JP6132251B1 - 内視鏡及び内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】赤外光成分を加味した画質を向上できる内視鏡を提供する。【解決手段】内視鏡は、対象物からの光を３原色光及び赤外光を含む複数の色成分に分解する色分解プリズムと、分解された複数の色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する複数のイメージセンサと、変換された電気信号を出力する出力デバイスと、を備える。赤外光の波長帯域における色分解プリズム及びイメージセンサによる分光感度の最大値は、３原色光の波長帯域における分光感度の最大値の４０％以上である、内視鏡。【選択図】図５

Description

本開示は、内視鏡及び内視鏡システムに関する。

従来、３色分解プリズムを用いた内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この内視鏡システムは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の組み合わせで体内の部位が表現されたカラー撮像画像を取得し、この撮像画像に対し、指定された波長成分を強調する画像処理を施す。

特開２０１３−１１６３５３号公報

特許文献１に記載の内視鏡システムでは、ＲＧＢの３色以外にＩＲ光（赤外光）成分を加味すると、内視鏡による撮像画像の画質が不十分であった。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、赤外光成分を加味した画質を向上できる内視鏡及び内視鏡システムを提供する。

本開示の内視鏡は、患部からの光を青色成分、赤色成分、緑色成分にそれぞれ分解する青色分解プリズム、赤色分解プリズム及び緑色分解プリズムと、患部からの光をＩＲ成分に分解するＩＲ分解プリズムとを備えた４色分解プリズムと、青色分解プリズムに設置され、分解された青色成分を電気信号に変換する青色イメージセンサと、赤色分解プリズムに設置され、分解された赤色成分を電気信号に変換する赤色イメージセンサと、緑色分解プリズムに設置され、分解された緑色成分を電気信号に変換する緑色イメージセンサと、ＩＲ分解プリズムに設置され、分解されたＩＲ成分を電気信号に変換するＩＲイメージセンサと、患部からの光を、前記青色イメージセンサ、前記赤色イメージセンサ、前記緑色イメージセンサ及び前記ＩＲイメージセンサのそれぞれの撮像面に集光させるレンズユニットと、を備える。ＩＲ分解プリズムは、青色分解プリズム、赤色分解プリズム及び緑色分解プリズムよりも患部からの光の入射に対して対物側に位置され、青色成分、赤色成分及び緑色成分の光を透過させるとともに、レンズユニットのフランジ面から前記青色イメージセンサ、前記赤色イメージセンサ、前記緑色イメージセンサ及び前記ＩＲイメージセンサのそれぞれの撮像面までの光学的な距離は、１７．５２６ｍｍである。

本開示によれば、赤外光成分を加味した画質を向上できる。

第１の実施形態における内視鏡の外観を示す模式図 内視鏡の概略構成を示す模式図 結合されたカメラヘッドとリレーレンズを示す図 （Ａ），（Ｂ）イメージセンサの構成部品及び外観を示す図 ４色分解プリズムの構造の一例を示す図 イメージセンサのセンサ感度の一例を示すグラフ ４色分解プリズムの分光特性の一例を示すグラフ ４つのイメージセンサを用いた場合の分光感度を示すグラフ 第１の実施形態における内視鏡システムの構成を示すブロック図 表示部に表示された同時出力モード時の画像を示す模式図 表示部に表示された重畳出力モード時の画像を示す模式図 第２の実施形態における３色分解プリズムの構造例を示す図 第２の実施形態における内視鏡システムの構成例を示すブロック図 ３つのイメージセンサを用いるとともに、その１つのイメージセンサでＩＲ及び青色光を受光する場合の分光感度を示すグラフ 比較例におけるＩＲ及び緑色用のイメージセンサでＩＲ光を受光する場合の分光感度を示すグラフ 第３の実施形態における２色分解プリズムの構造例を示す図 第３の実施形態における内視鏡システムの構成例を示すブロック図 ２つのイメージセンサを用いた場合の分光感度を示すグラフ 比較例における３色分解プリズムの分光特性を示すグラフ

以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（本開示の一形態を得るに至った経緯）
内視鏡を用いた手術では、蛍光物質であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ：Ｉｎｄｏｃｙａｍｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ）を体内に投与し、過剰に集積した腫瘍等の部位（患部）に近赤外光を当てて患部を光らせ、患部を含む部位を撮像することがある。ＩＣＧは、近赤外光（例えばピーク波長８０５ｎｍ、７５０〜８１０ｎｍ）で励起すると、より長波長の近赤外光（例えばピーク波長８３５ｎｍ）で蛍光発光する物質である。

イメージセンサが１個である単板式カメラが、ＩＲ成分を含む光を受光して患部の画像を取得する場合、イメージセンサの入射面に４分割されたＲ（赤色）成分，Ｇ（緑色）成分，Ｂ（青色）成分、及びＩＲ成分用のフィルタを設ける。そのため、所望の色再現性及び解像度を得ようとすると、イメージセンサのサイズが大きくなる。このため、内視鏡に単板式カメラを適用することは困難である。

また、特許文献１に記載の内視鏡システムに示されるように、３色分解プリズムを用いた３板式カメラが、ＩＲ成分を含む光を受光して患部の画像を取得する場合、図１９に示すように、ＩＲ成分（例えば８００ｎｍ以上の波長を有する光）の信号強度が小さい。

図１９は比較例における３板式カメラの分光感度を示すグラフである。図１９では、縦軸は分光感度を表し、横軸は波長を表す。この分光感度は、Ｒ成分，Ｇ成分，Ｂ成分用の各プリズムへの入射光の光量と、各プリズムに対応する撮像素子により検出された光量と、の比率に相当する。ｈ１１は、Ｒ成分の光の分光感度を示す。ｈ１２は、Ｇ成分の光の分光感度を示す。ｈ１３は、Ｂ成分の光の分光感度を示す。尚、ｈ１１は、ＩＲ成分の光の分光感度も含んでいる。

図１９に示すように、Ｒ成分（波形ｈ１１参照）の光を受光するイメージセンサによりＩＲ成分の光が取得され得る。図１９では、ＩＲ成分（例えば波長８００ｎｍ以上の成分）の分光感度は、Ｒ成分，Ｇ成分，Ｂ成分の光の分光感度と比較すると、低い。そのため、ＩＲ成分の信号強度を大きくし、ＩＲ成分により得られる画像（ＩＲ画像）をより鮮明とすることが好ましい。

また、特許文献１の内視鏡システムがＩＲ成分の信号強度を大きくするためにＩＲ成分を増幅すると、画像がぼけたりノイズが強調されたりする。そのため、ＩＲ画像の画質が低下する。従って、増幅されたＩＲ成分により得られた画像では、ＩＲ成分を含む所望の部位（患部）を目視することが困難である。

以下、赤外光成分を加味した画質を向上できる内視鏡及び内視鏡システムについて説明する。

第１の実施形態では、内視鏡のカメラヘッドに、４色分解プリズム及び４つのイメージセンサを用いた４板式カメラを示す。第２の実施形態では、内視鏡のカメラヘッドに、３色分解プリズム及び３つのイメージセンサを用いた３板式カメラを示す。第３の実施形態では、内視鏡のカメラヘッドに、２色分解プリズム及び２つのイメージセンサを用いた２板式カメラを示す。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の内視鏡では、リレーレンズで収束された光を、Ｒ光（Ｒ成分）、Ｇ光（Ｇ成分）、Ｂ光（Ｂ成分）、の３原色光及びＩＲ光（ＩＲ成分）に分解する４板式のプリズムが用いられる。ＩＲ成分は、例えば、７５０ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯域の少なくとも一部を含む。

図１は、第１の実施形態における内視鏡１０の外観を示す模式図である。図２は内視鏡１０の概略構成を示す模式図である。内視鏡１０は、使用者が片手で取扱い可能な医療器具である。内視鏡１０は、例えば、スコープ１１、マウントアダプタ１２、リレーレンズ１３、カメラヘッド１４、操作スイッチ１９及び光源コネクタ１８を含んで構成される。

スコープ１１は、体内に挿入される、例えば硬性内視鏡の主要部であり、末端から先端まで光を導くことが可能な細長い導光部材である。スコープ１１は、先端に撮像窓１１ｚを有し、撮像窓１１ｚから入射した光学像が伝送される光ファイバと、光源コネクタ１８から導入された光Ｌを先端まで導く光ファイバと、を有する。撮像窓１１ｚには、光学ガラスや光学プラスチック等の光学材料が用いられる。

マウントアダプタ１２は、スコープ１１をカメラヘッド１４に取り付けるための部材である。マウントアダプタ１２には、種々のスコープが着脱自在に装着可能である。また、マウントアダプタ１２には、光源コネクタ１８が装着される。マウントアダプタ１２には、内部に図示しないミラーが設けられ、ミラーにより光源コネクタ１８からの光を反射してカメラヘッド１４側へ導く。

光源コネクタ１８は、光源装置（不図示）から、体内の部位（患部等）を照明するための照明光を導入する。この照明光は、可視光及びＩＲ光を含む。光源コネクタ１８に導入された光は、スコープ１１を通ってスコープ１１の先端まで導かれ、撮像窓１１ｚから体内の部位（患部等）に照射される。光源は、例えば、ＬＥＤ光源である。尚、光源は、ＬＥＤ光源の代わりに、キセノンランプやハロゲンランプ等の光源でもよい。

リレーレンズ１３は、スコープ１１を通して伝達される光学像を撮像面に収束させる。リレーレンズ１３は、１つ以上のレンズを有する。リレーレンズ１３は、操作スイッチ１９の操作量に応じて、レンズを移動させて焦点調整及び倍率調整を行ってもよい。

カメラヘッド１４は、使用者が手で把持可能な筐体を有し、４色分解プリズム２０（図５参照）、４個のイメージセンサ２３０，２３１，２３２，２３３（図５参照）、及び電子基板２５０を有する（図９参照）。

４色分解プリズム２０は、リレーレンズ１３で収束された光を、Ｒ光（Ｒ成分）、Ｇ光（Ｇ成分）、Ｂ光（Ｂ成分）、の３原色光及びＩＲ光（ＩＲ成分）に分解する４板式のプリズムである。４色分解プリズム２０は、ガラス等の透光性部材で構成される。本実施形態では、４色分解プリズム２０の屈折率は、例えば値１．８であり、高屈折率である。なお、この屈折率は一例である。

イメージセンサ２３０〜２３３は、４色分解プリズム２０で分解され、各々の撮像面に結像した光学像を画像信号（電気信号）に変換する。

イメージセンサ２３０〜２３３には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等のイメージセンサが用いられる。

４個のイメージセンサ２３０〜２３３は、ＩＲ成分、Ｂ成分、Ｒ成分、及びＧ成分の光をそれぞれ受光する専用のセンサである。そのため、１個のイメージセンサでＩＲ成分、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の光を受光する単板式カメラと異なり、個々のイメージセンサとしてサイズの小さいイメージセンサを採用できる。例えば、（１／２．８６）インチのサイズのイメージセンサが用いられる。

電子基板２５０（図９参照）には、例えば、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ）方式で信号を出力する信号出力回路と、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）の回路（ＴＧ回路）と、を含む回路が搭載される。

信号出力回路は、各イメージセンサ２３０〜２３３で撮像された画像のＲＧＢ信号及びＩＲ信号を、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ）方式でパルス信号として出力する。ＴＧ回路は、カメラヘッド１４内の各部にタイミング信号（同期信号）等を供給する。尚、ＲＧＢ信号は、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の少なくとも１つを含む信号である。

カメラヘッド１４には、後述するＣＣＵ（Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０に対して画像信号を伝送するための信号ケーブル１４ｚが装着される。

図３は、結合されたカメラヘッド１４とリレーレンズ１３を示す図である。カメラヘッド１４に内蔵された４色分解プリズム２０の端面は、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖと対向するように配置される。なお、図３では、説明を分かり易くするために、４色分解プリズム２０を収容するカメラヘッド１４の筐体は省かれている。

リレーレンズ１３は、マウントアダプタ１２に取り付けられたスコープ１１を通って入射する被写体からの光をカメラヘッド１４内部のイメージセンサ２３０〜２３３に結像させる。

リレーレンズ１３は、フォーカスリング１３ｙ及び鏡筒１３ｚを有する。リレーレンズ１３の一端部（図中、下方の端部）は、マウントアダプタ１２の被装着部に取り付けられる。リレーレンズ１３の他端部（図中、上方の端部）には、所定の高さ（例えば４ｍｍ）を有するねじ切り１３ｗが形成されている。

ねじ切り１３ｗに、４色分解プリズム２０を内蔵するカメラヘッド１４が螺合することで、カメラヘッド１４がリレーレンズ１３に装着される。ねじ切り１３ｗによってカメラヘッド１４にリレーレンズ１３が装着されると、カメラヘッド１４内部の４色分解プリズム２０とリレーレンズ１３内部のレンズとは、空隙を介して対向する。空隙により、４色分解プリズム２０とリレーレンズ１３との接触を防止している。

なお、この空隙の距離が短いと、後述するＣマウントの光路長による制限があっても、４つのイメージセンサ２３０〜２３３を外側に配置し易くなる。一方、この空隙の距離が長いと、Ｃマウントの光路長による制限から、４つのイメージセンサ２３０〜２３３を内側（リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖ側）に配置する必要がある。

カメラヘッド１４とリレーレンズ１３とは、Ｃマウントで結合される。Ｃマウントでは、カメラヘッド１４にリレーレンズ１３が装着された状態で、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖから４つのイメージセンサ２３０〜２３３の撮像面までの光学的な距離（光路長）が、Ｌ１＝１７．５２６ｍｍとなるように規格で定められている。Ｃマウントの光路長に適合する４板式カメラ（４色分解プリズム２０及びイメージセンサ２３０〜２３３）をカメラヘッド１４に内蔵させる場合、この光路長になるように、４板式カメラが配置される。

このため、本実施形態では、光路内に高い屈折率を有する分解プリズムを設けて実寸の距離を長くすることで、光路長が１７．５２６ｍｍになるようにし、４板式カメラの配置スペースを確保している。具体的に、４色分解プリズム２０の屈折率は、「１．８」である。尚、この屈折率の値は一例である。Ｌ１の実寸の距離（長さ）は、屈折率１．８の場合、例えば２７．００６ｍｍとなる。

スコープ１１を通ってリレーレンズ１３に導かれ、リレーレンズ１３によって集光された被写体からの光は、カメラヘッド１４内の４色分解プリズム２０を通って４つのイメージセンサ２３０〜２３３に結像する。

図４（Ａ），（Ｂ）は、イメージセンサ２３０の構成部品及び外観を示す図である。４つのイメージセンサ２３０〜２３３は略同一の仕様を有するので、ここでは、ＩＲ用のイメージセンサ２３０を用いて説明する。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、センサ素子２３０ｙは、センサパッケージ２３０ｗの内側に収容され、接着剤２３０ｖで固定される。センサパッケージ２３０ｗの前面には、センサパッケージガラス２３０ｘが配されている。センサ素子２３０ｙは、センサパッケージガラス２３０ｘを透過した光を受光する。センサパッケージ２３０ｗは、センサ基板２３０ｚに取り付けられ、イメージセンサ２３０として成形される。

本実施形態では、イメージセンサ２３０は、後述するように、ＩＲ分解プリズム（ＩＲ用の色分解プリズム）２２０の出射面２２０ｃから出射するＩＲ光を受光し、ＩＲ画像を撮像する。可視光画像を撮像するイメージセンサ２３１，２３２，２３３も、ＩＲ用のイメージセンサ２３０と同様の構造を有する。なお、ＩＲ用のイメージセンサ２３０の前面には、７００ｎｍ以下の波長の光を遮断する可視光カットフィルタが設けられている。可視光カットフィルタにより、ＩＲ画像の画質を向上できる。

［４色分解プリズムの構成］
図５は、４色分解プリズム２０の構造の一例を示す図である。４色分解プリズム２０は、リレーレンズ１３により導かれる入射光を、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の３原色の光及びＩＲ成分の光に分解する。４色分解プリズム２０では、ＩＲ分解プリズム２２０、青色分解プリズム２２１、赤色分解プリズム２２２、及び緑色分解プリズム２２３が、光軸方向に順に組み付けられる。

ＩＲ用のイメージセンサ２３０は、ＩＲ分解プリズム２２０の出射面２２０ｃと対向して配置される。青色用のイメージセンサ２３１は、青色分解プリズム２２１の出射面２２１ｃと対向して配置される。赤色用のイメージセンサ２３２は、赤色分解プリズム２２２の出射面２２２ｃと対向して配置される。緑色用のイメージセンサ２３３は、緑色分解プリズム２２３の出射面２２３ｃと対向して配置される。

イメージセンサ２３０〜２３３は、例えば、水平（Ｈ）方向及び垂直（Ｖ）方向に配列した各画素を含むＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ２３０〜２３３は、ＩＲ及びＲ，Ｇ，Ｂの各色に分解された光が各撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。

ＩＲ分解プリズム２２０では、入射光は、ＩＲ分解プリズム２２０の入射面２２０ａに入射される。入射面２２０ａと対向する反射面２２０ｂで反射された光は、ＩＲ分解プリズム２２０の入射面２２０ａの境界で全反射され、入射面２２０ａと対向する出射面２２０ｃから出射され、ＩＲ用のイメージセンサ２３０に入射される。反射面２２０ｂには、ＩＲ反射膜２４０が例えば蒸着によって形成される。ＩＲ分解プリズム２２０は、入射光のうち、ＩＲ成分の光を反射させ、その他の光（Ｂ成分、Ｒ成分及びＧ成分の光）を透過させる。ＩＲ用のイメージセンサ２３０は、反射面２２０ｂ及び入射面２２０ａで反射された光を入射し、受光する。このようにＩＲ分解プリズム２２０において光が進行するよう、ＩＲ分解プリズム２２０が成形される。

青色分解プリズム２２１では、ＩＲ分解プリズム２２０を透過した光（入射光）は、青色分解プリズム２２１の入射面２２１ａに入射される。入射面２２１ａと対向する反射面２２１ｂで反射された光は、青色分解プリズム２２１の入射面２２１ａの境界で全反射され、入射面２２１ａと対向する出射面２２１ｃから出射され、青色用のイメージセンサ２３１に入射される。反射面２２１ｂには、青色反射膜２４１が例えば蒸着によって形成される。青色分解プリズム２２１は、入射光のうち、Ｂ成分の光を反射させ、その他の光（Ｒ成分及びＧ成分の光）を透過させる。青色用のイメージセンサ２３１は、反射面２２１ｂ及び入射面２２１ａで反射された光を入射し、受光する。このように青色分解プリズム２２１において光が進行するよう、青色分解プリズム２２１が成形される。

赤色分解プリズム２２２では、青色分解プリズム２２１を透過した光（入射光）は、赤色分解プリズム２２２の入射面２２２ａに入射される。入射面２２２ａと対向する反射面２２２ｂで反射された光は、赤色分解プリズム２２２の入射面２２２ａの境界で全反射され、入射面２２２ａと対向する出射面２２２ｃから出射され、赤色用のイメージセンサ２３２に入射される。反射面２２２ｂには、赤色反射膜２４２が例えば蒸着によって形成される。赤色分解プリズム２２２は、入射光のうち、Ｒ成分の光を反射させ、その他の光（Ｇ成分の光）を透過させる。赤色用のイメージセンサ２３２は、反射面２２２ｂ及び入射面２２２ａで反射された光を入射し、受光する。このように赤色分解プリズム２２２において光が進行するよう、赤色分解プリズム２２２が成形される。

緑色分解プリズム２２３では、赤色分解プリズム２２２を透過した光（入射光）は、緑色分解プリズム２２３の入射面２２３ａに入射し、入射面２２３ａと対向する出射面２２３ｃから出射され、緑色用のイメージセンサ２３３に入射される。このように緑色分解プリズム２２３において光が進行するよう、緑色分解プリズム２２３が成形される。

ここで、ＩＲ用のイメージセンサ２３０は、そのまま各画素値（信号レベル）の電気信号を出力してもよいが、水平（Ｈ）及び垂直（Ｖ）方向に隣接する画素の画素値を加算するＨ／Ｖ画素加算処理を行い、Ｈ／Ｖ画素加算処理後の画素値の電気信号を出力してもよい。

Ｈ／Ｖ画素加算されると、例えば、ＩＲ用のイメージセンサ２３０の画素値が「３０」程度である場合、画素加算を行うことで、ＩＲ成分の画素値が「１２０」（＝３０×４）となる。

従来のＩＲ成分の画素値が「１０」程度であるとすると、本実施形態の内視鏡１０によれば、ＩＲ用のイメージセンサ２３０を独立に設けたことで、従来と比較すると、およそ３倍〜１２倍のＩＲ成分の画素値が得られる。

また、本実施形態のＲＧＢ用の各イメージセンサ２３１，２３２，２３３の画素値が「１００」程度であるとする。この場合、Ｈ／Ｖ画素加算を加味すると、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の各信号レベルとＩＲ成分の信号レベルとが同程度となり、ＲＧＢ画像及びＩＲ画像を見易くなる。ＲＧＢ画像は、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の少なくとも１つの信号により得られる画像である。ＩＲ画像は、ＩＲ成分の信号により得られる画像である。

図６は、イメージセンサ２３０のセンサ感度を示すグラフである。縦軸はセンサ感度を表す。センサ感度は、イメージセンサ２３０に入射する光の光量に対する、イメージセンサ２３０が検知する光量の比率に相当する。図６のセンサ感度は、光の波長５１０ｎｍにおけるセンサ感度を値１とした場合の相対値である。横軸は光の波長をｎｍ単位で表す。波形ｇｈ１は、光の波長に対する本実施形態のイメージセンサ２３０のセンサ感度の特性を示す。波形ｇｈ２は、光の波長に対する比較例（従来）のイメージセンサのセンサ感度の特性を示す。

本実施形態のイメージセンサ２３０の場合、波形ｇｈ１に示すように、光の波長８３０ｎｍにおけるセンサ感度は値０．５５１であり、光の波長５１０ｎｍの場合と比較すると約５５％である。一方、比較例のイメージセンサの場合、波形ｇｈ２に示すように、光の波長８３０ｎｍにおけるセンサ感度は値０．２９８であり、光の波長５１０ｎｍの場合と比較すると約３０％である。尚、８３０ｎｍの波長帯域は、ＩＣＧを用いた蛍光発光の波長帯域である。

本実施形態のイメージセンサ２３０のセンサ感度は、比較例のイメージセンサのセンサ感度と比べ、４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光領域（Ｂ成分）では、ほぼ同じ感度を有するが、５００ｎｍ〜６００ｎｍの緑色光領域（Ｇ成分）、６００ｎｍ〜７００ｎｍの赤色光領域（Ｒ成分）では、高くなっている。さらに、イメージセンサ２３０のセンサ感度は、比較例のイメージセンサのセンサ感度と比べ、７５０ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外光（ＩＲ光）領域（ＩＲ成分）においても、高いセンサ感度を有する。

以下、波形ｇｈ１に示すセンサ感度の特性を有するイメージセンサを高感度センサともいう。また、波形ｇｈ２に示すセンサ感度の特性を有するイメージセンサを通常感度センサともいう。図６から理解できるように、高感度センサは、通常感度センサに比べて、長波長側の感度が高くなっている。

第１の実施形態では、イメージセンサ２３０〜２３３には、高感度センサが用いられる。尚、赤色、緑色、青色用のイメージセンサ２３１〜２３３には、高感度センサが用いられても、通常感度センサが用いられてもよい。

［４色分解プリズムの分光特性］
図７は、４色分解プリズム２０の分光特性（分光透過率）の一例を示すグラフである。図７の縦軸は、各分光透過率（％）を示し、各プリズムへの入射光の光量に対する、各プリズムに対するイメージセンサ２３０〜２３３への入射光の光量の比率に相当する。図４の横軸は、各イメージセンサ２３０〜２３３に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。尚、各プリズムに対するイメージセンサ２３０〜２３３への入射光の光量は、各プリズムからの出射光の光量に相当する。

図７では、波形ｈ１（実線）は、ＩＲ用のイメージセンサ２３０に入射するＩＲ成分の光の分光特性を示す。４色分解プリズム２０に入射した光のうち、ＩＲ用のイメージセンサ２３０に入射するＩＲ成分の光の透過率は、波長８００〜１０００ｎｍにかけて、波長９００ｎｍ付近で透過率が７０％程度となるピーク波形を有する。

波形ｈ２（一点鎖線）は、赤色用のイメージセンサ２３２に入射するＲ成分の光の分光特性を示す。赤色用のイメージセンサ２３２に入射するＲ成分の光の透過率は、波長６００ｎｍ付近で透過率が８０％程度となるピーク波形を有する。

波形ｈ３（点線）は、青色用のイメージセンサ２３１に入射するＢ成分の光の分光特性を示す。青色用のイメージセンサ２３１に入射するＢ成分の光の透過率は、波長４５０ｎｍ近辺で透過率が６０％を超えるピーク波形を有する。

波形ｈ４（二点鎖線）は、緑色用のイメージセンサ２３３に入射するＧ成分の光の分光特性を示す。緑色用のイメージセンサ２３３に入射するＧ成分の光の透過率は、波長５３０ｎｍ近辺で透過率が９０％程度となるピーク波形を有する。

このように、４色分解プリズム２０で分解されたＩＲ成分、Ｒ成分、Ｂ成分、及びＧ成分の光の透過率は、いずれも６０％を超える。従って、ＩＲ成分、Ｒ成分、Ｂ成分、及びＧ成分の各画素値を好適に得られ、ＩＲ成分の信号を大きく増幅しなくても済む。これにより、患部を撮像した場合に、ＩＲ成分を含めて撮像画像の色再現性が向上する。

図８は、４つのイメージセンサ２３０〜２３３を用いた場合の分光感度を示すグラフである。図８の縦軸は、分光感度をパーセント単位で表す。図８の横軸は、各イメージセンサ２３０〜２３３に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。分光感度は、４色分解プリズム２０への入射光の光量に対する、イメージセンサ２３０〜２３３が検出した各波長での光の光量に相当する。分光感度は、図６に示したセンサ感度と、図７に示した分光透過率と、を乗算することで得られる。この分光感度は、カメラヘッド１４内の４板式カメラの性能指標の１つである。図８では、図６の波形ｇｈ６に示した通常感度センサのセンサ感度の最大値（通常感度センサ及び高感度センサの双方において波長５１０ｎｍの場合のセンサ感度）を値１として、４色分解プリズム２０の分光透過率を乗算したものである。従って、分光感度１００％は、４色分解プリズム２０の分光透過率が１００％であり、且つ、通常感度センサのセンサ感度が最大である状態を示す。

図８に示す分光感度は、光を４色分解プリズム２０に通すことで、青色光領域、緑色光領域、赤色光領域、近赤外光領域において、それぞれ高い値を有する。

ここで、緑色光領域（５３０ｎｍを含む波長帯）における分光感度のピーク値は、略９０％である。一方、近赤外光領域（８３０ｎｍを含む波長帯）における分光感度のピーク値は、略４８％であり、緑色光領域（５３０ｎｍ）における分光感度のピーク値（９０％）の４０％以上の値を有する。従って、ＩＲ領域における分光感度が所望される高い値で得られる。ここでの緑色光領域における分光感度のピーク値は、ＲＧＢの可視光帯域を含む全波長帯の中での分光感度の最大値に相当する。尚、図示はしていないが、従来では、近赤外光領域における分光感度のピーク値は、本実施形態の４板式カメラの分光感度の半分程度（２４％程度）である。

このように、カメラヘッド１４に含まれる４板式カメラは、可視光領域のピーク値（ここでは、緑色光領域のピーク値）に対し、４０％以上のピーク値を有する。つまり、この４板式カメラは、ＩＲ光に対して高い感度を有する。

［内視鏡システムの構成］
図９は、第１の実施形態における内視鏡システム５の構成を示すブロック図である。内視鏡システム５は、内視鏡１０、ＣＣＵ３０、及び表示部４０を含んで構成される。ＣＣＵ３０は、プロセッサの一例である。表示部４０は、ディスプレイの一例である。内視鏡１０のカメラヘッド１４は、前述した４色分解プリズム２０及びイメージセンサ２３０，２３１，２３２，２３３を有する。図９では、カメラヘッド１４は、更に、各素子駆動部１４１ｉ，１４１ｒ，１４１ｂ，１４１ｇ，駆動信号発生部１４２、同期信号発生部１４３、及び信号出力部１４５を有する。

素子駆動部１４１ｉは、イメージセンサ２３０を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部１４１ｒは、イメージセンサ２３１を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部１４１ｂは、イメージセンサ２３２を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部１４１ｇは、イメージセンサ２３３を駆動信号に従って駆動する。

駆動信号発生部１４２は、各素子駆動部１４１ｉ，１４１ｒ，１４１ｂ，１４１ｇに対し、駆動信号を発生する。同期信号発生部１４３は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）回路の機能に相当し、駆動信号発生部１４２等に同期信号（タイミング信号）を供給する。

信号出力部１４５は、信号ケーブル１４ｚを介してイメージセンサ２３０，２３１，２３２，２３３からの電気信号を、例えばＬＶＤＳ方式でＣＣＵ３０に伝送する。信号出力部１４５は、信号ケーブル１４ｚを介して、同期信号発生部１４３からの同期信号をＣＣＵ３０に伝送してもよい。信号出力部１４５は、信号ケーブル１４ｚを介して、操作スイッチ１９の操作信号をＣＣＵ３０に伝送してもよい。信号出力部１４５は、信号出力回路の機能に相当する。

ＣＣＵ３０は、ＣＣＵ３０の内部又は外部のメモリ（不図示）が保持するプログラムを実行することで、各種機能を実現する。各種機能は、ＲＧＢ信号処理部２２、ＩＲ信号処理部２３及び出力部２８の機能を含む。

ＲＧＢ信号処理部２２は、イメージセンサ２３１，２３２，２３３からのＢ成分、Ｒ成分、Ｇ成分の電気信号を、表示部４０に表示可能な映像信号に変換し、出力部２８に出力する。

ＩＲ信号処理部２３は、イメージセンサ２３０からのＩＲ成分の電気信号を映像信号に変換し、出力部２８に出力する。また、ＩＲ信号処理部２３は、ゲイン調整部２３ｚを有してもよい。ゲイン調整部２３ｚは、ＩＲ用のイメージセンサ２３０からのＩＲ成分の電気信号を映像信号に変換する際、増幅度（ゲイン）を調整する。ゲイン調整部２３ｚは、例えば、ＲＧＢ成分の映像信号の信号強度とＩＲ成分の映像信号の信号強度とを略同一に調整してもよい。

ゲイン調整部２３ｚにより、使用者がＲＧＢ画像に対するＩＲ画像を任意の強度で再現可能である。尚、ＩＲ成分の電気信号の増幅度が調整される代わりに、又はこの調整とともに、ＲＧＢ信号処理部２２は、ＲＧＢ成分の電気信号の増幅度を調整してもよい。

ＲＧＢ信号処理部２２及びＩＲ信号処理部２３は、信号処理を行う際、同期信号発生部１４３からの同期信号を受け取り、この同期信号に従って動作する。これにより、ＲＧＢ各色成分の画像（映像）及びＩＲ成分の画像は、時間的なずれが生じないように調整される。

出力部２８は、同期信号発生部１４３からの同期信号に従い、ＲＧＢ各色成分の映像信号及びＩＲ成分の映像信号の少なくとも一方を表示部４０に出力する。例えば、出力部２８は、同時出力モード及び重畳出力モードのいずれかに基づいて、映像信号を出力する。

同時出力モードでは、出力部２８は、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２（図１０参照）とを別画面により同時に出力する。同時出力モードにより、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とを別画面にて比較して、患部ｔｇを観察できる。

重畳出力モードでは、出力部２８は、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とが重畳された合成画像ＧＺを出力する（図１１参照）。重畳出力モードにより、例えば、ＲＧＢ画像内で、ＩＣＧ及び照明光としてのＩＲ光により蛍光発光した患部ｔｇを明瞭に観察できる。

尚、ＲＧＢ信号処理部２２、ＩＲ信号処理部２３及び出力部２８は、ＣＣＵ３０内のプロセッサがメモリと協働してソフトウェアにより処理することを例示したが、それぞれ専用のハードウェアで構成されてもよい。

表示部４０は、ＣＣＵ３０からの映像信号に基づいて、内視鏡１０で撮像され、ＣＣＵ３０から出力される患部ｔｇ等の対象物の画像を画面に表示する。同時出力モードの場合、表示部４０は、画面を複数に分割（例えば２分割）し、各画面にＲＧＢ画像Ｇ１及びＩＲ画像Ｇ２を並べて表示する（図１０参照）。重畳出力モードの場合、表示部４０は、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２とが重ねられた合成画像ＧＺを１画面で表示する（図１１参照）。

このように、内視鏡システム５では、内視鏡１０を使用して体内の部位を撮像する場合、蛍光物質であるインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を体内に投与し、過剰に集積した腫瘍等の部位（患部）に近赤外光を当てて患部を光らせて患部を撮像してもよい。

使用者が操作スイッチ１９を操作して光源コネクタ１８に導入された光Ｌは、スコープ１１の先端側に導かれ、撮像窓１１ｚから投射されることで、患部を含む患部周囲の部位を照明する。患部等で反射された光は、撮像窓１１ｚを通してスコープ１１の後端側に導かれ、リレーレンズ１３で収束し、カメラヘッド１４の４色分解プリズム２０に入射する。

４色分解プリズム２０では、入射した光のうち、ＩＲ分解プリズム２２０によって分解したＩＲ成分の光は、ＩＲ用のイメージセンサ２３０で赤外光成分の光学像として撮像される。青色分解プリズム２２１によって分解したＢ成分の光は、青色用のイメージセンサ２３１で青色成分の光学像として撮像される。赤色分解プリズム２２２によって分解したＲ成分の光は、赤色用のイメージセンサ２３２で赤色成分の光学像として撮像される。緑色分解プリズム２２３によって分解したＧ成分の光は、緑色用のイメージセンサ２３３で緑色成分の光学像として撮像される。

ＩＲ用のイメージセンサ２３０で変換されたＩＲ成分の電気信号は、ＣＣＵ３０内のＩＲ信号処理部２３で映像信号に変換され、出力部２８に出力される。可視光用のイメージセンサ２３１，２３２，２３３でそれぞれ変換されたＢ成分、Ｒ成分、Ｇ成分の各電気信号は、ＣＣＵ３０内のＲＧＢ信号処理部２２で各映像信号に変換され、出力部２８に出力される。ＩＲ成分の映像信号及びＢ成分、Ｒ成分、Ｇ成分の各映像信号は、同期して、表示部４０に出力される。

表示部４０には、出力部２８で同時出力モードが設定されている場合、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２とが同時に２画面で表示される。図１０は表示部４０に表示された同時出力モード時の画像を示す模式図である。ＲＧＢ画像Ｇ１は、患部ｔｇを含む部位を可視光を照射して撮像したカラー画像である。ＩＲ画像Ｇ２は、患部ｔｇを含む部位をＩＲ光を照射して撮像した白黒画像（任意な色設定可能）である。

表示部４０には、出力部２８で重畳出力モードが設定されている場合、ＲＧＢ画像Ｇ１とＩＲ画像Ｇ２とが重畳（合成）された合成画像ＧＺ１が表示される。図１１は表示部４０に表示された重畳出力モード時の画像を示す模式図である。

［効果等］
このように、内視鏡１０は、色分解プリズムと、複数のイメージセンサと、出力デバイスと、を備える。色分解プリズムは、例えば４色分解プリズム２０である。イメージセンサは、例えばイメージセンサ２３０〜２３３である。出力デバイスは、例えば信号出力部１４５である。色分解プリズムは、対象物からの光を３原色光及び赤外光を含む複数の色成分に分解する。イメージセンサは、分解された複数の色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する。出力デバイスは、変換された電気信号を出力する。赤外光の波長帯域における色分解プリズム及びイメージセンサによる分光感度のピーク値（最大値）は、可視光帯域における分光感度の最大値の４０％以上である。

これにより、イメージセンサにより検出された、３原色光の波長帯域（可視光帯域）での信号強度に対して赤外光の波長帯域における信号強度を大きくでき、赤外光の波長帯域の光を視認し易くできる。これにより、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、患部を含む全体の部位を表すＲＧＢ画像に対し、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。また、例えば、３原色光と赤外光との信号強度を同等にするための過大な信号増幅が不要となる。よって、内視鏡１０は、赤外光成分を加味した画質を向上できる。また、内視鏡１０は、色分解プリズムを用いることで、内視鏡１０のイメージセンサを小型化でき、例えば１／２．８６インチにできる。その結果、内視鏡１０を小型化できる。

また、色分解プリズムにより可視光と近赤外光を分光し、赤外光領域の画像を可視光と同時に取り込むことで、複雑なシステムを組むことなく、十分な光量を確保できるカメラヘッドとなる。赤外線領域の分光感度を４０％以上とすることで、蛍光発光した明瞭な画像を取得できる。

また、イメージセンサは、８３０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度が、５１０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度の５０％以上でもよい。

これにより、内視鏡１０は、イメージセンサとして高感度センサを備えるので、従来と比較すると、赤外光の波長帯域における光量が同じでも、検出される信号強度が大きくなる。よって、ユーザは、赤外光の波長帯域の光を視認し易くなる。よって、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。

また、色分解プリズムは、対象物からの光を３原色光の各々及び赤外光の４つの色成分に分解する４色分解プリズム２０を含んでもよい。イメージセンサは、分解された４つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する４個のイメージセンサ２３０〜２３３含んでもよい。

これにより、内視鏡１０は、３原色光及び赤外光の各々の色成分をそれぞれ独立に取得し、制御してカラーバランスを調整できる。よって、内視鏡１０は、各色成分の再現性を高くできる。

また、内視鏡１０は、対象物からの光をイメージセンサ２３０〜２３３の撮像面に集光させるレンズユニットを備えてもよい。レンズユニットは、例えばリレーレンズ１３である。また、４色分解プリズム２０を構成する透光性部材の屈折率は、略１．８でもよい。リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖからイメージセンサ２３０〜２３３の撮像面までの光学的な距離は、１７．５２６ｍｍでもよい。

これにより、内視鏡１０は、屈折率の高い４色分解プリズム２０を備えることで、４板式カメラの実寸の距離を長くし、イメージセンサをより外側に配置できるので、４板式カメラの配置スペースを確保できる。よって、高屈折率の４色分解プリズム２０を用いることで、４板式のプリズムを収容するスペースが窮屈となり、収容困難となる状況を改善できる。これにより、レンズユニットと、イメージセンサ及び色分解プリズムとを含むカメラヘッドとを、Ｃマウントの規格に適合させることができ、汎用性が向上する。

また、内視鏡１０は、ＩＲ光の受光量を増大できるので、ＩＲ成分の信号を過大に増幅させる必要が無くなり、ノイズの増幅が抑制され、ＩＲ成分を加味した内視鏡１０による撮像画像の画質の低下を抑制できる。

また、４色分解プリズム２０を用いることで、単板式カメラのイメージセンサと比べ、イメージセンサのサイズを小さくでき、内視鏡１０を小型化できる。例えば、単板式カメラのイメージセンサのサイズは、１インチ又は３８ｍｍであり、本実施形態のイメージセンサ２３０〜２３３のサイズは、１／３インチ以上あり、例えば１／２．８６インチである。

また、４色分解プリズム２０がＩＲカットフィルタを用いていないので、内視鏡システム５は、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とを同時に出力可能である。そのため、ユーザは、例えば、患者の患部を含む全体の部位をＲＧＢ画像で確認できるとともに、蛍光発光した患部をＩＲ画像で確認でき、患部周辺における患部の位置を視認し易くなる。ここでのＲＧＢ画像は、ＲＧＢ成分の画像であり、ＩＲ画像は、ＩＲ成分の画像である。

また、ＩＲ成分の光を電気信号に変換するＩＲ用のイメージセンサ２３０は、Ｈ／Ｖ画素加算処理を行い、加算された画素値の電気信号を出力してもよい。これにより、内視鏡１０は、ＩＲ成分の信号強度を更に増大でき、表示部４０により表示されるＩＲ成分の画像をより強調でき、患部を視認し易くなる。

また、内視鏡システム５は、ＲＧＢ各成分の信号強度とＩＲ成分の信号強度とが略同等になるように、ゲイン調整してもよい。この場合、ＲＧＢ各成分の画素値とＩＲ成分の画素値とを均一化でき、画像を見え易くできる。

また、内視鏡システム５は、ＲＧＢ各成分の信号強度とＩＲ成分による信号強度との間で差を持たせるように、ゲイン調整してもよい。この場合、内視鏡システム５は、ユーザ所望の画質でＲＧＢ画像及びＩＲ画像を表示できる。

また、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とが同時に２画面で表示されることで、ユーザは両画像を見比べて確認でき、ユーザの利便性が向上する。

また、ＲＧＢ画像とＩＲ画像とが重畳して１画面で表示されること、ユーザは１つの画像でＲＧＢ成分及びＩＲ成分の画像を確認でき、ユーザの利便性が向上する。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、４板式のプリズムを示したが、第２の実施形態では、ＩＲ光及びＢ光、Ｒ光、Ｇ光の３つに分解する３板式のプリズムを示す。つまり、カメラヘッド１４は、３色分解プリズム及び３つのイメージセンサを含む。ＩＲ光は、青色分解プリズムを用いて分解され、イメージセンサに受光される。

本実施形態において、第１の実施形態と同様の事項については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。

図１２は、第２の実施形態における３色分解プリズム２０Ａの構造例を示す図である。３色分解プリズム２０Ａは、リレーレンズ１３により導かれる入射光を、Ｒ光と、Ｇ光と、Ｂ光及びＩＲ光と、に分解する。３色分解プリズム２０Ａでは、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０、赤色分解プリズム３２１、及び緑色分解プリズム３２２が、光軸方向に順に組み付けられる。

ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０の出射面３２０ｃと対向して配置される。赤色用のイメージセンサ３３１は、赤色分解プリズム３２１の出射面３２１ｃと対向して配置される。緑色用のイメージセンサ３３２は、緑色分解プリズム３２２の出射面３２２ｃと対向して配置される。

イメージセンサ３３０〜３３２は、例えば、水平（Ｈ）方向及び垂直（Ｖ）方向に配列した各画素を含むＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ３３０〜３３２は、ＩＲ及びＢ色、Ｒ色、Ｇ色に分解された光が各撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。尚、ＩＲ光は、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０で検出されるため、青色に光ることになる。

ＩＲ及び青色分解プリズム３２０では、入射光は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０の入射面３２０ａに入射される。入射面３２０ａと対向する反射面３２０ｂで反射された光は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０の入射面３２０ａの境界で全反射され、入射面３２０ａと対向する出射面３２０ｃから出射され、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０に入射される。反射面３２０ｂには、ＩＲ及び青色反射膜３４０が例えば蒸着によって形成される。ＩＲ及び青色分解プリズム３２０は、入射光のうち、ＩＲ及び青色成分の光を反射させ、その他の光（Ｒ成分及びＧ成分の光）を透過させる。ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０は、反射面３２０ｂ及び入射面３２０ａで反射された光を入射し、受光する。このようにＩＲ及び青色分解プリズム３２０において光が進行するよう、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０が成形される。

赤色分解プリズム３２１では、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０を透過した光（入射光）は、赤色分解プリズム３２１の入射面３２１ａに入射される。入射面３２１ａと対向する反射面３２１ｂで反射された光は、赤色分解プリズム３２１の入射面３２１ａの境界で全反射され、入射面３２１ａと対向する出射面３２１ｃから出射され、赤色用のイメージセンサ３３１に入射される。反射面３２１ｂには、赤色反射膜３４１が例えば蒸着によって形成される。赤色分解プリズム３２１は、入射光のうち、Ｒ成分の光を反射させ、その他の光（Ｇ成分の光）を透過させる。赤色用のイメージセンサ３３１は、反射面３２１ｂ及び入射面３２１ａで反射された光を入射し、受光する。このように赤色分解プリズム３２１において光が進行するよう、赤色分解プリズム３２１が成形される。

緑色分解プリズム３２２では、赤色分解プリズム３２１を透過した光（入射光）は、緑色分解プリズム３２２の入射面３２２ａに入射し、入射面３２２ａと対向する出射面３２２ｃから出射され、緑色用のイメージセンサ３３２に入射される。このように緑色分解プリズム３２２において光が進行するよう、緑色分解プリズム３２２が成形される。

３板式カメラ（３色分解プリズム２０Ａ及びイメージセンサ３３０〜３３２）においても、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖからイメージセンサ３３０〜３３２までの光学的な距離（光路長）は、Ｃマウントである場合、１７．５２６ｍｍに設定される。３色分解プリズム２０Ａの屈折率は、４色分解プリズム２０の屈折率である「１．８」と同じ値であってもよい。また、３板式カメラの場合には４板式カメラよりも配置スペースに余裕があるので、３色分解プリズム２０Ａの屈折率は、４板式カメラよりも少し小さな屈折率の値、例えば「１．７」であってもよい。４板式カメラと比べて、屈折率を少し小さな値にすることで、３板式カメラの実寸の距離（長さ）は短くなる。

図１３は、第２の実施形態における内視鏡システム５Ａの構成例を示すブロック図である。第２の実施形態の内視鏡システムは、第１の実施形態とほぼ同一の構成を有する。第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略又は簡略化する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成及び動作について主に説明する。

第２の実施形態では、電子基板２５０には、第１の実施形態と異なり、３つの素子駆動部２４１ｉｂ、素子駆動部２４１ｒ及び素子駆動部２４１ｇが搭載される。

素子駆動部２４１ｉｂは、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部２４１ｒは、赤色用のイメージセンサ３３１を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部２４１ｇは、緑色用のイメージセンサ３３２を駆動信号に従って駆動する。

駆動信号発生部１４２は、各素子駆動部２４１ｉｂ，２４１ｒ，２４１ｇに対し、駆動信号を発生する。

また、信号出力部１４５は、イメージセンサ３３０，３３１，３３２からの電気信号をＣＣＵ３０Ａに伝送する。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、Ｒ成分の信号（Ｒ信号）、Ｇ成分の信号（Ｇ信号）、Ｂ成分及びＩＲ成分の少なくとも１つを含む信号（ＢＩＲ信号）を、ＣＣＵ３０Ａに伝送する。

ＣＣＵ３０Ａは、ＲＧＢ信号処理部２２及びＩＲ信号処理部２３の代わりに、Ｒ信号を映像信号に変換するＲ信号処理部２６１、Ｇ信号を映像信号に変換するＧ信号処理部２６２、ＢＩＲ信号を映像信号に変換するＢＩＲ信号処理部２６３を備える。ＢＩＲ信号処理部２６３は、ゲイン調整部２３ｚを備えてもよい。ＣＣＵ３０Ａは、信号処理部の構成及び動作以外は、ＣＣＵ３０と同様である。

図１４は、３つのイメージセンサ３３０，３３１，３３２を用いるとともに、その１つのイメージセンサ３３０でＩＲ及び青色光を受光する場合の分光感度を示すグラフである。図１４の縦軸は、分光感度をパーセント単位で表す。図１４の横軸は、各イメージセンサ３３０〜３３２に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。分光感度は、３色分解プリズム２０Ａへの入射光の光量に対する、イメージセンサ３３０〜３３２が検出した各波長での光の光量に相当する。この分光感度は、図６に示したセンサ感度と３色分解プリズム２０Ａの分光透過率とを乗算して得られる。３色分解プリズム２０Ａの分光透過率は、不図示であるが、例えば、第１の実施形態の４色分解プリズム２０の分光透過率と同様である。この分光感度は、カメラヘッド１４内の３板式カメラの性能指標の１つである。

ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０は、ＩＲ及び青色分解プリズム３２０を通して、青色光領域の光とＩＲ光とを受光する。ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０には、第１の実施形態で示した高感度センサが用いられる。赤色用のイメージセンサ３３１及び緑色用のイメージセンサ３３２には、高感度センサが用いられても通常感度センサが用いられてもよい。

図１４には、高感度センサを用いた場合の分光感度（波形ｂｒ３参照）と、通常感度センサを用いた場合の分光感度（波形ｂｒ４参照）と、が示されている。内視鏡１０は、高感度センサを用いることで、ＩＲ領域における分光感度を高めることができる。

また、図１４に示すグラフでは、緑色用のイメージセンサ３３２で受光される、緑色光領域にある波長５８０ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、約９４％である。一方、ＩＲ領域にある波長８３０ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、約４０％である。従って、ＩＲ領域における分光感度のピーク値は、可視光領域（ここでは波長５８０ｎｍ）の分光感度のピーク値の約４２．５％（４０％／９４％）であり、即ち４０％以上である。これにより、ＩＲ領域における分光感度が所望される高い値で得られる。

ここで、比較例として、緑色用のイメージセンサでＩＲ光を受光する場合を示す。

図１５は、比較例としてＩＲ及び緑色用のイメージセンサ３３２ｘ（不図示）でＩＲ光を受光する場合の分光感度を示すグラフである。ＩＲ及び緑色用のイメージセンサ３３２ｘは、緑色用の分解プリズム３２２ｘを通して、緑色光領域の光とＩＲ光とを受光する。図６に示したセンサ感度のグラフでは、緑色光領域（５００ｎｍ〜６００ｎｍ）における、高感度センサのセンサ感度は、通常感度センサと比べて高くなっている。

緑色光領域では、図１５の波形ｇｒ２に示す通常感度センサの分光感度に対し、波形ｇｒ１に示す高感度センサの分光感度が高くなる。このため、ＩＲ及び緑色用のイメージセンサ３３２ｘを用いた場合、ＩＲ光の受光感度を高くできる一方、可視光領域における色バランスが崩れ、色再現性（ＲＧＢの色成分の配分）が低下する。

また、図１５に示すグラフでは、緑色光領域にある波長５８０ｎｍの分光感度のピーク値は、約１０５％となっている。一方、ＩＲ領域にある波長８３０ｎｍの分光感度のピーク値は、約４０％である。つまり、ＩＲ領域での分光感度のピーク値は、緑色光領域での分光感度のピーク値の約３８％（４０％／１０５％）であり、即ち４０％未満である。従って、ＩＲ領域における分光感度として、所望される値を得ることが困難である。

また、赤色用のイメージセンサでＩＲ光を受光することは、蛍光発光に用いられる励起光の波長帯域（例えば６８０ｎｍの波長帯域）が赤色光領域であることがあり、又、生体内には色成分として赤色成分が多く存在するため、不適の可能性が高い。

第２の実施形態の内視鏡１０によれば、ＩＲ及び青色用のイメージセンサ３３０のセンサ感度は、高感度センサである。そのため、ＩＲ光領域において、通常感度センサのセンサ感度と比べて、長波長側において高い特性を有する。よって、内視鏡１０は、可視光領域であるＲＧＢ光の分光感度に対し、ＩＲ光の分光感度を高めることができる。

また、図１４に示したように、青色光領域では、高感度センサのセンサ感度は、通常感度センサのセンサ感度と同程度である。そのため、内視鏡１０は、通常感度センサから高感度センサに交換したとしても、可視光領域の色バランスが崩れることを抑制できる。

このように、内視鏡１０では、色分解プリズムは、対象物からの光を赤色成分と、緑色成分と、青色成分及び赤外光成分の３つの色成分に分解する３色分解プリズム２０Ａを含んでもよい。イメージセンサは、分解された３つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する３つのイメージセンサ３３０〜３３２を含んでもよい。

これにより、内視鏡１０は、３色分解プリズム２０Ａを用いた場合でも、可視光領域である３原色光の波長領域での分光感度に対し、赤外光の波長領域での分光感度を高めることができる。よって、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、患部を含む全体の部位を表すＲＧＢ画像の変化を抑制して、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。

また、内視鏡１０は、青色成分及び赤外光成分を１つのイメージセンサで検出することで、イメージセンサとして高感度センサを用いても、青色成分の分光感度の変化を小さくして赤外光成分の分光感度を向上できる。そのため、３原色の各色成分の色再現性の低下（各色成分の配分の変化）を抑制して、赤外光成分の視認性を向上できる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、４板式のプリズムを示し、第２の実施形態では、３板式のプリズムを示したが、第３の実施形態では、ＩＲ光とＲＧＢ光に分解する２板式のプリズムの場合を示す。

本実施形態において、第１又は第２の実施形態と同様の事項については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。

図１６は、第３の実施形態における２色分解プリズム２０Ｂの構造例を示す図である。２色分解プリズム２０Ｂは、リレーレンズ１３により導かれる入射光を、３原色の光であるＲ、Ｇ、Ｂ成分の光と、ＩＲ成分の光とに分解する。２色分解プリズム２０Ｂでは、ＩＲ分解プリズム４２０及びＲＧＢ色分解プリズム４２１が、光軸方向に順に組み付けられる。

ＩＲ用のイメージセンサ４３０は、ＩＲ分解プリズム４２０の出射面４２０ｃと対向して配置される。ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１は、ＲＧＢ色分解プリズム４２１の出射面４２１ｃと対向して配置される。

イメージセンサ４３０，４３１は、例えば、水平（Ｈ）方向及び垂直（Ｖ）方向に配列した各画素を含むＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ４３０，４３１は、それぞれＩＲ及びＲＧＢ色の２つに分解された光が各撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。

ＩＲ分解プリズム４２０では、入射光は、ＩＲ分解プリズム４２０の入射面４２０ａに入射される。入射面４２０ａと対向する反射面４２０ｂで反射された光は、ＩＲ分解プリズム４２０の入射面４２０ａの境界で全反射され、入射面４２０ａと対向する出射面４２０ｃから出射され、ＩＲ用のイメージセンサ４３０に入射される。反射面４２０ｂには、ＩＲ反射膜４４０が例えば蒸着によって形成される。ＩＲ分解プリズム４２０は、入射光のうち、ＩＲ光を反射させ、その他の光（ＲＧＢ成分の光）を透過させる。ＩＲ用のイメージセンサ４３０は、反射面４２０ｂ及び入射面４２０ａで反射された光を入射し、受光する。このようにＩＲ分解プリズム４２０において光が進行するよう、ＩＲ分解プリズム４２０が成形される。

ＲＧＢ色分解プリズム４２１では、ＩＲ分解プリズム４２０を透過した光（入射光）は、ＲＧＢ色分解プリズム４２１の入射面４２１ａに入射し、入射面４２１ａと対向する出射面４２１ｃから出射され、ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１に入射される。このようにＲＧＢ色分解プリズム４２１において光が進行するよう、ＲＧＢ色分解プリズム４２１が成形される。

２板式カメラ（２色分解プリズム２０Ｂ及びイメージセンサ４３０，４３１）においても、リレーレンズ１３のフランジ面１３ｖからイメージセンサ４３０，４３１までの光学的な距離（光路長）は、Ｃマウントである場合、１７．５２６ｍｍに設定される。２色分解プリズム２０Ｂの屈折率は、４色分解プリズム２０の屈折率である「１．８」と同じ値であってもよい。また、２板式カメラの場合には４板式カメラよりも配置スペースに余裕があるので、２色分解プリズム２０Ｂの屈折率は、４板式カメラや３板式カメラよりも少し小さな屈折率の値、例えば「１．７」又はそれ以下であってもよい。４板式カメラや３板式カメラと比べて、屈折率を少し小さな値にすることで、２板式カメラの実寸の距離（長さ）は短くなる。

図１７は、第３の実施形態における内視鏡システム５Ｂの構成例を示すブロック図である。第３の実施形態の内視鏡システムは、第１又は第２の実施形態とほぼ同一の構成を有する。第１又は第２の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略又は簡略化する。ここでは、第１又は第２の実施形態と異なる構成及び動作について説明する。

第３の実施形態では、電子基板２５０には、第１の実施形態と異なり、２つの素子駆動部３４１ｉ及び素子駆動部３４１ｃが搭載される。

素子駆動部３４１ｉは、ＩＲ用のイメージセンサ４３０を駆動信号に従って駆動する。素子駆動部３４１ｃは、ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１を駆動信号に従って駆動する。

駆動信号発生部１４２は、各素子駆動部３４１ｉ，３４１ｃに対し、駆動信号を発生する。

また、信号出力部１４５は、イメージセンサ４３０，４３１からの電気信号をＣＣＵ３０に伝送する。ＣＣＵ３０の構成及び動作は、第１の実施形態と同様であり、ＩＲ信号及びＲＧＢ信号を処理する。

図１８は２つのイメージセンサ４３０，４３１を用いた場合の分光感度を示すグラフである。図１８の縦軸は、分光感度をパーセント単位で表す。図１８の横軸は、各イメージセンサ４３０、４３１に入射する光の波長（ｎｍ）を表す。分光感度は、２色分解プリズム２０Ｂへの入射光の光量に対する、イメージセンサ４３０，４３１が検出した各波長での光の光量に相当する。この分光感度は、図６に示すセンサ感度と２色分解プリズム２０Ｂの分光透過率とを乗算して得られる。２色分解プリズム２０Ｂの分光透過率は、不図示であるが、例えば、第２の実施形態の３色分解プリズム２０Ａの分光透過率や第１の実施形態の４色分解プリズム２０の分光透過率と同様である。この分光感度は、カメラヘッド１４内の２板式カメラの性能指標の１つである。

ＩＲ用のイメージセンサ４３０は、ＩＲ分解プリズム４２０を通して、ＩＲ光を受光する。ＩＲ用のイメージセンサ４３０には、第１の実施形態で示した高感度センサが用いられる。ＲＧＢ色用のイメージセンサ４３１には、高感度センサが用いられても通常感度センサが用いられてもよい。

また、図１８に示すグラフでは、赤色光領域にある波長６００ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、ほぼ１００％である。一方、ＩＲ領域にある波長８６０ｎｍ付近の分光感度のピーク値は、４７％である。従って、ＩＲ領域における分光感度のピーク値は、波長６００ｎｍの分光感度のピーク値の約４７％（４７％／１００％）であり、即ち４０％以上である。従って、ＩＲ領域における分光感度が所望される高い値で得られる。

第３の実施形態の内視鏡１０によれば、ＩＲ光用のイメージセンサ４３０のセンサ感度は、高感度センサである。そのため、ＩＲ光領域において、通常感度センサのセンサ感度と比べて、長波長側において高い特性を有する。従って、内視鏡１０は、可視光領域であるＲＧＢ光の分光感度に対し、ＩＲ光の分光感度を高めることができる。

また、２板式カメラを用いることで、４板式カメラや３板式カメラと比べて、配置スペースに余裕が生まれ、実寸の長さを長くでき、プリズムの屈折率を下げることができる。この場合、内視鏡１０は、プリズムに要するコストを低減できる。また、内視鏡１０では、２板式カメラの実寸の長さを短い状態で維持し、カメラヘッド１４のサイズを小型化することも可能である。

このように、内視鏡１０では、色分解プリズムは、対象物からの光を３原色光及び赤外光成分の２つの色成分に分解する２色分解プリズム２０Ｂを含んでもよい。イメージセンサは、分解された２つの色成分の光学像をそれぞれ電気信号に変換する２つのイメージセンサ４３０，４３１を含んでもよい。

これにより、内視鏡１０は、２色分解プリズム２０Ｂを用いた場合でも、可視光領域である３原色光の波長領域での分光感度に対し、赤外光の波長領域での分光感度を高めることができる。よって、例えば、ＩＣＧを使って患部を撮像する場合、患部を含む全体の部位を表すＲＧＢ画像の色変化を抑制して、蛍光発光した患部がＩＲ画像で視認し易くなる。

以上、図面を参照しながら各種の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ことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記各実施形態では、内視鏡１０として硬性内視鏡を例示したが、他の構成を有する硬性内視鏡でもよく、軟性内視鏡でもよい。また、内視鏡１０の構成や動作が光学顕微鏡に適用されてもよい。リレーレンズ１３とカメラヘッド１４とがＣマウントの規格に適合することで汎用性が増すので、上記実施形態を光学顕微鏡に容易に適用できる。

上記実施形態では、生体内に光造影剤としてＩＣＧを投与することを例示したが、ＩＣＧ以外の光造影剤が投与されてもよい。この場合、光造影剤を励起するための励起光の波長に応じて、非可視光の波長領域における分光特性や分光感度を定めてもよい。

また、上記実施形態では、赤外光の波長領域において蛍光発光する薬品を用いたが、紫外光の波長領域において蛍光発光する薬品を用いてもよい。この場合でも、近赤外域で蛍光発光する光造影剤を用いた場合と同様に、内視鏡は、蛍光発光された患部の画像を撮像できる。

また、上記実施形態では、４色分解プリズム２０において、光の入射側から、ＩＲ分解プリズム２２０、青色分解プリズム２２１、赤色分解プリズム２２２、及び緑色分解プリズム２２３の順に配置されることを例示したが、この配置順序は一例であり、他の配置順序でもよい。３色分解プリズム２０Ａ及び２色分解プリズム２０Ｂについても、各プリズムの配置順序は一例であり、他の配置順序でもよい。

また、上記実施形態では、リレーレンズ１３及びカメラヘッド１４が、Ｃマウントの規格に適合することを主に例示したが、Ｃマウントの規格に適合していないものであってもよい。

また、上記実施形態では、符号１３の構成部がマウントアダプタであってもよく、マウントアダプタの内部にリレーレンズを有する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、プロセッサの一例としてＣＣＵ３０を説明した。プロセッサは、内視鏡システム５を制御すれば、物理的にどのように構成してもよい。従って、プロセッサは、ＣＣＵ３０に限定されない。ただし、プログラム可能なＣＣＵ３０を用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサの設計の自由度を高めることができる。また、プロセッサは、１つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、第１の実施形態の各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで１つのプロセッサを構成すると考えることができる。また、プロセッサは、半導体チップと別の機能を有する部材（コンデンサ等）で構成してもよい。また、プロセッサが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、１つの半導体チップを構成してもよい。また、電子基板２５０に搭載される回路についても、プログラム可能な回路を用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できる。また、回路の数は１つでも複数でもよい。

本開示は、赤外光成分を加味した画質を向上できる内視鏡及び内視鏡システム等に有用である。

５，５Ａ，５Ｂ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ スコープ
１１ｚ 撮像窓
１２ マウントアダプタ
１３ リレーレンズ（レンズユニット）
１３ｖ フランジ面
１３ｗ ねじ切り
１３ｙ フォーカスリング
１３ｚ 鏡筒
１４ カメラヘッド
１４ｚ 信号ケーブル
１８ 光源コネクタ
１９ 操作スイッチ
２０ ４色分解プリズム
２０Ａ ３色分解プリズム
２０Ｂ ２色分解プリズム
２２ ＲＧＢ信号処理部
２３ ＩＲ信号処理部
２３ｚ ゲイン調整部
２８ 出力部
３０ ＣＣＵ
４０ 表示部
１４１ｉ，１４１ｂ，１４１ｒ，１４１ｇ，２４１ｇ，２４１ｉｂ，２４１ｒ，３４１ｃ，３４１ｉ 素子駆動部
１４２ 駆動信号発生部
１４３ 同期信号発生部
１４５ 信号出力部
２２０ ＩＲ分解プリズム
２２１ 青色分解プリズム
２２２ 赤色分解プリズム
２２３ 緑色分解プリズム
２２０ａ，２２１ａ，２２２ａ，２２３ａ，３２０ａ，３２１ａ，３２２ａ，４２０ａ，４２１ａ 入射面
２２０ｂ，２２１ｂ，２２２ｂ，３２０ｂ，３２１ｂ，４２０ｂ 反射面
２２０ｃ，２２１ｃ，２２２ｃ，２２３ｃ，３２０ｃ，３２１ｃ，３２２ｃ，４２０ｃ，４２１ｃ 出射面
２３０，２３１，２３２，２３３，３３０，３３１，３３２，４３０，４３１ イメージセンサ
２３０ｖ 接着剤
２３０ｗ センサパッケージ
２３０ｘ センサパッケージガラス
２３０ｙ センサ素子
２３０ｚ センサ基板
２４０ ＩＲ反射膜
２４１ 青色反射膜
２４２ 赤色反射膜
２５０ 電子基板
２６１ Ｒ信号処理部
２６２ Ｇ信号処理部
２６３ ＢＩＲ信号処理部
ｂｒ１，ｂｒ２，ｂｒ３，ｂｒ４，ｇｈ１，ｇｈ２，ｇｒ１，ｇｒ２，ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ１１ 波形
Ｇ１ ＲＧＢ画像
Ｇ２ ＩＲ画像
ＧＺ 合成画像
ｔｇ 患部

Claims (3)

1. 患部からの光を青色成分、赤色成分、緑色成分にそれぞれ分解する青色分解プリズム、赤色分解プリズム及び緑色分解プリズムと、前記患部からの光をＩＲ成分に分解するＩＲ分解プリズムとを備えた４色分解プリズムと、
   前記青色分解プリズムに設置され、分解された前記青色成分を電気信号に変換する青色イメージセンサと、
   前記赤色分解プリズムに設置され、分解された前記赤色成分を電気信号に変換する赤色イメージセンサと、
   前記緑色分解プリズムに設置され、分解された前記緑色成分を電気信号に変換する緑色イメージセンサと、
   前記ＩＲ分解プリズムに設置され、分解されたＩＲ成分を電気信号に変換するＩＲイメージセンサと、
   前記患部からの光を、前記青色イメージセンサ、前記赤色イメージセンサ、前記緑色イメージセンサ及び前記ＩＲイメージセンサのそれぞれの撮像面に集光させるレンズユニットと、を備え、
   前記ＩＲ分解プリズムは、前記青色分解プリズム、前記赤色分解プリズム及び前記緑色分解プリズムよりも前記患部からの光の入射に対して対物側に位置され、前記青色成分、前記赤色成分及び前記緑色成分の光を透過させるとともに、
   前記レンズユニットのフランジ面から前記青色イメージセンサ、前記赤色イメージセンサ、前記緑色イメージセンサ及び前記ＩＲイメージセンサのそれぞれの撮像面までの光学的な距離は、１７．５２６ｍｍである、内視鏡。
2. 請求項１記載の内視鏡であって、
   前記ＩＲ分解プリズム及び前記ＩＲイメージセンサによる分光感度の最大値は、３原色光の波長帯域における前記分光感度の最大値の４０％以上である内視鏡。
3. 請求項２記載の内視鏡であって、
   前記ＩＲイメージセンサは、８３０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度が、５１０ｎｍの波長帯域におけるセンサ感度の５０％以上である、内視鏡。