JP5073579B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置に関し、より詳細には、光を照射された被観察体を撮像して得られる画像信号を演算処理することによって、所定の波長域の分光画像を形成する撮像装置に関する。

近年、固体撮像素子を用いた電子内視鏡等の撮像装置では、消化器官（胃粘膜等）における分光反射率に基づき、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージング、すなわち狭帯域フィルタ内蔵撮像装置（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇ−ＮＢＩ）が注目されている。この装置は、面順次式のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の回転フィルタの代わりに、３つの狭（波長）帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた３つの信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲ、Ｇ、Ｂ（ＲＧＢ）信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。

一方、上記の狭帯域バンドパスフィルタを用いる面順次式のものではなく、特許文献１や非特許文献１に示されるように、固体撮像素子に微小モザイクの色フィルタを配置する同時式において、白色光で得られた画像信号を基に、演算処理にて分光画像を形成することが提案されている。これは、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれのカラー感度特性を数値データ化したものと、特定の狭帯域バンドパスの分光特性を数値データ化したものとの関係をマトリクスデータ（係数セット）として求め、このマトリクスデータとＲ、Ｇ、Ｂ信号との演算により狭帯域バンドパスフィルタを介して得られる分光画像を推定した分光画像信号を得るものである。このような演算によって分光画像を形成する場合は、所望の波長域に対応した複数のフィルタを用意する必要がなく、またこれらの交換配置が不要となるので、装置の大型化が避けられ、低コスト化を図ることができる。
特開２００３−９３３３６号公報 三宅洋一著「デジタルカラー画像の解析・評価」東京大学出版会、 ２０００年、ｐ．１４８〜１５３

ところで、上記のような生体観察の分野では、血管やガン細胞等を蛍光試薬により標識して、その蛍光画像を観察する手法が用いられており、その際に上記分光画像の技術を応用して蛍光画像を得ることが考えられている。蛍光や励起光の波長としては、生体に含まれる水やヘモグロビンの吸収を考慮すると、約６００〜１３００ｎｍの波長域のものが好ましく、さらには７００〜１３００ｎｍの波長域、すなわち近赤外領域のものがより好ましい。

しかしながら、上述の演算処理にて分光画像を得る装置は、通常画像（カラー画像）用のＲ、Ｇ、Ｂ信号を用いて可視光領域の分光画像を得るものであり、上記の波長域に対応したものではなかった。通常画像に加え、この波長域の分光画像を得るためには、そのための光学系が別途必要となり、装置の大型化や大幅なコストアップを招くという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、装置の大型化や大幅なコストアップを招くことなく、通常画像に加え、近赤外領域の分光画像の形成が可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明による撮像装置は、白色光と、前記白色光とは異なる波長帯域の光とを選択的に被観察体へ照射可能な光源ユニットと、該光源ユニットからの光が照射された前記被観察体の像を撮像する撮像素子を有する撮像部と、該撮像部の出力に基づく画像信号と、所定のマトリクスデータとの演算により、指定された波長の分光画像を示す分光画像信号を形成する分光画像形成回路とを備え、前記撮像部が、可視領域において波長域の異なる３つの第１、第２、第３の光ごとの前記被観察体の像と、近赤外領域において波長域の異なる少なくとも２つの第４、第５の光ごとの前記被観察体の像とを選択的に撮像するものであり、前記第１の光および前記第４の光のみを前記撮像素子の第１の画素へ入射させる第１の分光素子と、前記第２の光および前記第５の光のみを前記撮像素子の第２の画素へ入射させる第２の分光素子とを有することを特徴とするものである。

ここで、「白色光とは異なる波長帯域の光」は、その波長帯域全域が白色光の波長帯域と全く一致するものではなければよく、その波長帯域の一部が白色光の波長帯域と重なっていてもよい。例えば、「白色光とは異なる波長帯域の光」として、赤から近赤外領域の光を用いてもよい。また、「波長域の異なる３つの第１、第２、第３の光」、「波長域の異なる少なくとも２つの第４、第５の光」における「波長域の異なる」とは、その波長帯域全域が全く一致するものではなければよく、その波長帯域の一部が重なったものでもよい。

ここで、「選択的に被観察体へ照射可能な」や「選択的に撮像」の「選択的」とは例えば、時間的に分割して行うことが可能という意味である。

なお、本明細書における「近赤外領域」の短波長側の波長の境界値は、約７００ｎｍとする。

なお、「前記第１の光および前記第４の光のみ」、「前記第２の光および前記第５の光のみ」とは、光源ユニットから出射される光の波長帯域内についてのことであり、その他の帯域についてはこの限りではない。

上記撮像装置において、前記分光画像形成回路が、少なくとも前記第４の光および前記第５の光に基づく画像信号を用いて、前記分光画像信号を形成するものであることが好ましい。

上記撮像装置において、前記指定された波長が蛍光の波長であり、前記白色光とは異なる波長帯域の光が前記蛍光を励起する励起光であるように構成してもよい。

また、上記撮像装置は可視領域の光によるカラー画像と、可視領域の光による第１の分光画像と、近赤外領域の光による第２の分光画像とを形成可能であることが好ましい。

その際に、前記カラー画像、前記第１の分光画像、および前記第２の分光画像のうち、いずれか２つ以上を同時に表示可能であることが好ましい。

また、前記カラー画像、前記第１の分光画像、および前記第２の分光画像のうち、いずれか２つ以上を重ねて表示可能であることが好ましい。

本発明の撮像装置によれば、撮像部により近赤外領域において少なくとも２つの異なる波長域の第４、第５の光ごとの被観察体の像を撮像し、分光画像形成回路により近赤外領域における分光画像信号を形成することができるため、近赤外領域の分光画像を形成することができる。また、光源ユニットは、白色光と白色光とは異なる波長帯域の光を選択的に照射可能であり、第１の分光素子により第１の画素は第１の光および第４の光を受光することができ、第２の分光素子により第２の画素は第２の光および第５の光を受光することができるため、同一の撮像素子で可視領域および近赤外領域の撮像を時間的に分けて行うことが可能になる。したがって、可視領域用の光学系と近赤外領域用の光学系を別途設ける必要がなくなり、装置の大型化や大幅なコストアップを招くことなく、通常画像および近赤外領域の分光画像を取得することが可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置としての電子内視鏡装置１００のブロック図を示すものである。本実施形態の電子内視鏡装置１００は、被観察体の通常画像を形成する通常画像モードと、後述の演算処理により得られる被観察体の分光画像を表示する分光画像モードとにより動作するものである。さらに電子内視鏡装置１００は、分光画像モード下では、可視光領域の３色の画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ信号）に基づき可視光領域の分光画像を形成する可視分光画像モードと、近赤外領域の３色の画像信号（後述するＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号）に基づき近赤外領域の分光画像を形成する近赤外分光画像モードと、により動作するものである。

図１に示すとおり、電子内視鏡装置１００は、被観察体３を観察するためのスコープ１０と、このスコープ１０が着脱自在に接続されるプロセッサ装置１２とから主に構成される。このプロセッサ装置１２内には被観察体３に光を照射するための光源ユニット１４が配置されている。スコープ１０の先端には照明用光学系２３が設けられ、この照明用光学系２３には、一端が光源ユニット１４に接続されたライトガイド２４の他端が対面している。なお光源ユニット１４は、プロセッサ装置１２とは別体の光源装置に配置されてもよい。

本実施形態における被観察体３は、体腔内の生体組織であり、波長が異なる３種類の蛍光試薬により標識されている。生体組織に多量に含まれる水およびヘモグロビンの光吸収の波長帯域は図２に示すとおりであり、短波長側ではヘモグロビンの吸収があり、長波長側では水の吸収がある。よって、波長域６００〜１３００ｎｍの光、すなわち赤〜近赤外の光が比較的よく生体組織を透過することがわかる。そこで、本実施形態においては、励起光が６００〜１３００ｎｍの波長域にある蛍光試薬が選択されている。

このような蛍光試薬としては、例えば、励起光波長６８２ｎｍおよび蛍光波長７１５ｎｍの蛍光試薬ＤｙＬｉｇｈｔ６８０、励起光波長７４７ｎｍおよび蛍光波長７７６ｎｍの蛍光試薬Ｃｙ７、励起光波長７８５ｎｍおよび蛍光波長８０５ｎｍの蛍光試薬ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を用いることができる。

なお、用いる複数の蛍光試薬としては、それぞれ異なる組織を標識するものを用いてもよく、あるいは、同一組織を標識するものを用いてもよい。例えば、ガン組織を標識可能な複数種類の蛍光試薬を同時に用いることにより、ガンの検出精度が上がり、正診率を向上させることができる。

光源ユニット１４は、図３にその一構成例を示すように、赤から近赤外領域の光を出射する励起光源ユニット６および白色光を出射する白色光源ユニット７を有するものであり、白色光と、赤から近赤外領域の光とを選択的に被観察体へ照射可能な光源ユニットである。すなわち、本実施形態においては、白色光と、赤から近赤外領域の光とを時間的に分割して被観察体へ照射することが可能である。励起光源ユニット６は、被観察体３を標識した蛍光試薬を励起する励起光を出射するものであり、近赤外分光画像モードにおいて使用される。白色光源ユニット７は、本実施形態においては、可視光領域のみの白色光を出射するものであり、通常画像モードと可視分光画像モードにおいて使用される。

図３に示す構成の励起光源ユニット６は、上記３種類の蛍光試薬を励起するための、それぞれ異なる波長の励起光を出射する多数の光源６ａ、６ｂ、６ｃと、光源６ａ、６ｂ、６ｃからの光がそれぞれ入射される多数のマルチモードの光ファイバ６ｄ、６ｅ、６ｆとを備えている。

光源６ａ、６ｂ、６ｃとしては、例えば、半導体レーザ、高輝度ＬＥＤ、キセノンフラッシュランプ等を用いることができる。光源６ａ、６ｂ、６ｃは、中心波長に対し±１０ｎｍ程度あるいはそれ以下の半値幅を有する狭帯域の光を出射するものであることが好ましい。光源６ａ、６ｂ、６ｃに狭帯域の光を出射するものを用いない場合は、光源６ａ、６ｂ、６ｃから被観察体３までの光路に±１０ｎｍ程度の半値幅を有する狭帯域の光を透過させる狭帯域のバンドパスフィルタを設けることが好ましい。

光ファイバ６ｄ、６ｅ、６ｆの入射端は先端加工によりレンズが一体的に整形されており、高効率に光結合することができる。なお、ここでは部品数低減のためにレンズが一体整形された光ファイバ６ｄ、６ｅ、６ｆを用いたが、これに代わり、レンズが一体整形されていない通常の光ファイバと光結合用のレンズを用いてもよい。

また、図３では、図の煩雑化を避けるため、光源および光ファイバは４つずつ図示しているが、実際には多数の光源と多数の光ファイバを備えている。光源と光ファイバの数は同一でもよく、あるいは異なっていてもよく、１つの光源からの光が複数の光ファイバに入射するように構成してもよい。

光ファイバ６ｄ、６ｅ、６ｆの出射端は全て合波器６ｇの一端に接続され、合波器６ｇの他端には小径の光ファイバ６ｈが接続されている。光源６ａ、６ｂ、６ｃから出射して光ファイバ６ｄ、６ｅ、６ｆを伝播した光は、合波器６ｇにより合波されて光ファイバ６ｈにより伝送される。

なお、合波器６ｇとしては例えば光カプラ等を用いることができる。あるいは、合波器６ｇを用いる代わりに、光ファイバの出射端側の各コアが一体化されて形成された構成を採用してもよい。上記のような多数光源の光を光ファイバを用いて合波する際は、例えば特開２００６−３３７３９９号公報に記載の技術を適用することができる。

上記構成を有する励起光源ユニット６によれば、多数の光源からの光を細径の光ファイバで光伝送することができ、かつ高輝度高出力の光を得ることができる。

なお、上記例では、３つの蛍光試薬を用いているため、励起光源ユニット６は各蛍光試薬に最も好適な励起光を得るための３種の光源を備えているが、１種の励起光で複数の蛍光試薬を励起可能であれば、より少数の光源であってもよい。あるいは、励起光源ユニット６は、多用な蛍光試薬に対応するため、４種以上の励起用の光源を備えていてもよい。

一方、白色光源ユニット７は、白色光を出射する白色光源７ａと、光結合のためのレンズ７ｂと、可視光領域のみの光を透過させるフィルタ７ｃと、白色光源７ａからの光がレンズ７ｂにより集光されて入射される光ファイバ７ｄとを備える。この光ファイバ７ｄは、光ファイバ６ｈと合わせてライトガイド２４を構成するものである。

なお、本実施形態では、フィルタ７ｃを光源ユニット１４内に設けたが、代わりに光源ユニット１４から被観察体３までの光路に挿脱可能に設けておき、通常画像モードと可視分光画像モードでは光路に挿入し、近赤外分光画像モードでは光路から排除するようにしてもよい。あるいは、フィルタ７ｃを光源ユニット１４内に設ける代わりに、被観察体３からＣＣＤセンサ１５までの光路に近赤外光からそれ以上の長波長の光をカットする近赤外光カットフィルタを挿脱可能に設けておき、通常画像モードと可視分光画像モードでは光路に挿入し、近赤外分光画像モードでは光路から排除するようにしてもよい。

図１に示すスコープ１０の先端部には、結像レンズ８と、励起光カットフィルタ９、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ１５とが同軸上にこの順に設けられている。結像レンズ８は、被観察体３の像をＣＣＤセンサ１５上に結像するものである。励起光カットフィルタ９としては、励起光のみを遮断して蛍光は透過させるように、例えば、極めて狭帯域の光のみを遮断するノッチフィルタを用いることができる。

ＣＣＤセンサ１５は、光源ユニット１４からの光が照射された被観察体３の像を撮像する撮像部を構成するものであり、可視光領域においてはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に分光して、各光ごとの被観察体３の像を撮像してＲ、Ｇ、Ｂ信号として出力し、また、近赤外領域においてもＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂの３色に分光して、各光ごとの被観察体３の像を撮像してＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号として出力する機能を有するものである。ここで、Ｎｂ、Ｎｇ、Ｎｒは、図４Ａに示すように、近赤外領域において、この順に短波長側から設定された所定波長幅を有する波長帯域である。Ｎｂ、Ｎｇ、Ｎｒは、例えば、近赤外領域における擬似的な３原色として考えることができる。

図５にこのような機能を有するＣＣＤセンサ１５の一構成例を示す。図５の左側にＣＣＤセンサ１５の全体像を示す。この全体像に示すようにＣＣＤセンサ１５は撮像素子であるＣＣＤ１５ａと、多数のフィルタＢ＋Ｎｂ、フィルタＧ＋Ｎｇ、フィルタＲ＋Ｎｒ色からなるフィルタ群１５ｂとを有する。図５の右側にフィルタ群１５ｂの部分拡大図を示す。ＣＣＤ１５ａの撮像面には、画素ごとにフィルタＢ＋Ｎｂ、フィルタＧ＋Ｎｇ、フィルタＲ＋Ｎｒの３種の色フィルタが形成されている。これら３種の色フィルタは分光素子として機能するものである。図４Ａには、これら３つの各色フィルタの分光透過率を合わせて示し、図４Ｂには明確化のために、フィルタＢ＋Ｎｂのみの分光透過率を示す。図４Ａ，図４Ｂに示すように、これら３つの各色フィルタは双峰性（ダブルピーク）の透過率特性を有するものである。

フィルタＢ＋Ｎｂは、図４Ａの実線で示すように、可視光領域のＢおよび近赤外領域のＮｂのみに透過特性を有するフィルタであり、このフィルタが形成された画素へ、可視光領域のＢおよび近赤外領域のＮｂのみの光を入射させる分光素子として機能するものである。フィルタＧ＋Ｎｇは、図４Ａの点線で示すように、可視光領域のＧおよび近赤外領域のＮｇのみに透過特性を有するフィルタであり、このフィルタが形成された画素へ、可視光領域のＧおよび近赤外領域のＮｇのみの光を入射させる分光素子として機能するものである。フィルタＲ＋Ｎｒは、図４Ａの一点鎖線で示すように、可視光領域のＲおよび近赤外領域のＮｒのみに透過特性を有するフィルタであり、このフィルタが形成された画素へ、可視光領域のＲおよび近赤外領域のＮｒのみの光を入射させる分光素子として機能するものである。

よって、フィルタＢ＋Ｎｂが形成された画素は、可視光領域のＢと近赤外領域のＮｂの領域のみに感度を有し、フィルタＧ＋Ｎｇが形成された画素は、可視光領域のＧと近赤外領域のＮｇの領域のみに感度を有し、フィルタＲ＋Ｎｒが形成された画素は、可視光領域のＲと近赤外領域のＮｒの領域のみに感度を有する。このような構成のＣＣＤセンサ１５を用いることにより、可視光領域だけでなく、近赤外領域においても、ＣＣＤセンサ１５上に結像される像を分光して撮像することが可能になる。また、１枚のフィルタが可視光領域と近赤外領域で透過する帯域を有することから、１つの撮像素子で、可視光領域と近赤外領域の両方の領域で分光して撮像することができる。

なお、撮像部としては、図５に示す構成のＣＣＤセンサ１５に代わり、図６や図７に示す構成のものを用いることもできる。図６に示す構成例は、入射面および各プリズム間の接触面にダイクロイック膜ＤＭ１、ＤＭ２、ＤＭ３が形成された３つのプリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３からなる分光素子により、入射光を可視光領域のＢおよび近赤外領域のＮｂの光、可視光領域のＧおよび近赤外領域のＮｇの光、可視光領域のＲおよび近赤外領域のＮｒの光に分光して３方向に出射させ、出射光それぞれに対してＣＣＤ１１５、１１６、１１７を配置したものである。

図７に示す構成例は、図７（Ａ）に示すように、ＣＣＤ１１８の前に配置された円盤状のフィルタ素子１１９を中心軸の周りに回転させることにより、ＣＣＤに入射する光の波長帯域を切り換える、いわゆる切換方式のものである。この円盤状のフィルタ素子１１９は、図７（Ｂ）に示すように周方向に沿って３つの領域に分割されており、それぞれ分光素子として機能するフィルタＢ＋Ｎｂ、フィルタＧ＋Ｎｇ、フィルタＲ＋Ｎｒが形成されている。なお、図７（Ｂ）に示すフィルタ素子１１９の代わりに、図７（Ｃ）に示すような、周方向に沿って６つの領域に分割され、各領域がそれぞれＢ、Ｇ、Ｒ、Ｎｂ、Ｎｇ、Ｎｒの光を透過させるよう構成された円盤状のフィルタ素子を用いても同様の効果が得られる。

なお、図１ではＣＣＤセンサ１５をスコープ１０に設けた例を図示しているが、スコープ１０に像伝送用のイメージガイド等を挿通させておき、ＣＣＤセンサ１５をスコープ１０外に配置してもよい。この構成を採用した場合は、スコープ１０内におけるスペースの制約が緩和されるため、図７（Ａ）に示す構成の実現が容易になる。また、この構成を採用した場合は、前述のように、可視光領域以外の光を出射する白色光源ユニットを用い、被観察体３とＣＣＤの間の光路に近赤外光カットフィルタを挿脱可能に設ける構成が容易となる。

図１に示すように、このＣＣＤセンサ１５には、同期信号に基づいて駆動パルスを形成するＣＣＤ駆動回路１６が接続されると共に、このＣＣＤセンサ１５が出力した画像（映像）信号をサンプリングして増幅するＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路１７が接続されている。またＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７には、そのアナログ出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器１８が接続されている。さらにスコープ１０には、上記の各種回路を制御するとともに、プロセッサ装置１２との間の通信制御を行うマイコン２０が配設されている。

一方プロセッサ装置１２には、Ａ／Ｄ変換器１８によりデジタル化された画像信号に対して各種の画像処理を施すＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）２５が設けられている。このＤＳＰ２５は、上記画像信号から輝度（Ｙ）信号と色差（Ｃ）信号で構成されるＹ／Ｃ信号を生成し、それを出力する。

本実施形態の装置は、通常画像、可視分光画像、近赤外分光画像（全て動画および静止画）を選択的に形成するものであり、上記ＤＳＰ２５には、上記のうちいずれの画像を形成するかの切換えを行う切換器２６の一端が接続されている。なお、上記ＤＳＰ２５はスコープ１０側に配置してもよい。そしてこの切換器２６の他端側の出力端子は、通常画像モード用のカラー信号処理回路３８、可視分光画像モード用の第１色変換回路２８、近赤外分光画像モード用の第１色変換回路５０のいずれかに選択的に接続可能に構成されている。

まず、可視分光画像モードの流れに沿って説明する。第１色変換回路２８は、上記ＤＳＰ２５から出力されたＹ（輝度）／Ｃ（色差）信号をＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号に変換する。第１色変換回路２８の後段側には、分光画像形成のためのマトリクス演算を行って、選択された波長域λ１、λ２、λ３による分光画像を形成するための画像信号λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓを出力する色空間変換処理回路２９、１つの狭波長帯域の分光画像を形成する単色モードと、３つの波長域からなる分光画像を形成する３色モードとのいずれかを選択する色数セレクタ３０、１つの波長域または３つの波長域の画像信号λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓを、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に対応させた処理をするためにＲｓ、Ｇｓ、Ｂｓ信号として入力し、これらの信号をＹ／Ｃ信号に変換する第２色変換回路３１、鏡像処理、マスク発生、キャラクタ発生等のその他の各種信号処理を行う信号処理回路３２、およびＤ／Ａ変換器３３が逐次この順に接続されている。そして、最後段のＤ／Ａ変換器３３は、プロセッサ装置１２外に配置された例えば液晶表示装置やＣＲＴ等からなるモニタ３４に接続されている。なお、色数セレクタ３０が選択する３色モードに代えて、２つの波長域からなる分光画像を形成する２色モードを設定するようにしてもよい。なお、ここで、色空間変換処理回路２９は、分光画像形成回路として機能するものである。

一方、近赤外分光画像モード用の第１色変換回路５０は、上記ＤＳＰ２５から出力されたＹ（輝度）／Ｃ（色差）信号をＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂの３色画像信号に変換する。第１色変換回路５０の後段側には、分光画像形成のためのマトリクス演算を行って、近赤外領域における選択された波長域λ１’、λ２’、λ３’による分光画像を形成するための画像信号λ１ｓ’、λ２ｓ’、λ３ｓ’を出力する色空間変換処理回路５１が接続され、色空間変換処理回路５１は、前述の色数セレクタ３０に接続されている。ここで、色空間変換処理回路５１は、本発明の分光画像形成回路として機能するものである。

なお、図１では、モードの相違を明確にするため、第１色変換回路２８と第１色変換回路５０は別の回路、色空間変換処理回路２９と色空間変換処理回路５１は別の回路として図示しているが、これらは同一の回路として構成してもよい。

また上記プロセッサ装置１２内には、スコープ１０との間の通信を行うと共に、該装置１２内の各回路および光源ユニット１４を制御し、また分光画像を形成するためのマトリクス（係数）データを上記色空間変換処理回路２９に入力する等の機能を有するマイコン３５が設けられている。また、マイコン３５にはメモリ３６が接続されている。メモリ３６には、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号またはＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号に基づいて分光画像を形成するための所定の係数となるマトリクスデータがテーブルの形で記憶されている。

なお、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて分光画像を形成するためのマトリクスデータは、特許文献１に記載の方法により算出することができる。また、Ｎｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号に基づいて分光画像を形成するためのマトリクスデータは、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて分光画像を形成する場合に用いる照明光の分光特性の代わりに、本実施形態においては、被観察体３を標識している蛍光試薬の分光特性を先見情報として利用することにより算出することができる。

表１に一例として、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいて分光画像を形成する際のマトリクスデータを示す。この表１のマトリクスデータは、例えば４００ｎｍから７００ｎｍの波長域を５ｎｍ間隔で分けた６１個の波長域ごとに設定されたマトリクス演算のための係数ｋ_ｒ（λ）、ｋ_ｇ（λ）、ｋ_ｂ（λ）（λは波長、ここでは変数として扱う）から構成されている。

そして色空間変換処理回路２９において、上記係数ｋ_ｒ（λ）、ｋ_ｇ（λ）、ｋ_ｂ（λ）と第１色変換回路２８から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号とにより次式（１）で示すマトリクス演算が行われて、分光画像信号λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓが形成される。

例えば、可視分光画像を構成する波長域λ１、λ２、λ３としてそれぞれ５００ｎｍ、６２０ｎｍ、６５０ｎｍが選択される場合は、係数（ｋ_ｒ、ｋ_ｇ、ｋ_ｂ）として、表１の６１のパラメータのうち、中心波長５００ｎｍに対応する係数（-0.00119，0.002346，0.0016）、中心波長６２０ｎｍに対応する係数（0.004022，0.000068，‐0.00097）、および中心波長６５０ｎｍに対応する係数（0.005152，-0.00192，0.000088）を用いて上式（１）に従い、下式（２）のマトリクス演算がなされる。なおこのようなパラメータは、メモリ３６に記憶されている波長の組合せに基づいてメモリ３６から読み出すことができる。

Ｎｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号に基づいて分光画像を形成する際も同様に、近赤外分光画像モード用に保存されている係数ｋ_ｒ’（λ）、ｋ_ｇ’（λ）、ｋ_ｂ’（λ）と第１色変換回路５０から出力されたＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号とにより次式（３）で示すマトリクス演算が行われて、分光画像信号λ１ｓ’、λ２ｓ’、λ３ｓ’が形成される。

図１に示す切換器２６の他方の出力端子には、分光画像ではなく通常のカラー画像を形成するためのカラー信号処理回路３８が接続され、そしてこのカラー信号処理回路３８にはＤ／Ａ変換器３９が接続されている。

マイコン３５には上記メモリ３６に加えて、操作パネル４１、およびキーボード等からなる入力部４３が接続されている。図８は上記操作パネル４１を詳しく示すものである。該操作パネル４１には、波長セット選択スイッチ４１ａと、波長選択スイッチ４１ｂ、４１ｈと、切換え幅設定スイッチ４１ｃと、色数切換えスイッチ４１ｄとが設けられている。波長セット選択スイッチ４１ａは、分光画像を形成するために予め設定されている波長域λ１、λ２、λ３の波長セットを選択するためのスイッチである。波長選択スイッチ４１ｂは、可視分光画像を形成するための波長域λ１、λ２、λ３のそれぞれの中心波長を任意に選択するためのスイッチであり、波長選択スイッチ４１ｈは、近赤外分光画像を形成するための波長域λ１’、λ２’、λ３’のそれぞれの中心波長を任意に選択するためのスイッチである。切換え幅設定スイッチ４１ｃは、この波長選択スイッチ４１ｂ、４１ｈによりなされる波長切換えの幅を設定するスイッチである。

波長セット選択スイッチ４１ａで選択可能な予め設定されているλ１、λ２、λ３、λ１’、λ２’、λ３’としては、例えば、血管を標識可能な蛍光試薬の発光波長や、血管を標識可能な蛍光試薬の発光波長および自家蛍光の発光波長や、ともにガン組織を標識可能な異なる種類の蛍光試薬の発光波長等が挙げられる。このような波長セットの組は、デフォルト波長セットとして、図１に示すメモリ３６に記憶されている。

色数切換えスイッチ４１ｄは、単一波長を選択する単色モードと３色モードとの切換えを行うものであり、３色モード動作時にこの色数切換えスイッチ４１ｄを押すと、単色モードへ切り換えられ、マイコン３５により例えば波長域λ１、λ２、λ３の全てが６５０、６５０、６５０というように同一の値に設定される。なおこの共通の波長域についても、上記波長選択スイッチ４１ｂ、４１ｈによって任意の値を選択することができる。

また、操作パネル４１には、可視光領域の分光画像の形成および表示を指示する可視分光画像形成スイッチ４１ｅ、近赤外領域の分光画像の形成および表示を指示する近赤外分光画像形成スイッチ４１ｆ、通常画像の形成および表示させる通常画像表示スイッチ４１ｇが設けられている。なお、可視分光画像形成スイッチ４１ｅ、近赤外分光画像形成スイッチ４１ｆは、スコープ１０側に設けることもできる。

ここで、上記の操作パネル４１上のスイッチ類の一部の機能をキーボードのキー機能に置き換えたり、全部の機能をキーボードのキー機能に置き換えたりしてもよい。

次に、上記構成を有する本実施形態の電子内視鏡の動作について説明する。まず、通常画像モードにおける動作を説明する。通常画像モードにおいては、マイコン３５の制御により光源ユニット１４から白色光が出射されて被観察体３を照射する。図１に示されるように、スコープ１０では、ＣＣＤ駆動回路１６によって駆動されたＣＣＤセンサ１５が被観察体を撮像し、撮像信号を出力する。この撮像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７で相関二重サンプリングと自動利得制御による増幅を受けた後、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてプロセッサ装置１２のＤＳＰ２５に入力される。

このＤＳＰ２５では、スコープ１０からの出力信号に対してガンマ処理が行われると共に、フィルタＢ＋Ｎｂ、フィルタＧ＋Ｎｇ、フィルタＲ＋Ｎｒの色フィルタを介して得られた信号に対し色変換処理が行われ、輝度（Ｙ）信号と色差（Ｃ）信号からなるＹ／Ｃ信号が形成される。このＤＳＰ２５の出力は、通常、切換器２６によってカラー信号処理回路３８へ供給され、この回路３８にて鏡像処理、マスク発生およびキャラクタ発生等の所定の処理を受けた後、Ｄ／Ａ変換器３９によりアナログ信号に変換された上で図１に示すモニタ３４へ供給される。それにより、このモニタ３４には通常の被観察体のカラー画像が表示される。

次に、可視分光画像モードにおける動作を説明する。図８に示す操作パネル４１の可視分光画像形成スイッチ４１ｅの押圧により、可視分光画像の形成が指示されて、可視分光画像モードとなる。このモードにおいては、ＤＳＰ２５の出力までは上記の通常画像モードの場合と同様である。この後、切換器２６は、ＤＳＰ２５から出力されたＹ／Ｃ信号を第１色変換回路２８へ供給する状態に切り換えられ、この回路２８により上記Ｙ／Ｃ信号がＲ、Ｇ、Ｂ信号へ変換される。このＲ、Ｇ、Ｂ信号は色空間変換処理回路２９へ供給され、この色空間変換処理回路２９ではＲ、Ｇ、Ｂ信号とマトリクスデータとにより、可視分光画像形成のための前記式（１）のマトリクス演算が行われる。すなわちこの分光画像の形成では、前述した操作パネル４１の波長セット選択スイッチ４１ａまたは波長選択スイッチ４１ｂを操作することにより、λ１、λ２、λ３の３つの波長域が設定され、マイコン３５はそれらの３つの選択波長域に対応するマトリクスデータをメモリ３６から読み出し、それらを色空間変換処理回路２９に入力する。

色数セレクタ３０にて３色モードが選択されている場合は、上記分光画像信号λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓが各々Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３１に入力され、また単色モードが選択されている場合は分光画像信号λ１ｓ、λ２ｓ、λ３ｓのいずれか１つがＲｓ、Ｇｓ、Ｂｓの信号として第２色変換回路３１に入力される。この第２色変換回路３１では、Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓの３色画像信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）に変換され、このＹ／Ｃ信号が信号処理回路３２およびＤ／Ａ変換器３３を介して前述のモニタ３４等へ入力される。

次に、近赤外分光画像モードにおける動作を説明する。図８に示す操作パネル４１の近赤外分光画像形成スイッチ４１ｆの押圧により、近赤外分光画像の形成が指示されて、近赤外分光画像モードとなる。近赤外分光画像モードにおいては、マイコン３５の制御により光源ユニット１４から励起光が出射されて被観察体３を照射する。この励起光により被観察体３を標識した蛍光試薬が励起されて蛍光が発せられる。被観察体３からの光のうち、励起光は励起光カットフィルタ９により遮断され、蛍光のみが励起光カットフィルタ９を透過する。

図１に示されるように、スコープ１０では、ＣＣＤ駆動回路１６によって駆動されたＣＣＤセンサ１５が被観察体を撮像し、撮像信号を出力する。この撮像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１７で相関二重サンプリングと自動利得制御による増幅を受けた後、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されて、デジタル信号としてプロセッサ装置１２のＤＳＰ２５に入力される。

このＤＳＰ２５では、スコープ１０からの出力信号に対してガンマ処理が行われると共に、フィルタＢ＋Ｎｂ、フィルタＧ＋Ｎｇ、フィルタＲ＋Ｎｒの色フィルタを介して得られた信号に対し色変換処理が行われ、輝度（Ｙ）信号と色差（Ｃ）信号からなるＹ／Ｃ信号が形成される。

この後、切換器２６は、ＤＳＰ２５から出力されたＹ／Ｃ信号を第１色変換回路５０へ供給する状態に切り換えられ、第１色変換回路５０によりＹ／Ｃ信号がＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号へ変換される。このＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号は色空間変換処理回路５１へ供給され、この色空間変換処理回路５１ではＮｒ、Ｎｇ、Ｎｂ信号とマトリクスデータとにより、近赤外分光画像形成のための前述のマトリクス演算が行われる。すなわちこの分光画像の形成では、前述した操作パネル４１の波長セット選択スイッチ４１ａまたは波長選択スイッチ４１ｈを操作することにより、λ１’、λ２’、λ３’の３つの波長域が設定され、マイコン３５はそれらの３つの選択波長域に対応するマトリクスデータをメモリ３６から読み出し、それらを色空間変換処理回路５１に入力する。

ここで、選択する波長λ１’、λ２’、λ３’を、被観察体３を標識している蛍光試薬の発光波長にしておけば、この蛍光で染色されている部位を抽出したより鮮明な画像を得ることができる。

また、このモードにおいても、色数セレクタ３０にて３色モードが選択されている場合は、上記分光画像信号λ１ｓ’、λ２ｓ’、λ３ｓ’が各々Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓの３色画像信号として第２色変換回路３１に入力され、また単色モードが選択されている場合は分光画像信号λ１ｓ’、λ２ｓ’、λ３ｓ’のいずれか１つがＲｓ、Ｇｓ、Ｂｓの信号として第２色変換回路３１に入力される。この第２色変換回路３１では、Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓの３色画像信号がＹ／Ｃ信号（Ｙ，Ｒｓ−Ｙ，Ｂｓ−Ｙ）に変換され、このＹ／Ｃ信号が信号処理回路３２およびＤ／Ａ変換器３３を介して前述のモニタ３４等へ入力される。

上述のようにしてモニタ３４に表示される分光画像は、例えば、図９で示すような波長域の色成分で構成されるものとなる。すなわち、図９は、上記色フィルタの近赤外領域の分光感度特性Ｎｒ、Ｎｇ、Ｎｂに、分光画像を形成する３つの波長域λ１’、λ２’、λ３’を重ねた概念図である。分光画像信号λ１ｓ’、λ２ｓ’、λ３ｓ’は、±１０ｎｍ程度の範囲の波長域の色信号であり、これら３つの波長域の色の組み合わせから構成される分光画像（動画および静止画）が表示されることになる。

操作パネル４１には、設けられた可視分光画像形成スイッチ４１ｅ、近赤外分光画像形成スイッチ４１ｆ、通常画像表示スイッチ４１ｇを操作することにより、可視分光画像、近赤外分光画像、通常画像の各画像の表示が可能であり、また、これらのうち任意の２つ以上の画像を同時に表示可能であり、これにより、一般的な観察用の通常画像と、所定の対象物を鮮鋭化した分光画像とを対比して観察することができる。さらに、可視分光画像、近赤外分光画像、通常画像のうち任意の２つ以上の画像を重ねて表示することも可能であり、これにより蛍光標識された部位を明確に把握できる。

なお、上記実施形態では、被観察体３を３種の蛍光試薬で標識し、これらによる蛍光染色部位を描出する例について説明したが、分光画像の形成に用いる蛍光の波長は生体外からのものの波長に限定されず、例えば、次に説明するように、生体内に存在する自家蛍光の波長を用いてもよい。

現在、ＩＣＧ等の蛍光試薬を静脈内注射して、血管の正確な位置を把握する技術が用いられている。これは、術中に正確な血管位置をリアルタイムで把握し、円滑に手術を進めるともに、そのときに必要な処置を施すことにより、術中や術後の無用の出血を防止するためである。

その際に、蛍光染色された血管以外の蛍光発光体として、自家蛍光等のアーティファクトが存在すると、正確な血管の位置が把握できない。そこで例えば、ＩＣＧと自家蛍光の発光波長を分光画像形成用の選択波長として選択することにより、血管と自家蛍光発光体を抽出することができ、さらに自家蛍光発光体を表示させないように画像処理をすることにより、鮮明な血管の像を得ることができる。すなわち、上記分光技術により、アーティファクトの影響を低減して鮮明な血管の像を安定して得ることができる。

上記のような正確な血管位置の把握は、内視鏡手術だけでなく、腹腔鏡による手術において特に要望が高まっている。腹腔鏡による手術は、開腹手術に比べて、入院期間が短いため医療費が少なくて済み、また患者の負担も軽いことから、近年では増加傾向にある。腹腔鏡による手術では、通常の開腹手術とは異なり、術者の触感により組織の位置を確認することができないため、血管位置の把握は画像に頼らざるをえない。万一、血管を傷つけて出血してしまうとダメージとなるため、手術中に迅速に血管の位置を知ることが切望されている。

一般に、内視鏡手術では深さ約２ｍｍまでの範囲で径約０．５ｍｍの血管を観察するのに対し、腹腔鏡手術では深さ約１０ｍｍ程度の脂肪層に存在する径約２．５〜６ｍｍの血管を観察するため、深部における血管の位置把握が必要となる。その点からも、生体による減衰が少ない７００〜１３００ｎｍ範囲の近赤外領域の光を用いた蛍光画像が有用である。

深部からの蛍光は組織により拡散されてボケを生じるので、深部におけるより鮮明な血管の像を得るためには、画像処理をすることが好ましく、例えば特開平１０−１６５３６５号公報に記載のような画像処理技術を用いることが考えられる。この技術によれば、組織の先見情報のシミュレーションと実際に得られた画像の点像強度分布に基づき、生体内の散乱による像のボケを推定して、画像処理により復元処理を行い、より鮮明な血管の像を得ることができる。

この処理方法の一例について図１０を参照しながらその概要を説明する。図１０（Ａ）は組織内の異なる深さ位置に存在する２つの血管５９、６０を示す断面図である。このような組織深部にある血管の画像は、図１０（Ｂ）に模式的に示すようにボケが生じた像６１、６２となる。このボケた像において、中心部に対する周辺部のボケの程度から深さを推定し、シミュレーションで作ったボケ関数を使って復元することにより、図１０（Ｃ）に示すようなより鮮明な血管の像６３、６４を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態による撮像装置について図１１を参照しながら説明する。図１１に、この本発明の第２の実施形態による撮像装置としての検査装置２００の概略構成を示す。本実施形態においては、被観察体２０３としては、蛍光染色された多数の生体組織の切片が２次元状に並べられたものを用いており、検査装置２００は、被観察体２０３を検体としてその蛍光画像を取得し、それにより診断を行うものである。また、検査装置２００は、第１の実施形態の電子内視鏡装置１００と同様に、通常画像モードと、近赤外分光画像モードと、可視分光画像モードと、により動作するものである。

図１１に示すように、検査装置２００は、光を照射する光源ユニット１４と、光源ユニット１４からの光を伝送するライトガイド２４と、ライトガイド２４からの光を被観察体２０３に照射するとともに被観察体２０３の像を結像するための光学系７０と、光学系７０により結像された被観察体２０３の像を撮像するＣＣＤセンサ１５と、ＣＣＤセンサ１５と接続されたＣＣＤ制御部２１０と、演算処理等を行うプロセッサ部１２とを備える。なお、光源ユニット１４、ＣＣＤセンサ１５、プロセッサ部１２は、第１の実施形態のものと同様の機能および構成を有するため、以下ではこれらについての説明を省略する。また、図１１では、プロセッサ部１２の構成要素は光源ユニット１４とマイコン３５のみを図示し、その他の構成要素の図示は省略している。

光学系７０は、ライトガイド２４から出射された光を集光する集光レンズ７１と、被観察体２０３の像をＣＣＤセンサ１５上に結像する結像レンズ７２と、集光レンズ７１と結像レンズ７２の間の光路に挿脱可能に配設されるダイクロイックミラー７３と、ダイクロイックミラー７３と交換可能なハーフミラー７４とから主に構成される。

ダイクロイックミラー７３は、近赤外分光画像モードにおいて、光路中に挿入されて結像レンズ７２の光軸に対して４５度傾けて配置され、通常画像モードと可視分光画像モードにおいては光路から排除される。ダイクロイックミラー７３は、この配置において、ライトガイド２４からの励起光は透過させ、被観察体２０３からの励起光は遮断し、被観察体２０３からの蛍光は反射するように構成されている。

ハーフミラー７４は、光の波長に関係なく入射光の約５０％を透過し、残りの約５０％を反射する機能を有する。ハーフミラー７４は、通常画像モードと可視分光画像モードにおいて、光路中に挿入されて結像レンズ７２の光軸に対して４５度傾けて配置され、近赤外分光画像モードにおいては光路から排除される。

なお、集光レンズ７１は、ライトガイド２４からの光を集光するものであるが、その集光位置は、被観察体２０３以外の位置に設定され、好ましくは結像レンズ７２の瞳位置である。また、ライトガイド２４を出射し、集光レンズ７１と結像レンズ７２を透過した後の光は、発散光または平行光となるように構成することが好ましく、これにより、被観察体２０３上での照明ムラを低減することができる。

ＣＣＤセンサ１５は、図４Ａおよび図５に示すような第１の実施形態と同様の構成を有するものであり、ダイクロイックミラー７３またはハーフミラー７４で反射された光の光路上に、結像レンズ７２による被観察体２０３の結像位置に配置されている。

ＣＣＤセンサ１５には、ＣＣＤ制御部２１０が接続されている。ＣＣＤ制御部２１０は、第１の実施形態のスコープ１０が備える構成要素のうち、ＣＣＤ駆動回路１６、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路１７、Ａ／Ｄ変換器１８、マイコン２０を備えるものである。そして、ＣＣＤ制御部２１０の後段には、第１の実施形態のものと同構成のプロセッサ装置１２が接続されており、形成された画像はモニタ３４に表示される。

次に、本実施形態における検査装置２００の動作について説明する。近赤外分光画像モードにおいては、マイコン３５により光源ユニット１４から励起光が出射され、ライトガイド２４から出射した励起光はダイクロイックミラー７３および結像レンズ７１を透過し、被観察体２０３全体を照射する。被観察体２０３に含まれる蛍光試薬は、励起光により蛍光を発光し、結像レンズ７２により被観察体２０３の蛍光画像がＣＣＤセンサ１５上に結像され、ＣＣＤセンサ１５はこの像を撮像する。なお、被観察体２０３で反射された励起光はダイクロイックミラー７３で遮断されるため、ＣＣＤセンサ１５には到達しない。ＣＣＤセンサ１５以降については、第１の実施形態等と同様に処理および画像形成が行われ、モニタ３４に近赤外分光画像が表示される。

通常画像モードおよび可視分光画像モードにおいては、マイコン３５により光源ユニット１４から白色光が出射され、ライトガイド２４を出射してハーフミラー７４を透過した白色光は結像レンズ７２を透過して被観察体２０３を照射する。そして、被観察体２０３で反射された光が結像レンズ７２を透過し、結像レンズ７２により被観察体２０３の画像がＣＣＤセンサ１５上に結像され、ＣＣＤセンサ１５はこの像を撮像する。ＣＣＤセンサ１５以降については、第１の実施形態等と同様に処理および画像形成が行われ、モニタ３４に通常画像または可視分光画像が表示される。

上記のような検査装置２００の用法としては、例えばガン手術における術中のｅｘ ｖｉｖｏ診断を挙げることができる。具体的には例えば、術中に取得されたリンパ節等の検体をガン組織を標識可能な複数種類の蛍光試薬を用いて標識し、この蛍光画像を観察することにより、ガン転移したリンパ節の有無を画像により検出し、リンパ節のガン転移を診断することができる。

現在のガン手術では、安全性重視のため、ガン細胞およびその周辺の疑わしい領域を全て切除してしまうことが多く、そのため、術後の患者の負担は大きく、例えば乳ガンの場合には術後、手があがらない、むくむ等の症状が出てしまうことになる。

上記の全切除の方法を回避する方法として、従来は術中のｅｘ ｖｉｖｏ診断として、ガン組織近傍のリンパ節等を切除して、凍結切片を作製し、病理診断する方法が用いられている。しかしながら、この方法は非常に高度な技術が必要であるため、必ずしも広く普及されていない。また、診断精度向上のためには、より多数の切片を観察することが望ましいが、術中であるがゆえの時間的な制約と、約４０μｍという検体の薄さゆえに、取得したリンパ節全体ではなく、その一部、一断面のみしか観察することができず、見落としの心配があった。

これに対して、蛍光による診断を応用した本発明の実施形態の検査装置２００によれば、生体に対して透過率の高い波長帯域の光を用いているため、検体となる切片は厚くすることが可能であり、例えば、厚さ約２ｍｍの検体に対しても蛍光画像は取得可能である。これにより、検体数の増加を抑制でき、取得したリンパ節全体について、摘出リンパ節転移の有無を診断することが可能になり、見落としの心配を大きく軽減できる。そして、リンパ節転移の迅速診断により、切除領域の決定を確実に行うことができる。さらに、検査装置２００において診断基準を規定するようにすれば、標準化された方法で迅速かつ高精度な診断が可能となる。

また、上記のような蛍光抗体マーキングによるガン診断では、ガン組織に対して抗体が１００％つくとは限らないため、診断精度向上のために、複数種類の蛍光を用いることが好ましいとされている。検査装置２００によれば、分光画像を得る際の選択波長を複数設定することにより、複数種類の蛍光を分離して検出することが可能であり、診断精度の向上に貢献できる。さらに、蛍光試薬ごとに診断の判定基準を設けるようにすれば、検出精度をより向上させることもできる。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上記実施形態では、原色型のＲＧＢの色フィルタを用いた例について説明したが、これに代わり、補色型のＭｇ（マゼンタ）、Ｙｅ（イエロー）、Ｃｙ（シアン）、Ｇ（グリーン）の色フィルタを用いてもよい。

また、上記実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号またはＮｒ，Ｎｇ，Ｎｂ信号のように、３色の画像信号、すなわち、波長域の異なる３つの光に基づく画像信号を用いて分光画像を形成する場合を例にとり説明したが、本発明においては、分光画像を形成するときの画像信号の数は上記例に限定されず、波長域の異なる少なくとも２つの光に基づく画像信号を用いることにより分光画像を形成することができる。

また、上記実施形態では、３つの波長を選択して分光画像を形成する場合を主な例として説明したが、分光画像形成時に選択する波長の数は、これに限定されず、１つでも２つでもよく、あるいは４つ以上となるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、白色光源ユニットは通常画像モードと可視分光画像モードにおいて使用されるとしたが、図１２のＬＰＦで示す透過特性を有するロングパスフィルタを被観察体からＣＣＤまでの光路に挿脱可能に設けておき、通常画像モードと可視分光画像モードでは光路から排除し、近赤外分光画像モードでは光路に挿入して、全てのモードにおいて白色光光源ユニットを使用するようにしてもよい。なお、図１２に示すＬＰＦは、可視領域の光をカットし近赤外領域の光を透過させる透過特性を有するものであり、励起光の波長が可視領域にある場合に使用可能である。

なお、上記実施形態では、撮像装置として電子内視鏡装置、検査装置の形態を例に取り説明したが、本発明はこれらに限定されず、分析装置等の他の形態の装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、分光画像モードは、可視分光画像モードおよび近赤外分光画像モードの両方を備えていたが、本発明においては、必ずしも可視分光画像モードを備える必要はなく、可視分光画像モードを省略した構成も可能である。

さらに、上記実施形態では、スイッチの押圧により通常画像、可視光領域の分光画像、近赤外領域の分光画像を形成、表示させるようにしているが、本発明はこれに限定されず、自動的にこれら３つを交互に動画で表示させる表示方法、あるいは自動的に通常画像と近赤外領域の分光画像を交互に動画で表示させる表示方法を採用してもよく、あるいはこのような表示方法を選択可能なように構成してもよい。

なお、上記第２の実施形態の検査装置２００は、通常画像の形成と可視光領域および近赤外領域の分光画像とを形成するものであるが、例えば、通常画像の形成は不要であり、蛍光の検出のみを行いたい場合は、より簡単な構成を採用できる。次に、この場合について、検査装置２００の変形例として、検査装置２００と比較しながら説明する。

この変形例では、通常画像の形成は不要であるため、光源ユニット１４から白色光源ユニットを省き、またハーフミラー７４を省いた構成が可能である。また、ＣＣＤセンサ１５の受光面に形成される色フィルタについても、Ｒ、Ｇ、Ｂの透過特性は有さず、Ｎｒ、Ｎｇ、Ｎｂのみの透過特性を有する単峰性のフィルタを使用可能である。これは、図６や図７に示す構成についても同様であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの特性は有さず、Ｎｒ、Ｎｇ、Ｎｂのみの特性を有する分光素子を使用可能である。

さらに、上記第１、第２の実施形態では通常画像を形成するため、Ｎｒ、Ｎｇ、Ｎｂの波長帯域は近赤外領域としていたが、本変形例では、そのような制約はないため、Ｎｒ、Ｎｇ、Ｎｂに対応する撮像時の波長帯域、および、分光画像を形成するために選択する波長帯域を、より広い波長範囲の中から設定することができ、その場合には生体の観察に好適な６００〜１３００ｎｍの波長帯域の中から設定することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる電子内視鏡装置の構成を示すブロック図 水およびヘモグロビンの光吸収率の波長特性を示す図 光源ユニットの構成を示す図 色フィルタの分光透過特性を示す図 色フィルタの分光透過特性を示す図 撮像部の一例の構成を示す図 撮像部の別の例の構成を示す図 図７（Ａ）は撮像部の別の例の構成を示す図、図７（Ｂ）は分光素子の構成を示す図、図７（Ｃ）は別の分光素子の構成を示す図 操作パネルの構成を示す図 分光画像の波長域の一例を分光素子の分光感度特性と共に示す図 図１０（Ａ）は組織内の血管を示す断面図、図１０（Ｂ）は血管のボケた像を模式的に示す図、図１０（Ｃ）は画像処理後の血管の像を模式的に示す図 本発明の第２の実施形態にかかる検査装置の概略構成を示す図 ロングパスフィルタおよび色フィルタの分光透過特性を示す図

符号の説明

３、２０３ 被観察体
６ 励起光源ユニット
７ 白色光源ユニット
１０ スコープ
１２ プロセッサ装置
１４ 光源ユニット
１５ ＣＣＤセンサ
１５ａ ＣＣＤ
１５ｂ フィルタ群
２０、３５ マイコン
２５ ＤＳＰ
２６ 切換器
２９ 色空間変換処理回路
３０ 色数セレクタ
３２ 信号処理回路
３４ モニタ
３６ メモリ
３８ カラー信号処理回路
４１ 操作パネル
４３ 入力部
７０ 光学系
１００電子内視鏡装置
２００ 検査装置
２１０ ＣＣＤ制御部
Ｒ＋Ｎｒ、Ｇ＋Ｎｇ、Ｂ＋Ｎｂ フィルタ

Claims (6)

1. 白色光と、該白色光とは異なる波長帯域の光とを選択的に被観察体へ照射可能な光源ユニットと、
   該光源ユニットからの光が照射された前記被観察体の像を撮像する撮像素子を有する撮像部と、
   該撮像部の出力に基づく画像信号と、所定のマトリクスデータとの演算により、指定された波長の分光画像を示す分光画像信号を形成する分光画像形成回路とを備え、
   前記撮像部が、
   可視領域において波長域の異なる３つの第１、第２、第３の光ごとの前記被観察体の像と、近赤外領域において波長域の異なる少なくとも２つの第４、第５の光ごとの前記被観察体の像とを選択的に撮像するものであり、
   前記第１の光および前記第４の光のみを前記撮像素子の第１の画素へ入射させる第１の分光素子と、
   前記第２の光および前記第５の光のみを前記撮像素子の第２の画素へ入射させる第２の分光素子とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記分光画像形成回路が、少なくとも前記第４の光および前記第５の光に基づく画像信号を用いて、前記分光画像信号を形成するものであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記指定された波長が蛍光の波長であり、前記白色光とは異なる波長帯域の光が前記蛍光を励起する励起光であることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
4. 可視領域の光によるカラー画像と、可視領域の光による第１の分光画像と、近赤外領域の光による第２の分光画像とを形成可能であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の撮像装置。
5. 前記カラー画像、前記第１の分光画像、および前記第２の分光画像のうち、いずれか２つ以上を同時に表示可能であることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
6. 前記カラー画像、前記第１の分光画像、および前記第２の分光画像のうち、いずれか２つ以上を重ねて表示可能であることを特徴とする請求項４または５記載の撮像装置。

Images