JP2011229603A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】深さ方向の分解能を高めつつ、２次元的な画像情報を得ることができる内視鏡装置を提供すること。
【解決手段】内視鏡装置は、照射光が照射された対象物からの戻り光により対象物を撮像する内視鏡装置であって、対象物の内部に第１深達距離まで深達する第１波長域の光、および、対象物の内部に第２深達距離まで深達する第２波長域の光を含む照射光を、対象物に照射する照射部と、対象物の表面から第１波長域の光の照射方向に沿って第１深達距離だけ離れた位置からの第１戻り光と、対象物の表面から第２波長域の光の照射方向に沿って第２深達距離だけ離れた位置からの第２戻り光とを、光軸方向に略同じ位置に集光する光学系と、光学系により集光された第１戻り光および第２戻り光を受光する受光部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

生物組織の異なる深さ位置の情報を光学的に取得する観察装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
特許文献１ 特開２００５−９９４３０号公報
特許文献２ 特開２００７−４７２２８号公報

対物レンズを用いて照射光の集光点を波長毎に深さ分離することで深さ方向に多点測定できたとしても、対物レンズの光軸に垂直な面内では一点しか測定することができない。深さ方向の分解能を高めつつ、撮像方向に垂直な面内の画像情報を一度に得ることができない、という課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の一態様においては、照射光が照射された対象物からの戻り光により対象物を撮像する内視鏡装置であって、対象物の内部に第１深達距離まで深達する第１波長域の光、および、対象物の内部に第２深達距離まで深達する第２波長域の光を含む照射光を、対象物に照射する照射部と、対象物の表面から第１波長域の光の照射方向に沿って第１深達距離だけ離れた位置からの第１戻り光と、対象物の表面から第２波長域の光の照射方向に沿って第２深達距離だけ離れた位置からの第２戻り光とを、光軸方向に略同じ位置に集光する光学系と、光学系により集光された第１戻り光および第２戻り光を受光する受光部とを備える。

受光部が受光した第１戻り光および第２戻り光に基づいて、対象物の内部における光学系の光軸方向に異なる位置の画像を生成する画像生成部をさらに備えてよい。

照射部は、対象物の表面を照明する照明光、照明光の波長域より狭い波長域の光である第１波長域の光、および、照明光の波長域より狭い波長域の光である第２波長域の光を発光する光源を有し、受光部は、照明光が照射された対象物からの戻り光をさらに受光し、画像生成部は、照明光が照射された対象物からの戻り光に基づいて、対象物の表面の画像をさらに生成してよい。

照明光は、可視領域に属する光であり第１波長域の光は、青の波長域に属する光であり、第１戻り光は、第１波長域と略同一の波長域に属する光であってよい。

第２波長域の光は、第１波長域より長い波長域に属する光であり、第２戻り光は、第２波長域と略同一の波長域に属する光であってよい。

第２波長域の光は、赤外領域に属する光であってよい。

第１戻り光が属する波長域の光を透過する第１波長フィルタ、および、第２戻り光が属する波長域の光を透過する第２波長フィルタをさらに備え、受光部は、第１波長フィルタが透過した光を受光する第１受光素子、および、第２波長フィルタが透過した光を受光する第２受光素子を有してよい。

複数の第１波長フィルタおよび複数の第２波長フィルタは２次元的に配列されており、第１受光素子および第２受光素子はそれぞれ、複数の第１波長フィルタおよび複数の第２波長フィルタに対応する位置に複数設けられる。

対象物は、照射光に含まれる第２波長域の光により励起されてルミネッセンス光を発光するルミネッセンス物質を含んでおり、光学系は、第１戻り光と、ルミネッセンス物質が発光するルミネッセンス光である第２戻り光とを、光軸方向の略同じ位置に集光してよい。

ルミネッセンス物質は、照射光に含まれる第１波長域および第２波長域の光によりそれぞれ励起されてルミネッセンス光を発光し、光学系は、ルミネッセンス物質が発光するルミネッセンス光の波長域にそれぞれ属する第１戻り光および第２戻り光を、光軸方向の略同じ位置に集光してよい。

照射光に含まれる第１波長域の光および第２波長域の光は、対象物に含まれる異なるルミネッセンス物質をそれぞれ励起してよい。

ルミネッセンス物質をそれぞれ対象物に注入する注入部をさらに備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

一実施形態に係る内視鏡装置１０の一例を示す図である。 撮像部１２４の構成例を、検体２０とともに模式的に示す図である。 挿入部１２０における照射系および撮像系の構成例を模式的に示す図である。 波長フィルタ部３３０および受光部３２０の構成例を模式的に示す図である。 撮像部１２４による照明光画像および狭帯域光画像の撮像タイミングの一例を示す図である。 表示装置１４０の画面の一例を示す図である。 画像生成部１０２が生成する狭帯域光画像の他の例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に係る内視鏡装置１０の一例を示す。本実施形態の内視鏡装置１０は、一例として生物である検体２０の画像を撮像する。具体的には、内視鏡装置１０は、照射光が照射された検体２０からの戻り光により検体２０を撮像する。

一実施形態において、内視鏡装置１０は、検体２０内部の異なる深さの画像を撮像する。例えば、内視鏡装置１０は、異なる波長域に属する特殊観察光を検体２０に照射する。具体的には、内視鏡装置１０は、青波長域および赤波長域の光を成分光として含む特殊観察光を、検体２０に照射する。検体２０に入射した青波長域の光は、比較的に検体２０の表層部に存在する物体で反射および／または散乱されて、青波長域の光が戻される。一方、検体２０に入射した赤波長域の光は、比較的に深部まで深達することができ、深部に存在する物体で反射および／または散乱されて、赤波長域の光が戻される。

内視鏡装置１０が有する撮像光学系は、検体２０内の青波長域の光による観察対象位置からの青波長域の戻り光と、検体２０内の赤波長域の光による観察対象位置からの赤波長域の戻り光とを、撮像光学系の光軸上の略同じ位置に集光する軸上色収差を有する。内視鏡装置１０は、この撮像光学系を通じて検体２０を蛍光撮像することで、異なる深さ位置の特殊観察光画像をワンショットで撮像することができる。

本実施形態において検体２０としては、人間等の生体内部の胃、大腸・結腸等の腸管などの臓器を例示することができる。臓器とは、臓器の内膜および外膜を含む概念とする。本実施形態において、内視鏡装置１０による撮像の対象となる部位を特に検体２０と呼ぶ。内視鏡装置１０は、挿入部１２０、光源１１０、制御装置１００、蛍光剤注入装置１７０、表示装置１４０、記録装置１５０、処置具１８０を備える。挿入部１２０の先端部は、本図のＡ部に拡大して示す。

挿入部１２０は、挿通口１２２、撮像部１２４、および、ライトガイド１２６を有する。挿入部１２０の先端部には、撮像部１２４の一部としての対物レンズ１２５を有する。対物レンズ１２５は、撮像光学系に含まれる。また、挿通口１２２の先端部は、ノズル１２１を有する。

挿入部１２０は、生体内に挿入される。挿通口１２２には、検体２０を処置する鉗子等の処置具１８０が挿入される。挿通口１２２は、挿入された処置具１８０を先端部へとガイドする。処置具１８０の一例としての鉗子は、各種の先端形状を備えることができる。ノズル１２１は、水あるいは空気を検体２０に向けて送出する。

ライトガイド１２６は、光源１１０が発光した光を照射部１２８へと導く。ライトガイド１２６は、例えば光ファイバを用いて実装できる。照射部１２８は、ライトガイド１２６により導かれた光を検体２０に向けて照射する。撮像部１２４は、検体２０からの戻り光を対物レンズ１２５を通じて受光して、検体２０を撮像する。

撮像部１２４は、照明光画像および特殊観察光画像を撮像することができる。撮像部１２４は、可視波長域に属する比較的にブロードなスペクトルの照明光により、検体２０の照明光画像を撮像する。照明光画像を撮像する場合、光源１１０は可視光に属する略白色の光を発光する。照明光には、例えばＲ波長域、Ｇ波長域およびＢ波長域の光を含む。光源１１０が発光した照明光は、ライトガイド１２６を通じて照射部１２８ａから検体２０に向けて照射される。検体２０によって照明光が反射、散乱されて、照明光と実質的に同じ波長域に広がる可視光域の光が、戻り光として対物レンズ１２５に入射する。撮像部１２４は、検体２０からの戻り光を、対物レンズ１２５を通じて撮像する。なお、光源１１０は、照明光を発生する照明光光源を有してよい。照明光光源としては、キセノンランプなどの放電ランプ、ＬＥＤなどの半導体発光素子などを例示することができる。

特殊観察光画像としては、検体２０に狭帯域光を照射することによって撮像された狭帯域光画像を例示することができる。例えば照射部１２８ａは、特殊観察光の一例としてのＢ波長域に属するＢ狭帯域光を検体２０に照射する。Ｂ狭帯域光とは、例えば、照明光に含まれるＢ波長域の光より狭波長域の光とする。照射されたＢ狭帯域光は、大部分が検体２０の表層で反射、散乱されて、戻り光として対物レンズ１２５に入射する。これにより、検体２０の表層部を強調したＢ狭帯域光画像を得ることができる。

照射部１２８ａは、特殊観察光の一例としてのＲ波長域に属するＲ狭帯域光を検体２０に照射する。Ｒ狭帯域光とは、例えば、照明光に含まれるＲ波長域の光より狭波長域の光とする。照射されたＲ狭帯域光は、検体２０の表層部では比較的に反射、散乱されずに、検体２０の比較的に深部まで深達する。そして、検体２０の深部の物体で反射、散乱された光が、戻り光として対物レンズ１２５に入射する。したがって、Ｒ狭帯域光を照射することで、検体２０の深部の情報を表すＲ狭帯域光画像を得ることができる。なお、Ｂ狭帯域光、Ｒ狭帯域光の他に、特殊観察光としてＧ波長域に属するＧ狭帯域光、ＩＲ波長域に属するＩＲ狭帯域光などを例示することができる。なお、狭帯域光を、検体２０の表面を照明する照明光の波長域より狭い波長域の光と定義することもできる。例えば、狭帯域光として、ＩＲからＲの波長域にわたる狭帯域光、および、紫外からＢの波長域にわたる狭帯域光などを例示することができる。

本実施形態では、特殊観察光画像として、Ｂ狭帯域光画像およびＲ狭帯域光画像を撮像する。Ｂ狭帯域光を照射することによるＢ狭帯域戻り光は検体２０内の比較的に表層部からの光であり、Ｒ狭帯域光を照射することによるＢ狭帯域戻り光は検体２０内の比較的に深部からの光となる。このため、Ｂ狭帯域戻り光とＲ狭帯域戻り光とは、検体２０内の互いに異なる位置からの光となる。内視鏡装置１０が有する撮像光学系によって、各狭帯域戻り光は撮像光学系の光軸上の略同じ位置に集光される。撮像部１２４は、集光位置に設けられた複数の受光素子で蛍光を受光することによって、検体２０の異なる位置の狭帯域光画像を撮像することができる。

なお、特殊観察光画像としては、狭帯域光画像の他に、検体２０からの戻り光の一例であるルミネッセンス光によるルミネッセンス光画像を例示することができる。ルミネッセンス光は、蛍光および燐光を含む概念とする。ルミネッセンス光は、励起光等の光による光ルミネッセンスによって発生することができる。検体２０に光を照射することで、化学プロセスおよび／または熱プロセスを経て間接的に検体２０からルミネッセンス光が生じる場合、撮像部１２４は当該ルミネッセンス光により検体２０を撮像し得る。したがって、ルミネッセンス光は、化学ルミネッセンス、熱ルミネッセンスなどのプロセスを経て生じた光を含む概念とする。

検体２０の蛍光画像を撮像する場合、光源１１０は励起光を発光する。光源１１０が発光した励起光は、ライトガイド１２６を通じて照射部１２８ｂから検体２０に向けて照射される。検体２０に含まれる蛍光物質は励起光により励起されて、蛍光を発する。撮像部１２４は、戻り光である蛍光により、検体２０の蛍光画像を撮像する。なお、本図に示すように照射部１２８ａと照射部１２８ｂとを先端部の異なる位置に設けるとしてよいが、照明光および励起光の共用の照射部として、挿入部１２０の先端部の同じ位置に設けることもできる。なお、光源１１０は、励起光を発生する励起光光源を有してよい。励起光光源としては、ＬＥＤ、ダイオードレーザなどの半導体発光素子を例示することができる。また、励起光光源として、ダイオードレーザの他、固体レーザ、液体レーザなど、種々のレージング媒体を用いたレーザを使用することができる。

蛍光物質は、ルミネッセンス物質の一例とする。蛍光物質は、検体２０に外部から注入されてよい。蛍光物質としては、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）を例示することができる。蛍光剤注入装置１７０は、静脈注射によって、生体の血管内にＩＣＧを注入してよい。蛍光剤注入装置１７０は、制御装置１００の制御により、生体内のＩＣＧ濃度を略一定に維持すべく検体２０へのＩＣＧ注入量を制御する。ＩＣＧは、例えば波長７８０ｎｍの赤外線に励起されて、８３０ｎｍの波長域を主とするスペクトルの蛍光を発する。撮像部１２４は、ＩＣＧが発する蛍光により、検体２０の蛍光画像を撮像することができる。波長７８０ｎｍの赤外線は、例えば、Ｂ波長域の光、Ｇ波長域の光よりも検体２０の比較的深部にまで深達することができる。そして、深部で発生した比較的に長波長域の蛍光も、検体２０で比較的に散乱されることなく、戻り光として検体２０から出射され得る。したがって、ＩＣＧからの蛍光は、Ｂ狭帯域光、Ｇ狭帯域光を照射することによる戻り光よりも、深部の情報を有している。

蛍光物質としては、ＩＣＧ以外の蛍光物質を用いることができる。また、検体２０の細胞などの構成成分がもともと蛍光物質を含む場合、撮像部１２４は戻り光である自家蛍光により、検体２０の蛍光画像を撮像してよい。例えば、検体２０の細胞などの構成成分がもともと含む生体内蛍光物質としては、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）を例示することができる。ＮＡＤＨは、紫外波長域に属する波長３４０ｎｍの光により励起されて、４５０ｎｍの波長域を主とするスペクトルの蛍光を発する。また、生体内蛍光物質としては、ＮＡＤＨの他、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）、生体の結合組織等に含まれるコラーゲン等を例示することができる。

蛍光物質は、いずれもが外部から注入された蛍光物質であってよく、いずれもが生体内蛍光物質であってもよい。また、蛍光物質としては、外部から注入された蛍光物質および生体内蛍光物質の任意の組み合わせであってよい。蛍光物質は２種類に限らず、３種類以上の蛍光物質を用いることができる。蛍光剤注入装置１７０は、２種類以上の蛍光物質をそれぞれ検体２０に注入することができる。

制御装置１００は、画像生成部１０２および制御部１０４を有する。制御部１０４は、撮像部１２４および光源１１０を制御して、撮像部１２４に照明光画像および特殊観察光画像を撮像させる。具体的には、制御部１０４は、撮像部１２４に照明光画像と特殊観察光画像とを時間的に切り替えて撮像させる。

画像生成部１０２は、撮像部１２４が撮像した照明光画像および特殊観察光画像に基づき、外部に出力する出力用画像を生成する。例えば、画像生成部１０２は、生成した出力用画像を、記録装置１５０および表示装置１４０の少なくとも一方に出力する。具体的には画像生成部１０２は、撮像部１２４が撮像した複数の画像から映像を生成して、記録装置１５０および表示装置１４０の少なくとも一方に出力する。画像生成部１０２は、インターネットなどの通信回線を通じて、記録装置１５０または表示装置１４０の少なくとも一方に出力用画像を出力してよい。

表示装置１４０は、画像生成部１０２によって生成された照明光画像および特殊観察光画像を含む画像を表示する。また、記録装置１５０は、画像生成部１０２によって生成された照明光画像および特殊観察光画像を含む画像を、不揮発性の記録媒体に記録する。例えば、記録装置１５０は、ハードディスク等の磁気記録媒体、光ディスク等の光学記録媒体に画像を記録する。

以上説明した内視鏡装置１０によれば、検体２０内の異なる深さ位置からの光を波長分離して一度に撮像することができる。このため、深さ方向の位置関係が分かり易い画像を観視者に提供することができる。

図２は、撮像部１２４の構成例を、検体２０とともに模式的に示す。撮像部１２４は、撮像光学系３００および受光部３２０を有する。撮像光学系３００は対物レンズ１２５および色収差補正光学系３１０を含む。ここでは撮像部１２４の一部構成として撮像光学系３００および受光部３２０を特に抽出して説明する。

本実施形態では、Ｂ狭帯域光およびＲ狭帯域光を特殊観察光として説明する。Ｂ狭帯域光によると、例えば比較的に表層部の毛細血管などの血管２１０を、撮像の対象物とすることができる。また、Ｒ狭帯域光によると、例えば比較的に深部の血管２２０を、撮像の対象物とすることができる。

この場合、照射部１２８ａは、検体２０の内部に第１深達距離まで深達するＢ狭帯域光、および、検体２０の内部に第２深達距離まで深達するＲ狭帯域光を含む照射光を、検体２０に照射する。Ｂ狭帯域光およびＲ狭帯域光は、それぞれ第１波長域の光および第２波長域の光の一例となる。第１深達距離および第２深達距離は、検体２０の波長毎の光散乱特性、第１波長域および第２波長域によって定まる。本実施形態では、検体２０に対するＲ狭帯域光の深達距離である第２深達距離ｄ２は、検体２０に対するＢ狭帯域光の深達距離である第１深達距離ｄ１よりも長い。

表面２５０から第１深達距離ｄ１離れたＡ点まで深達したＢ狭帯域光がＡ点に存在する物体により反射されて、撮像光学系３００へと向かうＢ狭帯域戻り光となる。また、表面２５０から第２深達距離ｄ２離れたＢ点まで深達したＲ狭帯域光がＢ点に存在する物体により反射されて、撮像光学系３００に向かうＲ狭帯域戻り光となる。

撮像光学系３００は、Ａ点から発生したＢ波長域の光およびＢ点から発生したＲ波長域の光を実質的にＣ点に集光する光学特性を持つ。特に、色収差補正光学系３１０により、Ａ点からのＢ波長域の光およびＢ点からのＲ波長域の光について色収差が補正される。ここで、Ａ点からのＢ波長域の光が撮像光学系３００によって集光される撮像光学系３００の光軸上の位置と、Ｂ点からのＢ波長域の光が撮像光学系３００によって集光される撮像光学系３００の光軸上の位置との間の位置差をＺで表すとする。色収差補正光学系３１０は、色収差補正光学系３１０が存在しない場合より、撮像光学系３００のＺを低減することができる光学系であればよい。

このように、撮像光学系３００は、検体２０の表面２５０から第１波長域の光の照射方向に沿って第１深達距離ｄ１だけ離れた位置からの第１戻り光と、検体２０の表面２５０から第２波長域の光の照射方向に沿って第２深達距離ｄ２だけ離れた位置からの第２戻り光とを、光軸方向に略同じ位置に集光する。第１波長域の光は、青の波長域に属する光であってよい。この場合、第１波長域と略同一の波長域に属する青の波長域の光が戻り光に含まれる。第２波長域の光は、第１波長域より長い波長域に属する光であってよい。例えば、第２波長域の光が赤の波長域の光である場合、第２波長域と略同一の波長域に属する赤の波長域の光が、戻り光に含まれる。本実施形態においては、第１戻り光および第２戻り光は、それぞれＢ狭帯域戻り光およびＲ狭帯域戻り光に該当する。

受光部３２０は、撮像光学系３００の光軸方向のＣ点の近傍に設けられる。これにより、受光部３２０のＣ点近傍に存在する受光素子は、撮像光学系３００により集光されたＢ狭帯域戻り光およびＲ狭帯域戻り光を受光することができる。このように、受光部３２０は、撮像光学系３００により集光された第１戻り光および第２戻り光を受光することができる。

図３は、挿入部１２０における光照射系および撮像系の構成例を模式的に示す。光源１１０からの特殊観察光は、照射部１２８ａを通じて検体２０に照射される。特殊観察光に含まれるＢ狭帯域光（Ｂ１光）は表面２５０から深さｄ１まで深達する一方、特殊観察光に含まれるＲ狭帯域光（Ｒ１光）は、表面２５０からより深い深さｄ２まで深達することができる。

撮像部１２４は、受光部３２０および波長フィルタ部３３０を有する。撮像光学系３００は、Ａ点からのＢ波長域の光、および、Ｂ点の位置からのＲ波長域の光を、撮像光学系３００の光軸方向の略同位置に集光する光学特性を有する。受光部３２０は、撮像光学系３００による当該集光位置に設けられる。撮像光学系３００と受光部３２０との間の戻り光の光路中には、受光部３２０に近接して波長フィルタ部３３０が設けられる。波長フィルタ部３３０は、少なくともＢ波長域の光およびＢ波長域の光を選択的に透過する光透過特性を有する。

Ａ点からのＢ狭帯域戻り光は、撮像光学系３００を通じて受光部３２０に集光される。また、Ｂ点で発生したＲ狭帯域戻り光も、撮像光学系３００を通じて受光部３２０で集光される。図示されるように、照射部１２８ａから検体２０の比較的広い範囲に狭帯域光が照射される。また、表面２５０に対して実質的に垂直方向に撮像するとする。この場合、表面２５０から深さｄ１の面からのＢ狭帯域戻り光が受光部３２０の受光面に実質的に結像するとともに、表面２５０から深さｄ２の面からのＲ狭帯域戻り光も受光部３２０の受光面に実質的に結像する。受光部３２０の受光面に複数の受光素子を設けることによって、表面２５０から深さｄ１の面のＢ狭帯域光画像と、表面２５０から深さｄ２の面のＲ狭帯域光画像とを、一度に撮像することができる。受光部３２０の受光面に設けられた複数の受光素子が受光した受光信号は、撮像信号として画像生成部１０２に供給される。

図４は、波長フィルタ部３３０および受光部３２０の構成例を模式的に示す。波長フィルタ部３３０は、青の波長域の光を選択的に透過する複数のＢ光透過フィルタ４０１、緑の波長域の光を選択的に透過する複数のＧ光透過フィルタ４０２、および、赤の波長域の光を少なくとも透過する複数のＲ光透過フィルタ４０３を含む。

本図では、Ｂ光透過フィルタ４０１ａおよびｂ、Ｇ光透過フィルタ４０２ａ−ｄ、Ｒ光透過フィルタ４０３ａおよびｃが示されている。Ｂ光透過フィルタ４０１ａ、２のＧ光透過フィルタ４０２ａ、Ｒ光透過フィルタ４０３ａがマトリクス状に配列されて１つの波長フィルタユニットが形成される。波長フィルタ部３３０は、当該波長フィルタユニットと同配列の複数の波長フィルタユニットがマトリクス状に配列された波長フィルタアレイであってよい。このように、複数のＢ光透過フィルタ４０１、複数のＧ光透過フィルタ４０２、および、複数の複数のＲ光透過フィルタ４０３が２次元的に配列されて、波長フィルタ部３３０が形成される。

受光部３２０は、Ｂ光透過フィルタ４０１、Ｇ光透過フィルタ４０２、および、Ｒ光透過フィルタ４０３がそれぞれ透過した光を選択的に受光する位置に、複数の受光素子が配列されて形成される。具体的には、受光部３２０は、青の波長域の光を選択的に受光する複数のＢ光受光素子４１１、緑の波長域の光を選択的に受光する複数のＧ光受光素子４１２、および、赤の波長域の光を少なくとも受光する複数のＲ光受光素子４１３が２次元的に配列された受光素子アレイであってよい。

具体的には、Ｂ光受光素子４１１ａは、Ｂ光透過フィルタ４０１ａが透過した光を受光する。Ｇ光受光素子４１２ａは、Ｇ光透過フィルタ４０２ａが透過した光を受光する。また、Ｒ光受光素子４１３ａは、Ｒ光透過フィルタ４０３ａが透過した光を受光する。このように、Ｂ光受光素子４１１、Ｇ光受光素子４１２、Ｒ光受光素子４１３はそれぞれ、複数のＢ光透過フィルタ４０１、複数のＧ光透過フィルタ４０２、および複数のＲ光透過フィルタ４０３に対応する位置に複数設けられる。これらの受光素子としては、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を例示することができる。

ここで、Ｒ光透過フィルタ４０３は、赤の波長域の光に加え、ＩＣＧが発光する蛍光の波長域を通過することができる。すなわち、Ｒ光透過フィルタ４０３は、赤の波長域およびＩＣＧが発光する蛍光の波長域の光を選択的に透過する。したがって、ＩＣＧを励起する励起光が検体２０に照射されている場合、ＩＣＧが発光する蛍光は、Ｒ光透過フィルタ４０３を通過してＲ光受光素子４１３が受光することができる。したがって撮像部１２４は、複数のＲ光受光素子４１３によって、ＩＣＧが発光する蛍光による蛍光画像を撮像することができる。また、ＮＡＤＨが発光する蛍光は、Ｂ光透過フィルタ４０１を通過してＢ光受光素子４１１が受光することができる。したがって撮像部１２４は、複数のＢ光受光素子４１１によって、ＮＡＤＨが発光する蛍光による蛍光画像を撮像することができる。

本実施形態に係るＢ光透過フィルタ４０１は、第１戻り光が属する波長域の光を透過する第１波長フィルタの一例であり、Ｒ光透過フィルタ４０３は、第２戻り光が属する波長域の光を透過する第２波長フィルタの一例となる。そして、本実施形態に係るＢ光受光素子４１１は、第１波長フィルタが透過した光を受光する第１受光素子の一例であり、Ｒ光受光素子４１３は、第２波長フィルタが透過した光を受光する第２受光素子の一例となる。

画像生成部１０２は、受光部３２０が受光したＢ狭帯域戻り光およびＲ狭帯域戻り光に基づいて、検体２０の内部における撮像光学系３００の光軸方向に異なる位置の画像を生成する。具体的には、画像生成部１０２は、Ｂ狭帯域戻り光を受光した複数のＢ光受光素子４１１の撮像信号から、Ｂ狭帯域戻り光によるＢ狭帯域光画像を生成する。Ｂ狭帯域光画像は、深さｄ１近傍の画像を示す。また、画像生成部１０２は、Ｒ狭帯域戻り光を受光した複数のＲ光受光素子４１３の撮像信号から、Ｒ狭帯域戻り光によるＲ狭帯域光画像を生成する。Ｒ狭帯域光画像は、深さｄ２近傍の画像を示す。

なお、照射部１２８ａから可視光の略全域にわたる照明光が照射されている場合、撮像部１２４は、複数のＢ光受光素子４１１、複数のＧ光受光素子４１２、および、複数のＲ光受光素子４１３によって、可視光の照明光画像を生成することができる。このように、受光部３２０は、照明光が照射された検体２０からの戻り光を受光することができる。そして、画像生成部１０２は、照明光が照射された検体２０からの戻り光に基づいて、検体２０の表面２５０の画像を生成する。

図５は、撮像部１２４による照明光画像および狭帯域光画像の撮像タイミングの一例を示す。撮像部１２４は、制御部１０４の制御に基づき、照明光画像と狭帯域光画像とを時間的に切り替えて撮像する。本図の例では、撮像部１２４は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・で代表される撮像タイミングで、照明光画像５０１、狭帯域光画像５０２、照明光画像５０３、狭帯域光画像５０４・・・を撮像する。

制御部１０４は、時刻ｔ１の撮像タイミングの露光期間中に、照射部１２８ａから白色の照明光を検体２０に向けて照射させる。当該露光期間が終了すると、制御部１０４は、照射光を白色の照明光から狭帯域光に切り替えて、続く時刻ｔ２の撮像タイミングの露光期間中に、照射部１２８ａから狭帯域光を検体２０に向けて照射させる。

続いて、制御部１０４は、照射光を狭帯域光から白色の照明光に切り替えて、続く時刻ｔ３の撮像タイミングの露光期間中に、白色の照明光を照射部１２８ａから検体２０に向けて照射させる。続いて、制御部１０４は、照射光を白色の照明光から狭帯域光に切り替えて、続く時刻ｔ４の撮像タイミングの露光期間中に、照射部１２８ａから狭帯域光を検体２０に向けて照射させる。制御部１０４が照射光の切り替え動作を繰り返すことによって、照明光と狭帯域光とが時間的に切り替えられて検体２０に照射される。

制御部１０４は、時刻ｔ１〜ｔ４の露光期間のそれぞれにおいて、受光部３２０に撮像部１２４を露光させ、得られた撮像信号を受光部３２０から画像生成部１０２に出力させる。画像生成部１０２は、時刻ｔ１の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子４１１、複数のＧ光受光素子４１２、および、複数のＲ光受光素子４１３のそれぞれからの撮像信号に基づき、照明光画像５０１を生成する。画像生成部１０２は、続く時刻ｔ２の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子４１１の撮像信号に基づき、Ｂ狭帯域戻り光による狭帯域光画像５０２ｂを生成するとともに、複数のＲ光受光素子４１３の撮像信号に基づき、Ｒ狭帯域戻り光による狭帯域光画像５０２ａを生成する。

続いて、画像生成部１０２は、時刻ｔ３の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子４１１、複数のＧ光受光素子４１２、および、複数のＲ光受光素子４１３のそれぞれからの撮像信号に基づき、照明光画像５０３を生成する。そして、画像生成部１０２は、続く時刻ｔ４の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子４１１の撮像信号に基づき、Ｂ狭帯域戻り光による狭帯域光画像５０４ｂを生成するとともに、複数のＲ光受光素子４１３の撮像信号に基づき、Ｒ狭帯域戻り光による狭帯域光画像５０４ａを生成する。

なお、照射光を照明光から狭帯域光に切り替える場合、制御部１０４は、可視光光源を駆動して発光させたまま、Ｂ狭帯域光およびＲ狭帯域光の波長域以外の波長域をカットしＢ狭帯域光およびＲ狭帯域光の波長域を透過する波長フィルタが、可視光光源からの光路中に挿入された状態にしてよい。本波長フィルタは、液晶フィルタなど、光透過特性を電気的に制御できるフィルタで実装することができる。制御部１０４は、当該フィルタの光透過特性を電気的に制御することにより、照明光と狭帯域光とを交互に切り替えることができる。

光源１１０は、照明光光源としてのＬＥＤおよび狭帯域光光源としてのＬＥＤとを有してもよい。照射光を照明光から狭帯域光に切り替える場合に、照明光光源としてのＬＥＤの駆動を停止して、狭帯域光光源としてのＬＥＤを駆動してもよい。また、照射光を狭帯域光から照明光に切り替える場合、制御部１０４は、狭帯域光光源としてのＬＥＤの駆動を停止して、照明光光源としてのＬＥＤを駆動してもよい。

図６は、表示装置１４０の画面の一例を示す。画像生成部１０２は、表示装置１４０の画面６００上の表示領域６１０に、照明光画像５０１、照明光画像５０３・・・・が順次切り替えて表示される映像を生成する。また、画像生成部１０２は、表示装置１４０の画面６００上の表示領域６２０に、狭帯域光画像５０２ａ、狭帯域光画像５０４ａ・・・が順次切り替えて表示され、表示装置１４０の画面６００上の表示領域６３０に、狭帯域光画像５０２ｂ、狭帯域光画像５０４ｂ・・・が順次切り替えて表示される映像を生成する。

観視者は、表示領域６１０に表示された可視光の映像によって、挿入部１２０の先端部から肉眼で見たような自然な映像を観察することができる。また、表示領域６２０に表示された狭帯域光画像５０２ａによって、検体２０内部の比較的に深部の血管の存在を認識することができる。また、表示領域６３０に表示された狭帯域光画像５０２ｂによって、検体２０の比較的表層部の毛細血管等を認識することができる。

画像生成部１０２は、狭帯域光画像５０２ｂとは異なる色の狭帯域光画像５０２ａを生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、Ｂ狭帯域戻り光の受光強度を第１の色の強さで示した狭帯域光画像５０２ｂを生成して、Ｒ狭帯域戻り光の受光強度を第２の色の強さで示した狭帯域光画像５０２ａを生成してよい。例えば、第１の色を青系の色として、第２の色を赤系の色としてよい。肉眼で生体を観察した場合、表層の物体は青く見える場合がある。このため、より表層の物体にフォーカスされた狭帯域光画像５０２ｂを青系の色で表現して、より深部の物体にフォーカスされた狭帯域光画像５０２ａを赤系の色で表現することで、観察者が違和感なく特殊観察光画像を観察できる場合がある。

図７は、画像生成部１０２が生成する狭帯域光画像の他の例を示す。画像生成部１０２は、狭帯域光画像５０２ａおよび狭帯域光画像５０２ｂに基づき、狭帯域光画像５０２ａと狭帯域光画像５０２ｂとを重ね合わせた合成画像７００を生成してよい。画像生成部１０２は、合成画像７００を表示用の画像として表示装置１４０および記録装置１５０の少なくとも一方に供給してよい。

本図の拡大部７５０に、狭帯域光画像５０２ｂの画像内容に基づき抽出されたオブジェクト７１０および狭帯域光画像５０２ａの画像内容に基づき抽出されたオブジェクト７２０を示す。オブジェクト７１０は比較的に表層の血管２１０を表しており、オブジェクト７２０は比較的に深部の血管２２０を表しているとする。画像生成部１０２は、合成画像７００を生成する場合、抽出したオブジェクト７１０を、抽出したオブジェクト７２０より強調した合成画像７００を生成してよい。

具体的には、画像生成部１０２は、オブジェクト７１０を表す画素値が、オブジェクト７２０を表す画素値より大きく重みづけされた合成画像７００を生成してよい。より具体的には、画像生成部１０２は、狭帯域光画像５０２ｂの各画素の画素値をＩ１（ｘ，ｙ）、狭帯域光画像５０２ａにおける対応する画素位置の画素値をＩ２（ｘ，ｙ）とした場合、合成画像７００における対応する画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を、Ｉ（ｘ，ｙ）＝α×Ｉ１（ｘ，ｙ）＋β×Ｉ２（ｘ，ｙ）により算出してよい。ここで、α＞βとする。

例えば拡大部７５０に例示するように、画像生成部１０２は、オブジェクト７２０をオブジェクト７１０で上書きしてよい。これにより、検体２０内のオブジェクトの重なり具合が適切に表現された合成画像７００を生成することができる。特に、合成画像７００を生成する場合、オブジェクト７１０とオブジェクト７２０との境界において、オブジェクト７１０をオブジェクト７２０より強調する上記の処理を施してもよい。当該処理により、オブジェクト７１０とオブジェクト７２０との上下関係を合成画像７００上で適切に表現でき、かつ、オブジェクト７１０が表す表層の毛細血管より深い位置に、オブジェクト７２０が表す深部血管が存在することを、観察者に的確に知らしめることができる。

また、画像生成部１０２は、狭帯域光画像５０２ｂと狭帯域光画像５０２ａとが色分けされた合成画像７００を生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、狭帯域光画像５０２ｂが第１の色の画素値で表され、狭帯域光画像５０２ａが第２の色の画素値で表された合成画像７００を生成してよい。ここでも、第１の色を青系の色として、第２の色を赤系の色としてよい。色分けされた合成画像７００を生成する場合においても、画像生成部１０２は、オブジェクト７１０がオブジェクト７２０より強調された合成画像７００を生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、オブジェクト７１０を表す画素値が、オブジェクト７２０を表す画素値より大きく重みづけされた画素値を持つ合成画像７００を生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、オブジェクト７２０をオブジェクト７１０で上書きしてもよい。

以上の説明では主として、Ｂ狭帯域光およびＲ狭帯域光を、深達距離が異なる照射光の一例として、内視鏡装置１０の動作を説明した。他の例では、深達距離が異なる照射光の少なくとも一方が、蛍光物質を励起する励起光であってよい。例えば、検体２０が第２波長域の光により励起されて蛍光を発光する蛍光物質を含んでいる場合に、第２波長域の光を励起光とすることができる。この場合、撮像光学系３００は、第１戻り光と、蛍光物質が発光するルミネッセンス光である第２戻り光とを、光軸方向の略同じ位置に集光する。

検体２０に含まれる蛍光物質が、照射光に含まれる第１波長域および第２波長域の光によりそれぞれ励起されて蛍光を発光する場合、第１波長域の光および第２波長域の光をともに励起光とすることができる。この場合、撮像光学系３００は、蛍光物質が発光する蛍光の波長域にそれぞれ属する第１戻り光および第２戻り光を、光軸方向の略同じ位置に集光する。ここで、照射光に含まれる第１波長域の光および第２波長域の光は、検体２０に含まれる異なる蛍光物質をそれぞれ励起してよい。

なお、上述した制御装置１００の機能は、コンピュータにより実現されてよい。具体的には、制御装置１００の機能を実装するプログラムをコンピュータにインストールすることで、コンピュータを、画像生成部１０２および制御部１０４として機能させてよい。当該プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶され、当該記憶媒体をコンピュータに読み込ませることで、コンピュータに提供されてよい。また、当該プログラムは、ネットワークを通じてコンピュータに提供されてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 内視鏡装置
２０ 検体
１００ 制御装置
１０２ 画像生成部
１０４ 制御部
１１０ 光源
１２０ 挿入部
１２１ ノズル
１２２ 挿通口
１２４ 撮像部
１２５ 対物レンズ
１２６ ライトガイド
１２８ 照射部
１４０ 表示装置
１５０ 記録装置
１７０ 蛍光剤注入装置
１８０ 処置具
２５０ 表面
２１０ 血管
２２０ 血管
３００ 撮像光学系
３１０ 色収差補正光学系
３２０ 受光部
３３０ 波長フィルタ部
４０１ Ｂ光透過フィルタ
４０２ Ｇ光透過フィルタ
４０３ Ｒ光透過フィルタ
４１１ Ｂ光受光素子
４１２ Ｇ光受光素子
４１３ Ｒ光受光素子
５０１、５０３ 照明光画像
５０２、５０４ 狭帯域光画像
６００ 画面
６１０ 表示領域
６２０ 表示領域
６３０ 表示領域
７００ 合成画像
７１０、７２０ オブジェクト
７５０ 拡大部

Claims (12)

1. 照射光が照射された対象物からの戻り光により前記対象物を撮像する内視鏡装置であって、
   前記対象物の内部に第１深達距離まで深達する第１波長域の光、および、前記対象物の内部に第２深達距離まで深達する第２波長域の光を含む前記照射光を、前記対象物に照射する照射部と、
   前記対象物の表面から前記第１波長域の光の照射方向に沿って前記第１深達距離だけ離れた位置からの第１戻り光と、前記対象物の表面から前記第２波長域の光の照射方向に沿って前記第２深達距離だけ離れた位置からの第２戻り光とを、光軸方向に略同じ位置に集光する光学系と、
   前記光学系により集光された前記第１戻り光および前記第２戻り光を受光する受光部と
   を備える内視鏡装置。
2. 前記受光部が受光した前記第１戻り光および前記第２戻り光に基づいて、前記対象物の内部における前記光学系の光軸方向に異なる位置の画像を生成する画像生成部
   をさらに備える請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記照射部は、
   前記対象物の表面を照明する照明光、前記照明光の波長域より狭い波長域の光である前記第１波長域の光、および、前記照明光の波長域より狭い波長域の光である前記第２波長域の光を発光する光源
   を有し、
   前記受光部は、前記照明光が照射された前記対象物からの戻り光をさらに受光し、
   前記画像生成部は、前記照明光が照射された前記対象物からの戻り光に基づいて、前記対象物の表面の画像をさらに生成する
   請求項２に記載の内視鏡装置。
4. 前記照明光は、可視領域に属する光であり
   前記第１波長域の光は、青の波長域に属する光であり、
   前記第１戻り光は、前記第１波長域と略同一の波長域に属する光である
   請求項３に記載の内視鏡装置。
5. 前記第２波長域の光は、前記第１波長域より長い波長域に属する光であり、
   前記第２戻り光は、前記第２波長域と略同一の波長域に属する光である
   請求項４に記載の内視鏡装置。
6. 前記第２波長域の光は、赤外領域に属する光である
   請求項４または５に記載の内視鏡装置。
7. 前記第１戻り光が属する波長域の光を透過する第１波長フィルタ、および、前記第２戻り光が属する波長域の光を透過する第２波長フィルタ
   をさらに備え、
   前記受光部は、前記第１波長フィルタが透過した光を受光する第１受光素子、および、前記第２波長フィルタが透過した光を受光する第２受光素子を有する
   請求項１から６のいずれかに記載の内視鏡装置。
8. 前記第１波長フィルタおよび前記第２波長フィルタはそれぞれ複数設けられ、複数の前記第１波長フィルタおよび複数の前記第２波長フィルタは２次元的に配列され、
   前記第１受光素子および前記第２受光素子はそれぞれ、前記複数の第１波長フィルタおよび前記複数の第２波長フィルタに対応する位置に複数設けられる
   請求項７に記載の内視鏡装置。
9. 前記対象物は、前記照射光に含まれる前記第２波長域の光により励起されてルミネッセンス光を発光するルミネッセンス物質を含んでおり、
   前記光学系は、前記第１戻り光と、前記ルミネッセンス物質が発光するルミネッセンス光である前記第２戻り光とを、光軸方向の略同じ位置に集光する
   請求項１から８のいずれかに記載の内視鏡装置。
10. 前記ルミネッセンス物質は、前記照射光に含まれる前記第１波長域および前記第２波長域の光によりそれぞれ励起されてルミネッセンス光を発光し、
    前記光学系は、前記ルミネッセンス物質が発光するルミネッセンス光の波長域にそれぞれ属する前記第１戻り光および前記第２戻り光を、光軸方向の略同じ位置に集光する
    請求項９に記載の内視鏡装置。
11. 前記照射光に含まれる前記第１波長域の光および前記第２波長域の光は、前記対象物に含まれる異なるルミネッセンス物質をそれぞれ励起する
    請求項９または１０に記載の内視鏡装置。
12. 前記ルミネッセンス物質をそれぞれ前記対象物に注入する注入部
    をさらに備える請求項９から１１のいずれかに記載の内視鏡装置。

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