JP2014171511A - 被検体観察システム及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の1次光源からそれぞれ射出された波長の異なる複数の1次光を波長変換し、当該波長変換した光を含む複数の照明光を観察対象に照射し、観察対象における照明光の照射領域の画像を複数の色領域により色分解して取得する被検体観察システムにおいて、複数の観察モードを入力可能なモード入力部と、モード入力部に観察対象のうち特定の観察対象を強調表示する特殊光観察モードが入力された場合、複数の1次光源を順次点灯して照明光を順次観察対象に対して同一箇所の開口から照射する光源手段と、複数の照明光をそれぞれ観察対象に照射する毎の複数の画像を取得し、当該複数の画像に基づいて観察対象の特殊光観察画像を生成する画像取得手段とを具備する。
【選択図】図1
Description
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。
ここで、本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(B)領域は、波長領域380nm〜500nmとし、緑色(G)領域は、波長領域500nm〜600nmとし、赤色(R)領域は、波長領域600nm〜720nmとする。なお、後述する撮像手段30の青画素、緑画素、赤画素の感度が最大となる波長は、それぞれ青色領域、緑色領域、赤色領域に含まれるようにする。
この被検体観察装置1は、複数の観察モード、例えば被検体Qに白色光を照射して観察するための通常光観察モードと、観察対象のうち特定の観察対象を強調表示するモード、具体的に被検体Q中の観察対象として例えば血管K中に流れるヘモグロビンを強調表示するための特殊光観察モードとを有する。この被検体観察装置1は、被検体Qに照明光Pとして第1又は第2の照明光P1、P2を照射する光源装置2と、被検体Qの画像情報を取得する画像取得装置3と、これら光源装置2と画像取得装置3とを制御するシステム制御部4とを有する。
第2のレーザダイオード6は、発光ピークとなる中心波長(第2のスペクトル)が445nm(λ2)で、半値幅が数nm以下の狭帯域の青色のレーザ光とするを第2の1次光(第2の励起光)として射出する。
これら第1と第2レーザダイオード5、6は、光源制御部7に接続され、当該光源制御部7によって駆動制御される。この光源制御部7による第1と第2レーザダイオード5、6の駆動制御の詳細は、後述する。
第2のレーザダイオード6には、第2の光ファイバ10を介して光カプラ9の他入射端が光学的に接続されている。この第2の光ファイバ10は、第2のレーザダイオード6から射出された青色のレーザ光を光カプラ9に導光する。
第3の光ファイバ11は、光カプラ9により混合されて射出された1次光、すなわち青紫色レーザ光、青色レーザ光、又は混合励起光を波長変換ユニット12に導光する。この第3の光ファイバ11は、青紫色レーザ光、青色レーザ光、又は混合励起光を当該第3の光ファイバ11の開口、すなわち同一箇所の開口から被検体Qに照射するものとなる。
第1、第2のレーザダイオード5、6と各光ファイバ8、10との各間には、第1、第2のレーザダイオード5、6から射出される青紫色レーザ光、青色レーザ光をそれぞれ収束させて各光ファイバ8、10に結合するための各結合レンズ(不図示)が設けられている。
具体的に波長変換ユニット12は、第3の光ファイバ11から射出された1次光としての青紫色レーザ光(λ1)に対して励起強度が低く、波長変換して蛍光を発光しないものとなっている。これにより、波長変換ユニット12は、青紫色レーザ光(λ1)を透過させ、当該青紫色レーザ光(λ1)を照明光(観察光)P、ここでは第1の照明光P1として射出する。この第1の照明光P1は、第1又は第2のレーザダイオード5、6のうち第1の1次光源としての第1のレーザダイオード5から射出される第1の1次光で構成される第1の狭帯域スペクトル要素を少なくとも含み、第1の狭帯域スペクトル要素を含む色領域のうち第1の色領域において、被検体Qの物質の吸収強度が相対的に吸収されにくい波長の強度が低い。
従って、波長変換ユニット12は、波長変換した蛍光(λ3)と、当該波長変換ユニット12により波長変換されずに透過した青色レーザ光(λ2)の一部とを混合し、この混合光を照明光(観察光)P、ここでは第2の照明光P2として射出する。この第2の照明光P2は、1次光源のうち第2の1次光源としての第2のレーザダイオード6から射出される第2の1次光と、当該第2の1次光により励起される第1の蛍光体(波長変換部材22)により生成される第1の蛍光とが混合した光を含む。
ホルダ20は、光透過部材21と波長変換部材22とを保持するもので、第3の光ファイバ11の接続側、すなわち1次光の入射側に光透過部材21が設けられ、かつ照明光Pの射出側に波長変換部材22が設けられている。このホルダ20における光透過部材21側には、1次光を入射するための入射部24が形成され、かつ波長変換部材22側には、第1又は第2の照明光P1、P2である照明光Pを射出するための射出部25が形成されている。
光透過部材21は、第3の光ファイバ11の射出端から射出される1次光(青紫色レーザ光、青色レーザ光、混合光)と波長変換部材22により波長変換された蛍光とを透過するもので、透過率の高いガラスやシリコーン樹脂等の部材により形成されている。
又、この波長変換部材22は、第1のレーザダイオード5から射出される青紫色のレーザ光(中心波長415nm:第1の励起光:λ1)に対して励起強度が低く、励起されないものとなっている。
波長領域380nm〜780nmの可視光領域における酸化物蛍光体の吸収領域は、およそ波長領域420nm〜520nmである。黄色の蛍光スペクトル(第1の蛍光)は、蛍光ピークが中心波長575nm(λ3)に存在し、半値幅が95nmのブロードなスペクトルを有する。この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有する。
この波長変換部材22は、シリコーン樹脂やガラスなどの封止材料に粉末形状の蛍光体を分散し、当該封止材料を固化させることにより形成される。この波長変換部材22の厚さや封止材料に混合される粉末蛍光体の濃度条件は、蛍光体の励起光吸収率や波長変換効率の特性等を考慮して、第3の光ファイバ11から1次光として入射する青色レーザ光、すなわち第2のレーザダイオード6から出射される青色レーザ光(中心波長445nm:第2の励起光:λ2)の一部を所望の波長、ここでは黄色蛍光(λ3)に変換するために設定される。
撮像手段30は、システム制御部4から出力される撮像制御信号によって撮像制御されるもので、光源装置2から出射された照明光Pの被検体Qの照射領域Sからの反射光Fを撮像し、BGRの画素毎の画素信号を出力する。この撮像手段30は、例えば、CCD等の撮像素子を用いたCCDイメージャやCMOSイメージャなどの撮像デバイスにより成る。
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。従って、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有する。
なお、波長λに対するB画素の受光感度特性をb(λ)とし、G画素の受光感度特性をg(λ)とし、R画素の受光感度特性をr(λ)と定義する。
この画像取得手段31は、特殊光観察モードの指示があると、光源装置2から出力される複数の照明光、ここでは第1と第2の照明光P1、2の波長特性と当該画像取得手段31に有する色領域の波長特性との重なりにより生成される狭帯域スペクトル要素の情報を、第1と第2の照明光P1、2の照射毎に取得された複数の反射画像を組み合わせることで特殊光観察画像を取得する。
第1の狭帯域スペクトル要素と第2の狭帯域スペクトル要素とは、それぞれ被検体Qの吸収強度が高い波長を含み、かつ異なる吸収ピークに属する。
画像表示手段35は、画像処理手段31の画像処理により取得さたれ通常光観察画像や特殊光観察画像を表示するもので、具体的に例えばCRTや液晶ディスプレイなどを有する。
従って、通常光観察モードであれば、画像処理手段31は、第2のレーザダイオード6が点灯したときに、撮像手段30の撮像により得られたフレーム毎の反射光画像を第2のフレームメモリ33に保存する。
演算器34は、第2のフレームメモリ33に保存された反射光画像を読み出し、この反射光画像を演算して白色光を被検体Qに照射したときの被検体Qの通常光観察画像を生成し、当該通常光観察画像を画像表示手段35に表示する。
この特殊光観察モードにおいて、撮像手段30の撮像により得られる反射光画像は、フレーム毎に第1のフレームメモリ32と第2のフレームメモリ33とに交互に順次繰り返して保存されるので、保存フレーム信号が保存先として第1のフレームメモリ32を示す場合、撮像手段30において直前に行われる露光処理の期間に当該第1フレームメモリ32に保存されるべき反射光画像が生成される。この露光処理の直後、反射光画像は、第1フレームメモリ32に保存される。
同様に、保存フレーム信号が保存先として第2フレームメモリ33を示す場合、撮像手段30において直前に行われる露光処理の期間に当該第2フレームメモリ33に保存されるべき反射光画像が生成される。この露光処理の直後、反射光画像は、第2フレームメモリ33に保存される。
特殊光観察モードを示す観察モード情報を入力すると、画像処理手段31は、第1と第2のレーザダイオード4、5が交互に点灯したときに、撮像手段30の撮像により得られた反射光画像をフレーム毎に第1のフレームメモリ32と第2のフレームメモリ33とに交互に順次繰り返して保存する。このとき、反射光画像の保存先は、第1又は第2のレーザダイオード4、5のいずれかが点灯している期間に露光処理が行われたかを画像処理手段31により判定することにより、第1又は第2のフレームメモリ32、33のいずれかに保存するかを決定する構成とすれば良い。
又、画像処理手段31は、通常光観察モードでの画像生成時と特殊光観察モードでの画像生成時との色情報を決定するホワイトバランス係数を有する。このホワイトバランス係数は、例えば照明光Pの波長λに対する発光強度特性P(λ)と、撮像手段30の撮像素子としてCCDの受光感度特性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。
照明光Pの発光強度特性P(λ)とCCDの受光感度特性b(λ)、g(λ)、r(λ)とをそれぞれ掛け合わせた色成分B、G、Rは、以下のように算出される。
これらホワイトバランス係数Wb、Wrが1.0の場合は、照明光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、青色成分と緑色成分と赤色成分とのバランスが良いことを示す。
従って、照明光Pに占める色成分の比率に関して、R画素が最大感度を有する波長600nm以上のR色の光量は、G画素が最大感度を有する波長領域、例えば525nm〜555nmの光量と比較して3分の1以上あることが好ましい。
この光源制御部7は、第1と第2のレーザダイオード5、6の駆動電流や駆動方式、例えばパルス駆動、連続駆動(CW)などの駆動の制御を行って第1と第2のレーザダイオード5、6を点灯する。
(1)観察モード情報として通常光観察モードが入力された場合
オペレータ等のマニュアル操作又は外部のコンピュータから通常光観察モードの観察モードが入力部13に入力されると、この入力部13は、通常光観察モードを示す観察モード情報をシステム制御部4に送る。
このシステム制御部4は、通常光観察モードを示す観察モード情報を入力すると、第2のレーザダイオード6を点灯する光源制御信号を光源制御部7に送出すると共に、撮像手段30において露光処理と当該露光処理により得られるBGR画素毎の各画素信号の送出とを繰り返すための撮像制御信号を撮像手段30に送出し、かつ撮像手段30の撮像によ
り得られたフレーム毎の反射光画像を第2のフレームメモリ33に保存するための保存先を示す保存フレーム信号を画像処理装置31に送出する。
なお、波長変換ユニット12から射出された第2の照明光P2は、所定の配光角を有する。この配光角と、当該波長変換ユニット12の射出端及び被検体Qの間の距離との関係により被検体Qに照射される第2の照明光P2の照射領域Sの大きさが形成される。この照射領域Sは、撮像手段30により撮像する範囲を少なくとも含む大きさの領域で、望ましくは上記撮像手段30の撮像範囲よりも広くする。
図5は第2の照明光P2のスペクトル特性P(λ)を示す。なお、BGRの各色領域においてスペクトル成分を有するのは、これらBGRの各色領域の最大光強度に対して例えば20分の1より大きい光強度が存在する領域と定義する。一方、最大光強度に対して20分の1以下となる光強度は、スペクトル成分を有さないとする。
波長変換ユニット12から射出される第2の照明光P2は、中心波長445nm(λ1)にピークを持つ狭帯域の青色レーザ光と、中心波長565nm(λ3)付近にピークを有する黄色蛍光との混合光である。この混合光は、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に設定される。
第2の照明光P2は、青色レーザ光と黄色蛍光との間の波長領域450nm〜480nmの最大強度が青色レーザ光のピーク波長(λ1)の強度に対して20分の1以下になっている。
第2の照明光P2の青色領域と緑色領域と赤色領域との光量の比率は、およそ5(青色):3(緑色):2(赤色)となっている。波長λ2(青色レーザ光)と波長λ3(黄色蛍光)との差分は、およそ150nmであり、青色レーザ光の半値幅端と黄色蛍光の半値幅端との波長差分は、およそ80nmである。
画像処理手段31は、観察モード情報として通常光観察モードが入力されると、システム制御部4から出力されたフレーム毎の反射光画像を第2のフレームメモリ33に保存するための保存先を示す保存フレーム信号に従い、撮像手段30の撮像により取得されたBGRの各画素信号を入力し、これらBGRの各画素信号レベルに基づいてフレーム毎に反射光画像を生成し、これらフレーム毎に反射光画像を第2のフレームメモリ33に保存する。
オペレータ等のマニュアル操作又は外部のコンピュータから特殊光観察モードの観察モードが入力部13に入力されると、この入力部13は、特殊光観察モードを示す観察モード情報をシステム制御部4に送る。
このシステム制御部4は、特殊光観察モードを示す観察モード情報を入力すると、第1と第2のレーザダイオード5、6を交互に点灯する様に光源制御信号を光源制御部7に送出する。この光源制御信号は、第1又は第2のレーザダイオード5、6のいずれかを点灯させるのかを区別する情報を含む。従って、システム制御部4は、例えば、第1のレーザダイオード5を点灯させる光源制御信号と、第2のレーザダイオード6を点灯させる光源制御信号とを交互に送出する。これと共に、システム制御部4は、撮像手段30に対して上記同様に、露光処理とBGR画素毎の各画素信号の送出とを繰り返すための撮像制御信号を撮像手段30に送出し、かつ撮像手段30の撮像により得られたフレーム毎の反射光画像を第1と第2のフレームメモリ32、33に交互に保存するための保存先を示す保存フレーム信号を画像処理装置31に送出する。
光源制御部7には、システム制御部4から送出された第1のレーザダイオード5を点灯させる光源制御信号と、第2のレーザダイオード6を点灯させる光源制御信号とを交互に入力されて、これら光源制御信号に従って第1と第2のレーザダイオード5、6を交互に点灯駆動する。
第1のレーザダイオード5が点灯すると、当該第1のレーザダイオード5は、発光ピークとなる中心波長415nm(λ1)で、半値幅が数nm以下の狭帯域の青紫色のレーザ光を1次光として射出する。この青紫色レーザ光は、第2の光ファイバ10、光カプラ9、第3の光ファイバ11に導光されて波長変換ユニット12に入射する。
図6は第1の照明光P1のスペクトル特性P(λ1)を示す。この第1の照明光P1が波長変換部材22に照射されたときに発光される黄色蛍光の光強度は、青紫色のレーザ光(中心波長415nm:λ1)の最大光強度に対して20分の1以下となっており、上記の通り、波長変換部材22は、第1のレーザダイオード5から射出される青紫色のレーザ光に対して励起強度が低く、励起されないものとなっている。
画像処理手段31は、特殊光観察モード時、第1のレーザダイオード5が点灯したときに、この点灯しているタイミングで、システム制御部4から出力されたフレーム毎の反射光画像を第1のフレームメモリ32に保存するための保存先を示す保存フレーム信号に従い、撮像手段30の撮像により取得されたBGRの各画素信号を入力し、これらBGRの各画素信号レベルに基づいて1フレームの反射光画像を生成し、このフレームの反射光画像を第1のフレームメモリ32に保存する。
この波長変換ユニット12は、入射した青色レーザ光の一部を波長変換部材22である蛍光体により黄色の蛍光(λ3)に波長変換し、これと共に、蛍光体で吸収されずに黄色蛍光に波長変換されなかった青色レーザ光を透過する。これにより、波長変換ユニット12は、黄色蛍光と青色レーザ光とを第2の照明光P2として射出する。この第2の照明光P2は、被検体Qに照射され、当該被検体Q上に照射領域Sが形成される。
撮像手段30は、第2の照明光P2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、BGRの画素毎の画素信号を出力する。
被検体Qには、血管Kと例えば粘膜などの生体組織との少なくとも光の吸収特性が異なる2種の組織が存在する。
図7は生体組織中の血管K内に流れるヘモグロビンの吸収強度の指標となる吸収係数を示す。波長領域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)との異なる各波長に吸収強度ピークを持ち、このうち波長415nm(λh1)付近の吸収強度が最も大きい性質を持つ。
第2の照明光P2は、中心波長445nm(λ2)の青色レーザ光と、波長565nm付近にピークを持つ黄色蛍光(λ3)とにより白色光となる成分を有している。黄色蛍光は、ブロードなスペクトルで、波長540nm付近の光を含んでいる。
この黄色蛍光に含む波長540nm付近の光は、生体組織への照射時にある程度散乱されつつも、波長415nm(λ1)の光よりも生体組織の皮下深くまで進行して、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、黄色蛍光の成分のピーク波長λ3は、緑色領域のヘモグロビンの吸収ピーク波長540nmの吸収係数に対して2分の1以上である吸収係数の波長帯域内に存在することが、皮下組織の血管Kの観察に吸収される割合増加と、G画素の感度が増加する方向となるので、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、被検体Q内の生体組織は、肌色から赤色を示すものが多く、例えば生体組織の吸収特性の一例として、図7に示すように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し、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く、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。
第1の照明光P1又は第2の照明光P2が被検体Qに照射されたとき、これら第1の照明光P1と第2の照明光P2とは、それぞれ被検体Q上の照射領域S内にある血管Kや生体組織の吸収特性によって一部が吸収され、残りの一部が散乱、反射されて、撮像手段30のB画素とG画素とR画素で受光される。
第2の照明光P2に含まれる1次光である青色レーザ光(λ2)は、前述の通り特殊光観察では画像ノイズの原因となる。
この第2の狭帯域スペクトル要素の部分Mは、ヘモグロビンの2つ目の吸収ピークである波長540nm付近(λh2)に強度を持ち、かつ当該波長の光が前述の通り生体組織に照射時にある程度散乱されつつも、波長415nm(λh1)の光よりも皮下深くまで進行して、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。
第1の照明光P1を照射したときには、G画素の受光感度を持つ波長領域に強度を持っていないので、G画素では反射光Fを受光しない。
この演算器34は、第1のフレームメモリ32から読み出したB画素の画素信号を画像表示手段35に送るための画像情報のB画素とG画素とに割り当て、かつ第2のフレームメモリ33から読み出したG画素の画素信号を画像表示手段35に送るための画像情報のR画素に割り当て、所定の画像処理に基づいて特殊光観察画像を生成する。
この特殊光観察画像は、照明光Pに含まれる成分の中で、第1の照明光P1に含まれる青色領域と、第2の照明光P2に含まれる緑色領域とを用いて生成される。
この演算器34は、生成した特殊光観察画像を画像表示手段35に送る。この結果、画像表示手段35は、例えばCRTや液晶ディスプレイなどに特殊光観察画像を表示する。
これにより、観察モード情報として通常光観察モードが入力されたときは通常光観察画像を取得し、観察モードとして特殊光観察モードが入力されたときは、被検体Qに2つの照明光P1、P2を照射して血管Kのコントラストを高く強調表示した特殊光観察画像を取得することが可能となる。
通常光観察モードで射出される第1の照明光P1、及び特殊光観察モードで射出される第2の照明光P2は、同じ波長変換ユニット12から射出されるので、小型化を実現でき、第1及び第2のレーザダイオード5、6等の光源や波長変換ユニット12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。
又、半導体レーザから射出する青色レーザは、ヘモグロビンの吸収係数が大きい波長領域400nm〜440nmの間にピーク波長を有するものを使用することができる。CCD画素の青色領域の感度ピークが波長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波長415nmと440nmとの間に存在することが、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より好ましい。
[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。なお、図1と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図9は光源装置を備えた被検体観察装置における波長変換ユニット12の構成図を示す。
この波長変換ユニット12は、2色光の構成で、2つの波長変換部材22−1、22−2を有する。一方の波長変換部材22−1は、第2のレーザダイオード6から1次光として射出される中心波長445nm(λ2)の青色レーザ光を吸収して緑色領域の蛍光を発光するもので、Ce賦活の酸化物蛍光体より成る。この波長変換部材22−1は、第1のレーザダイオード5から1次光として射出される波長415nm(λ1)の青紫色レーザ光により励起されない。図10は当該波長変換部材(緑色)22−1の吸収/蛍光特性を示す。
この他方の波長変換部材22−2は、蛍光体として、第1のレーザダイオード5から射出される波長415nm(λ1)の青紫色レーザ光を吸収せずに、緑色蛍光を吸収して発光する蛍光体材料でも良いし、第2のレーザダイオード6から1次光として射出される中心波長445nm(λ2)の青色レーザ光を吸収して発光する蛍光材料でも良い。
これにより、波長変換ユニット12は、一方の波長変換部材22−1を透過した青紫色レーザ光と、他方の波長変換部材22−2により発光した赤色領域の蛍光とが所定の割合で混合された白色の第1の照明光P1を射出する。
これにより、波長変換ユニット12は、一方の波長変換部材22−1を透過した青色レーザ光の一部と、この波長変換部材22−1により発光した緑色領域の蛍光と、他方の波長変換部材22−2により発光した赤色領域の蛍光とが所定の割合で混合された第2の照明光P2を射出する。
本第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態と比較して、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内の生体組織に多く存在する赤色組織を再現性高く観察できることを実現できる。
第1の照明光P2にも赤色蛍光が含まれるが、特殊光観察モード時の画像構築時に用いられるG画素から出力される画素信号に影響を与えることが無く特殊光観察画像を作成できる。
なお、波長変換ユニット12は、青色レーザ光と青紫色レーザ光との1次光の入射方向に対して波長変換部材22−1、22−2の順に積層するのに限らず、波長変換部材22−2、22−1の順に積層してもよい。
次に、本発明の第3の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図12は光源装置31の構成図を示す。この光源装置2は、上記各実施の形態における第1と第2のレーザダイオード5、6をそれぞれ第1と第2の発光ダイオードLED1、2に替えると共に、上記波長変換部材22を波長変換体30に替えて一体化し、光源装置31として構成した。
第1の発光ダイオードLED1は、上記第1のレーザダイオード5に対応するもので、例えば第1のスペクトルの波長領域の1次光の青紫色のLED光(第1の励起光)を射出する。
第2の発光ダイオードLED2は、上記第2のレーザダイオード6に対応するもので、例えば第2のスペクトルの波長領域の1次光の青色のLED光(第2の励起光)を射出する。
これら蛍光体35は、第1と第2の発光ダイオードLED1、2から射出された1次光の各LED光、すなわち青紫色のLED光、青色のLED光、又はこれらLED光を混合した混合LED光を受光し、これらLED光に応じて照明光Pとして第1又は第2の照明光P1、P2を射出する。
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 (25)
- 複数の1次光源からそれぞれ射出された波長の異なる複数の1次光を波長変換し、当該波長変換した光を含む複数の照明光を観察対象に照射し、前記観察対象における前記照明光の照射領域の画像を複数の色領域により色分解して取得する被検体観察システムにおいて、
複数の観察モードを入力可能なモード入力部と、
前記モード入力部に前記観察対象のうち特定の観察対象を強調表示する特殊光観察モードが入力された場合、前記複数の1次光源を順次点灯して前記照明光を順次前記観察対象に対して同一箇所の開口から照射する光源手段と、
前記複数の照明光をそれぞれ前記観察対象に照射する毎の複数の画像を取得し、当該複数の画像に基づいて前記観察対象の特殊光観察画像を生成する画像取得手段と、
を具備することを特徴とする被検体観察システム。 - 前記モード入力部に前記特殊光観察モードが入力された場合、前記画像取得手段は、前記光源手段から出力される前記照明光の波長特性と当該画像取得手段に有する前記色領域の波長特性との重なりにより生成される狭帯域スペクトル要素の情報に基づいて前記特殊光観察画像を取得することを特徴とする請求項1に記載の被検体観察システム。
- 前記光源手段は、前記照明光としてそれぞれ波長の異なる第1の照明光と第2の照明光とを射出し、
前記モード入力部に前記特殊光観察モードが入力された場合、前記画像取得手段は、前記光源手段から前記第1の照明光が前記観察対象に照射される毎に取得される各第1の撮像フレームの画像から第1の狭帯域スペクトル要素の情報を取得し、かつ前記光源手段から前記第2の照明光が前記観察対象に照射される毎に取得される各第2の撮像フレームの画像から第2の狭帯域スペクトル要素の情報を取得し、前記第1の狭帯域スペクトル要素の情報と前記第2の狭帯域スペクトル要素の情報とを組み合わせて前記特殊光観察画像を構築する、
ことを特徴とする請求項2に記載の被検体観察システム。 - 前記画像取得手段は、前記第1の撮像フレームの画像を保存する第1のフレームメモリと、
前記第2の撮像フレームの画像を保存する第2のフレームメモリと、
前記観察対象を撮像する撮像手段と、
を備え、
前記画像取得手段は、前記光源手段により前記第1の照明光を照射しているときに前記撮像手段における露光処理により取得した前記第1の撮像フレームの画像を前記第1のフレームメモリに保存し、前記光源手段により前記第2の照明光を照射しているときに前記撮像手段における露光処理により取得した前記第2の撮像フレームの画像を前記第2のフレームメモリに保存する、
ことを特徴とする請求項3に記載の被検体観察システム。 - 前記第1の狭帯域スペクトル要素と前記第2の狭帯域スペクトル要素とは、それぞれ前記観察対象の物質の吸収強度が高い波長を含み、かつ異なる吸収ピークに属することを特徴とする請求項3又は4に記載の被検体観察システム。
- 前記第1の照明光は、前記1次光源のうち第1の1次光源から射出される第1の1次光で構成される前記第1の狭帯域スペクトル要素を少なくとも含み、前記第1の狭帯域スペクトル要素を含む前記色領域のうち第1の色領域において、前記観察対象の物質の吸収強度が相対的に吸収されにくい波長の強度が低いことを特徴とする請求項5に記載の被検体観察システム。
- 前記第2の照明光は、前記1次光源のうち第2の1次光源から射出される第2の1次光と、当該第2の1次光により励起される第1の蛍光体により生成される第1の蛍光とが混合した光を含み、
前記第1の蛍光体は、前記1次光源のうち第1の1次光により励起されず、
前記第2の1次光は、前記第1の狭帯域スペクトル要素を含む前記色領域のうち第1の色領域に属し、前記第1の1次光と波長が異なる、
ことを特徴とする請求項5に記載の被検体観察システム。 - 前記色領域のうち第2の色領域は、前記第2の狭帯域スペクトル要素を含み、
前記第2の色領域の短波長境界値又は長波長境界値は、前記第1の蛍光の長波長境界値と短波長境界値の間に位置し、かつ前記第2の色領域のもう一方の境界値は、前記第1の蛍光の長波長境界値より長波長又は短波長境界値より短波長に位置し、
前記第2の狭帯域スペクトル要素は、前記第2の色領域と、前記第1の蛍光のスペクトルが重なり合った波長領域である、
ことを特徴とする請求項7に記載の被検体観察システム。 - 前記画像取得手段は、前記第1の撮像フレームの前記第1の色領域の画素情報と、前記第2の撮像フレームの前記第2の色領域の画素情報を用いて、特殊光観察に於ける画像を構成することを特徴とする請求項4に記載の被検体観察システム。
- 前記観察対象の物質は、前記被検体内に存在するヘモグロビンであることを特徴とする請求項5又は6に記載の被検体観察システム。
- 前記観察対象の物質は、前記被検体外より投与され特定の波長に反応して発光する蛍光プローブであることを特徴とする請求項5又は6に記載の被検体観察システム。
- 前記第1の照明光は、前記第1の1次光に加えて、可視光波長領域の中でありかつ前記第1の色領域に含まれない波長域に強度を持つことを特徴とする請求項6に記載の被検体観察システム。
- 前記第1の照明光は、前記第1の1次光に加えて、前記第1の1次光により励起される第2の蛍光を含むことを特徴とする請求項12に記載の被検体観察システム。
- 前記第2の照明光は、前記第2の色領域に含まれない波長に強度を持つことを特徴とする請求項7に記載の被検体観察システム。
- 前記第2の照明光は、前記第2の1次光により励起される第3の蛍光を含むことを特徴とする請求項14に記載の被検体観察システム。
- 前記第2の照明光は、白色光であり、
前記第2の撮像フレームで得られる画像は、通常光観察画像である、
ことを特徴とする請求項14又は15に記載の被検体観察システム。 - 前記第1の1次光は、415nm付近の波長に強度ピークを持ち、
前記第2の2次光は、445nm付近の波長に強度ピークを持ち、
前記第1の蛍光は、前記第2の1次光により励起される緑色の蛍光であり、
前記第1の色領域は、波長460nmを中心とした青色領域であり、
前記第2の色領域は、波長540nmを中心とした緑色領域である、
ことを特徴とする請求項8に記載の被検体観察システム。 - 前記第2の蛍光は、前記第1の1次光により励起される赤色の蛍光を含むことを特徴とする請求項13に記載の被検体観察システム。
- 前記第3の蛍光は、前記第2の1次光により励起される赤色の蛍光を含むことを特徴とする請求項15に記載の被検体観察システム。
- 前記第2の照明光は、前記第1の照明光を含むことを特徴とする請求項7に記載の被検体観察システム。
- 前記光源手段が備える複数の1次光源は、レーザ光源であることを特徴とする請求項1に記載の被検体観察システム。
- 前記光源手段が備える複数の1次光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の被検体観察システム。
- 前記画像取得手段は、前記第1のフレームメモリに保存されている前記第1の撮像フレームの画像における特定の検出色画面の輝度情報と、前記第2のフレームメモリに保存されている前記第2の撮像フレームの画像における特定の検出色画面の輝度情報とを演算処理して、特定の波長成分の光による画像を解析的に求めて前記特殊光観察画像を構築することを特徴とする請求項4に記載の被検体観察システム。
- 前記モード入力部は、前記観察対象に対し通常観察を行う通常光観察モードを入力可能であり、
前記モード指示部へ前記通常光観察モードを入力した場合、前記光源手段は照明光として第2の照明光を出力する、
ことを特徴とする請求項16に記載の被検体観察システム。 - 複数の1次光源からそれぞれ射出された波長の異なる複数の1次光を波長変換し、当該波長変換した光を含む複数の照明光を観察対象に照射し、前記観察対象における前記照明光の照射領域の画像を複数の色領域により色分解して取得する被検体観察システムにおいて、
前記観察対象のうち特定の観察対象を強調表示する特殊光観察モード時、前記複数の1次光源を順次点灯して前記照明光を順次前記観察対象に対して同一箇所の開口から照射し、
前記複数の照明光をそれぞれ前記観察対象に照射する毎の複数の画像を取得し、当該複数の画像に基づいて前記観察対象の特殊光観察画像を生成する、
ことを特徴とする被検体観察方法。
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