Ｒ１／Ｇ１とで表される座標が、０％の酸素飽和度を表す下限等値線を上回ったり、１００％の酸素飽和度を表す上限等値線を下回ったりすることは稀である。しかし、念のため、酸素飽和度算出部６２は、算出される酸素飽和度が０％を下回る場合には酸素飽和度を０％として出力し、算出される酸素飽和度が１００％を上回る場合には酸素飽和度を１００％として出力するように構成されている。

酸素飽和度画像生成部４６は、上記のように信号比算出部６０、相関関係記憶部６１、酸素飽和度算出部６２により酸素飽和度を算出する一方で、色変換処理部６３、色彩強調処理部６４、構造強調処理部６５によって酸素飽和度画像のベースとしての画像（以下、ベース画像という）を生成する。

色変換処理部６３は、第１発光モード時に観察対象を撮像して得られるＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、Ｒ１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、３次元ＬＵＴ処理などにより色変換処理を行う。色彩強調処理部６４は、色変換処理が行われたＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号に対して色彩強調処理を施す。構造強調処理部６５は、色彩強調処理が行われたＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号に対して、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構造強調処理を施す。すなわち、ベース画像は、通常画像生成部４５と同様の各種画像処理を施したＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号によって生成されるものである。

画像生成部６６は、酸素飽和度算出部６２が算出する酸素飽和度と、上記各種画像処理が施されたＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号とを用いて、観察対象の酸素飽和度を表す酸素飽和度画像を生成する。具体的には、画像生成部６６は、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号に対して酸素飽和度に応じたゲインを画素毎に施す。

例えば、画像生成部６６は、酸素飽和度が６０％以上の画素については、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号に対するゲインを「１」とし、実質的にゲイン処理は行わない。これに対して、酸素飽和度が６０％未満の画素については、酸素飽和度の値を用いて、Ｂ１画像信号に対するゲインを「１」未満とし、Ｇ１画像信号及びＲ１画像信号に対するゲインを「１」以上とする。このゲイン処理後のＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号を用いて表した画像が酸素飽和度画像である。したがって、酸素飽和度画像では、高酸素の画素（酸素飽和度が６０〜１００％の画素）は通常画像と同様の色で表され、低酸素の画素（酸素飽和度が６０％未満の画素）は通常画像とは異なる色（疑似カラー）で表される。

なお、本実施形態では、画像生成部６６は、低酸素の画素のみ酸素飽和度に応じたゲイン処理を行っているが、高酸素の画素についても酸素飽和度に応じたゲインを施し、酸素飽和度画像の全体を疑似カラー化しても良い。また、低酸素と高酸素とを分ける酸素飽和度の基準値を６０％としているが、この基準値は適宜変更して良い。

次に、本実施形態における一連の流れを、図１８に示すフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにおいて、遠景状態からスクリーニングを行う（Ｓ１０）。この通常観察モードでは、光学フィルタ５７の第１フィルタ部５７ａが青色光ＬＢの光路上に配置されている。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（以下、病変可能性部位という）を検出したときには（Ｓ１１）、ズーム操作部１３ｂを操作して、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。これに合わせて、モード切替ＳＷ１３ａを操作して、観察モードを酸素飽和度観察モードに切り替える（Ｓ１２）。

観察モードが酸素飽和度観察モードに切り替えられると、光源制御部２１は、光学フィルタ５７の第２フィルタ部５７ｂを青色光ＬＢの光路上に配置させる（Ｓ１３）。そして、光源制御部２１は、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄの全ての光源を点灯させることにより、紫色光ＬＶと第２青色光ＬＢ２と緑色光ＬＧと赤色光ＬＲとからなる通常光を観察対象に照射させる（Ｓ１４）。撮像センサ３４は、通常光で照明された観察対象を撮像して、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号を出力する（Ｓ１５）。

その後、光源制御部２１は、発光モードを自動的に切り替え、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂのみを点灯させることにより、第２青色光ＬＢ２からなる測定光を観察対象に照射させる（Ｓ１６）。撮像センサ３４は、測定光で照明された観察対象を撮像して、Ｂ２画像信号を出力する（Ｓ１７）。

こうして、第１発光モードでＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号が得られ、第２発光モードでＢ２画像信号が得られると、酸素飽和度画像生成部４６は、信号比算出部６０によって第１信号比Ｂ２／Ｇ１と第２信号比Ｒ１／Ｇ１とを算出し（Ｓ１８）、酸素飽和度算出部６２によって酸素飽和度を算出する（Ｓ１９）。一方で、酸素飽和度画像生成部４６は、色変換処理部６３、色彩強調処理部６４、構造強調処理部６５によって、Ｂ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号に基づき、酸素飽和度画像のベースとなるベース画像を生成する。

そして、画像生成部６６によって、各種画像処理が施されたＢ１画像信号、Ｇ１画像信号、及びＲ１画像信号に酸素飽和度に応じたゲインを施し、酸素飽和度画像を生成する（Ｓ２０）。酸素飽和度画像は、映像信号生成部４７により映像信号に変換され、モニタ１８に表示される（Ｓ２１）。

酸素飽和度観察モードのステップＳ１４〜Ｓ２１は、観察モードが通常観察モードに切り替えられるか（Ｓ２２でＹＥＳ判定）、診断が終了される（Ｓ２３でＹＥＳ判定）まで繰り返し行われる。なお、上記観察フローは一例であり、これ以外のフローで酸素飽和度観察モードを用いた観察及び診断を行って良い。例えば、上記観察フローでは、近景観察時に酸素飽和度観察モードによって観察をしているが、スクリーニング等のために遠景観察をする場合にも酸素飽和度観察モードを使用して観察してよい。また、上記実施形態では、第１発光モードで観察対象を撮像した後に第２発光モードで観察対象を撮像しているが、第２発光モードで観察対象を撮像した後に第１発光モードで観察対象を撮像してもよい。

以上のように、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂから射出された青色光ＬＢに基づき選択的に第１青色光ＬＢ１及び第２青色光ＬＢ２を生成することで、異なる診断観察が可能となる。通常観察では、青色光ＬＢから４６０ｎｍ以上の波長成分の強度が低減された第１青色光ＬＢ１を用いている。第１青色光ＬＢ１は、第２青色光ＬＢ２よりも、酸化ヘモグロビンによる吸光度が大きい光であって、血管中のヘモグロビン（酸化ヘモグロビンまたは還元ヘモグロビン）に吸収されやすいが、血管周辺の粘膜にはあまり吸収されないので、血管コントラストが向上した高画質な青色画像成分が得られる。

一方、酸素飽和度観察モードでは、青色光ＬＢから４６０ｎｍ以下の成分が低減された第２青色光ＬＢ２を測定光として用いている。第２青色光ＬＢ２は、酸化ヘモグロビンの吸光係数Ａ１と還元ヘモグロビンの吸光係数Ａ２との差が大きく、かつ酸化ヘモグロビンや還元ヘモグロビンではあまり吸収されず、戻り光としての成分が大きい光であるので、酸素飽和度を高精度に算出することができる。

なお、上記第１実施形態では、青色光ＬＢのピーク波長を４６０ｎｍとしているが、このピーク波長は４６０ｎｍに限られない。しかし、青色光ＬＢのピーク波長は４５０ｎｍ以上であることが好ましく、４５０〜４６０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。

また、第１青色光ＬＢ１は、少なくとも青色光ＬＢのピーク波長以下の成分の強度が低減されており、第２青色光ＬＢ２は、少なくとも青色光ＬＢのピーク波長以上の強度が低減されていることが好ましい。すなわち、第１フィルタ部５７ａの閾値Ｓ１は、青色光ＬＢのピーク波長よりも小さくても良く、第２フィルタ部５７ｂの閾値Ｓ２は、青色光ＬＢのピーク波長よりも大きくても良い。

なお、上記第１実施形態では、帯域制限部５３は、フィルタ移動機構５８により光学フィルタ５７を直線移動（スライド移動）させることにより、青色光ＬＢの光路上に配置するフィルタ（第１フィルタ部５７ａまたは第２フィルタ部５７ｂ）を切り替えているが、光学フィルタ５７を、半円部分に第１フィルタ部５７ａが形成され、残りの半円部分に第２フィルタ部５７ｂが形成された回転板とし、この回転板を回転させることにより、青色光ＬＢの光路に配置するフィルタ部を切り替えても良い。

また、上記第１実施形態では、第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃの光学特性として、図８〜図１０に示すものを用いているが、これに限られず、第１〜第３ＤＭ５５ａ〜５５ｃの光学特性をそれぞれ、透過と反射の関係を逆とすることも可能である。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、光学フィルタ５７とフィルタ移動機構５８とで構成された帯域制限部５３によって第１青色光ＬＢ１及び第２青色光ＬＢ２を選択的に生成しているが、第２実施形態では、ダイクロイックミラーと、光遮蔽板と、光遮蔽板移動機構とで帯域制限部を構成する。

図１９において、第２実施形態の光源部７０は、Ｖ−ＬＥＤ５０ａと、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂと、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃと、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄと、ＬＥＤ駆動部５１と、第１〜第４コリメータレンズ５２ａ〜５２ｄと、集光レンズ５６とを有する。これらは、第１実施形態と同一であるので、詳しい説明は省略する。さらに、光源部７０は、第１〜第５ダイクロイックミラー（ＤＭ）７１ａ〜７１ｅと、ミラー７２と、光遮蔽板７３と、光遮蔽板移動機構７４とを有している。

第１ＤＭ７１ａは、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂから射出された青色光ＬＢの光路上に、青色光ＬＢが４５°の角度で入射するように配置されている。第１ＤＭ７１ａは、図２０に示すように、約４６０ｎｍに閾値λ１を有し、閾値λ１より長い波長の光を透過させ、閾値λ１より短い波長の光を反射させる。厳密には、第１ＤＭ７１ａの光透過率及び光反射率は、閾値λ１で０％から１００％に変化する訳ではなく、０％から１００％への変化には、例えば５０ｎｍ程度を要する。このため、ここでは、光透過率及び光反射率がほぼ５０％となる波長を閾値λ１と定義している。

また、第１ＤＭ７１ａの閾値λ１は、青色光ＬＢのピーク波長４６０ｎｍとほぼ一致している。このため、第１ＤＭ７１ａは、図２１に示すように、青色光ＬＢを第１青色光ＬＢ１と第２青色光ＬＢ２とに分離する。第１青色光ＬＢ１は、青色光ＬＢのうち、第１ＤＭ７１ａにより反射される成分であり、波長帯域は約４６０ｎｍ以下である。第２青色光ＬＢ２は、青色光ＬＢのうち、第１ＤＭ７１ａを透過する成分であり、波長帯域は約４６０ｎｍ以上である。

第１青色光ＬＢ１と第２青色光ＬＢ２とは、第１ＤＭ７１ａの光透過率及び光反射率の０％から１００％に変化に波長幅を有することにより、波長帯域が一部重なる。また、第１青色光ＬＢ１と第２青色光ＬＢ２との各ピーク強度は、青色光ＬＢのピーク強度Ｉ_Ｐよりも低下する。

第１青色光ＬＢ１は、第１ＤＭ７１ａから青色光ＬＢの光路と直交する方向に射出される。ミラー７２は、第１青色光ＬＢ１が４５°の角度で入射するように配置されており、第１青色光ＬＢ１を反射させて光路を９０°変更する。この結果、第１青色光ＬＢ１の光路は、第２青色光ＬＢ２の光路とほぼ平行となる。

光遮蔽板７３は、光遮蔽板移動機構７４により、第１青色光ＬＢ１の光路を遮蔽する第１の位置と、第２青色光ＬＢ２の光路を遮蔽する第２の位置との間で、直線移動（スライド移動）され、第１青色光ＬＢ１と第２青色光ＬＢ２のうちいずれかを遮蔽する。

第２ＤＭ７１ｂは、一方の面に第１青色光ＬＢ１が４５°の角度で入射し、他方の面にＶ−ＬＥＤ５０ａから射出された紫色光ＬＶが４５°の角度で入射するように配置されている。第２ＤＭ７１ｂは、約４２５ｎｍに閾値λ２を有し、閾値λ２より短い波長の光を透過させ、閾値λ２より長い波長の光を反射させる。この構成により、第２ＤＭ７１ｂは、第１青色光ＬＢ１の光路と紫色光ＬＶの光路とを統合する。

第３ＤＭ７１ｃは、一方の面に第２青色光ＬＢ２が４５°の角度で入射し、他方の面に第２ＤＭ７１ｂから射出された第１青色光ＬＢ１及び紫色光ＬＶが４５°の角度で入射するように配置されている。第３ＤＭ７１ｃは、第１ＤＭ７１ａと同一の光学特性（図２０参照）を有するものである。したがって、第３ＤＭ７１ｃは、第２青色光ＬＢ２を透過させ、第１青色光ＬＢ１及び紫色光ＬＶを反射させる特性を有し、これらの光路を統合する。

第４ＤＭ７１ｄは、第１実施形態の第２ＤＭ５５ｂと同一の光学特性（図９参照）を有するものであり、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃから射出された緑色光ＬＧの光路と、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄから射出された赤色光ＬＲとの光路とを統合する。第５ＤＭ７１ｅは、第１実施形態の第３ＤＭ５５ｃと同一の光学特性（図１０参照）を有するものであり、第３ＤＭ７１ｃにより統合された光路と、第４ＤＭ７１ｄにより統合された光路とを統合する。第５ＤＭ７１ｅから射出された光は、集光レンズ５６により集光されてライトガイド２３の入射端に入射する。

本実施形態では、通常観察モード時には、光源制御部２１は、光遮蔽板移動機構７４を制御することにより、光遮蔽板７３を第２青色光ＬＢ２の光路上に配置させるとともに、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄの全ての光源を点灯させる。この結果、第２青色光ＬＢ２が光遮蔽板７３により遮蔽されるので、図１１に示す光強度スペクトルを有する第１照明光が光源部７０から射出される。

酸素飽和度観察モードの第１発光モード時には、光源制御部２１は、光遮蔽板移動機構７４を制御することにより、光遮蔽板７３を第１青色光ＬＢ１の光路上に配置させるとともに、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄの全ての光源を点灯させる。この結果、第１青色光ＬＢ１が光遮蔽板７３により遮蔽されるので、図１３に示す光強度スペクトルを有する通常光が光源部７０から射出される。

酸素飽和度観察モードの第２発光モード時には、光源制御部２１は、光遮蔽板７３を第１青色光ＬＢ１の光路上に配置させたまま、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂのみを点灯させる。この結果、第１青色光ＬＢ１が光遮蔽板７３により遮蔽されるので、図１４に示す光強度スペクトルを有する測定光が光源部７０から射出される。

このように、第２実施形態では、第１ＤＭ７１ａと光遮蔽板７３と光遮蔽板移動機構７４とが帯域制限部を構成している。第２実施形態のその他の構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

なお、第２実施形態では、第１ＤＭ７１ａ及び第３ＤＭ７１ｃの光学特性として、図２０に示すものを用いているが、これに限られず、第１ＤＭ７１ａ及び第３ＤＭ７１ｃの光学特性をそれぞれ、透過と反射の関係を逆とすることも可能である。

また、第２実施形態では、スライド方式の光遮蔽板７３を用いているが、これに代えて、回転式の光遮蔽板を用いることも可能である。例えば、回転板の半円部分を光遮蔽部、残りの半円部分を開口部とし、回転板の回転に伴って光遮蔽部と開口部とが第１青色光ＬＢ１及び第２青色光ＬＢ２の各光路を通過するように配置すれば良い。

さらに、第２実施形態の光遮蔽板７３及び光遮蔽板移動機構７４は、いわゆるメカニカルシャッタを構成しているが、メカニカルシャッタに代えて、電気的に光透過率が可変である液晶シャッタ等の透過率可変部を用いても良い。図２２に示す光源部８０は、第２実施形態の光源部７０の光遮蔽板７３及び光遮蔽板移動機構７４に代えて、第１透過率可変部８１、第２透過率可変部８２、及び透過率制御部８３を設けたものである。

第１透過率可変部８１は、第１青色光ＬＢ１の光路上に配置されている。第２透過率可変部８２は、第２青色光ＬＢ２の光路上に配置されている。透過率制御部８３は、第１透過率可変部８１の光透過率と第２透過率可変部８２の光透過率とをそれぞれ制御する。

通常観察モード時には、光源制御部２１は、透過率制御部８３を制御することにより、第１透過率可変部８１の光透過率をほぼ１００％とし、第２透過率可変部８２の光透過率をほぼ０％とするとともに、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄの全ての光源を点灯させる。この結果、第２透過率可変部８２により第２青色光ＬＢ２の強度が低減されるので、図１１に示す光強度スペクトルを有する第１照明光が光源部８０から射出される。

酸素飽和度観察モードの第１発光モード時には、光源制御部２１は、透過率制御部８３を制御することにより、第１透過率可変部８１の光透過率をほぼ０％とし、第２透過率可変部８２の光透過率をほぼ１００％とするとともに、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄの全ての光源を点灯させる。この結果、第１透過率可変部８１により第１青色光ＬＢ１の強度が低減されるので、図１３に示す光強度スペクトルを有する通常光が光源部８０から射出される。

酸素飽和度観察モードの第２発光モード時には、光源制御部２１は、第１透過率可変部８１の光透過率をほぼ０％とし、第２透過率可変部８２の光透過率をほぼ１００％としたまま、ＬＥＤ駆動部５１を制御することにより、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂのみを点灯させる。この結果、第１透過率可変部８１により第１青色光ＬＢ１の強度が低減されるので、図１４に示す光強度スペクトルを有する測定光が光源部８０から射出される。

また、上記各実施形態では、原色のカラー撮像センサである撮像センサ３４を用いているが、これに代えて、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）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。補色撮像センサからは、ＣＭＹＧ形式の画像信号が出力されるが、色変換処理によって、ＲＧＢ形式に変換することができる。さらに、モノクロセンサを用いることも可能である。この場合には、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、Ｒ−ＬＥＤ５０ｄを時分割点灯させれば良い。なお、この場合、Ｖ−ＬＥＤ５０ａとＢ−ＬＥＤ５０ｂについては同時点灯させてもよい。

また、上記各実施形態では、通常観察モード時にはモニタ１８に通常画像を表示させ、酸素飽和度観察モード時にはモニタ１８に酸素飽和度画像を表示させているが、酸素飽和度観察モード時に、図２３に示すように、モニタ１８に酸素飽和度画像（第２画像）に加えて、通常画像（第１画像）を表示させても良い。通常画像と酸素飽和度画像とは、モニタ１８に同時に表示されるので、通常画像を参照することにより、低酸素飽和度画像において、酸素飽和度の値に応じて色付けが行われた部分の元の画像を確認することができる。

また、上記各実施形態では、第２発光モード時には、Ｂ−ＬＥＤ５０ｂを点灯させ、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、及びＲ−ＬＥＤ５０ｄを消灯しているが、これらを消灯する代わりに、これらの各発光量を極小さい値にすることにより実質的に青色光ＬＢだけを発するようにしても良い。このように、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ、Ｇ−ＬＥＤ５０ｃ、及びＲ−ＬＥＤ５０ｄを完全に消灯させないことにより、ＬＥＤのスイッチングノイズの発生を防止することができる。

また、上記各実施形態では、酸素飽和度観察モードの第１発光モード時に、図１３に示す光強度スペクトルを有する通常光を照明光としているが、これに代えて、図１１に示す光強度スペクトルを有する通常光を照明光としても良い。この場合には、第１発光モード時には第１青色光ＬＢ１を生成させ、第２発光モード時には第２青色光ＬＢ２を生成させる。

図４に示す第１実施形態の光源部２０の場合には、発光モードの切り替えに合わせて、光学フィルタ５７を移動させれば良い。具体的には、第１発光モード時には、第１フィルタ部５７ａを青色光ＬＢの光路上に配置することにより第１青色光ＬＢ１を生成させ、第２発光モード時には、第２フィルタ部５７ｂを青色光ＬＢの光路上に配置することにより第２青色光ＬＢ２を生成させれば良い。

図１９に示す第２実施形態の光源部７０の場合には、発光モードの切り替えに合わせて、光遮蔽板７３を移動させれば良い。具体的には、第１発光モード時には、光遮蔽板７３を第２青色光ＬＢ２の光路上に配置することにより第１青色光ＬＢ１を生成させ、光遮蔽板７３を第１青色光ＬＢ１の光路上に配置することにより第２青色光ＬＢ２を生成させれば良い。

さらに、図２２に示す光源部８０の場合には、発光モードの切り替えに合わせて、第１透過率可変部８１と第２透過率可変部８２との光透過率を変更すれば良い。具体的には、第１発光モード時には、第１透過率可変部８１の光透過率をほぼ１００％、第２透過率可変部８２の光透過率をほぼ０％として第１青色光ＬＢ１を生成させ、第２発光モード時には、第１透過率可変部８１の光透過率をほぼ０％、第２透過率可変部８２の光透過率をほぼ１００％として第２青色光ＬＢ２を生成させれば良い。第１透過率可変部８１と第２透過率可変部８２との光透過率の制御は、電気的制御により行うものであり、光透過率の切り替えを瞬時に行うことが可能であるので、発光モードの切り替え速度の高速化（高フレームレート化）が可能となる。

このように、第１発光モード時には第１青色光ＬＢ１を生成させることにより、酸素飽和度画像のベース画像の生成は、４６０〜５００ｎｍの波長帯域の強度が低減された通常光が用いられるので、表層血管やピットパターン等の微細構造のコントラストが向上した画像となる。このように、血管コントラストが向上した高画質なベース画像に基づいて酸素飽和度画像が生成される。

また、上記各実施形態では、内視鏡システムは、通常観察モードと酸素飽和度観察モードとを有しているが、さらに、第１照明光の短波長成分の強度を高めた青色光観察モードを設けることも好ましい。この青色光観察モードは、Ｖ−ＬＥＤ５０ａ及びＢ−ＬＥＤ５０ｂの発光強度を、通常観察モード時よりも高めることにより、短波長成分の強度が高められた第１照明光を生成するものである。これ以外の構成は上記各実施形態と同一である。この第１照明光に含まれる紫色光ＬＶや第１青色光ＬＢ１は、粘膜表層の血管中のヘモグロビンに吸収されやすい光であるので、表層血管やピットパターン等をより強調することができる。また照明光の波長が短いほど生体への深達度は浅いことが知られている。紫色光は青色光よりも浅いところの血管情報を抽出することができる。従って、青色光よりも紫色光の比率を高めることで、極表層血管観察に適した照明光を生成することができる。

上記各実施形態では、光源装置１４とプロセッサ装置１６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１つの装置で構成しても良い。

また、上記各実施形態では、撮像センサ３４が設けられた内視鏡１２を被検体内に挿入して観察を行う内視鏡システム１０によって本発明を実施しているが、カプセル内視鏡システムでも本発明は好適である。例えば、図２４に示すように、カプセル内視鏡システムは、少なくともカプセル内視鏡１００と、プロセッサ装置（図示せず）とを有する。

カプセル内視鏡１００は、光源１０２と光源制御部１０３と、撮像センサ１０４と、酸素飽和度画像生成部１０６と、送受信アンテナ１０８とを備えている。光源１０２は、紫色光ＬＶを発するＶ−ＬＥＤと、青色光ＬＢを発するＢ−ＬＥＤと、緑色光ＬＧを発するＧ−ＬＥＤと、赤色光ＬＲを発するＲ−ＬＥＤと、青色光ＬＢから第１青色光ＬＢ１及び第２青色光ＬＢ２を選択的に生成する帯域制限部とを有しており、上記各実施形態の光源部に対応する。

光源制御部１０３は、上記各実施形態の光源制御部２１と同様にして光源１０２の駆動を制御する。また、光源制御部１０３は、送受信アンテナ１０８によって、カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置と無線で通信可能である。カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置は、上記各実施形態のプロセッサ装置１６とほぼ同様であるが、酸素飽和度画像生成部４６に対応する酸素飽和度画像生成部１０６は、カプセル内視鏡１００内に設けられている。酸素飽和度画像生成部１０６が生成した酸素飽和度画像は、送受信アンテナ１０８を介してプロセッサ装置に送信される。撮像センサ１０４は、上記各実施形態の撮像センサ３４と同様の構成である。

１０ 内視鏡システム
２０ 光源部
２１ 光源制御部
３４ 撮像センサ
４４ 画像処理切替部
４５ 通常画像生成部
４６ 酸素飽和度画像生成部
５３ 帯域制限部
５５ａ〜５５ｃ 第１〜第３ダイクロイックミラー
５７ 光学フィルタ
５７ａ 第１フィルタ部
５７ｂ 第２フィルタ部
７０ 光源部
７１ａ〜７１ｅ 第１〜第５ダイクロイックミラー
７２ ミラー
７３ 光遮蔽板
８０ 光源部
８１ 第１透過率可変部
８２ 第２透過率可変部

Claims (13)

1. 緑色光を発する緑色光源と、
   赤色光を発する赤色光源と、
   ピーク波長が４５０〜４６０ｎｍの間に存在する青色光を発する青色光源と、
   前記青色光源から発せられる前記青色光から、前記ピーク波長より長波長側の強度が低減された第１青色光と、前記ピーク波長より短波長側の強度が低減された第２青色光とをそれぞれ選択的に生成する帯域制限部と、
   第１照明光として前記第１青色光、前記緑色光、前記赤色光を含む光を生成させ、第２照明光として前記第２青色光を含む光を生成させる光源制御部と、
   を備え、
   前記第１青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも小さい波長帯域を含み、
   前記第２青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも大きい波長帯域を含む
   ことを特徴とする内視鏡用光源装置。
2. 前記帯域制限部は、
   前記青色光から前記第１青色光を生成する第１フィルタ部と、前記青色光から前記第２青色光を生成する第２フィルタ部とを有する光学フィルタと、
   前記光学フィルタを移動させて、前記第１フィルタ部と前記第２フィルタ部のうちのいずれか一方を前記青色光の光路上に配置するフィルタ移動機構と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
3. 請求項１または２に記載の内視鏡用光源装置と、
   前記第１照明光または前記第２照明光が照射された観察対象を撮像して画像信号を出力する撮像部と、
   前記第１照明光が照射された観察対象を撮像して得られた前記画像信号に基づいて第１画像を生成し、前記第２照明光が照射された観察対象を撮像して得られた前記画像信号に基づいて第２画像を生成する画像処理部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡システム。
4. 前記第１画像及び前記第２画像を表示する表示部を備え、
   前記表示部は、前記第１画像及び前記第２画像を同時に表示することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記撮像部は、前記青色光を受光する青色画素と、前記緑色光を受光する緑色画素と、前記赤色光を受光する赤色画素とを有することを特徴とする請求項３または４に記載の内視鏡システム。
6. 前記画像処理部は、
   前記第１照明光が照射された観察対象を撮像し、前記青色画素、前記緑色画素、前記赤色画素からそれぞれ出力される青色画像信号、緑色画像信号、赤色画像信号に基づいて前記第１画像を生成し、
   前記第２照明光が照射された観察対象を撮像し、前記青色画素から出力される青色画像信号に基づいて酸素飽和度を算出して前記第２画像を生成することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記第２照明光には、通常光と測定光とがあり、前記通常光は、前記第２青色光、前記緑色光、前記赤色光を含み、前記測定光は、前記第２青色光のみからなり、
   前記画像処理部は、
   前記通常光が照射された観察対象を撮像し、前記青色画素、前記緑色画素、前記赤色画素からそれぞれ出力される青色画像信号、緑色画像信号、赤色画像信号に基づいてベース画像を生成し、
   前記測定光が照射された観察対象を撮像し、前記青色画素から出力される青色画像信号に基づいて前記酸素飽和度を算出し、
   前記酸素飽和度に基づいて前記ベース画像を画像処理することにより前記第２画像を生成することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記青色画素に感応する紫色光を発する紫色光源を備え、
   前記光源制御部は、前記第１照明光として、前記紫色光、前記第１青色光、前記緑色光、前記赤色光を含む光を生成させることを特徴とする請求項５から７いずれか１項に記載の内視鏡システム。
9. 前記第１照明光のみを観察対象に照射して、前記第１画像のみを生成する通常観察モードが実行可能である請求項３から８いずれか１項に記載の内視鏡システム。
10. 緑色光を発する緑色光源と、
    ピーク波長が４５０〜４６０ｎｍの間に存在する青色光を発する青色光源と、
    前記青色光源から発せられる前記青色光から、前記ピーク波長より長波長側の強度が低減された第１青色光と、前記ピーク波長より短波長側の強度が低減された第２青色光とをそれぞれ選択的に生成する帯域制限部と、
    を備え、
    前記第１青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも小さい波長帯域を含み、
    前記第２青色光は、酸化ヘモグロビンによる吸光度が還元ヘモグロビンによる吸光度よりも大きい波長帯域を含む
    ことを特徴とする内視鏡用光源装置。
11. 赤色光を発する赤色光源と、
    第１照明光として前記第１青色光、前記緑色光、前記赤色光を含む光を生成させ、第２照明光として前記第２青色光を含む光を生成させる光源制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡用光源装置。
12. 前記帯域制限部は、
    前記青色光から前記第１青色光を生成する第１フィルタ部と、前記青色光から前記第２青色光を生成する第２フィルタ部とを有する光学フィルタと、
    前記光学フィルタを移動させて、前記第１フィルタ部と前記第２フィルタ部のうちのいずれか一方を前記青色光の光路上に配置するフィルタ移動機構と、
    を有することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の内視鏡用光源装置。
13. 請求項１１に記載の内視鏡用光源装置と、
    前記第１照明光または前記第２照明光が照射された観察対象を撮像して画像信号を出力する撮像部と、
    前記第１照明光が照射された観察対象を撮像して得られた前記画像信号に基づいて第１画像を生成し、前記第２照明光が照射された観察対象を撮像して得られた前記画像信号に基づいて第２画像を生成する画像処理部と、
    を備えることを特徴とする内視鏡システム。

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