内視鏡装置
【課題】表層微細血管等の生体の構造・成分の観察に関して、意図的に照射光量を調整する必要なく、撮像距離に限らず、明るくかつ色味が安定した撮像画像を得ることができる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】第１の狭帯域光を照射する第１の光源部３２と、第２の狭帯域光又は広帯域光を照射する第２の光源部３４と、照射及び照射光量をそれぞれ制御する光源制御手段４８と、被写体からの戻り光により撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段２６と、撮像画像の輝度値を算出する輝度値算出手段５０と、輝度値に応じて照射光量を変更する光源光量変更手段５５と、変更された照射光量から撮像画像のホワイトバランスを取るためのホワイトバランス調整値を算出するホワイトバランス調整値算出手段５７と、撮像画像のホワイトバランスが基準となるホワイトバランスとなるようにゲインを調整するゲイン調整手段５９と、を有する。
【解決手段】第１の狭帯域光を照射する第１の光源部３２と、第２の狭帯域光又は広帯域光を照射する第２の光源部３４と、照射及び照射光量をそれぞれ制御する光源制御手段４８と、被写体からの戻り光により撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段２６と、撮像画像の輝度値を算出する輝度値算出手段５０と、輝度値に応じて照射光量を変更する光源光量変更手段５５と、変更された照射光量から撮像画像のホワイトバランスを取るためのホワイトバランス調整値を算出するホワイトバランス調整値算出手段５７と、撮像画像のホワイトバランスが基準となるホワイトバランスとなるようにゲインを調整するゲイン調整手段５９と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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のできる内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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装置が活用されている。この種の内視鏡装置は、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。
【０００３】
通常光（広帯域光）観察の場合はもちろん、これら特殊光観察の場合においても、色調の再現性を安定させ、より正確な診断をするために、取得された撮像画像に対して、それぞれホワイトバランス処理を行う必要がある。
特許文献１には、通常光観察及び特殊光観察のそれぞれの場合において、短時間にホワイトバランス処理を行うことができる内視鏡装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特殊光観察においては、病変組織と特殊光の照射位置との距離が近い場合には、明るく見えやすい組織表層の微細血管や微細構造を画像化できるが、距離が離れるにつれて撮像画像が暗くて見えにくくなるという問題があり、一般的には照射光量を増加させる措置がとられるが、照射光量の増加、特に、特殊光の光量の増加には限界があり、特殊光の光量不足を通常光で補おうとすると撮像画像の色味が変化してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、通常観察においても、特殊光観察においても、ユーザが撮像画像を確認しつつ意図的に照射光量を調整する必要なく、表層微細血管等の生体の構造・成分の観察に関して、撮像距離に限らず、常に、明るくかつ色味が安定した撮像画像を得ることができる内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第１の狭帯域光を照射する第１の光源部と、前記第１の狭帯域光と異なる波長帯域の第２の狭帯域光又は可視光を含む広い波長帯域を持つ広帯域光を照射する第２の光源部と、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射及び照射光量、並びに前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射及び照射光量をそれぞれ制御する光源制御手段と、前記被写体に順次又は同時に照射された前記第１の狭帯域光、及び前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の、前記被写体からの戻り光により、前記被写体の撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段と、該撮像手段により撮像された前記撮像画像情報から前記撮像画像の輝度値を算出する輝度値算出手段と、該輝度値算出手段で算出された前記輝度値に応じて、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量及び前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射光量を変更する光源光量変更手段と、該光源光量変更手段で変更された、現在照射している前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量から、前記撮像画像のホワイトバランスを取るためのホワイトバランス調整値を算出するホワイトバランス調整値算出手段と、該ホワイトバランス調整値算出手段で算出されたホワイトバランス調整値に応じて、前記撮像画像のホワイトバランスが、基準となるホワイトバランスとなるように、前記撮像手段のゲインを調整するゲイン調整手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置を提供する。
【０００８】
また、前記基準となるホワイトバランスは、前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量をそれぞれ最大として白色板の撮像を行った場合に得られる撮像画像のホワイトバランスであることが好ましい。
【０００９】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光の照射光量との比率を変更する手段であることが好ましく、また、前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記広帯域光の照射光量との比率を変更する手段であることが好ましい。
【００１０】
また、前記光源光量変更手段は、前記算出される輝度値が大きくなるにつれて、前記第１の光源部からの照射光量の比率を増加させ、前記算出される輝度値が小さくなるにつれて、前記第２の光源部からの照射光量の比率を増加させることで、前記算出される輝度値を所定の輝度値とすることが好ましい。
【００１１】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて段階的に変化させることが好ましく、前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて連続的に変化させることが好ましい。
【００１２】
また、前記基準となるホワイトバランスを［Ｒ＿ｂａｓｅ、Ｇ＿ｂａｓｅ、Ｂ＿ｂａｓｅ］とし、第１の光源部と第２の光源部との照射光量の比率がα：１−α、前記第１の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿１、Ｇ＿１、Ｂ＿１］、前記第２の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿２、Ｇ＿２、Ｂ＿２］とすると、前記ゲイン調整手段によって調整される前記撮像手段のゲイン［ＷＢ＿ｇａｉｎＲ、ＷＢ＿ｇａｉｎＧ、ＷＢ＿ｇａｉｎＢ］は、以下の式で表せられることが好ましい。
ＷＢ＿ｇａｉｎＲ＝（αＲ＿１＋（１−α）Ｒ＿２）／Ｒ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＧ＝（αＧ＿１＋（１−α）Ｇ＿２）／Ｇ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＢ＝（αＢ＿１＋（１−α）Ｂ＿２）／Ｂ＿ｂａｓｅ
【００１３】
さらに、前記撮像画像情報に所定の画像処理を施す画像処理部を有し、前記画像処理部は、前記画像処理を施すことで、前記撮像画像のホワイトバランスが変化しないように、予め求められた前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率と、前記撮像画像の色味を調整するための色変換係数との関係を示す色変換係数テーブルを備え、前記画像処理部は、前記光源光量変更手段によって調整された前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率に基づいて前記色変換係数テーブルから前記色変換係数を選択することが好ましい。
【００１４】
また、前記第１の光源部は、広帯域光を照射する広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第１の狭帯域光のみを透過する第１の色フィルタとを備え、前記第２の光源部は、前記広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第２の狭帯域光のみを透過する第２の色フィルタとを備え、前記光源光量変更手段は、前記第１の色フィルタ及び前記第２の色フィルタの少なくとも一方を、半値幅の異なる色フィルタに切り替える手段であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内視鏡装置によれば、通常観察及び特殊光観察において、撮像素子で検出される戻り光の光量が常に所定値以上となるように、特殊光光源及び白色照明光光源の発光条件を順に制御し、また特殊光光源及び白色照明光光源の発光条件に応じて、画像処理部において色味を調節するための所定の画像処理を施すため、通常観察及び特殊光観察をする場合、例えば病変部から離れて撮像をする場合も、病変部に近づいて撮像をする場合も、ユーザが撮像画像を観察しつつ意図的にこれら光源の発光条件及び撮像画像の色味の調整をする必要がなく、通常観察ではもちろん、特に、病変部や表層微細血管等の特殊光観察において、撮像距離に限らず常に色味が安定した撮像画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の内視鏡装置の第１実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す内視鏡装置の光源部に用いられる青紫色レーザ光源から照射される青紫色レーザ光、並びに青色レーザ光源から照射される青色レーザ光及び励起された蛍光体からの蛍光光による白色光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図３】図１に示す内視鏡装置のプロセッサの一実施例の詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。
【図４】図３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実施例を示すグラフである。
【図５】本発明の内視鏡装置の第１実施形態の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の内視鏡装置の第２実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図７】図６に示す内視鏡装置の第１の色フィルタ及び第２の色フィルタを備えるフィルタセットの一実施例を示す正面図である。
【図８】（ａ）は、第１の色フィルタの半値幅の狭い青色フィルタ及び第２の色フィルタの半値幅の狭い緑色フィルタの分光特性の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、第１の色フィルタの半値幅の広い青色フィルタ及び第２の色フィルタの半値幅の広い緑色フィルタの分光特性の一例を示すグラフである。
【図９】図６に示す内視鏡装置のプロセッサの一実施例の詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。
【図１０】本発明の内視鏡装置の第２実施形態の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る内視鏡装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の内視鏡装置の第１実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
同図に示すように、本発明の内視鏡装置１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ１６と、入出力部１８とを有する。ここで、光源装置１４及びプロセッサ１６は、内視鏡１２の制御装置を構成し、内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続され、プロセッサ１６と電気的に接続される。また、プロセッサ１６は、入出力部１８と電気的に接続される。そして、入出力部１８は、画像情報等を出力表示する表示部（モニタ）３８、画像情報等を出力する記録部（記録装置）４２（図３参照）、及び通常観察モード（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）などのモード切替や機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）として機能する入力部（モード切替部）４０を有する。
【００１８】
内視鏡１２は、その先端から照明光を照射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。なお、図示しないが、内視鏡１２は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部と、内視鏡挿入部の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部と、内視鏡１２を制御装置の光源装置１４及びプロセッサ１６に着脱自在に接続するコネクタ部を備える。さらに、図示はしないが、操作部及び内視鏡挿入部の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。
【００１９】
内視鏡１２の先端部分には、図１に示すように、被観察領域へ光を照射する照射口２８Ａに、詳細は後述するが、照明光学系を構成し、白色光源を構成する蛍光体２４を有し、照射口２８Ａに隣接する受光部２８Ｂに被観察領域の画像情報を取得する撮像手段としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子（センサ）２６が配置されている。内視鏡１２の照射口２８Ａには、照明光学系を構成するカバーガラスやレンズ（図示せず）が配置され、受光部２８Ｂには、照明光学系を構成するカバーガラスやレンズ（図示せず）が配置され、受光部２８Ｂの撮像素子２６の受光面には撮像光学系を構成する対物レンズユニット（図示せず）が配置される。
【００２０】
内視鏡挿入部は、操作部の操作により湾曲自在にされ、内視鏡１２が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向及び任意の角度に湾曲でき、照射口２８Ａ及び受光部２８Ｂを、すなわち撮像素子２６の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。
なお、撮像素子２６は、受光領域にカラーフィルタ（例えば、ＲＧＢカラーフィルタや補色フィルタ）を備えたカラー撮像センサや補色センサであるのが好ましいが、ＲＧＢカラー撮像センサがより好ましい。
【００２１】
光源装置１４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）３２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）３４と、を発光源として備えている。青紫色レーザ光源３２は、第１の狭帯域光として青紫色レーザ光を照射し、青色レーザ光源３４は、第２の狭帯域光として青色レーザ光を照射する。なお、青紫色レーザ光源３２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。
【００２２】
これら各光源３２、３４の半導体発光素子からの発光は、光源制御手段４８（図３参照）により個別に制御されており、各光源３２及び３４の発光条件、すなわち青紫色レーザ光源３２の照明光と、青色レーザ光源３４の照明光の光量及び光量比率は、変更自在になっている。
【００２３】
青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４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。
【００２４】
これら青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４から照射されるレーザ光は、集光レンズ（図示せず）により、それぞれ光ファイバ２２に入力され、合波器（図示せず）を介してコネクタ部に伝送される。なお、本発明は、これに限定されず、合波器を用いずに青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４からの各レーザ光を直接コネクタ部に送出する構成であってもよい。
【００２５】
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、コネクタ部まで伝送されたレーザ光は、照明光学系を構成する光ファイバ２２によって、それぞれ内視鏡１２の先端部まで伝播される。そして、青色レーザ光は、内視鏡１２の先端の、光ファイバ２２の光照射端に配置された波長変換部材である蛍光体２４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２４を透過する。そして、青紫色レーザ光は、その一部は蛍光体２４を励起させるが、大部分は蛍光体２４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。
青紫色レーザ光源３２は本発明の第１の光源部を構成し、青色レーザ光源３４と蛍光体２４とは本発明の第２の光源部を構成する。
【００２６】
光ファイバ２２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。
【００２７】
蛍光体２４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（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）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２４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。本構成例のように、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れば、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。
【００２８】
上記の蛍光体２４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２４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。
【００２９】
図２は、青紫色レーザ光源３２からの青紫色レーザ光と、青色レーザ光源３４からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体２４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、本発明の狭帯域光であり、主に特殊光とされる。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２４からの蛍光光は、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。この蛍光光と青色レーザ光によるプロファイルＢによって、上述した白色光が形成され、主に通常光とされる。白色光である通常光は、可視光を含む広い波長帯域を持つ広帯域光である。なお、図示はしていないが、蛍光体２４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１／２０程度の光量の蛍光光を照射し、広帯域光を形成する。
【００３０】
ここで、青紫色レーザ光源３２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２４からの蛍光光は、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２４からの蛍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照射光量を多くできない。よって、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照射光量が足りるが、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蛍光光では、白色光の照射光量が不足する。
また、青色レーザ光源３４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２４からの蛍光光は、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２４を強く励起し、背景としての白色光の照射光量を多くできる。よって、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る。
そのため、青色レーザ光源３４は、被写体との距離が離れた場合に、青紫色レーザ光源３２からの青紫色レーザ光による白色光の光量不足を補うために用いることができる。
【００３１】
また、本発明でいう白色光とは、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。
【００３２】
この内視鏡装置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手段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、本発明の内視鏡装置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蛍光光が用いられ、図示しない蛍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。
【００３３】
上述したように、青紫色レーザ光源３２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２４からの図示しない蛍光光による白色光からなる照明光、及び青色レーザ光源３４からの青色レーザ光と蛍光体２４からの蛍光光による白色光からなる照明光（プロファイルＢ）は、内視鏡１２の先端部の照射口２８Ａ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、受光部２８Ｂを介して撮像素子２６の受光面上に結像され、撮像素子２６によって被観察領域が撮像される。
撮像後に撮像素子２６から出力される撮像画像の画像信号は、スコープケーブル３０を通じてプロセッサ１６の画像処理システム３６に入力される。
【００３４】
次に、こうして撮像素子２６によって撮像された撮像画像の画像信号は、プロセッサ１６の画像処理システム３６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。
【００３５】
図３は、本発明の内視鏡装置のプロセッサの一実施例の詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。
同図に示すように、内視鏡装置１０の信号処理系は、内視鏡１２の信号処理系と、光源装置１４の信号処理系と、プロセッサ１６の信号処理系（画像処理システム３６）と、入出力部１８のモニタ３８、入力部（モード切替部）４０及び記録装置４２と、を有する。
【００３６】
内視鏡１２の信号処理系は、撮像後に撮像素子２６からの撮像画像の画像信号の信号処理系として、アナログ信号である撮像画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）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（Ａ／Ｄコンバータ）４６とを有する。Ａ／Ｄ変換器４６でＡ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、コネクタ部を介してプロセッサ１６の画像処理システム３６に入力される。
【００３７】
また、光源装置１４の信号処理系は、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４のオンオフ制御及び光量制御（強度制御）を行う光源制御手段４８を有する。本発明において光量とは、強度を含む。第１実施形態において、光源制御手段４８は、原則として光源の照射強度を変更することで、その照射光量を変更する。
ここで、光源制御手段４８は、内視鏡装置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３２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３２のオンオフ制御を行ったり、後述する輝度値算出手段５０から算出された撮像画像情報の輝度値に応じて、前述の撮像画像信号の輝度値が所定の輝度値となるように、光源光量変更手段５５によって、光源制御手段４８を通じて、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の発光強度、すなわち青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４に流す駆動電流の電流値を制御することで、それらの照射光量を制御する。また、本発明において所定の輝度値とは、撮像画像の観察に適した、所定範囲の輝度値をいう。
【００３８】
さらに、プロセッサ１６の信号処理系は、画像処理システム３６（図１参照）であって、輝度値算出手段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、光源光量変更手段５５と、ホワイトバランス調整値算出手段５７と、ゲイン調整手段５９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。
【００３９】
輝度値算出手段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（撮像画像情報）を用いて、撮像素子（センサ）２６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、これら算出された輝度値は光源制御手段４８及び光源光量変更手段５５へ出力される。
【００４０】
光源光量変更手段５５では、光源制御手段４８による青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４を駆動する電流の電流値の情報を受け、算出された輝度値に基づいて青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の照射光量及びそれらの光量比率を変更する。
例えば、撮像画像情報の輝度値が小さく（暗く）なれば、蛍光光を発することで白色光として作用する青色レーザ光が増加するように、青色レーザ光源３４の照射光量を増加させ、撮像画像情報の輝度値が大きく（明るく）なれば、狭帯域光の光量比率を増加させるように、青紫色レーザ光源３４の照射光量の比率を増加させるように、光源制御手段４８へ青色レーザ光源３４の照射光量を減少させる指示を出す。これにより、撮像画像の輝度値が、観察に適した所定の輝度値をとる。
また、光源光量変更手段５５における青紫色レーザ光源３２と青色レーザ光源３４との照射光量及び光量比率の情報は、ホワイトバランス調整値算出手段５７へも出力され、ゲイン調整手段５９を通って、特殊光画像処理部６４へ出力される。
【００４１】
光源制御手段４８では、前述の輝度値の情報及び光源光量変更手段５５からの指示に基づいて、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４に流れる駆動電流を制御し、それらの照射光量を制御する。
照射光量の制御は、前述の輝度値に応じて連続的に変化させても良いし、また、輝度値が所定の範囲にある場合には、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４がそれぞれ所定の照射光量をとるように、段階的に変化させても良い。
【００４２】
ホワイトバランス調整値算出手段５７は、光源光量変更手段５５における青紫色レーザ光源３２と青色レーザ光源３４との照射光量及び光量比率に基づいて、照明光で撮像した際のホワイトバランスを算出し、照明光で撮像した際のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとするために必要なホワイトバランス調整値をホワイトバランスゲインとして算出する。
照明光で撮像した際のホワイトバランスは、青紫色レーザ光源３２で撮像した際のホワイトバランスを［ＷＢ＿Ｒ１、ＷＢ＿Ｇ１、ＷＢ＿Ｂ１］と、青色レーザ光源３４で撮像した際のホワイトバランスを［ＷＢ＿Ｒ２、ＷＢ＿Ｇ２、ＷＢ＿Ｂ２］とし、照射している青紫色レーザ光源３２の照射光量と青色レーザ光源３４の照射光量との比率（駆動電流値の比率）をそれぞれα、１−αとすると、［（αＷＢ＿Ｒ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｒ２）、（αＷＢ＿Ｇ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｇ２）、（αＷＢ＿Ｂ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｂ２）］と算出される。
【００４３】
また、基準となるホワイトバランスを［ＷＢ＿Ｒｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｇｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｂｂａｓｅ］とすると、照明光で撮像した際のホワイトバランスを、基準となるホワイトバランスとするために必要なホワイトバランスゲインは、
ＷＢ＿ｇａｉｎＲ＝（αＷＢ＿Ｒ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｒ２）／ＷＢ＿Ｒｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＧ＝（αＷＢ＿Ｇ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｇ２）／ＷＢ＿Ｇｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＢ＝（αＷＢ＿Ｂ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｂ２）／ＷＢ＿Ｂｂａｓｅ
と算出できる。
【００４４】
なお、青紫色レーザ光源３２で撮像した場合のホワイトバランス、及び青色レーザ光源３４で撮像した場合のホワイトバランスは、例えば、被写体の撮像前に、内視鏡先端に対向する形で白色板を設置し、青紫色レーザ光源３２と青色レーザ光源３４とをそれぞれ単独で照射して撮像を行い、それぞれ得られた撮像画像（撮像画像情報）のホワイトバランスを青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光３４で撮像した場合のホワイトバランス［ＷＢ＿Ｒ１、ＷＢ＿Ｇ１、ＷＢ＿Ｂ１］及び［ＷＢ＿Ｒ２、ＷＢ＿Ｇ２、ＷＢ＿Ｂ２］とすればよい。
【００４５】
また、基準となるホワイトバランスは、例えば、前述と同様に、被写体の撮像前に、内視鏡先端に対向する形で白色板を設置し、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の照射光量を最大として照明光を照射して白色板の撮像を行い、この場合に得られた撮像画像のホワイトバランスを基準となるホワイトバランス［ＷＢ＿Ｒｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｇｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｂｂａｓｅ］としてもよい。
これら、青紫色レーザ光源３２で撮像した際のホワイトバランス、青色レーザ光３４で撮像した際のホワイトバランス、及び基準となるホワイトバランスは、予めホワイトバランス調整値算出手段５７に記憶されている。
【００４６】
ゲイン調整手段５９では、前述のホワイトバランス調整値算出手段５７において、算出されたホワイトバランスゲイン［ＷＢ＿ｇａｉｎＲ、ＷＢ＿ｇａｉｎＧ、ＷＢ＿ｇａｉｎＢ］に基づいて、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４において撮像画像情報のホワイトバランスを調整する。
また、算出されたホワイトバランスゲインは、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てもよい。
ゲイン調整手段５９によるホワイトバランスの調整により、撮像画像の輝度値が変化したとしても、ホワイトバランスの常に安定した撮像画像を得ることができる。
【００４７】
ＤＳＰ５２（デジタルシグナルプロセッサ）は、輝度値算出手段５０で撮像画像信号（撮像画像情報）の輝度値が算出された後、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、内視鏡１２からプロセッサ１６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。
【００４８】
画像処理切替部６０は、後述するモード切替部（入力部）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、特殊光画像処理部６４に送るかを切り替えるスイッチである。
なお、本発明においては、区別のため、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。
【００４９】
通常光画像処理部６２は、通常光モードにおいて、青色レーザ光源３４及び蛍光体２６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。
【００５０】
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、血管を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。
【００５１】
特殊光画像処理部６４は、特殊光モードにおいて、青紫色レーザ光源３２からの青紫色レーザ光（プロファイルＡ）、並びに青色レーザ光源３４及び蛍光体２６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、同Ｂ画像信号にそれぞれ所定係数をかけてＢ画像データ及びＧ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。
【００５２】
具体的には、特殊光変換部７４は、割り付け後のＲ、Ｇ、Ｂの画像データに対して、輝度値の正規化を行い、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、光量比率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、（１）式で示すような演算により求められる。
【００５３】
【数１】
【００５４】
ここで、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、それぞれ各色の色変換係数であり、光源光量変更手段５５で調整された青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の光量比率に応じて求められる。特殊光変換部７４は、図４に示すように、調製された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、前述の光量比率に基づいて、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４に示すように、それぞれの光量比率に対応してＲ００〜、Ｇ００〜、Ｂ００〜として設定されている。光源光量変更手段５５で調整された光量比率に対応する色変換係数を（１）式に代入することで、色調補正された画像データＲａｄｊ、Ｇａｄｊ、Ｂａｄｊが得られる。
【００５５】
例えば、光源制御手段４８において制御される青紫色レーザ光源３２の光量と青色レーザ光源３４の光量との比率が、９０：１０であるとき、色変換係数は、図４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４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。
【００５６】
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、血管を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。
【００５７】
また、前述のとおり、光量が足りず青色レーザ光源３４の照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、又は、ビニング処理を行ってもよい。
【００５８】
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２６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。
【００５９】
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、モニタ３８でソフトコピー画像として表示するための、又は記録装置４２でハードコピー画像として出力するための表示画像信号に変換する。
【００６０】
モニタ３８は、通常光モードでは、白色光を照射して撮像素子２６で得られ、プロセッサ１６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をソフトコピー画像として表示し、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２６で得られ、プロセッサ１６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をソフトコピー画像として表示する。
【００６１】
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。
【００６２】
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１４の光源制御手段４８に入力される。ここで、モード切替部４０は、入出力部１８の入力部４０として配置されているが、プロセッサ１６、内視鏡１２の操作部、又は光源装置１４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、光源制御手段４８及び画像処理切替６０へ出力される。
本発明の第１実施形態の内視鏡装置は、基本的に以上のように構成される。
【００６３】
次に、本発明の第１実施形態の内視鏡装置１０の動作を、図５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、青色レーザ光源３４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６４で通常光画像処理が行われている。
ここで、図５に示すステップのとおり、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。また、モード切替部４０を操作するのではなく、前述の内視鏡１２の図示しない操作部を操作することで特殊光モードへの切替を行ってもよい（Ｓ１０）。
【００６４】
特殊光モードに切り替えられると、青紫色レーザ光源３２からの所定量の第１の狭帯域光（中心波長４０５ｎｍ）と、青色レーザ光源３４からの所定量の第２の狭帯域光（中心波長４４５ｎｍ）とが同時に照射され、内視鏡先端より被写体に向けて、第１の狭帯域光、第２の狭帯域光及びそれらの蛍光光が照明光として照射される（Ｓ１２）。
照射された照明光は、被写体で反射され、撮像素子２６によりその戻り光が撮像画像信号（撮像画像情報）として取得され、輝度値算出手段５０において、撮像素子２６により取得された撮像画像信号の輝度値が算出される。算出された撮像画像信号の輝度値は、光源光量変更手段５５及び光源制御手段４８へ出力される（Ｓ１４）。
【００６５】
そして、光源光量変更手段５５は、輝度値算出手段５０で算出された輝度値の情報、並びに光源制御手段４８から得られる青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４からの照射光量及び光量比率の情報をもとに、撮像画像が明るすぎず、また、暗すぎず、その輝度値が所定の輝度値となるように、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４のそれぞれの照射光量を調整し、また、それらの光量比率を調整する。これらの調整は、実際には、光源制御手段４８を通じて青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４に流れる駆動電流値を調整することで行われる。そして、調整されたそれらの照射光量及び光量比率の情報は、光源制御手段４８及びホワイトバランス調整値算出手段５７へそれぞれ出力される（Ｓ１６）。
ステップＳ１４及びステップＳ１６は、輝度値の変化に応じて行われるため、内視鏡先端と被写体との位置関係の変化に応じて行われる。
【００６６】
また、ホワイトバランス調整値算出手段５７では、まず、前述の調整された照射光量及び光量比率の情報に基づいて、撮像画像のホワイトバランスを算出する。ホワイトバランスの算出は、前述のとおり、青紫色レーザ光源３２に基づく照明光のホワイトバランス及び青色レーザ光源３４に基づく照明光のホワイトバランス、青紫色レーザ光及び青色レーザ光の照射光量及びそれらの光量比率に基づいて算出される（Ｓ１８）。
そして、算出されたホワイトバランスと、基準となるホワイトバランスとから、ホワイトバランスを維持するために必要なホワイトバランスゲインが算出され、ゲイン調整手段５９を通じて、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４において、ホワイトバランスゲインが調整される（Ｓ２０）。
【００６７】
光源光量変更手段５５によって、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４からの照射光量及び光量比率が変更され、ゲイン調整手段５９によって、ホワイトバランスゲインが調整された後、被写体の撮像が行われ、撮像素子２６により撮像画像信号が取得される（Ｓ２２）。
【００６８】
再度、撮像画像信号が取得されると、撮像画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ４４、Ａ／Ｄ変換部４６を経て、輝度値算出手段５０へ出力され、その撮像画像（信号）の輝度値が算出された後、ＤＳＰ５２、ノイズ除去回路５４を経て、特殊光画像処理部６４へ出力される。特殊光画像処理部６４の特殊光色変換部７４では、前述の変更された照射光量及び光量比率の情報と、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が設定され、特殊光画像処理部６４へ入力された撮像画像信号は、特殊光色変換部７４によって所定のＲＧＢ画像データとされる。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。また、ＲＧＢ画像データは色彩強調部７６及び構造強調部７８において各種画像処理を適用され、画像表示信号生成部６６へ出力される（Ｓ２４）。
【００６９】
画像表示信号生成部６６へ出力されたＲＧＢ画像データは、表示可能な画像表示信号に変換され、特殊光画像としてモニタ３８で表示され、記録装置４２で記録される（Ｓ２６）。
以上が本発明の第１実施形態である。
【００７０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、本発明の内視鏡装置の第２実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
図６に示すとおり、第２実施形態と第１実施形態との構成上の違いは、光源装置１１４の構成と、内視鏡１１２の先端において、第１実施形態で設置されていた蛍光体２４が不要な点である。よって、第１実施形態との相違点について説明する。
【００７１】
前述のとおり、図６の内視鏡１１２は、内視鏡先端に蛍光体２４が存在しない以外は、第１実施形態の内視鏡１２と同じである。よって、光ファイバ１１２は、光ファイバ２２と、照射口１２８Ａは、照射口２８Ａと、受光部１２８Ｂは、受光部２８Ｂと、撮像素子１２６は、撮像素子２６と、スコープケーブル１３０は、スコープケーブル３０と同じであり、同じ動作をする。
【００７２】
また、図６に示すとおり、光源装置１１４は、広帯域光源１３２、光量絞り１３３、第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇを備えるフィルタセット１３４、及び集光レンズ１３５を備える。また、光源装置１１４は、広帯域光源１３２と第１の色フィルタ１３４Ｂの組み合わせによって第１の光源部を形成し、広帯域光源１３２と第２の色フィルタ１３４Ｇの組み合わせによって第２の光源部を形成する。広帯域光源１３２は、例えばキセノン光を照射するキセノン光源であり、所定の広帯域光（白色光）を照射する。
【００７３】
また、広帯域光源１３２は、光量絞り１３３により光量調整を行う。第１実施形態におけるレーザ光源の場合と異なり、広帯域光源１３２は発光強度の調整が困難なため、光量絞りによって光量を調整する。したがって、広帯域光源１３２の発光強度は原則として一定である。
【００７４】
なお、本実施形態においては、広帯域光としてキセノン光、広帯域光源１３２としてキセノン光源を用いているが、本発明においては、第１の色フィルタ及び第２の色フィルタによって狭帯域化が可能な白色照明光を照射する光源であれば特に限定はない。キセノン光源の他、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の放電型の高輝度ランプ光源等の放電管を用いることができる。
また、レーザ光源と蛍光体とを組み合わせた白色光源も用いることができる。この場合、前述の記載と異なり、発光強度をレーザ光源の駆動電流値によって調整できるため、光量絞り１３３は不要である。
【００７５】
照射した広帯域光は、収斂光学系である図示しないリフレクタによって、略平行光束とされ、光量絞り１３３によって光量を調整された後、フィルタセット１３４の所定のフィルタを透過する。
第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇを透過し、狭帯域化された光は、集光レンズ１３５によって光ファイバ１１２の入射端で集光され、光ファイバ１１２に入射する。入射した光は、光ファイバ１１２によって導光され、内視鏡先端より照射される。
第１の色フィルタ１３４Ｂを透過した広帯域光は、第１の狭帯域光となって内視鏡先端より照射され、第２の色フィルタ１３４Ｂを透過した広帯域光は、第２の狭帯域光となって内視鏡先端より照射される。
【００７６】
フィルタセット１３４は、図７に示すように、広帯域光を青色の狭帯域光（Ｂ光、第１の狭帯域光）に変換する第１の色フィルタ１３４Ｂ、広帯域光を緑色の狭帯域光（Ｇ光、第２の狭帯域光）に変換する第２の色フィルタ１３４Ｇ、及び広帯域光をそのまま透過する透過部１３４Ｔからなる。また、第１の色フィルタ１３４Ｂは、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１及び半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２からなり、第２の色フィルタ１３４Ｇは、半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１及び半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２からなる。フィルタセット１３４は、光源制御手段１４８（図９参照）からの指示により、図示しない移動手段及び回転手段によって切り替えられる。
【００７７】
図８（ａ）は、図７に示す、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１及び半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１の分光特性の一例を示すグラフであり、図８（ｂ）は、半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２及び半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２の分光特性の一例を示すグラフである。
光量絞り１３３を最大に開き、照射光量を最大としても光量が足りない場合、前述のように半値幅の狭いフィルタから半値幅の広いフィルタに切り替えることで、更に照射光量の増加を図ることができる。
【００７８】
図９は、本発明の内視鏡装置の第２実施形態のプロセッサの詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。第１実施形態の図３との違いは、光源装置１１４である。なお、内視鏡１１２と内視鏡１２との違いは蛍光体２４のみであるため、図９の信号処理系を示すブロック図において構成上の違いはない。
したがって、前述と同様に、第１実施形態との違いである光源装置１１４について説明する。
【００７９】
光源装置１１４の信号処理系は、広帯域光源１３２のオンオフ制御、光量絞り１３３による光量制御、図示しない移動手段による半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１から半値幅の広いフィルタ１３４Ｂ２及び１３４Ｇ２への切替制御、図示しない回転手段による第１の色フィルタ１３４Ｂ、第２の色フィルタ１３４Ｇ、及び透過部Ｔの切替制御を行う光源制御手段１４８を有する。
【００８０】
ここで、光源制御手段１４８は、内視鏡装置１０の稼働開始に伴う光源オン信号に応じて広帯域光源１３２を点灯したり、モード切替部４０からの通常光モードと特殊光モードとの切替信号に応じてフィルタセット１３４の透過部１３４Ｔと第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇとを切り替える制御を行ったり、輝度値算出手段５０から算出された撮像画像情報の輝度値に応じて、前述の撮像画像信号の輝度値が所定の輝度値となるように、光源光量変更手段５５によって、光源制御手段１４８を通じて、広帯域光の光量、すなわち光量絞り１３３を制御することで、広帯域光源１３２からの照射光量を制御し、また、フィルタセット１３４を半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１から半値幅の広いフィルタ１３４Ｂ２及び１３４Ｇ２へ切り替えることで、その照射光量を制御する。
【００８１】
光源光量変更手段５５では、光源制御手段１４８による光量絞り１３３の情報、フィルタセット１３４の設置フィルタの情報、及び算出された輝度値に基づいて、第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇの半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１及び半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１を半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２及び半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２に切り替える。ここで、設置フィルタとは、実際に広帯域光を透過するフィルタをいう。また、設置フィルタの情報とは、設置フィルタとして前述のフィルタ１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｇ１、及び１３４Ｇ２並びに透過部１３４Ｔのいずれのフィルタが選択されているかの情報である。
例えば、撮像画像の輝度値を上げる必要が無く、照射光量が足りている場合には、照射光量を一定値以上に上げる必要がないため、半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１で足り、撮像画像の輝度値を上げる必要があり、照射光量を一定値以上に挙げる必要がある場合には、半値幅の狭いフィルタでは透過させることができる光量に限界があるため、半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１から、半値幅の広いフィルタ１３４Ｂ２及び１３４Ｇ２へ切り替えるように、光源制御手段１４８へ第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇの切り替えの指示を出す。これにより、撮像画像の輝度値が、観察に適した所定の輝度値をとる。なお、前述の一定値とは、半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１を設置フィルタとして、光量絞り１３３を最大とした場合の照射光量をいう。
また、光源光量変更手段５５における広帯域光源１３２の光量絞り１３３の情報、フィルタセット１３４の設置フィルタの情報は、ホワイトバランス調整値算出手段５７へも出力される。
【００８２】
光源制御手段１４８では、前述の輝度値の情報及び光源光量変更手段５５からの指示に基づいて、光量絞り１３３を制御することにより、広帯域光源１３２からの照射光量を制御し、また、設置フィルタをフィルタセット１３４の半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ１から半値幅の広いフィルタＢ２及びＧ２へ切り替えることで、それらの照射光量を制御する。
【００８３】
ホワイトバランス調整値算出手段５７は、光源光量変更手段５５における広帯域光の照射光量、及びフィルタセット１３４の設置フィルタの情報に基づいて、照明光で撮像した際のホワイトバランス及び照明光で撮像した際のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとするために必要なホワイトバランス調整値をホワイトバランスゲインとして算出する。
【００８４】
広帯域光が、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１、半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２、半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１、半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２のいずれのフィルタを透過したかによって、図８（ａ）、（ｂ）に示すとおり、透過後の狭帯域光の波長プロファイルが決定する。
よって、予め前述のフィルタ１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｇ１及び１３４Ｇ２は、それを透過する広帯域光の照射光量によってホワイトバランスが一意に決定することがわかる。
【００８５】
図９のホワイトバランス調整値算出手段５７は、設置フィルタの種類に対する照射光量とホワイトバランスとの関係を予め計測して記録した図示しないホワイトバランステーブルを備え、光量変更手段５５から出力された広帯域光の照射光量の情報と、設置フィルタの情報とからホワイトバランステーブルを用いて、撮像画像情報のホワイトバランスを算出する。
【００８６】
また、基準となるホワイトバランスは、半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ１を用いて撮像した際の撮像画像のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとすればよい。
ホワイトバランスが崩れたのは、光量が足りないために半値幅の広いフィルタＢ２及びＧ２を用いたためであり、半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ１を設置フィルタとして撮像画像情報を取得した際の撮像画像のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとしておけば、光量が足りている場合にはゲイン調整の必要が無いためである。
【００８７】
ホワイトバランス調整値算出手段５７は、算出されたホワイトバランスを基準となるホワイトバランスに調整するためのホワイトバランス調整値としてホワイトバランスゲインを算出し、ゲイン調整手段５９へ出力する。
【００８８】
半値幅の広いフィルタＢ２及びＧ２を設置フィルタとして撮像を行った場合、前述のとおりゲイン調整手段５９は、撮像画像信号のホワイトバランスを半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ２を設置フィルタとした場合のホワイトバランスに調整するために用いられる。
【００８９】
ゲイン調整手段５９で、撮像画像信号のホワイトバランスが調整されたＢ光画像成分を備えるＢ画像信号と、Ｇ光画像成分を備えるＧ画像信号とは、それぞれ、特殊光画像処理部６４へ出力され、１つの画像データに合成される。画像データの合成は、具体的には、前述の特殊光画像処理部６４で行われる画像処理と同様に、Ｇ画像信号をＲ画像データに割り付け、Ｂ画像信号をＢ画像データ及びＧ画像データに割り付けることで行われる。２フレームで撮像されたＢ画像信号及びＧ画像信号から１つの画像データを合成する以外の処理は、第１実施形態と同様である。
【００９０】
なお、特殊光色変換部７４では、第２実施形態においては、第１実施形態において用いられた、変更された照射光量及び光量比率の情報の代わりに、広帯域光源１３２からの照射光量と設置フィルタの情報とが用いられる。照射光量と設置フィルタの情報とによって、第１実施形態でいう光量比率、照明光のＲ光成分、Ｇ光成分、及びＢ光成分の比率が算出できるためである。
【００９１】
上述以外の構成については第１実施形態と同様である。本発明の内視鏡装置の第２実施形態は、基本的に以上のように構成される。
【００９２】
次に、本発明の内視鏡装置１１０の第２実施形態の動作を、図１０のフローチャートを用いて説明する。第１実施形態の動作と同様の部分は説明を一部省略し、相違点を中心に説明する。
【００９３】
本実施形態においても、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、設置フィルタとして透過部１３４Ｔが設置されており、広帯域光源が点灯され、広帯域光による撮像画像データについて、通常光画像処理部６４で通常光画像処理が行われている。
ここで、図１０に示すステップのとおり、ユーザによって特殊光モードへの切替が行われる（Ｓ１１０）。第２実施形態は、その構成上、特殊光画像撮影において、Ｂ画像データとＧ画像データとを２フレームで撮像する面順次方式である。
【００９４】
特殊光モードに切り替えられると、まず、第１フレームにおいて、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１が設置フィルタとして設置される。そして、広帯域光源１３２から広帯域光が照射され、光量絞り１３３によって照射光量を調節され、所定光量の広帯域光が半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１を通って第１の狭帯域光とされ、内視鏡先端より被写体に向けて照射される（Ｓ１１２）。
照射された第１の狭帯域光は、被写体で反射され、撮像素子１２６によりその戻り光が撮像画像信号（撮像画像情報）として取得され、輝度値算出手段５０において、撮像素子１２６により取得された撮像画像信号の輝度値が算出される。算出された撮像画像信号の輝度値は、光源光量変更手段５５及び光源制御手段１４８へ出力される（Ｓ１１４）。
【００９５】
そして、光源光量変更手段５５は、輝度値算出手段５０で算出された輝度値の情報、並びに光源制御手段１４８によって制御される広帯域光の光量、すなわち光量絞り１３３の情報、及び設置フィルタの情報をもとに、撮像画像が明るすぎず、また、暗すぎず、その輝度値が所定の輝度値となるように、光量絞り１３３を制御することで広帯域光源１３２の照射光量を変更し、また、照射光量が足りない場合には、設置フィルタを半値幅の狭いフィルタから半値幅の広いフィルタへ変更することで、照射光量を変更する。そして、変更されたそれらの照射光量及び設置フィルタの情報は、光源制御手段１４８及びホワイトバランス調整値算出手段５７へそれぞれ出力される（Ｓ１１６）。
ステップＳ１１４及びステップＳ１１６は、輝度値の変化に応じて行われるため、内視鏡先端と被写体との位置関係の変化に応じて行われる。
【００９６】
また、ホワイトバランス調整値算出手段５７では、前述の変更された照射光量及び設置フィルタの情報に基づいて、撮像画像のホワイトバランスを算出する。ホワイトバランスの算出は、前述のとおり、広帯域光の照射光量と、設置フィルタの情報と、図示しないホワイトバランステーブルとに基づいて算出される（Ｓ１１８）。
そして、算出されたホワイトバランスと、基準となるホワイトバランスとから、ホワイトバランスを維持するために必要なホワイトバランスゲインが算出され、ゲイン調整手段５９を通じて、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４において、ホワイトバランスゲインが調整される（Ｓ１２０）。
【００９７】
光源光量変更手段５５によって、広帯域光源１３２からの照射光量及び設置フィルタが変更され、ゲイン調整手段５９によって、ホワイトバランスゲインが調整された後、被写体の撮像が行われ、撮像素子２６により第１フレームの撮像画像信号（Ｂ画像信号）が取得される（Ｓ１２２）。取得されたＢ画像信号は、特殊光画像処理部６４において一時的に記憶される。
【００９８】
次に、第２フレームにおいて、設置フィルタを半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１に切り替える（Ｓ１２４）。
設置フィルタが切り替えられると、先のステップＳ１１４〜Ｓ１２４が繰り返し実行され、第２フレームの撮像画像信号（Ｇ画像信号）が取得される（Ｓ１２６）。取得されたＧ画像信号は、第１フレームと同様、特殊光画像処理部６４に記憶される。
【００９９】
特殊光画像処理部６４に一時的に記憶された、Ｂ画像信号とＧ画像信号とは、１つのＲＧＢ画像データに合成される。ステップＳ２４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Ｂ画像データとＧ画像データとに割り付けることで、ＲＧＢ画像データが合成される。ＲＧＢ画像データは、ステップＳ２４と同様に各種処理がなされ、画像表示信号生成部６６へ出力される（Ｓ１２８）。
【０１００】
ステップＳ２６と同様に、画像表示信号生成部６６へ出力されたＲＧＢ画像データは、表示可能な画像表示信号に変換され、特殊光画像としてモニタ３８で表示され、記録装置４２で記録される（Ｓ１３０）。
【０１０１】
このように、第１フレームと第２フレームとが交互に繰り返されることで、ホワイトバランスのとれたＢ光の画像成分とＧ光の画像成分とをそれぞれ取得することができる。このように撮像されたＢ光の画像成分とＧ光の画像成分と特殊光画像処理部６４で合成することで特殊光撮像画像が得られる。
以上が本発明の第２実施形態である。
【０１０２】
以上、本発明の内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、１１０ 内視鏡装置
１２、１１２ 内視鏡
１４、１１４ 光源装置
１６ プロセッサ
１８ 入出力部
２２、１２２ 光ファイバ
２４ 蛍光体
２６、１２６ 撮像素子
２８Ａ、１２８Ａ 照射口
２８Ｂ、１２８Ｂ 受光部
３０、１３０ スコープケーブル
３２ 青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）
３４ 青色レーザ光源（４４５ＬＤ）
３６ 画像処理システム
３８ 表示部（モニタ）
４０ 入力部（モード切替部）
４２ 記録部（記録装置）
４４ ＣＤＳ・ＡＧＣ回路
４６ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）
４８、１４８ 光源光量制御手段
５０ 輝度値算出手段
５２ ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）
５４ ノイズ除去回路
５５ 輝度値算出手段
５７ ホワイトバランス調整値算出手段
５９ ゲイン調整手段
６０ 画像処理切替部（スイッチ）
６２ 通常光画像処理部
６４ 特殊光画像処理部
６６ 画像表示信号生成部
６８ 色変換部
７０、７６ 色彩強調部
７２、７８ 構造強調部
７４ 特殊光色変換部
８０ 色変換係数テーブル
１３２ 広帯域光源
１３３ 光量絞り
１３４ フィルタセット
１３４Ｂ 第１の色フィルタ
１３４Ｇ 第２の色フィルタ
１３４Ｂ１ 半値幅の狭い青色フィルタ
１３４Ｇ１ 半値幅の狭い緑色フィルタ
１３４Ｂ２ 半値幅の広い青色フィルタ
１３４Ｇ２ 半値幅の広い緑色フィルタ
１３４Ｔ 透過部
１３５ 集光レンズ
【技術分野】
【０００１】
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のできる内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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装置が活用されている。この種の内視鏡装置は、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。
【０００３】
通常光（広帯域光）観察の場合はもちろん、これら特殊光観察の場合においても、色調の再現性を安定させ、より正確な診断をするために、取得された撮像画像に対して、それぞれホワイトバランス処理を行う必要がある。
特許文献１には、通常光観察及び特殊光観察のそれぞれの場合において、短時間にホワイトバランス処理を行うことができる内視鏡装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特殊光観察においては、病変組織と特殊光の照射位置との距離が近い場合には、明るく見えやすい組織表層の微細血管や微細構造を画像化できるが、距離が離れるにつれて撮像画像が暗くて見えにくくなるという問題があり、一般的には照射光量を増加させる措置がとられるが、照射光量の増加、特に、特殊光の光量の増加には限界があり、特殊光の光量不足を通常光で補おうとすると撮像画像の色味が変化してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、通常観察においても、特殊光観察においても、ユーザが撮像画像を確認しつつ意図的に照射光量を調整する必要なく、表層微細血管等の生体の構造・成分の観察に関して、撮像距離に限らず、常に、明るくかつ色味が安定した撮像画像を得ることができる内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第１の狭帯域光を照射する第１の光源部と、前記第１の狭帯域光と異なる波長帯域の第２の狭帯域光又は可視光を含む広い波長帯域を持つ広帯域光を照射する第２の光源部と、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射及び照射光量、並びに前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射及び照射光量をそれぞれ制御する光源制御手段と、前記被写体に順次又は同時に照射された前記第１の狭帯域光、及び前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の、前記被写体からの戻り光により、前記被写体の撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段と、該撮像手段により撮像された前記撮像画像情報から前記撮像画像の輝度値を算出する輝度値算出手段と、該輝度値算出手段で算出された前記輝度値に応じて、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量及び前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射光量を変更する光源光量変更手段と、該光源光量変更手段で変更された、現在照射している前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量から、前記撮像画像のホワイトバランスを取るためのホワイトバランス調整値を算出するホワイトバランス調整値算出手段と、該ホワイトバランス調整値算出手段で算出されたホワイトバランス調整値に応じて、前記撮像画像のホワイトバランスが、基準となるホワイトバランスとなるように、前記撮像手段のゲインを調整するゲイン調整手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置を提供する。
【０００８】
また、前記基準となるホワイトバランスは、前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量をそれぞれ最大として白色板の撮像を行った場合に得られる撮像画像のホワイトバランスであることが好ましい。
【０００９】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光の照射光量との比率を変更する手段であることが好ましく、また、前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記広帯域光の照射光量との比率を変更する手段であることが好ましい。
【００１０】
また、前記光源光量変更手段は、前記算出される輝度値が大きくなるにつれて、前記第１の光源部からの照射光量の比率を増加させ、前記算出される輝度値が小さくなるにつれて、前記第２の光源部からの照射光量の比率を増加させることで、前記算出される輝度値を所定の輝度値とすることが好ましい。
【００１１】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて段階的に変化させることが好ましく、前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて連続的に変化させることが好ましい。
【００１２】
また、前記基準となるホワイトバランスを［Ｒ＿ｂａｓｅ、Ｇ＿ｂａｓｅ、Ｂ＿ｂａｓｅ］とし、第１の光源部と第２の光源部との照射光量の比率がα：１−α、前記第１の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿１、Ｇ＿１、Ｂ＿１］、前記第２の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿２、Ｇ＿２、Ｂ＿２］とすると、前記ゲイン調整手段によって調整される前記撮像手段のゲイン［ＷＢ＿ｇａｉｎＲ、ＷＢ＿ｇａｉｎＧ、ＷＢ＿ｇａｉｎＢ］は、以下の式で表せられることが好ましい。
ＷＢ＿ｇａｉｎＲ＝（αＲ＿１＋（１−α）Ｒ＿２）／Ｒ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＧ＝（αＧ＿１＋（１−α）Ｇ＿２）／Ｇ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＢ＝（αＢ＿１＋（１−α）Ｂ＿２）／Ｂ＿ｂａｓｅ
【００１３】
さらに、前記撮像画像情報に所定の画像処理を施す画像処理部を有し、前記画像処理部は、前記画像処理を施すことで、前記撮像画像のホワイトバランスが変化しないように、予め求められた前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率と、前記撮像画像の色味を調整するための色変換係数との関係を示す色変換係数テーブルを備え、前記画像処理部は、前記光源光量変更手段によって調整された前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率に基づいて前記色変換係数テーブルから前記色変換係数を選択することが好ましい。
【００１４】
また、前記第１の光源部は、広帯域光を照射する広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第１の狭帯域光のみを透過する第１の色フィルタとを備え、前記第２の光源部は、前記広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第２の狭帯域光のみを透過する第２の色フィルタとを備え、前記光源光量変更手段は、前記第１の色フィルタ及び前記第２の色フィルタの少なくとも一方を、半値幅の異なる色フィルタに切り替える手段であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内視鏡装置によれば、通常観察及び特殊光観察において、撮像素子で検出される戻り光の光量が常に所定値以上となるように、特殊光光源及び白色照明光光源の発光条件を順に制御し、また特殊光光源及び白色照明光光源の発光条件に応じて、画像処理部において色味を調節するための所定の画像処理を施すため、通常観察及び特殊光観察をする場合、例えば病変部から離れて撮像をする場合も、病変部に近づいて撮像をする場合も、ユーザが撮像画像を観察しつつ意図的にこれら光源の発光条件及び撮像画像の色味の調整をする必要がなく、通常観察ではもちろん、特に、病変部や表層微細血管等の特殊光観察において、撮像距離に限らず常に色味が安定した撮像画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の内視鏡装置の第１実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１に示す内視鏡装置の光源部に用いられる青紫色レーザ光源から照射される青紫色レーザ光、並びに青色レーザ光源から照射される青色レーザ光及び励起された蛍光体からの蛍光光による白色光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図３】図１に示す内視鏡装置のプロセッサの一実施例の詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。
【図４】図３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実施例を示すグラフである。
【図５】本発明の内視鏡装置の第１実施形態の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の内視鏡装置の第２実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【図７】図６に示す内視鏡装置の第１の色フィルタ及び第２の色フィルタを備えるフィルタセットの一実施例を示す正面図である。
【図８】（ａ）は、第１の色フィルタの半値幅の狭い青色フィルタ及び第２の色フィルタの半値幅の狭い緑色フィルタの分光特性の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、第１の色フィルタの半値幅の広い青色フィルタ及び第２の色フィルタの半値幅の広い緑色フィルタの分光特性の一例を示すグラフである。
【図９】図６に示す内視鏡装置のプロセッサの一実施例の詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。
【図１０】本発明の内視鏡装置の第２実施形態の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る内視鏡装置を、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の内視鏡装置の第１実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
同図に示すように、本発明の内視鏡装置１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ１６と、入出力部１８とを有する。ここで、光源装置１４及びプロセッサ１６は、内視鏡１２の制御装置を構成し、内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続され、プロセッサ１６と電気的に接続される。また、プロセッサ１６は、入出力部１８と電気的に接続される。そして、入出力部１８は、画像情報等を出力表示する表示部（モニタ）３８、画像情報等を出力する記録部（記録装置）４２（図３参照）、及び通常観察モード（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）などのモード切替や機能設定等の入力操作を受け付けるＵＩ（ユーザインタフェース）として機能する入力部（モード切替部）４０を有する。
【００１８】
内視鏡１２は、その先端から照明光を照射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。なお、図示しないが、内視鏡１２は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部と、内視鏡挿入部の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部と、内視鏡１２を制御装置の光源装置１４及びプロセッサ１６に着脱自在に接続するコネクタ部を備える。さらに、図示はしないが、操作部及び内視鏡挿入部の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。
【００１９】
内視鏡１２の先端部分には、図１に示すように、被観察領域へ光を照射する照射口２８Ａに、詳細は後述するが、照明光学系を構成し、白色光源を構成する蛍光体２４を有し、照射口２８Ａに隣接する受光部２８Ｂに被観察領域の画像情報を取得する撮像手段としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子（センサ）２６が配置されている。内視鏡１２の照射口２８Ａには、照明光学系を構成するカバーガラスやレンズ（図示せず）が配置され、受光部２８Ｂには、照明光学系を構成するカバーガラスやレンズ（図示せず）が配置され、受光部２８Ｂの撮像素子２６の受光面には撮像光学系を構成する対物レンズユニット（図示せず）が配置される。
【００２０】
内視鏡挿入部は、操作部の操作により湾曲自在にされ、内視鏡１２が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向及び任意の角度に湾曲でき、照射口２８Ａ及び受光部２８Ｂを、すなわち撮像素子２６の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。
なお、撮像素子２６は、受光領域にカラーフィルタ（例えば、ＲＧＢカラーフィルタや補色フィルタ）を備えたカラー撮像センサや補色センサであるのが好ましいが、ＲＧＢカラー撮像センサがより好ましい。
【００２１】
光源装置１４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）３２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）３４と、を発光源として備えている。青紫色レーザ光源３２は、第１の狭帯域光として青紫色レーザ光を照射し、青色レーザ光源３４は、第２の狭帯域光として青色レーザ光を照射する。なお、青紫色レーザ光源３２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。
【００２２】
これら各光源３２、３４の半導体発光素子からの発光は、光源制御手段４８（図３参照）により個別に制御されており、各光源３２及び３４の発光条件、すなわち青紫色レーザ光源３２の照明光と、青色レーザ光源３４の照明光の光量及び光量比率は、変更自在になっている。
【００２３】
青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４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。
【００２４】
これら青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４から照射されるレーザ光は、集光レンズ（図示せず）により、それぞれ光ファイバ２２に入力され、合波器（図示せず）を介してコネクタ部に伝送される。なお、本発明は、これに限定されず、合波器を用いずに青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４からの各レーザ光を直接コネクタ部に送出する構成であってもよい。
【００２５】
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、コネクタ部まで伝送されたレーザ光は、照明光学系を構成する光ファイバ２２によって、それぞれ内視鏡１２の先端部まで伝播される。そして、青色レーザ光は、内視鏡１２の先端の、光ファイバ２２の光照射端に配置された波長変換部材である蛍光体２４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２４を透過する。そして、青紫色レーザ光は、その一部は蛍光体２４を励起させるが、大部分は蛍光体２４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。
青紫色レーザ光源３２は本発明の第１の光源部を構成し、青色レーザ光源３４と蛍光体２４とは本発明の第２の光源部を構成する。
【００２６】
光ファイバ２２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。
【００２７】
蛍光体２４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（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）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２４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。本構成例のように、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れば、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。
【００２８】
上記の蛍光体２４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２４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。
【００２９】
図２は、青紫色レーザ光源３２からの青紫色レーザ光と、青色レーザ光源３４からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体２４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、本発明の狭帯域光であり、主に特殊光とされる。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２４からの蛍光光は、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。この蛍光光と青色レーザ光によるプロファイルＢによって、上述した白色光が形成され、主に通常光とされる。白色光である通常光は、可視光を含む広い波長帯域を持つ広帯域光である。なお、図示はしていないが、蛍光体２４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１／２０程度の光量の蛍光光を照射し、広帯域光を形成する。
【００３０】
ここで、青紫色レーザ光源３２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２４からの蛍光光は、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２４からの蛍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照射光量を多くできない。よって、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照射光量が足りるが、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蛍光光では、白色光の照射光量が不足する。
また、青色レーザ光源３４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２４からの蛍光光は、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２４を強く励起し、背景としての白色光の照射光量を多くできる。よって、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る。
そのため、青色レーザ光源３４は、被写体との距離が離れた場合に、青紫色レーザ光源３２からの青紫色レーザ光による白色光の光量不足を補うために用いることができる。
【００３１】
また、本発明でいう白色光とは、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。
【００３２】
この内視鏡装置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手段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、本発明の内視鏡装置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蛍光光が用いられ、図示しない蛍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。
【００３３】
上述したように、青紫色レーザ光源３２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２４からの図示しない蛍光光による白色光からなる照明光、及び青色レーザ光源３４からの青色レーザ光と蛍光体２４からの蛍光光による白色光からなる照明光（プロファイルＢ）は、内視鏡１２の先端部の照射口２８Ａ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、受光部２８Ｂを介して撮像素子２６の受光面上に結像され、撮像素子２６によって被観察領域が撮像される。
撮像後に撮像素子２６から出力される撮像画像の画像信号は、スコープケーブル３０を通じてプロセッサ１６の画像処理システム３６に入力される。
【００３４】
次に、こうして撮像素子２６によって撮像された撮像画像の画像信号は、プロセッサ１６の画像処理システム３６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。
【００３５】
図３は、本発明の内視鏡装置のプロセッサの一実施例の詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。
同図に示すように、内視鏡装置１０の信号処理系は、内視鏡１２の信号処理系と、光源装置１４の信号処理系と、プロセッサ１６の信号処理系（画像処理システム３６）と、入出力部１８のモニタ３８、入力部（モード切替部）４０及び記録装置４２と、を有する。
【００３６】
内視鏡１２の信号処理系は、撮像後に撮像素子２６からの撮像画像の画像信号の信号処理系として、アナログ信号である撮像画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）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（Ａ／Ｄコンバータ）４６とを有する。Ａ／Ｄ変換器４６でＡ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、コネクタ部を介してプロセッサ１６の画像処理システム３６に入力される。
【００３７】
また、光源装置１４の信号処理系は、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４のオンオフ制御及び光量制御（強度制御）を行う光源制御手段４８を有する。本発明において光量とは、強度を含む。第１実施形態において、光源制御手段４８は、原則として光源の照射強度を変更することで、その照射光量を変更する。
ここで、光源制御手段４８は、内視鏡装置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３２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３２のオンオフ制御を行ったり、後述する輝度値算出手段５０から算出された撮像画像情報の輝度値に応じて、前述の撮像画像信号の輝度値が所定の輝度値となるように、光源光量変更手段５５によって、光源制御手段４８を通じて、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の発光強度、すなわち青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４に流す駆動電流の電流値を制御することで、それらの照射光量を制御する。また、本発明において所定の輝度値とは、撮像画像の観察に適した、所定範囲の輝度値をいう。
【００３８】
さらに、プロセッサ１６の信号処理系は、画像処理システム３６（図１参照）であって、輝度値算出手段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、光源光量変更手段５５と、ホワイトバランス調整値算出手段５７と、ゲイン調整手段５９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。
【００３９】
輝度値算出手段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（撮像画像情報）を用いて、撮像素子（センサ）２６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、これら算出された輝度値は光源制御手段４８及び光源光量変更手段５５へ出力される。
【００４０】
光源光量変更手段５５では、光源制御手段４８による青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４を駆動する電流の電流値の情報を受け、算出された輝度値に基づいて青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の照射光量及びそれらの光量比率を変更する。
例えば、撮像画像情報の輝度値が小さく（暗く）なれば、蛍光光を発することで白色光として作用する青色レーザ光が増加するように、青色レーザ光源３４の照射光量を増加させ、撮像画像情報の輝度値が大きく（明るく）なれば、狭帯域光の光量比率を増加させるように、青紫色レーザ光源３４の照射光量の比率を増加させるように、光源制御手段４８へ青色レーザ光源３４の照射光量を減少させる指示を出す。これにより、撮像画像の輝度値が、観察に適した所定の輝度値をとる。
また、光源光量変更手段５５における青紫色レーザ光源３２と青色レーザ光源３４との照射光量及び光量比率の情報は、ホワイトバランス調整値算出手段５７へも出力され、ゲイン調整手段５９を通って、特殊光画像処理部６４へ出力される。
【００４１】
光源制御手段４８では、前述の輝度値の情報及び光源光量変更手段５５からの指示に基づいて、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４に流れる駆動電流を制御し、それらの照射光量を制御する。
照射光量の制御は、前述の輝度値に応じて連続的に変化させても良いし、また、輝度値が所定の範囲にある場合には、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４がそれぞれ所定の照射光量をとるように、段階的に変化させても良い。
【００４２】
ホワイトバランス調整値算出手段５７は、光源光量変更手段５５における青紫色レーザ光源３２と青色レーザ光源３４との照射光量及び光量比率に基づいて、照明光で撮像した際のホワイトバランスを算出し、照明光で撮像した際のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとするために必要なホワイトバランス調整値をホワイトバランスゲインとして算出する。
照明光で撮像した際のホワイトバランスは、青紫色レーザ光源３２で撮像した際のホワイトバランスを［ＷＢ＿Ｒ１、ＷＢ＿Ｇ１、ＷＢ＿Ｂ１］と、青色レーザ光源３４で撮像した際のホワイトバランスを［ＷＢ＿Ｒ２、ＷＢ＿Ｇ２、ＷＢ＿Ｂ２］とし、照射している青紫色レーザ光源３２の照射光量と青色レーザ光源３４の照射光量との比率（駆動電流値の比率）をそれぞれα、１−αとすると、［（αＷＢ＿Ｒ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｒ２）、（αＷＢ＿Ｇ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｇ２）、（αＷＢ＿Ｂ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｂ２）］と算出される。
【００４３】
また、基準となるホワイトバランスを［ＷＢ＿Ｒｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｇｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｂｂａｓｅ］とすると、照明光で撮像した際のホワイトバランスを、基準となるホワイトバランスとするために必要なホワイトバランスゲインは、
ＷＢ＿ｇａｉｎＲ＝（αＷＢ＿Ｒ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｒ２）／ＷＢ＿Ｒｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＧ＝（αＷＢ＿Ｇ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｇ２）／ＷＢ＿Ｇｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＢ＝（αＷＢ＿Ｂ１＋（１−α）ＷＢ＿Ｂ２）／ＷＢ＿Ｂｂａｓｅ
と算出できる。
【００４４】
なお、青紫色レーザ光源３２で撮像した場合のホワイトバランス、及び青色レーザ光源３４で撮像した場合のホワイトバランスは、例えば、被写体の撮像前に、内視鏡先端に対向する形で白色板を設置し、青紫色レーザ光源３２と青色レーザ光源３４とをそれぞれ単独で照射して撮像を行い、それぞれ得られた撮像画像（撮像画像情報）のホワイトバランスを青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光３４で撮像した場合のホワイトバランス［ＷＢ＿Ｒ１、ＷＢ＿Ｇ１、ＷＢ＿Ｂ１］及び［ＷＢ＿Ｒ２、ＷＢ＿Ｇ２、ＷＢ＿Ｂ２］とすればよい。
【００４５】
また、基準となるホワイトバランスは、例えば、前述と同様に、被写体の撮像前に、内視鏡先端に対向する形で白色板を設置し、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の照射光量を最大として照明光を照射して白色板の撮像を行い、この場合に得られた撮像画像のホワイトバランスを基準となるホワイトバランス［ＷＢ＿Ｒｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｇｂａｓｅ、ＷＢ＿Ｂｂａｓｅ］としてもよい。
これら、青紫色レーザ光源３２で撮像した際のホワイトバランス、青色レーザ光３４で撮像した際のホワイトバランス、及び基準となるホワイトバランスは、予めホワイトバランス調整値算出手段５７に記憶されている。
【００４６】
ゲイン調整手段５９では、前述のホワイトバランス調整値算出手段５７において、算出されたホワイトバランスゲイン［ＷＢ＿ｇａｉｎＲ、ＷＢ＿ｇａｉｎＧ、ＷＢ＿ｇａｉｎＢ］に基づいて、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４において撮像画像情報のホワイトバランスを調整する。
また、算出されたホワイトバランスゲインは、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てもよい。
ゲイン調整手段５９によるホワイトバランスの調整により、撮像画像の輝度値が変化したとしても、ホワイトバランスの常に安定した撮像画像を得ることができる。
【００４７】
ＤＳＰ５２（デジタルシグナルプロセッサ）は、輝度値算出手段５０で撮像画像信号（撮像画像情報）の輝度値が算出された後、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、内視鏡１２からプロセッサ１６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。
【００４８】
画像処理切替部６０は、後述するモード切替部（入力部）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、特殊光画像処理部６４に送るかを切り替えるスイッチである。
なお、本発明においては、区別のため、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。
【００４９】
通常光画像処理部６２は、通常光モードにおいて、青色レーザ光源３４及び蛍光体２６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。
【００５０】
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、血管を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。
【００５１】
特殊光画像処理部６４は、特殊光モードにおいて、青紫色レーザ光源３２からの青紫色レーザ光（プロファイルＡ）、並びに青色レーザ光源３４及び蛍光体２６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、同Ｂ画像信号にそれぞれ所定係数をかけてＢ画像データ及びＧ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。
【００５２】
具体的には、特殊光変換部７４は、割り付け後のＲ、Ｇ、Ｂの画像データに対して、輝度値の正規化を行い、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、光量比率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、（１）式で示すような演算により求められる。
【００５３】
【数１】
【００５４】
ここで、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、それぞれ各色の色変換係数であり、光源光量変更手段５５で調整された青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４の光量比率に応じて求められる。特殊光変換部７４は、図４に示すように、調製された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、前述の光量比率に基づいて、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４に示すように、それぞれの光量比率に対応してＲ００〜、Ｇ００〜、Ｂ００〜として設定されている。光源光量変更手段５５で調整された光量比率に対応する色変換係数を（１）式に代入することで、色調補正された画像データＲａｄｊ、Ｇａｄｊ、Ｂａｄｊが得られる。
【００５５】
例えば、光源制御手段４８において制御される青紫色レーザ光源３２の光量と青色レーザ光源３４の光量との比率が、９０：１０であるとき、色変換係数は、図４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４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。
【００５６】
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、血管を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。
【００５７】
また、前述のとおり、光量が足りず青色レーザ光源３４の照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、又は、ビニング処理を行ってもよい。
【００５８】
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２６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。
【００５９】
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、モニタ３８でソフトコピー画像として表示するための、又は記録装置４２でハードコピー画像として出力するための表示画像信号に変換する。
【００６０】
モニタ３８は、通常光モードでは、白色光を照射して撮像素子２６で得られ、プロセッサ１６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をソフトコピー画像として表示し、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２６で得られ、プロセッサ１６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をソフトコピー画像として表示する。
【００６１】
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。
【００６２】
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１４の光源制御手段４８に入力される。ここで、モード切替部４０は、入出力部１８の入力部４０として配置されているが、プロセッサ１６、内視鏡１２の操作部、又は光源装置１４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、光源制御手段４８及び画像処理切替６０へ出力される。
本発明の第１実施形態の内視鏡装置は、基本的に以上のように構成される。
【００６３】
次に、本発明の第１実施形態の内視鏡装置１０の動作を、図５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、青色レーザ光源３４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６４で通常光画像処理が行われている。
ここで、図５に示すステップのとおり、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。また、モード切替部４０を操作するのではなく、前述の内視鏡１２の図示しない操作部を操作することで特殊光モードへの切替を行ってもよい（Ｓ１０）。
【００６４】
特殊光モードに切り替えられると、青紫色レーザ光源３２からの所定量の第１の狭帯域光（中心波長４０５ｎｍ）と、青色レーザ光源３４からの所定量の第２の狭帯域光（中心波長４４５ｎｍ）とが同時に照射され、内視鏡先端より被写体に向けて、第１の狭帯域光、第２の狭帯域光及びそれらの蛍光光が照明光として照射される（Ｓ１２）。
照射された照明光は、被写体で反射され、撮像素子２６によりその戻り光が撮像画像信号（撮像画像情報）として取得され、輝度値算出手段５０において、撮像素子２６により取得された撮像画像信号の輝度値が算出される。算出された撮像画像信号の輝度値は、光源光量変更手段５５及び光源制御手段４８へ出力される（Ｓ１４）。
【００６５】
そして、光源光量変更手段５５は、輝度値算出手段５０で算出された輝度値の情報、並びに光源制御手段４８から得られる青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４からの照射光量及び光量比率の情報をもとに、撮像画像が明るすぎず、また、暗すぎず、その輝度値が所定の輝度値となるように、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４のそれぞれの照射光量を調整し、また、それらの光量比率を調整する。これらの調整は、実際には、光源制御手段４８を通じて青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４に流れる駆動電流値を調整することで行われる。そして、調整されたそれらの照射光量及び光量比率の情報は、光源制御手段４８及びホワイトバランス調整値算出手段５７へそれぞれ出力される（Ｓ１６）。
ステップＳ１４及びステップＳ１６は、輝度値の変化に応じて行われるため、内視鏡先端と被写体との位置関係の変化に応じて行われる。
【００６６】
また、ホワイトバランス調整値算出手段５７では、まず、前述の調整された照射光量及び光量比率の情報に基づいて、撮像画像のホワイトバランスを算出する。ホワイトバランスの算出は、前述のとおり、青紫色レーザ光源３２に基づく照明光のホワイトバランス及び青色レーザ光源３４に基づく照明光のホワイトバランス、青紫色レーザ光及び青色レーザ光の照射光量及びそれらの光量比率に基づいて算出される（Ｓ１８）。
そして、算出されたホワイトバランスと、基準となるホワイトバランスとから、ホワイトバランスを維持するために必要なホワイトバランスゲインが算出され、ゲイン調整手段５９を通じて、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４において、ホワイトバランスゲインが調整される（Ｓ２０）。
【００６７】
光源光量変更手段５５によって、青紫色レーザ光源３２及び青色レーザ光源３４からの照射光量及び光量比率が変更され、ゲイン調整手段５９によって、ホワイトバランスゲインが調整された後、被写体の撮像が行われ、撮像素子２６により撮像画像信号が取得される（Ｓ２２）。
【００６８】
再度、撮像画像信号が取得されると、撮像画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ４４、Ａ／Ｄ変換部４６を経て、輝度値算出手段５０へ出力され、その撮像画像（信号）の輝度値が算出された後、ＤＳＰ５２、ノイズ除去回路５４を経て、特殊光画像処理部６４へ出力される。特殊光画像処理部６４の特殊光色変換部７４では、前述の変更された照射光量及び光量比率の情報と、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が設定され、特殊光画像処理部６４へ入力された撮像画像信号は、特殊光色変換部７４によって所定のＲＧＢ画像データとされる。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。また、ＲＧＢ画像データは色彩強調部７６及び構造強調部７８において各種画像処理を適用され、画像表示信号生成部６６へ出力される（Ｓ２４）。
【００６９】
画像表示信号生成部６６へ出力されたＲＧＢ画像データは、表示可能な画像表示信号に変換され、特殊光画像としてモニタ３８で表示され、記録装置４２で記録される（Ｓ２６）。
以上が本発明の第１実施形態である。
【００７０】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、本発明の内視鏡装置の第２実施形態の全体構成を模式的に示すブロック図である。
図６に示すとおり、第２実施形態と第１実施形態との構成上の違いは、光源装置１１４の構成と、内視鏡１１２の先端において、第１実施形態で設置されていた蛍光体２４が不要な点である。よって、第１実施形態との相違点について説明する。
【００７１】
前述のとおり、図６の内視鏡１１２は、内視鏡先端に蛍光体２４が存在しない以外は、第１実施形態の内視鏡１２と同じである。よって、光ファイバ１１２は、光ファイバ２２と、照射口１２８Ａは、照射口２８Ａと、受光部１２８Ｂは、受光部２８Ｂと、撮像素子１２６は、撮像素子２６と、スコープケーブル１３０は、スコープケーブル３０と同じであり、同じ動作をする。
【００７２】
また、図６に示すとおり、光源装置１１４は、広帯域光源１３２、光量絞り１３３、第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇを備えるフィルタセット１３４、及び集光レンズ１３５を備える。また、光源装置１１４は、広帯域光源１３２と第１の色フィルタ１３４Ｂの組み合わせによって第１の光源部を形成し、広帯域光源１３２と第２の色フィルタ１３４Ｇの組み合わせによって第２の光源部を形成する。広帯域光源１３２は、例えばキセノン光を照射するキセノン光源であり、所定の広帯域光（白色光）を照射する。
【００７３】
また、広帯域光源１３２は、光量絞り１３３により光量調整を行う。第１実施形態におけるレーザ光源の場合と異なり、広帯域光源１３２は発光強度の調整が困難なため、光量絞りによって光量を調整する。したがって、広帯域光源１３２の発光強度は原則として一定である。
【００７４】
なお、本実施形態においては、広帯域光としてキセノン光、広帯域光源１３２としてキセノン光源を用いているが、本発明においては、第１の色フィルタ及び第２の色フィルタによって狭帯域化が可能な白色照明光を照射する光源であれば特に限定はない。キセノン光源の他、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の放電型の高輝度ランプ光源等の放電管を用いることができる。
また、レーザ光源と蛍光体とを組み合わせた白色光源も用いることができる。この場合、前述の記載と異なり、発光強度をレーザ光源の駆動電流値によって調整できるため、光量絞り１３３は不要である。
【００７５】
照射した広帯域光は、収斂光学系である図示しないリフレクタによって、略平行光束とされ、光量絞り１３３によって光量を調整された後、フィルタセット１３４の所定のフィルタを透過する。
第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇを透過し、狭帯域化された光は、集光レンズ１３５によって光ファイバ１１２の入射端で集光され、光ファイバ１１２に入射する。入射した光は、光ファイバ１１２によって導光され、内視鏡先端より照射される。
第１の色フィルタ１３４Ｂを透過した広帯域光は、第１の狭帯域光となって内視鏡先端より照射され、第２の色フィルタ１３４Ｂを透過した広帯域光は、第２の狭帯域光となって内視鏡先端より照射される。
【００７６】
フィルタセット１３４は、図７に示すように、広帯域光を青色の狭帯域光（Ｂ光、第１の狭帯域光）に変換する第１の色フィルタ１３４Ｂ、広帯域光を緑色の狭帯域光（Ｇ光、第２の狭帯域光）に変換する第２の色フィルタ１３４Ｇ、及び広帯域光をそのまま透過する透過部１３４Ｔからなる。また、第１の色フィルタ１３４Ｂは、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１及び半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２からなり、第２の色フィルタ１３４Ｇは、半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１及び半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２からなる。フィルタセット１３４は、光源制御手段１４８（図９参照）からの指示により、図示しない移動手段及び回転手段によって切り替えられる。
【００７７】
図８（ａ）は、図７に示す、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１及び半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１の分光特性の一例を示すグラフであり、図８（ｂ）は、半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２及び半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２の分光特性の一例を示すグラフである。
光量絞り１３３を最大に開き、照射光量を最大としても光量が足りない場合、前述のように半値幅の狭いフィルタから半値幅の広いフィルタに切り替えることで、更に照射光量の増加を図ることができる。
【００７８】
図９は、本発明の内視鏡装置の第２実施形態のプロセッサの詳細構成を含む各部の信号処理系を示すブロック図である。第１実施形態の図３との違いは、光源装置１１４である。なお、内視鏡１１２と内視鏡１２との違いは蛍光体２４のみであるため、図９の信号処理系を示すブロック図において構成上の違いはない。
したがって、前述と同様に、第１実施形態との違いである光源装置１１４について説明する。
【００７９】
光源装置１１４の信号処理系は、広帯域光源１３２のオンオフ制御、光量絞り１３３による光量制御、図示しない移動手段による半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１から半値幅の広いフィルタ１３４Ｂ２及び１３４Ｇ２への切替制御、図示しない回転手段による第１の色フィルタ１３４Ｂ、第２の色フィルタ１３４Ｇ、及び透過部Ｔの切替制御を行う光源制御手段１４８を有する。
【００８０】
ここで、光源制御手段１４８は、内視鏡装置１０の稼働開始に伴う光源オン信号に応じて広帯域光源１３２を点灯したり、モード切替部４０からの通常光モードと特殊光モードとの切替信号に応じてフィルタセット１３４の透過部１３４Ｔと第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇとを切り替える制御を行ったり、輝度値算出手段５０から算出された撮像画像情報の輝度値に応じて、前述の撮像画像信号の輝度値が所定の輝度値となるように、光源光量変更手段５５によって、光源制御手段１４８を通じて、広帯域光の光量、すなわち光量絞り１３３を制御することで、広帯域光源１３２からの照射光量を制御し、また、フィルタセット１３４を半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１から半値幅の広いフィルタ１３４Ｂ２及び１３４Ｇ２へ切り替えることで、その照射光量を制御する。
【００８１】
光源光量変更手段５５では、光源制御手段１４８による光量絞り１３３の情報、フィルタセット１３４の設置フィルタの情報、及び算出された輝度値に基づいて、第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇの半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１及び半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１を半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２及び半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２に切り替える。ここで、設置フィルタとは、実際に広帯域光を透過するフィルタをいう。また、設置フィルタの情報とは、設置フィルタとして前述のフィルタ１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｇ１、及び１３４Ｇ２並びに透過部１３４Ｔのいずれのフィルタが選択されているかの情報である。
例えば、撮像画像の輝度値を上げる必要が無く、照射光量が足りている場合には、照射光量を一定値以上に上げる必要がないため、半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１で足り、撮像画像の輝度値を上げる必要があり、照射光量を一定値以上に挙げる必要がある場合には、半値幅の狭いフィルタでは透過させることができる光量に限界があるため、半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１から、半値幅の広いフィルタ１３４Ｂ２及び１３４Ｇ２へ切り替えるように、光源制御手段１４８へ第１の色フィルタ１３４Ｂ及び第２の色フィルタ１３４Ｇの切り替えの指示を出す。これにより、撮像画像の輝度値が、観察に適した所定の輝度値をとる。なお、前述の一定値とは、半値幅の狭いフィルタ１３４Ｂ１及び１３４Ｇ１を設置フィルタとして、光量絞り１３３を最大とした場合の照射光量をいう。
また、光源光量変更手段５５における広帯域光源１３２の光量絞り１３３の情報、フィルタセット１３４の設置フィルタの情報は、ホワイトバランス調整値算出手段５７へも出力される。
【００８２】
光源制御手段１４８では、前述の輝度値の情報及び光源光量変更手段５５からの指示に基づいて、光量絞り１３３を制御することにより、広帯域光源１３２からの照射光量を制御し、また、設置フィルタをフィルタセット１３４の半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ１から半値幅の広いフィルタＢ２及びＧ２へ切り替えることで、それらの照射光量を制御する。
【００８３】
ホワイトバランス調整値算出手段５７は、光源光量変更手段５５における広帯域光の照射光量、及びフィルタセット１３４の設置フィルタの情報に基づいて、照明光で撮像した際のホワイトバランス及び照明光で撮像した際のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとするために必要なホワイトバランス調整値をホワイトバランスゲインとして算出する。
【００８４】
広帯域光が、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１、半値幅の広い青色フィルタ１３４Ｂ２、半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１、半値幅の広い緑色フィルタ１３４Ｇ２のいずれのフィルタを透過したかによって、図８（ａ）、（ｂ）に示すとおり、透過後の狭帯域光の波長プロファイルが決定する。
よって、予め前述のフィルタ１３４Ｂ１、１３４Ｂ２、１３４Ｇ１及び１３４Ｇ２は、それを透過する広帯域光の照射光量によってホワイトバランスが一意に決定することがわかる。
【００８５】
図９のホワイトバランス調整値算出手段５７は、設置フィルタの種類に対する照射光量とホワイトバランスとの関係を予め計測して記録した図示しないホワイトバランステーブルを備え、光量変更手段５５から出力された広帯域光の照射光量の情報と、設置フィルタの情報とからホワイトバランステーブルを用いて、撮像画像情報のホワイトバランスを算出する。
【００８６】
また、基準となるホワイトバランスは、半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ１を用いて撮像した際の撮像画像のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとすればよい。
ホワイトバランスが崩れたのは、光量が足りないために半値幅の広いフィルタＢ２及びＧ２を用いたためであり、半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ１を設置フィルタとして撮像画像情報を取得した際の撮像画像のホワイトバランスを基準となるホワイトバランスとしておけば、光量が足りている場合にはゲイン調整の必要が無いためである。
【００８７】
ホワイトバランス調整値算出手段５７は、算出されたホワイトバランスを基準となるホワイトバランスに調整するためのホワイトバランス調整値としてホワイトバランスゲインを算出し、ゲイン調整手段５９へ出力する。
【００８８】
半値幅の広いフィルタＢ２及びＧ２を設置フィルタとして撮像を行った場合、前述のとおりゲイン調整手段５９は、撮像画像信号のホワイトバランスを半値幅の狭いフィルタＢ１及びＧ２を設置フィルタとした場合のホワイトバランスに調整するために用いられる。
【００８９】
ゲイン調整手段５９で、撮像画像信号のホワイトバランスが調整されたＢ光画像成分を備えるＢ画像信号と、Ｇ光画像成分を備えるＧ画像信号とは、それぞれ、特殊光画像処理部６４へ出力され、１つの画像データに合成される。画像データの合成は、具体的には、前述の特殊光画像処理部６４で行われる画像処理と同様に、Ｇ画像信号をＲ画像データに割り付け、Ｂ画像信号をＢ画像データ及びＧ画像データに割り付けることで行われる。２フレームで撮像されたＢ画像信号及びＧ画像信号から１つの画像データを合成する以外の処理は、第１実施形態と同様である。
【００９０】
なお、特殊光色変換部７４では、第２実施形態においては、第１実施形態において用いられた、変更された照射光量及び光量比率の情報の代わりに、広帯域光源１３２からの照射光量と設置フィルタの情報とが用いられる。照射光量と設置フィルタの情報とによって、第１実施形態でいう光量比率、照明光のＲ光成分、Ｇ光成分、及びＢ光成分の比率が算出できるためである。
【００９１】
上述以外の構成については第１実施形態と同様である。本発明の内視鏡装置の第２実施形態は、基本的に以上のように構成される。
【００９２】
次に、本発明の内視鏡装置１１０の第２実施形態の動作を、図１０のフローチャートを用いて説明する。第１実施形態の動作と同様の部分は説明を一部省略し、相違点を中心に説明する。
【００９３】
本実施形態においても、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、設置フィルタとして透過部１３４Ｔが設置されており、広帯域光源が点灯され、広帯域光による撮像画像データについて、通常光画像処理部６４で通常光画像処理が行われている。
ここで、図１０に示すステップのとおり、ユーザによって特殊光モードへの切替が行われる（Ｓ１１０）。第２実施形態は、その構成上、特殊光画像撮影において、Ｂ画像データとＧ画像データとを２フレームで撮像する面順次方式である。
【００９４】
特殊光モードに切り替えられると、まず、第１フレームにおいて、半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１が設置フィルタとして設置される。そして、広帯域光源１３２から広帯域光が照射され、光量絞り１３３によって照射光量を調節され、所定光量の広帯域光が半値幅の狭い青色フィルタ１３４Ｂ１を通って第１の狭帯域光とされ、内視鏡先端より被写体に向けて照射される（Ｓ１１２）。
照射された第１の狭帯域光は、被写体で反射され、撮像素子１２６によりその戻り光が撮像画像信号（撮像画像情報）として取得され、輝度値算出手段５０において、撮像素子１２６により取得された撮像画像信号の輝度値が算出される。算出された撮像画像信号の輝度値は、光源光量変更手段５５及び光源制御手段１４８へ出力される（Ｓ１１４）。
【００９５】
そして、光源光量変更手段５５は、輝度値算出手段５０で算出された輝度値の情報、並びに光源制御手段１４８によって制御される広帯域光の光量、すなわち光量絞り１３３の情報、及び設置フィルタの情報をもとに、撮像画像が明るすぎず、また、暗すぎず、その輝度値が所定の輝度値となるように、光量絞り１３３を制御することで広帯域光源１３２の照射光量を変更し、また、照射光量が足りない場合には、設置フィルタを半値幅の狭いフィルタから半値幅の広いフィルタへ変更することで、照射光量を変更する。そして、変更されたそれらの照射光量及び設置フィルタの情報は、光源制御手段１４８及びホワイトバランス調整値算出手段５７へそれぞれ出力される（Ｓ１１６）。
ステップＳ１１４及びステップＳ１１６は、輝度値の変化に応じて行われるため、内視鏡先端と被写体との位置関係の変化に応じて行われる。
【００９６】
また、ホワイトバランス調整値算出手段５７では、前述の変更された照射光量及び設置フィルタの情報に基づいて、撮像画像のホワイトバランスを算出する。ホワイトバランスの算出は、前述のとおり、広帯域光の照射光量と、設置フィルタの情報と、図示しないホワイトバランステーブルとに基づいて算出される（Ｓ１１８）。
そして、算出されたホワイトバランスと、基準となるホワイトバランスとから、ホワイトバランスを維持するために必要なホワイトバランスゲインが算出され、ゲイン調整手段５９を通じて、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路４４において、ホワイトバランスゲインが調整される（Ｓ１２０）。
【００９７】
光源光量変更手段５５によって、広帯域光源１３２からの照射光量及び設置フィルタが変更され、ゲイン調整手段５９によって、ホワイトバランスゲインが調整された後、被写体の撮像が行われ、撮像素子２６により第１フレームの撮像画像信号（Ｂ画像信号）が取得される（Ｓ１２２）。取得されたＢ画像信号は、特殊光画像処理部６４において一時的に記憶される。
【００９８】
次に、第２フレームにおいて、設置フィルタを半値幅の狭い緑色フィルタ１３４Ｇ１に切り替える（Ｓ１２４）。
設置フィルタが切り替えられると、先のステップＳ１１４〜Ｓ１２４が繰り返し実行され、第２フレームの撮像画像信号（Ｇ画像信号）が取得される（Ｓ１２６）。取得されたＧ画像信号は、第１フレームと同様、特殊光画像処理部６４に記憶される。
【００９９】
特殊光画像処理部６４に一時的に記憶された、Ｂ画像信号とＧ画像信号とは、１つのＲＧＢ画像データに合成される。ステップＳ２４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Ｂ画像データとＧ画像データとに割り付けることで、ＲＧＢ画像データが合成される。ＲＧＢ画像データは、ステップＳ２４と同様に各種処理がなされ、画像表示信号生成部６６へ出力される（Ｓ１２８）。
【０１００】
ステップＳ２６と同様に、画像表示信号生成部６６へ出力されたＲＧＢ画像データは、表示可能な画像表示信号に変換され、特殊光画像としてモニタ３８で表示され、記録装置４２で記録される（Ｓ１３０）。
【０１０１】
このように、第１フレームと第２フレームとが交互に繰り返されることで、ホワイトバランスのとれたＢ光の画像成分とＧ光の画像成分とをそれぞれ取得することができる。このように撮像されたＢ光の画像成分とＧ光の画像成分と特殊光画像処理部６４で合成することで特殊光撮像画像が得られる。
以上が本発明の第２実施形態である。
【０１０２】
以上、本発明の内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、１１０ 内視鏡装置
１２、１１２ 内視鏡
１４、１１４ 光源装置
１６ プロセッサ
１８ 入出力部
２２、１２２ 光ファイバ
２４ 蛍光体
２６、１２６ 撮像素子
２８Ａ、１２８Ａ 照射口
２８Ｂ、１２８Ｂ 受光部
３０、１３０ スコープケーブル
３２ 青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）
３４ 青色レーザ光源（４４５ＬＤ）
３６ 画像処理システム
３８ 表示部（モニタ）
４０ 入力部（モード切替部）
４２ 記録部（記録装置）
４４ ＣＤＳ・ＡＧＣ回路
４６ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）
４８、１４８ 光源光量制御手段
５０ 輝度値算出手段
５２ ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）
５４ ノイズ除去回路
５５ 輝度値算出手段
５７ ホワイトバランス調整値算出手段
５９ ゲイン調整手段
６０ 画像処理切替部（スイッチ）
６２ 通常光画像処理部
６４ 特殊光画像処理部
６６ 画像表示信号生成部
６８ 色変換部
７０、７６ 色彩強調部
７２、７８ 構造強調部
７４ 特殊光色変換部
８０ 色変換係数テーブル
１３２ 広帯域光源
１３３ 光量絞り
１３４ フィルタセット
１３４Ｂ 第１の色フィルタ
１３４Ｇ 第２の色フィルタ
１３４Ｂ１ 半値幅の狭い青色フィルタ
１３４Ｇ１ 半値幅の狭い緑色フィルタ
１３４Ｂ２ 半値幅の広い青色フィルタ
１３４Ｇ２ 半値幅の広い緑色フィルタ
１３４Ｔ 透過部
１３５ 集光レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第１の狭帯域光を照射する第１の光源部と、
前記第１の狭帯域光と異なる波長帯域の第２の狭帯域光又は可視光を含む広い波長帯域を持つ広帯域光を照射する第２の光源部と、
前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射及び照射光量、並びに前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射及び照射光量をそれぞれ制御する光源制御手段と、
前記被写体に順次又は同時に照射された前記第１の狭帯域光、及び前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の、前記被写体からの戻り光により、前記被写体の撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段と、
該撮像手段により撮像された前記撮像画像情報から前記撮像画像の輝度値を算出する輝度値算出手段と、
該輝度値算出手段で算出された前記輝度値に応じて、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量及び前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射光量を変更する光源光量変更手段と、
該光源光量変更手段で変更された、現在照射している前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量から、前記撮像画像のホワイトバランスを取るためのホワイトバランス調整値を算出するホワイトバランス調整値算出手段と、
該ホワイトバランス調整値算出手段で算出されたホワイトバランス調整値に応じて、前記撮像画像のホワイトバランスが、基準となるホワイトバランスとなるように、前記撮像手段のゲインを調整するゲイン調整手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記基準となるホワイトバランスは、前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量をそれぞれ最大として白色板の撮像を行った場合に得られる撮像画像のホワイトバランスである請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光の照射光量との比率を変更する手段である請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記広帯域光の照射光量との比率を変更する手段である請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記光源光量変更手段は、前記算出される輝度値が大きくなるにつれて、前記第１の光源部からの照射光量の比率を増加させ、前記算出される輝度値が小さくなるにつれて、前記第２の光源部からの照射光量の比率を増加させることで、前記算出される輝度値を所定の輝度値とすることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて段階的に変化させる請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて連続的に変化させる請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記基準となるホワイトバランスを［Ｒ＿ｂａｓｅ、Ｇ＿ｂａｓｅ、Ｂ＿ｂａｓｅ］とし、第１の光源部と第２の光源部との照射光量の比率がα：１−α、前記第１の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿１、Ｇ＿１、Ｂ＿１］、前記第２の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿２、Ｇ＿２、Ｂ＿２］とすると、前記ゲイン調整手段によって調整される前記撮像素子のゲイン［ＷＢ＿ｇａｉｎＲ、ＷＢ＿ｇａｉｎＧ、ＷＢ＿ｇａｉｎＢ］は、以下の式で表せられる請求項１〜７のいずれかに記載の内視鏡装置。
ＷＢ＿ｇａｉｎＲ＝（αＲ＿１＋（１−α）Ｒ＿２）／Ｒ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＧ＝（αＧ＿１＋（１−α）Ｇ＿２）／Ｇ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＢ＝（αＢ＿１＋（１−α）Ｂ＿２）／Ｂ＿ｂａｓｅ
【請求項９】
さらに、前記撮像画像情報に所定の画像処理を施す画像処理部を有し、
前記画像処理部は、前記画像処理を施すことで、前記撮像画像のホワイトバランスが変化しないように、予め求められた前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率と、前記撮像画像の色味を調整するための色変換係数との関係を示す色変換係数テーブルを備え、
前記画像処理部は、前記光源光量変更手段によって調整された前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率に基づいて前記色変換係数テーブルから前記色変換係数を選択する請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記第１の光源部は、広帯域光を照射する広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第１の狭帯域光のみを透過する第１の色フィルタとを備え、
前記第２の光源部は、前記広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第２の狭帯域光のみを透過する第２の色フィルタとを備え、
前記光源光量変更手段は、前記第１の色フィルタ及び前記第２の色フィルタの少なくとも一方を、半値幅の異なる色フィルタに切り替える手段である請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項１】
被写体とする生体の構造・成分の分光スペクトル特性に応じて狭帯域化された所定の波長帯域幅を持つ第１の狭帯域光を照射する第１の光源部と、
前記第１の狭帯域光と異なる波長帯域の第２の狭帯域光又は可視光を含む広い波長帯域を持つ広帯域光を照射する第２の光源部と、
前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射及び照射光量、並びに前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射及び照射光量をそれぞれ制御する光源制御手段と、
前記被写体に順次又は同時に照射された前記第１の狭帯域光、及び前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の、前記被写体からの戻り光により、前記被写体の撮像画像を撮像し、撮像画像情報を出力する撮像手段と、
該撮像手段により撮像された前記撮像画像情報から前記撮像画像の輝度値を算出する輝度値算出手段と、
該輝度値算出手段で算出された前記輝度値に応じて、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量及び前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光又は前記広帯域光の照射光量を変更する光源光量変更手段と、
該光源光量変更手段で変更された、現在照射している前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量から、前記撮像画像のホワイトバランスを取るためのホワイトバランス調整値を算出するホワイトバランス調整値算出手段と、
該ホワイトバランス調整値算出手段で算出されたホワイトバランス調整値に応じて、前記撮像画像のホワイトバランスが、基準となるホワイトバランスとなるように、前記撮像手段のゲインを調整するゲイン調整手段と、を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記基準となるホワイトバランスは、前記第１の光源部及び前記第２の光源部の照射光量をそれぞれ最大として白色板の撮像を行った場合に得られる撮像画像のホワイトバランスである請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記第２の狭帯域光の照射光量との比率を変更する手段である請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量と前記第２の光源部からの前記広帯域光の照射光量との比率を変更する手段である請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記光源光量変更手段は、前記算出される輝度値が大きくなるにつれて、前記第１の光源部からの照射光量の比率を増加させ、前記算出される輝度値が小さくなるにつれて、前記第２の光源部からの照射光量の比率を増加させることで、前記算出される輝度値を所定の輝度値とすることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて段階的に変化させる請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記光源光量変更手段は、前記第１の光源部からの前記第１の狭帯域光の照射光量を、前記撮像画像の輝度値に応じて連続的に変化させる請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記基準となるホワイトバランスを［Ｒ＿ｂａｓｅ、Ｇ＿ｂａｓｅ、Ｂ＿ｂａｓｅ］とし、第１の光源部と第２の光源部との照射光量の比率がα：１−α、前記第１の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿１、Ｇ＿１、Ｂ＿１］、前記第２の光源部のホワイトバランスを［Ｒ＿２、Ｇ＿２、Ｂ＿２］とすると、前記ゲイン調整手段によって調整される前記撮像素子のゲイン［ＷＢ＿ｇａｉｎＲ、ＷＢ＿ｇａｉｎＧ、ＷＢ＿ｇａｉｎＢ］は、以下の式で表せられる請求項１〜７のいずれかに記載の内視鏡装置。
ＷＢ＿ｇａｉｎＲ＝（αＲ＿１＋（１−α）Ｒ＿２）／Ｒ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＧ＝（αＧ＿１＋（１−α）Ｇ＿２）／Ｇ＿ｂａｓｅ
ＷＢ＿ｇａｉｎＢ＝（αＢ＿１＋（１−α）Ｂ＿２）／Ｂ＿ｂａｓｅ
【請求項９】
さらに、前記撮像画像情報に所定の画像処理を施す画像処理部を有し、
前記画像処理部は、前記画像処理を施すことで、前記撮像画像のホワイトバランスが変化しないように、予め求められた前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率と、前記撮像画像の色味を調整するための色変換係数との関係を示す色変換係数テーブルを備え、
前記画像処理部は、前記光源光量変更手段によって調整された前記第１の光源部と前記第２の光源部との照射光量の比率に基づいて前記色変換係数テーブルから前記色変換係数を選択する請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記第１の光源部は、広帯域光を照射する広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第１の狭帯域光のみを透過する第１の色フィルタとを備え、
前記第２の光源部は、前記広帯域光源と、該広帯域光源から射出された前記広帯域光から前記第２の狭帯域光のみを透過する第２の色フィルタとを備え、
前記光源光量変更手段は、前記第１の色フィルタ及び前記第２の色フィルタの少なくとも一方を、半値幅の異なる色フィルタに切り替える手段である請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２５２８９（Ｐ２０１２−１２５２８９Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６９１５（Ｐ２０１０−２７６９１５）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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