WO2016151672A1 - 生体観察装置 - Google Patents

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弘靖 森下
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Definitions

  • the present invention relates to a living body observation apparatus.
  • Patent Document 1 an endoscope system that performs special light observation using narrow-band light
  • Patent Document 2 an endoscope system that performs special light observation using narrow-band light
  • the endoscope system of Patent Document 1 can be implemented by switching between normal light observation and narrow-band light observation that can enhance blood (blood vessels).
  • Patent Document 2 can display an appropriate enhanced image corresponding to an observation target (pseudo narrow band observation) by observing with a plurality of wavelength sets using a spectral estimation method.
  • the observation accuracy may be reduced due to an error, but in order to achieve a plurality of special light observations at a plurality of wavelength sets by actual spectroscopic analysis without using spectroscopic estimation, the device configuration is It becomes complicated and leads to an increase in size and cost of the apparatus.
  • an optical filter for narrowing the observation light for each type of observation Therefore, it is necessary to switch and arrange three types of optical filters on the optical path.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a living body observation apparatus capable of performing a plurality of types of special light observation in the visible light region with a simple configuration.
  • an illumination unit that irradiates a living tissue with illumination light including light in each of R, G, and B regions, and an imaging unit that acquires an image signal from reflected light of the illumination light in the living tissue
  • a narrow-band light generation unit that generates two narrow-band lights
  • an image generation unit that generates two or more narrow-band reflected lights based on the two or more image signals acquired by the imaging unit
  • a living body observation apparatus a living body observation apparatus.
  • the illuminating light emitted from the illuminating unit when the illuminating light emitted from the illuminating unit is irradiated onto the living tissue, the reflected light of the illuminating light in the living tissue is photographed by the imaging unit, and an image signal is acquired. From the illumination light emitted from the illumination unit or the reflected light from the living tissue, two narrow-band lights are generated from the light in at least one wavelength band of R, G, and B by the narrow-band light generation unit.
  • the narrow-band light generation unit When the narrow-band light generation unit is arranged in the illumination unit, the generated narrow-band light is irradiated onto the living tissue, and the reflected light in the narrow band is photographed by the imaging unit.
  • the narrow band light generation unit When the narrow band light generation unit is arranged in the imaging unit, narrow band light is generated from the reflected light from the living tissue and is captured by the imaging unit. In any case, two or more narrow-band reflected lights generated by the narrow-band light generation unit are respectively photographed by the imaging unit, and an image is generated by the image generation unit based on the two or more acquired image signals.
  • the two narrow-band lights generated by the narrow-band light generator are narrow-band lights on both sides of the center wavelength of at least one wavelength band of R, G, and B, and the two narrow-band reflected lights Can be reproduced in a well-balanced manner in the light of each wavelength band of R, G, or B.
  • Another aspect of the present invention is an illumination unit that irradiates a living tissue with illumination light including light in each of R, G, and B regions, and an imaging unit that acquires an image signal from reflected light of the illumination light in the living tissue.
  • the absorption characteristic of the observation target component is maximized in at least one wavelength band of R, G, B constituting the illumination light.
  • a narrowband light generation unit that generates a first narrowband including a wavelength and a second narrowband light different from the first narrowband, and the reflected light of two or more narrowbands is captured by the imaging unit.
  • an image generation unit that generates an image based on the two or more image signals acquired as described above.
  • the narrowband light generating unit causes the first narrowband light and the second light from the light of at least one wavelength band of R, G, B Narrow band light is generated.
  • the narrow-band light generation unit When the narrow-band light generation unit is arranged in the illumination unit, the generated narrow-band light is irradiated onto the living tissue, and the reflected light in the narrow band is photographed by the imaging unit.
  • the narrow band light generation unit When the narrow band light generation unit is arranged in the imaging unit, narrow band light is generated from the reflected light from the living tissue and is captured by the imaging unit. In any case, two or more narrowband reflected lights generated by the narrowband light generation unit are photographed by the imaging unit, and an image is generated by the image generation unit based on the two or more acquired image signals. .
  • the two narrow-band lights generated by the narrow-band light generation unit include a first narrow band including a wavelength at which the absorption characteristic of the observation target component is maximum in at least one wavelength band of R, G, and B,
  • the second narrowband light is different from the first narrowband.
  • the observation target component may be ⁇ -carotene or hemoglobin.
  • the said image generation part combined the image signal acquired when the said reflected light of all the narrow bands produced
  • a special light image that can observe a specific observation target component with high contrast is generated by combining image signals acquired by photographing a part of reflected light in a narrow band, and narrow.
  • a normal observation image is generated by combining image signals acquired by photographing all the narrowband reflected light generated by the band light generation unit.
  • a plurality of generated images are displayed on the display at the same time, and the observation target component by the special light image is always observed while constantly observing the appearance of the living tissue with the normal observation image of color reproduction close to the image obtained at the time of white light illumination. Can be observed.
  • FIG. 6 is another modification of the biological observation apparatus of FIG. 4 and is a diagram illustrating the transmittance characteristics of the first spectral filter when observing oxygen saturation.
  • FIG. 10 is a view showing another transmittance example of the biological observation apparatus of FIG. 4 and the transmittance characteristic of the second spectral filter when observing the oxygen saturation.
  • FIG. 6 is another modification of the biological observation apparatus of FIG. 4, and is an overall configuration diagram in the case where a beam splitter is disposed in the imaging unit. It is a figure which shows the reflectance characteristic of the beam splitter in the biological observation apparatus of FIG.
  • a living body observation apparatus 1 is an endoscope apparatus, and as illustrated in FIG. 1, an insertion section 2 that is inserted into a living body, and a light source section 3 that is connected to the insertion section 2. And a processor unit 4 connected to the insertion unit 2 and a monitor (display unit) 5 for displaying an image generated by the processor unit 4.
  • the insertion unit 2 includes an illumination optical system 7 that irradiates the light input from the light source unit 3 toward the subject, and a photographing optical system (imaging unit) 8 that photographs reflected light from the subject.
  • the illumination optical system 7 is disposed over the entire length of the insertion portion 2, and is guided by the light guide cable 9 that guides light incident from the light source portion 3 on the proximal end side to the distal end 2 a, and the light guide cable 9.
  • a diffusing optical system 10 that irradiates light forward from the distal end 2 a of the insertion portion 2.
  • the light source unit 3 and the illumination optical system 7 constitute an illumination unit.
  • the imaging optical system 8 includes a lens 11 that forms an image of reflected light from the living tissue X of the light irradiated by the illumination optical system 7 on the imaging device 12, and an imaging device 12 that images the light collected by the lens 11. It has.
  • reference numeral 13 denotes an A / D converter that converts an image signal acquired by the image sensor 12 into a digital signal.
  • the imaging device 12 is a color CCD provided with a filter that transmits blue, green, and red light to each pixel.
  • the sensitivity characteristic of the image sensor 12 is as shown in FIG. 3A.
  • the light source unit 3 includes a xenon lamp 14 that generates white light and two spectral filters F1 that cut out two sets of narrowband light from the white light emitted from the xenon lamp 14. , F2 and a condensing lens 16 for causing the narrow-band light cut out by the filter turret 15 to enter the light guide cable 9.
  • the two spectral filters F1 and F2 are three-band filters each having three transmission wavelength bands.
  • the first spectral filter F1 has transmission wavelength bands of B1 (410 nm to 440 nm), G (500 nm to 570 nm), and R (580 nm to 650 nm).
  • the broken line indicates the sensitivity of the color CCD 12
  • the chain line indicates the center wavelength in each of the R, G, and B wavelength bands.
  • the second spectral filter F2 has a transmission wavelength band of B2 (450 nm to 480 nm) as shown in FIG. 3C.
  • the transmission wavelength bands of G and R are the same as those of the first spectral filter F1.
  • the broken line indicates the sensitivity of the color CCD 12, and the chain line indicates the center wavelength in each of the R, G, and B wavelength bands.
  • the spectral filters F1 and F2 are arranged on the optical path, the wavelength characteristics of light photographed by the R, G, and B pixels of the color CCD 12 are different in the B pixel.
  • An image signal having different wavelength components can be obtained by combining the two types of spectral filters F1 and F2 and the three types of R, G, and B pixels. That is, the two spectral filters F1 and F2 form a narrow band light generation unit that cuts out two narrow band lights on both sides of the center wavelength of the wavelength band from the light in the B wavelength band that constitutes the illumination light. ing.
  • the processor unit 4 includes a memory 17 that stores an image signal acquired by the image sensor 12, and an image processing unit (image generation unit) 18 that processes the image signal stored in the memory 17. And a control unit 19 that controls the light source unit 3, the image sensor 12, the memory 17, and the image processing unit 18.
  • the image processing unit 18 generates an image as shown in Table 1 by combining image signals corresponding to the wavelengths in Table 1 stored in the memory 17.
  • the normal observation image is an image made up of all image signals in the wavelength bands R, G, B1, and B2 acquired by the image sensor 12.
  • R, G, and B constituting a color image B is an image signal obtained by adding B1 and B2, and R and G are used as they are.
  • all R, G, and B regions Since each signal is composed of signals including almost all wavelength components, the image is close to the state in which light in the entire R, G, and B wavelength bands is irradiated in all the R, G, and B wavelength bands. A signal can be obtained. That is, it is possible to generate a normal observation image with color reproduction close to the image obtained during white light illumination.
  • the surface layer observation image is a special light image that is acquired by the image sensor 12 and includes image signals in the wavelength bands R, G, and B1.
  • the deep layer observation image is a special light image that is acquired by the image sensor 12 and includes image signals in the wavelength bands R, G, and B2.
  • FIG. 6A is a diagram showing the absorption characteristics of hemoglobin contained in the living tissue X.
  • hemoglobin present in the blood strongly absorbs light in the wavelength band B1 in the surface layer of the living tissue X, and strongly absorbs light in the wavelength band B2 in the deep layer of the living tissue X.
  • the control unit 19 synchronizes the rotation of the filter turret 15 of the light source unit 3 and the photographing by the image sensor 12, stores the image signal acquired by the image sensor 12 in the memory 17, and reads it from the memory 17. Based on the image signal, the image processing unit 18 is controlled to generate any one of the above images.
  • the biological observation apparatus 1 configured as described above will be described below.
  • white light emitted from the xenon lamp 14 is allowed to pass through one of the spectral filters F1 and F2 arranged on the optical path by the rotation of the filter turret 15.
  • Two sets of narrowband light are cut out, condensed by the condenser lens 16 and incident on the incident end of the light guide cable 9.
  • Illumination light guided to the distal end 2a of the insertion portion 2 by the light guide cable 9 is applied to the biological tissue X arranged to face the distal end surface of the insertion portion 2, and the reflected light from the biological tissue X is converted into the lens 11. And imaged by the image sensor 12. Since the image sensor 12 is provided with a filter that transmits light in each wavelength band of R, G, and B for each pixel, the reflected light from the living tissue X has a wavelength band of R, G, B. The reflected light in the included wavelength band is photographed by the corresponding pixel.
  • the first spectral filter F1 that transmits the wavelength bands of R, G, and B1 is disposed on the optical path
  • reflected light having the wavelength bands of R, G, and B1 is supported in the image sensor 12.
  • the image is captured at the pixel to be captured, and three image signals are acquired and stored in the memory 17.
  • the second spectral filter F2 that transmits the R, G, and B2 wavelength bands is disposed on the optical path
  • reflected light having the R, G, and B2 wavelength bands is supported in the image sensor 12.
  • the image is captured at the pixel to be captured, and three image signals are acquired and stored in the memory 17.
  • the set of four types of image signals stored in the memory 17 is sent from the memory 17 to the image processing unit 18 by the control unit 19. Then, the image processing unit 18 generates a normal observation image composed of all the image signals and a special light image composed of the selected image signal, and displays them on the monitor 5.
  • the normal observation image and the two types of special light images can be acquired simply by switching the two types of filters F1 and F2 on the optical path.
  • two narrow-band lights on both sides sandwiching the center wavelength of the wavelength band are cut out from the light in the B wavelength band constituting the illumination light, but instead of this, R Alternatively, two narrow band lights on both sides of the center wavelength of the wavelength band may be cut out from the light in the G wavelength band.
  • a living body observation apparatus 22 according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • portions having the same configuration as those of the biological observation apparatus 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the biological observation apparatus 22 includes an external I / F unit 6 that is input by an operator to the processor unit 4, and includes at least R, G, and B that constitute illumination light.
  • the biological observation apparatus 1 according to the first embodiment in that a narrow-band light generation unit that cuts out two narrow-band lights on both sides sandwiching the central wavelength of the wavelength band from light of one wavelength band is configured. Is different.
  • the first spectral filter F1 has transmission wavelength bands of B1 (410 nm to 440 nm), G1 (500 nm to 530 nm), and R1 (580 nm to 610 nm).
  • the broken line indicates the sensitivity of the color CCD 12
  • the chain line indicates the center wavelength in each of the R, G, and B wavelength bands.
  • the second spectral filter F2 has transmission wavelength bands of B2 (450 nm to 480 nm), G2 (540 nm to 570 nm), and R2 (620 nm to 650 nm).
  • the broken line indicates the sensitivity of the color CCD 12
  • the chain line indicates the center wavelength in each of the R, G, and B wavelength bands.
  • the transmission wavelength bands B1 and B2 belong to the B wavelength band constituting white light, and are arranged on both sides with the central wavelength 450 nm of the B wavelength band interposed therebetween.
  • the transmission wavelength bands G1 and G2 belong to the G wavelength band constituting white light, and are disposed on both sides of the center wavelength 530 nm of the G wavelength band.
  • the transmission wavelength bands R1 and R2 belong to the R wavelength band constituting white light, and are disposed on both sides with the center wavelength 610 nm of the R wavelength band interposed therebetween.
  • Table 2 shows the wavelength characteristics of light captured by the R, G, and B pixels of the color CCD 12 when the spectral filters F1 and F2 are arranged on the optical path.
  • image signals having different wavelength components can be obtained by combining the two types of spectral filters F1 and F2 and the three types of R, G, and B pixels. Accordingly, there are six types of image signals obtained.
  • the two spectral filters F1 and F2 are used to cut out two narrow-band lights on both sides of the center wavelength of the wavelength band from the light of at least one wavelength band of R, G, and B constituting the illumination light.
  • a band light generation unit is configured.
  • the image processing unit 18 generates an image as shown in Table 3 by combining image signals corresponding to the wavelengths in Table 2 stored in the memory 17.
  • the normal observation image is an image made up of all image signals in the wavelength bands R1, R2, G1, G2, B1, and B2 acquired by the imaging device 12.
  • B is an image obtained by adding B1, B2, G is G1, G2, and R is R1, R2.
  • the blood-enhanced image is a special light image that is acquired by the image sensor 12 and includes image signals in the wavelength bands R1, G2, and B1.
  • FIG. 6A is a diagram showing the absorption characteristics of hemoglobin contained in the living tissue X.
  • the wavelength bands R1, G2, and B1 are wavelength bands that absorb more hemoglobin than the wavelength bands R2, G1, and B2. Therefore, an image emphasizing blood can be generated by configuring the image signals of these wavelength bands R1, G2, and B1.
  • By selecting and configuring the wavelength bands R1, G2, and B1 one by one from all the wavelength bands of R, G, and B it is possible to generate an image that is more balanced and easier to see.
  • the scattering characteristics in a living body depend on the wavelength, light with a short wavelength is scattered at a shallow position from the surface, and light with a long wavelength is scattered at a deep position from the surface. Therefore, when only the blood (blood vessels) on the surface layer is to be emphasized, the wavelength band B1 having a large hemoglobin absorption is used in the B wavelength band having a short wavelength, and the hemoglobin absorption is performed in the G and R wavelength bands.
  • the smaller wavelength bands G1 and R2 may be used.
  • the fat-weighted image is a special light image composed of image signals in the wavelength bands R1, R2, G1, G2, and B2 acquired by the image sensor 12.
  • FIG. 6B is a diagram showing the absorption characteristics of ⁇ -carotene contained in the living tissue X. As shown in FIG. 6B, the absorption of ⁇ -carotene contained in a large amount of fat is remarkably large in the wavelength band B2. Therefore, by selecting only the image signal of the wavelength band B2 from the B wavelength band constituting the color image, an image in which ⁇ -carotene is emphasized can be generated.
  • the exogenous dye-enhanced image is a special light image that emphasizes an exogenous dye used for staining a living body in an endoscopic examination such as methylene blue and lugol, not a dye existing in the living body.
  • the methylene blue-enhanced image is an image made up of image signals in the wavelength bands R2, G1, G2, B1, and B2 acquired by the imaging device 12.
  • FIG. 6C is a diagram showing the absorption characteristics of methylene blue. As shown in FIG. 6C, the absorption of methylene blue is significantly large in the wavelength band R2. Therefore, by selecting only the image signal of the wavelength band R2 from the R wavelength band constituting the color image, an image in which methylene blue is emphasized can be generated.
  • the external I / F unit 6 is an input device such as a keyboard operated by an operator, and can perform input for selecting a special light image to be generated by the image processing unit 18.
  • the monitor 5 displays the normal observation image generated in the processor unit 4 and any one of the special light images simultaneously. When the special light image is not obtained, only the normal observation image may be displayed. As the special light image, any one of the above special light images is selected by the operator through the external I / F unit 6.
  • the imaging element 12 when the first spectral filter F1 that transmits the wavelength bands of R1, G1, and B1 is disposed on the optical path, the imaging element 12 has R1, G1, and R1. The reflected light having the wavelength band of B1 is photographed in the corresponding pixel, and three image signals are acquired and stored in the memory 17. Further, when the second spectral filter F2 that transmits the wavelength bands of R2, G2, and B2 is disposed on the optical path, reflected light having the wavelength bands of R2, G2, and B2 is supported in the image sensor 12. The image is captured at the pixel to be captured, and three image signals are acquired and stored in the memory 17.
  • the set 6 types of image signals stored in the memory 17 are sent from the memory 17 to the image processing unit 18 by the control unit 19. Then, the image processing unit 18 generates a normal observation image obtained by adding all the image signals and a special light image composed of a combination of image signals instructed by input via the external I / F unit 6. And displayed on the monitor 5. Further, different special light images can be generated and displayed by input via the external I / F unit 6.
  • the normal observation image and the two or more types of special light images are acquired simply by switching and arranging the two types of filters F1 and F2 on the optical path. There is an advantage that you can.
  • the living body observation apparatus 22 in each of the R, G, and B wavelength bands, two narrowband lights positioned on both sides of the center wavelength of the wavelength band are cut out. It is possible to select a wavelength band in which the absorption of the observation target component contained in the living body is large on the one hand and small on the other hand. As a result, it is possible to observe the observation target component with high contrast by separately capturing the two narrow-band reflected lights and acquiring the image signal.
  • the normal observation image and the special light image are displayed on the monitor 5 at the same time, so that the normal color reproduction close to the image obtained during the white light illumination that is always displayed is performed.
  • the observation image there is an advantage that the observation with the special light image in which the observation target component is emphasized can be performed while confirming the surface state of the living tissue X.
  • the living body observation apparatus 1 according to the present embodiment, special light based on image signals acquired by photographing three narrow-band reflected lights selected one by one from the R, G, and B wavelength bands. Since the image is generated, the special light image can also be an easy-to-view image including the R, G, and B wavelength bands in a balanced manner.
  • the operator inputs an instruction via the external I / F unit 6 to generate a special light image.
  • Display content may be set, and the special light image generated according to the processing content may be displayed on the monitor 5.
  • the external I / F unit 6 since the operator does not need to input an instruction via the external I / F unit 6, the external I / F unit 6 may not be provided.
  • the living body observation apparatus uses R, G, and B as the first narrow band where the absorption (absorption characteristic) of the observation target component is the largest and the second narrow band that does not overlap the first narrow band. This is different from the biological observation apparatus 22 according to the second embodiment in that the spectral filters F1 and F2 are set so as to be cut out from the respective wavelength bands. According to the living body observation apparatus according to the present embodiment configured as described above, it is possible to observe the component to be observed with high contrast by separately capturing the two narrow-band reflected lights and acquiring the image signals. Become.
  • the first spectral filter F1 in this case has transmission wavelength bands of B1 (470 nm to 490 nm), G1 (550 nm to 570 nm), and R1 (600 nm to 620 nm) as shown in Table 4 and FIG. 7A. Yes. Further, as shown in Table 4 and FIG. 7B, the second spectral filter F2 has transmission wavelength bands of B2 (400 nm to 420 nm), G2 (500 nm to 520 nm), and R2 (580 nm to 600 nm). .
  • the image processing unit 18 can generate an image as shown in Table 5 by combining the image signals corresponding to the wavelengths in Table 4 stored in the memory 17.
  • Blood-enhanced images are images composed of image signals of narrow bands B2, G1, and R2 where hemoglobin absorption is large in each of the R, G, and B wavelength bands. Thereby, the image which emphasized blood can be displayed.
  • the blood-reduced image is a combined image composed of narrowband B1, G2, and R1 image signals with small hemoglobin absorption in each of the R, G, and B wavelength bands. Thereby, an image with reduced influence of blood can be displayed.
  • the narrow band G1 scatters in the middle depth of the living body among the narrow bands B2, G1, and R2 of the blood enhanced image. Therefore, for the wavelength bands B and R, the image signals of the narrow bands B1 and R1 that do not emphasize blood are used, and the image signals of the narrow band G1 that emphasizes blood only in the wavelength band G are used.
  • the existing blood vessels can be highlighted and displayed.
  • two types of image signals acquired in each of the R, G, and B wavelength bands are configured and displayed one by one. Instead, each of R, G, and B is displayed.
  • the two signals in the region may be added together with a weight.
  • the operator may be able to change the ratio of B1 and B2 when adding the image signals in the B1 and B2 wavelength bands within the B wavelength band.
  • the ratio of the influence of the observation target component for example, hemoglobin
  • two types of image signals are acquired in each of the R, G, and B wavelength bands.
  • two image signals are acquired. Only two wavelength bands may be used, and the others may acquire image signals in a wavelength band straddling the center wavelength.
  • 8A and 8B are examples in which two types of wavelength bands of B and G are provided, and one type of transmission wavelength band R1 is provided only for the first spectral filter F1 for the wavelength band of R.
  • the xenon lamp 14 is illustrated as the light source, other white light sources such as a halogen lamp, a mercury lamp, and a white LED may be employed instead.
  • the normal observation image is generated by synthesizing all the image signals obtained by two types in all the wavelength bands of R, G, and B. Instead, when only normal observation is performed. Both spectral filters F1 and F2 may be retracted from the optical path, or a filter that transmits all the light from the white light source may be disposed on the optical path.
  • the light source unit 3 generates two sets of narrowband light by the xenon lamp 14 and the filter turret 15, but instead of this, as shown in FIG.
  • the unit 3 may be configured by a six-color LED (illumination unit and narrowband generation unit) 20.
  • the first to sixth LEDs emit light corresponding to the wavelength bands B1, B2, G1, G2, R1, and R2, respectively, as shown in FIG.
  • the timing of 1 only the first LED, the third LED, and the fifth LED are turned on.
  • the second timing only the second LED, the fourth LED, and the sixth LED are turned on. May be repeated alternately.
  • the oxygen saturation may be used as the observation target component instead.
  • spectral filters F1 and F2 in the transmission wavelength band shown in Table 6 and FIGS. 11A and 11B are used.
  • the oxygen saturation can be obtained by calculating the ratio B2 / G2 of the narrow bands B2 and G2.
  • the narrow band B2 is a wavelength band in which there is a difference in the concentration of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin, while the narrow band G2 is a wavelength band in which there is no difference between the concentrations.
  • a table in which the ratio B2 / G2 and the color are associated with each other is stored, and the color read according to the calculated ratio is added to the image signal, thereby displaying the oxygen saturation distribution as a color difference.
  • the method for displaying the distribution of oxygen saturation is not limited to this, and an image signal in the narrow band B2 is used as the image signal in the B wavelength band, and an image signal in the narrow band G2 is used as the image signal in the G wavelength band. Then, by synthesizing the images, it is possible to display the distribution of colors having different balances of the wavelength bands B and G according to the oxygen saturation.
  • the living tissue X may be irradiated with white light emitted from the light source unit 3, and the beam splitter 21 may be disposed in the imaging optical system 8 as a narrow band light generation unit.

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Abstract

　簡易な構成で複数種の特殊光観察を実施することを目的とし、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部（３，７）と、照明光の生体組織（Ｘ）における反射光から画像信号を取得する撮像部（８）と、照明部（３，７）または撮像部（８）に配置され、照明光の波長帯域において、照明光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域のうち、該波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部（Ｆ１，Ｆ２）と、２以上の狭帯域の反射光が撮像部（８）により取得された２以上の画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部（１８）と、を備える生体観察装置（１）である。

Description

生体観察装置
　本発明は、生体観察装置に関するものである。
　従来、狭帯域光を用いて特殊光観察を行う内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
　特許文献１の内視鏡システムは、通常光観察と血液（血管）を強調可能な狭帯域光観察とを切り替えて実施することができる。
　また、特許文献２は、分光推定方法を用いて複数の波長セットで観察することにより、観察対象に応じた適切な強調画像を表示すること（疑似狭帯域観察）ができる。
特開２００６－６８１１３号公報 特開２０１１－１９４０８２号公報
　分光推定方法による場合には誤差により観察精度が低下することが考えられるが、複数の波長セットでの複数の特殊光観察を分光推定によることなく、実際の分光によって達成するには、装置構成が複雑になり、装置の大型化およびコスト増大につながる。
　例えば、同時式の内視鏡を用いて、通常観察と２種類の特殊光観察とを光学フィルタを切り替えて実施する場合には、観察の種類毎に観察光を狭帯域化するための光学フィルタが必要となるため、３種類の光学フィルタを光路上に切り替えて配置することが必要となる。
　また、特殊光観察を行う際には、特殊光観察像のみの表示ではなく、通常観察像を常時表示することで観察し易さを向上することが望まれている。しかし、通常観察像および特殊光観察像を同時に取得して表示するには装置がさらに複雑になる。
　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で可視光領域の複数種の特殊光観察を実施することができる生体観察装置を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長帯域において、前記照明光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域のうち、該波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、２以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された２以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置である。
　本態様によれば、照明部から発せられた照明光が生体組織に照射されると、生体組織における照明光の反射光が撮像部により撮影され、画像信号が取得される。照明部から発せられた照明光または生体組織からの反射光からは、狭帯域光生成部により、Ｒ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域の光から２つの狭帯域の光が生成される。
　照明部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生成された狭帯域の光が生体組織に照射され、その狭帯域の反射光が撮像部により撮影される。撮像部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生体組織からの反射光から狭帯域の光が生成されて撮像部により撮影される。いずれの場合においても、狭帯域光生成部により生成された２以上の狭帯域の反射光が撮像部によってそれぞれ撮影され、取得された２以上の画像信号に基づいて画像生成部により画像が生成される。
　狭帯域光生成部により生成される２つの狭帯域の光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域の中心波長を挟んだ両側の狭帯域の光であり、２つの狭帯域の反射光を合成することにより、Ｒ、ＧまたはＢの各波長帯域の光をバランスよく再現することができる。Ｒ、Ｇ、Ｂ全ての波長帯域の２つの狭帯域の反射光を合成することにより、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の画像による観察を行うことができる。
　本発明の他の態様は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長において、前記照明光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域のうち、観察対象成分の吸収特性が最大となる波長を含む第１の狭帯域および該第１の狭帯域とは異なる第２の狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、２以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部によって撮影されることにより取得された２以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置である。
　本態様によれば、照明部から発せられた照明光が生体組織に照射されると、生体組織における照明光の反射光が撮像部により撮影され、画像信号が取得される。照明部から発せられた照明光または生体組織からの反射光からは、狭帯域光生成部により、Ｒ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域の光から第１の狭帯域の光と第２の狭帯域の光が生成される。
　照明部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生成された狭帯域の光が生体組織に照射され、その狭帯域の反射光が撮像部により撮影される。撮像部に狭帯域光生成部が配置されている場合には、生体組織からの反射光から狭帯域の光が生成されて撮像部により撮影される。いずれの場合においても、狭帯域光生成部により生成された２以上の狭帯域の反射光が撮像部によって撮影され、取得された２以上の画像信号に基づいて画像生成部により画像が生成される。
　狭帯域光生成部により生成される２つの狭帯域の光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域において観察対象成分の吸収特性が最大となる波長を含む第１の狭帯域と、該第１の狭帯域とは異なる第２の狭帯域の光である。２つの狭帯域の反射光を合成することにより、１つの狭帯域の反射光のみを用いるのに対して、Ｒ、ＧまたはＢの各波長帯域の光をバランスよく再現することができる。Ｒ、Ｇ、Ｂ全ての波長帯域の２つの狭帯域の反射光を合成することにより、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の画像による観察を行うことができる。
　上記態様においては、前記観察対象成分がβカロテンまたはヘモグロビンであってもよい。
　このようにすることで、生体組織に多く含有される脂肪または血液を精度よく観察することができる。
　また、上記態様においては、前記画像生成部が、前記狭帯域光生成部により生成された全ての狭帯域の前記反射光が前記撮像部によって撮影されることにより取得された画像信号を組み合わせた通常観察画像を含む複数の画像を生成し、前記通常観察画像を含む複数の画像を同時に表示する表示部を備えていてもよい。
　このようにすることで、一部の狭帯域の反射光を撮影することにより取得された画像信号を組み合わせて、特定の観察対象成分を高コントラストで観察できる特殊光画像が生成されるとともに、狭帯域光生成部により生成された全ての狭帯域の反射光が撮影されることにより取得された画像信号を組み合わせた通常観察画像が生成される。生成された複数の画像が表示部に同時に表示されることにより、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の通常観察画像によって生体組織の外観を常時観察しながら、特殊光画像による観察対象成分の観察を行うことができる。
　本発明によれば、簡易な構成で可視光領域の複数種の特殊光観察を実施することができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。 図１の生体観察装置のフィルタターレットの正面図である。 図１の生体観察装置の撮像部に備えられるカラーＣＣＤの感度特性を示す図である。 図１の生体観察装置の光源部に備えられる第１の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 図１の生体観察装置の光源部に備えられる第２の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。 図４の生体観察装置の光源部に備えられる第１の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 図４の生体観察装置の光源部に備えられる第２の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 生体組織に含まれるヘモグロビンの吸収特性を示す図である。 生体組織に含まれるβカロテンの吸収特性を示す図である。 生体組織に投与される外因性色素の１つであるメチレンブルーの吸収特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る生体観察装置において観察対象成分をヘモグロビンとする場合の第１の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る生体観察装置において観察対象成分をヘモグロビンとする場合の第２の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 図４の生体観察装置の他の変形例に係る第１の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 図４の生体観察装置の他の変形例に係る第２の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 図４の生体観察装置の光源部として６色ＬＥＤを用いる変形例を示す全体構成図である。 図９の６色ＬＥＤの強度の波長特性を示す図である。 図４の生体観察装置の他の変形例であって、酸素飽和度を観察する場合の第１の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 図４の生体観察装置の他の変形例であって、酸素飽和度を観察する場合の第２の分光フィルタの透過率特性を示す図である。 図４の生体観察装置の他の変形例であって、撮像部にビームスプリッタを配置した場合の全体構成図である。 図１２の生体観察装置におけるビームスプリッタの反射率特性を示す図である。
　本発明の第１の実施形態に係る生体観察装置１について図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る生体観察装置１は、内視鏡装置であって、図１に示されるように、生体内に挿入される挿入部２と、該挿入部２に接続された光源部３と、挿入部２に接続されたプロセッサ部４と、プロセッサ部４により生成された画像を表示するモニタ（表示部）５とを備えている。
　挿入部２は、光源部３から入力された光を被写体に向けて照射する照明光学系７と、被写体からの反射光を撮影する撮影光学系（撮像部）８とを備えている。照明光学系７は、挿入部２の全長にわたって配置され、基端側の光源部３から入射された光を先端２ａまで導光するライトガイドケーブル９と、該ライトガイドケーブル９により導光された光を挿入部２の先端２ａから前方に照射する拡散光学系１０とを備えている。光源部３および照明光学系７により照明部が構成されている。
　撮影光学系８は、照明光学系７により照射された光の生体組織Ｘにおける反射光を撮像素子１２に結像するレンズ１１と、該レンズ１１により集光された光を撮影する撮像素子１２とを備えている。図中、符号１３は、撮像素子１２により取得された画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。撮像素子１２は、各画素にそれぞれ青色、緑色、赤色の光を透過するフィルタを備えたカラーＣＣＤである。撮像素子１２の感度特性は図３Ａに示される通りである。
　光源部３は、図１および図２に示されるように、白色光を発生するキセノンランプ１４と、該キセノンランプ１４から発せられた白色光から２組の狭帯域光を切り出す２つの分光フィルタＦ１，Ｆ２を備えたフィルタターレット１５と、該フィルタターレット１５により切り出された狭帯域光をライトガイドケーブル９に入射させる集光レンズ１６とを備えている。２つの分光フィルタＦ１，Ｆ２は、それぞれ３つの透過波長帯域を有する３バンドフィルタである。
　第１の分光フィルタＦ１は、図３Ｂに示されるように、Ｂ１（４１０ｎｍから４４０ｎｍ）、Ｇ（５００ｎｍから５７０ｎｍ）およびＲ（５８０ｎｍから６５０ｎｍ）の透過波長帯域を有している。図中、破線はカラーＣＣＤ１２の感度、鎖線はＲ、Ｇ、Ｂの各波長帯域の中心波長を示している。
　また、第２の分光フィルタＦ２は、図３Ｃに示されるように、Ｂ２（４５０ｎｍから４８０ｎｍ）の透過波長帯域を有している。ＧおよびＲの透過波長帯域は第１の分光フィルタＦ１と同じである。図中、破線はカラーＣＣＤ１２の感度、鎖線はＲ、Ｇ、Ｂの各波長帯域の中心波長を示している。
　各分光フィルタＦ１，Ｆ２が光路上に配置されたときに、カラーＣＣＤ１２のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの画素で撮影される光の波長特性は、Ｂの画素において異なっている。そして、２種類の分光フィルタＦ１，Ｆ２およびＲ、Ｇ、Ｂの３種類の画素の組み合わせにより、異なる波長成分の画像信号を得ることができるようになっている。すなわち、２つの分光フィルタＦ１，Ｆ２によって、照明光を構成するＢの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を切り出す狭帯域光生成部が構成されている。
　プロセッサ部４は、図１に示されるように、撮像素子１２により取得された画像信号を記憶するメモリ１７と、該メモリ１７に記憶された画像信号を処理する画像処理部（画像生成部）１８と、光源部３、撮像素子１２、メモリ１７および画像処理部１８を制御する制御部１９とを備えている。
　画像処理部１８は、メモリ１７に記憶された表１の各波長に対応する画像信号を組み合わせることにより、表１に示されるような画像を生成するようになっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　画像処理部１８により生成される各画像について、以下に詳しく説明する。
　通常観察画像は、撮像素子１２により取得された、波長帯域Ｒ，Ｇ，Ｂ１，Ｂ２の全ての画像信号で構成された画像である。（カラー画像を構成するＲ，Ｇ，Ｂにおいて、ＢはＢ１，Ｂ２を足し合わせた画像信号が用いられ、Ｒ，Ｇはそのままの画像信号が用いられる。）Ｒ，Ｇ，Ｂすべての領域において、それぞれほぼ全波長成分を含んだ信号で構成されているため、Ｒ，Ｇ，Ｂの全ての波長帯域において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長帯域全体の光が照射されている状態に近い画像信号を得ることができる。すなわち、白色光照明時に得られる画像に近い色再現の通常観察画像を生成することができる。
　表層観察画像は、撮像素子１２により取得された、波長帯域Ｒ，Ｇ，Ｂ１の画像信号で構成される特殊光画像である。
　深層観察画像は、撮像素子１２により取得された、波長帯域Ｒ，Ｇ，Ｂ２の画像信号で構成される特殊光画像である。
　図６Ａは、生体組織Ｘに含まれるヘモグロビンの吸収特性を示す図である。図６Ａに示されるように、血液中に存在するヘモグロビンは生体組織Ｘの表層において波長帯域Ｂ１の光を強く吸収し、生体組織Ｘの深層において波長帯域Ｂ２の光を強く吸収する。
　したがって、波長帯域Ｒ，Ｇ，Ｂ１の画像信号で構成することにより生体の表層の毛細血管などを強調した画像を生成することができる。また波長帯域Ｒ，Ｇ，Ｂ２の画像信号で構成より毛細血管や表面の薄い出血を表示しない生体の深層を強調した画像を生成することができる。
　制御部１９は、光源部３のフィルタターレット１５の回転と撮像素子１２による撮影とを同期して行わせるとともに、撮像素子１２により取得された画像信号をメモリ１７に記憶させ、メモリ１７から読み出した画像信号に基づいて、上記いずれかの画像を生成するように画像処理部１８を制御するようになっている。
　このように構成された本実施形態に係る生体観察装置１の作用について、以下に説明する。
　本実施形態に係る生体観察装置１によれば、キセノンランプ１４から発せられた白色光がフィルタターレット１５の回転により光路上に配置されたいずれかの分光フィルタＦ１，Ｆ２を通過させられることにより、２組の狭帯域光が切り出され、集光レンズ１６によって集光されてライトガイドケーブル９の入射端に入射される。
　ライトガイドケーブル９によって挿入部２の先端２ａまで導光された照明光は、挿入部２の先端面に対向配置されている生体組織Ｘに照射され、該生体組織Ｘにおける反射光が、レンズ１１によって結像され、撮像素子１２により撮影される。
　撮像素子１２には、画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂの各波長帯域の光を透過させるフィルタが配置されているので、生体組織Ｘにおける反射光の内、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長帯域に含まれる波長帯域の反射光が対応する画素により撮影される。
　すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂ１の波長帯域を透過させる第１の分光フィルタＦ１が光路上に配置されているときには、撮像素子１２においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ１の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、３つの画像信号が取得され、メモリ１７に記憶される。また、Ｒ，Ｇ，Ｂ２の波長帯域を透過させる第２の分光フィルタＦ２が光路上に配置されているときには、撮像素子１２においては、Ｒ，Ｇ，Ｂ２の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、３つの画像信号が取得され、メモリ１７に記憶される。
　メモリ１７に記憶された１セット４種類の画像信号は、制御部１９によってメモリ１７から画像処理部１８に送られる。そして、画像処理部１８において、全ての画像信号で構成された通常観察画像と、選択された画像信号で構成された特殊光画像とが生成され、モニタ５に表示される。
　このように、本実施形態に係る生体観察装置１によれば、通常観察画像と２種類の特殊光画像とを、２種類のフィルタＦ１，Ｆ２を光路上に切り替えて配置するだけで取得することができるという利点がある。したがって、観察する画像の数と同じだけフィルタを用意する必要がなく、装置の大型化および複雑化を防止して、低コストで観察を行うことができるという利点がある。
　なお、本実施形態においては、照明光を構成するＢの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を切り出すようにしたが、これに代えて、ＲまたはＧの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を切り出すようにしてもよい。
　次に、本発明の第２の実施形態に係る生体観察装置２２について図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る生体観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
　本実施形態に係る生体観察装置２２は、図４に示されるように、プロセッサ部４に対し操作者が入力する外部Ｉ／Ｆ部６を備え、照明光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を切り出す狭帯域光生成部が構成されている点で第１の実施形態に係る生体観察装置１と異なっている。
　第１の分光フィルタＦ１は、図５Ａに示されるように、Ｂ１（４１０ｎｍから４４０ｎｍ）、Ｇ１（５００ｎｍから５３０ｎｍ）およびＲ１（５８０ｎｍから６１０ｎｍ）の透過波長帯域を有している。図中、破線はカラーＣＣＤ１２の感度、鎖線はＲ、Ｇ、Ｂの各波長帯域の中心波長を示している。
　また、第２の分光フィルタＦ２は、図５Ｂに示されるように、Ｂ２（４５０ｎｍから４８０ｎｍ）、Ｇ２（５４０ｎｍから５７０ｎｍ）およびＲ２（６２０ｎｍから６５０ｎｍ）の透過波長帯域を有している。図中、破線はカラーＣＣＤ１２の感度、鎖線はＲ、Ｇ、Ｂの各波長帯域の中心波長を示している。
　透過波長帯域Ｂ１，Ｂ２は、白色光を構成しているＢの波長帯域に属するとともに、該Ｂの波長帯域の中心波長４５０ｎｍを挟んで両側に配置されている。透過波長帯域Ｇ１，Ｇ２は、白色光を構成しているＧの波長帯域に属するとともに、該Ｇの波長帯域の中心波長５３０ｎｍを挟んで両側に配置されている。また、透過波長帯域Ｒ１，Ｒ２は、白色光を構成しているＲの波長帯域に属するとともに、該Ｒの波長帯域の中心波長６１０ｎｍを挟んで両側に配置されている。
　各分光フィルタＦ１，Ｆ２が光路上に配置されたときに、カラーＣＣＤ１２のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの画素で撮影される光の波長特性は、表２の通りである。表２に示されるように、２種類の分光フィルタＦ１，Ｆ２およびＲ、Ｇ、Ｂの３種類の画素の組み合わせにより、それぞれ異なる波長成分の画像信号を得ることができるようになっている。したがって、得られる画像信号は６種類である。すなわち、２つの分光フィルタＦ１，Ｆ２によって、照明光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域の光から、波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を切り出す狭帯域光生成部が構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　画像処理部１８は、メモリ１７に記憶された表２の各波長に対応する画像信号を組み合わせることにより、表３に示されるような画像を生成するようになっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　画像処理部１８により生成される表３の各画像について、以下に詳しく説明する。
　通常観察画像は、撮像素子１２により取得された、波長帯域Ｒ１，Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ１，Ｂ２の全ての画像信号で構成された画像である。ＢはＢ１，Ｂ２、ＧはＧ１，Ｇ２、ＲはＲ１，Ｒ２をそれぞれ足し合わせた画像である。
　血液強調画像は、撮像素子１２により取得された、波長帯域Ｒ１，Ｇ２，Ｂ１の画像信号で構成される特殊光画像である。図６Ａは、生体組織Ｘに含まれるヘモグロビンの吸収特性を示す図である。図６Ａに示されるように、波長帯域Ｒ１，Ｇ２，Ｂ１は、波長帯域Ｒ２，Ｇ１，Ｂ２よりもヘモグロビンの吸収が大きい波長帯域である。したがって、これらの波長帯域Ｒ１，Ｇ２，Ｂ１の画像信号で構成することにより血液を強調した画像を生成することができる。Ｒ，Ｇ，Ｂの全ての波長帯域から波長帯域Ｒ１，Ｇ２，Ｂ１を１つずつ選択して構成することにより、バランスよく、より見やすい画像を生成することができる。
　なお、生体における散乱特性は波長に依存するため、波長の短い光は表面から浅い位置で散乱し、波長の長い光は表面から深い位置で散乱する。したがって、表層の血液（血管）のみを強調したい場合には、波長の短いＢの波長帯域においてヘモグロビンの吸収の大きな波長帯域Ｂ１を用い、Ｇ、Ｒの波長帯域の波長帯域においては、ヘモグロビンの吸収の小さい波長帯域Ｇ１，Ｒ２を用いることにしてもよい。
　脂肪強調画像は、撮像素子１２により取得された、波長帯域Ｒ１，Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ２の画像信号で構成された特殊光画像である。図６Ｂは、生体組織Ｘに含まれるβカロテンの吸収特性を示す図である。図６Ｂに示されるように、脂肪に多く含まれるβカロテンの吸収は、波長帯域Ｂ２において顕著に大きい。したがって、カラー画像を構成するＢの波長帯域からは波長帯域Ｂ２の画像信号のみを選択することで、βカロテンを強調した画像を生成することができる。
　外因性色素強調画像は、生体内に存在する色素ではなく、メチレンブルー、ルゴール等の内視鏡検査において生体を染色するために使用される外因性色素を強調する特殊光画像である。例えば、メチレンブルー強調画像は、撮像素子１２により取得された、波長帯域Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ１，Ｂ２の画像信号で構成された画像である。図６Ｃは、メチレンブルーの吸収特性を示す図である。図６Ｃに示されるように、メチレンブルーの吸収は、波長帯域Ｒ２において顕著に大きい。したがって、カラー画像を構成するＲの波長帯域からは波長帯域Ｒ２の画像信号のみを選択することで、メチレンブルーを強調した画像を生成することができる。
　外部Ｉ／Ｆ部６は、操作者により操作されるキーボード等の入力装置であって、画像処理部１８に生成させる特殊光画像を選択する入力を行うことができる。
　モニタ５は、プロセッサ部４において生成された通常観察画像および上記いずれかの特殊光画像を同時に表示するようになっている。特殊光画像が得られていない場合には、通常観察画像のみを表示するようになっていてもよい。特殊光画像は、外部Ｉ／Ｆ部６を介した操作者の選択により、上記いずれかの特殊光画像が選択されるようになっている。
　本実施形態に係る生体観察装置２２によれば、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の波長帯域を透過させる第１の分光フィルタＦ１が光路上に配置されているときには、撮像素子１２においては、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、３つの画像信号が取得され、メモリ１７に記憶される。また、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の波長帯域を透過させる第２の分光フィルタＦ２が光路上に配置されているときには、撮像素子１２においては、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の波長帯域を有する反射光が、対応する画素において撮影され、３つの画像信号が取得され、メモリ１７に記憶される。
　メモリ１７に記憶された１セット６種類の画像信号は、制御部１９によってメモリ１７から画像処理部１８に送られる。そして、画像処理部１８において、全ての画像信号が足し合わせられた通常観察画像と、外部Ｉ／Ｆ部６を介した入力により指示された組み合わせの画像信号で構成された特殊光画像とが生成され、モニタ５に表示される。また、外部Ｉ／Ｆ部６を介した入力により、異なる特殊光画像を生成して表示することができる。
　このように、本実施形態に係る生体観察装置１によれば、通常観察画像と２種類以上の特殊光画像とを、２種類のフィルタＦ１，Ｆ２を光路上に切り替えて配置するだけで取得することができるという利点がある。
　また、本実施形態に係る生体観察装置２２によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長帯域において、該波長帯域の中心波長を挟んで両側に位置する２つの狭帯域光を切り出すこととしたので、生体に含まれる観察対象成分の吸収が、一方では大きく、他方では小さい波長帯域を選択することができる。これにより、２つの狭帯域の反射光を別々に撮影して画像信号を取得することにより、観察対象成分の高コントラストな観察が可能となる。
　また、本実施形態に係る生体観察装置２２によれば、通常観察画像と特殊光画像とをモニタ５に同時に表示するので、常時表示されている白色光照明時に得られる画像に近い色再現の通常観察画像において、生体組織Ｘの表面状態を確認しながら、観察対象成分を強調した特殊光画像による観察を行うことができるという利点がある。
　また、本実施形態に係る生体観察装置１によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯域から１つずつ選択した３つの狭帯域の反射光を撮影して取得された画像信号に基づいて特殊光画像を生成するので、特殊光画像についても、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯域をバランスよく含み見やすい画像とすることができる。
　なお、本実施形態に係る生体観察装置２２においては、外部Ｉ／Ｆ部６を介して操作者が指示を入力して特殊光画像を生成することとしたが、これに代えて、予め処理内容（表示内容）を設定しておき、処理内容に従って生成した特殊光画像をモニタ５に表示するようにしてもよい。この場合、操作者が外部Ｉ／Ｆ部６を介して指示を入力する必要がないため、外部Ｉ／Ｆ部６を備えていなくてもよい。
　次に、本発明の第３の実施形態に係る生体観察装置について図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態の説明において、上述した第２の実施形態に係る生体観察装置２２と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
　本実施形態に係る生体観察装置は、観察対象成分の吸収（吸収特性）が最も大きい第１の狭帯域と、第１の狭帯域とは重ならない第２の狭帯域とをＲ、Ｇ、Ｂの各波長帯域から切り出すように分光フィルタＦ１，Ｆ２を設定する点で第２の実施形態に係る生体観察装置２２と異なっている。このように構成された本実施形態に係る生体観察装置によれば、２つの狭帯域の反射光を別々に撮影して画像信号を取得することにより、観察対象成分の高コントラストな観察が可能となる。
　観察対象成分をヘモグロビンとする場合を例に挙げて説明する。
　この場合の第１の分光フィルタＦ１は、表４および図７Ａに示されるように、Ｂ１（４７０ｎｍから４９０ｎｍ）、Ｇ１（５５０ｎｍから５７０ｎｍ）およびＲ１（６００ｎｍから６２０ｎｍ）の透過波長帯域を有している。また、第２の分光フィルタＦ２は、表４および図７Ｂに示されるように、Ｂ２（４００ｎｍから４２０ｎｍ）、Ｇ２（５００ｎｍから５２０ｎｍ）およびＲ２（５８０ｎｍから６００ｎｍ）の透過波長帯域を有している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　そして、この場合には、画像処理部１８は、メモリ１７に記憶された表４の各波長に対応する画像信号を組み合わせることにより、表５に示されるような画像を生成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　血液強調画像は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長帯域において、ヘモグロビンの吸収の大きい狭帯域Ｂ２，Ｇ１，Ｒ２の画像信号で構成された画像である。これにより、血液を強調した画像を表示することができる。
　血液低減画像は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの波長帯域において、ヘモグロビンの吸収の小さい狭帯域Ｂ１，Ｇ２，Ｒ１の画像信号で構成された合わせた画像である。これにより、血液の影響を低減した画像を表示することができる。
　中部血管強調画像は、血液強調画像の狭帯域Ｂ２，Ｇ１，Ｒ２のうち、生体の中位の深さにおいて散乱するのは狭帯域Ｇ１である。したがって、波長帯域Ｂ，Ｒについては、血液を強調しない狭帯域Ｂ１，Ｒ１の画像信号を用い、波長帯域Ｇのみ血液を強調する狭帯域Ｇ１の画像信号を用いることにより、中位の深さに存在する血管を強調して表示することができる。
　また、本実施形態においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの各波長帯域において２種類ずつ取得した画像信号を１種類ずつ構成して表示することとしたが、これに代えて、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの領域内の２つの信号を重みを付けて足し合わせてもよい。例えば、Ｂの波長帯域内のＢ１とＢ２の波長帯域の画像信号を足し合わせる際に、Ｂ１，Ｂ２の割合を操作者が変更できることにしてもよい。
　このようにすることで、モニタ５に表示された画像における観察対象成分、例えば、ヘモグロビンの影響の割合を術場面に合わせて手技を行い易いように変更することができる。
　また、本実施形態においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの全ての波長帯域において２種類ずつ画像信号を取得することとしたが、これに代えて、図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、２つの波長帯域のみ２種類とし、他は中心波長を跨いだ波長帯域の画像信号を取得することにしてもよい。図８Ａおよび図８Ｂは、Ｂ、Ｇの波長帯域について２種類とし、Ｒの波長帯域については、第１の分光フィルタＦ１のみに透過波長帯域Ｒ１を１種類設けた例である。
　また、光源としてキセノンランプ１４を例示したが、これに代えて、ハロゲンランプ、水銀ランプ、白色ＬＥＤ等の他の白色光源を採用してもよい。
　また、Ｒ、Ｇ、Ｂの全ての波長帯域において２種類ずつ取得された画像信号全てを合成して通常観察画像を生成することとしたが、これに代えて、通常観察のみを行う場合には、両分光フィルタＦ１，Ｆ２を光路から待避させ、あるいは、白色光源からの光を全て透過するフィルタを光路上に配置してもよい。
　また、本実施形態においては、光源部３が、キセノンランプ１４とフィルタターレット１５とによって２組の狭帯域光を生成することとしたが、これに代えて、図９に示されるように、光源部３が６色ＬＥＤ（照明部および狭帯域生成部）２０により構成されていてもよい。
　この場合に、第１のＬＥＤから第６のＬＥＤは、図１０に示されるように、それぞれ、波長帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｒ１，Ｒ２に対応する光を射出するものであり、第１のタイミングでは、第１のＬＥＤ、第３のＬＥＤおよび第５のＬＥＤのみを点灯させ、第２のタイミングでは、第２のＬＥＤ、第４のＬＥＤおよび第６のＬＥＤのみを点灯させ、これを交互に繰り返せばよい。
　また、観察対象成分として生体内に存在する色素量を例示したが、これに代えて、酸素飽和度を観察対象成分としてもよい。この場合には、表６、図１１Ａおよび図１１Ｂに示される透過波長帯域の分光フィルタＦ１，Ｆ２を使用する。また、酸素飽和度は、表７に示されるように、狭帯域Ｂ２，Ｇ２の比率Ｂ２／Ｇ２を算出することにより求めることができる。狭帯域Ｂ２は、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの濃度に差がある波長帯域である一方、狭帯域Ｇ２は両者の濃度に差が無い波長帯域である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　比率Ｂ２／Ｇ２と色とを対応づけたテーブルを記憶しておき、算出された比率に応じて読み出した色を画像信号に付与することにより、酸素飽和度の分布を色の違いとして表示することができる。酸素飽和度の分布の表示方法は、これに限定されるものではなく、Ｂの波長帯域の画像信号として狭帯域Ｂ２の画像信号、Ｇの波長帯域の画像信号として狭帯域Ｇ２の画像信号を用いて画像を合成することにより、酸素飽和度に応じて波長帯域Ｂ，Ｇのバランスの異なる色の分布を表示することにしてもよい。
　また、上記各実施形態においては、光源部３に６種類の狭帯域の照明光を生成する狭帯域光生成部を設けた場合について説明したが、これに代えて、図１２に示されるように、光源部３から射出された白色光を生体組織Ｘに照射し、撮影光学系８に狭帯域光生成部としてビームスプリッタ２１を配置してもよい。
　すなわち、図１３に示されるような反射率特性を有するビームスプリッタ２１を配置するとともに、ビームスプリッタ２１の反射側および透過側の両方にそれぞれカラーＣＣＤ１２およびＡ／Ｄ変換器１３を配置することにより、表８に示されるような６種類の狭帯域の反射光を撮影した６種類の画像信号を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　１，２２　生体観察装置
　３　光源部（照明部）
　５　モニタ（表示部）
　７　照明光学系（照明部）
　８　撮影光学系（撮像部）
　１８　画像処理部（画像生成部）
　２１　ビームスプリッタ（狭帯域光生成部）
　Ｆ１，Ｆ２　分光フィルタ（狭帯域光生成部）
　Ｘ　生体組織
 

Claims (4)

  1. 　Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、
    　前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、
    　前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長帯域において、前記照明光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域のうち、該波長帯域の中心波長を挟んだ両側の２つの狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、
    　２以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された２以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置。
  2. 　Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの領域の光を含む照明光を生体組織に照射する照明部と、
    　前記照明光の前記生体組織における反射光から画像信号を取得する撮像部と、
    　前記照明部または前記撮像部に配置され、前記照明光の波長において、前記照明光を構成するＲ、Ｇ、Ｂの少なくとも１つの波長帯域のうち、観察対象成分の吸収特性が最大となる波長を含む第１の狭帯域および該第１の狭帯域とは異なる第２の狭帯域の光を生成する狭帯域光生成部と、
    　２以上の狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された２以上の前記画像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を備える生体観察装置。
  3. 　前記観察対象成分がβカロテンまたはヘモグロビンである請求項２に記載の生体観察装置。
  4. 　前記画像生成部が、前記狭帯域光生成部により生成された全ての狭帯域の前記反射光が前記撮像部により取得された前記画像信号を組み合わせた通常観察画像を含む複数の画像を生成し、
    　前記通常観察画像を含む複数の画像を同時に表示する表示部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体観察装置。
     
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