專利名稱：內(nèi)窺鏡系統(tǒng)、光源裝置、及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于觀察被檢體內(nèi)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)、光源裝置、及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制方法。
背景技術：
在近年的醫(yī)療中，使用了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的診斷等廣泛進行。作為基于內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的被檢體內(nèi)的觀察，除了使用寬帶域的白色光作為照明光的通常光觀察之外，也使用對波長進行了窄波段化的窄波段光，進行使被檢體內(nèi)的血管增強顯示等的特殊光觀察。另外，還有如日本專利2648494號公報記載那樣，利用血管的吸光特性和生物體 組織的散射特性，從圖像信號取出血中血紅蛋白的氧飽和度和血管深度等與血管相關的功能信息，并對其進行圖像化。在專利2648494號公報所記載的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，在血中血紅蛋白的吸光光譜的近紅外區(qū)域和緑色區(qū)域等，使用因氧飽和度而吸光度發(fā)生變化的波長域的光，取得圖像信號。近紅外區(qū)域或緑色區(qū)域的光通過光學濾光器對白色光進行分色而生成。并且，基于取得的圖像信號來算出氧飽和度，根據(jù)氧飽和度的大小而分配不同的顔色，基于該分配的顏色而生成偽(疑似)彩色的氧飽和度圖像。通過使用這種氧飽和度圖像，例如，氧飽和度異常降低的癌的發(fā)現(xiàn)變得容易，因此診斷性能提高。在低氧狀態(tài)的癌中，分化不良型早期胃癌與分化良好型的癌相比，具有腫瘤區(qū)域的血液密度(也稱為血液量)降低的特征。因此，為了可靠地進行這種分化不良型早期胃癌的發(fā)現(xiàn)，也需要對應于氧飽和度從圖像信號取出與血液量相關的信息。與此相關，在日本專利2648494號公報中，僅求出氧飽和度，因此難以發(fā)現(xiàn)分化不良型早期胃癌等在氧飽和度和血液量這雙方具有特征的病變部。而且，氧飽和度也受到血液量的影響，因此為了提高氧飽和度的測定精度，而需要排除血液量的影響，為此，要求把握氧飽和度和血液量這雙方。此外，日本專利2648494號公報記載的氧飽和度測定方法使用近紅外區(qū)域和緑色區(qū)域的光。來自粘膜表層的光的深達度具有在波長越短時越淺且在波長越長時越深這樣的波長依賴性，因此在近紅外區(qū)域和緑色區(qū)域的光中，也存在無法良好地取得與位于粘膜表層的表層血管相關的信息這種問題。在腫瘤的良惡鑒別等的病變部的診斷中，在大多數(shù)情況下，與中深層相比，表層血管的性狀的把握更為重要，因此要求詳細地把握表層血管的性狀。然而，在血紅蛋白的吸光光譜中，與緑色區(qū)域和紅色區(qū)域相比，藍色區(qū)域的吸光度的變化更為陡峭，因此當波長稍偏離時，吸光度發(fā)生較大的變化。因此，在使用藍色區(qū)域的光時，與緑色區(qū)域和紅色區(qū)域相比，需要具有窄波長域的窄波段光。在日本專利2648494號公報記載的利用光學濾光器對白色光進行分色的方法中，有可能光量不足而無法得到高測定精度。另ー方面，這種測定氧飽和度的技術在內(nèi)窺鏡診斷中有用，因此為了使使用者更為便利地利用，在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的實用階段，要求減少開發(fā)成本和制造成本。因此，不能對現(xiàn)存的盡可能有效利用搭載于光源裝置的白色光源這樣的觀點視而不見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于以容易利用現(xiàn)存的光源裝置的結構的方式來提供一種對于與表層血管相關的氧飽和度和血液量這雙方均能以良好的測定精度取得并觀察的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具備電子內(nèi)窺鏡、光源裝置、處理器裝置。電子內(nèi)窺鏡具有插入到被檢體內(nèi)的插入部，且具有拍攝被檢體內(nèi)的觀察部位的攝像元件。光源裝置向電子內(nèi)窺鏡供給攝像用的光。處理器裝置基于攝像元件輸出的攝像信號，實施圖像處理。光源裝置具有白色光源和半導體光源。白色光源發(fā)出用于得到觀察部位的通常觀察圖像的照明光所利用的白色光。半導體光源具有藍色區(qū)域的局部的窄波長域，向觀察部位照射，發(fā)出用于測定觀察部位存在的血管的血中血紅蛋白的氧飽和度的氧飽和度測定光。光源裝置除了氧飽和度測定光之外，還將白色光包含的紅色區(qū)域的光作為向觀察部位照射而用于測定血管的血液量的血液量測定光，向電子內(nèi)窺鏡供給。 所述處理器裝置具有血液量及氧飽和度算出機構和圖像生成機構。血液量及氧飽和度算出機構基于在觀察部位反射的氧飽和度測定光及接受到血液量測定光的攝像元件輸出的2個第一及第ニ攝像信號，求出血液量及氧飽和度。圖像生成機構對氧飽和度和血液量這雙方的信息進行圖像化。優(yōu)選的是，光源裝置將白色光包含的至少一部分的光作為用于得到在第一及第ニ攝像信號的標準化中利用的參照信號的參照光，向電子內(nèi)窺鏡供給。優(yōu)選的是，血液量及氧飽和度算出機構基于第一及第ニ攝像信號、以及攝像元件對應于參照光而輸出的第三攝像信號這3個攝像信號，算出血液量及氧飽和度。優(yōu)選的是，光源裝置具有聚光透鏡，其為了使白色光源發(fā)出的白色光向電子內(nèi)窺鏡入射而使白色光會聚；光合流部，其配置在從白色光源朝向聚光透鏡的白色光的光路上，使半導體光源發(fā)出的氧飽和度測定光與白色光的光路合流。而且，優(yōu)選的是，光合流部具有使白色光透過的透過部和將氧飽和度測定光朝向聚光透鏡反射的反射部。優(yōu)選的是，光源裝置具有開閉板，該開閉板能夠在插入到白色光的光路而遮擋白色光的插入位置和從光路退避的退避位置之間移動，光源裝置在算出血液量及氧飽和度的模式下，在使開閉板移動到插入位置而遮擋白色光的狀態(tài)下，將氧飽和度測定光向電子內(nèi)窺鏡供給，使開閉板移動到退避位置，將血液量測定光向電子內(nèi)窺鏡供給?？梢允?，攝像元件是輸出単色的攝像信號的單色攝像元件，光源裝置具有濾光器，該濾光器具有藍色、緑色、紅色這三色、或黃色、品紅(マゼンタ)色、青綠(シアン)色這三色的透過區(qū)域，將三色的各透過區(qū)域選擇性地插入到白色光的光路，而將白色光分色成三色的光，在得到通常觀察圖像的通常觀察模式下，光源裝置是將三色的光順次向電子內(nèi)窺鏡供給的面順次式。而且，優(yōu)選的是，濾光器上，除了三色的透過區(qū)域之外，還設有構成開閉板的遮光部?？梢允?，攝像元件是具有藍色、緑色、紅色這三色、或黃色、品紅色、青綠色這三色的像素，且輸出與各色的像素對應的三色的圖像信號的彩色攝像元件，光源裝置在拍攝通常觀察圖像的通常觀察模式下，是不對所述白色光進行分色而向電子內(nèi)窺鏡供給的同時式。優(yōu)選的是，血液量及氧飽和度算出機構具有信號比算出機構和相關關系存儲部。信號比算出機構求出對氧飽和度和血液量這雙方具有依賴性的第一攝像信號與參照信號之比即第一信號比、對血液量具有依賴性的第二攝像信號與參照信號之比即第二信號比。相關關系存儲部存儲氧飽和度與第一信號比及第ニ信號比的第一相關關系、血液量與第二信號比的第二相關關系。血液量及氧飽和度算出機構參照第二相關關系而求出與第二信號比對應的血液量，并參照第一相關關系而求出與第一信號比對應的氧飽和度。優(yōu)選的是，氧飽和度測定光具有470nm±10nm的波長域。優(yōu)選的是，血液量測定光具有590nm 700nm的波長域。優(yōu)選的是，參照光具有540nm 580nm的波長域。優(yōu)選的是，圖像生成機構使用根據(jù)血液量及氧飽和度算出機構算出的血液量及氧飽和度而色調(diào)發(fā)生變化的彩色表，生成反映了血液量及氧飽和度的信息 的偽彩色圖像。優(yōu)選的是，處理器裝置具有將圖像生成機構生成的圖像向顯示器輸出的顯示控制機構，顯示控制機構將對血液量的信息進行了圖像化的血液量圖像和對氧飽和度的信息進行了圖像化的氧飽和度圖像這2個圖像同時或選擇性地向顯示器輸出。 本發(fā)明的光源裝置，使用于電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，向電子內(nèi)窺鏡供給攝像用的光，且具有電子內(nèi)窺鏡，該電子內(nèi)窺鏡具有插入到被檢體內(nèi)的插入部并具有拍攝被檢體內(nèi)的觀察部位的攝像元件，光源裝置具備白色光源和半導體光源。白色光源發(fā)出用于得到觀察部位的通常觀察圖像的照明光所利用的白色光。半導體光源具有藍色區(qū)域的局部的窄波長域發(fā)出用于向觀察部位照射而測定觀察部位存在的血管的血中血紅蛋白的氧飽和度的氧飽和度測定光。光源裝置除了氧飽和度測定光之外，還將白色光包含的紅色區(qū)域的光作為向觀察部位照射而用于測定血管的血液量的血液量測定光，向電子內(nèi)窺鏡供給。本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制方法中，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有電子內(nèi)窺鏡，其具有插入到被檢體內(nèi)的插入部，且具有拍攝被檢體內(nèi)的觀察部位的攝像元件；光源裝置，其向電子內(nèi)窺鏡供給攝像用的光，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制方法使用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，算出觀察部位存在的血管的血中血紅蛋白的氧飽和度和血管的血液量，包括第一照射控制步驟、第一信號取得步驟、第二照射控制步驟、第二信號取得步驟、算出步驟及圖像生成步驟。第一照射控制步驟以將氧飽和度測定光向觀察部位照射的方式控制光源裝置，該氧飽和度測定光是光源裝置具有的半導體光源發(fā)出的光，具有藍色區(qū)域的局部的窄波長域，且用于測定氧飽和度。第一信號取得步驟取得接受到氧飽和度測定光的反射光的攝像元件輸出的第一攝像信號。第二照射控制步驟以將血液量測定光向觀察部位照射的方式控制光源裝置，該血液量測定光是光源裝置具有的白色光源發(fā)出的白色光中包含的紅色區(qū)域的光，用于測定血液量。第二信號取得步驟取得接受到血液量測定光的攝像元件輸出的第二攝像信號。算出步驟基于第一及第ニ攝像信號，算出血液量及氧飽和度。圖像生成步驟基于算出步驟的算出結果，對氧飽和度和血液量這雙方的信息進行圖像化。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，利用半導體光源發(fā)出的氧飽和度測定光和白色光源發(fā)出的血液量測定光，求出血液量及氧飽和度，因此，能夠以容易利用現(xiàn)存的光源裝置的結構的方式提供一種能夠以良好的測定精度取得并觀察主要是表層血管的氧飽和度和血液量這雙方的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。


圖I是本發(fā)明的第一實施方式的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外觀圖。圖2是內(nèi)窺鏡前端部的主視圖。圖3是表示第一實施方式的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的電結構的框圖。圖4是旋轉濾光器的說明圖。圖5是表示原色系彩色濾光器的分光透過率、白色光BB及窄波段光N的光強度分布的圖形。圖6A是光合流部的形狀的說明圖。 圖6B是光合流部的配置方式的說明圖。圖7是開閉板的說明圖。圖8是通常觀察模式下的光源裝置的動作的說明圖。圖9是功能信息觀察模式下的光源裝置的動作的說明圖。圖IOA是通常觀察模式下的攝像元件的攝像動作的說明圖。圖IOB是功能信息觀察模式下的攝像元件的攝像動作的說明圖。圖11是功能圖像處理部的框圖。圖12是表示血液量與信號比R/G的相關關系的圖形。圖13是表示氧飽和度與信號比N/G、R/G的相關關系的圖形。圖14是表示血紅蛋白的吸光系數(shù)的圖形。圖15是用于說明在圖8的圖形中根據(jù)信號比來求出氧飽和度的方法的說明圖。圖16是表示血液量圖像及氧飽和度圖像的作成次序的框圖。圖17是表示血液量與色差信號的關系的圖形。圖18是表示氧飽和度與色差信號的關系的圖形。圖19是將血液量圖像和氧飽和度圖像并列顯示的顯示裝置的圖像圖。圖20是顯示血液量圖像和氧飽和度圖像中的任一方的顯示裝置的圖像圖。圖21是表示內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的動作次序的流程圖。圖22是第二實施方式的具有開閉功能的旋轉濾光器的說明圖。圖23是與圖22不同的具有開閉功能的旋轉濾光器的說明圖。圖24是第三實施方式的彩色攝像元件的說明圖。圖25是第三實施方式的光源裝置的說明圖。圖26是說明第三實施方式的攝像元件的攝像動作的說明圖。圖27是表示輔色系的彩色濾光器的分光透過率、白色光BB及窄波段光N的光強度分布的圖形。
具體實施例方式[第一實施方式]如圖I所示，本發(fā)明的第一實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10具備對被檢體內(nèi)的觀察部位進行拍攝的電子內(nèi)窺鏡11;基于通過拍攝得到的信號來生成觀察部位的觀察圖像的處理器裝置12 ;供給照射觀察部位的光的光源裝置13 ;以及顯示觀察圖像的顯示器14。在處理器裝置12設有作為鍵盤和鼠標等操作輸入部的控制臺15。電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10具備在白色光下對觀察部位進行觀察的通常觀察模式和功能信息觀察模式這兩個動作模式。功能信息觀察模式是利用特殊光，取得與存在于觀察部位的血管相關的生物體功能信息即氧飽和度及血液量，對它們進行圖像化而觀察的模式。電子內(nèi)窺鏡11具備插入到被檢體內(nèi)的撓性的插入部16 ;在插入部16的基端部分上設置的操作部17 ;將操作部17與處理器裝置12及光源裝置13之間連結的通用軟線18。插入部16由從前端順次連續(xù)設置的前端部19、彎曲部20、撓性管部21構成。如圖2所示，在前端部19的前端面設有對觀察部位照射照明光的照明窗22、由觀察部位反射的像光入射的觀察窗23、為了清洗觀察窗23而進行送氣/送水的送氣/送水噴嘴24、使鉗子或電手術刀這樣的處置用具突出的鉗子出ロ 25等。在觀察窗23的內(nèi)部內(nèi)置有攝像元件44(參照圖2)和成像用的光學系統(tǒng)。 彎曲部20由連結的多個彎曲塊(灣曲駒)構成，在操作了操作部17的彎角鈕(ァンダルノブ)26的作用下，能夠向上下左右方向進行彎曲動作。由于彎曲部20彎曲，而前端部19的方向朝向所希望的方向。撓性管部21具有撓性，以便于能夠插入到食道或腸等彎彎曲曲的管道內(nèi)。在插入部16插入有對驅動攝像元件44的驅動信號和攝像元件44輸出的攝像信號進行通信的通信線纜、將從光源裝置13供給的照明光向照明窗22導光的光導43 (參照圖2)。在操作部17上，除了彎角鈕26之外，還設有用于插入處置用具的鉗子ロ 27、進行送氣/送水操作的送氣/送水按鈕、用于拍攝靜止圖像的釋放按鈕等。在通用軟線18插通有從插入部16延伸設置的通信線纜和光導43，在通用軟線18的一端且在處理器裝置12及光源裝置13側安裝有連接器28。連接器28是由通信用連接器和光源用連接器構成的復合類型的連接器，在通信用連接器上配設有通信線纜的一端，在光源用連接器上配設有光導43的一端。電子內(nèi)窺鏡11經(jīng)由該連接器28而以拆裝自如的方式與處理器裝置12及光源裝置13連接。如圖3所示，光源裝置13具備白色光源30、半導體光源単元31、及對它們進行驅動控制的光源控制部32。光源控制部32進行光源裝置13的各部的驅動開始、結束、驅動時間、同步時間等的控制。白色光源30如氙氣燈(キセノンランプ)、鹵素燈(ハロゲンランプ)、金屬鹵化物燈(メタルハライドランプ)等在從紅色區(qū)域到藍色區(qū)域(約400 700nm)的寬波長域中產(chǎn)生發(fā)光光譜連續(xù)的寬波段的白色光BB。白色光源30與現(xiàn)存的搭載于大多數(shù)的光源裝置的光源相同，可以挪用來自現(xiàn)存的光源裝置的部件。白色光源30包括放射白色光BB的燈30a、將燈30a放射的寬白色光BB朝向出射方向反射的反射器30b。氙氣燈或鹵素燈等白色光源從點亮開始到光量穩(wěn)定為止花費時間，因此白色光源30在光源裝置13的電源被投入時開始點亮，在電子內(nèi)窺鏡11的使用中，始終點亮。而且，在白色光源30的光路上，配置光闌33，白色光源30的光量控制通過調(diào)節(jié)光闌33的開度來進行。在白色光源30發(fā)出的白色光BB的光路上配置旋轉濾光器34。如圖4所示，旋轉濾光器34呈圓板形狀，在沿著圓周方向分割成三部分而中心角為120°的扇形的區(qū)域上分別設置透過B、G、R的光的B濾光部34a、G濾光部34b、R濾光部34c這三色的彩色濾光器。旋轉濾光器34為了將B濾光部34a、G濾光部34b、R濾光部34c選擇性地插入到白色光BB的光路而設置成旋轉自如。電動機34d是用于使旋轉濾光器34旋轉的驅動源。當旋轉濾光器34旋轉時，各色的濾光部34a、G濾光部34b、R濾光部34c順次插入到白色光BB的光路。B濾光部34a、G濾光部34b、R濾光部34c分別具有圖5所示的分光透過率，通過使白色光BB透過各濾光部34a 34c，而分離成B、G、R這各色，生成B色光、G色光、R色光。光源裝置13在白色光下對觀察部位進行觀察的通常觀察模式中，利用旋轉濾光器34對白色光源30的光順次進行分色而生成B、G、R這三色的光，將生成的三色的光對電子內(nèi)窺鏡11順次供給，是所謂的面順次方式。電子內(nèi)窺鏡11的攝像元件44 (參照圖3)是在攝像面上未設置微型彩色濾光器的単色的攝像元件，輸出與從光源裝置13順次供給的光對應的顔色的攝像信號。旋轉濾光器 34的旋轉速度和/或各濾光部34a、34b、34c的尺寸根據(jù)幀率來決定，該幀率規(guī)定了輸出攝像元件44的I畫面量的攝像信號的間隔。在白色光BB的光路上，在旋轉濾光器34的下游側配置光闌33、聚光透鏡36、柱積分儀(口ッドィンテダレータ)37。光闌33由遮擋光的遮光板和使遮光板位移的致動器(未圖示)構成，通過遮光板將白色光BB的光路的一部分遮擋來控制光量。光源控制部32從處理器裝置12接收攝像元件44輸出的攝像信號，根據(jù)攝像信號，求出攝像元件44的攝像面上的曝光量，從而決定光闌33的光闌量。光闌33根據(jù)決定的光闌量,對光闌直徑和向光路的插入量進行調(diào)節(jié)來控制光量。聚光透鏡36使通過光闌33的光會聚，向柱積分儀37入射。柱積分儀37使入射的光在內(nèi)部發(fā)生多重反射來實現(xiàn)面內(nèi)光量分布的均勻化，使光向與光源裝置13連接的電子內(nèi)窺鏡11的光導43的入射端面入射。半導體光源単元31是在功能信息觀察模式下發(fā)出特殊光的特殊光光源，具有由激光二極管構成的激光光源31a和準直透鏡31b。激光光源31a作為用于測定氧飽和度的氧飽和度測定光，而發(fā)出藍色區(qū)域的一部分的窄波長域的藍色窄波段光(以下，簡稱為窄波段光)N。如圖5所示，窄波段光N的波長域是將波長域限制為470±10nm、優(yōu)選限制為473nm的窄波段。作為激光光源31a，可以使用寬域(ブロードヱリア)型的InGaN系、InGaNAs系、GaNAs系的激光二極管。半導體光源單元31通過光源控制部32的控制,而進行激光光源31a的點亮、熄滅、光量的控制。激光光源31a發(fā)出的窄波段光N向準直透鏡31b入射。準直透鏡31b將窄波段光N形成為平行光束，并對光束的尺寸及形狀進行整形。在白色光BB的光路上，在旋轉濾光器34與光闌33之間配置使半導體光源單元31產(chǎn)生的窄波段光N與白色光BB的光路合流的光合流部39。從半導體光源単元31剛射出之后的窄波段光N的出射光軸NA與白色光BB的光軸BA正交，光合流部39使出射光軸NA彎曲90°，使窄波段光N的光路與白色光BB的光路合流。如圖6所示，光合流部39以具有對白色光BB的透過性的平板構件為基礎，在其一面的中央部設有對窄波段光N進行反射的反射構件，平板構件中的未設置反射構件的部分構成透過部39a，設有反射構件的部分構成反射部39b。反射部39b由僅對窄波段光N進行反射而使其他的白色光BB透過的分色鏡形成。光合流部39使反射部39b的中心與白色光BB的光軸BA —致，且朝向白色光BB的行進方向傾斜45°配置。由于該傾斜，光合流部39以傾斜地橫切白色光BB的光束的方式配置，因此其平面形狀對應于傾斜地切斷光束時的切斷面的形狀而呈橢圓形狀。窄波段光N的光束通過準直透鏡31b整形成反射部39b的尺寸及形狀。光合流部39相對于窄波段光N的出射光軸NA也傾斜45°配置，因此對應于該傾斜，反射部39b的形狀也成為橢圓形狀。反射部39b不便白色光BB中的與窄波段光N對應的波長成分透過，因此透過旋轉濾光器34的B濾光部34a部而透過光合流部39的B色光的光量分布變得不均勻。然而，由于在柱積分儀37的內(nèi)部實現(xiàn)光量分布的均勻化，因此向電子內(nèi)窺鏡11供給的B色光的光量不均減少。 在圖2中，在白色光源30與旋轉濾光器34之間配置有開閉板40。開閉板(シッャタ板)40在將窄波段光N向電子內(nèi)窺鏡11供給時，對白色光BB進行遮擋。如圖7所示，開閉板40由具有對白色光BB的遮光性的構件構成，平面形狀呈現(xiàn)出將圓形的一部分切除的形狀。具體而言，開閉板40具有帶120°的中心角的遮光部40a，其余的240°的部分被切除而成為使白色光BB透過的透過部40b。開閉板40設置成旋轉自如，通過旋轉，而將遮光部40a和透過部40b交替選擇地插入到白色光BB的光路。電動機40c (參照圖3)是開閉板40的驅動源，由光源控制部32控制。開閉板40具有與旋轉濾光器34大致相同的半徑，且旋轉軸一致。開閉板40的遮光部40a的中心角與旋轉濾光器34的B濾光部34a的中心角大體一致。透過部40b的中心角與將G濾光部34b、R濾光部34c相加所得到的中心角大體一致。另外，在本例中，通過切除而形成透過部40b，但也可以利用使白色光BB透過的透明板來構成透過部40b。如圖8所示，在通常觀察模式下，開閉板40在遮光部40a從白色光BB的光路退避且透過部40b插入到光路中的狀態(tài)下停止。白色光源30由于始終點亮，因此當透過部40b進入到白色光BB的光路吋，白色光BB透過透過部40b。在通常觀察模式下，白色光BB始終透過透過部40b，向旋轉濾光器34入射。并且，根據(jù)插入到白色光BB的光路中的B、G、R的各濾光部34a、34b、34c的種類而順次生成B色、G色、R色這三色的光。在功能信息觀察模式中，除了窄波段光N之外，還使用從白色光BB進行了分色后的G色光及R色光這3種光。如圖9所示，在功能信息觀察模式下，開閉板40以與旋轉濾光器34相同的速度進行旋轉，以使遮光部40a與B濾光部34a的旋轉相位一致。在遮光部40a插入到白色光BB的光路中，而透過部40b從光路退避的期間，遮擋白色光BB。在白色光BB被遮擋期間，激光光源31a點亮，將窄波段光N向電子內(nèi)窺鏡11供給。由于攝像元件44為單色的攝像元件，因此通過設置開閉板40，能防止窄波段光N與白色光BB的混色。而且，在透過部40b插入到白色光BB的光路而遮光部40a從光路退避期間，白色光BB順次透過G濾光部34b、R濾光部34c，生成G色光及R色光。G色光及R色光通過聚光透鏡36及柱積分儀37而向電子內(nèi)窺鏡11順次供給。電子內(nèi)窺鏡11從攝像元件44輸出與3種光對應的攝像信號。在圖2中，電子內(nèi)窺鏡11具備光導43、攝像元件44、模擬處理電路45 (AFE =AnalogFront End)、攝像控制部46。光導43是大口徑光纖、束捆光纖(バンドルフアイバ)等，在配置有光導43的入射端的連接器28與光源裝置13連接吋，入射端與光源裝置13的柱積分儀37的出射端對置。在電子內(nèi)窺鏡11的前端部19上設置的照明窗22的內(nèi)部配置有對照明光的配光(配光)角進行調(diào)整的照射透鏡48。從光源裝置13供給的光通過光導43向照射透鏡48導光而從照明窗22朝向觀察部位照射。在觀察窗23的內(nèi)部配置有物鏡光學系統(tǒng)51和攝像元件44。由觀察部位反射的像光通過觀察窗23向物鏡光學系統(tǒng)51入射，通過物鏡光學系統(tǒng)51而成像在攝像兀件44的攝像面44a上。攝像元件44由CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器等構成，具有將光電ニ極管等的構成像素的多個光電轉換元件排列成矩陣狀的攝像面44a。攝像元件44對由攝像面44a接受到的光進行光電轉換，在各像素中蓄積與各自的受光量對應的信號電荷。信號電荷通過放大器轉換成電壓信號而被讀出。電壓信號作為攝像信號從攝像元件44輸出。攝像信號被輸送到AFE45。如上所述，攝像元件44是在攝像面44a上未設置微型彩色濾光器的單 色攝像兀件。在通常觀察模式下，攝像元件44輸出與順次入射的B、G、R的各色對應的攝像信號B、G、R。并且，在功能信息觀察模式下，窄波段光N、G色光、R色光向攝像元件44順次入射，攝像元件44順次輸出與各色對應的攝像信號N、G、R0如圖10(A)所示，攝像元件44在I幀的取得期間內(nèi)，進行蓄積信號電荷的蓄積動作和將蓄積的信號電荷讀出的讀出動作。在通常觀察模式下，在每I幀順次拍攝B、G、R這三色的像光，順次輸出攝像信號B、G、R。這種動作在通常觀察模式期間反復進行。在功能信息觀察模式下，如圖10⑶所示，在每I幀順次拍攝窄波段光N、G色光、R色光這3色光的像光，順次輸出攝像信號N、G、R。這種動作在設定為功能信息觀察模式期間，反復進行。在圖2中，AFE45包括相關二重采樣電路(OTS)、自動增益控制電路(AGC)及模擬/數(shù)字轉換器(A/D)(均未圖示)。CDS對來自攝像元件44的攝像信號實施相關二重采樣處理，將信號電荷的復位引起的噪聲除去。AGC將通過⑶S除去了噪聲后的攝像信號放大。A/D將由AGC放大后的攝像信號轉換成具有與規(guī)定的位數(shù)對應的灰度值的數(shù)字的攝像信號而向處理器裝置12輸入。攝像控制部46與處理器裝置12內(nèi)的控制器56連接,與從控制器56輸入的基礎時鐘信號同步地對攝像元件44輸入驅動信號。攝像元件44基于來自攝像控制部46的驅動信號，以規(guī)定的幀率將攝像信號向AFE45輸出。處理器裝置12除了控制器56之外，還具備圖像處理部57、存儲部58、和顯示控制電路59,控制器56對各部進行控制。圖像處理部57對于從電子內(nèi)窺鏡11輸出的攝像信號實施Y修正等圖像修正而作成圖像數(shù)據(jù)。存儲部58存儲由圖像處理部57作成的圖像數(shù)據(jù)。另外，圖像處理部57在通常觀察模式下，基干與順次輸入的攝像信號B、G、R對應的三色的圖像數(shù)據(jù)B、G、R，生成通常觀察圖像。按照幀率毎次更新攝像信號B、G、R時，生成通常觀察圖像。顯示控制電路59將圖像處理部57生成的圖像轉換成合成(コンポジッ卜)信號或分離(コンポーネント)信號等視頻信號而向顯示器14輸出。在圖像處理部57設有功能圖像處理部60。功能圖像處理部60在功能信息觀察模式下，基于與攝像信號N、G、R對應的3個圖像數(shù)據(jù)N、G、R，算出血液量和血中血紅蛋白的氧飽和度的信息，生成對算出的血液量進行了偽彩色圖像化的血液量圖像和對氧飽和度進行了偽彩色圖像化的氧飽和度圖像。如圖11所示，功能圖像處理部60具備信號比算出部64、相關關系存儲部65、血液量及氧飽和度算出部66、血液量圖像生成部67、和氧飽和度圖像生成部68。信號比算出部64對照在功能信息觀察模式下取得的圖像數(shù)據(jù)N、G、R，算出處于相同位置的像素彼此的像素值(信號值)之比即信號比。信號比對于I畫面量的圖像數(shù)據(jù)的全部的像素來算出。在本實施方式中，信號比算出部64求出圖像數(shù)據(jù)N與圖像數(shù)據(jù)G的信號比N/G、及圖像數(shù)據(jù)G與圖像數(shù)據(jù)R的信號比R/G。圖像數(shù)據(jù)G為了對圖像數(shù)據(jù)N和圖像數(shù)據(jù)R進行標準化而被使用作為表示觀察部位的明亮度水平的參照信號。另外，信號比可以僅求出圖像數(shù)據(jù)中的血管部分的像素。這種情況下，血管部分例如基于血管部分的圖像值與除此以外的部分的圖像值之差來確定。 相關關系存儲部65存儲信號比N/G及R/G與血液量及氧飽和度的相關關系。信號比與血液量的相關關系如圖12所示以ー維表來存儲，該ー維表定義為當信號比R/G越大時血液量也越大。另外，信號比R/G以log刻度(スケール)來存儲。另ー方面，信號比與氧飽和度的相關關系以圖13所示的在ニ維空間上定義氧飽和度的等高線的ニ維表來存儲。該等高線的位置及形狀通過光散射的物理的仿真來得到，定義為隨著血液量而變化。例如，當血液量存在變化時，各等高線間的間隔變寬或變窄。另夕卜，信號比N/G、R/G以log刻度來存儲。另外，上述相關關系與圖14所示的氧化血紅蛋白或還原血紅蛋白的吸光特性和光散射特性密切相關。在圖14中，圖形70表示氧化血紅蛋白的吸光系數(shù)，圖形71表示還原血紅蛋白的吸光系數(shù)。如該圖14所示，例如在如作為窄波段光N的波長域的473nm那樣吸光系數(shù)的差較大的波長下，容易取得氧飽和度的信息。然而，對觀察部位照射473nm的光而得到的信號不僅對于氧飽和度，而且對于血液量的依賴度也高。根據(jù)圖14所示的血中血紅蛋白的吸光系數(shù)的波長依賴性，能得到以下的兩個結論?！ぴ诓ㄩL470nm附近(例如，中心波長470nm土 IOnm的藍色的波長區(qū)域)，隨著氧飽和度的變化而吸光系數(shù)較大地變化。 在590 700nm的紅色的波長范圍中，雖然由于氧飽和度的不同而乍ー看吸光系數(shù)較大地變化，但吸光系數(shù)的值自身非常小，因此結果是不易受到氧飽和度的影響。立足于這樣的見解，在本發(fā)明的功能信息觀察模式下，使用藍色區(qū)域的窄波段光N作為氧飽和度測定光，取得與窄波段光N對應的圖像數(shù)據(jù)N，使用主要依賴于血液量而變化的R色光作為血液量測定光，取得與R色光對應的圖像數(shù)據(jù)R。并且，使用表現(xiàn)出對氧飽和度和血液量這雙方的依賴性的信號比N/G、及表現(xiàn)出僅對血液量的依賴性的信號比R/G這2個信號比，準確地求出排除了血液量的影響的氧飽和度。血液量及氧飽和度算出部66使用存儲在相關關系存儲部65的相關關系和由信號比算出部64求出的信號比N/G、R/G，求出各像素下的血液量及氧飽和度這雙方。關于血液量，在相關關系存儲部65的ー維表中，與通過信號比算出部求出的信號比R/G相對應的值成為血液量。另ー方面，關于氧飽和度，首先，如圖15所示，在ニ維空間中確定與通過信號比算出部64求出的信號比B*/G*、R*/G*對應的對應點P。并且，如圖15所示，當對應點P處于氧飽和度=0%極限的下限線73與氧飽和度= 100%極限的上限線74之間時，該對應點P所處的等高線表示的百分率值成為氧飽和度。例如在圖15的情況下，對應點P所處的等高線表示60%，因此該60%成為氧飽和度。另夕卜，在對應點從下限線73與上限線74之間偏離的情況下，當對應點位于比下限線73靠上方時，氧飽和度為0%，當對應點位于比上限線74靠下方時，氧飽和度為100%。另外，在對應點從下限線73與上限線74之間偏離的情況下，可以降低該像素中的氧飽和度的可靠度而不顯不。血液量圖像生成部67生成以偽(疑似)彩色來表示血液量及通過氧飽和度算出部66求出的血液量的血液量圖像。血液量圖像基于圖像數(shù)據(jù)N和算出的血液量而生成。如圖16所不，向顯不器14輸出的視頻信號由亮度信號Y和色差信號Cb、Cr構成。血液量圖像通過將圖像數(shù)據(jù)G和算出的血液量分別向亮度信號Y和色差信號Cb、Cr分配而生成。向亮度信號Y分配圖像數(shù)據(jù)G。圖像數(shù)據(jù)G對應于血紅蛋白的吸收稍強的波長域的 反射光，因此根據(jù)基于此的圖像能夠視覺辨認粘膜的凹凸和血管等。因此，通過將圖像數(shù)據(jù)G向亮度信號分配，能夠定義偽彩色圖像的整體的明亮度。另ー方面，色差信號Cb、Cr按照彩色表67a，分配與血液量對應的信號值。彩色表67a如圖17所示，將色差信號Cb定義為隨著血液量增大而信號值降低，并將色差信號Cr定義為隨著血液量增大而信號值增加。因此，血液量圖像在血液量多時，紅的程度増加，隨著血液量降低而紅的程度的彩度(彩度)下降，接近于單色。氧飽和度圖像生成部68生成以偽彩色來表示血液量及通過氧飽和度算出部66求出的氧飽和度的氧飽和度圖像。如圖16所示，氧飽和度圖像與血液量圖像同樣地，通過將圖像數(shù)據(jù)G和算出的氧飽和度向亮度信號Y及色差信號Cb、Cr分配而生成。向亮度信號Y分配圖像數(shù)據(jù)G。色差信號Cb、Cr按照彩色表68a，分配與氧飽和度對應的信號值。彩色表68a如圖18所示，在高氧飽和度下，定義為色差信號Cr的信號值為正而色差信號Cb的信號值為負，在低氧飽和度下，相反地定義為色差信號Cr的信號值為負而色差信號Cb的信號值為正。并且，在中氧飽和度下，定義為色差信號Cr的信號值與色差信號Cb的信號值的大小關系反轉。因此，隨著從氧飽和度低的一方向高的一方移動，而氧飽和度圖像的顔色程度以藍一淺藍(水色)一緑一黃色一橙一紅的方式變化。如上所述生成的血液量圖像及氧飽和度圖像由顯示器14顯示。作為顯示方法，如圖19所示，可以將氧飽和度圖像和血液量圖像縮小，并將這些縮小的圖像并列同時顯示?；蛘?，也可以是使用者通過操作設置在控制臺15上的圖像選擇機構，如圖20所示，選擇氧飽和度圖像和血液量圖像中的任一方，并將該選擇的圖像顯示在顯示器14上。如此，可以使用血液量圖像和氧飽和度圖像這雙方進行內(nèi)窺鏡診斷，因此能夠提高對于在氧飽和度和血液量這雙方具有特征的分化不良型早期胃癌等病變部的診斷性能。接下來，使用圖21所示的流程圖，說明上述結構的作用。首先，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10以通常觀察模式起動，白色光源30開始點亮，并且旋轉濾光器34開始旋轉。在通常觀察模式下，如圖8所示，開閉板40不旋轉，遮光部40a從白色光BB的光路退避，在透過部40b被插入的狀態(tài)下停止。由此，白色光BB向旋轉濾光器34的各濾光部34a 34c順次入射，對白色光BB進行分色而順次生成B、G、R這三色的光。
三色的光從光源裝置13向電子內(nèi)窺鏡11供給，而從照明窗22向觀察部位照射。由觀察部位反射出的三色的像光通過觀察窗23由攝像元件44拍攝，攝像元件44順次輸出攝像信號B、G、R0圖像處理部57基于與攝像信號B、G、R對應的圖像數(shù)據(jù)B、G、R而生成通常觀察圖像。生成的通常觀察圖像存儲在存儲部58中。顯示控制電路59將通常觀察圖像轉換成視頻信號而向顯示器14輸出。由此，在顯示器14上顯示通常觀察圖像。在通常觀察模式下，反復進行這種處理，來更新在顯示器14上顯示的通常觀察圖像。當通過控制臺15的操作而輸入從通常觀察模式向功能信息觀察模式切換的切換指示吋，向功能信息觀察模式切換。當向功能信息觀察模式切換時，開閉板40在使遮光部40a與旋轉濾光器34的B濾光部34a的旋轉相位一致的狀態(tài)下，以與旋轉濾光器34相同的速度開始旋轉。光源控制部32在開閉板40的遮光部40a插入到白色光BB的光路期間，使激光光源31a點亮。激光光源31a發(fā)出的窄波段光N向電子內(nèi)窺鏡11供給，從照明窗22向觀察 部位順次照射。窄波段光N的像光通過觀察窗23向攝像元件44入射，攝像元件44輸出與窄波段光N對應的攝像信號N。并且，光源控制部32在開閉板40的透過部40b插入到白色光BB的光路期間，使激光光源31a熄滅。在透過部40b插入到光路期間，白色光BB向旋轉濾光器34的G濾光部34b、R濾光部34c順次入射而生成G色光、R色光。G色光及R色光向電子內(nèi)窺鏡11供給，向觀察部位順次照射。G色光及R色光的像光通過觀察窗23向攝像元件44順次入射，攝像元件44輸出與G色光及R色光對應的攝像信號G、R0功能圖像處理部60基于與攝像信號N、G、R對應的圖像數(shù)據(jù)N、G、R，按照圖15中說明的次序，算出血液量及氧飽和度。功能圖像處理部60按照圖16 圖18說明的次序，生成血液量圖像及氧飽和度圖像。生成的圖像以圖19及圖20所示的任ー顯示形態(tài)，顯示在顯示器14上。當存在向通常觀察模式的切換指示之前，反復進行上述處理。在輸入向通常觀察模式的切換指示吋，恢復成通常觀察模式。當存在結束觀察的指示時，使白色光源30、激光光源31a、旋轉濾光器34、開閉板40停止。另外，在本例中，雖然以在功能信息觀察模式下未進行通常觀察圖像的生成的例子進行了說明，但在功能信息觀察模式的執(zhí)行中，也可以交替進行用于得到通常觀察圖像的B、G、R的照射和用于進行功能觀察的窄波段光N、G、R的照射，生成通常觀察圖像、和血液量圖像及氧飽和度圖像這雙方。如此，在功能信息觀察模式下，能夠顯示通常觀察圖像。如以上說明所示，在本發(fā)明中，使用藍色區(qū)域的窄波段光N作為氧飽和度測定光，使用從白色光BB進行了分色后的R色光作為血液量測定光，從而算出血液量和氧飽和度這雙方。由此，能夠求出不受血液量影響的高精度的氧飽和度。另外，作為血液量測定光及參照光，利用作為現(xiàn)存的光源裝置的結構的白色光源30，分別使用從白色光BB進行了色分離的R色光、G色光，因此與為血液量測定光及參照光而追加專用的光源的情況相比，能夠減少部件個數(shù)、設置空間。由此，容易利用現(xiàn)存的光源裝置的結構，能夠降低成本。另外，由于使用發(fā)出藍色區(qū)域的窄波段光的激光光源31a作為氧飽和度測定光，因此能夠高精度地測定表層血管的氧飽和度。如上所述，在腫瘤的良惡鑒別等的病變部的診斷中，在大多數(shù)情況下，與中深層相比，表層血管的性狀的把握更為重要，能夠詳細地把握表層血管的性狀的觀察方法較為優(yōu)選。在藍色區(qū)域中，從圖10所示的血紅蛋白的吸光光譜可知，與緑色區(qū)域或紅色區(qū)域相比，吸光度的變化陡峭，當波長稍偏離時，吸光度較大變化。而且，各血紅蛋白70、71的吸光度的大小關系發(fā)生反轉等吸收點的間隔也窄。當波長域寬時，大小關系反轉的2個區(qū)域的信號混合，亮度值被平均化，因此無法得到高精度的信息。因此，為了利用藍色區(qū)域的光來得到表層血管的血管信息，而需要使用與2個等吸收點的間隔接近的寬度的波長域，優(yōu)選使用具有收納在2個等吸收點的間隔內(nèi)的波長域的窄波段光。此外，表層血管比中深層血管細，因此照射的光量容易發(fā)生不足，在觀察表層血管時，需要光量大的光源。如此，為了提高表層血管的氧飽和度的測定精度，優(yōu)選發(fā)出藍色區(qū)域的窄波段光且高光量的光的光源。在本發(fā)明中，采用比從白色光BB進行分色的情況能得到高光量且能夠發(fā)出単色的窄波段光N的激光光源31a，由此能提高表層血管的氧飽和度的測定精度。
參照光在血液量及氧飽和度的算出處理中，被利用作為用于對與窄波段光N和R色光對應的信號進行標準化的參照信號。因此，只要使觀察部位的明亮度的水平分開即可，無需窄波段光。由于波長域取為較寬，因此即便使用從白色光BB進行了分色的G色光，在光量方面也沒有問題。另外，在上述實施方式中，雖然以利用G色光作為參照光的例子進行了說明，但參照光只要使明亮度的水平分開即可，可以取代G色光，利用通過B濾光部34a、R濾光部34c對白色光BB進行了分色的B色光和R色光，也可以不對白色光BB進行分色，而使用白色光BB其本身。但是，由于利用藍色的窄波段光N及R色光作為氧飽和度測定光及血液量測定光，因此若考慮旋轉濾光器34那樣具有B、G、R這三色的濾光部的一般性的結構，則優(yōu)選利用G色光作為參照光。而且，與G色光對應的圖像數(shù)據(jù)G在生成血液量圖像和氧飽和度圖像時向亮度信號Y分配，因此從這種圖像處理的觀點出發(fā)，優(yōu)選利用圖像數(shù)據(jù)G作為參照光。另外，如圖5所示，在本例中，使用了具有波長域為約450nm 約620nm左右的分光(分光)透過率的濾光器作為G濾光部34b，但為了進ー步提高氧飽和度的測定精度，優(yōu)選將G濾光部34b的分光透過率限制為540nm 580nm的波長域。這是因為，鑒于圖14所示的血紅蛋白的吸光特性，在緑色區(qū)域中，以540 580nm的波長域進行平均的情況最不易受到氧飽和度的影響。另外，在本例中，作為窄波段光N，使用波長域為470±10nm、優(yōu)選為473nm的窄波段光，但只要是波長域為440±10nm、優(yōu)選為445nm的窄波段光等在各血紅蛋白70、71的吸光度方面存在差別的波長域的光即可，也可以是其他的波長域。另外，在上述實施方式中，通過光合流部39，使半導體光源單元31的窄波段光N與從白色光源30朝向聚光透鏡36的白色光BB的光路合流。設置白色光源30、旋轉濾光器34、聚光透鏡36的結構在現(xiàn)存的光源裝置中是標準的結構。若為上述實施方式那樣的結構，則不用對白色光BB的光路施加大幅變更，僅追加光合流部39和開閉板40即可，因此容易向現(xiàn)存的光源裝置組裝。另外，光合流部39具有使白色光透過的透過部39a和使窄波段光N反射的反射部39b，因此能夠防止結構的復雜化。這是因為，在光合流部39僅由反射部39b構成吋，需要用于使光合流部39移動的移動機構，以便于在通常觀察模式下使光合流部39從光路退避，在功能信息觀察模式下使光合流部39插入到光路。若在光合流部39設置透過部39a，則可以不設置移動機構，因此簡單地形成向現(xiàn)存的光源裝置追加的結構，因此容易利用現(xiàn)存的光源裝置。 此外，反射部39b不便白色光BB含有的窄波段光N的波長域的光透過，因此在反
射部39b的尺寸大時，可能會導致無法忽視其波長域的程度的光量的下降。這種情況下，在
通常觀察模式下照射B色光時，可以使激光光源31a點亮，對反射部39b截止的光量進行補m
\-ΖΧ ο另外，開閉板40由旋轉板構成，通過旋轉動作進行遮光部40a的向光路的插入和退避，但例如也可以使開閉板40直線移動而進行插入和退避。然而，如本例那樣形成為使開閉板40旋轉動作的結構時，與進行直線移動的情況相比，不需要用于進行直線移動的連桿機構，因此能夠簡化結構。[第二實施方式]在上述實施方式中，以分開設置旋轉濾光器34和開閉板40的例子進行了說明，但如圖22所示，也可以使用設有開閉板的功能的旋轉濾光器91。旋轉濾光器91在B濾光部和G濾光部處，由分割成內(nèi)周區(qū)域和外周區(qū)域這2個區(qū)域的雙重圓構成。內(nèi)周區(qū)域是在通常觀察模式下使用的B、GU R的各濾光部，外周區(qū)域是在功能信息觀察模式下使用的遮光部、G2、R的各濾光部。外周區(qū)域的遮光部作為上述實施方式的開閉板40發(fā)揮功能。移動機構92使旋轉濾光器91的旋轉軸移動，由此將內(nèi)周區(qū)域和外周區(qū)域選擇性地插入到白色光BB的光路。若使用這種旋轉濾光器91，則可以不用分別設置旋轉濾光器34和開閉板40，因此能夠減少部件個數(shù)和配置空間。而且，若形成為雙重圓的結構，則可以根據(jù)模式來改變G的濾光部的分光透過率，從而利用圖5所示的G的分光透過率的濾光器構成濾光部Gl,并利用具有適合于算出氧飽和度的540nm 580nm的波長域的分光透過率的濾光器來構成濾光部G2。另外，也可以如圖18所示的旋轉濾光器93那樣，不分成內(nèi)周區(qū)域和外周區(qū)域，而將整周分割成4部分，在各分割區(qū)域設置B、G、R的各濾光部和遮光部。遮光部作為開閉板40發(fā)揮功能。若為這種結構，則不需要移動機構92。而且，若形成為旋轉濾光器93那樣的結構，則在通常觀察模式與功能信息觀察模式的切換時，可以如第一實施方式那樣進行開閉板的旋轉及停止的切換或如圖19所示的旋轉濾光器91那樣不使旋轉軸移動而實現(xiàn)，因此容易并行地進行通常觀察圖像和功能信息觀察。[第三實施方式]在上述實施方式中，以使用單色攝像元件作為電子內(nèi)窺鏡11的攝像元件44且在光源裝置13設有將白色光BB分色成B、G、R這三色的光的旋轉濾光器的面順次式的例子進行了說明，但也可以在使用了圖24所示的彩色攝像元件100作為電子內(nèi)窺鏡11的攝像元件的同時式的系統(tǒng)中適用本發(fā)明。彩色攝像元件100在構成攝像面的各像素上設置B、G、R中的任一個微型彩色濾光器，在攝像面內(nèi)構成B、G、R這三色的像素。三色的像素例如以拜爾(ベイヤー)形式排列。如圖25所示，在同時式的情況下，光源裝置13不需要旋轉濾光器34。其他的結構與圖6及7所示的面順次式同樣，因此對于同一構件標注相同符號而省略說明。如圖26(A)所示，在通常觀察模式下，開閉板40在使遮光部40a從白色光BB的光路退避的狀態(tài)下停止，同時式的光源裝置13對電子內(nèi)窺鏡11供給白色光BB。白色光BB從照明窗22向觀察部位照射，其反射光由彩色攝像元件100拍攝。向彩色攝像元件100入射的白色光BB通過微型彩色濾光器進行分色，彩色攝像元件100輸出包含與B、G、R的各色的像素對應的三色的色信號在內(nèi)的攝像信號。B、G、R的各微型彩色濾光器的分光透過率與圖4所示的旋轉濾光器34的情況同樣。如圖26⑶所示，在功能信息觀察模式的情況下，使開閉板40旋轉，在通過開閉板40的遮光部40a遮擋白色光BB期間，使激光光源31a點亮，照射窄波段光N。如圖5所示，窄波段光N是B像素所感應的光，因此抽出與B像素對應的攝像信號作為攝像信號N。并且，在開閉板40的遮光部40a從白色光BB的光路退避期間，照射白色光BB。功能圖像處理部60從彩色攝像元件100輸出的攝像信號，抽出與G像素對應的攝像信號G及與R像素對應的攝像信號R。并且，按照圖15 18說明的次序，基于與攝像信號N、G、R對應的圖像數(shù)據(jù)N、G、R，算出血液量及氧飽和度，基于算出結果，生成血液量圖像及氧飽和度圖像而顯示在顯示器14上。
另外，在上述各實施方式中，以使用B、G、R的原色系的濾光器的例子說明了旋轉濾光器的各濾光部和彩色CCD的微型彩色濾光器，但也可以使用具有圖27所示的分光透過率的、Y(黃)、M(品紅)、C(青緑)的輔色系的濾光器。另外，在上述實施方式中，生成血液量圖像及氧飽和度圖像時，對與血液量及氧飽和度相關的信息進行了偽彩色圖像化，但也可以取代這種情況，對于與血液量及氧飽和度相關的信息，例如以白和黑的單色使?jié)獾兓?。在氧飽和度圖像中，除了上述實施方式所示的方式之外，或者在此基礎上，還包括對根據(jù)“血液量(氧化血紅蛋白與還原血紅蛋白之和)X氧飽和度)”求出的氧化血紅蛋白指數(shù)進行了圖像化的方式、對根據(jù)“血液量X (100-氧飽和度)(％)”求出的還原血紅蛋白指數(shù)進行了圖像化的方式。在上述實施方式中，例示了由激光二極管構成的激光光源作為半導體光源，但也可以取代激光二極管而是使用了 LED的LED光源。而且，在上述實施方式中，說明了光源裝置和處理器裝置分體構成的例子，但也可以一體構成2個裝置。另外，本發(fā)明可以適用于在前端部內(nèi)置有攝像元件和超聲波轉換器的超聲波內(nèi)窺鏡等其他的方式的內(nèi)窺鏡。
權利要求
1.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中， 具備電子內(nèi)窺鏡，其具有插入到被檢體內(nèi)的插入部，且具有拍攝所述被檢體內(nèi)的觀察部位的攝像元件； 光源裝置，其向所述電子內(nèi)窺鏡供給攝像用的光；以及 處理器裝置，其基于所述攝像元件輸出的攝像信號，實施圖像處理， 所述光源裝置具有 白色光源，其發(fā)出白色光，所述白色光被利用于g在得到所述觀察部位的通常觀察圖像的照明光；以及 半導體光源，其具有藍色區(qū)域的局部的窄波長域，發(fā)出用于向所述觀察部位照射而對所述觀察部位存在的血管的血中血紅蛋白的氧飽和度進行測定的氧飽和度測定光， 所述光源裝置除了所述氧飽和度測定光之外，還將所述白色光中包含的紅色區(qū)域的光作為用于向所述觀察部位照射而對所述血管的血液量進行測定的血液量測定光，向所述電子內(nèi)窺鏡供給， 所述處理器裝置具有 血液量及氧飽和度算出機構，其基于對由所述觀察部位反射的所述氧飽和度測定光及所述血液量測定光進行受光后的所述攝像元件所輸出的2個第一及第ニ攝像信號，求出所述血液量及所述氧飽和度；以及 圖像生成機構，其對所述氧飽和度和所述血液量這雙方的信息進行圖像化。
2.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述光源裝置將所述白色光包含的至少一部分的光作為用于對所述第一及第ニ攝像信號的標準化中所利用的參照信號進行獲取的參照光，向所述電子內(nèi)窺鏡供給， 所述血液量及氧飽和度算出機構基于所述第一及第ニ攝像信號、以及所述攝像元件對應于所述參照光而輸出的第三攝像信號這3個攝像信號，算出所述血液量及氧飽和度。
3.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述光源裝置具有聚光透鏡，其為了使所述白色光源發(fā)出的白色光向所述電子內(nèi)窺鏡入射而對所述白色光進行聚光；光合流部，其配置在從所述白色光源朝向所述聚光透鏡的所述白色光的光路上，使所述半導體光源發(fā)出的所述氧飽和度測定光與所述白色光的光路合流。
4.根據(jù)權利要求3所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述光合流部具有使所述白色光透過的透過部和將所述氧飽和度測定光朝向所述聚光透鏡反射的反射部。
5.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述光源裝置具有開閉板，該開閉板能夠在插入到所述白色光的光路而遮擋所述白色光的插入位置和從所述光路退避的退避位置之間移動， 所述光源裝置在算出所述血液量及所述氧飽和度的模式下，在使所述開閉板移動到所述插入位置而遮擋所述白色光的狀態(tài)下，將所述氧飽和度測定光向所述電子內(nèi)窺鏡供給，使所述開閉板移動到所述退避位置，而將所述血液量測定光向所述電子內(nèi)窺鏡供給。
6.根據(jù)權利要求5所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng),其特征在于， 所述攝像元件是輸出単色的攝像信號的單色攝像元件，所述光源裝置具有濾光器，該濾光器具有藍色、緑色、紅色這三色，或黃色、品紅色、青綠色這三色的透過區(qū)域，將三色的各透過區(qū)域選擇性地插入到所述白色光的光路，而將所述白色光分色成三色的光， 在得到所述通常觀察圖像的通常觀察模式下，所述光源裝置是將所述三色的光順次向所述電子內(nèi)窺鏡供給的面順次式。
7.根據(jù)權利要求6所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述濾光器上，除了所述三色的透過區(qū)域之外，還設有構成所述開閉板的遮光部。
8.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述攝像元件是具有藍色、緑色、紅色這三色，或黃色、品紅色、青綠色這三色的像素，且輸出與各色的像素對應的三色的圖像信號的彩色攝像元件， 所述光源裝置在拍攝所述通常觀察圖像的通常觀察模式下，是不對所述白色光進行分色而向所述電子內(nèi)窺鏡供給的同時式。
9.根據(jù)權利要求2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述血液量及氧飽和度算出機構具有 信號比算出機構，其求出對所述氧飽和度和所述血液量這雙方具有依賴性的所述第ー攝像信號與所述參照信號之比即第一信號比、以及對所述血液量具有依賴性的所述第二攝像信號與所述參照信號之比即第二信號比； 相關關系存儲部，其存儲所述氧飽和度與所述第一信號比及所述第二信號比的第一相關關系、以及所述血液量與所述第二信號比的第二相關關系， 所述血液量及氧飽和度算出機構參照所述第二相關關系而求出與所述第二信號比對應的所述血液量，并參照所述第一相關關系而求出與所述第一信號比對應的氧飽和度。
10.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述氧飽和度測定光具有470nm±10nm的波長域。
11.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述血液量測定光具有590nm 700nm的波長域。
12.根據(jù)權利要求2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述參照光具有540nm 580nm的波長域。
13.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在干， 所述圖像生成機構使用色調(diào)對應于由所述血液量及氧飽和度算出機構算出的所述血液量及所述氧飽和度而發(fā)生變化的彩色表，生成反映了所述血液量及所述氧飽和度的信息的偽彩色圖像。
14.根據(jù)權利要求I 13中任一項所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng),其特征在于，所述處理器裝置具有將所述圖像生成機構生成的圖像向顯示器輸出的顯示控制機構，所述顯示控制機構將對所述血液量的信息進行了圖像化的血液量圖像和對所述氧飽和度的信息進行了圖像化的氧飽和度圖像這2個圖像同時或選擇性地向所述顯示器輸出。
15.—種光源裝置,使用于具有電子內(nèi)窺鏡的電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，向所述電子內(nèi)窺鏡供給攝像用的光，所述電子內(nèi)窺鏡具有插入到被檢體內(nèi)的插入部并且具有拍攝所述被檢體內(nèi)的觀察部位的攝像元件，所述光源裝置的特征在干， 具有白色光源，其發(fā)出白色光，所述白色光被利用于g在得到所述觀察部位的通常觀察圖像的照明光；以及 半導體光源，其具有藍色區(qū)域的局部的窄波長域，發(fā)出用于向所述觀察部位照射而測定所述觀察部位存在的血管的血中血紅蛋白的氧飽和度的氧飽和度測定光， 所述光源裝置除了所述氧飽和度測定光之外，還將所述白色光包含的紅色區(qū)域的光作為用于向所述觀察部位照射而測定所述血管的血液量的血液量測定光，向所述電子內(nèi)窺鏡供給。
16.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制方法，使用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)算出存在于被檢體的觀察部位的血管的血中血紅蛋白的氧飽和度和血管的血液量，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具有電子內(nèi)窺鏡和光源裝置，所述電子內(nèi)窺鏡具有插入到所述被檢體內(nèi)的插入部并具有拍攝所述被檢體內(nèi)的觀察部位的攝像元件，所述光源裝置向所述電子內(nèi)窺鏡供給攝像用的光，所述內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制方法的特征在于， 包括 第一照射控制步驟，其中以將氧飽和度測定光向所述觀察部位照射的方式控制所述光源裝置，該氧飽和度測定光是所述光源裝置具有的半導體光源發(fā)出的光，具有藍色區(qū)域的局部的窄波長域，用于測定所述氧飽和度； 第一信號取得步驟，其中取得對所述氧飽和度測定光的反射光進行受光后的所述攝像元件所輸出的第一攝像信號； 第二照射控制步驟，其中以將血液量測定光向所述觀察部位照射的方式控制所述光源裝置，該血液量測定光是所述光源裝置具有的白色光源所發(fā)出的白色光中包含的紅色區(qū)域的光，用于測定所述血液量；以及 第二信號取得步驟，其中取得對所述血液量測定光進行受光后的所述攝像元件所輸出的第二攝像信號； 算出步驟，其中基于所述第一及第ニ攝像信號，算出所述血液量及所述氧飽和度；以及圖像生成步驟，其中基于所述算出步驟的算出結果，對所述氧飽和度和所述血液量這雙方的信息進行圖像化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)、光源裝置、及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的控制方法。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)(10)的光源裝置(13)具有發(fā)出在用于得到通常觀察圖像的照明光中利用的白色光的白色光源(30)；以及半導體光源單元(31)。半導體光源單元(31)發(fā)出氧飽和度測定光，該氧飽和度測定光具有藍色區(qū)域的局部的窄波長域，向觀察部位照射，用于測定觀察部位存在的血管的血中血紅蛋白的氧飽和度。光源裝置(13)除了氧飽和度測定光之外，將白色光中包含的紅色區(qū)域的光作為用于測定血管的血液量的血液量測定光，向電子內(nèi)窺鏡(11)供給?；跀z像元件根據(jù)氧飽和度測定光及血液量測定光而輸出的第一及第二攝像信號，算出血液量及氧飽和度，對氧飽和度和血液量這雙方的信息進行圖像化。
文檔編號A61B1/00GK102860809SQ201210230099
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權日2011年7月4日
發(fā)明者齋藤孝明, 山口博司, 飯?zhí)镄⒅?申請人:富士膠片株式會社