JP6103824B2 - 蛍光内視鏡装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、生体等の観察対象の形態情報を取得するために用いる白色光画像と、生体内の病変部等、観察対象の変性部位の情報を取得するために用いる複数種類の蛍光画像とを取得する蛍光内視鏡装置に関する。
従来、１つの観察モードで形態情報を示す白色光画像のフレームレートの低下を極力小さく抑えて複数種類の蛍光画像と白色光画像とを取得することを目的とした蛍光内視鏡装置として、例えば、次の特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置が提案されている。
図１０は特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置の一構成例を示す説明図で、(a)は全体構成を概念的に示すブロック図、(b)は(a)の装置の光源部に備わる回転フィルタにおける各透過部の配置を示す図、(c)は特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置における白色光画像と複数種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャートである。
図１０の蛍光内視鏡装置は、光源部５１と、撮像部５２及び画像処理部５４を有する。図１０(a)中、５３はライトガイド等の導光手段、５４ａはフレームメモリ、５５は画像表示装置、５６は内視鏡先端挿入部である。
光源部５１は、光源５１ａと、回転フィルタ５１ｂを有する。光源５１ａは、観察対象５９の形態を観察するための白色光と観察対象５９内に存在する複数種類の蛍光物質を励起するための複数種類の励起光とを含む光を出射させる。回転フィルタ５１ｂは、光源５１ａを出射した光のうち白色光成分を透過させる白色光成分透過部５１ｂ２，５１ｂ４と複数種類の励起光成分をそれぞれ透過させる複数種類の励起光成分透過部５１ｂ１，５１ｂ３とを同一の円周方向に備えてなる。
撮像部５２及び画像処理部５４は、観察対象５９で反射した白色光と観察対象５９における蛍光物質集積部５９ａが発した複数種類の蛍光を夫々受光し、夫々の蛍光画像の出力の間に白色光画像の出力を挟むように、回転フィルタ５１ｂの１回転ごとに１フレームの白色光画像、１フレームの第１の蛍光画像、１フレームの白色光画像、１フレームの第２の蛍光画像を時系列に出力することで、白色光画像のフレームレートが夫々の蛍光画像のフレームレートよりも大きくなるように構成されている。
特開２０１１−１８８９２９号公報
しかし、白色光画像の出力を夫々の蛍光画像の出力の間に挟むと、夫々の種類の蛍光画像のフレームレートが大きく低下してしまう。蛍光画像のフレームレートが大きく低下すると、前後の蛍光画像間での時間ずれが大きくなり、特に観察する複数種類の蛍光が一部の領域で波長が重なる場合、蛍光波長分離（アンミックス）処理等の演算処理を行う際に問題が生じる。
これに対し、複数種類の蛍光画像及び白色光画像を順に時分割で出力するようにすれば、蛍光画像のフレーレートの低下を抑えることができるが、白色光画像のフレームレートが低下してしまう。白色光画像のフレームレートが低下すると、コマ飛びの大きな画像となり、形態情報が把握し難くなってしまう。
また、白色光画像と、蛍光画像とを、夫々別（モノクロとカラー）の撮像部を用いて撮像することは、夫々の画像処理を行う構成が複雑化するため避けたい。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、白色光画像と複数種類の蛍光画像とを、簡易な構成で、高フレームレートに取得可能な蛍光内視鏡装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明による蛍光内視鏡装置は、ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光と、ＲＧＢのうちの１種類の波長領域に属する狭帯域の光のうちのいずれかの光と、２種類の励起光のうちのいずれかの励起光とを組み合せてなる、複数種類の照射パターンの光を時分割で出射する光源部と、前記光源部により時分割で出射される夫々の光が観察対象を照射したときの、該観察対象で反射した光と該観察対象内に存在する２種類の蛍光物質が発した２種類の蛍光を受光する撮像部と、前記撮像部により受光された光を用いて白色光画像と２種類の蛍光画像を出力する画像処理部とを有し、前記撮像部は、３種類の撮像領域を有し、第１の撮像領域で前記２種類の蛍光を夫々受光するとともに、第２及び第３の撮像領域で２種類の波長帯域の反射光及び第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光し、前記画像処理部は、前記撮像部により受光された前記２種類の蛍光の受光情報を用いて第１及び第２の蛍光画像を夫々出力するとともに、前記２種類の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光の受光情報を用いて擬似的な白色光画像を出力することを特徴としている。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記光源部は、前記ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光と、ＲＧＢのうちの１種類の波長領域に属する狭帯域の光と、前記２種類の励起光の夫々を別個に出射するダイオード光源を有してなるのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記光源部は、白色光と２種類の励起光とを含む光を出射させる光源と、前記光源を出射した光のうち前記ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光及び第１の励起光を透過させる第１の透過部と、該光源を出射した光のうち前記第１の撮像領域近傍の狭帯域光及び第２の励起光を透過させる第２の透過部とを、同一の円周方向に備えてなる透過部の組を、少なくとも１組、同一の円周方向に有する回転フィルタとからなるのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記撮像部は、単板式カラー撮像素子からなり、前記画像処理部は、前記単板式カラー撮像素子の夫々の撮像領域で受光した電気信号を、撮像領域ごとの画像情報に変換する画像取得部と、前記画像取得部が変換した撮像領域ごとの画像情報を前記照射パターンごとに記憶するメモリと、前記照射パターンごとに前記メモリに記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する画像生成部と、前記光源部の照射パターンの切替速度に対応して前記白色光画像及び蛍光画像の生成・出力タイミングを制御するタイミング制御部と、を有してなるのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記撮像部は、３板式撮像素子からなり、前記画像処理部は、前記３板式撮像素子の夫々の撮像領域で受光した電気信号を、撮像領域ごとの画像情報に変換する画像取得部と、前記画像取得部が変換した撮像領域ごとの画像情報を前記照射パターンごとに記憶するメモリと、前記照射パターンごとに前記メモリに記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する画像生成部と、前記光源部の照射パターンの切替速度に対応して前記白色光画像及び蛍光画像の生成・出力タイミングを制御するタイミング制御部と、を有してなるのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記撮像部は、第１の撮像領域で前記２種類の蛍光を受光し、第２の撮像領域で前記２種類の波長帯域の反射光のうちの第１の波長帯域の反射光を受光し、第３の撮像領域で前記２種類の波長帯域の反射光のうちの第２の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光するのが好ましい。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記撮像部は、前記第３の撮像領域で受光する前記第２の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光のうちの一方の反射光の波長が６００ｎｍよりも長く、他方の反射光の波長が６００ｎｍよりも短くなるように構成されているのが好ましい。
本発明によれば、白色光画像と複数種類の蛍光画像とを、簡易な構成で、高フレームレートに取得可能な蛍光内視鏡装置が得られる。
本発明の蛍光内視鏡装置の効果を概念的に示す説明図で、(a)は比較例にかかる蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングの一例を概念的に示すタイミングチャート、(b)は本発明の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングの一例を概念的に示すタイミングチャート、(c)は本発明の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングの他の例を概念的に示すタイミングチャートである。 波長ごとの酸化ヘモグロビンの吸光度と画像との関係を示す説明図で、(a)は波長に対する酸化ヘモグロビンの吸収特性を示すグラフ、(b)は観察対象である酸化ヘモグロビンを含んでいる血管の写真、(c)〜(f)は酸化ヘモグロビンを含んでいる血管を夫々異なる波長で撮像したときの画像を概念的に示す図で、(c)はＢの領域（４００ｎｍ〜４７０ｎｍ）の光による画像、(d)はＧの領域（４７０ｎｍ〜５８０ｎｍ）の光による画像、(e)はＲの領域に属し且つ６００ｎｍよりも短い狭帯域（５８０ｎｍ〜６００ｎｍ）の光による画像、(f)はＲの領域に属し且つ６００ｎｍよりも長い帯域（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光による画像である。 本発明の第１実施形態にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 第１実施形態の蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は単板式カラー撮像素子に備わる各撮像領域に備わるフィルタの透過波長領域、(b)は励起光カットフィルタの透過波長帯域及び第１及び第２の蛍光物質が発する第１及び第２の蛍光波長帯域、(c)は第１の照射パターンにおける照射光の波長帯域、(d)は第２の照射パターンにおける照射光の波長帯域を夫々示している。 第１実施形態の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャートで、(a)はその一例、(b)は他の例、を夫々示している。 本発明の第２実施形態にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 第２実施形態の蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は３板式撮像素子に備わる各撮像領域の透過波長帯域、(b)は励起光カットフィルタの透過波長帯域及び第１及び第２の蛍光物質が発する第１及び第２の蛍光波長帯域、(c)は第１の照射パターンにおける照射光の波長帯域、(d)は第２の照射パターンにおける照射光の波長帯域を夫々示している。 第２実施形態の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャートで、(a)はその一例、(b)は他の例、を夫々示している。 本発明のさらに他の実施形態として、第１及び第２の実施形態におけるそれぞれの照射パターンを組み合わせた蛍光内視鏡装置の効果を概念的に示す説明図で、(a)は比較例にかかる蛍光内視鏡装置における、白色光画像と４種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャート、(b)は本発明の蛍光内視鏡装置における白色光画像と４種類の蛍光画像の取得タイミングの一例を概念的に示すタイミングチャートである。 特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置の一構成例を示す説明図で、(a)は全体構成を概念的に示すブロック図、(b)は(a)の装置の光源部に備わる回転フィルタにおける各透過部の配置を示す図、(c)は特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置における白色光画像と複数種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャートである。
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の蛍光内視鏡装置は、ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光と、ＲＧＢのうちの１種類の波長領域に属する狭帯域の光のうちのいずれかの光と、２種類の励起光のうちのいずれかの励起光とを組み合せてなる、複数種類の照射パターンの光を時分割で出射する光源部と、前記光源部により時分割で出射される夫々の光が観察対象を照射したときの、該観察対象で反射した光と該観察対象内に存在する２種類の蛍光物質が発した２種類の蛍光を受光する撮像部と、前記撮像部により受光された光を用いて白色光画像と２種類の蛍光画像を出力する画像処理部とを有し、前記撮像部は、３種類の撮像領域を有し、第１の撮像領域で前記２種類の蛍光を夫々受光するとともに、第２及び第３の撮像領域で２種類の波長帯域の反射光及び第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光し、前記画像処理部は、前記撮像部により受光された前記２種類の蛍光の受光情報を用いて第１及び第２の蛍光画像を夫々出力するとともに、前記２種類の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光の受光情報を用いて擬似的な白色光画像を出力する。
即ち、本発明の蛍光内視鏡装置では、１つの撮像部において、蛍光の受光用に割り当てている第１の撮像領域の隣の第２又は第３の撮像領域で、蛍光の受光用に割り当てている第１の撮像領域の擬似的な色情報を取得し、取得した擬似的な色情報と、蛍光の受光用に割り当てている第１の撮像領域以外の第２及び第３の撮像領域で取得した２つの反射光成分の色情報とで白色光画像を出力することができるようにしている。
このようにすると、白色光画像を取得するために用いる１フレーム分の処理を、蛍光画像の取得にも用いることができる。その結果、簡易な構成でありながら、２種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために要するフレーム数を１フレーム減らすことができ、しかも、白色光画像のフレームレートを低下させることなく、複数種類の蛍光画像のフレームレートを格段に向上させることができる。
この点に関し、図面を用いて詳述する。
図１は本発明の蛍光内視鏡装置の効果を概念的に示す説明図で、(a)は比較例にかかる蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングの一例を概念的に示すタイミングチャート、(b)は本発明の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングの一例を概念的に示すタイミングチャート、(c)は本発明の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングの他の例を概念的に示すタイミングチャートである。なお、図１のタイミングチャートでは、上段に画像取得処理（撮像素子で撮像し、フレームメモリに記憶するまでの処理）のタイミングチャート、下段に画像出力処理（フレームメモリに記憶された画像情報を用いて画像を生成・出力する処理）のタイミングチャートを示してある。
比較例の蛍光内視鏡装置は、例えば、特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置のように、１つの撮像部を用いて、白色光画像と蛍光画像とを撮像し、種類の異なる蛍光画像の出力の間に白色光画像の出力を挟むようにして出力を繰り返すように構成されている。
例えば、比較例の蛍光内視鏡装置で白色光画像と２種類の蛍光画像を取得する場合、図１(a)に示すように、第１の蛍光画像（蛍光１）、白色光画像、第２の蛍光画像（蛍光２）、白色光画像の順で、画像が繰り返し出力される。
この場合、２種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために、３フレーム分の画像出力処理を要する。
そして、第１の蛍光画像（蛍光１）は、例えば、ある時点ｔ１で出力後、次の出力時点ｔ５までに、白色光画像、第２の蛍光画像（蛍光２）、白色光画像を出力するための３フレーム分の画像出力処理を要する。同様に、第２の蛍光画像は、例えば、ある時点ｔ３で出力後、次の出力時点ｔ７までに、白色光画像、第１の蛍光画像（蛍光１）、白色光画像を出力するための３フレーム分の画像出力処理を要する。
一方、白色光画像は、例えば、ある時点ｔ２（ｔ４）で出力後、次の出力時点ｔ４（ｔ６）までに、第１の蛍光画像（蛍光１）（第２の蛍光画像（蛍光２））を出力するための１フレーム分の画像出力処理で足りる。
このように、比較例の蛍光内視鏡装置の場合、白色光画像のフレームレートは、高い状態に維持できるが、複数種類の蛍光画像のフレームレートは、夫々の次の同じ種類の蛍光画像の出力までの白色光画像出力のためのフレーム数が増えるため、低下する。
これに対し、本発明の蛍光内視鏡装置は、１つの撮像部を用いて、例えば、図１(b)に示すように、第１の蛍光画像（蛍光１）、白色光画像及び第２の蛍光画像（蛍光２）の順で、画像が繰り返し出力されるように構成されている。
なお、図１(b)の例では、白色光画像は、第１の蛍光画像（蛍光１）の出力の際に取得されていたＲ及びＢの波長領域を合わせた領域における所定波長帯域の反射光を、第２の蛍光画像（蛍光２）の出力の際に取得される第２の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域の反射光と合成することによって、第２の蛍光画像（蛍光２）と同時に出力されるものとする。
この場合、２種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために、２フレーム分の画像出力処理で足り、図１(a)に示した比較例の蛍光内視鏡装置に比べて、フレーム数が減る。
そして、第１の蛍光画像（蛍光１）は、例えば、ある時点ｔ１で出力後、次の出力時点ｔ３までに、白色光画像及び第２の蛍光画像（蛍光２）を出力するための１フレーム分の画像出力処理で足りる。同様に、第２の蛍光画像（蛍光２）は、例えば、ある時点ｔ２で出力後、次の出力時点ｔ４までに、第１の蛍光画像（蛍光１）を出力するための１フレーム分の画像出力処理で足りる。
また、白色光画像は、例えば、ある時点ｔ２（ｔ４）で出力後、次の出力時点ｔ４（ｔ６）までに、第１の蛍光画像（蛍光１）（第２の蛍光画像（蛍光２））を出力するための１フレーム分の画像出力処理ｔ３（ｔ５）で足りる。
このように、図１(b)に示す本発明の蛍光内視鏡装置によれば、図１(a)に示した比較例の蛍光内視鏡装置に比べて、２種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するためのフレーム数を１フレーム分減らすことができ、複数種類の蛍光画像の夫々の次の同じ種類の蛍光画像の出力までに必要な他の画像を出力するためのフレーム数を大幅に減らすことができるので、フレームレートが高くなる。一方、白色光画像のフレームレートに関しては、図１(a)に示した比較例の蛍光内視鏡装置と同様、高い状態に維持される。
このため、図１(b)に示す本発明の蛍光内視鏡装置によれば、１つの撮像部を用いた簡易な構成でありながら、白色光画像のフレームレートを低下させることなく、複数種類の蛍光画像のフレームレートを格段に向上させることができる。
なお、図１(b)の例では、白色光画像の出力タイミングに関し、第２の蛍光画像（蛍光２）と同時に白色光画像を出力させるものとしたが、本発明の蛍光内視鏡装置では、図１(c)に示すように、第１の蛍光画像（蛍光１）、第２の蛍光画像（蛍光２）の両方の出力に際し、白色光画像を出力させることもできる。
図１(c)の例では、白色光画像は、第１の蛍光画像（蛍光１）の出力の際に取得されていたＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域における所定波長帯域の反射光を、第２の蛍光画像（蛍光２）の出力の際に取得される第２の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域の反射光と合成することによって、第２の蛍光画像（蛍光２）と同時に出力されることに加えて、第２の蛍光画像（蛍光２）の出力の際に取得されていた第２の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域の反射光を、次の第１の蛍光画像（蛍光１）の出力の際に取得されるＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域における所定波長帯域の反射光と合成することによって、第１の蛍光画像（蛍光１）と同時に出力される。
即ち、図１(c)に示す蛍光内視鏡装置では、異なる種類の蛍光画像を出力するごとに、その直前の蛍光出力時に取得されていた反射光を、当該蛍光出力時に取得される反射光と合成することによって白色光画像を出力する。
図１(c)の例の蛍光内視鏡装置によれば、図１(b)の例と同様、複数種類の蛍光画像のフレームレートを格段に向上させることができるという効果に加えて、更に、白色光画像を常時出力し続けることができるので、白色光画像のフレームレートを格段に向上させることができる。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記光源部は、前記ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光と、ＲＧＢのうちの１種類の波長領域に属する狭帯域の光と、前記２種類の励起光の夫々を別個に出射するダイオード光源を有して構成するのが好ましい。
このようにすれば、回転フィルタを備えなくて済み、照射パターンの時分割制御が容易になる。
あるいは、前記光源部は、白色光と２種類の励起光とを含む光を出射させる光源と、前記光源を出射した光のうち前記ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光及び第１の励起光を透過させる第１の透過部と、該光源を出射した光のうち前記第１の撮像領域近傍の狭帯域光及び第２の励起光を透過させる第２の透過部とを、同一の円周方向に備えてなる透過部の組を、少なくとも１組、同一の円周方向に有する回転フィルタとで構成してもよい。
このようにすれば、１つの光源で複数種類の照射パターンを時分割制御できる。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記撮像部は、単板式カラー撮像素子からなり、前記画像処理部は、前記単板式カラー撮像素子の夫々の撮像領域で受光した電気信号を、撮像領域ごとの画像情報に変換する画像取得部と、前記画像取得部が変換した撮像領域ごとの画像情報を前記照射パターンごとに記憶するメモリと、前記照射パターンごとに前記メモリに記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する画像生成部と、前記光源部の照射パターンの切替速度に対応して前記白色光画像及び蛍光画像の生成・出力タイミングを制御するタイミング制御部と、を有して構成するのが好ましい。
このようにすれば、撮像部を１つ用いるだけで、第１の撮像領域で２種類の蛍光を夫々受光し、夫々の蛍光の受光情報を用いて第１及び第２の蛍光画像を夫々出力するとともに、第２及び第３の撮像領域で２種類の波長帯域の反射光及び第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光し、これらのすべての反射光の受光情報を用いて擬似的な白色光画像を出力することができ、撮像部を小型化、低価格化できる。
あるいは、前記撮像部は、３板式撮像素子からなり、前記画像処理部は、前記３板式撮像素子の夫々の撮像領域で受光した電気信号を、撮像領域ごとの画像情報に変換する画像取得部と、前記画像取得部が変換した撮像領域ごとの画像情報を前記照射パターンごとに記憶するメモリと、前記照射パターンごとに前記メモリに記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する画像生成部と、前記光源部の照射パターンの切替速度に対応して前記白色光画像及び蛍光画像の生成・出力タイミングを制御するタイミング制御部と、を有して構成してもよい。
このようにすれば、第１の撮像領域で２種類の蛍光を夫々受光し、夫々の蛍光の受光情報を用いて第１及び第２の蛍光画像を夫々出力するとともに、第２及び第３の撮像領域で２種類の波長帯域の反射光及び第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光し、これらのすべての反射光の受光情報を用いて擬似的な白色光画像を出力することができ、しかも、モザイク方式の単板式カラー撮像素子を用いた場合に比べて、高解像度で色再現性の良い画像が得られる。
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記撮像部は、第１の撮像領域で前記２種類の蛍光を受光し、第２の撮像領域で前記２種類の波長帯域の反射光のうちの第１の波長帯域の反射光を受光し、第３の撮像領域で前記２種類の波長帯域の反射光のうちの第２の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光するのが好ましい。
また、擬似的な色情報を取得するために、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記撮像部は、前記第３の撮像領域で受光する前記第２の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光のうちの一方の反射光の波長が６００ｎｍよりも長く、他方の反射光の波長が６００ｎｍよりも短くなるように構成するのが好ましい。
このようにすれば、例えば、観察対象内に存在する血管を観察する場合に特に有効となる。というのは、内視鏡を用いて体腔内を観察する場合、６００ｎｍを境界として画像の見え方の違いに影響を及ぼす主要因が酸化ヘモグロビンであって、酸化ヘモグロビンの吸光度が顕著に減るのが６００ｎｍよりも長い波長領域においてであり、６００ｎｍを境界として、観察対象を撮像したときの画像の見え方が大きく異なってくるからである。
この点について、図２を用いて詳述する。
図２は波長ごとの酸化ヘモグロビンの吸光度と画像との関係を示す説明図で、(a)は波長に対する酸化ヘモグロビンの吸収特性を示すグラフ、(b)は観察対象である酸化ヘモグロビンを含んでいる血管の写真、(c)〜(f)は酸化ヘモグロビンを含んでいる血管を夫々異なる波長で撮像したときの画像を概念的に示す図で、(c)はＢの領域（４００ｎｍ〜４７０ｎｍ）の光による画像、(d)はＧの領域（４７０ｎｍ〜５８０ｎｍ）の光による画像、(e)はＲの領域に属し且つ６００ｎｍよりも短い狭帯域（５８０ｎｍ〜６００ｎｍ）の光による画像、(f)はＲの領域に属し且つ６００ｎｍよりも長い帯域（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光による画像である。
図２(a)に示すように、酸化ヘモグロビンの吸光度は、６００ｎｍを境界として急激に変化する。即ち、酸化ヘモグロビンは、６００ｎｍよりも短い波長領域においては吸光度が高いが、６００ｎｍよりも長い波長領域においては吸光度が著しく低下する。
このため、例えば、図２(b)に示すような、血管を含む組織を観察対象として４００ｎｍ〜４７０ｎｍ、４７０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５８０ｎｍ〜６００ｎｍ、６００ｎｍ〜７００ｎｍの光を夫々照射して撮像した場合、６００ｎｍまでの光では、血液中の酸化ヘモグロビンの吸光度が高いため、図２(c)〜図２(e)に示すように、太い血管のみならず細い血管でも多量の光が吸収され、画像中において血管以外の組織とのコントラストがついて観察されるが、６００ｎｍよりも長波長の光では、血液中の酸化ヘモグロビンの吸光度が低いため、図２(f)に示すように、太い血管のみ画像中において血管以外の組織とのコントラストがつき、細い血管は吸収される光量が極めて少なく、画像中において血管以外の組織とのコントラストがつかない。
ここで、５８０ｎｍ〜７００ｎｍはＲの波長領域に属するが、図２(e)、図２(f)に示したように、６００ｎｍを境界として画像中の血管の見え方が異なる。
例えば、５９０ｎｍの光で撮像した画像は４７０ｎｍ〜５８０ｎｍの光で撮像した画像に近似した見え方となる。
そこで、本件出願人は、撮像部において３種類の撮像領域のうち、同一種類の撮像領域において６００ｎｍを上回る反射光と、６００ｎｍを下回る反射光とを、異なるタイミングで撮像することで、同一種類の撮像領域で他の種類の撮像領域に属する反射光を擬似的に取得することを着想した。
上述のように、第１の撮像領域で２種類の蛍光を受光し、第２の撮像領域で２種類の波長帯域の反射光のうちの第１の波長帯域の反射光を受光し、第３の撮像領域で２種類の波長帯域の反射光のうちの第２の波長帯域の反射光及び第２の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域の反射光を受光する構成において、例えば、第３の撮像領域で受光する２種類の反射光のうちの一方の反射光の波長が６００ｎｍよりも長く、他方の反射光の波長が６００ｎｍよりも短くなるように撮像部を構成すれば、第３の撮像領域で受光するこれらの反射光が５８０ｎｍ〜７００ｎｍのＲの波長帯域に属する光であっても、６００ｎｍよりも短い波長を擬似的なＧの反射光成分とすることができる。なお、５８０ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を擬似的なＧの反射光成分とする場合、擬似的なＧの反射光成分を用いて出力される白色光画像が、擬似的でないＧの反射光成分を用いて出力したときの白色光画像に極力近似したものとなるように、できるだけＧの波長領域寄りの波長の光を用いるのが好ましい。
また、例えば、４７０ｎｍ〜５８０ｎｍに加えて６８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長を第３の撮像領域で受光するようにして、第３の撮像領域で受光する２種類の反射光のうちの一方の反射光の波長が６００ｎｍよりも長く、他方の反射光の波長が６００ｎｍよりも短くなるように撮像部を構成すれば、６００ｎｍよりも長く、蛍光波長帯域から外れた波長を擬似的なＲの反射光成分とすることができる。なお、６００ｎｍよりも長く、蛍光波長帯域から外れた波長を擬似的なＲの反射光成分とする場合、擬似的なＲの反射光成分を用いて出力される白色光画像が、擬似的でないＲの反射光成分を用いて出力したときの白色光画像に極力近似したものとなるように、できるだけＲの波長領域寄りの波長の光を用いるのが好ましい。
これにより、蛍光の受光用の第１の撮像領域が取得する波長領域よりも少し長波長あるいは短波長の狭帯域光を用いて、撮像部で、蛍光の受光用に割り当てている第１の撮像領域の隣の第２又は第３の撮像領域で、蛍光の受光用に割り当てている第１の撮像領域の擬似的な色情報を取得し、取得した擬似的な色情報と、第２及び第３の撮像領域で取得した２つの反射光成分とで白色光画像を出力することができる。このようにすると、白色光画像を取得するために用いる１フレーム分の画像出力処理を蛍光画像の取得にも用いることができ、その結果、簡易な構成でありながら、２種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために要するフレーム数を１フレーム減らすことができ、しかも、白色光画像のフレームレートを低下させることなく、複数種類の蛍光画像のフレームレートを格段に向上させることができるようになる。
なお、本発明の蛍光内視鏡装置では、白色光画像と、２種類の蛍光画像との組み合わせを、少なくとも１組取得する。白色光画像と２種類の蛍光画像との組み合わせの数を増やした場合、その分、複数種類の夫々の蛍光画像のフレームレートが低下することになるが、上述したように、白色光画像を取得するために用いる１フレーム分の画像出力処理を蛍光画像の取得にも用いることができるので、比較例の蛍光内視鏡装置に比べると、複数種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために要するフレーム数は減り、複数種類の蛍光画像のフレームレートは格段に向上する。
第１実施形態
図３は本発明の第１実施形態にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。図４は第１実施形態の蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は単板式カラー撮像素子に備わる各撮像領域に備わるフィルタの透過波長領域、(b)は励起光カットフィルタの透過波長帯域及び第１及び第２の蛍光物質が発する第１及び第２の蛍光波長帯域、(c)は第１の照射パターンにおける照射光の波長帯域、(d)は第２の照射パターンにおける照射光の波長帯域を夫々示している。図５は第１実施形態の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャートで、(a)はその一例、(b)は他の例、を夫々示している。
なお、第１実施形態の蛍光内視鏡装置では、５１０ｎｍ〜５７０ｎｍでピーク波長が５２０ｎｍの蛍光（図４(b)における蛍光１）を発する蛍光物質を第１の蛍光物質、５２０ｎｍ〜５８０ｎｍでピーク波長が５５０ｎｍの蛍光（図４(b)における蛍光２）を発する蛍光物質を第２の蛍光物質、に夫々用いた場合の蛍光観察に好適な構成を前提としている。
第１実施形態の蛍光内視鏡装置は、光源部１０と、撮像部２０と、画像処理部３０を有して構成されている。なお、図３中、１５はライトガイド等の導光手段、２５は内視鏡挿入部、４０は表示装置の表示部、４５は観察対象である被観察体である。
光源部１０は、ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光と、ＲＧＢのうちの１種類の波長領域に属する狭帯域の光のうちのいずれかの光と、２種類の励起光のうちのいずれかの励起光とを組み合わせてなる、複数種類の照射パターンの光を時分割で出射する。なお、ここでは、便宜上、照射パターンを２種類有するものとして説明する。
詳しくは、光源部１０は、第１の照射パターンのタイミングにおいて、図４(c)に示すように、Ｂに属する４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光と、Ｇに属する４８０ｎｍの第１の励起光と、Ｒに属する５９０〜６８０ｎｍの光とを、夫々別個に出射し、第２の照射パターンのタイミングにおいて、図４(d)に示すように、Ｇに属する５００ｎｍの第２の励起光と、Ｒに属する５９０ｎｍの狭帯域の光とを、夫々別個に出射する、ＬＥＤ又はＬＤ等の複数種類のダイオード光源を有して構成されている。
あるいは、光源部１０は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの光を出射させるＸｅランプ等の光源と、光源を出射した光のうち、Ｂに属する４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光と、Ｇに属する４８０ｎｍの第１の励起光と、Ｒに属する５９０〜６８０ｎｍの光とを透過させる第１の透過部と、該光源を出射した光のうち、Ｇに属する５００ｎｍの第２の励起光と、Ｒに属しピーク波長が５９０ｎｍの狭帯域の光とを透過させる第２の透過部とを、同一の円周方向に備えてなる透過部の組を、少なくとも１組、同一の円周方向に有する回転フィルタで構成してもよい。
なお、Ｂに属する４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光、Ｒに属する５９０〜６８０ｎｍの光、Ｒに属する５９０ｎｍの狭帯域の光を被観察体４５に照射したときの反射光は、励起光の照射により被観察体４５内に存在する蛍光物質から発せられる蛍光に比べて強度が非常に強くなる。このため、本発明においては、反射光と蛍光とを同時に取得する際、反射光の強度に起因して蛍光信号のＳ／Ｎが低下しないように、光源部１０から出射される反射光用の波長の光の強度は、所定の弱められた強度に調整されている。また、本発明の蛍光内視鏡装置では、蛍光物質が表層部に位置し、励起光の励起により効率よく蛍光を検出することができるような被観察体を観察対象として用いるのが好ましい。
撮像部２０は、単板式カラー撮像素子で構成されている。なお、図３中、２１は対物レンズ、２２は励起カットフィルタである。
単板式カラー撮像素子２０は、個々の受光素子の上に、ＲＧＢの夫々の波長領域（図４(a)の例では、Ｂ：４００ｎｍ〜４７０ｎｍ、Ｇ：４７０ｎｍ〜５８０ｎｍ、Ｒ：５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）に対応する透過特性を持つ色フィルタを例えばベイヤー配列等して構成されており、夫々異なる透過特性を持つ色フィルタによりＲＧＢの夫々の波長領域に対応する３つの撮像領域を備えている。
画像処理部３０は、画像取得部３０ａと、メモリ３０ｂ１，３０ｂ２と、画像生成部３０ｃと、タイミング制御部３０ｄを有している。
画像取得部３０ａは、単板式カラー撮像素子２０の夫々の撮像領域で受光した電気信号を、撮像領域ごとの画像情報に変換する。
メモリ３０ｂ１，３０ｂ２は、画像取得部３０ａが変換した撮像領域ごとの画像情報を照射パターンごとに記憶する。図４の例では、メモリ３０ｂ１は、図４(c)に示すように、第１の照射パターンにおいて単板式カラー撮像素子２０によって撮像され画像取得部３０ａによって変換された、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの反射光の画像情報と、５１０ｎｍ〜５７０ｎｍでピーク波長が５２０ｎｍの第１の蛍光の画像情報と、５９０ｎｍ〜６８０ｎｍの反射光の画像情報とを記憶する。また、メモリ３０ｂ２は、図４(d)に示すように、第２の照射パターンにおいて単板式カラー撮像素子２０によって撮像され画像取得部３０ａによって変換された、５２０ｎｍ〜５８０ｎｍでピーク波長が５５０ｎｍの第２の蛍光の画像情報と、５９０ｎｍの狭帯域の反射光の画像情報とを記憶する。
画像生成部３０ｃは、照射パターンごとにメモリ３０ｂ１，３０ｂ２に記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する。図４の例では、画像生成部３０ｃは、第１の蛍光の画像情報を用いて第１の蛍光画像を生成・出力する。また、第２の蛍光の画像情報を用いて第２の蛍光画像を生成・出力する。また、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの反射光の画像情報と、５９０ｎｍ〜６８０ｎｍの反射光の画像情報と、５９０ｎｍの狭帯域の反射光の画像情報とを用いて白色光画像を生成・出力する。
ここで、５９０ｎｍの狭帯域の反射光の画像情報は、Ｇの領域の反射光の画像情報と擬似化できる。その理由は、上述したように、酸化ヘモグロビンの吸光度が顕著に減るのが６００ｎｍよりも長い波長領域においてであり、６００ｎｍを境界として、観察対象を撮像したときの画像の見え方が大きく異なってくるからである。このため、例えば、図４(a)の第３の撮像領域で受光する２種類の反射光のうちの一方の反射光の波長が６００ｎｍよりも長く、他方の反射光の波長が６００ｎｍよりも短い場合には、これらの反射光が５８０ｎｍ〜７００ｎｍのＲの波長領域に属する光であっても、６００ｎｍよりも短い波長を擬似的なＧの反射光成分とすることができる。
タイミング制御部３０ｄは、光源部１０の照射パターンの切替速度に対応して白色光画像及び蛍光画像の生成・出力タイミングを制御するように構成されている。
詳しくは、例えば、タイミング制御部３０ｄは、光源部１０が第１の照射パターンに切り替えられたときのタイミングで、撮像部２０が反射光及び第１の蛍光を受光するとともに画像処理部３０が第１の蛍光画像を生成・出力し、光源部１０が第２の照射パターンに切り替えられたときのタイミングで、撮像部２０が反射光及び第２の蛍光を受光するとともに画像処理部３０が第２の蛍光画像及び白色光画像を生成・出力するように、光源部１０、撮像部２０及び画像処理部３０の駆動タイミングを制御する。
なお、タイミング制御部３０ｄは、撮像部２０及び画像処理部３０における白色光画像の生成・出力タイミングに関し、照射パターンが切り替わるごとに、現時点における反射光の画像情報と直前の時点における反射光の画像情報とを用いて白色光画像を生成・出力するように、光源部１０、撮像部２０及び画像処理部３０の駆動タイミングを制御してもよい。
表示装置の表示部４０は、画像生成部３０ｃにより生成・出力された白色光画像及び蛍光画像を表示する。なお、表示部４０での表示態様は、白色光画像と蛍光画像とを、別々の表示領域に並列表示させる態様、白色光画像と蛍光画像とを共通の表示領域に重畳表示させる態様、のいずれであってもよい。
このように構成された第１実施形態の蛍光内視鏡装置では、光源部１０から第１及び第２の照射パターンに対応した光が時分割で順次出射される。出射された光は導光手段１５を経て被観察体４５を照射する。被観察体４５で反射した光及び被観察体４５内に存在する第１及び第２の蛍光物質から発した第１及び第２の蛍光（図４(b)における蛍光１、蛍光２）は、対物レンズ２１を通り、励起カットフィルタ２２によって励起光がカットされ、単板式カラー撮像素子２０によって撮像される。単板式カラー撮像素子２０の夫々の撮像領域で受光された電気信号は、画像取得部３０ａにより、撮像領域ごとの画像情報に変換され、変換された画像情報は照射パターンごとにメモリ３０ｂ１，３０ｂ２に記憶される。画像生成部３０ｃは、照射パターンごとにメモリ３０ｂ１，３０ｂ２に記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて、白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する。
詳しくは、図４の例では、画像生成部３０ｃが、第１の照射パターンに対応したタイミングで、第１の蛍光の画像情報を用いて第１の蛍光画像を生成・出力する。また、第２の照射パターンに対応したタイミングで、第２の蛍光の画像情報を用いて第２の蛍光画像を生成・出力するとともに、第１の照射パターンに対応したタイミングにおいてメモリ３０ｂ１に記憶されていた４００ｎｍ〜４５０ｎｍの反射光の画像情報及び５９０ｎｍ〜６８０ｎｍの反射光の画像情報と、第２の照射パターンに対応したタイミングにおいてメモリ３０ｂ２に記憶された５９０ｎｍの狭帯域の反射光の画像情報とを用いて白色光画像を生成・出力する。
出力された画像は、表示装置の表示部３０に表示される。
第１実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、撮像部２０で蛍光受光用の撮像領域（第１の撮像領域）が取得する波長領域（４７０ｎｍ〜５８０ｎｍ）よりも少し長波長（５９０ｎｍ）の狭帯域光を用いて第１の撮像領域の隣の撮像領域（第３の撮像領域）で、Ｇの擬似的な色情報を取得し、取得した擬似的なＧの色情報と、第２及び第３の撮像領域で取得したＢ及びＲの２つの反射光成分の色情報とで白色光画像を出力するようにして、蛍光を撮像する第１の撮像領域以外の第２及び第３の撮像領域で白色光画像を出力することができるので、白色光画像を取得するために用いる１フレーム分の処理を蛍光画像の取得にも用いることができ、その結果、簡易な構成でありながら、２種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために要するフレーム数を１フレーム減らすことができ、しかも、白色光画像のフレームレートを低下させることなく、複数種類の蛍光画像のフレームレートを格段に向上させることができる。
第２実施形態
図６は本発明の第２実施形態にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。図７は第２実施形態の蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は３板式撮像素子に備わる各撮像領域の透過波長帯域、(b)は励起光カットフィルタの透過波長帯域及び第１及び第２の蛍光物質が発する第１及び第２の蛍光波長帯域、(c)は第１の照射パターンにおける照射光の波長帯域、(d)は第２の照射パターンにおける照射光の波長帯域を夫々示している。図８は第２実施形態の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングの一例を概念的に示すタイミングチャートである。図８は第２実施形態の蛍光内視鏡装置における、白色光画像と２種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャートで、(a)はその一例、(b)は他の例、を夫々示している。
なお、第２実施形態の蛍光内視鏡装置では、５９０ｎｍ〜６４０ｎｍでピーク波長が６１０ｎｍの蛍光（図７(b)における蛍光１）を発する蛍光物質を第１の蛍光物質、６００ｎｍ〜６６０ｎｍでピーク波長が６２０ｎｍの蛍光（図７(b)における蛍光２）を発する蛍光物質を第２の蛍光物質、に夫々用いた場合の蛍光観察に好適な構成を前提としている。
第２実施形態の蛍光内視鏡装置は、光源部１０と、撮像部２０’と、画像処理部３０を有して構成されている。なお、図６中、２５’は硬性鏡挿入部である。
光源部１０は、第１の照射パターンのタイミングにおいて、図７(c)に示すように、Ｂに属する４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光と、Ｇに属する５００ｎｍ〜５４０ｎｍの光と、Ｇに属する５６０ｎｍの第１の励起光とを、夫々別個に出射し、第２の照射パターンのタイミングにおいて、図７(d)に示すように、Ｇに属する５７０ｎｍの第２の励起光と、Ｒに属する７００ｎｍの狭帯域の光とを、夫々別個に出射する、ＬＥＤ又はＬＤ等の複数種類のダイオード光源を有して構成されている。
あるいは、光源部１０は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの光を出射させるＸｅランプ等の光源と、光源を出射した光のうち、Ｂに属する４００ｎｍ〜４５０ｎｍの光と、Ｇに属する５００ｎｍ〜５４０ｎｍの光と、Ｇに属する５６０ｎｍの第１の励起光とを透過させる第１の透過部と、該光源を出射した光のうち、Ｇに属する５７０ｎｍの第２の励起光と、Ｒに属する７００ｎｍの狭帯域の光とを透過させる第２の透過部とを、同一の円周方向に備えてなる透過部の組を、少なくとも１組、同一の円周方向に有する回転フィルタで構成してもよい。
また、撮像部２０’は、３板式撮像素子で構成されている。なお、図６中、２６は３板式撮像素子を備えたカメラヘッドである。
３板式撮像素子２０’は、例えば、第１のプリズム２０ａ’と、Ｂの波長領域（４００ｎｍ〜４７０ｎｍ）の光を反射し、Ｇ，Ｂの波長領域（４７０ｎｍ〜５８０ｎｍ、５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）の光を透過する青色反射ダイクロイックミラー２０ｂ’と、第２のプリズム２０ｃ’と、Ｒの波長領域のうち５８０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長の光を反射し、Ｇの波長領域（４７０ｎｍ〜５８０ｎｍ）とＲの波長領域のうち６８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を透過する赤色反射ダイクロイックミラー２０ｄ’と、第３のプリズム２０ｅ’とを有してなる３色分解光学素子の各出射面にそれぞれの撮像領域に対応した撮像素子２０ｆ’，２０ｇ’，２０ｈ’を備えて構成されている。第３の撮像領域用撮像素子２０ｇ’は、４７０ｎｍ〜５８０ｎｍと６８０ｎｍ〜７００ｎｍの波長の光を撮像する。
図７の例では、メモリ３０ｂ１は、図７(c)に示すように、第１の照射パターンにおいて第２の撮像領域用撮像素子２０ｈ’で撮像され、画像取得部３０ａで変換された、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの反射光の画像情報と、第３の撮像領域用撮像素子２０ｇ’で撮像され、画像取得部３０ａで変換された、５００ｎｍ〜５４０ｎｍの反射光の画像情報と、第１の撮像領域用撮像素子２０ｆ’で撮像され、画像取得部３０ａで変換された、５９０ｎｍ〜６４０ｎｍでピーク波長が６１０ｎｍの第１の蛍光の画像情報とを記憶する。また、メモリ３０ｂ２は、図７(d)に示すように、第２の照射パターンにおいて第３の撮像領域用撮像素子２０ｇ’で撮像され、画像取得部３０ａで変換された、７００ｎｍの狭帯域の反射光の画像情報と、第１の撮像領域用撮像素子２０ｆ’で撮像され、画像取得部３０ａで変換された、６００ｎｍ〜６６０ｎｍでピーク波長が６２０ｎｍの第２の蛍光の画像情報とを記憶する。
画像生成部３０ｃは、照射パターンごとにメモリ３０ｂ１，３０ｂ２に記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する。図７の例では、画像生成部３０ｃは、第１の蛍光の画像情報を用いて第１の蛍光画像を生成・出力する。また、第２の蛍光の画像情報を用いて第２の蛍光画像を生成・出力する。また、４００ｎｍ〜４５０ｎｍの反射光の画像情報と、５００ｎｍ〜５４０ｎｍの反射光の画像情報と、７００ｎｍの狭帯域の反射光の画像情報とを用いて白色光画像を生成・出力する。
ここで、７００ｎｍの狭帯域の反射光は、第３の撮像領域用撮像素子２０ｇ’で撮像されたものであるが、その画像情報は、Ｒの領域の反射光の画像情報と擬似化できる。その理由は、上述したように、酸化ヘモグロビンの吸光度が顕著に減るのが６００ｎｍより長い波長領域においてであり、６００ｎｍを境界として、観察対象を撮像したときの画像の見え方が大きく異なるからである。このため、例えば、図７(a)の第３の撮像領域で受光する２種類の反射光のうちの一方の反射光の波長が６００ｎｍよりも長く、他方の反射光の波長が６００ｎｍよりも短い場合には、これらの反射光が第３の撮像領域で受光される光であっても、６００ｎｍよりも長い波長を擬似的なＲの反射光成分とすることができる。
その他の構成は、第１実施形態の蛍光画像装置と略同じである。
このように構成された第２実施形態の蛍光内視鏡装置では、光源部１０から第１及び第２の照射パターンに対応した光が時分割で順次出射される。出射された光は導光手段１５を経て被観察体４５を照射する。被観察体４５で反射した光及び被観察体４５内に存在する第１及び第２の蛍光物質から発した蛍光（図７(b)における蛍光１、蛍光２）は、対物レンズ２１を通り、励起カットフィルタ２２で励起光がカットされ、３板式撮像素子２０’で撮像される。３板式撮像素子２０’の夫々の撮像領域用撮像素子２０ｆ’，２０ｇ’，２０ｈ’で受光した電気信号は、画像取得部３０ａにより、撮像領域ごとの画像情報に変換され、変換された画像情報は照射パターンごとにメモリ３０ｂ１，３０ｂ２に記憶される。画像生成部３０ｃは、照射パターンごとにメモリ３０ｂ１，３０ｂ２に記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて、白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する。
詳しくは、図７の例では、画像生成部３０ｃが、第１の照射パターンに対応したタイミングで、第１の蛍光の画像情報を用いて第１の蛍光画像を生成・出力する。また、第２の照射パターンに対応したタイミングで、第２の蛍光の画像情報を用いて第２の蛍光画像を生成・出力するとともに、第１の照射パターンに対応したタイミングにおいてメモリ３０ｂ１に記憶されていた４００ｎｍ〜４５０ｎｍの反射光の画像情報及び５００ｎｍ〜５４０ｎｍの反射光の画像情報と、第２の照射パターンに対応したタイミングにおいてメモリ３０ｂ２に記憶された７００ｎｍの狭帯域の反射光の画像情報とを用いて白色光画像を生成・出力する。
出力された画像は、表示装置の表示部４０に表示される。
第２実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、撮像部２０’で蛍光受光用の撮像領域（第１の撮像領域）が取得する波長領域（５８０ｎｍ〜６８０ｎｍ）よりも少し長波長（７００ｎｍ）の狭帯域光を用いて第１の撮像領域の隣の撮像領域（第３の撮像領域）で、Ｒの擬似的な色情報を取得し、取得した擬似的なＲの色情報と、第２及び第３の撮像領域で取得したＢ及びＧの２つの反射光成分の色情報とで白色光画像を出力するようにして、蛍光を撮像する第１の撮像領域以外の第２及び第３の撮像領域で白色光画像を出力することができるので、白色光画像を取得するために用いる１フレーム分の処理を蛍光画像の取得にも用いることができ、その結果、簡易な構成でありながら、２種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために要するフレーム数を１フレーム減らすことができ、しかも、白色光画像のフレームレートを低下させることなく、複数種類の蛍光画像のフレームレートを格段に向上させることができる。
以上、本発明の蛍光内視鏡装置の実施形態を説明したが、本発明の蛍光内視鏡装置は、これらの実施形態の構成に限定されるものではない。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態の内視鏡装置におけるそれぞれの照射パターンを組み合わせて構成してもよい。
図９は本発明のさらに他の実施形態として、第１及び第２の実施形態におけるそれぞれの照射パターンを組み合わせた蛍光内視鏡装置の効果を概念的に示す説明図で、(a)は比較例にかかる蛍光内視鏡装置における、白色光画像と４種類の蛍光画像の取得タイミングを概念的に示すタイミングチャート、(b)は本発明の蛍光内視鏡装置における白色光画像と４種類の蛍光画像の取得タイミングの一例を概念的に示すタイミングチャートである。
なお、図９の例では、第１実施形態の蛍光内視鏡装置の蛍光観察に用いた蛍光物質および蛍光と区別するため、第２実施形態の蛍光内視鏡装置の蛍光観察に用いた第１及び第２の蛍光物質から発する蛍光１、蛍光２を、第３及び第４の蛍光物質から発する蛍光３、蛍光４と夫々称することとする。
比較例の蛍光内視鏡装置は、上述したように、例えば、特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置のように、１つの撮像部を用いて、白色光画像と蛍光画像とを撮像し、種類の異なる蛍光画像の出力の間に白色光画像の出力を挟むようにして出力を繰り返すように構成されている。
比較例の蛍光内視鏡装置で白色光画像と４種類の蛍光画像を取得する場合、図９(a)に示すように、第１の蛍光画像（蛍光１）、白色光画像、第２の蛍光画像（蛍光２）、白色光画像、第３の蛍光画像（蛍光３）、白色光画像、第４の蛍光画像（蛍光４）、白色光画像の順で、画像が繰り返し出力される。
この場合、４種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために、７フレーム分の画像出力処理を要する。
そして、第１の蛍光画像（蛍光１）は、例えば、ある時点ｔ１で出力後、次の出力時点ｔ９までに、白色光画像、第２の蛍光画像（蛍光２）、白色光画像、第３の蛍光画像（蛍光３）、白色光画像、第４の蛍光画像（蛍光４）、白色光画像、を出力するための７フレーム分の画像出力処理を要する。第２の蛍光画像（蛍光２）、第３の蛍光画像（蛍光３）、第４の蛍光画像（蛍光４）も、第１の蛍光画像と同様、ある時点での出力後、次の出力時点までに、７フレーム分の画像出力処理を要する。
これに対し、上記第１及び第２の実施形態におけるそれぞれの照射パターンを組み合わせた蛍光内視鏡装置の場合、例えば、図９(b)に示すように、第１の蛍光画像（蛍光１）、白色光画像及び第２の蛍光画像（蛍光２）、白色光画像、第３の蛍光画像（蛍光３）、白色光画像及び第４の蛍光画像の順で、画像が繰り返し出力される。
なお、図９(b)の例では、白色光画像は、第２の蛍光画像（蛍光２）、第４の蛍光画像（蛍光４）のそれぞれと、同時に出力されるものとする。より詳しくは、白色光画像は、第１の蛍光画像（蛍光１）の出力の際に取得されていたＲ及びＢの波長領域を合わせた領域における所定波長帯域の反射光を、第２の蛍光画像（蛍光２）の出力の際に取得される第２の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域の反射光と合成することによって、出力される。また、白色光画像は、第３の蛍光画像（蛍光３）の出力の際に取得されていたＢ及びＧの波長領域を合わせた領域における所定波長帯域の反射光を、第４の蛍光画像（蛍光４）の出力の際に取得される第４の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域の反射光と合成することによって、出力される。
この場合、４種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するために、４フレーム分の画像出力処理で足り、図９(a)に示した比較例の蛍光内視鏡装置に比べて、フレーム数が３つ減る。
そして、第１の蛍光画像（蛍光１）は、例えば、ある時点ｔ１で出力後、次の出力時点ｔ５までに、白色光画像及び第２の蛍光画像（蛍光２）、第３の蛍光画像（蛍光３）、白色光画像及び第４の蛍光画像（蛍光４）を出力するための３フレーム分の画像出力処理で足りる。第２の蛍光画像（蛍光２）、第３の蛍光画像（蛍光３）、第４の蛍光画像（蛍光４）も、第１の蛍光画像と同様、ある時点での出力後、次の出力時点までに、３フレーム分の画像出力処理で足りる。
このように、本発明の蛍光内視鏡装置によれば、図９(b)に示す第１及び第２の実施形態におけるそれぞれの照射パターンを組み合わせた場合においても、図９(a)に示した比較例の蛍光内視鏡装置に比べて、４種類の蛍光画像と白色光画像とを出力するためのフレーム数を３フレーム分減らすことができ、複数種類の蛍光画像の夫々の次の同じ種類の蛍光画像の出力までに必要な他の画像を出力するためのフレーム数を大幅に減らすことができるので、フレームレートが高くなる。一方、白色光画像のフレームレートに関しては、図９(a)に示した比較例の蛍光内視鏡装置と同様、高い状態に維持される。
このため、図９(b)に示す本発明の蛍光内視鏡装置によっても、１つの撮像部を用いた簡易な構成でありながら、白色光画像のフレームレートを低下させることなく、複数種類の蛍光画像のフレームレートを格段に向上させることができる。
その他、上記各実施形態の蛍光内視鏡装置においては、第２の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域光を第２の蛍光物質から発する第２の蛍光の波長帯域よりも長波長となる構成で示したが、第２の蛍光の波長帯域近傍の狭帯域光を第２の蛍光物質から発する第２の蛍光の波長帯域よりも短波長となるように構成しても良い。
本発明の蛍光内視鏡装置は、生体等の観察対象の形態情報を取得するために用いる白色光画像と、生体内の病変部等、観察対象の変性部位の情報を取得するために用いる複数種類の蛍光画像とを取得することが求められる装置に有用である。
１０ 光源部
１５ 導光手段
２０ 単板式カラー撮像素子（撮像部）
２０’ ３板式撮像素子（撮像部）
２０ａ’ 第１のプリズム
２０ｂ’ 青色反射ダイクロイックミラー
２０ｃ’ 第２のプリズム
２０ｄ’ 赤色反射ダイクロイックミラー
２０ｅ’ 第３のプリズム
２０ｆ’ 第１の撮像領域用撮像素子
２０ｇ’ 第３の撮像領域用撮像素子
２０ｈ’ 第２の撮像領域用撮像素子
２５ 内視鏡挿入部
２５’ 硬性鏡挿入部
２６ カメラヘッド
３０ 画像処理部
３０ａ 画像取得部
３０ｂ１、３０ｂ２ メモリ
３０ｃ 画像生成部
３０ｄ タイミング制御部
４０ 表示装置の表示部
４５ 被観察体
５１ａ 光源
５１ｂ 回転フィルタ
５１ｂ２、５１ｂ４ 白色光成分透過部
５１ｂ１、５１ｂ３ 励起光成分透過部
５２ 撮像部
５３ 導光手段
５４ 画像処理部
５４ａ フレームメモリ
５５ 画像表示装置
５６ 内視鏡先端部
５９ 観察対象
５９ａ 蛍光物質集積部

Claims (7)

  1. ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光と、ＲＧＢのうちの１種類の波長領域に属する狭帯域の光のうちのいずれかの光と、２種類の励起光のうちのいずれかの励起光とを組み合せてなる、複数種類の照射パターンの光を時分割で出射する光源部と、
    前記光源部により時分割で出射される夫々の光が観察対象を照射したときの、該観察対象で反射した光と該観察対象内に存在する２種類の蛍光物質が発した２種類の蛍光を受光する撮像部と、
    前記撮像部により受光された光を用いて白色光画像と２種類の蛍光画像を出力する画像処理部とを有し、
    前記撮像部は、３種類の撮像領域を有し、
    第１の撮像領域で前記２種類の蛍光を夫々受光するとともに、第２及び第３の撮像領域で２種類の波長帯域の反射光及び第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光し、
    前記画像処理部は、前記撮像部により受光された前記２種類の蛍光の受光情報を用いて第１及び第２の蛍光画像を夫々出力するとともに、前記２種類の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光の受光情報を用いて擬似的な白色光画像を出力することを特徴とする蛍光内視鏡装置。
  2. 前記光源部は、前記ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光と、ＲＧＢのうちの１種類の波長領域に属する狭帯域の光と、前記２種類の励起光の夫々を別個に出射するダイオード光源を有してなることを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
  3. 前記光源部は、
    白色光と２種類の励起光とを含む光を出射させる光源と、
    前記光源を出射した光のうち前記ＲＧＢのうちの２種類の波長領域を合わせた領域に属する２種類の波長帯域の光及び第１の励起光を透過させる第１の透過部と、該光源を出射した光のうち前記第１の撮像領域近傍の狭帯域光及び第２の励起光を透過させる第２の透過部とを、同一の円周方向に備えてなる透過部の組を、少なくとも１組、同一の円周方向に有する回転フィルタとからなることを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
  4. 前記撮像部は、単板式カラー撮像素子からなり、
    前記画像処理部は、
    前記単板式カラー撮像素子の夫々の撮像領域で受光した電気信号を、撮像領域ごとの画像情報に変換する画像取得部と、
    前記画像取得部が変換した撮像領域ごとの画像情報を前記照射パターンごとに記憶するメモリと、
    前記照射パターンごとに前記メモリに記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する画像生成部と、
    前記光源部の照射パターンの切替速度に対応して前記白色光画像及び蛍光画像の生成・出力タイミングを制御するタイミング制御部と、
    を有してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
  5. 前記撮像部は、３板式撮像素子からなり、
    前記画像処理部は、
    前記３板式撮像素子の夫々の撮像領域で受光した電気信号を、撮像領域ごとの画像情報に変換する画像取得部と、
    前記画像取得部が変換した撮像領域ごとの画像情報を前記照射パターンごとに記憶するメモリと、
    前記照射パターンごとに前記メモリに記憶された撮像領域ごとの画像情報を用いて白色光画像及び蛍光画像を生成・出力する画像生成部と、
    前記光源部の照射パターンの切替速度に対応して前記白色光画像及び蛍光画像の生成・出力タイミングを制御するタイミング制御部と、
    を有してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
  6. 前記撮像部は、第１の撮像領域で前記２種類の蛍光を受光し、第２の撮像領域で前記２種類の波長帯域の反射光のうちの第１の波長帯域の反射光を受光し、第３の撮像領域で前記２種類の波長帯域の反射光のうちの第２の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光を受光することを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
  7. 前記撮像部は、前記第３の撮像領域で受光する前記第２の波長帯域の反射光及び前記第１の撮像領域近傍の狭帯域の反射光のうちの一方の反射光の波長が６００ｎｍよりも長く、他方の反射光の波長が６００ｎｍよりも短くなるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の蛍光内視鏡装置。
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