JP5435796B2 - 画像取得装置の作動方法および画像撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、２種類の波長の光を照射することによって２種類の画像を取得し、これらの画像を差し引くことによって深部画像を取得する画像取得方法および画像撮像装置に関するものである。
従来、体腔内の組織を観察する内視鏡システムが広く知られており、白色光の照射によって体腔内の被観察部を撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子式内視鏡システムが広く実用化されている。
また、上記のような内視鏡システムとして、たとえば、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を予め体内に投入し、励起光を被観察部に照射して血管内やリンパ管内のＩＣＧの蛍光を検出することによって蛍光画像を取得するものも提案されている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。
また、特許文献３には、複数の蛍光物質を用いて、複数の蛍光画像を取得する方法が提案されている。
特開２００１−２９９６７６号公報 特開２００７−２４４７４６号公報 特開２００５−２８７９６４号公報
ここで、たとえば、上述したようなＩＣＧを用いた血管画像の観察を行う場合、励起光として用いられる近赤外光は生体への進達度が大きいため、蛍光画像上において深層に存在する血管まで観察することが可能であるが、蛍光画像には、深層の血管の蛍光画像だけでなく、表層に存在する血管の蛍光画像も含まれるため、深層の血管画像だけを観察したい場合には表層の血管画像の情報が余分な情報（アーティファクト）となる。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、たとえば、深層に存在する血管画像のみを適切に観察可能な深部画像を取得することができる画像取得方法および画像撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の画像取得方法は、被観察部への第１の波長の光を照射することによって被観察部から発せられた光を受光して撮像された第１の画像と、被観察部へ第１の波長よりも短い第２の波長の光を照射することによって被観察部から発せられた光を受光して撮像された第２の画像とを取得し、第１の画像から第２の画像を減算することによって被観察部の深部画像を取得することを特徴とする。
本発明の画像取得方法は、被観察部へ第１の波長の励起光を照射することによって被観察部から発せられた第１の蛍光を受光して撮像された第１の蛍光画像と、被観察部へ第１の波長よりも短い第２の波長の励起光を照射することによって被観察部から発せられた第２の蛍光を受光して撮像された第２の蛍光画像とを取得し、第１の蛍光画像から第２の蛍光画像を減算することによって被観察部の深部蛍光画像を取得することを特徴とする。
本発明の画像取得方法は、被観察部へ励起光を照射することによって被観察部から発せられた蛍光を受光して撮像された蛍光画像と、被観察部へ励起光の波長よりも短く、かつ白色光より狭帯域の狭帯域光を照射することによって被観察部から発せられた反射光を受光して撮像された狭帯域画像とを取得し、蛍光画像から狭帯域画像を減算することによって被観察部の深部蛍光画像を取得することを特徴とする。
本発明の画像撮像装置は、第１の波長の第１の照射光および第１の波長よりも短い第２の波長の第２の照射光を被観察部に照射する光照射部と、第１の照射光の照射によって被観察部から発せられた光を受光して第１の画像を撮像するとともに、第２の照射光の照射によって被観察部から発せられた光を受光して第２の画像を撮像する撮像部と、第１の画像から第２の画像を減算することによって被観察部の深部画像を取得する深部画像取得部と備えたことを特徴とする。
本発明の画像撮像装置は、第１の波長の第１の励起光および第１の波長よりも短い第２の波長の第２の励起光を被観察部に照射する光照射部と、第１の励起光の照射によって被観察部から発せられた第１の蛍光を受光して第１の蛍光画像を撮像するとともに、第２の励起光の照射によって被観察部から発せられた第２の蛍光を受光して第２の蛍光画像を撮像する撮像部と、第１の蛍光画像から第２の蛍光画像を減算することによって被観察部の深部蛍光画像を取得する深部蛍光画像取得部と備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の画像撮像装置においては、第１の励起光として近赤外光を用いることができる。
また、光照射部を、第１の励起光と第２の励起光とを同時に照射するものとし、撮像部を、第１の蛍光画像と第２の蛍光画像とを同時に撮像するものとすることができる。
本発明の画像撮像装置は、励起光およびその励起光の波長よりも短く、かつ白色光より狭帯域の狭帯域光を被観察部に照射する光照射部と、励起光の照射によって被観察部から発せられた蛍光を受光して蛍光画像を撮像するとともに、狭帯域光の照射によって被観察部から発せられた反射光を受光して狭帯域画像を撮像する撮像部と、蛍光画像から狭帯域画像を減算することによって被観察部の深部蛍光画像を取得する深部蛍光画像取得部と備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の画像撮像装置においては、励起光として近赤外光を用いることができる。
また、光照射部を、励起光と狭帯域光とを同時に照射するものとし、撮像部を、蛍光画像と狭帯域画像とを同時に撮像するものとすることができる。
本発明の画像取得方法および画像撮像装置によれば、被観察部への第１の波長の光を照射することによって被観察部から発せられた光を受光して撮像された第１の画像と、被観察部へ第１の波長よりも短い第２の波長の光を照射することによって被観察部から発せられた光を受光して撮像された第２の画像とを取得し、第１の画像から第２の画像を減算することによって被観察部の深部画像を取得するようにしたので、たとえば、表層および深深層に存在する血管が含まれる第１の画像から表層に存在する血管のみが含まれる第２の画像を減算することができるので、深層に存在する血管のみを含む深部画像を取得することができる。
本発明の画像撮像装置の一実施形態を用いた硬性鏡システムの概略構成図 体腔挿入部の概略構成図 第１の実施形態の体腔挿入部の先端部の概略構成図 図３の４−４’線断面図 第１の実施形態の体腔挿入部の各投光ユニットによって照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを示す図 第１の実施形態の撮像ユニットの概略構成図 撮像ユニットの分光感度を示す図 第１の実施形態の画像処理装置および光源装置の概略構成を示すブロック図 画像処理部の概略構成を示すブロック図 表層の血管と深層の血管とを示す模式図 深部蛍光画像の生成方法の概念を説明するための模式図 通常画像、ＩＣＧ蛍光画像およびフルオレセイン蛍光画像の撮像タイミングを示すタイミングチャート 通常画像、蛍光画像および合成画像を表示する作用を説明するためのフローチャート エッジ検出を用いた線分抽出処理を説明するためのフローチャート 第２の実施形態の体腔挿入部の先端部の概略構成図 第２の実施形態の画像処理装置および光源装置の概略構成を示すブロック図 第２の実施形態の体腔挿入部の各投光ユニットによって照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを示す図 第２の実施形態の撮像ユニットの概略構成図 第３の実施形態の体腔挿入部の先端部の概略構成図 第３の実施形態の体腔挿入部の各投光ユニットによって照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを示す図 第３の実施形態の撮像ユニットの概略構成図
以下、図面を参照して本発明の画像取得方法および画像撮像装置の第１の実施形態を用いた硬性鏡システムについて詳細に説明する。図１は、本実施形態の硬性鏡システム１の概略構成を示す外観図である。
本実施形態の硬性鏡システム１は、図１に示すように、青色と近赤外の２種類の励起光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された２種類の励起光を導光して被観察部に照射するとともに、励起光の照射により被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像する硬性鏡撮像装置１０と、硬性鏡撮像装置１０によって撮像された画像信号に所定の処理を施す画像処理装置３と、画像処理装置３において生成された表示制御信号に基づいて被観察部の深部蛍光画像を表示するモニタ４とを備えている。
硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、腹腔内に挿入される体腔挿入部３０と、体腔挿入部３０によって導光された被観察部の通常像および蛍光像を撮像する撮像ユニット２０とを備えている。
また、硬性鏡撮像装置１０は、図２に示すように、体腔挿入部３０と撮像ユニット２０とが着脱可能に接続されている。そして、体腔挿入部３０は接続部材３０ａ、挿入部材３０ｂ、およびケーブル接続口３０ｃを備えている。
接続部材３０ａは、体腔挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の一端側３０Ｘに設けられており、たとえば撮像ユニット２０側に形成された開口２０ａに嵌め合わされることにより、撮像ユニット２０と体腔挿入部３０とが着脱可能に接続される。
挿入部材３０ｂは、体腔内の撮影を行う際に体腔内に挿入されるものであって、硬質な材料から形成され、たとえば、直径略５ｍｍの円柱形状を有している。挿入部材３０ｂの内部には、被観察部の像を結像するためのレンズ群が収容されており、他端側３０Ｙから入射された被観察部の通常像および蛍光像はレンズ群を介して一端側３０Ｘの撮像ユニット２０側に射出される。
挿入部材３０ｂの側面にはケーブル接続口３０ｃが設けられており、このケーブル接続口３０ｃに光ケーブルＬＣが機械的に接続される。これにより、光源装置２と挿入部材３０ｂとが光ケーブルＬＣを介して光学的に接続されることになる。
また、図３に示すように、体腔挿入部３０の他端側３０Ｙには、略中央に通常像および蛍光像を結像する撮像レンズ３０ｄが設けられており、その撮像レンズ３０ｄを挟んで略対称に白色光を照射する白色光用照射レンズ３０ｇ，３０ｈが設けられている。このように白色光用照射レンズを撮像レンズ３０ｄに対して対称に２つ設けるようにしているのは、被観察部の凹凸によって通常像に陰影ができないようにするためである。
また、体腔挿入部３０の他端側３０Ｙには、青色光を照射する青色光用照射レンズ３０ｆと近赤外光を照射する近赤外光用照射レンズ３０ｅとが撮像レンズ３０ｄに対して対称に設けられている。
また、図４に、図３の４-４’線断面図を示す。図４に示すように、体腔挿入部３０内には、白色投光ユニット５０と青色投光ユニット６０とが設けられている。白色投光ユニット５０は、青色光を導光するマルチモード光ファイバ５１と、マルチモード光ファイバ５１によって導光された青色光の一部を吸収して励起され、緑色〜黄色の可視光を発する蛍光体５２とを備えている。蛍光体５２は、複数種類の蛍光物質から形成されており、たとえば、ＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光物質などを含んで形成される。
そして、蛍光体５２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材５３が設けられており、スリーブ部材５３の内部には、マルチモード光ファイバ５１を中心軸として保持するフェニール５４が挿入されている。さらに、フェニール５４の後端側（先端側とは逆側）から延出されるマルチモード光ファイバ５１には、その外皮を覆うフレキシブルスリーブ５５がスリーブ部材５３との間に挿入されている。
また、青色投光ユニット６０は、青色光を導光するマルチモード光ファイバ６１を備えており、マルチモード光ファイバ５１と青色光用照射レンズ３０ｆとの間には空間６２が設けられている。なお、青色投光ユニット６０にも、空間６２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材６３が設けられており、白色投光ユニット５０と同様に、フェニール６４およびフレキシブルスリーブ６５が設けられている。
そして、体腔挿入部３０内には、２つの白色投光ユニット５０が撮像レンズ３０ｄに対して対称に設けられ、青色投光ユニット６０と近赤外投光ユニットとが、撮像レンズ３０ｄに対して対称に設けられるが、近赤外投光ユニットについては、マルチモード光ファイバが近赤外光を導光するものであること以外は、青色投光ユニットと同様の構成である。なお、図３の各照射レンズ内の点線の丸は、マルチモード光ファイバの出射端を示している。
また、各投光ユニットにおいて使用されるマルチモード光ファイバとしては、たとえば、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径が直径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの細径なものを使用することができる。
ここで、各投光ユニットによって被観察部に照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを図５に示す。図５には、白色投光ユニット５０の蛍光体５２を透過して照射された青色光スペクトルＳ１と、白色投光ユニット５０の蛍光体５２において励起されて照射された緑色〜黄色の可視光スペクトルＳ２と、青色投光ユニット６０によって照射された青色光スペクトルＳ３と、近赤外投光ユニットによって照射された近赤外光スペクトルＳ４とが示されている。
なお、本明細書における白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、たとえば、基準光であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、たとえば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光なども広義に含むものとする。したがって、白色投光ユニット５０は、図５に示すような青色光スペクトルＳ１と可視光スペクトルＳ２とを照射するものであるが、これらのスペクトルからなる光も白色光であるとする。
さらに、図５には、近赤外投光ユニットによる近赤外光スペクトルＳ４の照射によって発せられたＩＣＧ蛍光スペクトルＳ５と、青色投光ユニット６０による青色光スペクトルＳ３の照射によって発せられたフルオレセイン蛍光スペクトルＳ６とが示されている。
図６は、撮像ユニット２０の概略構成を示す図である。撮像ユニット２０は、近赤外の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像を撮像して被観察部の第１の蛍光画像信号を生成する第１の撮像系と、青色の励起光の照射によって被観察部から発せられたフルオレセイン蛍光像を撮像して被観察部の第２の蛍光画像信号を生成する第２の撮像系と、白色光の照射によって被観察部から発せられた通常像を撮像して被観察部の通常画像信号を生成する第３の撮像系とを備えている。
第１の撮像系は、被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像を直角方向に反射するダイクロイックプリズム２１と、ダイクロイックプリズム２１によって反射されたＩＣＧ蛍光像を透過するとともに、ダイクロイックプリズム２１によって反射された近赤外の励起光をカットする励起光カットフィルタ２２と、励起光カットフィルタ２２を透過したＩＣＧ蛍光像を結像する第１結像光学系２３と、第１結像光学系２３により結像されたＩＣＧ蛍光像を撮像する第１高感度撮像素子２４とから構成されている。
第２の撮像系は、被観察部から発せられたフルオレセイン蛍光像を透過するダイクロイックプリズム２１と、ダイクロイックプリズム２１を透過したフルオレセイン蛍光像を結像する第２結像光学系２５と、第２結像光学系２５によって結像されたフルオレセイン蛍光像を透過する色分解プリズム２６と、色分解プリズム２６を透過したフルオレセイン蛍光像を撮像する第２高感度撮像素子２８とから構成されている。
第３の撮像系は、白色光の照射によって被観察部から発せられた反射光（可視光）に基づく通常像を透過するダイクロイックプリズム２１と、ダイクロイックプリズム２１を透過した通常像を結像する第２結像光学系２５と、第２結像光学系２５によって結像された通常像をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の波長帯に分離する色分解プリズム２６と、色分解プリズム２６によって分離された赤色光を撮像する第３高感度撮像素子２７と、色分解プリズム２６によって分離された緑色光を撮像する第２高感度撮像素子２８と、色分解プリズム２６によって分離された青色光を撮像する第４高感度撮像素子２９とから構成されている。
なお、色分解プリズム２６は、フルオレセイン蛍光像の撮像時には、励起光である青色光を第４高感度撮像素子２９側に分離するものであるので、励起光カットフィルタとしても機能するものである。
ここで、図７に、撮像ユニット２０の分光感度のグラフを示す。具体的には、撮像ユニット２０は、第１の撮像系がＩＲ（近赤外）感度を有し、第２の撮像系がＧ（緑）感度を有し、第３の撮像系がＲ（赤）感度、Ｇ（緑）感度、Ｂ（青）感度を有するように構成されている。
また、撮像ユニット２０は、撮像制御ユニット２０ａを備えている。撮像制御ユニット２０ａは、高感度撮像素子２４，２７〜２９から出力された画像信号に対し、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、ケーブル５（図１参照）を介して画像処理装置３に出力するものである。
画像処理装置３は、図８に示すように、通常画像入力コントローラ３１、蛍光画像入力コントローラ３２、画像処理部３３、メモリ３４、ビデオ出力部３５、操作部３６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）３７およびＣＰＵ３８を備えている。
通常画像入力コントローラ３１および蛍光画像入力コントローラ３２は、所定容量のラインバッファを備えており、撮像ユニット２０の撮像制御ユニット２０ａから出力された１フレーム分のＲＧＢ成分の画像信号からなる通常画像信号、ＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号をそれぞれ一時的に記憶するものである。そして、通常画像入力コントローラ３１に記憶された通常画像信号および蛍光画像入力コントローラ３２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ３４に格納される。
画像処理部３３は、メモリ３４から読み出された１フレーム分の通常画像信号および蛍光画像信号が入力され、これらの画像信号に所定の画像処理を施し、バスに出力するものである。
画像処理部３３は、図９に示すように、入力された通常画像信号（ＲＧＢ成分の画像信号）に対し、通常画像に適した所定の画像処理を施して出力する通常画像処理部３３ａと、入力されたＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号に対し、蛍光画像に適した所定の画像処理を施して出力する蛍光画像処理部３３ｂと、蛍光画像処理部３３ｂにおいて画像処理の施されたＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号に対して、血管を表す画像信号を抽出する処理を施す血管抽出部３３ｃと、ＩＣＧ蛍光画像信号から抽出された血管を表す画像信号（以下、「ＩＣＧ蛍光血管画像信号」という）からフルオレセイン蛍光画像信号から抽出された血管を表す画像信号（以下、「フルオレセイン蛍光血管画像信号」という）を差し引く演算処理を行う画像演算部３３ｄと、画像演算部３３ｄの演算処理の結果に基づいて深部血管画像信号を生成し、通常画像処理部３３ａから出力された通常画像信号に合成して合成画像信号を生成する画像合成部３３ｅとを備えている。なお、画像処理部３３の各部における処理については、後で詳述する。
ビデオ出力部３５は、画像処理部３３から出力された通常画像信号、蛍光画像信号および合成画像信号がバスを介して入力され、所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力するものである。
操作部３６は、種々の操作指示や制御パラメータなどの操作者による入力を受け付けるものである。また、ＴＧ３７は、撮像ユニット２０の高感度撮像素子２４，２７〜２９および後述する光源装置２のＬＤドライバ４５，４６を駆動するための駆動パルス信号を出力するものである。また、ＣＰＵ３６は装置全体を制御するものである。
光源装置２は、図８に示すように、４４５ｎｍの青色光を射出する青色ＬＤ光源４０と、青色ＬＤ光源４０から射出された青色光を集光して光ファイバスイッチ４２に入射させる集光レンズ４１と、入射された青色光を光ファイバスプリッタ４３と光ケーブルＬＣ３とに切り替えて入射する光ファイバスイッチ４２と、光ファイバスイッチ４２から射出された青色光を光ケーブルＬＣ１と光ケーブルＬＣ２との両方に同時に入射する光ファイバスプリッタ４３と、青色ＬＤ光源４０を駆動するＬＤドライバ４５とを備えている。
また、光源装置２は、７５０〜７９０ｎｍの近赤外光を射出する近赤外ＬＤ光源４６と、近赤外ＬＤ光源４６から射出された近赤外光を集光して光ケーブルＬＣ４の入射端に入射させる集光レンズ４７と、近赤外ＬＤ光源４６を駆動するＬＤドライバ４８とを備えている。
なお、本実施形態においては、２種類の励起光として近赤外光と青色光とを用いるようにしたが、励起光としてはこれに限らず、一方の励起光の波長よりも他方の励起光の波長の方が短いものでればその他の波長の励起光を用いるようにしてもよく、被観察部に投与される蛍光色素の種類もしくは自家蛍光させる生体組織の種類などによって適宜決定される。
また、光源装置２は、光ケーブルＬＣを介して硬性鏡撮像装置１０に光学的に接続されるが、光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２は、それぞれ白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１に光学的に接続され、光ケーブルＬＣ３は青色投光ユニット６０のマルチモード光ファイバ６１に光学的に接続され、光ケーブルＬＣ４は近赤外投光ユニットのマルチモード光ファイバに光学的に接続されるものとする。
次に、上述した第１の実施形態の硬性鏡システムの作用について説明する。
まず、具体的なシステムの作用の説明の前に、本実施形態において取得する深部血管画像の検出の原理を、模式図を用いて説明する。本実施形態においては、図１０に示すような体表から１ｍｍ〜３ｍｍの深層に存在する深部血管画像を取得するが、ＩＣＧ蛍光画像のみを取得したのでは、このＩＣＧ蛍光画像には深部血管画像だけでなく、体表から１ｍｍの表層に存在する表層血管画像の情報も含まれるため、この表層血管画像が不要な情報として現われてしまう。一方、フルオレセイン蛍光の励起光は、可視光であって生体への進達が少ないため、フルオレセイン蛍光画像は表層に存在する表層血管画像の情報のみを含むものとなる。
そこで、本実施形態の硬性鏡システムにおいては、図１１に示すように、ＩＣＧ蛍光画像からフルオレセイン蛍光画像を減算することによって深部血管画像を取得する。
次に、本実施形態の硬性鏡システムの具体的な作用について説明する。
まず、光ケーブルＬＣが接続された体腔挿入部３０およびケーブル５が撮像ユニット２０に取り付けられた後、光源装置２および撮像ユニット２０および画像処理装置３の電源が投入され、これらが駆動される。
次に、操作者により体腔挿入部３０が体腔内に挿入され、体腔挿入部３０の先端が被観察部の近傍に設置される。なお、被観察部には、予めＩＣＧとフルオレセインとが投与されているものとする。
そして、まず、ＩＣＧ蛍光画像および通常画像の撮像の作用について説明する。ＩＣＧ蛍光画像および通常画像の撮像の際、具体的には、光源装置２の青色ＬＤ光源４０から射出された青色光が、集光レンズ４１、光ファイバスイッチ４２および光ファイバスプリッタ４３を介して光ケーブルＬＣ１〜ＬＣ３のうち光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２にのみ入射される。そして、さらに青色光は光ケーブルＬＣ１，ＬＣ２により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１によって導光される。そして、マルチモード光ファイバ５１の出射端から出射された青色光は、一部は蛍光体５２を透過して被観察部に照射され、一部以外は蛍光体５２によって緑色〜黄色の可視光に波長変換され、その可視光が被観察部に照射される。すなわち、青色光と緑色〜黄色の可視光とからなる白色光が被観察部に照射される。
一方、光源装置２の近赤外ＬＤ光源４６から射出された近赤外光が、集光レンズ４７および光ケーブルＬＣ４を介して体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の近赤外投光ユニットのマルチモード光ファイバによって導光されて被観察部に白色光と同時に照射される。
そして、白色光の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像が撮像されるとともに、近赤外光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光に基づくＩＣＧ蛍光像が通常像と同時に撮像される。
より具体的には、通常像の撮像の際には、白色光の照射によって被観察部から反射された反射光が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
撮像ユニット２０に入射された反射光は、ダイクロイックプリズム２１および第２結像光学系２５を透過し、色分解プリズム２６によってＲ、Ｇ、Ｂの波長帯に分離され、赤色光については第３高感度撮像素子２７により撮像され、緑色光については第２高感度撮像素子２８により撮像され、青色光については第４高感度撮像素子２９により撮像される。
そして、第２〜第４高感度撮像素子２７〜２９からそれぞれ出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、撮像制御ユニット２０ａにおいてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処理装置３に出力される。
一方、ＩＣＧ蛍光像の撮像の際には、青色光の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
撮像ユニット２０に入射されたＩＣＧ蛍光像は、ダイクロイックプリズム２１により直角方向に反射された後、励起光カットフィルタ２２を通過した後、第１結像光学系２３により第１高感度撮像素子２４の撮像面上に結像され、第１高感度撮像素子２４によって撮像される。第１高感度撮像素子２４から出力されたＩＣＧ蛍光画像信号は、撮像制御ユニット２０ａにおいてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処置装置３に出力される。
次に、フルオレセイン蛍光画像の撮像の作用について説明する。
フルオレセイン蛍光画像の撮像の際には、具体的には、光源装置２の青色ＬＤ光源４０から射出された青色光が、集光レンズ４１、および光ファイバスイッチ４２を介して光ケーブルＬＣ１〜ＬＣ３のうち光ケーブルＬＣ３にのみ入射される。そして、さらに青色光は光ケーブルＬＣ３により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の青色投光ユニット６０のマルチモード光ファイバ６１によって導光される。そして、マルチモード光ファイバ６１の出射端から出射された青色光は空間６２を通過して被観察部に照射される。
そして、青色光の照射によって被観察部から発せられたフルオレセイン蛍光像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。
撮像ユニット２０に入射されたフルオレセイン蛍光像は、ダイクロイックプリズム２１、第２結像光学系２５および色分解プリズム２６を透過して第２高感度撮像素子２８により撮像される。
そして、第２高感度撮像素子２８から出力されたフルオレセイン蛍光画像信号は、撮像制御ユニット２０ａにおいてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処理装置３に出力され、画像処置装置３に出力される。
ここで、上述した通常画像、ＩＣＧ蛍光画像およびフルオレセイン蛍光画像のそれぞれの撮像タイミングを示すタイミングチャートを図１２（ａ）〜（ｅ）に示す。図１２（ａ）〜（ｅ）に示すタイミングチャートは、横軸が経過時間で縦軸が高感度撮像素子のフレームレートになっている。
図１２（ａ）はＲの画像信号を撮像する第３高感度撮像素子２７の撮像タイミングであり、図１２（ｂ）はＧの画像信号を撮像する第２高感度撮像素子２８の撮像タイミングであり、図１２（ｃ）はＢの画像信号を撮像する第４高感度撮像素子２９の撮像タイミングであり、図１２（ｄ）はフルオレセイン蛍光画像を撮像する第２高感度撮像素子２８の撮像タイミングであり、図１２（ｃ）はＩＣＧ蛍光画像を撮像する第１高感度撮像素子２４の撮像タイミングである。
図１２（ａ）〜（ｃ）に示すＲ、Ｇ、Ｂの画像信号のタイミングチャートにおいては、
周期０．１ｓ、デューティー比０．７５、フレームレート４０ｆｐｓで撮像を行っている。また、図１２（ｄ）に示すフルオレセイン蛍光画像のタイミングチャートにおいては、周期０．１ｓ、デューティー比０．２５、フレームレート４０ｆｐｓで撮像を行っている。また、図１２（ｅ）に示すＩＣＧ蛍光画像のタイミングチャートにおいては、デューティー比１、フレームレート１０ｆｐｓで撮像を行っている。
そして、通常画像とフルオレセイン蛍光画像とはＧの成分が同じ色成分であり同時に撮像することができないので、図１２（ａ）〜（ｃ）と図１２（ｄ）に示すように、互いに異なるタイミングで撮像される。
なお、図１２（ａ）〜（ｅ）のタイミングチャートに対応して光源装置２の青色ＬＤ光源４０と近赤外ＬＤ光源４６とが駆動制御されるものとする。
次に、上記のようにして撮像ユニット２０において撮像されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号からなる通常画像信号、ＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号に基づいて通常画像、蛍光画像および合成画像を表示する作用について、図８、図９、図１３および図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。
まず、通常画像およびＩＣＧ蛍光画像を表示する作用について説明する。画像処理装置３に入力されたＲ，Ｇ、Ｂ画像信号からなる通常画像信号は、通常画像入力コントローラ３１において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される（図１３、Ｓ２０）。そして、メモリ３４から読み出された１フレーム分の通常画像信号は、画像処理部３３の通常画像処理部３３ａにおいて階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後（図１３、Ｓ２２，Ｓ２４）、ビデオ出力部３５に出力される。
そして、ビデオ出力部３５は、入力された通常画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて通常画像を表示する（図１３、Ｓ３０）。
また、画像処理装置３に入力されたＩＣＧ蛍光画像信号は、蛍光画像入力コントローラ３２において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される（図１３、Ｓ１４）。そして、メモリ３４から読み出された１フレーム分のＩＣＧ蛍光画像信号は、画像処理部３３の蛍光画像処理部３３ｂにおいて階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後（図１３、Ｓ３２，Ｓ３４）、ビデオ出力部３５に出力される。
そして、ビデオ出力部３５は、入力されたＩＣＧ蛍光画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいてＩＣＧ蛍光画像を表示する（図１３、Ｓ４２）。
次に、ＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号に基づいて深部血管画像を生成し、その深部血管画像と通常画像とを合成した合成画像を表示する作用について説明する。
画像処理装置３に入力されたフルオレセイン蛍光画像信号は、蛍光画像入力コントローラ３２において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される（図１３、Ｓ１０）。
そして、メモリ３４に格納されたフルオレセイン蛍光画像信号とＩＣＧ蛍光画像信号とが、画像処理部３３の血管抽出部３３ｃに入力される。そして、血管抽出部３３ｃにおいて血管抽出処理が施される（図１３、Ｓ１２，Ｓ１６）。
血管抽出処理は、線分抽出処理を行うことによって行われる。本実施形態においては、エッジ検出とそのエッジ検出によって検出したエッジから孤立点を除去することによって線分抽出処理を行う。エッジ検出方法としては、たとえば、１次微分を用いたキャニー法を用いることができる。図１４に、キャニー法によるエッジ検出を用いた線分抽出処理を説明するためのフローチャートを示す。
図１４に示すように、まず、ＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号のそれぞれに対し、ＤＯＧ（Derivative of Gaussian）フィルタを用いたフィルタ処理が施される（図１４、Ｓ１０〜Ｓ１４）。このＤＯＧフィルタを用いたフィルタ処理は、ノイズを減らすためのガウシアンフィルタ処理（平滑化処理）と濃度勾配を検出するためのｘ，ｙ方向の１次微分フィルタ処理とを組み合わせた処理である。
そして、フィルタ処理済のＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号のそれぞれについて、濃度勾配の大きさと方向が計算される（図１４、Ｓ１６）。そして、濃度勾配の極大点を抽出し、それ以外の非極大点を除去する（図１４、Ｓ１８）。
そして、その極大点と所定の閾値とを比較し、所定の閾値以上の極大点をエッジとして検出する（図１４、Ｓ２０）。さらに、極大点であり所定の閾値以上であるが、連続したエッジを構成していない孤立点を除去する処理を行う（図１４、Ｓ２２）。孤立点の除去処理は、血管としては適当でない孤立点をエッジ検出結果から除去するための処理で、具体的には、検出された各エッジの長さをチェックすることによって孤立点を検出する。
なお、エッジ検出のアルゴリズムは、上記に限らず、ノイズを減らすためのガウシアンフィルタ処理と２次微分処理とを行ってエッジを抽出するラプラシアンフィルタを組み合わせたＬＯＧ（Laplace of Gaussian）フィルタを用いてエッジ検出を行うようにしてもよい。
なお、本実施形態においては、エッジ検出を用いた線分抽出処理を行うことによって血管抽出を行うようにしたが、これに限らず、血管部分を抽出する処理であれば、たとえば、色相や輝度を用いた処理など如何なる処理を用いてもよい。
上述したようにして血管抽出処理を行うことによって、ＩＣＧ蛍光画像信号およびフルオレセイン蛍光画像信号のそれぞれについてＩＣＧ蛍光血管画像信号およびフルオレセイン蛍光血管画像信号が生成されるが、このフルオレセイン蛍光血管画像信号は、被観察部の体表から１ｍｍの表層に存在する表層血管画像を表すものとなり、ＩＣＧ蛍光血管画像信号は、上記表層血管画像と体表から１ｍｍ〜３ｍｍの深層に存在する深部血管画像との両方を含むものとなる。
そして、次に、血管抽出部３３ｃにおいて生成されたＩＣＧ蛍光血管画像信号とフルオレセイン蛍光血管画像信号とが画像演算部３３ｄに出力され、これらの信号に基づいて深部血管画像生成処理が行われる。具体的には、ＩＣＧ蛍光血管画像信号からフルオレセイン蛍光血管画像信号が減算されて深部血管画像信号が生成される（図１３、Ｓ１８）。
そして、上記のようにして画像演算部３３ｄにおいて生成された深部血管画像信号は画像合成部３３ｅに出力される。そして、画像合成部３３ｅには、通常画像処理部３３ａから出力された通常画像信号も入力され、この通常画像信号と深部血管画像信号とが合成されて合成画像信号が生成される（図１３、Ｓ２６）。
そして、画像合成部３３ｅにおいて生成された合成画像信号は、ビデオ出力部３５に出力される。
そして、ビデオ出力部３５は、入力された合成画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて合成画像を表示する（図１３、Ｓ２８）。
次に、本発明の画像取得方法および画像撮像装置の第２の実施形態を用いた硬性鏡システムについて詳細に説明する。第２の実施形態の硬性鏡システムは、第１の実施形態の硬性鏡システムにおいて撮像しているフルオレセイン蛍光画像の代わりに、緑色狭帯域光の照射による狭帯域画像を撮像するようにしたものである。
第２の実施形態の硬性鏡システムの全体の概略構成は、図１に示す第１の実施形態の硬性鏡システムと同様である。以下、第１の実施形態の硬性鏡システムと異なる構成を中心に説明する。
図１５に、本実施形態の硬性鏡システムの体腔挿入部３０の先端部３０Ｙの構成を示す。図１５に示すように、本実施形態においては、第１の実施形態における青色光用照射レンズ３０ｆの代わりに、緑色狭帯域光を照射する緑色光用照射レンズ３０ｉが設けられている。そして、第１の実施形態における青色投光ユニット６０の代わりに緑色投光ユニットが設けられるが、その構成は図４に示す青色投光ユニット６０と同様なので説明を省略する。
そして、図１６に、本実施形態の硬性鏡システムの光源装置６の構成を示す。図１６に示すように、本実施形態においては、第１の実施形態における光源装置２に対して、さらに緑色波長変換レーザー光源７０と、緑色波長変換レーザー光源７０から射出された緑色光を集光して光ケーブルＬＣ３の入射端に入射させる集光レンズ７１と、緑色波長変換レーザー光源７０を駆動するＬＤドライバ７２とを備えている。そして、本実施形態の光源装置６には、第１の実施形態の光源装置２における光ファイバスイッチ４２は設けられていないが、その他の構成は光源装置２と同様である。
そして、光源装置６は、光ケーブルＬＣを介して硬性鏡撮像装置１０に光学的に接続されるが、光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２は、それぞれ白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１に光学的に接続され、光ケーブルＬＣ３は緑色投光ユニットのマルチモード光ファイバに光学的に接続され、光ケーブルＬＣ４は近赤外投光ユニットのマルチモード光ファイバに光学的に接続されるものとする。
ここで、本実施形態の体腔挿入部３０内に設けられた各投光ユニットによって被観察部に照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを図１７に示す。図１７には、白色投光ユニット５０の蛍光体５２を透過して照射された青色光スペクトルＳ１と、白色投光ユニット５０の蛍光体５２において励起されて照射された緑色〜黄色の可視光スペクトルＳ２と、緑色投光ユニットによって照射された緑色光スペクトルＳ７と、近赤外投光ユニットによって照射された近赤外光スペクトルＳ４とが示されている。
さらに、図１７には、近赤外投光ユニットによる近赤外光スペクトルＳ４の照射によって発せられたＩＣＧ蛍光スペクトルＳ５が示されている。なお、緑色投光ユニットによる緑色光スペクトルＳ７とその反射光のスペクトルは同様である。
そして、緑色投光ユニットによって照射される緑色光は、近赤外光よりも短い波長の５３０ｎｍ〜５５０ｎｍであり、白色光よりも狭い帯域幅２０ｎｍの狭帯域光である。なお、本実施形態においては、緑色光を用いるようにしたが、励起光である近赤外光よりも短い波長であり、かる白色光よりも狭い帯域幅の狭帯域光であればその他の波長帯域の光を用いるようにしてもよい。
次に、図１８は、本実施形態の撮像ユニット８０の概略構成を示す図である。撮像ユニット８０は、近赤外の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像を撮像して被観察部のＩＣＧ蛍光画像信号を生成する第１の撮像系と、緑色狭帯域光の照射によって被観察部から反射された緑色狭帯域像を撮像して被観察部の緑色狭帯域画像信号を生成するとともに、白色光の照射によって被観察部から反射された通常像を撮像して被観察部の通常画像信号を生成する第２の撮像系とを備えている。
第１の撮像系は、被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像を透過させるダイクロイックプリズム８１と、ダイクロイックプリズム８１を透過したＩＣＧ蛍光像を透過するとともに、ダイクロイックプリズム８１を透過した近赤外の励起光をカットする励起光カットフィルタ８２と、励起光カットフィルタ８２を透過したＩＣＧ蛍光像を結像する第１結像光学系８３と、第１結像光学系８３により結像されたＩＣＧ蛍光像を撮像する第１高感度撮像素子８４とから構成されている。
第２の撮像系は、被観察部から反射された通常像および緑色狭帯域像を直角方向に反射するするダイクロイックプリズム８１と、ダイクロイックプリズム８１により反射された通常像および緑色狭帯域像を結像する第２結像光学系８５と、第２結像光学系８５によって結像された通常像および緑色狭帯域像を異なるタイミングで撮像する第２高感度撮像素子８６とから構成されている。そして、第２高感度撮像素子８６の撮像面には、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のカラーフィルタがベイヤー配列またはハニカム配列で設けられている。
なお、撮像ユニット８０の分光感度については、図７に示す第１の実施形態の分光感度と同様である。
また、撮像ユニット８０は、撮像制御ユニット８０ａを備えている。撮像制御ユニット８０ａは、第１および第２の高感度撮像素子８４，８６から出力された画像信号に対し、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、ケーブル５（図１参照）を介して画像処理装置３に出力するものである。
また、画像処理装置３の構成については、第１の実施形態の硬性鏡システムと同様である。
次に、上述した第２の実施形態の硬性鏡システムの作用について説明する。
本実施形態の硬性鏡システムは、上述したように第１の実施形態の硬性鏡システムにおいて取得していたフルオレセイン蛍光画像の代わりに、緑色狭帯域画像を取得するようにし、ＩＣＧ蛍光画像から緑色狭帯域画像を減算することによって深部血管画像を取得する。
以下、本実施形態の硬性鏡システムの具体的な作用について説明する。
まず、ＩＣＧ蛍光画像および通常画像の撮像の作用について説明する。ＩＣＧ蛍光画像および通常画像の撮像の際、具体的には、光源装置６の青色ＬＤ光源４０から射出された青色光が、集光レンズ４１および光ファイバスプリッタ４３を介して光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２に入射される。そして、さらに青色光は光ケーブルＬＣ１，ＬＣ２により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の白色投光ユニット５０のマルチモード光ファイバ５１によって導光される。そして、マルチモード光ファイバ５１の出射端から出射された青色光は、一部は蛍光体５２を透過して被観察部に照射され、一部以外は蛍光体５２によって緑色〜黄色の可視光に波長変換され、その可視光が被観察部に照射される。すなわち、青色光と緑色〜黄色の可視光とからなる白色光が被観察部に照射される。
一方、光源装置６の近赤外ＬＤ光源４６から射出された近赤外光が、集光レンズ４７および光ケーブルＬＣ４を介して体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の近赤外投光ユニットのマルチモード光ファイバによって導光されて被観察部に白色光と同時に照射される。
そして、白色光の照射によって被観察部から反射された反射光に基づく通常像が撮像されるとともに、近赤外光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光に基づくＩＣＧ蛍光像が通常像と同時に撮像される。
より具体的には、通常像の撮像の際には、白色光の照射によって被観察部から反射された通常像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット８０に向けて射出される。
撮像ユニット８０に入射された通常像は、ダイクロイックプリズム８１によって直角方向に反射され、第２結像光学系８５によって第２高感度撮像素子８６の撮像面に結像され、第２高感度撮像素子８６によって撮像される。
そして、第２高感度撮像素子８６からそれぞれ出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、撮像制御ユニット８０ａにおいてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処理装置３に出力される。
一方、ＩＣＧ蛍光像の撮像の際には、青色光の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット８０に向けて射出される。
撮像ユニット８０に入射されたＩＣＧ蛍光像は、ダイクロイックプリズム８１および励起光カットフィルタ８２を透過した後、第１結像光学系８３により第１高感度撮像素子８４の撮像面上に結像され、第１高感度撮像素子８４によって撮像される。第１高感度撮像素子８４から出力されたＩＣＧ蛍光画像信号は、撮像制御ユニット８０ａにおいてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処置装置３に出力される。
次に、緑色狭帯域画像の撮像の作用について説明する。緑色狭帯域画像の撮像の際、具体的には、光源装置６の緑色波長変換レーザー光源７０から射出された緑色狭帯域光が、集光レンズ７１を介して光ケーブルＬＣ３に入射される。そして、さらに緑色狭帯域光は光ケーブルＬＣ３により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の緑色投光ユニットのマルチモード光ファイバによって導光される。そして、マルチモード光ファイバの出射端から出射された緑色狭帯域は被観察部に照射される。
そして、緑色狭帯域光の照射によって被観察部から反射された緑色狭帯域像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット８０に向けて射出される。
撮像ユニット８０に入射された緑色狭帯域像は、ダイクロイックプリズム８１によって直角方向に反射され、第２結像光学系８５により第２高感度撮像素子８６の撮像面に結像され、第２高感度撮像素子８６の撮像面の緑（Ｇ）フィルタを透過して撮像される。
そして、第２高感度撮像素子８６から出力された緑色狭帯域画像信号は、撮像制御ユニット８０ａにおいてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処理装置３に出力され、画像処置装置３に出力される。
なお、上述した通常画像、ＩＣＧ蛍光画像および緑色狭帯域画像のそれぞれの撮像タイミングについては、通常画像については、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すタイミングチャート、ＩＣＧ蛍光画像については、図１２（ｅ）に示すタイミングチャート、緑色狭帯域画像については、図１２（ｄ）に示すタイミングチャートと同様である。
なお、図１２（ａ）〜（ｅ）のタイミングチャートに対応して光源装置６の青色ＬＤ光源４０と近赤外ＬＤ光源４６と緑色波長変換レーザー光源７０とが駆動制御されるものとする。
次に、上記のようにして撮像ユニット８０において撮像されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号からなる通常画像信号、ＩＣＧ蛍光画像信号および緑色狭帯域画像信号に基づいて通常画像、ＩＣＧ蛍光画像および合成画像が表示されるが、第１の実施形態の硬性鏡システムにおいて用いたフルオレセイン蛍光画像信号の代わりに緑色狭帯域蛍光画像信号を用いること以外は、図１３および図１４に示すフローチャートと同様であるのでその説明は省略する。次に、本発明の画像取得方法および画像撮像装置の第３の実施形態を用いた硬性鏡システムについて詳細に説明する。第３の実施形態の硬性鏡システムは、第１の実施形態の硬性鏡システムにおいて撮像しているフルオレセイン蛍光画像の代わりに、紫外光の照射によるルシフェラーゼ蛍光画像を撮像するようにしたものである。
第３の実施形態の硬性鏡システムの全体の概略構成は、図１に示す第１の実施形態の硬性鏡システムと同様である。以下、第１の実施形態の硬性鏡システムと異なる構成を中心に説明する。
図１９に、本実施形態の硬性鏡システムの体腔挿入部３０の先端部３０Ｙの構成を示す。図１９に示すように、本実施形態においては、第１の実施形態における青色光用照射レンズ３０ｆの代わりに、紫外光を照射する紫外光用照射レンズ３０ｊが設けられている。そして、第１の実施形態における青色投光ユニット６０の代わりに紫外投光ユニットが設けられるが、その構成は図４に示す青色投光ユニット６０と同様なので説明を省略する。
そして、本実施形態の硬性鏡システムの光源装置は、第２の実施形態の光源装置６における緑色波長変換レーザー光源７０の代わりに、紫外レーザー光源を設けるようにしたものである。
そして、本実施形態の光源装置の紫外レーザー光源から射出された紫外光は、光ケーブルＬＣ３に入射され、光ケーブルＬＣ３により導光された紫外投光ユニットのマルチモード光ファイバに入射される。
ここで、本実施形態の体腔挿入部３０内に設けられた各投光ユニットによって被観察部に照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを図２０に示す。図２０には、白色投光ユニット５０の蛍光体５２を透過して照射された青色光スペクトルＳ１と、白色投光ユニット５０の蛍光体５２において励起されて照射された緑色〜黄色の可視光スペクトルＳ２と、紫外投光ユニットによって照射された緑色光スペクトルＳ８と、近赤外投光ユニットによって照射された近赤外光スペクトルＳ４とが示されている。
さらに、図２０には、近赤外投光ユニットによる近赤外光スペクトルＳ４の照射によって発せられたＩＣＧ蛍光スペクトルＳ５と、紫外投光ユニットによる紫外光スペクトルＳ８の照射によって発せられたルシフェラーゼ蛍光スペクトルＳ９とが示されている。
図２０に示すように、紫外投光ユニットによって照射される紫外光は、近赤外光よりも短い波長の３７５ｎｍ程度の光である。
次に、図２１に、本実施形態の撮像ユニット８０の概略構成を示す。本実施形態の撮像ユニット８０は、近赤外の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像を撮像して被観察部のＩＣＧ蛍光画像信号を生成する第１の撮像系と、紫外光の照射によって被観察部から反射されたルシフェラーゼ蛍光像を撮像して被観察部のルシフェラーゼ蛍光画像信号を生成するとともに、白色光の照射によって被観察部から反射された通常像を撮像して被観察部の通常画像信号を生成する第２の撮像系とを備えている。
本実施形態の撮像ユニット８０は、第２の実施形態の撮像ユニット８０に対し、紫外光の入射をカットするための紫外光カットフィルタ８７を設けるようにしたものである。紫外光カットフィルタ８７は、紫外光の波長帯域３７５ｎｍをカットするハイパスフィルターにより構成され、図２１に示すように、ダイクロイックプリズム８１の光入射面に設けられている。その他の構成については、上述した第２の実施形態の撮像ユニット８０と同様である。
また、画像処理装置３の構成については、第１および第２の実施形態の硬性鏡システムと同様である。
次に、上述した第３の実施形態の硬性鏡システムの作用について説明する。
本実施形態の硬性鏡システムは、上述したように第１の実施形態の硬性鏡システムにおいて取得していたフルオレセイン蛍光画像の代わりに、ルシフェラーゼ蛍光画像を取得するようにし、ＩＣＧ蛍光画像からルシフェラーゼ蛍光画像を減算することによって深部血管画像を取得するようにしたものである。
ＩＣＧ蛍光画像および通常画像の撮像の作用については、上述した第２の実施形態と同様であるので説明を省略し、ルシフェラーゼ蛍光画像の撮像の作用について説明する。なお、本実施形態の撮像ユニット８０には、上述したように紫外光カットフィルタ８７が追加されているが、この紫外光カットフィルタ８７はハイパスフィルタによって構成されており、ＩＣＧ蛍光像および通常像を通過させるものであるので、これらの撮像の作用に特に影響はない。
ルシフェラーゼ蛍光画像の撮像の際には、光源装置６の紫外光レーザー光源から射出された紫外光が、集光レンズ７１を介して光ケーブルＬＣ３に入射される。そして、さらに紫外光は光ケーブルＬＣ３により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の紫外投光ユニットのマルチモード光ファイバによって導光される。そして、マルチモード光ファイバの出射端から出射された紫外光は被観察部に照射される。
そして、紫外光の照射によって被観察部から反射されたルシフェラーゼ蛍光像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット８０に向けて射出される。
撮像ユニット８０に入射されたルシフェラーゼ蛍光像は、紫外光カットフィルタ８７を通過した後、ダイクロイックプリズム８１によって直角方向に反射され、第２結像光学系８５により第２高感度撮像素子８６の撮像面に結像され、第２高感度撮像素子８６の撮像面の青（Ｂ）フィルタを透過して撮像される。なお、このとき被観察部において反射された紫外光は紫外光カットフィルタ８７によってカットされるため、第２高感度撮像素子８６には入射しない。
そして、第２高感度撮像素子８６から出力されたルシフェラーゼ蛍光画像信号は、撮像制御ユニット８０ａにおいてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介して画像処理装置３に出力され、画像処置装置３に出力される。
なお、上述した通常画像、ＩＣＧ蛍光画像およびルシフェラーゼ蛍光画像のそれぞれの撮像タイミングについては、通常画像については、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すタイミングチャート、ＩＣＧ蛍光画像については、図１２（ｅ）に示すタイミングチャート、ルシフェラーゼ蛍光画像については、図１２（ｄ）に示すタイミングチャートと同様である。
なお、図１２（ａ）〜（ｅ）のタイミングチャートに対応して光源装置６の青色ＬＤ光源４０と近赤外ＬＤ光源４６と紫外レーザー光源とが駆動制御されるものとする。
次に、上記のようにして撮像ユニット８０において撮像されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号からなる通常画像信号、ＩＣＧ蛍光画像信号およびルシフェラーゼ蛍光画像信号に基づいて通常画像、ＩＣＧ蛍光画像および合成画像が表示されるが、第１の実施形態の硬性鏡システムにおいて用いたフルオレセイン蛍光画像信号の代わりにルシフェラーゼ蛍光画像信号を用いること以外は、図１３および図１４に示すフローチャートと同様であるのでその説明は省略する。
また、上記第１および第２の実施形態においては、血管画像を抽出するようにしたが、これに限らず、たとえば、リンパ管、胆管などのその他の管部分を表す画像を抽出するようにしてもよい。
また、上記第１および第２の実施形態は、本発明の蛍光画像撮像装置を硬性鏡システムに適用したものであるが、これに限らず、たとえば、軟性内視鏡装置を有するその他の内視鏡システムに適用してもよい。また、内視鏡システムに限らず、体内に挿入される挿入部を備えていない、いわゆるビデオカメラ型の医用画像撮像装置に適用してもよい。
１ 硬性鏡システム
２ 光源装置
３ 画像処理装置
４ モニタ
６ 光源装置
１０ 硬性鏡撮像装置
２０ 撮像ユニット
２４，２７-２９ 高感度撮像素子
２６ 色分解プリズム
３０ 体腔挿入部
３０ｅ 近赤外光用照射レンズ
３０ｆ 青色光用照射レンズ
３０ｇ，３０ｈ 白色光用照射レンズ
３０ｉ 緑色光用照射レンズ
３０ｊ 紫外光用照射レンズ
３３ 画像処理部
４０ 青色ＬＤ光源
４６ 近赤外ＬＤ光源
５０ 白色投光ユニット
５１ マルチモード光ファイバ
５２ 蛍光体
６０ 青色投光ユニット
６１ マルチモード光ファイバ
６２ 空間
７０ 緑色波長変換レーザー光源
８４，８６ 高感度撮像素子
８７ 紫外光カットフィルタ

Claims (8)

  1. 蛍光画像取得部と深部蛍光画像取得部とを備えた画像取得装置の作動方法であって、
    前記蛍光画像取得部が、第１の波長の励起光が照射された前記被観察部から発せられた第１の蛍光を受光して撮像された第１の蛍光画像と、前記第１の波長よりも短い第２の波長の励起光が照射された前記被観察部から発せられた第２の蛍光を受光して撮像された第２の蛍光画像を取得し、
    前記深部蛍光画像取得部が、前記被観察部の表面から第１の深さまでに存在する撮影対象を含む前記第１の蛍光画像から、前被観察部の表面から前記第１の深さよりも浅い第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記第２の蛍光画像を減算することによって、前記第１の深さから前記第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記被観察部の深部蛍光画像を取得するものであることを特徴とする画像取得装置の作動方法。
  2. 画像取得部と深部蛍光画像取得部とを備えた画像取得装置の作動方法であって、
    前記画像取得部が、励起光が照射された前記被観察部から発せられた蛍光を受光して撮像された蛍光画像と、前記励起光の波長よりも短く、かつ白色光より狭帯域の狭帯域光が照射された前前記被観察部から発せられた反射光を受光して撮像された狭帯域画像を取得し、
    前記深部蛍光画像取得部が、前記被観察部の表面から第１の深さまでに存在する撮影対象を含む前記蛍光画像から、前被観察部の表面から前記第１の深さよりも浅い第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記狭帯域画像を減算することによって、前記第１の深さから前記第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記被観察部の深部蛍光画像を取得するものであることを特徴とする画像取得装置の作動方法。
  3. 第１の波長の第１の励起光および前記第１の波長よりも短い第２の波長の第２の励起光を被観察部に照射する光照射部と、
    前記第１の励起光の照射によって前記被観察部から発せられた第１の蛍光を受光して第１の蛍光画像を撮像するとともに、前記第２の励起光の照射によって前記被観察部から発せられた第２の蛍光を受光して第２の蛍光画像を撮像する撮像部と、
    前記被観察部の表面から第１の深さまでに存在する撮影対象を含む前記第１の蛍光画像から、前被観察部の表面から前記第１の深さよりも浅い第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記第２の蛍光画像を減算することによって、前記第１の深さから前記第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記被観察部の深部蛍光画像を取得する深部蛍光画像取得部と備えたことを特徴とする画像撮像装置。
  4. 前記第１の励起光が、近赤外光であることを特徴とする請求項３記載の画像撮像装置。
  5. 前記光照射部が、前記第１の励起光と前記第２の励起光とを同時に照射するものであり、
    前記撮像部が、前記第１の蛍光画像と前記第２の蛍光画像とを同時に撮像するものであることを特徴とする請求項３または４記載の画像撮像装置。
  6. 励起光および該励起光の波長よりも短く、かつ白色光より狭帯域の狭帯域光を被観察部に照射する光照射部と、
    前記励起光の照射によって前記被観察部から発せられた蛍光を受光して蛍光画像を撮像するとともに、前記狭帯域光の照射によって前記被観察部から発せられた反射光を受光して狭帯域画像を撮像する撮像部と、
    前記被観察部の表面から第１の深さまでに存在する撮影対象を含む前記蛍光画像から、前被観察部の表面から前記第１の深さよりも浅い第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記狭帯域画像を減算することによって、前記第１の深さから前記第２の深さまでに存在する撮影対象を含む前記被観察部の深部蛍光画像を取得する深部蛍光画像取得部と備えたことを特徴とする画像撮像装置。
  7. 前記励起光が、近赤外光であることを特徴とする請求項６記載の画像撮像装置。
  8. 前記光照射部が、前記励起光と前記狭帯域光とを同時に照射するものであり、
    前記撮像部が、前記蛍光画像と前記狭帯域画像とを同時に撮像するものであることを特徴とする請求項６または７記載の画像撮像装置。
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