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WO2014104095A1 - 被検体観察システム及び方法、カプセル型内視鏡システム - Google Patents

被検体観察システム及び方法、カプセル型内視鏡システム Download PDF

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WO2014104095A1
WO2014104095A1 PCT/JP2013/084667 JP2013084667W WO2014104095A1 WO 2014104095 A1 WO2014104095 A1 WO 2014104095A1 JP 2013084667 W JP2013084667 W JP 2013084667W WO 2014104095 A1 WO2014104095 A1 WO 2014104095A1
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WO
WIPO (PCT)
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region
light
wavelength
observation
emission spectrum
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/084667
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和昭 田村
伊藤　毅
駒崎　岩男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
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Priority to CN201380068349.2A priority patent/CN104883949A/zh
Publication of WO2014104095A1 publication Critical patent/WO2014104095A1/ja
Priority to US14/752,188 priority patent/US10264975B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/0071—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by measuring fluorescence emission
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
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    • A61B5/0084—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/07—Endoradiosondes
    • A61B5/073—Intestinal transmitters

Definitions

  • the present invention relates to an object observation system for performing a plurality of observations such as normal observation with white light, light with a wavelength different from the wavelength in this normal observation, for example, observation with special light for observing a specific object, and the like
  • the present invention relates to a method and a capsule endoscope system.
  • an object observation system such as an endoscope includes a light emitting device for irradiating the object with white light or the like.
  • a light-emitting device a wavelength conversion member is currently disposed at the tip of an optical fiber, and the light output from a small solid light source is wavelength-converted by the wavelength conversion member, thereby changing the light into a desired irradiation pattern or color.
  • Patent Document 1 discloses a light emitting device capable of emitting various colors by combining a pumping light source and a wavelength conversion member disposed at the tip of an optical fiber, and an endoscope device using the light emitting device.
  • Patent Document 1 a plurality of wavelength conversion members are arranged at the tip of an optical fiber, and these wavelength conversion members are excited by excitation light output from an excitation light source to white light having a spectral component over a wide range in the visible light region.
  • the normal light observation in the living body is realized by emitting as a mirror light source and irradiating the in-vivo subject with the white light.
  • Patent Document 1 when light having a wavelength different from that of normal observation light is emitted from a light emitting device, different types of wavelength conversion members are excited by an excitation light source.
  • Patent Document 1 when performing a plurality of observations of normal light observation using white light and observation using light having a wavelength different from that of white light, two wavelength conversion members having different emission characteristics are arranged at the tip of the optical fiber. There is a need.
  • a plurality of light guide members for guiding the excitation light output from the excitation light source to the wavelength conversion member and a plurality of excitation light sources are necessary depending on the case, and it is difficult to reduce the size of the light emitting device or the like.
  • a combination of one excitation light source that emits light in a specific wavelength band and a wavelength conversion unit can be used for a plurality of observations such as normal light observation and special light observation.
  • An object is to provide an object observation system and method using a small observation light source that can be used, and a capsule endoscope system.
  • the subject observation system emits observation light including a spectral component of a predetermined wavelength, and the subject observation light source that irradiates the subject with the observation light, and the observation light irradiated with the observation light
  • An image acquisition unit that captures reflected light from the irradiation region of the subject and acquires at least two observation images having different wavelength regions based on a plurality of image signals corresponding to the blue region, the green region, and the red region;
  • the observation light includes emission spectrum components in the blue region, the green region, and the red region, and the emission spectrum of the blue region has a relative absorption intensity of a specific observation target in the subject. Small in the low wavelength region compared to other regions.
  • An object observation method is a method for generating observation light including a spectral component having a predetermined wavelength by light emission using an object observation light source, irradiating the observation light on the object, and irradiating the observation light.
  • the reflected light from the irradiation region of the subject is imaged by the imaging unit, and at least the wavelength regions differ based on a plurality of image signals corresponding to the blue region, the green region, and the red region output from the imaging unit.
  • Two observation images are acquired, and the observation light includes emission spectrum components in the blue region, the green region, and the red region, and the emission spectrum of the blue region is absorbed by a specific observation target in the subject. In the wavelength region where the intensity is relatively low, it is small compared to other regions.
  • a capsule endoscope system includes the subject observation system.
  • the combination of one excitation light source that emits light in a specific wavelength band and the wavelength conversion unit enables both normal light observation and special light observation.
  • An object observation system and method using a small observation light source that can be used, and a capsule endoscope system can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a subject observation system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a specific configuration diagram showing an object observation light source in the system.
  • FIG. 3 is a diagram showing the absorption / fluorescence characteristics of the wavelength conversion member (first phosphor) in the system.
  • FIG. 4 is a diagram showing sensitivity characteristics of a general CCD in the imaging unit in the system.
  • FIG. 5 is a diagram showing the spectral characteristics of the observation light emitted from the subject observation light source in the system.
  • FIG. 6 is a diagram showing an absorption coefficient serving as an index of hemoglobin absorption intensity in blood vessels in a subject observed by the system.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a modification of the wavelength conversion unit in the system.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a subject observation system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a specific configuration diagram showing an object observation light source in the system.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 8 is a diagram showing the absorption / fluorescence characteristics of the first phosphor in a modification of the wavelength conversion unit.
  • FIG. 9 is a diagram showing the absorption / fluorescence characteristics of the second phosphor in a modification of the wavelength conversion unit.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a capsule endoscope to which the second embodiment of the subject observation system of the present invention is applied.
  • FIG. 11 is a structural diagram showing an object observation light source in the system.
  • FIG. 12 is a diagram showing the spectral shape of the observation light respectively emitted from the subject observation light source in the system.
  • the blue region has a wavelength region of 380 nm to 500 nm
  • the green region has a wavelength region of 500 nm to 600 nm
  • the red region has a wavelength region of 600 nm to 720 nm.
  • the wavelength regions when the sensitivity of the blue pixel, the green pixel, and the red pixel of the imaging unit are maximized are a blue region, a green region, and a red region, respectively.
  • the subject Q is, for example, a human body or the like, and is a living tissue J including a blood vessel K. Blood flows in the blood vessel K, and this blood contains hemoglobin.
  • FIG. 1 shows a block configuration diagram of a subject observation system 100.
  • the subject observation system 100 includes a subject observation light source 1 that irradiates a subject Q such as a human body with observation light P, and an image acquisition unit 2 that acquires image information of the subject Q.
  • the subject observation light source 1 emits observation light P including a spectral component of a predetermined wavelength and irradiates the subject Q with the observation light P.
  • the excitation light source 3, the light source controller 4, and the light guide 5 And a wavelength converter 6.
  • the excitation light source 3 emits excitation light H that is a first emission spectrum component having an emission peak wavelength in a wavelength region of 400 nm to 440 nm (or 400 nm to 415 nm) included in the blue region.
  • the light source control unit 4 controls driving of the excitation light source 3.
  • the light guide unit 5 guides the excitation light H emitted from the excitation light source 3 to the wavelength conversion unit 6.
  • the wavelength converter 6 absorbs a part of the excitation light H, converts it into wavelength converted light in a wavelength region longer than the excitation light H, and is an observation light that is a mixed light of the excitation light H and the wavelength converted light. Light P is emitted.
  • FIG. 2 shows a specific configuration diagram of the subject observation light source 1.
  • the excitation light source 3 is, for example, a semiconductor laser that emits excitation light H that is a first spectral component, specifically a laser diode (LD).
  • the excitation light source 3 emits the first emission spectrum including the emission peak wavelength in the wavelength region 400 nm to 440 nm (or 400 nm to 415 nm) included in the blue region as described above.
  • the semiconductor laser 3 emits excitation light H in a blue region having an emission peak of a wavelength of 420 nm ( ⁇ 1) and a half width of a wavelength of several nm or less, that is, a blue laser beam that is a first spectral component.
  • the light source control unit 4 controls the drive of the semiconductor laser 3 to emit the excitation light H from the semiconductor laser 3, and controls the drive current and drive system of the semiconductor laser 3, such as pulse drive and continuous drive (CW). To do.
  • the light guide unit 5 guides the excitation light H emitted from the excitation light source 3 to the wavelength conversion unit 6.
  • a coupling lens (not shown) for converging the excitation light H emitted from the semiconductor laser 3 and coupling it to the optical fiber 5 is provided between the semiconductor laser 3 and the optical fiber 5.
  • the wavelength conversion unit 6 transmits a part of the blue region excitation light H emitted from the excitation light source 3 and absorbs a part of the blue region excitation light H, and has a longer wavelength side than the excitation light H. Wavelength conversion is performed on light in a wavelength region, for example, light in a yellow region, and observation light P that is a mixed light of excitation light H and wavelength conversion light is emitted.
  • the wavelength converter 6 is disposed on the exit end side of the optical fiber 5.
  • the wavelength conversion unit 6 includes a wavelength conversion unit 10 in which a first phosphor 7 as a wavelength conversion member, a light transmission member 8, and a holder 9 are integrally formed.
  • the observation light P includes emission spectrum components in a blue region, a green region, and a red region.
  • the emission spectrum in the blue region is small in a wavelength region in which light of an absorption intensity of a specific observation target such as hemoglobin is relatively difficult to absorb.
  • the peak wavelength of the emission spectrum in the blue region is a wavelength region having an absorption coefficient of 1/5 or more with respect to the absorption coefficient value of the absorption peak wavelength that maximizes the absorption coefficient of the specific observation target such as hemoglobin in the visible light region. Exists within.
  • the maximum intensity of the emission spectrum in the blue region is greater than the maximum intensity of each emission spectrum in the green region and the red region.
  • the peak wavelength of the emission spectrum in the green region is 2 minutes with respect to the absorption coefficient value at the absorption peak wavelength at which the absorption coefficient of the specific observation target such as hemoglobin in the wavelength region 525 nm to 555 nm included in the green region is maximum. In the wavelength region having an absorption coefficient of 1 or more.
  • the wavelength converter 6 absorbs part of the blue laser light (first emission spectrum) emitted from the semiconductor laser 3. At the same time, the wavelength converter 6 converts the wavelength into a fluorescent light (second emission spectrum) in a broad yellow region including the wavelength region 525 nm to 555 nm included in the green region, and the first emission spectrum and the second emission spectrum The emission spectrum is superimposed and emitted as observation light P.
  • the wavelength conversion unit 6 mixes the first emission spectrum and the second emission spectrum at a predetermined ratio and emits substantially white light as the observation light P, so that the first emission spectrum and the second emission spectrum are emitted.
  • the component ratio with the spectrum is set.
  • the first phosphor 7 includes Eu (europium) activated silicate phosphor (hereinafter referred to as silicate phosphor).
  • the silicate fluorescent material absorbs blue laser light having a wavelength of 420 nm emitted from the semiconductor laser 3 and emits yellow fluorescence (hereinafter referred to as yellow fluorescence).
  • the silicate fluorescent material absorbs a first emission spectrum of excitation light H (blue laser light that is the first spectrum component) emitted from a laser diode that is the excitation light source 3, for example, to a wavelength of 525 nm or more.
  • a second emission spectrum (yellow fluorescence) including the peak wavelength is emitted.
  • the first phosphor 7 generally has the following optical properties.
  • FIG. 3 shows the absorption / fluorescence spectral characteristics of the first phosphor 7. If a region where the absorption intensity is half or more of the peak value is defined as an absorption region of the absorption spectrum, the absorption region of the first phosphor 7 in the visible light region having a wavelength of 380 nm to 780 nm is approximately 380 nm to 480 nm.
  • the fluorescence spectrum has a fluorescence peak at a wavelength of 565 nm ( ⁇ 2), and the half width thereof includes a broad fluorescence spectrum (second emission spectrum) having a wavelength of 95 nm.
  • the waveform of the fluorescence spectrum includes a characteristic that the long wavelength side is more gently inclined than the short wavelength side with respect to the fluorescence peak wavelength.
  • the short wavelength end of the fluorescence half width is a wavelength of 521 nm ( ⁇ 2-44 nm), and the long wavelength end of the fluorescence half width is a wavelength of 616 nm ( ⁇ 2 + 51 nm).
  • Fluorescence in the yellow region (second emission spectrum) emitted from the first phosphor 7 includes a continuous emission spectrum component in the wavelength region 525 nm to 600 nm included in the red region from the green region.
  • the minimum intensity in the wavelength region of 525 nm to 600 nm of the fluorescence (second emission spectrum) in the yellow region is 1/5 or more of the peak intensity of the second emission spectrum.
  • the manufacturing method of the first phosphor 7 is formed by dispersing a powdery silicate fluorescent material in a sealing material such as silicone resin or glass and solidifying the sealing material.
  • the thickness of the phosphor 7 and the concentration condition of the silicate phosphor mixed with the sealing material are determined based on the excitation light absorption rate and the wavelength conversion efficiency of the silicate phosphor. Predetermined conditions for converting to desired fluorescence, for example, yellow fluorescence, are set.
  • the light transmitting member 8 is made of glass or silicone resin having a high transmittance.
  • the light transmission member 8 has a property of transmitting the excitation light H emitted from the emission end of the optical fiber 5 and the wavelength converted light (yellow fluorescence) emitted from the first phosphor 7.
  • the holder 9 holds the light transmitting member 8 and the first phosphor 7 and includes an incident part where the excitation light H is incident and an emission part which emits a part of the excitation light H and yellow fluorescence.
  • the inside of the holder 9 is formed in a taper shape.
  • a reflective member that regularly reflects or diffusely reflects the excitation light H and yellow fluorescent light is formed on the inner peripheral surface of the taper shape.
  • the first phosphor 7 is disposed on the optical path axis of the excitation light H incident from the incident portion of the holder 9.
  • the image acquisition unit 2 captures the reflected light F from the irradiation region S of the subject Q irradiated with the observation light P, and based on a plurality of image signals corresponding to the blue region, the green region, and the red region. It acquires at least two observation images of a subject having different wavelength regions, for example, a normal light observation image and a special light observation image, and includes an imaging unit 11, an image processing unit 12, and an image output unit 13.
  • the image processing unit 12 includes a first image generation unit 12-1 and a second image generation unit 12-2.
  • the imaging unit 11 captures an image of the reflected light F from the region (irradiation region) S of the subject Q irradiated by the subject observation light source 1, and includes, for example, a solid-state imaging device (CCD).
  • the CCD includes a blue pixel (B pixel), a green pixel (G pixel), and a red pixel (R pixel), and transmits a pixel signal output from the BGR pixel to the image processing unit 12.
  • Fig. 4 shows the sensitivity characteristics of a typical CCD.
  • the CCD has a B pixel having a sensitivity peak at a wavelength of 460 nm ( ⁇ b) in the blue region, a G pixel having a sensitivity peak at a wavelength of 540 nm ( ⁇ g) in the green region, and a wavelength of 630 nm ( ⁇ r in the red region).
  • the excitation light H blue laser light
  • the excitation light H that is the first spectral component exists in the blue region.
  • the sensitivity region of the B pixel exists up to a wavelength of 540 nm on the long wavelength side, and the sensitivity region of the R pixel exists up to a wavelength of 540 nm on the short wavelength side. Therefore, the B pixel and the G pixel, and the G pixel and the R pixel include a wavelength region in which the sensitivity overlaps in the adjacent wavelength region.
  • the light reception sensitivity characteristic of the B pixel with respect to the wavelength ⁇ is defined as b ( ⁇ )
  • the light reception sensitivity characteristic of the G pixel is defined as g ( ⁇ )
  • the light reception sensitivity characteristic of the R pixel is defined as r ( ⁇ ).
  • the image processing unit 12 receives the B, G, and R pixel signals output from the CCD of the imaging unit 11 and receives the first signal of the subject Q from the pixel signals by the first image generation unit 12-1.
  • a normal light observation image as an image is generated, and a special light observation image is generated as a second image by the second image generation unit 12-2.
  • the first image generation unit 12-1 detects the subject Q based on the pixel signals corresponding to the blue region, the green region, and the red region acquired when the reflected light F is imaged by the imaging unit 11.
  • a normal light observation image is generated. That is, the first image generation unit 12-1 generates the normal light observation image based on the level of each pixel signal of the B pixel, the G pixel, and the R pixel output from the CCD of the imaging unit 11.
  • the second image generation unit 12-2 performs a specific observation target on the subject Q based on the level of each pixel signal of the B pixel and the G pixel among the pixel signals of the B pixel, the G pixel, and the R pixel output from the CCD. For example, a special light observation image that emphasizes hemoglobin flowing in the blood vessel K is generated.
  • the first image generation unit 12-1 and the second image generation unit 12-2 generate images in parallel within one frame period, and generate two images, a normal light observation image and a special light observation image. Including the function to Specifically, the first image generation unit 12-1 and the second image generation unit 12-2 are subject to the image signals for one frame acquired by the B pixel, G pixel, and R pixel of the imaging unit 11, respectively. A normal light observation image and a special light observation image of the same part of the specimen Q are acquired.
  • the image processing unit 12 includes a white balance coefficient that determines color information when generating the normal light observation image and the special light observation image.
  • the white balance coefficient is, for example, P ( ⁇ ) that is a light emission intensity characteristic with respect to the wavelength ⁇ of the observation light P, and b ( ⁇ ), g ( ⁇ ), and r ( ⁇ ) that are light reception sensitivity characteristics of the CCD of the imaging unit 11. Is set using a white plate that is substantially flat in the visible light region.
  • the blue, green, and red color components B, G, and R obtained by multiplying P ( ⁇ ) of the observation light P by b ( ⁇ ), g ( ⁇ ), and r ( ⁇ ) of the CCD of the imaging unit 11 are It is calculated as follows.
  • B / G is the B white balance coefficient Wb with respect to G
  • R / G is the R white balance coefficient Wr with respect to G. It becomes.
  • each of B, G, and R is obtained by multiplying the spectral characteristics of the observation light P and the sensitivity characteristics of each pixel of the CCD. It shows that the balance of the ingredients is good. Even if the spectrum of the observation light P is different from that of white light, the normal light observation image and the special light observation image can be generated by the correction using the white balance coefficients Wb and Wr.
  • the white balance coefficients Wb and Wb are extremely small or large, the noise of a specific pixel is amplified when the color balance is set and the noise of the generated image becomes large. Therefore, the white balance coefficients Wb and Wr A range of 3 is preferred.
  • the red light quantity having a wavelength of 600 nm or more in which the R pixel included in the red area includes the maximum sensitivity is a green light quantity in which the green pixel includes the maximum sensitivity, for example, a wavelength of 525 nm to 555 nm. It is preferable that it is 1/3 or more.
  • the image output unit 13 outputs the normal light observation image and the special light observation image generated by the image processing unit 12, and outputs them to, for example, a CRT display or a liquid crystal display (not shown).
  • the image output unit 13 may include a storage unit that stores an image in a memory card or a hard disk.
  • the operation when the observation light P is emitted from the subject observation light source 1 is as follows.
  • the light source control unit 4 turns on the semiconductor laser as the excitation light source 3 based on the input setting information from the outside.
  • the semiconductor laser 3 emits blue laser light having a wavelength of 420 nm.
  • the blue laser light emitted from the semiconductor laser 3 enters the optical fiber 5, is guided to the optical fiber 5, and enters the wavelength conversion unit 10 on the emission end side of the optical fiber 5.
  • the blue laser light having a wavelength of 420 nm includes the wavelength of the absorption region of the silicate fluorescent material included in the first phosphor 7.
  • a part of the blue laser light incident on the wavelength conversion unit 10 is wavelength-converted by the first phosphor 7 into a broad spectrum yellow fluorescence having a peak in the vicinity of a wavelength of 565 nm.
  • the light is emitted as observation light P from the emission end of the wavelength conversion unit 10 as shown in FIG.
  • FIG. 5 shows the spectral characteristic P ( ⁇ ) of the observation light P.
  • the spectral component included in each wavelength region is defined as a region having an intensity greater than 1/20 with respect to the maximum intensity of each color region, and is 1/20 or less with respect to the maximum intensity. It is assumed that the intensity does not include a spectral component.
  • the observation light (mixed light) P mainly includes a narrow-band blue laser beam (first spectral component) having a peak at a wavelength of 420 nm, and yellow fluorescence (second spectral component) having a peak near a wavelength of 565 nm. It consists of.
  • the observation light (mixed light) P is set to have a component ratio of blue laser light and yellow fluorescence that is near white light.
  • the maximum intensity at a wavelength of 450 nm to 480 nm between the blue laser light and the yellow fluorescence in the observation light P is 1/20 or less with respect to the intensity of the peak wavelength ( ⁇ 1) of the blue laser light.
  • the amount of light with a wavelength of 450 nm to 480 nm in the observation light P is 1/20 or less of the amount of light with a wavelength of 400 nm to 440 nm.
  • the light quantity ratio of the blue region, the green region, and the red region of the observation light P is, for example, approximately 5 (blue): 3 (green): 2 (red).
  • the wavelength difference between the peak wavelength ⁇ 1 of the blue laser light and the wavelength ⁇ 2 of the fluorescence peak is approximately 150 nm.
  • the wavelength difference between the full width at half maximum of blue laser light and the full width at half maximum of yellow fluorescence is about 80 nm.
  • the observation light P emitted from the wavelength conversion unit 10 has a predetermined light distribution angle.
  • the observation light P forms an irradiation region S for irradiating the subject P as shown in FIG. 1 depending on the light distribution angle and the distance between the exit end of the wavelength conversion unit 10 and the subject Q.
  • FIG. 6 shows an absorption coefficient serving as an index of the absorption intensity of hemoglobin in the blood vessel K in the subject Q.
  • hemoglobin In the visible light region having a wavelength of 380 nm to 780 nm, hemoglobin has absorption intensity peaks at different wavelengths near the wavelength 415 nm ( ⁇ h1), the wavelength 540 nm ( ⁇ h2), and the wavelength 580 nm ( ⁇ h3), and the wavelength 415 nm ( ⁇ h1). It has the property of the greatest absorption intensity in the vicinity.
  • NBI observation of an endoscope is performed by using light of two wavelengths including a wavelength region of approximately 415 nm ( ⁇ h1) and a wavelength of approximately 540 nm ( ⁇ h2), approximately 400 nm to 440 nm, and approximately 525 nm to 555 nm.
  • ⁇ h1 a wavelength region of approximately 415 nm
  • ⁇ h2 a wavelength of approximately 540 nm
  • ⁇ h2 approximately 400 nm to 440 nm
  • 525 nm to 555 nm approximately 525 nm to 555 nm.
  • the observation light P in the present embodiment includes a component that becomes white light by blue laser light having a wavelength of 420 nm and yellow fluorescence having a peak near the wavelength of 565 nm. Since the blue laser light having a wavelength of 420 nm is absorbed and scattered by the relatively surface layer portion of the biological tissue J, it is effective for observing the blood vessel K near the surface of the biological tissue J.
  • yellow fluorescence has a broad spectrum and includes light having a wavelength near 540 nm ( ⁇ h2).
  • the light in the vicinity of the wavelength of 540 nm travels deeper into the skin than the light of the wavelength of 420 nm, while being scattered to some extent when irradiating the living tissue J.
  • light in the vicinity of a wavelength of 540 nm is absorbed and scattered by the subcutaneous blood vessel K and the like, which is effective for observing the blood vessel K in the subcutaneous tissue.
  • the peak wavelength ⁇ 2 of the fluorescent component exists in the wavelength band of the absorption coefficient that is 1/2 or more of the absorption coefficient of the absorption peak wavelength 540 nm ( ⁇ h2) of hemoglobin in the green region, so that the blood vessel of the subcutaneous tissue The increase in the proportion absorbed by the observation of K and the sensitivity of the green pixel increase. Thereby, an image with high contrast can be obtained at the peak wavelength ⁇ 2 of the fluorescent component.
  • the absorption characteristics of hemoglobin show a tendency that the absorption intensity rapidly decreases as the wavelength increases from the vicinity of the wavelength of 415 nm ( ⁇ h1).
  • the absorption characteristic of hemoglobin decreases to approximately 1/5 at a wavelength difference of 35 nm.
  • the biological tissue J in the subject Q often shows red from the skin color.
  • the absorption coefficient gradually decreases from the blue region to the red region.
  • the living tissue J in the subject Q is smaller than the absorption coefficient of hemoglobin near the wavelength 415 nm ( ⁇ h1) in the blue region.
  • the biological tissue J in the subject Q includes a tissue larger than the absorption coefficient of hemoglobin near the wavelength of 450 nm.
  • the amount of light near the wavelength 415 nm ( ⁇ h1) where the absorption coefficient of hemoglobin is larger than that of the living tissue J is greater than the amount of light near the wavelength of 460 nm where the absorption coefficient of hemoglobin is smaller than that of the living tissue J.
  • ⁇ h1 the amount of light near the wavelength 415 nm
  • 460 nm the amount of light near the wavelength of 460 nm where the absorption coefficient of hemoglobin is smaller than that of the living tissue J.
  • the B pixel of the CCD of the image pickup unit 11 used for image acquisition has a sensitivity in the vicinity of a wavelength of 450 nm about twice as high as that in the vicinity of a wavelength of 415 nm ( ⁇ h1).
  • the blood vessel (hemoglobin) near the surface of the biological tissue J is less likely to be absorbed than the wavelength 415 nm ( ⁇ h1).
  • the wavelength region 450 nm to 480 nm which is the blue region from the wavelength 450 nm to the long wavelength side, is about a half of the light amount in the wavelength region 400 nm to 440 nm near the wavelength 415 nm ( ⁇ h1), the wavelength region 450 nm.
  • a light amount of ⁇ 480 nm affects image noise when increasing the contrast.
  • the observation light P for normal light observation is desirably white light.
  • the observation light P is considered to be effective to have a continuous flat spectral component from the green to the red wavelength region in order to observe red from the skin color that is often present in the living tissue J.
  • a part of the observation light P is absorbed by the absorption characteristics of the blood vessel K and the living tissue J in the irradiation region S.
  • the remaining part of the observation light P is scattered and reflected, and is received by the CCD of the imaging unit 11 having R pixels, G pixels, and B pixels. Since the light receiving sensitivity characteristic of the B pixel exists in the wavelength region of 380 nm to 540 nm, the reflected light F of the observation light P received by the B pixel becomes a short wavelength region of blue laser light and yellow fluorescence. However, since the sensitivity of the B pixel in the vicinity of the wavelength of 520 nm is low, the component mainly received by the B pixel is blue laser light.
  • the light receiving sensitivity characteristic of the G pixel exists in the wavelength region of 460 nm to 640 nm. It is effective for reducing image noise of the G pixel that the G pixel does not receive the spectrum component in the blue region.
  • the blue component in the wavelength region 450 nm to 480 nm included in the observation light P may be reduced, or the blue component and the green component may be wavelength-separated. preferable. That is, the component having a wavelength of 450 nm to 480 nm has a region that is 1/20 or less of the peak intensity of the wavelength of 400 to 440 nm and is 5 nm or more.
  • the observation light is set such that, for example, in the P wavelength region of 450 nm to 480 nm, a wavelength region having an intensity of 1/20 or less of the peak intensity of the first emission spectrum is continuously present at 5 nm or more.
  • the reflected light F of the observation light P also includes a red region component having a wavelength of 580 nm or more.
  • the R pixel mainly receives the red fluorescent component in the sensitivity region of the wavelength region of 540 nm to 720 nm.
  • the imaging unit 11 transmits the received light signals of the RGB pixels received by the CCD to the image processing unit 12.
  • the first image generation unit 12-1 of the image processing unit 12 generates a normal light observation image based on the level of each pixel signal of the B pixel, the G pixel, and the R pixel output from the CCD of the imaging unit 11. That is, the first image generation unit 12-1 is based on the light reception signals of the B, G, and R pixels and predetermined image processing (white balance, noise reduction, structure enhancement, gamma correction, etc.) A normal light observation image at the time of observation light irradiation is generated. The normal light observation image is generated using all the spectral components included in the observation light P.
  • the second image generation unit 12-2 of the image processing unit 12 generates a special light observation image based on the level of each pixel signal of the B pixel and the G pixel output from the CCD of the imaging unit 11. That is, the second image generation unit 12-2 assigns the light reception signal of the B pixel as the light reception signal of the B pixel and the G pixel, assigns the light reception signal of the G pixel as the light reception signal of the R pixel, and a predetermined image Based on the processing, a special light observation image at the time of observation light irradiation is generated.
  • the special light observation image is generated using only the blue region and the green region among the components included in the observation light.
  • the image output unit 13 outputs the normal light observation image and the special light observation image generated by the image processing unit 12 to, for example, a CRT display or a liquid crystal display. With the above operation, it is possible to irradiate the subject Q with one observation light P and acquire two images of normal light observation and special light observation in which the blood vessel contrast is highlighted.
  • the subject observation light source 1 that irradiates the subject Q with the observation light P and the image acquisition that acquires the image of the irradiation region S irradiated by the subject observation light source 1 are obtained.
  • the image acquisition unit 2 includes a plurality of different observation images, for example, a normal light observation image and a special light observation image, in consideration of the absorption characteristics of the subject Q to be observed,
  • the object observation system 100 using a small observation light source that can be used for both normal light observation and special light observation can be realized. .
  • the spectral components of the observation light P include blue laser light having a wavelength of 420 nm near the absorption peak of hemoglobin and an absorption peak of 540 nm of hemoglobin in the green region. Special light observation using only the blue region and the green region can be realized.
  • the blue light contained in the observation light P is a narrow-band blue laser light, and the blue light and the green light are separated, so that an image expressing the blood vessel K on the surface of the living tissue J with high contrast is obtained. be able to.
  • the second image generation unit 12-2 assigns the light reception signal of the B pixel as the light reception signal of the B pixel and the G pixel, assigns the light reception signal of the G pixel as the light reception signal of the R pixel, and a predetermined image Based on the processing, a special light observation image at the time of observation light irradiation can be generated.
  • the spectral components of the observation light P white light including red light is realized, so that normal light observation combined with a predetermined image acquisition unit can be realized. Since the spectrum of the observation light P is configured by using only one excitation light source 3 and one phosphor 7 as a wavelength conversion member, the region where the excitation light source 3 and the wavelength conversion unit 10 are disposed is limited. For example, it is particularly effective for a nasal endoscope.
  • the first embodiment may be modified as follows.
  • the excitation light source 3 is a wavelength between the wavelength at which the absorption spectrum of the first phosphor 7 in the wavelength region 400 nm to 440 nm is maximum and the absorption peak wavelength of the specific observation target (hemoglobin) in the wavelength region 400 nm to 440 nm.
  • the peak wavelength of the first emission spectrum of the excitation light H may exist in the region. That is, the blue laser light (first emission spectrum of the excitation light H) emitted from the semiconductor laser 3 may have a peak wavelength between wavelengths 400 nm to 440 nm where the absorption coefficient of hemoglobin is large.
  • the peak wavelength of the blue laser light should be between 415 nm and 440 nm of the absorption peak of hemoglobin. This is preferable because the contrast of the blood vessel K is high and a bright image can be easily obtained.
  • the fluorescent material included in the first phosphor 7 is not limited to a silicate fluorescent material (Eu-activated oxide fluorescent material), and may be a fluorescent material that absorbs light having a wavelength of 400 nm to 440 nm and emits yellow broad fluorescence. Good. Eu-activated oxynitride fluorescent materials and Eu-activated sulfide fluorescent materials can also be used.
  • an oxide fluorescent material (YAG, TAG) having a Ce (cerium) activated garnet crystal structure may be used as the fluorescent material contained in the first phosphor 7, an oxide fluorescent material (YAG, TAG) having a Ce (cerium) activated garnet crystal structure may be used.
  • the Ce-activated garnet fluorescent material is a material capable of emitting yellow fluorescence by absorbing light having a wavelength of 430 nm to 470 nm, and can be used in combination with, for example, blue laser light having a peak at a wavelength of 430 nm to 440 nm.
  • the excitation light source 3 for exciting the first phosphor 7 a light source that emits laser light having a peak wavelength of the first emission spectrum in the wavelength region 415 nm to 440 nm may be used.
  • the amount of light in the wavelength region of 450 nm to 480 nm in the observation light P is 1/5 or less compared to the amount of light in the wavelength of 400 nm to 440 nm, the blue light component received by the G pixel is small and the noise of the special light image There is little influence as an ingredient. Desirably, it is 1/10 or less.
  • FIG. 7 shows a configuration diagram of the wavelength conversion unit 10.
  • the wavelength conversion unit 10 emits fluorescence having two wavelengths.
  • the wavelength conversion unit 10 is formed by adding the second phosphor 7-2 to the first phosphor 7-1 and laminating the first phosphor 7-1 and the second phosphor 7-2. .
  • the second phosphor 7-2 absorbs the first emission spectrum or the second emission spectrum and emits a third emission spectrum having a peak wavelength longer than the peak wavelength of the second emission spectrum.
  • the first emission spectrum, the second emission spectrum, and the third emission spectrum are mixed at a predetermined ratio so that substantially white light is emitted as the observation light P, and the first emission spectrum and the second emission spectrum are emitted.
  • a component ratio between the emission spectrum and the third emission spectrum is set.
  • the first phosphor 7-1 absorbs light having a wavelength of 420 nm and emits green region fluorescence, and includes an Eu-activated oxynitride phosphor.
  • FIG. 8 shows the absorption / fluorescence characteristics of the first phosphor 7-1.
  • the second phosphor 7-2 emits fluorescence in the red region and includes a Eu-activated nitride phosphor.
  • FIG. 9 shows the absorption / fluorescence characteristics of the second phosphor 7-2.
  • the second phosphor 7-2 may be a phosphor material that absorbs green fluorescence and emits light without absorbing a wavelength of 420 nm.
  • the wavelength conversion unit 10 emits white light observation light P in which blue laser light having a wavelength of 420 nm, green fluorescence, and red fluorescence are mixed at a predetermined ratio.
  • the observation light P becomes white light having a flat spectrum from the green region to the red region, and the color rendering properties during normal light observation are improved.
  • the wavelength conversion unit 10 has a spectral component in the red region up to the long wavelength side, so that the appearance of the red tissue present in the living tissue J in the subject Q is reproduced. It can be realized with high performance.
  • FIG. 10 shows a configuration diagram of a capsule endoscope 20 to which the subject observation system 100 of the present invention is applied.
  • the subject observation system 100 includes a plurality of subject observation light sources, for example, six subject observation light sources 1-1, 1-2 and the like mounted on the capsule endoscope 20.
  • FIG. 10 shows two object observation light sources 1-1 and 1-2 from the relationship shown.
  • the subject observation system 100 includes an imaging unit 11 that is introduced into the subject Q and acquires image information in the subject Q. Similar to the configuration shown in FIG.
  • the subject observation system 100 is disposed outside the subject Q, the capsule endoscope 20 that transmits the image information acquired by the imaging unit 11 to the outside of the subject Q, An image processing unit 12 that receives image information from the capsule endoscope 20 and generates a plurality of different images in the subject Q, for example, a normal light observation image and a special light observation image, and an image processing unit 12 An image output unit 13 that displays the generated normal light observation image and special light observation image is included.
  • the capsule endoscope 20 includes two object observation light sources 1-1 and 1-2 that emit observation light P irradiated into the subject Q, and reflected light of the observation light P irradiated into the subject Q. And an imaging device (imaging unit) 10 that receives F.
  • the capsule endoscope 20 includes a hemispherical housing 21 formed of a light transmissive member. In the housing 21, a substrate 22 having a hollow central portion and formed in a ring shape is provided. On the substrate 22, for example, six object observation light sources are provided as the plurality of object observation light sources 1-1, 1-2 and the like as described above. On the substrate 22, a lens 23 that collects the reflected light F from the subject Q is provided on the imaging device 10. The image sensor 10 and the lens 23 are provided on the same optical axis.
  • FIG. 11 shows a structural diagram of the object observation light sources 1-1, 1-2, and the like.
  • Each of the subject observation light sources 1-1 and 1-2 includes a substrate 22, a blue LED 31 as an excitation light source mounted on the substrate 22, and a phosphor 32 provided so as to cover the blue LED 31.
  • Electrodes 33-1 and 33-2 are provided at both ends of the substrate 22, respectively.
  • Each of the electrodes 33-1 and 33-2 is connected to a battery (not shown) and is electrically connected to the blue LED 31 via the wires 34-1 and 34-2, respectively. Therefore, the blue LED 31 emits light upon receiving power supply from a battery (not shown).
  • a first resin 35 is provided so as to cover the blue LED 31.
  • the first resin 35 is made of a light transmissive resin.
  • a space between the first resin 35 and the blue LED 31 is filled with a second resin 36.
  • the second resin 36 is made of a light transmissive resin.
  • the blue LED 31 has a peak at a wavelength of 420 nm and emits blue LED light (excitation light H) having a half width of about 20 nm.
  • the phosphor 32 is, for example, a silicate powder phosphor material, and is sealed in the first resin 35. The phosphor 32 may be sealed in the second resin 36 on the LED element.
  • FIG. 12 shows the spectral shape of the observation light P emitted from each of the subject observation light sources 1-1, 1-2, and the like.
  • the observation light P emitted from each of the subject observation light sources 1-1 and 1-2 has a peak at a wavelength of 420 nm, and is emitted as white light depending on the ratio of blue LED light and yellow fluorescence.
  • the amount of light in the wavelength region 450 nm to 480 nm is 1/10 or less compared to the wavelength region 440 nm to 440 nm.
  • the blue LED 31 emits blue LED light (excitation light H) having a peak at a wavelength of 420 nm and a half-value width of about 20 nm when emitting light by receiving power supply from the battery.
  • the blue LED light passes through the second resin 36 and is applied to the phosphor 32 that is sealed in the first resin 35.
  • the phosphor 32 absorbs a part of the blue LED light emitted from the blue LED 31 and converts the wavelength of the blue LED light into the yellow region fluorescence included in the green region, and superimposes the blue LED light and the yellow region fluorescence. And emitted as white observation light P.
  • the observation light P has a peak at a wavelength of 420 nm as described above, and is emitted as white light depending on the ratio of blue LED light and yellow fluorescence.
  • the amount of light in the wavelength region 450 nm to 480 nm is 1/10 or less compared to the wavelength region 440 nm to 440 nm.
  • a part of the observation light P is absorbed by the absorption characteristics of the blood vessel K and the living tissue J in the irradiation region S.
  • the remaining part of the observation light P is scattered and reflected, and is received by the CCD of the imaging unit 11 having R pixels, G pixels, and B pixels.
  • the imaging unit 11 outputs light reception signals of RGB pixels received by the CCD.
  • the light reception signals of the RGB pixels are transmitted to the image processing unit 12.
  • the first image generation unit 12-1 of the image processing unit 12 generates a normal light observation image based on the level of each pixel signal of the B pixel, the G pixel, and the R pixel output from the CCD of the imaging unit 11. That is, the first image generation unit 12-1 is based on the light reception signals of the B, G, and R pixels and predetermined image processing (white balance, noise reduction, structure enhancement, gamma correction, etc.) A normal light observation image at the time of observation light irradiation is generated. The normal light observation image is generated using all the spectral components included in the observation light P.
  • the second image generation unit 12-2 generates a special light observation image based on the level of each pixel signal of the B pixel and the G pixel output from the CCD of the imaging unit 11. That is, the second image generation unit 12-2 assigns the light reception signal of the B pixel as the light reception signal of the B pixel and the G pixel, assigns the light reception signal of the G pixel as the light reception signal of the R pixel, and a predetermined image Based on the processing, a special light observation image at the time of observation light irradiation is generated. The special light observation image is generated using only the blue region and the green region among the components included in the observation light.
  • the image output unit 13 outputs the normal light observation image and the special light observation image generated by the image processing unit 12 to, for example, a CRT display or a liquid crystal display.
  • the observation light P is emitted from the subject observation light sources 1-1, 1-2 and the like on which the blue LED 31 is mounted, and the subject Q
  • the scattered light and reflected light from the irradiation region S are received by the imaging unit 11 and the received light signal is output, and the first image generation unit 12-1 performs the normal light observation image based on the level of each pixel signal of the BGR pixel. Since the special light observation image is generated based on the level of each pixel signal of the BG pixel by the second image generation unit 12-2, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • One type of observation light source combining a blue LED with a wavelength of 420 nm and a yellow fluorescent light can be used for both normal light observation and special light observation, and it is necessary to arrange a plurality of color LEDs for a plurality of observation applications. And can be downsized.
  • the observation light P can be emitted with an LED driving current with a low current consumption of several mA. Therefore, the present embodiment is effective for application to a device having a small structure that is driven by a battery such as the capsule endoscope 20 and emits the observation light P.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

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Abstract

　被検体観察システムは、被検体観察光源と画像取得部とを含む。前記被検体観察光源は、所定波長のスペクトル成分を含む観察光を発光して被検体に照射する。前記画像取得部は、前記被検体の照射領域からの反射光を撮像し、青色領域と緑色領域と赤色領域とに対応する複数の画像信号に基づいて波長領域の相違する少なくとも２つの観察画像を取得する。前記観察光は、前記青色領域と前記緑色領域と前記赤色領域とに発光スペクトルの成分を含む。前記青色領域の発光スペクトルは、前記被検体における特定観察対象の吸収強度が相対的に低い波長領域において他の領域と比較して小さい。

Description

被検体観察システム及び方法、カプセル型内視鏡システム
　本発明は、白色光による通常観察や、この通常観察での波長とは異なる波長の光、例えば特定の被検体を観察するための特殊光による観察などの複数の観察を行う被検体観察システム及び方法、カプセル型内視鏡システムに関する。
　例えば内視鏡等の被検体観察システムは、被検体に白色光等を照射するために発光装置を備えている。このような発光装置としては、現在、光ファイバ先端に波長変換部材を配置し、小型固体光源から出力された光を波長変換部材により波長変換することにより、光を所望の照射パターンや色へ変化させるものが開発されている。特許文献１は、励起光源と光ファイバ先端に配置する波長変換部材との組合せにより、様々な色が射出可能な発光装置及びそれを用いた内視鏡装置を開示する。
特開２００５－２０５１９５号公報
　特許文献１は、光ファイバ先端に複数の波長変換部材を配置し、これら波長変換部材を励起光源から出力される励起光により励起して可視光領域の広範囲にスペクトル成分を持つ白色光を内視鏡用光源として射出し、この白色光を生体内の被検体に照射することにより生体内の通常光観察を実現している。特許文献１は、通常光観察の光とは異なる波長の光を発光装置から射出する場合には、種類の異なる波長変換部材を励起光源で励起することにより実現している。
　このため、特許文献１は、白色光による通常光観察と、白色光と異なる波長の光による観察との複数の観察を行う場合、発光特性が異なる２つの波長変換部材を光ファイバ先端に配置する必要がある。特許文献１は、励起光源から出力される励起光を波長変換部材に導く導光部材や、励起光源も場合によっては複数必要となり、発光装置等の小型化が困難である。
　本発明は、観察対象である被検体の吸収特性を考慮して、特定波長帯域に発光する１つの励起光源と波長変換部との組合せにより、通常光観察や特殊光観察等の複数の観察に使用可能な小型の観察光源を用いた被検体観察システム及びその方法、カプセル型内視鏡システムを提供することを目的とする。
　本発明の主要な局面に係る被検体観察システムは、所定波長のスペクトル成分を含む観察光を発光し、当該観察光を被検体に照射する被検体観察光源と、前記観察光が照射された前記被検体の照射領域からの反射光を撮像し、青色領域と緑色領域と赤色領域とに対応する複数の画像信号に基づいて波長領域の相違する少なくとも２つの観察画像を取得する画像取得部とを具備し、前記観察光は、前記青色領域と前記緑色領域と前記赤色領域とに発光スペクトルの成分を含み、前記青色領域の発光スペクトルは、前記被検体における特定観察対象の吸収強度が相対的に低い波長領域において他の領域と比較して小さい。
　本発明の主要な局面に係る被検体観察方法は、発光により所定波長のスペクトル成分を含む観察光を被検体観察光源により生成して当該観察光を被検体に照射し、前記観察光が照射された前記被検体の照射領域からの反射光を撮像部により撮像し、前記撮像部から出力される青色領域と緑色領域と赤色領域とに対応する複数の画像信号に基づいて波長領域の相違する少なくとも２つの観察画像を取得し、前記観察光は、前記青色領域と前記緑色領域と前記赤色領域とに発光スペクトルの成分を含み、前記青色領域の発光スペクトルは、前記被検体における特定観察対象の吸収強度が相対的に低い波長領域において他の領域と比較して小さい。　
　本発明の主要な局面に係るカプセル型内視鏡システムは、上記被検体観察システムを設けている。
　本発明によれば、観察対象である被検体の吸収特性を考慮して、特定波長帯域に発光する１つの励起光源と波長変換部との組合せにより、通常光観察と特殊光観察との両方に使用可能な小型の観察光源を用いた被検体観察システム及びその方法、カプセル型内視鏡システムを提供できる。
図１は、本発明に係る被検体観察システムの第１の実施形態を示すブロック構成図である。 図２は、同システムにおける被検体観察光源を示す具体的な構成図である。 図３は、同システムにおける波長変換部材（第１の蛍光体）の吸収／蛍光特性を示す図である。 図４は、同システムにおける撮像部における一般的なＣＣＤの感度特性を示す図である。 図５は、同システムにおける被検体観察光源から出射される観察光のスペクトル特性を示す図である。 図６は、同システムにより観察する被検体における血管内のヘモグロビンの吸収強度の指標となる吸収係数を示す図である。 図７は、同システムにおける波長変換ユニットの変形例を示す構成図である。 図８は、同波長変換ユニットの変形例における第１の蛍光体の吸収／蛍光特性を示す図である。 図９は、同波長変換ユニットの変形例における第２の蛍光体の吸収／蛍光特性を示す図である。 図１０は、本発明の被検体観察システムの第２の実施形態を適用したカプセル型内視鏡を示す構成図である。 図１１は、同システムにおける被検体観察光源を示す構造図である。 図１２は、同システムにおける被検体観察光源からそれぞれ射出される観察光のスペクトル形状を示す図である。
［第１の実施の形態］　
　以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。　
　本実施の形態を説明するに当たり、当該実施の形態における色領域と波長領域との関係は、以下のように定義する。青色領域は波長領域３８０ｎｍ～５００ｎｍとし、緑色領域は波長領域５００ｎｍ～６００ｎｍとし、赤色領域は波長領域６００ｎｍ～７２０ｎｍとする。本実施形態において撮像部の青画素、緑画素、赤画素の感度が最大となるときの波長領域は、それぞれ青色領域、緑色領域、赤色領域とする。　
　被検体Ｑは、例えば人体等であり、血管Ｋを含む生体組織Ｊである。血管Ｋ内には、血液が流れ、この血液にヘモグロビンが含まれる。
　図１は被検体観察システム１００のブロック構成図を示す。被検体観察システム１００は、人体等の被検体Ｑに観察光Ｐを照射する被検体観察光源１と、被検体Ｑの画像情報を取得する画像取得部２とを含む。　
　被検体観察光源１は、所定波長のスペクトル成分を含む観察光Ｐを発光し、当該観察光Ｐを被検体Ｑに照射するもので、励起光源３と、光源制御部４と、導光部５と、波長変換部６とを含む。　
　励起光源３は、青色領域内に含まれる波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍ（又は４００ｎｍ～４１５ｎｍ）に発光ピークの波長を有する第１の発光スペクトル成分である励起光Ｈを出射する。　
　光源制御部４は、励起光源３を駆動制御する。　
　導光部５は、励起光源３から出射される励起光Ｈを波長変換部６に導光する。　
　波長変換部６は、励起光Ｈの一部を吸収して当該励起光Ｈよりも長波長側の波長領域の波長変換光に変換し、励起光Ｈと波長変換光との混合光である観察光Ｐを射出する。
　図２は被検体観察光源１の具体的な構成図を示す。励起光源３は、例えば第１のスペクトル成分である励起光Ｈを出射する半導体レーザ、具体的にレーザダイオード（ＬＤ）である。励起光源３は、上記の通り青色領域内に含まれる波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍ（又は４００ｎｍ～４１５ｎｍ）に発光ピークの波長を含む第１の発光スペクトルを発光する。具体的に半導体レーザ３は、発光ピークが波長４２０ｎｍ（λ１）で、半値幅が波長数ｎｍ以下の青色領域の励起光Ｈ、すなわち第１のスペクトル成分である青色のレーザ光を射出する。
　光源制御部４は、半導体レーザ３を駆動制御して当該半導体レーザ３から励起光Ｈを出射させるもので、半導体レーザ３の駆動電流や駆動方式、例えばパルス駆動、連続駆動（ＣＷ）などを制御する。　
　導光部５は、励起光源３から出射される励起光Ｈを波長変換部６に導光する。例えば光ファイバである。光ファイバ５は、例えばコア径５０μｍ、開口数ＦＮＡ＝０．２を有するマルチモード光ファイバである。半導体レーザ３と光ファイバ５との間には、半導体レーザ３から出射される励起光Ｈを収束させて光ファイバ５に結合するための結合レンズ（不図示）が設けられている。
　波長変換部６は、励起光源３から出射された青色領域の励起光Ｈの一部を透過すると共に、青色領域の励起光Ｈの一部を吸収し、当該励起光Ｈよりも長波長側の波長領域の光、例えば黄色領域の光に波長変換して、励起光Ｈと波長変換光との混合光である観察光Ｐを射出する。波長変換部６は、光ファイバ５の射出端側に配置されている。波長変換部６は、波長変換部材としての第１の蛍光体７と、光透過部材８と、ホルダ９とを一体的に形成した波長変換ユニット１０から成る。
　観察光Ｐは、青色領域と緑色領域と赤色領域とに発光スペクトルの成分を含む。青色領域の発光スペクトルは、ヘモグロビン等の特定観察対象の吸収強度の光が相対的に吸収されにくい波長領域において小さい。　
　青色領域の発光スペクトルのピーク波長は、可視光領域におけるヘモグロビン等の特定観察対象の吸収係数が最大となる吸収ピーク波長の吸収係数の値に対して５分の１以上の吸収係数を有する波長領域内に存在する。　
　青色領域の発光スペクトルの最大強度は、緑色領域と赤色領域との各発光スペクトルの最大強度よりも大きい。　
　緑色領域の発光スペクトルのピーク波長は、緑色領域内に含まれる波長領域５２５ｎｍ～５５５ｎｍ内のヘモグロビン等の特定観察対象の吸収係数が最大となる吸収ピーク波長での吸収係数の値に対して２分の１以上の吸収係数を有する波長領域内に存在する。
　具体的に波長変換部６は、半導体レーザ３から出射される青色のレーザ光（第１の発光スペクトル）の一部を吸収する。これと共に、波長変換部６は、緑色領域内に含まれる波長領域５２５ｎｍ～５５５ｎｍを含むブロードな黄色領域の蛍光（第２の発光スペクトル）に波長変換し、かつ第１の発光スペクトルと第２の発光スペクトルとを重ね合わせて観察光Ｐとして出射する。波長変換部６は、第１の発光スペクトルと第２の発光スペクトルとを所定の割合で混合して観察光Ｐとして略白色の光を出射するように、第１の発光スペクトルと第２の発光スペクトルとの成分比率が設定されている。
　第１の蛍光体７は、Ｅｕ（ユーロピウム）賦活のシリケート系蛍光材（以下、シリケート蛍光材と称する）を含む。シリケート蛍光材は、半導体レーザ３の発する波長４２０ｎｍの青色のレーザ光を吸収して黄色の蛍光（以下、黄色蛍光と称する）を発する。具体的にシリケート蛍光材は、例えば励起光源３であるレーザダイオードから出射された励起光Ｈ（第１のスペクトル成分である青色のレーザ光）の第１の発光スペクトルを吸収し、波長５２５ｎｍ以上にピーク波長を含む第２の発光スペクトル（黄色蛍光）を発する。
　第１の蛍光体７は、一般的に以下の光学的な性質を持つ。図３は第1の蛍光体７の吸収／蛍光スペクトル特性を示す。吸収強度がピーク値の半分以上である領域を吸収スペクトルの吸収領域として定義すると、波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの可視光領域における第１の蛍光体７の吸収領域は、およそ波長３８０ｎｍ～４８０ｎｍである。　
　蛍光スペクトルは、蛍光ピークが波長５６５ｎｍ（λ２）に存在し、その半値幅は波長９５ｎｍのブロードな蛍光スペクトル（第２の発光スペクトル）を含む。蛍光スペクトルの波形は、蛍光ピーク波長に対して長波長側が短波長側と比べて緩やかな傾斜な特性を含む。蛍光半値幅の短波長端は、波長５２１ｎｍ（λ２－４４ｎｍ）であり、蛍光半値幅の長波長端は、波長６１６ｎｍ（λ２＋５１ｎｍ)である。
　第１の蛍光体７から出射する黄色領域の蛍光（第２の発光スペクトル）は、緑色領域から赤色領域内に含まれる波長領域５２５ｎｍ～６００ｎｍにおいて、連続する発光スペクトル成分を含む。黄色領域の蛍光（第２の発光スペクトル）の波長領域５２５ｎｍ～６００ｎｍの最小強度は、第２の発光スペクトルのピーク強度の５分の１以上である。
　第１の蛍光体７の製造方法は、粉末形状のシリケート蛍光材を、シリコーン樹脂やガラスなどの封止材に分散させて、封止材を固化することにより形成される。蛍光体７の厚さや、封止材に混合されるシリケート蛍光材の濃度条件は、シリケート蛍光材の励起光吸収率や波長変換効率の特性等を考慮して、青色のレーザ光の一部を所望の蛍光、例えば、黄色の蛍光に変換するための所定の条件に設定される。
　光透過部材８は、透過率が高いガラスやシリコーン樹脂で形成されている。光透過部材８は、光ファイバ５の射出端から射出される励起光Ｈと、第１の蛍光体７から放射される波長変換光（黄色蛍光）とを透過する性質を有する。　
　ホルダ９は、光透過部材８と第１の蛍光体７とを保持し、励起光Ｈが入射する入射部と、励起光Ｈの一部及び黄色蛍光を射出する射出部とを含む。ホルダ９の内部は、テーパー形状に形成されている。テーパー形状の内周面には、励起光Ｈ及び黄色蛍光を正反射又は拡散反射する反射部材が形成されている。第１の蛍光体７は、ホルダ９の入射部から入射する励起光Ｈの光路軸上に配置されている。
　一方、画像取得部２は、観察光Ｐが照射された被検体Ｑの照射領域Ｓからの反射光Ｆを撮像し、青色領域と緑色領域と赤色領域とに対応する複数の画像信号に基づいて波長領域の相違する被検体の少なくとも２つの観察画像、例えば通常光観察画像と特殊光観察画像とを取得するもので、撮像部１１と、画像処理部１２と、画像出力部１３とを含む。画像処理部１２は、第１画像生成部１２－１と、第２画像生成部１２－２とを含む。　
　撮像部１１は、被検体観察光源１によって照射された被検体Ｑの領域（照射領域）Ｓからの反射光Ｆの像の撮像を行うもので、例えば固体撮像素子（ＣＣＤ）を含む。ＣＣＤは、青色画素（Ｂ画素）と緑色画素（Ｇ画素）と赤色画素（Ｒ画素）とを備え、ＢＧＲ画素から出力される画素信号を画像処理部１２に伝達する。
　図４は一般的なＣＣＤの感度特性を示す。具体的にＣＣＤは、青色領域内の波長４６０ｎｍ（λｂ）に感度ピークを有するＢ画素と、緑色領域内の波長５４０ｎｍ（λｇ）に感度ピークを有するＧ画素と、赤色領域内の波長６３０ｎｍ（λｒ）に感度ピークを含むＲ画素を備える。第１のスペクトル成分である励起光Ｈ（青色のレーザ光）は、青色領域内に存在する。
　Ｂ画素の感度領域は、長波長側で波長５４０ｎｍまで存在し、Ｒ画素の感度領域は短波長側で波長５４０ｎｍまで存在する。したがって、Ｂ画素とＧ画素、Ｇ画素とＲ画素では、隣接する波長領域で感度が重なる波長領域を含む。　
　ここで、波長λに対するＢ画素の受光感度特性をｂ（λ）、Ｇ画素の受光感度特性をｇ (λ)、Ｒ画素の受光感度特性をｒ（λ）と定義する。
　画像処理部１２は、撮像部１１のＣＣＤから出力されたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素信号を入力し、これら画素信号から第１画像生成部１２－１によって被検体Ｑの第１画像としての通常光観察画像を生成し、第２画像生成部１２－２によって第２画像として特殊光観察画像を生成する。
　具体的に、第１画像生成部１２－１は、撮像部１１により反射光Ｆを撮像したときに取得される青色領域と緑色領域と赤色領域とに対応する各画素信号に基づいて被検体Ｑの通常光観察画像を生成する。すなわち第１画像生成部１２－１は、撮像部１１のＣＣＤから出力されたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素信号のレベルに基づいて通常光観察画像を生成する。　
　第２画像生成部１２－２は、ＣＣＤから出力されたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素信号のうちＢ画素、Ｇ画素の各画素信号のレベルに基づいて被検体Ｑにおける特定観察対象、例えば血管Ｋ中に流れるヘモグロビンを強調する特殊光観察画像を生成する。
　第１画像生成部１２－１と第２画像生成部１２－２とは、それぞれ１つのフレーム期間内に並行して画像生成を行い、通常光観察画像と特殊光観察画像との２画像を生成する機能も含む。具体的に第１画像生成部１２－１と第２画像生成部１２－２とは、それぞれ撮像部１１のＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素により取得した１フレーム分の各画像信号に基づいて被検体Ｑの同一部位の通常光観察画像と特殊光観察画像とを取得する。
　画像処理部１２は、通常光観察画像と特殊光観察画像との生成時の色情報を決定するホワイトバランス係数を含む。ホワイトバランス係数は、例えば観察光Ｐの波長λに対する発光強度特性であるＰ（λ）と、撮像部１１のＣＣＤの受光感度特性であるｂ（λ）、ｇ（λ）、ｒ（λ）とを掛け合わせた感度特性に対して、反射特性が可視光領域でほぼ平坦な白色板を用いて設定される。　
　観察光ＰのＰ（λ）と撮像部１１のＣＣＤのｂ（λ）、ｇ（λ）、ｒ（λ）とをそれぞれ掛け合わせた青色、緑色、赤色の各色成分Ｂ、Ｇ、Ｒは、以下のように算出される。
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　例えば、白色板の反射特性（吸収特性）が可視光領域で一定であった場合は、Ｂ／ＧがＧに対するＢのホワイトバランス係数Ｗｂであり、Ｒ／ＧがＧに対するＲのホワイトバランス係数Ｗｒとなる。
　色成分Ｂ、Ｒの各ホワイトバランス係数Ｗｂ、Ｗｒとが１．０の場合は、観察光Ｐのスペクトル特性とＣＣＤの各画素の感度特性とを掛け合せたときに、Ｂ、Ｇ、Ｒの各成分のバランスが良いことを示している。　
　ホワイトバランス係数ＷｂとＷｒとの係数による補正により、観察光Ｐのスペクトルが白色光とは異なっても、通常光観察画像と特殊光観察画像との画像生成は可能である。　
　ホワイトバランス係数ＷｂとＷｂとが極端に小さい又は大きい数値では、色バランス設定時に特定画素のノイズが増幅されて生成画像のノイズが大きくなるので、ホワイトバランス係数ＷｂとＷｒとは、１／３～３の範囲が好ましい。
　従って、観察光Ｐに占める色成分比率に関して、赤色領域に含まれるＲ画素が最大感度を含む波長６００ｎｍ以上の赤色光量は、緑画素が最大感度を含む波長領域、例えば波長５２５ｎｍ～５５５ｎｍの緑色光量と比較して、１／３以上あることが好ましい。　
　画像出力部１３は、画像処理部１２で生成された通常光観察画像と特殊光観察画像とを出力するもので、例えば図示しないＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイなどに出力する。画像出力部１３は、メモリーカードやハードディスクなどに、画像を保存する保存部を含むものでも良い。
　次に、上記の如く構成されたシステムの動作について説明する。　
　被検体観察光源１から観察光Ｐを射出するときの動作は、次の通りである。　
　被検体観察システム１００により被検体Ｑを観察するために、光源制御部４は、外部からの入力設定情報に基づいて励起光源３としての半導体レーザをオンにする。半導体レーザ３がオンになると、当該半導体レーザ３は、波長４２０ｎｍの青色のレーザ光を出射する。　
　半導体レーザ３から出射された青色のレーザ光は、光ファイバ５に入射して当該光ファイバ５に導光され、当該光ファイバ５の射出端側にある波長変換ユニット１０に入射する。
　波長４２０ｎｍの青色のレーザ光は、第１の蛍光体７に含まれるシリケート蛍光材の吸収領域の波長を含む。波長変換ユニット１０に入射した青色レーザ光の一部は、第１の蛍光体７によって波長５６５ｎｍ付近にピークを有するブロードなスペクトルの黄色蛍光に波長変換される。　
　波長変換ユニット１０に入射し、第１の蛍光体７で吸収されなかった波長４２０ｎｍの青色レーザ光と、第１の蛍光体７で波長変換された波長５６５ｎｍ付近にピークを持つ黄色蛍光との混合光は、図２に示すように波長変換ユニット１０の射出端から観察光Ｐとして射出される。
　図５は観察光Ｐのスペクトル特性Ｐ（λ）を示す。各波長の領域（各色の領域）においてスペクトル成分が含むとは、各色領域の最大強度に対して１／２０より大きい強度が存在する領域と定義し、最大強度に対して１／２０以下となる強度はスペクトル成分を含まないとする。
　観察光（混合光）Ｐは、主に、波長４２０ｎｍにピークを持つ狭帯域の青色レーザ光（第１のスペクトル成分）と、波長５６５ｎｍ付近にピークを含む黄色蛍光（第２のスペクトル成分）とにより成る。観察光（混合光）Ｐは、白色光付近となるような青色レーザ光と黄色蛍光との成分比率が設定されている。
　観察光Ｐにおける青色レーザ光と黄色蛍光との間の波長４５０ｎｍ～４８０ｎｍの最大強度は、青色レーザ光のピーク波長（λ１）の強度に対して１／２０以下となっている。同観察光Ｐにおける波長４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量は、波長４００ｎｍ～４４０ｎｍの光量の１／２０以下となっている。
　観察光Ｐの青色領域と緑色領域と赤色領域との光量比率は、例えばおよそ５（青色）：３（緑色）：２（赤色）となっている。青色レーザ光のピーク波長λ１と蛍光ピークの波長λ２との波長差分は、およそ１５０ｎｍである。青色レーザ光の半値幅端と黄色蛍光の半値幅端の波長差分は、およそ８０ｎｍである。　
　波長変換ユニット１０から射出される観察光Ｐは、所定の配光角を有する。観察光Ｐは、配光角と波長変換ユニット１０の射出端と被検体Ｑとの距離により、図１に示すような被検体Ｐを照射する照射領域Ｓが形成される。
　次に、観察光Ｐが被検体Ｑに照射されたときの動作について説明する。　
　被検体Ｑには、図１に示すように血管Ｋと生体組織Ｊ（例えば粘膜など）との少なくとも吸収特性が異なる２種の組織が存在する。　
　図６は被検体Ｑにおける血管Ｋ内のヘモグロビンの吸収強度の指標となる吸収係数を示す。波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの可視光領域において、ヘモグロビンは、波長４１５ｎｍ付近（λｈ１）と波長５４０ｎｍ付近（λｈ２）と波長５８０ｎｍ付近（λｈ３）の異なる各波長に吸収強度ピークを持ち、かつ波長４１５ｎｍ（λｈ１）付近の吸収強度が最も大きい性質を持つ。
　一般に内視鏡のＮＢＩ観察は、波長４１５ｎｍ付近（λｈ１）と波長５４０ｎｍ付近（λｈ２）との各波長領域を含む２つの波長の光、およそ波長４００ｎｍ～４４０ｎｍの光と、およそ波長領域５２５ｎｍ～５５５ｎｍの光とを観察光として使用する。　
　さらに、ＮＢＩ観察では、当該２つの波長の光が生体組織Ｊの表面から内部へ侵入する光の深さ及び散乱特性が異なる性質を持つことを利用して血管Ｋ等をコントラスト良く観察することで、例えば癌等の発見を容易にする技術（特殊光観察）がある。
　本実施形態における観察光Ｐは、波長４２０ｎｍの青色レーザ光と、波長５６５ｎｍ付近にピークを持つ黄色蛍光とにより白色光となる成分を含む。　
　波長４２０ｎｍの青色レーザ光は、生体組織Ｊの比較的表層部で吸収散乱されるので、生体組織Ｊの表面近傍の血管Ｋの観察に有効である。
　一方、黄色蛍光は、ブロードなスペクトルで、波長５４０ｎｍ付近（λｈ２）の光を含む。波長５４０ｎｍ付近の光は、生体組織Ｊに照射するときにある程度散乱されつつも、波長４２０ｎｍの光よりも皮下深くまで進行する。これにより、波長５４０ｎｍ付近の光は、皮下にある血管Ｋ等に吸収散乱されるので、皮下組織の血管Ｋの観察に有効である。好ましくは、蛍光成分のピーク波長λ２は、緑色領域のヘモグロビンの吸収ピーク波長５４０ｎｍ（λｈ２）の吸収係数に対して１／２以上である吸収係数の波長帯域内に存在することで皮下組織の血管Ｋの観察に吸収される割合増加と、緑色画素の感度が増加する方向となる。これにより、蛍光成分のピーク波長λ２では、コントラストが高い画像を得ることができる。
　これに対してヘモグロビンの吸収特性は、図６に示すように波長４１５ｎｍ付近（λｈ１）から長波長側になるにつれて吸収強度が急激に低下する傾向を示す。例えば、波長４５０ｎｍの吸収係数を波長４１５ｎｍ付近（λｈ１）と比較した場合に、ヘモグロビンの吸収特性は、波長差３５ｎｍでおよそ１／５まで低下する。　
　これに対して被検体Ｑ内の生体組織Ｊは、肌色から赤色を示すものが多く、例えば生体組織Ｊの吸収特性の一例として青色領域から赤色領域にかけて吸収係数が緩やかに低下する。被検体Ｑ内の生体組織Ｊは、青色領域の波長４１５ｎｍ付近（λｈ１）ではヘモグロビンの吸収係数よりも小さい。被検体Ｑ内の生体組織Ｊは、波長４５０ｎｍ付近ではヘモグロビンの吸収係数より大きい組織も存在する。
　血管Ｋをコントラスト高く観察するためには、ヘモグロビンの吸収係数が生体組織Ｊよりも大きい波長４１５ｎｍ付近（λｈ１）の光量を、ヘモグロビンの吸収係数が生体組織Ｊよりも小さい波長４６０ｎｍ付近の光量よりも多くする。これにより、ヘモグロビンが生体組織Ｊに対して吸収される観察光Ｐに含まれている青色領域の光量の割合を増加させることが必要である。
　画像取得に使用する撮像部１１のＣＣＤのＢ画素は、波長４５０ｎｍ付近の感度が波長４１５ｎｍ（λｈ１）付近よりもおよそ２倍程度高い。波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍでは、生体組織Ｊの表面近傍の血管（ヘモグロビン）に対して波長４１５ｎｍ（λｈ１）よりも吸収されにくい。　
　従って、波長４５０ｎｍから長波長側の青色領域である波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量が波長４１５ｎｍ（λｈ１）付近である波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍの光量の１／２程度の比率であれば、波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量は、コントラストを高める際に画像ノイズとして影響を与えてしまう。
　画像ノイズの低減のためには、波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量は、波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍの光量の１／５以下に抑えることが有効である。さらに、当該光量を１／１０以下とすることで画像ノイズ低減に加えて、コントラスト高い画像を得ることができる。　
　通常光観察用としての観察光Ｐは、白色光であることが望ましい。観察光Ｐは、特に生体組織Ｊ内に多い肌色から赤色を観察するために、緑色から赤色の波長領域にかけて、連続した平坦なスペクトル成分が有効と考えられる。
　次に、観察光Ｐの反射光Ｆを受光して通常光画像と特殊光画像とを生成する動作について説明する。　
　観察光Ｐは、照射領域Ｓ内にある血管Ｋや生体組織Ｊの吸収特性によって一部が吸収される。観察光Ｐの残りの一部は、散乱、反射されて、Ｒ画素とＧ画素とＢ画素とを有する撮像部１１のＣＣＤで受光される。　
　Ｂ画素の受光感度特性は、波長領域３８０ｎｍ～５４０ｎｍに存在するので、Ｂ画素により受光される観察光Ｐの反射光Ｆは、青色レーザ光と黄色蛍光との短波長領域になる。但し、Ｂ画素の波長５２０ｎｍ付近の感度が低いので、主にＢ画素で受光される成分は青色レーザ光となる。
　Ｇ画素の受光感度特性は、波長領域４６０ｎｍ～６４０ｎｍに存在する。Ｇ画素で青色領域のスペクトル成分が受光されないことが、Ｇ画素の画像ノイズの低減に有効である。Ｇ画素で青色領域のスペクトル成分が受光されないようにするためには、観察光Ｐに含まれる波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍの青色成分を少なくするか、又は青色成分と緑色成分とを波長分離することが好ましい。すなわち、波長４５０ｎｍ～４８０ｎｍの成分は、波長４００～４４０ｎｍのピーク強度の１／２０以下となる領域が５ｎｍ以上存在する。観察光はＰ、波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍにおいて、例えば、第１の発光スペクトルのピーク強度の２０分の１以下の強度となる波長領域が連続して５ｎｍ以上存在するように設定される。
　観察光Ｐの反射光Ｆは、波長５８０ｎｍ以上の赤色領域成分も含む。Ｒ画素は、波長領域５４０ｎｍ～７２０ｎｍの感度領域の中で、その赤色の蛍光成分を主に受光する。　
　撮像部１１は、ＣＣＤで受光されたＲＧＢの各画素の受光信号は、それぞれ画像処理部１２に伝送する。
　画像処理部１２の第１画像生成部１２－１は、撮像部１１のＣＣＤから出力されたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素信号のレベルに基づいて通常光観察画像を生成する。すなわち、第１画像生成部１２－１は、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素の受光信号と、所定の画像処理（ホワイトバランス、ノイズ低減、構造強調、ガンマ補正など）とに基づき、観察光照射時の通常光観察画像を生成する。通常光観察画像は、観察光Ｐに含まれる全スペクトル成分を用いて生成される。
　画像処理部１２の第２画像生成部１２－２は、撮像部１１のＣＣＤから出力されたＢ画素、Ｇ画素の各画素信号のレベルに基づいて特殊光観察画像を生成する。すなわち、第２画像生成部１２－２は、Ｂ画素の受光信号をＢ画素とＧ画素との受光信号として割り当て、Ｇ画素の受光信号をＲ画素の受光信号として割り当てる信号処理と、所定の画像処理とに基づいて観察光照射時の特殊光観察画像を生成する。特殊光観察画像は、観察光に含まれる成分の中で、青色領域と緑色領域のみを用いて生成される。
　画像出力部１３は、画像処理部１２で生成された通常光観察画像と特殊光観察画像とを例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイなどに出力する。　
　以上の動作により、被検体Ｑに１つの観察光Ｐを照射して、通常光観察と、血管のコントラストを高く強調表示した特殊光観察との２画像を取得することが可能となる。
　このように上記第１の実施の形態によれば、被検体Ｑに観察光Ｐを照射する被検体観察光源１と、被検体観察光源１によって照射された照射領域Ｓの画像を取得する画像取得部２とを含み、画像取得部２は、それぞれ異なる複数の観察画像、例えば通常光観察画像と特殊光観察画像とを取得するので、観察対象である被検体Ｑの吸収特性を考慮して、特定波長帯域に発光する１つの励起光源３と波長変換部材６との組合せにより、通常光観察と特殊光観察との両方に使用可能な小型の観察光源を用いた被検体観察システム１００を実現できる。
　観察光Ｐのスペクトル成分の中に、ヘモグロビンの吸収ピーク付近の波長４２０ｎｍの青色レーザ光と、緑色領域のヘモグロビンの吸収ピーク５４０ｎｍを含むので、通常光観察と共に、観察光に含まれる成分の中で、青色領域と緑色領域のみを用いての特殊光観察が実現できる。特に、観察光Ｐに含まれる青色光は、狭帯域の青色レーザ光であり、青色光と緑色光とは分離されているので、生体組織Ｊの表面の血管Ｋをコントラスト高く表現した画像を得ることができる。すなわち、第２画像生成部１２－２は、Ｂ画素の受光信号をＢ画素とＧ画素との受光信号として割り当て、Ｇ画素の受光信号をＲ画素の受光信号として割り当てる信号処理と、所定の画像処理とに基づいて観察光照射時の特殊光観察画像を生成できる。
　観察光Ｐのスペクトル成分の中には、赤色光も含んだ白色光を実現しているので、所定の画像取得部と組み合わせた通常光観察が実現できる。　
　観察光Ｐのスペクトルは、１つの励起光源３と１つの波長変換部材としての蛍光体７のみを用いて構成しているので、励起光源３や波長変換ユニット１０を配置する領域に制限のある場合、例えば経鼻内視鏡などに特に有効である。
　なお、上記第１の実施の形態は、次のように変形してもよい。　
　励起光源３は、波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍにおける第１の蛍光体７の吸収スペクトルが最大となる波長と、同波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍにおける特定観察対象（ヘモグロビン）の吸収のピーク波長との間の波長領域に、励起光Ｈの第１の発光スペクトルのピーク波長が存在するようにしてもよい。すなわち、半導体レーザ３から射出する青色レーザ光（励起光Ｈの第１の発光スペクトル）は、ヘモグロビンの吸収係数が大きい波長４００ｎｍ～４４０ｎｍの間にピーク波長を有するものを使用してもよい。
　撮像部１１のＣＣＤの青色領域の感度ピークが４４０ｎｍよりも長波長側にある場合、青色レーザ光のピーク波長は、ヘモグロビンの吸収ピークの４１５ｎｍと４４０ｎｍとの間に存在するのがよい。このことは、血管Ｋのコントラストが高く、明るい画像を得られ易いため好ましい。
　第１の蛍光体７に含まれる蛍光材は、シリケート蛍光材（Ｅｕ賦活の酸化物蛍光材）に限らず、波長４００ｎｍ～４４０ｎｍの光を吸収し、黄色のブロードな蛍光を発光する蛍光材でもよい。Ｅｕ賦活の酸窒化物蛍光材や、Ｅｕ賦活の硫化物蛍光材なども使用することができる。　
　第１の蛍光体７に含まれる蛍光材として、すなわちＣｅ（セリウム）賦活のガーネット結晶構造を有する酸化物蛍光材（ＹＡＧ、ＴＡＧ）を用いても良い。Ｃｅ賦活のガーネット系蛍光材は、波長４３０ｎｍ～４７０ｎｍの光を吸収して黄色蛍光を発光可能な材料であるので、例えば波長４３０ｎｍ～４４０ｎｍにピークを有する青色レーザ光と組み合わせて使用することができる。第１の蛍光体７を励起する励起光源３として、波長領域４１５ｎｍ～４４０ｎｍに第１の発光スペクトルのピーク波長を有するレーザ光を出射するものを用いてもよい。
　観察光Ｐに占める青色領域の波長４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量は、波長４００ｎｍ～４４０ｎｍの光量と比べて１／５以下までであれば、Ｇ画素で受光する青色光成分が少なく、特殊光画像のノイズ成分としての影響が少ない。望ましくは、１／１０以下である。
　以下、変形例について説明する。　
　図７は波長変換ユニット１０の構成図を示す。波長変換ユニット１０は、２つの波長の蛍光を発光する。波長変換ユニット１０は、第１の蛍光体７－１に第２の蛍光体７－２を加え、これら第１の蛍光体７－１と第２の蛍光体７－２とを積層してなる。第２の蛍光体７－２は、第１の発光スペクトル又は第２の発光スペクトルを吸収し、第２の発光スペクトルのピーク波長よりも長波長側にピーク波長を有する第３の発光スペクトルを発光する。　
　第１の発光スペクトルと第２の発光スペクトルと第３の発光スペクトルとは、所定の割合で混合して観察光Ｐとして略白色の光を出射するように、第１の発光スペクトルと第２の発光スペクトルと第３の発光スペクトルとの成分比率が設定されている。
　具体的に、第１の蛍光体７－１は、波長４２０ｎｍの光を吸収して緑色領域の蛍光を発光するもので、Ｅｕ賦活の酸窒化物蛍光材を含む。図８は第１の蛍光体７－１の吸収／蛍光特性を示す。
　第２の蛍光体７－２は、赤色領域の蛍光を発光するもので、Ｅｕ賦活の窒化物蛍光材を含む。図９は第２の蛍光体７－２の吸収／蛍光特性を示す。第２の蛍光体７-２は、波長４２０ｎｍを吸収せずに、緑色蛍光を吸収して発光する蛍光体材料でも良い。　
　波長変換ユニット１０は、波長４２０ｎｍの青色レーザ光と、緑色蛍光と、赤色蛍光とが所定の割合で混合された白色光の観察光Ｐを射出する。
　このような波長変換ユニット１０であれば、観察光Ｐが緑色領域から赤色領域にかけて平坦なスペクトルを有する白色光となり、通常光観察時の演色性が向上する。波長変換ユニット１０は、上記第１の実施形態と比較して、赤色領域のスペクトル成分が長波長側まで存在するので、被検体Ｑ内の生体組織Ｊに多く存在する赤色組織の見え方が再現性高く実現できる。
［第２の実施の形態］　
　次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。　
　図１０は本発明の被検体観察システム１００を適用したカプセル型内視鏡２０の構成図を示す。被検体観察システム１００は、複数の被検体観察光源、例えば６つの被検体観察光源１－１、１－２等をカプセル型内視鏡２０に搭載している。図１０では図示する関係上から２つの被検体観察光源１－１、１－２を示す。　
　被検体観察システム１００は、被検体Ｑ内に導入され、当該被検体Ｑ内の画像情報を取得する撮像部１１を備える。被検体観察システム１００は、上記図１に示す構成と同様に、撮像部１１により取得された画像情報を被検体Ｑ外に送信するカプセル型内視鏡２０と、被検体Ｑ外に配置され、カプセル型内視鏡２０からの画像情報を受信して被検体Ｑ内のそれぞれ異なる複数の画像、例えば通常光観察画像と特殊光観察画像とを生成する画像処理部１２と、画像処理部１２により生成された通常光観察画像と特殊光観察画像とを表示する画像出力部１３とを含む。
　カプセル型内視鏡２０は、被検体Ｑ内に照射する観察光Ｐを射出する２つの被検体観察光源１－１、１－２と、被検体Ｑ内に照射された観察光Ｐの反射光Ｆを受光する撮像素子（撮像部）１０とを含む。　
　カプセル型内視鏡２０は、光透過性の部材により形成された半球状の筺体２１を含む。筺体２１内には、中心部が空洞で、リング状に形成された基板２２が設けられている。基板２２上には、上記の通り複数の被検体観察光源１－１、１－２等として例えば６個の被検体観察光源が設けられている。基板２２上には、撮像素子１０に被検体Ｑからの反射光Ｆを集光するレンズ２３が設けられている。撮像素子１０とレンズ２３とは、同一光軸上に設けられている。
　図１１は被検体観察光源１－１、１－２等の構造図を示す。各被検体観察光源１－１、１－２は、それぞれ基板２２と、基板２２上に搭載された励起光源としての青色ＬＥＤ３１と、青色ＬＥＤ３１を覆うように設けられた蛍光体３２とを含む。基板２２の両端部には、それぞれ電極３３－１、３３－２が設けられている。各電極３３－１、３３－２は、図示しない電池に接続されると共に、それぞれ各ワイヤ３４－１、３４－２を介して青色ＬＥＤ３１に電気的に接続されている。従って、青色ＬＥＤ３１は、図示しない電池からの電力供給を受けて発光動作する。
　基板２２上には、第１の樹脂３５が青色ＬＥＤ３１を覆うように設けられている。第１の樹脂３５は、光透過性の樹脂から成る。第１の樹脂３５と青色ＬＥＤ３１との間の空間には、第２の樹脂３６が充填されている。第２の樹脂３６は、光透過性の樹脂から成る。
　青色ＬＥＤ３１は、波長４２０ｎｍにピークを持ち、半値幅約２０ｎｍの青色ＬＥＤ光（励起光Ｈ）を出射する。　
　蛍光体３２は、例えばシリケート粉末蛍光材であって、第１の樹脂３５中に封止されている。蛍光体３２は、ＬＥＤ素子上の第２の樹脂３６中に封止されていても良い。　
　図１２は各被検体観察光源１－１、１－２等からそれぞれ射出される観察光Ｐのスペクトル形状を示す。各被検体観察光源１－１、１－２から出射される観察光Ｐは、波長４２０ｎｍにピークを含み、青色ＬＥＤ光と黄色蛍光との比率により白色光として出射される。波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量は、波長領域４４０ｎｍ～４４０ｎｍと比べて１０分の１以下である。
　次に、上記の如く構成されたシステムの動作について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様な動作についてはその概略を説明する。　
　青色ＬＥＤ３１は、電池からの電力供給を受けて発光動作すると、波長４２０ｎｍにピークを持ち、半値幅約２０ｎｍの青色ＬＥＤ光（励起光Ｈ）を出射する。青色ＬＥＤ光は、第２の樹脂３６を透過して第１の樹脂３５中に封止されている蛍光体３２に照射される。
　蛍光体３２は、青色ＬＥＤ３１から出射される青色ＬＥＤ光の一部を吸収すると共に、緑色領域内に含まれる黄色領域の蛍光に波長変換し、かつ青色ＬＥＤ光と黄色領域の蛍光とを重ね合わせて白色光の観察光Ｐとして出射する。観察光Ｐは、上記の通り波長４２０ｎｍにピークを含み、青色ＬＥＤ光と黄色蛍光との比率により白色光として出射される。波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量は、波長領域４４０ｎｍ～４４０ｎｍと比べて１０分の１以下である。
　観察光Ｐは、照射領域Ｓ内にある血管Ｋや生体組織Ｊの吸収特性によって一部が吸収される。観察光Ｐの残りの一部は、散乱、反射されて、Ｒ画素とＧ画素とＢ画素とを有する撮像部１１のＣＣＤで受光される。　
　撮像部１１は、ＣＣＤで受光されたＲＧＢの各画素の受光信号をそれぞれ出力する。ＲＧＢの各画素の受光信号は、それぞれ画像処理部１２に伝送される。
　画像処理部１２の第１画像生成部１２－１は、撮像部１１のＣＣＤから出力されたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素信号のレベルに基づいて通常光観察画像を生成する。すなわち、第１画像生成部１２－１は、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の各画素の受光信号と、所定の画像処理（ホワイトバランス、ノイズ低減、構造強調、ガンマ補正など）とに基づき、観察光照射時の通常光観察画像を生成する。通常光観察画像は、観察光Ｐに含まれる全スペクトル成分を用いて生成される。
　第２画像生成部１２－２は、撮像部１１のＣＣＤから出力されたＢ画素、Ｇ画素の各画素信号のレベルに基づいて特殊光観察画像を生成する。すなわち、第２画像生成部１２－２は、Ｂ画素の受光信号をＢ画素とＧ画素との受光信号として割り当て、Ｇ画素の受光信号をＲ画素の受光信号として割り当てる信号処理と、所定の画像処理とに基づいて観察光照射時の特殊光観察画像を生成する。特殊光観察画像は、観察光に含まれる成分の中で、青色領域と緑色領域のみを用いて生成される。　
　画像出力部１３は、画像処理部１２で生成された通常光観察画像と特殊光観察画像とを例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイなどに出力する。
　このように上記第２の実施の形態によれば、カプセル型内視鏡２０において、青色ＬＥＤ３１を搭載する被検体観察光源１－１、１－２等から観察光Ｐを出射し、被検体Ｑの照射領域Ｓからの散乱光、反射光を撮像部１１で受光してその受光信号を出力し、第１画像生成部１２－１によりＢＧＲ画素の各画素信号のレベルに基づいて通常光観察画像を生成し、第２画像生成部１２－２によりＢＧ画素の各画素信号のレベルに基づいて特殊光観察画像を生成するので、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することができると共に、波長４２０ｎｍの青色ＬＥＤと黄色蛍光とを組合せた１種類の観察光源で、通常光観察と特殊光観察との両方を使用可能であり、複数の観察用途に複数色のＬＥＤを配置する必要がなく小型化ができる。
　励起光源３にＬＥＤを使用するので、消費電流が数ｍＡの低いＬＥＤ駆動電流で観察光Ｐを出射することが可能である。　
　従って、本実施の形態は、カプセル型内視鏡２０のような電池で駆動して観察光Ｐを出射する小型の構造を有する装置に適用するのに有効である。
　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims (20)

  1. 　所定波長のスペクトル成分を含む観察光を発光し、当該観察光を被検体に照射する被検体観察光源と、
    　前記観察光が照射された前記被検体の照射領域からの反射光を撮像し、青色領域と緑色領域と赤色領域とに対応する複数の画像信号に基づいて波長領域の相違する少なくとも２つの観察画像を取得する画像取得部と、
    を具備し、
    　前記観察光は、前記青色領域と前記緑色領域と前記赤色領域とに発光スペクトルの成分を含み、
    　前記青色領域の発光スペクトルは、前記被検体における特定観察対象の吸収強度が相対的に低い波長領域において他の領域と比較して小さい、
    ことを特徴とする被検体観察システム。
  2. 　前記被検体観察光源は、励起光を出射する励起光源と、
    　前記励起光源から出射された前記励起光を波長変換して前記観察光を発光する波長変換部と、
    を含むことを特徴とする請求項１記載の被検体観察システム。
  3. 　前記励起光源は、前記青色領域を含む前記励起光を出射し、
    　前記波長変換部は、前記青色領域の前記励起光の一部を透過すると共に、前記励起光を波長変換して黄色領域の蛍光を発光する蛍光体を含む、
    ことを特徴とする請求項２記載の被検体観察システム。
  4. 　前記画像取得部は、前記反射光の撮像により取得した前記青色領域と前記緑色領域と前記赤色領域とに対応する前記各画像信号に基づいて前記被検体の通常光観察画像を生成する第１の画像生成部と、
    　前記青色領域と前記緑色領域との前記各画像信号に基づいて前記特定観察対象を強調する特殊光観察画像を生成する第２の画像生成部と、
    を含むことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の被検体観察システム。
  5. 　前記画像取得部は、青色画素と緑色画素と赤色画素とを有する撮像部を含み、
    　前記第１の画像生成部と前記第２の画像生成部とは、それぞれ前記撮像部の前記青色画素と前記緑色画素と前記赤色画素により取得した１フレーム分の前記各画像信号に基づいて前記被検体の同一部位の前記通常光観察画像と前記特殊光観察画像とを取得する、
    ことを特徴とする請求項４記載の被検体観察システム。
  6. 　前記青色領域の発光スペクトルのピーク波長は、可視光領域における前記特定観察対象の吸収係数が最大となる吸収ピーク波長の吸収係数の値に対して５分の１以上の吸収係数を有する波長領域内に存在し、
    　前記青色領域の発光スペクトルの最大強度は、前記緑色領域と前記赤色領域との各発光スペクトルの最大強度よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１記載の被検体観察システム。
  7. 　前記緑色領域の発光スペクトルのピーク波長は、前記緑色領域内に含まれる波長領域５２５ｎｍ～５５５ｎｍ内の前記特定観察対象の吸収係数が最大となる吸収ピーク波長での吸収係数の値に対して２分の１以上の吸収係数を有する波長領域内に存在することを特徴とする請求項６記載の被検体観察システム。
  8. 　前記励起光源は、前記青色領域内に含まれる波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍに発光ピークの波長を含む第１の発光スペクトルを発光し、
    　前記波長変換部は、前記第１の発光スペクトルの一部を吸収すると共に、前記緑色領域内に含まれる波長領域５２５ｎｍ～５５５ｎｍを含む第２の発光スペクトルに波長変換し、かつ前記第１の発光スペクトルと前記第２の発光スペクトルとを重ね合わせて前記観察光として出射し、
    　前記観察光の前記青色領域内に含まれる波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍの光量は、波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍの光量の５分の１以下であり、
    　前記赤色領域内に含まれる波長領域６００ｎｍ以上の光量は、波長領域５２５ｎｍ～５５５ｎｍの光量の３分の１以上である、
    ことを特徴とする請求項２記載の被検体観察システム。
  9. 　前記第２の発光スペクトルは、前記緑色領域から前記赤色領域内に含まれる波長領域５２５ｎｍ～６００ｎｍにおいて、連続する発光スペクトル成分を含み、
    　当該波長領域５２５ｎｍ～６００ｎｍの最小強度は、前記第２の発光スペクトルのピーク強度の５分の１以上である、
    ことを特徴とする請求項８記載の被検体観察システム。
  10. 　前記励起光源は、レーザダイオードを含み、
    　前記波長変換部は、前記レーザダイオードから出射された前記第１の発光スペクトルを吸収し、波長５２５ｎｍ以上にピーク波長を有する第２の発光スペクトルを発する第１の蛍光体を含み、
    　前記被検体観察光源は、前記第１のスペクトルを導光する導光部材を含み、前記レーザダイオードから出射された前記第１の発光スペクトルを前記導光部材に通して前記第１の蛍光体に照射する、
    ことを特徴とする請求項２記載の被検体観察システム。
  11. 　前記観察光は、波長領域４５０ｎｍ～４８０ｎｍにおいて、前記第１の発光スペクトルのピーク強度の２０分の１以下の強度となる波長領域が連続して５ｎｍ以上存在することを特徴とする請求項８記載の被検体観察システム。
  12. 　前記励起光源は、波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍにおける前記第１の蛍光体の吸収スペクトルが最大となる波長と前記波長領域４００ｎｍ～４４０ｎｍにおける前記特定観察対象の吸収のピーク波長との間の波長領域に、前記第１の発光スペクトルのピーク波長が存在することを特徴とする請求項１０記載の被検体観察システム。
  13. 　前記第１の蛍光体は、Ｃｅ賦活のガーネット系蛍光材を含み、
    　前記励起光源は、波長領域４１５ｎｍ～４４０ｎｍに前記第１の発光スペクトルのピーク波長を含む、
    ことを特徴とする請求項１０記載の被検体観察システム。
  14. 　前記波長変換部は、前記第１の発光スペクトルと前記第２の発光スペクトルとを所定の割合で混合して前記観察光として略白色の光を出射するように、前記第１の発光スペクトルと前記第２の発光スペクトルとの成分比率が設定されている請求項１０記載の被検体観察システム。
  15. 　前記波長変換部は、前記第１の蛍光体に加え、前記第１の発光スペクトル又は前記第２の発光スペクトルを吸収し、前記第２の発光スペクトルのピーク波長よりも長波長側にピーク波長を含む第３の発光スペクトルを発光する第２の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１０記載の被検体観察システム。
  16. 　前記第１の発光スペクトルと前記第２の発光スペクトルと前記第３の発光スペクトルとを所定の割合で混合して前記観察光として略白色の光を出射するように、前記第１の発光スペクトルと前記第２の発光スペクトルと前記第３の発光スペクトルとの成分比率が設定されている請求項１５記載の被検体観察システム。
  17. 　前記画像取得部は、青色領域と緑色領域と赤色領域との３つの領域にそれぞれ最大感度を有する青色画素と緑色画素と赤色画素とを有する撮像部を含み、
    　前記第１の発光スペクトルは、前記青色領域内に存在する、
    ことを特徴とする請求項８記載の被検体観察システム。
  18. 　前記励起光源は、波長４００ｎｍ～４４０ｎｍの間の前記特定観察対象の吸収ピーク波長と、前記青色画素の受光感度のピーク波長との間の波長領域に前記第１の発光スペクトルのピーク波長を含むことを特徴とする請求項５記載の被検体観察システム。
  19. 　発光により所定波長のスペクトル成分を含む観察光を被検体観察光源により生成して当該観察光を被検体に照射し、
    　前記観察光が照射された前記被検体の照射領域からの反射光を撮像部により撮像し、　前記撮像部から出力される青色領域と緑色領域と赤色領域とに対応する複数の画像信号に基づいて波長領域の相違する少なくとも２つの観察画像を取得し、
    　前記観察光は、前記青色領域と前記緑色領域と前記赤色領域とに発光スペクトルの成分を含み、
    　前記青色領域の発光スペクトルは、前記被検体における特定観察対象の吸収強度が相対的に低い波長領域において他の領域と比較して小さい、
    ことを特徴とする被検体観察方法。
  20. 　請求項１乃至１８のうちいずれか１項に記載の被検体観察システムを設けたことを特徴とするカプセル型内視鏡システム。
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