內窺鏡系統以及分析裝置的制作方法

本發明關于一種基于拍攝生物體組織的圖像取得生物體組織中的生物體物質的濃度等的生物體信息的內窺鏡系統以及分析裝置。

背景技術：

已知一種內窺鏡裝置，其具備從內窺鏡圖像的顏色信息對作為被拍攝體的生物體組織中的生物體物質(例如血紅蛋白)的濃度進行定量的功能。這種內窺鏡裝置的一例記載于專利文獻1中。

專利文獻1記載的內窺鏡裝置，基于分別使用血紅蛋白的吸收帶(q帶)內的兩種波長域的照明光所拍攝的兩個內窺鏡圖像的顏色信息，計算示出總血紅蛋白量的指標和示出氧飽和度的指標。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2014/192781號

技術實現要素：

(發明所要解決的技術問題)

拍攝圖像上的生物體組織的顏色受到生物體組織導致的照明光的光散射(以下，簡稱為“散射”。)的影響。但是，在專利文獻1記載的內窺鏡裝置中，在各指標的計算中沒有考慮上述散射引起的分光特性的變化。因此，存在的問題是，指標的計算結果會由于散射的強度而變動，即，在算出的指標值中包含散射所引起的誤差。

本發明基于以上考慮而作出，其目的在于提供一種內窺鏡系統以及分析裝置，其修正散射所引起的誤差，能夠進行精度更高的分光學分析。

(解決技術問題的技術方案)

本發明的一方式為內窺鏡系統，包含以下的方式。

(方式一)

一種內窺鏡系統，其特征在于，包括：

光源裝置；

內窺鏡，具有拍攝部，所述拍攝部具備拍攝元件，所述拍攝元件被構成為拍攝由所述光源裝置發出的光照明的生物體組織并生成彩色圖像數據；

處理器，具有：第一參數生成部，被構成為從所述彩色圖像數據生成對于所述生物體組織的第一特征量具有敏感度并且對于所述生物體組織所引起的光散射不具有敏感度的第一參數；第一特征量取得部，被構成為基于所述第一參數取得所述第一特征量。

(方式2)

根據方式1所述的內窺鏡系統，所述第一參數生成部被構成為基于彩色圖像數據x和彩色圖像數據y生成所述第一參數，所述彩色圖像數據x為包含對于所述生物體組織的第一特征量具有敏感度且對于所述生物體組織所引起的光散射具有敏感度的波長域的成分的像的彩色圖像數據，彩色圖像數據y為包含對于所述生物體組織的第一特征量不具有敏感度且對于所述生物體組織所引起的光散射具有敏感度的波長域的成分的像的彩色圖像數據。

(方式3)

根據方式2所述的內窺鏡系統，

所述光源裝置以發出第一特殊光的方式構成，所述第一特殊光的波長域與白色光不同，所述生物體組織對于所述第一特殊光的吸光度根據所述第一特征量的程度而不同，

所述彩色圖像數據x為在所述第一特殊光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w，

所述彩色圖像數據y為在所述白色光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的rgb顏色空間上的普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r，

所述第一參數為所述第一特殊觀察圖像數據w與所述第一普通觀察圖像數據r的比w/r。

(方式4)

根據方式2所述的內窺鏡系統，

所述光源裝置以發出第一特殊光的方式構成，所述第一特殊光的波長域與白色光不同，所述生物體組織對于所述第一特殊光的吸光度根據所述第一特征量的程度而不同，

所述彩色圖像數據x為在所述第一特殊光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w，

所述彩色圖像數據y為將預先設定的系數和在所述白色光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的rgb顏色空間上的普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r相乘得到的數據αr，

所述第一參數為所述第一特殊觀察圖像數據w與所述數據αr的比w/(αr)。

這種情況下，優選的是，所述系數預先通過使用所述第一特征量已知的樣品的預備實驗求得。也就是說，優選的是，所述處理器在開始使用所述內窺鏡系統之前，進行使用所述已知的樣品的預備實驗，確定所述系數α并存儲。

(方式5)

根據方式2所述的內窺鏡系統，

所述光源裝置以發出第一特殊光的方式構成，所述第一特殊光的波長域與白色光不同，所述生物體組織對于所述第一特殊光的吸光度根據所述第一特征量的程度而不同，

所述彩色圖像數據x為在所述第一特殊光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w，

所述彩色圖像數據y為在所述白色光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的rgb顏色空間上的普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r與作為g成分的第二普通觀察圖像數據g的和r+g，

所述第一參數為所述第一特殊觀察圖像數據w與所述和r+g的比w/(r+g)。

(方式6)

根據方式2所述的內窺鏡系統，

所述光源裝置以發出第一特殊光的方式構成，所述第一特殊光的波長域與白色光不同，所述生物體組織對于所述第一特殊光的吸光度根據所述第一特征量的程度而不同，

所述彩色圖像數據x為在所述第一特殊光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w，

所述彩色圖像數據y為使用預先設定的系數β以及系數γ，對于在所述白色光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的rgb顏色空間上的普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r與作為g成分的第二普通觀察圖像數據g進行加權求和運算而得到的和βr+γg，

所述第一參數為所述第一特殊觀察圖像數據w與所述和βr+γg的比w/(βr+γg)。

這種情況下，優選的是，所述系數α以及所述系數β預先通過使用所述第一特征量已知的樣品的預備實驗求得。也就是說，優選的是，所述處理器在開始使用所述內窺鏡系統之前，進行使用所述已知的樣品的預備實驗，確定所述系數β以及所述系數γ并存儲。

(方式7)

根據方式3至6中任一項所述的內窺鏡系統，

所述拍攝部包括r彩色濾光片，所述r彩色濾光片被構成為將所述拍攝元件感光前的光濾光為rgb顏色空間上的r的波長域，

所述第一普通觀察圖像數據r為經由所述拍攝元件的r彩色濾光片而拍攝的圖像的數據。

(方式8)

根據方式3至7中任一項所述的內窺鏡系統，

所述光源裝置包括：

發出白色光的白色光源；

以從所述白色光取出所述第一特殊光的方式構成的第一光學濾光片，

切換所述白色光和所述第一特殊光并發出。

(方式9)

根據方式1至8中任一項所述的內窺鏡系統，

所述處理器具備存儲部，所述存儲部存儲表示所述第一參數和所述第一特征量之間量的關系的數據，

所述第一特征量取得部以參照表示所述量的關系的數據而求得所述第一特征量的方式構成。

(方式10)

根據方式1至9中任一項所述的內窺鏡系統，

所述第一特征量為總血紅蛋白量。

(方式11)

根據方式3至9中任一項所述的內窺鏡系統，

所述第一特征量為總血紅蛋白量，

所述第一特殊觀察圖像數據w為與所述rgb顏色空間上的g的波長域相同波長域的數據。

(方式12)

根據方式11所述的內窺鏡系統，

所述拍攝部包括g彩色濾光片，所述g彩色濾光片被構成為將所述拍攝元件感光前的光濾光為rgb顏色空間上的g的波長域，

所述第一特殊觀察圖像數據w為經由所述g彩色濾光片而由所述拍攝元件拍攝的圖像數據。

(方式13)

根據方式1至12中任一項所述的內窺鏡系統，

所述處理器包括：

第二參數生成部，被構成為從所述彩色圖像數據生成對于所述生物體組織的第二特征量具有敏感度并且對于所述光散射不具有敏感度的第二參數；

第二特征量取得部，被構成為基于所述第一特征量以及所述第二參數取得所述第二特征量。

(方式14)

根據方式3至8中任一項所述的內窺鏡系統，

所述特征量取得部包括：

第二參數生成部，被構成為從所述彩色圖像數據生成對于所述生物體組織的第二特征量具有敏感度并且對于所述光散射不具有敏感度的第二參數；

第二特征量取得部，被構成為基于所述第一特征量以及所述第二參數取得所述第二特征量，

所述光源裝置以發出第二特殊光的方式構成，所述第二特殊光的波長域與白色光不同，所述生物體組織對于所述第二特殊光的吸光度根據所述第二特征量的程度而不同，

所述第二參數為在所述第二特殊光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的第二特殊觀察圖像數據n與在所述第一特殊光的照明下拍攝所述生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w的比n/w。

(方式15)

根據方式14所述的內窺鏡系統，以所述生物體組織對于所述第一特殊光的吸光度取決于所述第一特征量但不取決于所述第二特征量的方式設定所述第一特殊光的波長域。

(方式16)

根據方式15所述的內窺鏡系統，以所述生物體組織對于所述第二特殊光的吸光度取決于所述第一特征量以及所述第二特征量的雙方的方式設定所述第二特殊光的波長域。

(方式17)

根據方式13至16中任一項所述的內窺鏡系統，

所述第二特征量為氧飽和度。

(方式18)

根據方式17所述的內窺鏡系統，

所述第二特殊觀察圖像數據n為與所述rgb顏色空間上的g的波長域相同波長域的圖像數據。

(方式19)

根據方式18所述的內窺鏡系統，

所述拍攝部包括g彩色濾光片，所述g彩色濾光片被構成為將所述拍攝元件感光前的光濾光為rgb顏色空間上的g波長域，

所述第二特殊觀察圖像數據n為經由所述g彩色濾光片拍攝的圖像的數據。

(方式20)

根據方式1至19中任一項所述的內窺鏡系統，

包括特征量分布圖像生成部，所述特征量分布圖像生成部被構成為基于所述第一特征量生成表示所述生物體組織中的所述第一特征量的分布的特征量分布圖像。

(方式21)

根據方式13至19中任一項所述的內窺鏡系統，

包括特征量分布圖像生成部，所述特征量分布圖像生成部被構成為基于所述第二特征量生成表示所述生物體組織中的所述第二特征量的分布的特征量分布圖像。

本發明的其他方式為分析裝置，包含以下的方式。

一種分析裝置，其特征在于，包括：

光源裝置；

拍攝部，具備拍攝元件，所述拍攝元件被構成為拍攝由所述光源裝置發出的光照明的生物體組織并生成彩色圖像數據；

處理器，具有：第一參數生成部，被構成為從所述彩色圖像數據生成對于所述生物體組織的第一特征量具有敏感度并且對于所述生物體組織所引起的光散射不具有敏感度的第一參數；第一特征量取得部，被構成為基于所述第一參數取得所述第一特征量。

(發明的效果)

根據上述的內窺鏡系統以及分析裝置，能夠降低散射所引起的誤差，進行更高精度的分光學分析。

附圖說明

圖1為血紅蛋白的q帶的吸收光譜。

圖2為示出生物體組織的分光特性的模擬結果的示例的圖。

圖3為表示各種參數和生物體信息的關聯的示例的圖表。

圖4為表示各種參數和生物體信息的關聯的示例的圖表。

圖5為表示各種參數和生物體信息的關聯的示例的圖表。

圖6為本實施方式的內窺鏡系統的一例的框圖。

圖7為說明圖6所示的內窺鏡系統的控制器的構成的一例的框圖。

圖8為示出內置于拍攝元件的彩色濾光片的透過光譜的一例的圖。

圖9為本實施方式所使用的旋轉濾光片的一例的外觀圖。

圖10為說明本實施方式涉及的分光分析處理的一例的流程圖。

圖11為由本實施方式涉及的內窺鏡系統生成的圖像信息的顯示例，(a)為示出氧飽和度分布圖像的二維顯示例的圖，(b)為示出氧飽和度分布圖像的三維顯示例的圖。

符號說明

1內窺鏡裝置

100電子內窺鏡

110插入管

111插入管前端部

121物鏡光學系統

122拍攝部

131導光部

131a前端部

131b基端部

132透鏡

141拍攝元件

141a彩色濾光片

142線纜

200處理器

300監視器

400光源部

410旋轉濾光片

420濾光片控制部

430光源

440聚光透鏡

450聚光透鏡

500圖像處理部

510a/d轉換電路

520臨時存儲器

530控制器

532內部存儲器

533第一參數生成部

534第一特征量取得部

535第二參數生成部

536第二特征量取得部

537特征量分布圖像生成部

538控制器本體部

540視頻存儲器

550信號處理電路。

具體實施方式

以下參照附圖說明本實施方式。

以下說明的本實施方式的內窺鏡系統(以下也稱為“內窺鏡裝置”)為基于具有波長域不同的光成分的拍攝對象的像的圖像數據定量地分析被拍攝體的生物體信息(例如，總血紅蛋白量或氧飽和度等的生物體組織的特征量)，將分析結果圖像化并顯示的系統。為了取得上述圖像數據，可以將生物體組織的像分為規定的波長域而感光拍攝，從而能夠算出生物體信息。不過，為了取得干擾少、精度高的上述圖像數據，優選的是，通過拍攝由相互不同的規定的波長域的多個光照明的生物體組織，增強地取得波長域不同的成分。

在以下說明的總血紅蛋白量以及氧飽和度的定量分析中，利用血液的分光特性(即，血紅蛋白的分光特性)隨著總血紅蛋白量和氧飽和度而連續變化的性質。

在本說明書中，圖像或者圖像數據中的r成分、r像素或彩色濾光片中的r彩色濾光片等中的“r”為rgb顏色空間上的r(紅)，其表示光的可見波長域范圍即360～830nm中的570nm以上的波長域中的波長域，例如，表示580～700nm的波長域。并且，圖像或者圖像數據中的g成分、g像素或彩色濾光片中的g彩色濾光片等中的“g”為rgb顏色空間上的g(綠)，其表示光的可見波長域范圍即360～830nm中的、例如470～620nm的波長域中的波長域。并且，圖像或者圖像數據中的b成分、b像素或彩色濾光片中的b彩色濾光片等中的“b”為rgb顏色空間上的b(藍)，其表示光的可見波長域范圍即360～830nm中的530nm以下的波長域中的波長域，例如，表示420～520nm的波長域。并且，“r”、“g”、“b”有時也單獨地表示圖像的r像素、g像素、b像素的像素值。

所謂白色光，不限于嚴格地包含可見光的全部的波長成分，例如，也可以為包含上述r、g、b中的上述波長域的成分的光。

<生物體組織的分光特性和生物體信息的計算原理>

在說明本實施方式的內窺鏡裝置的詳細的構成之前，對于血紅蛋白的分光特性和本實施方式涉及的氧飽和度等的生物體組織的特征量(生物體信息)的計算原理進行說明。

圖1示出550nm附近的血紅蛋白的吸收光譜。血紅蛋白在550nm附近具有源自卟啉的被稱為q帶的強吸收帶。血紅蛋白的吸收光譜對應于氧飽和度而變化。氧飽和度為氧化血紅蛋白hbo在全血紅蛋白中所占的比例。圖1中的實線波形為氧飽和度為100％的氧化血紅蛋白hbo的吸收光譜，長虛線的波形為氧飽和度為0％情況下的吸收光譜，即還原血紅蛋白hb的吸收光譜。并且，短虛線為其中間的氧飽和度為10、20、30···90％時的血紅蛋白(氧化血紅蛋白hbo和還原血紅蛋白hb的混合物)的吸收光譜。

如圖1所示，在q帶，氧化血紅蛋白hbo和還原血紅蛋白hb具有相互不同的峰值波長。具體而言，氧化血紅蛋白hbo在波長542nm附近具有吸收峰值p1，在波長576nm附近具有吸收峰值p3。具體而言，還原血紅蛋白hb在波長556nm附近具有吸收峰值p2。圖1由于為各成分(氧化血紅蛋白hbo、還原血紅蛋白hb)的濃度之和為一定的二成分系的吸收光譜，因此，出現與各成分的濃度(即氧飽和度)無關地、吸收為一定的等吸收點e1、e2、e3、e4。在以下的說明中，將被等吸收點e1和e2夾持的波長區域稱為波長域r1、將被等吸收點e2和e3夾持的波長區域稱為波長域r2、將被等吸收點e3和e4夾持的波長區域稱為波長域r3。并且，將被等吸收點e1和e4夾持的波長區域(即將波長域r1、r2以及r3相加的區域)稱為波長域r0。并且，在以下的說明中，將波長域r2也稱為n帶(窄帶，narrow-band)，將波長域r0也稱為w帶(寬帶，wide-band)。

這樣，上述波長域r0以及波長域r2，基于具有與氧飽和度無關而吸收為一定的點和吸收隨著氧飽和度而變化的區域的波長域確定。上述波長域r0以及波長域r2的范圍沒有特別的限定，優選基于上述氧飽和度所引起的變化大的區域確定。例如，關于w帶，優選設為500nm～600nm的范圍內，更優選設為520nm～590nm的范圍內。此外，關于n帶，例如優選在w帶的范圍內設為比w帶的范圍窄且520nm～590nm的范圍內，更優選設為540nm～580nm的范圍內。

如圖1所示，在鄰接的等吸收點間的波長域中，血紅蛋白的吸收度相對于氧飽和度線性增加或者減少。

具體而言，波長域r1、r3中的血紅蛋白的吸收度的積分值ar1、ar3相對于氧化血紅蛋白的濃度線性增加。并且，波長域r2中的血紅蛋白的吸收度的積分值ar2相對于還原血紅蛋白的濃度線性增加。

這里，通過下式1定義氧飽和度。

[式1]

其中，

sat：氧飽和度

[hb]：還原血紅蛋白的濃度

[hbo]：氧化血紅蛋白的濃度

[hb]+[hbo]：總血紅蛋白量(thb)

并且，由式1能夠得到表示氧化血紅蛋白hbo以及還原血紅蛋白hb的濃度的式2、式3。

[式2]

[hbo]＝sat·([hb]+[hbo])

[式3]

[hb]＝(1-sat)·([hb]+[hbo])

因此，血紅蛋白的吸收度的積分值ar1、ar2以及ar3成為取決于氧飽和度sat和總血紅蛋白量thb雙方的特性量。

并且，根據本專利申請人的研究可以得知，由波長域r1、r2以及r3構成的波長域r0中的血紅蛋白的吸收度的積分值ar0，不取決于氧飽和度sat，其為對應于總血紅蛋白量thb而變化的值。

因此，能夠從吸收度的積分值ar0定量總血紅蛋白量thb。并且，能夠根據吸收度的積分值ar1、ar2或者ar3和從吸收ar0定量的總血紅蛋白量thb，定量氧飽和度sat。此外，如圖1所示，波長域r1、r2以及r3中的、氧飽和度sat所引起的吸收度的積分值的變化量即圖1中的實線的波形和長虛線的波形所包圍的區域的面積，在波長域r0～r3中，在波長域r2中為最大，波長域r2的吸收度的積分值ar2成為對于氧飽和度sat敏感度最高的特性量。在后述的實施方式中，使用波長域r2(n帶)的光進行氧飽和度sat的定量。

接著，對于生物體組織的分光特性中散射的影響進行說明。

圖2為由模擬計算得到的生物體組織的可見區域中的分光特性即反射光譜的一例，示出光散射施加于分光特性的影響。圖2的各圖表的橫軸表示波長，縱軸表示反射率。消化道內壁等的生物體組織的反射光譜，除了受到構成生物體組織的成分的吸收特性，具體而言為氧化血紅蛋白以及還原血紅蛋白的吸收光譜特性的影響之外，還受到生物體組織所引起的光散射的波長特性的影響。圖2(a)為完全沒有光散射情況下的反射光譜，圖2(c)為完全沒有血紅蛋白所引起的吸收、存在光散射的情況下的反射光譜，圖2(b)為反射光譜中的生物體組織的光散射的影響(散射所引起的光的衰減)和血紅蛋白的吸收的影響(吸收所引起的光的衰減)為相同程度的情況下的反射光譜。

如圖2所示，由于生物體組織的分光特性由于光散射的強度而變化，因此，不考慮光散射的程度而基于生物體組織的分光特性計算的氧飽和度sat等的生物體信息的值會由于光散射的強度而變化。即，當直接使用生物體組織的分光特性(例如，波長域r2中的反射率)計算生物體信息時，會得到包含光散射所引起的誤差的計算結果。為了得到高精度的分析結果，需要修正光散射所引起的誤差。

作為修正光散射所引起的誤差的方法有如下方法：在根據生物體信息的分光特性計算氧飽和度sat等的生物體信息之后修正誤差的方法；從生物體信息的分光特性生成不取決于光散射的中間參數，在生成中間參數階段去除取決于光散射的成分，從該中間參數和生物體信息即生物體組織的特征量的關聯關系計算生物體信息的方法。本實施方式通過后者的方法取得不包含光散射所引起的誤差的生物體信息。為了實現該方法，本發明人探索對于取得的生物體信息例如生物體組織的特征量即總血紅蛋白量thb或氧飽和度sat具有強敏感度(關聯)的同時，對于光散射幾乎沒有敏感度的參數。

圖3-5為表示能夠從內窺鏡圖像數據取得的各種參數和總血紅蛋白量thb以及氧飽和度sat的關聯的一例的圖表，其為繪制了各種參數的模擬結果的圖表。各圖表的橫軸表示總血紅蛋白量thb，縱軸表示各參數的值。并且，表1匯總了圖3-5的各圖表的各元素。

此外，表1中的“敏感度”為從圖3-5的各圖表讀取的、各參數對于總血紅蛋白量thb、光散射的強度以及氧飽和度sat的變化的敏感度，換言之，以三階段的星號示出變動幅度的大小。星號越多，則表示參數的敏感度越高，即變動幅度越大。

[表1]

圖3的圖表(a1)以及(a2)為繪制了參數“g/r”的模擬結果的圖表。“g”為通過將白色光作為生物體組織的照明光使用的普通觀察得到的g像素(安裝有綠色的g彩色濾光片的顏色像素)的像素值。并且，“r”為通過上述普通觀察得到的r像素(安裝有紅色的r彩色濾光片的顏色像素)的像素值。并且，參數“g/r”為通過普通觀察得到的像素值g除以像素值r的值。所謂普通觀察，是指通過后述的白色光wl拍攝生物體組織，取得rgb顏色空間上的r成分、g成分以及b成分的圖像。

此外，在本說明書中，所謂像素值不限于具備rgb原色系彩色濾光片的圖像傳感器的拍攝信號(所謂raw數據)的像素值，也可以包含從拍攝信號經過去馬賽克處理(修正處理)或線性矩陣處理等的各種圖像處理而得到的圖像數據的像素值。例如，也可以將對于具有補色系的彩色濾光片的圖像傳感器的拍攝信號進行去馬賽克處理以及色彩空間轉換處理而得到的rgb顏色空間上的r成分、g成分以及b成分的圖像數據所包含的各像素的值分別作為r像素值、g像素值以及b像素值使用，進行后述的各處理。

圖3的圖表(b1)以及(b2)為繪制了參數“b/r”的模擬結果的圖表。“b”為通過使用白色光wl的普通觀察得到的b像素(安裝有藍色的b彩色濾光片的顏色像素)的像素值。參數“b/r”為通過普通觀察得到的像素值b除以像素值r的值。

圖3的圖表(c1)以及(c2)為繪制了參數“b/g”的模擬結果的圖表。參數“b/g”為通過普通觀察得到的像素值b除以像素值g的值。

圖4的圖表(d1)以及(d2)為繪制了參數“w/r”的模擬結果的圖表。“w”為通過使用圖1所示的波長域r0(w帶)的照明光的特殊觀察得到的g像素的像素值。此外，如后所述，波長域r0包含于拍攝元件的g像素具有敏感度的波長域中。參數“w/r”為通過使用w帶的照明光的特殊觀察得到的g像素的像素值w除以通過普通觀察得到的像素值r的值。

圖4的圖表(e1)以及(e2)為繪制了參數“n/r”的模擬結果的圖表。“n”為通過使用圖1所示的波長域r2(n帶)的照明光的特殊觀察得到的g像素的像素值。參數“n/r”為通過使用n帶的照明光的特殊觀察得到的g像素的像素值n除以通過普通觀察得到的像素值r的值。

圖4的圖表(f1)以及(f2)為繪制了參數“n/w”的模擬結果的圖表。參數“n/w”為通過使用n帶的照明光的特殊觀察得到的g像素的像素值n除以通過使用w帶的照明光的特殊觀察得到的g像素的像素值w的值。

圖5的圖表(g1)以及(g2)為繪制了參數“w/(r+g)”的模擬結果的圖表。參數“w/(r+g)”為通過使用w帶的照明光的特殊觀察得到的g像素的像素值w除以通過將白色光wl作為照明光使用的普通觀察得到的r像素的像素值r與g像素的像素值g之和“r+g”的值。

并且，圖3至圖5的左側的圖表(a1)、(b1)、(c1)、(d1)、(e1)、(f1)、(g1)為，將氧飽和度sat固定為100％，將光散射的影響度(表示光散射的強度的參數)劃分為0～100單位，使光散射的影響度每10單位地變化而重疊繪制出的圖表。從上述圖表可知各參數對于光散射的敏感度的大小。

并且，圖3至圖5的右側的圖表(a2)、(b2)、(c2)、(d2)、(e2)、(f2)、(g2)為，將散射的影響度固定為0單位，將氧飽和度sat劃分為0～100％，使氧飽和度sat每10％地變化而重疊繪制出的圖表。從上述圖表可知各參數對于氧飽和度sat的敏感度的大小。

如表1以及圖4的圖表(d1)、(d2)所示，參數“w/r”對于總血紅蛋白量thb具有高敏感度的同時，對于光散射或氧飽和度sat幾乎不具有敏感度。因此，通過參數“w/r”直接確定總血紅蛋白量thb的值。即，從由圖像數據得到的參數“w/r”的值和圖表(d1)、(d2)所表示的總血紅蛋白量thb和參數“w/r”的定量關系，能夠得到不取決于光散射或氧飽和度sat的正確的總血紅蛋白量thb。

并且，如表1以及圖4的圖表(f1)、(f2)所示，參數“n/w”對于氧飽和度sat具有高敏感度的同時，對于光散射幾乎不具有敏感度。因此，如果總血紅蛋白量thb已知的話，通過圖表(f2)從參數“n/w”的值直接地確定氧飽和度sat的值。具體而言，當選擇最適合由從各像素值得到的總血紅蛋白量thb的值和參數“n/w”的值構成的數值對的圖表(f2)上的繪制點時，作為對應于該繪制點的氧飽和度sat的值，能夠得到反映于該像素的生物體組織的氧飽和度sat。此外，從由圖像數據得到的參數“w/r”的值和圖表(d1)、(d2)所表示的總血紅蛋白量thb和參數“w/r”的關系，能夠得到總血紅蛋白量thb的值。

此外，如表1以及圖5的圖表(g1)、(g2)所示，參數“w/(r+g)”即比w/(r+g)也與上述的參數“w/r”同樣地，對于總血紅蛋白量thb具有敏感度，但對于光散射或氧飽和度sat幾乎不具有敏感度，因此，從圖表(g1)、(g2)所示的總血紅蛋白量thb和參數“w/(r+g)”的定量關系能夠得到不取決于光散射或氧飽和度sat的正確的總血紅蛋白量thb的值。

如上所述，使用圖表(d1)、(d2)或圖表(g1)、(g2)所表示的關系和圖表(f2)或(c2)所表示的關系，通過簡單的計算，能夠得到幾乎不包含散射所引起的誤差的總血紅蛋白量thb以及氧飽和度sat的正確的值。此后，上述的參數w/r、參數w/(r+g)以及參數n/w等也稱作比w/r、比w/(r+g)、比n/w等。

此外，圖4的圖表(d1)或圖5的圖表(g1)中的“w/r”或“w/(r+g)”的分子“w”，如上所述，其為反映了不取決于氧飽和度sat而對應于總血紅蛋白量thb而變化的血紅蛋白的吸收度的積分值ar0的、利用了波長域r0(w帶)的照明光的圖像的像素值，因此，“w”為不取決于氧飽和度sat而對應于總血紅蛋白量thb發生變化的值。該“w”受到圖2(b)所示的光散射的影響。另一方面，如圖表(d1)或圖表(g1)所示，由于“w/r”或“w/(r+g)”不受到光散射的影響，因此，“w/r”或“w/(r+g)”中的分母“r”或“(r+g)”具有示出光散射的程度的信息。

從而，“w/r”或“w/(r+g)”的分子“w”為包括對于生物體組織的總血紅蛋白量thb具有敏感度并且對于生物體組織所引起的光散射具有敏感度的波長域的成分的像的圖像數據，分母“r”或“(r+g)”為包括對于生物體組織的總血紅蛋白量thb不具有敏感度并且對于生物體組織所引起的光散射具有敏感度的波長域的成分的像的圖像數據。所謂包括規定的波長域的成分的像的圖像數據是指由包括規定的波長域的成分的光形成的像的圖像數據。因此，基于“w”的圖像數據和“r”或“(r+g)”的圖像數據，能夠生成對于總血紅蛋白量thb具有敏感度并且對于生物體組織所引起的光散射不具有敏感度的參數。

基于上述的見解，以下從多個圖像數據進行總血紅蛋白量thb以及氧飽和度sat的計算。在總血紅蛋白量thb的計算中，使用表示總血紅蛋白量thb和參數w/r的定量關系的數值表t1(或者函數)，參照該數值表t1，能夠從生物體組織中的比w/r算出總血紅蛋白量thb。并且，在總血紅蛋白量thb的計算中，使用表示總血紅蛋白量thb和參數w/(r+g)的定量關系的數值表t1(或者函數)，參照該數值表t1，也能夠從生物體組織中的比w/(r+g)算出總血紅蛋白量thb。在氧飽和度sat的計算中，使用表示總血紅蛋白量thb、參數n/w以及氧飽和度sat的定量關系的數值表t2(或者函數)，參照該數值表t2，能夠從生物體組織中的比n/w算出氧飽和度sat。如上所述，參數n/w為對于生物體組織的氧飽和度sat(第二特征量)具有敏感度并且對于總血紅蛋白量thb(第一特征量)以及光散射不具有敏感度的參數。

<內窺鏡裝置的構成>

圖6為示出本實施方式涉及的內窺鏡裝置1的構成的一例的框圖。圖7為說明內窺鏡裝置1的控制器的構成的一例的框圖。本實施方式的內窺鏡裝置1具備：電子內窺鏡100、處理器200以及監視器300。電子內窺鏡100以及監視器300能夠拆裝地連接于處理器200。并且，光源部400以及圖像處理部500內置于處理器200。

電子內窺鏡100具有插入被檢者的體內的插入管110。在電子內窺鏡100的內部設置有在大致全長上延伸的導光部131。導光部131的一端部(前端部131a)配置于插入管110的前端部(插入管前端部111)，導光部131的另一端部(基端部131b)連接于處理器200。處理器200內置有光源部400，該光源部400具備氙氣燈等的生成光量大的白色光wl的光源燈430等，由該光源部400生成的照明光il入射至導光部131的基端131b。入射至導光部131的基端131b的光通過導光部131而被引導至其前端部131a，從前端部131a放射。與導光部131的前端部131a對向配置的配光透鏡132設置于電子內窺鏡100的插入管前端部111，從導光部131的前端部131a放射的照明光il通過配光透鏡132對于插入管前端部111的附近的生物體組織t進行照明。

并且，物鏡光學系統121以及拍攝元件141設置于插入管前端部111。由生物體組織t的表面反射或者散射的照明光il的一部分(返回光)入射至物鏡光學系統121而被聚光，在拍攝元件141的感光面上成像。本實施方式的拍攝元件141為在其感光面上具備彩色濾光片141a的彩色圖像拍攝用的ccd(電荷耦合裝置，chargecoupleddevice)圖像傳感器。也可以將cmos(互補金屬氧化物半導體，complementarymetaloxidesemiconductor)圖像傳感器等的其他種類的拍攝元件使用于拍攝元件141。物鏡光學系統121、彩色濾光片141a、拍攝元件141構成拍攝部122。

彩色濾光片141a為排列有使紅色的光通過的r彩色濾光片、使綠色的光通過的g彩色濾光片、使藍色的光通過的b彩色濾光片并且直接形成于拍攝元件141的各感光元件上的所謂的片上濾光片。即，彩色濾光片141a以如下方式構成：在拍攝元件141感光前，將該光濾光為rgb顏色空間上的r、g、b的各個波長域。r、g、b的各濾光片具有圖8所示的分光特性。圖8為示出內置于拍攝元件141的彩色濾光片的透過光譜的一例的圖。本實施方式的r彩色濾光片為使波長大于約570nm的長波長的光通過的濾光片，g彩色濾光片為使波長約470nm～620nm的光通過的濾光片，b彩色濾光片為使波長小于約530nm的短波長的光通過的濾光片。

拍攝元件141以與后述的圖像處理部500同步地驅動的方式被控制，周期性地(例如以1/30秒間隔)輸出與在感光面上成像的生物體組織的圖像相對應的拍攝信號。從拍攝元件141輸出的拍攝信號經由線纜142被發送至處理器200的圖像處理部500。

圖像處理部500具備：a/d轉換電路510、臨時存儲器520、控制器530、視頻存儲器540以及信號處理電路550。a/d轉換電路510對于從電子內窺鏡100的拍攝元件141經由線纜142輸入的拍攝信號進行a/d轉換并輸出數字圖像數據。從a/d轉換電路510輸出的數字圖像數據被發送并存儲至臨時存儲器520。數字圖像數據中包含：由安裝有r彩色濾光片的感光元件拍攝的r數字圖像數據、由安裝有g彩色濾光片的感光元件拍攝的g數字圖像數據以及由安裝有b彩色濾光片的感光元件拍攝的b數字圖像數據。

控制器530對于存儲于臨時存儲器520的單個或者多個數字圖像數據進行處理并生成顯示于監視器300的畫面數據，將其發送至視頻存儲器540。例如，控制器530生成畫面數據等并使其存儲于視頻存儲器540，該畫面數據包括：由表示生物體組織的總血紅蛋白量thb的分布的圖像數據以及表示氧飽和度sat的分布的圖像數據生成的畫面數據、由單一數字圖像數據生成的畫面數據、排列有多個數字圖像數據的圖像的畫面數據、或者包含基于多個數字圖像數據按照每個像素(x、y)生成生物體組織t的反射光譜并據此顏色區分正常部和病變部的圖像的畫面數據、包含對應于特定的像素(x、y)的生物體組織t的反射光譜的圖表顯示的畫面數據等。

如圖7所示，控制器530主要包括：內部存儲器532、第一參數生成部533、第一特征量取得部534、第二參數生成部535、第二特征量取得部536、特征量分布圖像生成部537和控制器本體部538。

內部存儲器532存儲使用后述各照明光拍攝的數字圖像數據，并且，保持表示總血紅蛋白量thb和上述的參數w/r的定量關系的數值表t1(或者函數)以及表示總血紅蛋白量thb、上述參數n/w以及氧飽和度sat的定量關系的數值表t2(或者函數)。根據需要調出上述存儲的信息。

第一參數生成部533從存儲于內部存儲器532的彩色圖像數據逐個像素地生成參數(第一參數)w/r的值。參數w/r的值為，在波長域r0(w帶)的光下的、由拍攝元件141拍攝生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w，和在白色光wl的照明下拍攝生物體組織得到的rgb顏色空間上的普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r的在相同像素位置的像素值的比。波長域r0為，與白色光wl的波長域不同的、對應于總血紅蛋白量thb(第一特征量)的程度而生物體組織的吸光度不同的波長域。第一普通觀察圖像數據r為經由拍攝元件141的r彩色濾光片拍攝的圖像的數據。如圖4的圖表(d1)、(d2)所示，參數w/r為對于生物體組織的總血紅蛋白量thb具有敏感度并且對于生物體組織所引起的光散射不具有敏感度的參數。

第一特征量取得部534基于參數w/r的值取得總血紅蛋白量thb。第一特征量取得部534，通過調出并參照表示保持于內部存儲器532的總血紅蛋白量thb和參數w/r的定量關系的數值表t1(或者函數)，從參數w/r的值逐一像素地求得總血紅蛋白量thb。也就是說，第一特征量取得部534基于參數w/r取得總血紅蛋白量thb(第一特征量)。參數w/r為，在波長域與白色光不同的、對應于總血紅蛋白量thb(第一特征量)的程度而生物體組織的吸光度不同的第一特殊光的照明下拍攝生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w，和在白色光的照明下拍攝生物體組織而得到的rgb顏色空間上的普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r的比。

此外，第一特殊觀察圖像數據w或r成分所包含的圖像的波長域由于拍攝元件141的種類以及彩色濾光片141a的濾光特性而變化，除此之外，第一特殊觀察圖像數據w或r成分所包含的圖像的波長域也會由于內窺鏡系統10的裝置間誤差而變化。因此，確定適當的系數α，將該系數α乘以第一普通觀察圖像數據r得到數據αr，優選使用αr代替第一普通觀察圖像數據r算出參數w/(αr)，使用該參數w/(αr)代替參數w/r。該系數α能夠預先通過使用總血紅蛋白量thb以及氧飽和度sat已知的樣品的預備實驗求得。也就是說，優選的是，處理器200在開始使用內窺鏡系統10之前，進行使用上述已知的樣品的預備實驗，確定合適的系數α并存儲。

第二參數生成部535從存儲于內部存儲器532的彩色圖像數據逐一像素地生成參數(第二參數)n/w的值。參數n/w的值為，由拍攝元件141拍攝在波長域r2(n帶)的光的照明下的生物體組織而得到的第二特殊觀察圖像數據n，和由拍攝元件141拍攝在波長域r0(w帶)的光的照明下的生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w在相同像素位置的像素值的比。波長域r2(n帶)為，與白色光wl的波長域不同的、對應于氧飽和度sat(第二特征量)的程度而生物體組織的吸光度不同的波長域。如圖4的圖表(f1)、(f2)所示，參數n/w為對于生物體組織的氧飽和度sat(第二特征量)具有敏感度并且對于生物體組織所引起的光散射不具有敏感度的參數。

第二特征量取得部536基于參數n/w的值取得氧飽和度sat。第二特征量取得部536，通過調出并參照表示由第一特征量取得部534取得的總血紅蛋白量thb和保持于內部存儲器532的參數n/w以及氧飽和度sat的定量關系的數值表t2(或者函數)，從參數n/w的值逐一像素地求得氧飽和度sat。

特征量分布圖像生成部537基于由第一特征量取得部534求得的總血紅蛋白量thb，生成表示生物體組織中的總血紅蛋白量thb(第一特征量)的分布的特征量分布圖像。或者，基于由第二特征量取得部536求得的氧飽和度sat，生成表示生物體組織中的氧飽和度sat(第二特征量)的分布的特征量分布圖像。進一步，特征量分布圖像生成部537生成表示對于總血紅蛋白量thb或氧飽和度sat進行規定的處理的處理結果的分布的特征量分布圖像。

通過上述制作的特征量分布圖像的畫面數據被發送至信號處理電路550。

控制器本體部538進行處理器200以及電子內窺鏡100的構成部分的動作的管理以及控制。

信號處理電路550基于被發送至信號處理電路550并被存儲于視頻存儲器540的畫面數據，生成并輸出規定的格式(例如，符合ntsc標準或dvi標準的格式)的視頻信號。從信號處理電路550輸出的視頻信號被輸入監視器300。其結果是，由電子內窺鏡100拍攝的內窺鏡圖像等被顯示于監視器300。

光源部400除了上述的光源430之外，還包括：聚光透鏡440、旋轉濾光片410、濾光片控制部420以及聚光透鏡450。從光源430射出的大致平行光的白色光wl被聚光透鏡440聚光，通過旋轉濾光片410之后，被聚光透鏡450再次聚光，入射至導光部131的基端131b。此外，旋轉濾光片410能夠通過直線導軌等的移動單元(未圖示)，在白色光wl的光路上的適用位置和光路外的退避位置之間移動。

此外，光源部400的構成不限于圖6所示。例如，也可以將產生匯聚光的燈用于光源430。這種情況下，可以采用例如使白色光wl在聚光透鏡440的近前聚光，并使其作為擴散光入射至聚光透鏡440的構成。

并且，也可以采用不使用聚光透鏡440，而使光源430產生的大致平行光直接入射至旋轉濾光片410的構成。

并且，在使用產生匯聚光的燈的情況下，也可以采用如下構成：使用準直透鏡代替聚光透鏡440，使白色光wl以大致平行光的狀態入射至旋轉濾光片410。例如，在將電介質多層膜濾光片等的干涉型的光學濾光片用于旋轉濾光片410的情況下，通過使大致平行光的白色光wl入射至旋轉濾光片410并使白色光wl向光學濾光片的入射角相同，能夠得到更為良好的濾光片特性。

例如，也可以將產生發散光的燈用于光源430。這種情況下，也可以采用如下構成：使用準直透鏡代替聚光透鏡440，使大致平行光的白色光wl入射至旋轉濾光片410。

旋轉濾光片410以如下方式構成：其為具備多個光學濾光片的圓盤型的光學單元，對應于其旋轉角度切換通過波長域。旋轉濾光片410的旋轉角度由連接于控制器530的濾光片控制部420控制。控制器530經由濾光片控制部420控制旋轉濾光片410的旋轉角度，從而，通過旋轉濾光片410被供給至導光部131的照明光il的光譜被切換。

圖9為旋轉濾光片410的外觀圖(正面圖)。旋轉濾光片410具備：大致圓盤狀的框411、四個扇形的光學濾光片415、416、417以及418。圍繞框411的中心軸等間隔地形成有三個扇形狀的窗414a、414b以及414c，各光學濾光片415、416、417以及418分別嵌入各窗414a、414b、4144c以及414d。此外，本實施方式的光學濾光片均為電介質多層膜濾光片，也可以使用其他方式的光學濾光片(例如，將吸收型的光學濾光片或電介質多層膜作為反射膜使用的標準濾光片等)。此外，光學濾光片417的光學濾光片具有與光學濾光片418的光學濾光片相同的濾光特性，因此，以下省略光學濾光片415的說明。此外，圖9所示的旋轉濾光片410由四個光學濾光片構成，也可以由三個光學濾光片415、416以及418構成。

并且，在框411的中心軸上形成有軸孔412。濾光片控制部420所具備的伺服電機(未圖示)的輸出軸插入并固定于軸孔412，旋轉濾光片410與伺服電機的輸出軸共同旋轉。

圖9示出白色光wl入射至光學濾光片415的狀態，當旋轉濾光片410向箭頭所示的方向旋轉時，白色光wl所入射的光學濾光片按照415、416、418的順序切換，從而，通過旋轉濾光片410的照明光il的光譜被順次切換。

光學濾光片415以及416為使550nm帶的光選擇性地通過的光帶通濾光片。如圖1所示，光學濾光片415以如下方式構成：使從等吸收點e1至e4的波長域(即，波長域r0(w帶))的光低損失地通過，遮斷其以外的波長區域的光。并且，光學濾光片416以如下方式構成：使從等吸收點e2至e3的波長域(即，波長域r2(n帶))的光低損失地通過，遮斷其以外的波長區域的光。

如圖1所示，波長域r1中包含源自氧化血紅蛋白的吸收峰值p1的峰值波長，波長域r2中包含源自還原血紅蛋白的吸收峰值p2的峰值波長，波長域r3中包含源自氧化血紅蛋白的吸收峰值p3的峰值波長。并且，在波長域r0中包含三個吸收峰值p1、p2、p3的各峰值波長。

此外，光學濾光片415以及416的通過波長域即w帶以及n帶(圖1)包含于彩色濾光片141a的g彩色濾光片的通過波長域(圖8)。從而，由通過光學濾光片415或416的光形成的被拍攝體圖像的圖像數據為，由拍攝元件141的安裝有g彩色濾光片的感光元件拍攝、作為g數字圖像數據而取得、在波長域中與rgb顏色空間上的g的波長域相同波長域的數據。從而，上述的第一特殊觀察圖像數據w和第二特殊觀察圖像數據n為與rgb顏色空間上的g的波長域相同波長域的數據。

在此，通過光學濾光片415的光是為了得到第一特殊觀察圖像數據而照明生物體組織的第一特殊光，通過光學濾光片416的光是為了得到第二特殊觀察圖像數據而照明生物體組織的第二特殊光。第一特殊觀察圖像數據用于取得上述的參數“w/r”的“w”，參數“w/r”用于求得總血紅蛋白量thb。第二特殊觀察圖像數據用于取得上述的參數“n/w”的“n”，參數“n/w”用于求得氧飽和度sat。

以生物體組織對于第一特殊光的吸光度取決于總血紅蛋白量thb(第一特征量)但不取決于氧飽和度sat(第二特征量)的方式，設定第一特殊光的波長域即r0波長域。并且，以生物體組織對于第二特殊光的吸光度取決于總血紅蛋白量thb(第一特征量)以及氧飽和度sat(第二特征量)的雙方的方式，設定第二特殊光的波長域即波長域r2。

并且，光學濾光片418為紫外線截斷濾光片，通過光學濾光片418的照明光il(即白色光)用于普通觀察圖像的拍攝。從而，通過光學濾光片418的白色光，與光源430發出的白色光wl同樣地，在可見光波長區域變化少，因此，稱為白色光wl。該白色光wl用于取得上述的參數“w/r”的“r”，參數“w/r”用于求得總血紅蛋白量thb。

此外，也可以形成不使用光學濾光片418而開放框411的窗414c的構成。此外，在本說明書中，將通過光學濾光片415或者416的照明光il也稱為特殊光(第一特殊觀察光、第二特殊觀察光)，將通過光學濾光片418的白色光(或者寬帶域光)也稱為普通光(普通觀察光)。

并且，在窗414a，與光學濾光片415重疊地安裝有減光濾光片(nd濾光片)419。減光濾光片419，在可見光全域內與波長無關地不使照明光il的光譜發生變化而僅使光量減少。由于減光濾光片419的使用，通過光學濾光片415以及減光濾光片419的照明光il的光量，被調整為與通過光學濾光片416的照明光il的光量大致相同的程度。從而，在使用通過光學濾光片415、416任一個的照明光il的情況下，都能夠以同樣的曝光時間進行適當的曝光下的拍攝。

在本實施方式中，使用網眼細的金屬網作為減光濾光片419。除了金屬網之外，也可以使用狹縫或半反射鏡等的其他方式的減光濾光片。此外，也可以不使用減光濾光片而調整光學濾光片415、416自身的透過率。此外，也可以將減光濾光片安裝于窗414b、414c。此外，也可以通過改變窗414a～414c的中心角(即開口面積)調整通過光量。此外，也可以不使用減光濾光片而對于所使用的每個光學濾光片調整曝光時間。

在框411的周緣部形成有貫通孔413。貫通孔413在框411的旋轉方向上形成于與窗414a和窗414c的邊界部相同的位置(相位)。在框411的周圍，用于檢測貫通孔413的光斷續器422以包圍框411的周緣部的一部分的方式配置。光斷續器422連接于濾光片控制部420。

這樣，光學裝置400使用旋轉的光學濾光片切換白色光和特殊光并發出。

此外，本實施方式的光源裝置400，為使從一個光源430放射的光透過光學濾光片并射出不同波長域的多個光的構成，但是也可以將不同波長域的不同的多個光例如發光二極管或輸出激光的激光元件等的半導體光源代替光源燈430，作為光源400的代替的光源使用。這種情況下，可以不使用旋轉濾光片410。

本實施方式的內窺鏡裝置1具有普通觀察模式和分光分析模式這兩種動作模式。普通觀察模式為使用白色光wl拍攝彩色圖像的動作模式。分光分析模式為，基于使用分別通過光學濾光片415以及416的照明光il即第一特殊光以及第二特殊光而拍攝的數字圖像數據進行分光分析，顯示生物體組織中的生物體分子的分布圖像(例如氧飽和度分布圖像)的模式。內窺鏡裝置1的動作模式，通過用戶對于例如處理器200的操作面板(未圖示)或電子內窺鏡100的操作按鈕(未圖示)的操作而被切換。

在普通觀察模式下，控制器530控制移動單元，使旋轉濾光片410從適用位置向退避位置移動。此外，在分光分析模式下，旋轉濾光片410配置于適用位置。并且，在旋轉濾光片410不具有移動單元的情況下，控制器530控制濾光片控制部420，在白色光wl入射至光學濾光片418的位置使旋轉濾光片410靜止。并且，在對于由拍攝元件141拍攝的數字圖像數據實施了去馬賽克等的規定的圖像處理之后，轉換為視頻信號而使監視器300進行畫面顯示。

在分光分析模式中，控制器530控制濾光片控制部420使旋轉濾光片410以一定轉速旋轉驅動，同時，順次進行利用分別通過光學濾光片415、416以及418的照明光il進行的生物體組織t的拍攝。控制器530使用分別通過光學濾光片415、416的照明光il而取得的特殊觀察圖像的圖像數據和通過光學濾光片418的照明光il而取得的普通觀察圖像的圖像數據，制作特征量分布圖像和普通觀察圖像，并且生成將特征量分布圖像和普通觀察圖像并列的畫面數據。該畫面數據被進一步轉換為視頻信號而顯示于監視器300。

在分光分析模式下，濾光片控制部420基于光斷續器422檢出貫通孔413的時序，檢出旋轉濾光片410的旋轉的相位，并將其與從控制器530供給的時序信號的相位比較，調整旋轉濾光片410的旋轉的相位。來自控制器530的時序信號與拍攝元件141的驅動信號同步。從而，旋轉濾光片410與拍攝元件141的驅動同步地、以大致一定的轉速被旋轉驅動。具體而言，旋轉濾光片410的旋轉被以如下方式控制：每次進行拍攝元件141的一像素(r、g、b三幀)的拍攝時，切換白色光wl入射的光學濾光片415、416、417(窗414a～c)。

這樣，處理器200兼具如下功能：作為處理從電子內窺鏡100的拍攝元件141輸出的拍攝信號的視頻處理器的功能；作為將用于照明被拍攝體即生物體組織t的照明光il供給至電子內窺鏡100的導光部131的光源裝置的功能。

接著，對于在分光分析模式中執行的分光分析處理進行說明。圖10為表示分光分析處理的順序的流程圖。

在通過用戶操作選擇分光分析模式的情況下，如上所述，濾光片控制部420以一定的轉速旋轉驅動旋轉濾光片410。并且，從光源部400順次供給通過光學濾光片415、416、418的照明光il，順次進行使用各照明光il的拍攝(s1)。具體而言，使用通過光學濾光片415的波長域r0(w帶)的第一特殊光即照明光il拍攝的g數字圖像數據w(x、y)、使用通過光學濾光片416的波長域r2(n帶)的第二特殊光即照明光il拍攝的g數字圖像數據n(x、y)以及使用通過光學濾光片(紫外線截斷濾光片)418的普通光即作為白色光wl的照明光il拍攝的r數字圖像數據r(x、y)、g數字圖像數據g(x、y)以及b數字圖像數據b(x、y)存儲于控制器530的內部存儲器532。

接著，圖像處理部500使用通過處理s1取得的r數字圖像數據r(x、y)、g數字圖像數據g(x、y)以及b數字圖像數據b(x、y)，進行選擇作為以下的分析處理(處理s3-s8)的對象的像素的像素選擇處理s2。該像素選擇處理s2由控制器530進行。

關于不包含血液的部位或生物體組織的顏色受到來自血紅蛋白以外的物質的支配性影響的部位，即使從像素的顏色信息計算氧飽和度sat或血流量也不會得到有意義的值，僅會成為干擾。如果將這種干擾提供給醫師的話，不僅會成為醫生診斷的阻礙，還會對于圖像處理部500施加無用的負荷而產生使處理速度下降的弊端。因此，本實施方式的分析處理以如下方式構成：選擇適合分析處理的像素(即，記錄了血紅蛋白的分光學特征的像素)，僅對于被選擇的像素進行分析處理。

在像素選擇處理s2中，僅全部滿足下式4、式5以及式6的條件的像素作為分析處理的對象像素而被選擇。

[式4]

b(x，y)/g(x，y)＞a1

[式5]

r(x，y)/g(x，y)＞a2

[式6]

b(x，y)/g(x，y)＞a3

其中，a1、a2、a3為正的常數。

上述三個條件式基于血液的透過光譜中的g成分＜b成分＜r成分的值的大小關系設定。此外，也可以僅使用上述三個條件式中的一個或者兩個(例如，關注血液所特有的紅色而僅使用式5以及式6)進行像素選擇處理s2。

接著，像素處理部500的控制器530進行第一分析處理s3。表示由圖4的圖表(d1)或者(d2)所表示的總血紅蛋白量thb和參數w/r的定量關系的數值表t1(或者函數)被保持于控制器530的內部存儲器532。在第一分析處理s3中，使用該數值表t1，從由處理s1取得的g數字圖像數據w(x、y)以及r數字圖像數據r(x、y)取得總血紅蛋白量thb的值。

具體而言，首先通過式7，關于各像素(x，y)計算參數w/r(x，y)。

[式7]

w/r(x，y)＝w(x，y)/r(x，y)

接著，參照數值表t1，讀取與通過式7計算的參數w/r(x，y)的值相對應的總血紅蛋白量thb(x，y)的值并取得。

被內部存儲器532保持的數值表t1(以及后述的數值表t2)的定量關系通過預先的理論計算或實驗取得。此外，在圖4的(d1)、(d2)中，總血紅蛋白量thb的值和參數w/r的值不具有完全地一一對應的關系，數值表t1中保持了總血紅蛋白量thb和參數w/r的代表性的一一對應的定量關系(例如，平均值或中間值)。因此，通過數值表t1，從參數w/r的值直接確定總血紅蛋白量thb。

接著，像素處理部500的控制器530進行第二分析處理s4。表示圖4的圖表(f2)所示的總血紅蛋白量thb和參數n/w以及氧飽和度sat的定量關系的數值表t2(或者函數)被保持于控制器530的內部存儲器532。在數值表t2中，將總血紅蛋白量thb、參數n/w以及氧飽和度sat這三個數值(以下稱為“數值組”)相關聯并保持。在第二分析處理s4中，使用該數值表t2，從由處理s1取得的g數字圖像數據w(x、y)、n(x，y)以及由第一分析處理s3取得的總血紅蛋白量thb(x，y)的值，取得各像素的氧飽和度sat(x，y)的值。

具體而言，首先通過式8，關于各像素(x，y)計算參數n/w(x，y)。

[式8]

n/w(x，y)＝n(x，y)/w(x，y)

接著，關于各像素(x，y)，參照數值表t2，抽出由第一分析處理s3取得的總血紅蛋白量thb(x，y)的值和最接近由式8計算的參數n/w(x，y)的值的數值組，讀取抽出的數值組的氧飽和度sat的值，作為該像素(x，y)的氧飽和度sat(x，y)的值而取得。

在控制器530的內部存儲器532中，存儲表示氧飽和度sat(x，y)和顯示色(像素值)的關系的數值表(或者函數)。并且，在處理s5(圖6)中，控制器530參照該數值表(或者函數)，將表示對應于由處理s4得到的氧飽和度sat(x，y)的顯示色的像素值作為生物體信息圖像數據而生成。

并且，控制器530從使用通過光學濾光片(紫外線截斷濾光片)418的照明光il(白色光)而拍攝的r數字圖像數據r(x、y)、g數字圖像數據g(x、y)以及b數字圖像數據b(x、y)生成普通觀察圖像數據。

圖11示出控制器530生成的圖像數據的顯示例。圖11(a)為從由上述的處理s5取得的氧飽和度sat(x，y)生成的氧飽和度分布圖像數據(二維顯示)的顯示例。并且，圖11(b)為以將氧飽和度作為垂直軸的三維圖表的形式生成的氧飽和度分布圖像數據(三維顯示)的顯示例。此外，圖11為觀察以橡膠圈壓迫中指的近位手指關節間關節附近的狀態的右手時的圖。在距離右手中指的壓迫部的遠位側，顯示出血流由于壓迫而被阻礙，氧飽和度sat變低的狀態。

并且，控制器530從生成的氧飽和度分布圖像數據以及普通觀察圖像數據，生成在一個畫面上并列顯示普通觀察圖像和氧飽和度分布圖像的畫面數據，并將其存儲于視頻存儲器540。此外，控制器530的特征量分布圖像生成部537根據用戶的操作能夠生成如下各種顯示畫面：僅顯示氧飽和度分布圖像的顯示畫面、僅顯示普通觀察圖像的顯示畫面、在氧飽和度分布圖像和/或普通觀察圖像上附加顯示患者的id信息或觀察條件等的附帶信息的顯示畫面、組合制作總血紅蛋白量thb和氧飽和度sat的新的特征量分布圖像的顯示畫面等。

已知在惡性腫瘤的組織中，總血紅蛋白量thb由于血管新生而比正常的組織多，并且，由于氧代謝顯著，氧飽和度sat低于正常的組織。因此，控制器530的特征量分布圖像生成部537，也可以進行抽出下述像素，即，由第一分析處理s3取得的總血紅蛋白量thb大于規定的基準值(第一基準值)、并且由第二分析處理s4取得的氧飽和度sat小于規定的基準值(第二基準值)的像素的處理，生成對于例如普通觀察圖像數據所對應的像素進行了強調顯示處理的病變部強調圖像數據，與普通觀察圖像和/或氧飽和度分布圖像同時(或單獨地)使病變部強度圖像顯示于監視器300。

作為強調顯示處理例如包括：使相應的像素的像素值增加的處理；使色相變化的處理(例如，增加r成分而增強紅色的處理或使色相旋轉規定角度的處理)；使相應像素閃爍(或使色相周期性變化)的處理。

此外，控制器530也可以構成為：基于與氧飽和度sat(x，y)的平均值的偏差和與總血紅蛋白量thb(x，y)的平均值的偏差而計算示出惡性腫瘤的可疑程度的指標z(x，y)，生成以指標z為像素值的圖像數據(惡性可疑度圖像數據)代替病變部強調圖像數據。

本實施方式的內窺鏡裝置1，由于以從由拍攝元件141拍攝的彩色圖像數據生成對于生物體組織的總血紅蛋白量thb(第一特征量)具有敏感度且對于生物體組織所引起的光散射不具有敏感度的參數“w/r”(第一參數)的方式構成，因此，總血紅蛋白量thb(第一特征量)的光散射所引起的誤差得以降低，能夠進行精度更高的分光學分析。

此外，在內窺鏡裝置1中，由于以基于圖像數據“w”、圖像數據“r”生成比w/r(第一參數)的方式構成，因此，能夠容易且以短時間的處理生成比w/r(第一參數)。圖像數據“w”包含對于生物體組織的總血紅蛋白量thb(第一特征量)具有敏感度且對于生物體組織所引起的光散射具有敏感度的波長域的成分。圖像數據“r”包含對于生物體組織的總血紅蛋白量thb(第一特征量)不具有敏感度且對于所述生物體組織所引起的光散射具有敏感度的波長域的成分。特別是對于在操作電子內窺鏡100的同時施以處理的操作者來說，從生物體組織的特征量分布圖像發現值得關注的位置，從特定地觀察生物體組織的病變部的方面來看，特征量分布圖像被實時地顯示，因此是優選的。從這方面來看，從上述的兩個圖像數據容易且短時間地生成比w/r(第一參數)是優選的。

上述的兩個圖像數據為，在波長域與白色光wl不同并且對應于總血紅蛋白量thb(第一特征量)的程度而生物體組織的吸光度不同的波長域r0(w帶)的第一特殊光的照明下拍攝生物體組織而得到的第一特殊觀察圖像數據w、和在白色光wl的照明下拍攝生物體組織而得到的rgb顏色空間上的普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r，特別是，由于利用第一特殊光的照明得到第一特殊觀察圖像數據w，因此，能夠得到對于波長域r0(w帶)的吸收度的變化敏感的比w/r。因此，能夠基于比w/r算出高精度的總血紅蛋白量thb(第一特征量)。

由于用于比w/r(第一參數)的計算的第一普通觀察圖像數據r為經由拍攝元件141的r彩色濾光片而拍攝的圖像的數據，因此，沒有必要將光按照各個波長分光而取出希望的波長域的成分，能夠以短時間取得比w/r，從而，在電子內窺鏡100中能夠實時地顯示特征量分布圖像。

并且，由于光源裝置400被構成為，從用于顯示生物體組織的像的普通觀察模式下使用的白色光源發出的白色光中，使用光學濾光片取出用于顯示生物體組織的特征量分布圖像的分光分析模式下使用的第一特殊光，因此，能夠使得裝置構成簡單，能夠實現處理器200的尺寸縮小，能夠確保在操作電子內窺鏡100的同時施以處理的醫療現場的占用空間。

由于控制器530存儲表示比w/r(第一參數)和總血紅蛋白量thb(第一特征量)的量的關系的數據，第一特征量取得部534使用表示量的關系的數據求得生物體組織的總血紅蛋白量thb，因此，本實施方式與每次取得彩色圖像數據時不使用表示量的關系的數據而計算總血紅蛋白量thb以及氧飽和度sat的情況相比，能夠高效地算出總血紅蛋白量thb以及氧飽和度sat。因此，能夠縮小處理器200的運算電路，從而，即使生成高畫質的圖像，也能夠以低成本、低發熱量提供省電的處理器200。

用于求得比w/r(第一參數)的第一特殊觀察圖像數據w為與rgb顏色空間上的g的波長域相同波長域的數據，并且為經由g彩色濾光片由拍攝元件141拍攝的圖像的數據，因此，沒有必要將光按照各個波長分光而取出希望的波長域的成分，能夠以短時間取得比w/r，從而，在電子內窺鏡100中能夠實時地顯示特征量分布圖像。

此外，由于處理器200的第二參數生成部535以從彩色圖像數據生成對于生物體組織的氧飽和度sat(第二特征量)具有敏感度且對于光散射不具有敏感度的比n/w(第二參數)的方式構成，第二特征量取得部537以基于總血紅蛋白量thb(第一特征量)以及比n/w(第二參數)取得氧飽和度sat(第二特征量)的方式構成，因此，氧飽和度sat(第二特征量)的光散射所引起的誤差得以降低，能夠進行精度更高的分光學分析。

由于光源裝置400被構成為發出與白色光的波長域不同并且對應于氧飽和度sat(第二特征量)的程度而生物體組織的吸光度不同的第二特殊光，比n/w利用第二特殊光的照明而取得，因此，能夠得到對于波長域r2(n帶)的吸收度的變化敏感的比n/w。因此，能夠基于比n/w算出高精度的氧飽和度sat(第二特征量)。

在本實施方式中，由于求取比n/w所使用的第一特殊光的波長域，如圖1所示，以生物體組織對于第一特殊光的吸光度取決于總血紅蛋白量thb(第一特征量)而不取決于氧飽和度sat(第二特征量)的方式設定，具體而言，設定為波長域r0(w帶)，因此，基于比n/w能夠算出高精度的氧飽和度sat(第二特征量)。

在本實施方式中，由于求取比n/w所使用的第二特殊光的波長域，以生物體組織對于第二特殊光的吸光度取決于總血紅蛋白量thb(第一特征量)以及氧飽和度sat(第二特征量)的雙方的方式設定，因此，基于根據比w/r求得的總血紅蛋白量thb和比n/w能夠算出高精度的氧飽和度sat(第二特征量)。

用于求得比n/w(第二參數)的第二特殊觀察圖像數據n為與rgb顏色空間上的g的波長域相同波長域的數據，并且為經由g彩色濾光片由拍攝元件141拍攝的圖像的數據，因此，沒有必要將光按照各個波長分光而取出希望的波長域的成分，能夠以短時間取得比n/w，從而，在電子內窺鏡100中能夠實時地顯示特征量分布圖像。

由于控制器530的特征量分布圖像生成部537基于總血紅蛋白量thb(第一特征量)或基于氧飽和度sat(第二特征量)，生成表示生物體組織中的總血紅蛋白量thb(第一特征量)的分布或氧飽和度sat(第二特征量)的特征量分布圖像，以及，生成表示基于總血紅蛋白量thb(第一特征量)以及氧飽和度sat(第二特征量)處理的結果的特征量分布圖像，因此，內窺鏡裝置1對于在操作電子內窺鏡100的同時施以處理的操作者來說，能夠提供對于確定生物體組織的病變部有用的支援圖像。

以上為本實施方式的說明，但本發明不限于上述的構成，在本發明的技術思想的范圍內能夠進行各種變形。

并且，在本實施方式中采用在第一分析處理s1中從特殊觀察以及普通觀察的圖像數據計算參數w/r，基于由圖4的圖表(d1)、(d2)表示的參數w/r和總血紅蛋白量thb的關系而確定總血紅蛋白量thb的構成，但本發明不限于該構成。例如，也可以采用在第一分析處理s1中從特殊觀察以及普通觀察的圖像數據計算參數w/(r+g)，基于由圖5的圖表(g1)、(g2)表示的總血紅蛋白量thb和參數w/(r+g)的關系而確定總血紅蛋白量thb的構成。這種情況下，由于散射對于參數w/(r+g)的影響非常小，因此，能夠進行散射所引起的干擾更小的測定。

此外，r成分或g成分所包含的像的波長域除了由于拍攝元件141的種類以及彩色濾光片141a的濾光特性而變化之外，r成分或g成分所包含的像的波長域也會由于內窺鏡系統10的裝置間誤差而變化。因此，預定適當的系數β、γ，使用系數β、γ將普通觀察圖像數據的r成分即第一普通觀察圖像數據r和g成分即第二普通觀察圖像數據g加權求和運算得到和βr+γg，優選使用和βr+γg代替和(r+g)算出參數w/(βr+γg)，使用該參數w/(βr+γg)代替參數w/(r+g)。系數β、γ能夠預先通過使用總血紅蛋白量thb以及氧飽和度已知的樣品通過預備實驗求得。也就是說，優選的是，處理器200在開始使用內窺鏡系統10之前，進行使用上述已知的樣品的預備實驗，確定合適的系數β、γ并存儲。

并且，在本實施方式中采用在第二分析處理s2中從特殊觀察的圖像數據計算參數n/w，基于由圖4的圖表(f2)表示的參數n/w和總血紅蛋白量thb和氧飽和度sat的關系而確定氧飽和度sat的構成，但本發明不限于該構成。例如，也可以采用在第二分析處理s2中從普通觀察的圖像數據計算參數b/g，基于由圖4的圖表(c2)表示的參數b/g和總血紅蛋白量thb和氧飽和度sat的關系而確定氧飽和度sat的構成。這種情況下，由于不需要為了取得參數n而進行使用光學濾光片416的特殊觀察，因此，能夠削減光學濾光片426，并且，能夠以更少的處理量/時間取得氧飽和度sat等的生物體信息。

并且，在本實施方式中，將本發明適用于生物體組織中的血紅蛋白的濃度分布的分析中，也可以將本發明適用于使生物體組織的顏色變化的其他生物體物質(例如，荷爾蒙等的分泌物)的濃度分布的分析中。

并且，本實施方式的拍攝元件141以在其前面具備r、g、b的原色系彩色濾光片的彩色圖像拍攝用的拍攝元件為例進行了說明，但不限于該構成，例如，也可以使用具備y、cy、mg、g的補色系彩色濾光片的彩色圖像拍攝用的拍攝元件。

此外，本實施方式的拍攝元件141以具備片上式的彩色濾光片141a的彩色圖像拍攝用的拍攝元件為例進行了說明，但不限于該構成，例如，也可以使用黑白圖像拍攝用的拍攝元件，形成具備所謂面順序方式的彩色濾光片的構成。并且，彩色濾光片141a不限于片上式的構成，也能夠配置于從光源430至拍攝元件141的光路中。

此外，在本實施方式中使用了旋轉濾光片410，但本發明不限于該構成，也能夠使用能夠切換通過波長域的其他方式的波長可變濾光片。

此外，在本實施方式中，旋轉濾光片410采用了設置于光源側并且對于白色光wl進行濾光的構成，但本發明不限于該構成，也可以形成將旋轉濾光片410設置于拍攝元件側(例如，物鏡光學系統121和拍攝元件131之間)并且對于來自被拍攝體的返回光進行濾光的構成。

此外，在本實施方式中，采用了在分光分析模式中在使旋轉濾光片410以一定的轉速旋轉的同時以規定的時間間隔進行拍攝的構成，但本發明不限于該構成，例如，也可以形成使旋轉濾光片410的旋轉位置以規定的時間間隔階段性地變化并且在旋轉濾光片410靜止的狀態下進行拍攝的構成。

此外，在本實施方式中，作為產生照明用的寬帶域光的光源使用氙氣燈等的白色光源，但也能夠使用產生在所使用的各光學濾光片的通過波長域全域內具有足夠的光量的非白色的寬帶域光的光源。

此外，在本實施方式中，使用了透過型的光學濾光片，也可以使用反射通過波長域的反射型的光學濾光片。

本實施方式為內窺鏡系統(內窺鏡裝置)，也能夠適用于使用數字相機(例如，數字單鏡頭反光照像機或數字攝像機)的分析裝置中。例如，在將拍攝部適用于數碼相機的情況下，也能夠進行體表組織的觀察或開顱手術時的腦組織的觀察(例如，腦血流量的迅速檢測)。

這種情況下，分析裝置包括：光源裝置；具備以拍攝由光源裝置發出的光照明的生物體組織并生成彩色圖像數據的方式構成的拍攝元件的拍攝部；處理器，具有：以根據由拍攝元件的拍攝得到的彩色圖像數據生成對于生物體組織的第一特征量具有敏感度并且對于生物體組織所引起的光散射不具有敏感度的第一參數的方式構成的第一參數生成部、以基于該第一參數取得第一特征量的方式構成的第一特征量取得部。