(57)【要約】      （修正有）【課題】分光測定における波長領域の分解能を高めるとともに、測定対象部位または観察対象部位の分光測定または撮像に悪影響が及ばないようにすることが可能な光学ユニットおよび内視鏡装置を提供する。【解決手段】光学ユニットは、体内管腔の観察対象部位の撮像光および当該体内管腔の測定対象部位の自家蛍光を受光する。光学ユニットは、体内管腔の観察対象部位の撮像光を受光する撮像領域および、測定対象部位の自家蛍光を受光する分光領域が同一受光面上に形成された撮像素子と、撮像領域に撮像光を導光する撮像光学系２８８と、分光領域に自家蛍光を導光する分光光学系２８６と、撮像光学系２８８および分光光学系２８６を収容する筐体と、撮像光学系２８８を通る光の分光領域への入射および、分光光学系２８６を通る光の撮像領域への入射を遮断する遮光部２８４とを備える。【選択図】図３
2014042751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内管腔の観察対象部位の撮像光および当該体内管腔の測定対象部位の自家蛍光を受光する光学ユニットであって、
前記観察対象部位の撮像光を受光する第１受光領域、および、前記測定対象部位の自家蛍光を受光する第２受光領域が同一受光面上に形成された撮像素子と、
前記第１受光領域に前記撮像光を導光する撮像光学系と、
前記第２受光領域に前記自家蛍光を導光する分光光学系と、
前記撮像光学系および前記分光光学系を収容する筐体と、
前記撮像光学系を通る光の前記第２受光領域への入射および、前記分光光学系を通る光の前記第１受光領域への入射を遮断する遮光部と、
を備える光学ユニット。
【請求項２】
前記筐体は、前記撮像素子の受光面に面する位置に設置されたやぐら状の台座部を２つ有し、
前記２つの台座部の一方には前記分光光学系が配設され、
前記２つの台座部の他方には前記撮像光学系が配設され、
前記２つの台座部の間には、前記遮光部が設けられている請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記２つの台座部は、前記撮像素子の前記第１受光領域および前記第２受光領域が覆われるように構成されている請求項２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記撮像光学系は、当該撮像光学系の焦点を前記観察対象部位に調整するフォーカス部を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記分光光学系は、シリンドリカルレンズを有する請求項１〜４の何れか１項に記載の光学ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の光学ユニットを有する長尺部材である内視鏡挿入部を備える内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニットおよび内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内管腔の観察対象部位を撮像するだけでなく、測定対象部位に励起光を照射することで測定対象部位の自家蛍光を生じさせ、自家蛍光を分光してそのスペクトルデータの取得（測定対象部位の分光測定）を行うことも可能な内視鏡装置が知られている。かかる内視鏡装置においては、観察対象部位の撮像に撮像素子（例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ））を用いている。
【０００３】
ところで、撮像素子を撮像領域と分光領域とに分割し、画像撮影と分光測定とを１つの撮像素子で行うことが、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の技術では、分光領域を使用して分光測定を行うため、細かく分割した各波長領域のフィルターを撮像素子の各画素上に装着している。
【０００４】
また、観察対象部位の撮像に用いる撮像素子を測定対象部位の分光測定にも用いることが、例えば特許文献２に記載されている。特許文献２に記載の内視鏡装置では、撮像素子の受光面が撮像用および分光測定用の２つの領域に分けられている。そして、分光測定用領域を構成する個々のサブ領域に異なる波長の蛍光を入射させるように構成されたフィルターが、分光測定用領域を覆って配置されている。この分光目的のフィルター（以下、「分光フィルター」という）は、個々のサブ領域に合わせて千鳥格子状に複数の微小区域に分けられている。例えば、あるサブ領域に対応する区域では３５０±２．５［ｎｍ］の光が透過され、その隣のサブ領域に対応する区域では３５５±２．５［ｎｍ］の光が透過される。このように、この分光フィルターは、一定幅の波長帯を有する蛍光を５［ｎｍ］刻みで分光し、各分割波長帯の蛍光を、撮像素子に設けられた分光測定用領域内の別々のサブ領域に入射させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−５９８６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１８５５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載の技術では、分光を行う手段として、撮像素子の領域毎に透過する波長領域が細かく分かれているバンドパスフィルターを当該撮像素子の上に直接貼り付けている。しかしながら、波長領域が細かく分かれているバンドパスフィルターを製造することは非常に困難である。また、製造できたとしても、分光領域で検出できる波長領域の分解能は低くなってしまう。例えば特許文献２に記載の技術では、波長領域の分解能は、５［ｎｍ］であり、低くなっている。
【０００７】
そこで、分光測定における波長領域の分解能を高めるため、バンドパスフィルターの代わりに、スリット、回折格子等を有する分光光学系により分光を行う方法が考えられる。しかし、この方法を採用した場合、分光領域で検出すべき受光光（すなわち、励起光の照射によって測定対象部位から発せられる光）が分光領域の前段に設けられた集光用レンズにより広げられ、受光光の一部が撮像領域に入射してしまい、観察対象部位の撮像に悪影響を及ぼしてしまうおそれがあるという問題があった。
【０００８】
また、撮像領域で検出すべき受光光（すなわち、照明光の照射によって観察対象部位から発せられる光）が撮像領域の前段に設けられた集光レンズ（撮像レンズ）により広げられ、受光光の一部が分光領域に入射してしまい、測定対象部位の分光測定に悪影響を及ぼしてしまうおそれがあるという問題があった。
【０００９】
本発明は、分光測定における波長領域の分解能を高めるとともに、測定対象部位または観察対象部位の分光測定または撮像に悪影響が及ばないようにすることが可能な光学ユニットおよび内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光学ユニットは、
体内管腔の観察対象部位の撮像光および当該体内管腔の測定対象部位の自家蛍光を受光する光学ユニットであって、
前記観察対象部位の撮像光を受光する第１受光領域、および、前記測定対象部位の自家蛍光を受光する第２受光領域が同一受光面上に形成された撮像素子と、
前記第１受光領域に前記撮像光を導光する撮像光学系と、
前記第２受光領域に前記自家蛍光を導光する分光光学系と、
前記撮像光学系および前記分光光学系を収容する筐体と、
前記撮像光学系を通る光の前記第２受光領域への入射および、前記分光光学系を通る光の前記第１受光領域への入射を遮断する遮光部と、
を備える。
本発明に係る内視鏡装置は、上記光学ユニットを有する内視鏡挿入部を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、分光測定における波長領域の分解能を高めるとともに、測定対象部位または観察対象部位の分光測定または撮像に悪影響が及ばないようにすることが可能な光学ユニットおよび内視鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態における内視鏡装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における光学ユニットの具体的な構成を示す図である。
【図３】本実施の形態における筐体の構成を示す図である。
【図４】本実施の形態における回転フィルターを光源側から見た図である。
【図５】本実施の形態における動作タイミングを示す図である。
【図６】本実施の形態における筐体の構成の変形例を示す図である。
【図７】本実施の形態における撮像光学系の構成の変形例を示す図である。
【図８】本実施の形態における分光光学系の構成の変形例を示す図である。
【図９】本実施の形態における撮像光学系の構成の変形例を示す図である。
【図１０】本実施の形態における撮像素子と併用可能な原色フィルターを示す図である。
【図１１】本実施の形態における回転フィルターの変形例を示す図である。
【図１２】本実施の形態における原色フィルターに対する分光光の照射例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
［内視鏡装置１０の構成］
図１に示す内視鏡装置１０は、内視鏡プロセッサー１００と、内視鏡プロセッサー１００の本体１１０に設けられたコネクター１３０を介して内視鏡プロセッサー１００に装着された内視鏡挿入部２００と、内視鏡プロセッサー１００と通信可能に接続されたモニター３００とを備える。
【００１４】
内視鏡挿入部２００は、本体（プロセッサー本体）１１０側の基端２００ａから先端２００ｂまで延在する長尺部材であり、体内管腔（以下、単に「管腔」という）内に挿入可能な径（例えば、１０［ｍｍ］）を有する。また、内視鏡挿入部２００は、管腔に挿入されたときに管腔の湾曲に従って湾曲可能な可撓性を有する。なお、内視鏡挿入部２００には、送水用あるいは鉗子挿通用のチャンネルが形成されていても良い。また、内視鏡挿入部２００には、先端２００ｂ側の一定範囲を任意の角度で湾曲させる操作機構が装備されていても良い。
【００１５】
内視鏡挿入部２００は、対物光学系２２０、ライトガイドファイバー２４０（導光部）および光学ユニット２８０を有する。
【００１６】
対物光学系２２０は、例えば対物レンズであり、内視鏡挿入部２００の先端２００ｂに配設されている。
【００１７】
ライトガイドファイバー２４０は、内視鏡挿入部２００内に収容された１本の光ファイバーまたは複数本の光ファイバーの束であり、基端２００ａから先端２００ｂ近傍までの略全長にわたって延在している。ライトガイドファイバー２４０は、内視鏡プロセッサー１００内で生成された光（照明光または励起光）を内視鏡挿入部２００の先端２００ｂ近傍まで導光する。ライトガイドファイバー２４０の端面は対物光学系２２０に対向して配置されているため、ライトガイドファイバー２４０から射出された光は、対物光学系２２０を介して管腔の観察対象部位または測定対象部位に照射される。
【００１８】
観察対象部位または測定対象部位に対して照明光または励起光が照射されたときの観察対象部位または測定対象部位からの光（受光光）は、光学ユニット２８０を通過することで、内視鏡挿入部２００に受光される。
【００１９】
なお、観察対象部位または測定対象部位からの受光光は、観察対象部位または測定対象部位に照明光または励起光が照射されたとき、これらの部位から反射した光（撮像光または励起光）を含む。また、励起光照射時は、照射を受けた測定対象部位が励起され、この部位から自家蛍光が発せられるため、受光光には、励起光照射により励起された測定対象部位の自家蛍光も含まれる。
【００２０】
［光学ユニット２８０の構成］
次に、図２を参照し、光学ユニット２８０の具体的な構成について説明する。
【００２１】
光学ユニット２８０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサからなる撮像素子２６０と、分光光学系２８６と、撮像光学系２８８と、撮像光学系２８８および分光光学系２８６を収容する筐体２８２と、遮光部２８４とを備える。撮像光学系２８８は、照明光の照射によって観察対象部位から発せられた受光光（撮像光）を撮像素子２６０の撮像領域２６２（第１受光領域）に導光する。分光光学系２８６は、励起光の照射によって測定対象部位から発せられる受光光（自家蛍光）を分光して撮像素子２６０の分光領域２６４（第２受光領域）に導光する。遮光部２８４は、筐体２８２内に設けられ、撮像光学系２８８を通る光の分光領域２６４への入射および、分光光学系２８６を通る光の撮像領域２６２への入射を遮断する。
【００２２】
図３（ａ）は、光学ユニット２８０が備える筐体２８２の斜視図である。図３（ｂ）は、筐体２８２の平面図である。図３（ｃ）は、筐体２８２の縦断面図である。筐体２８２は、撮像素子２６０の受光面に面する位置に設置されたやぐら状の台座部２８２ａ，２８２ｂが組み合わされた構造を有する。ここでいうやぐら状とは、複数の支柱を立設して、その上部間を支持の対象となる部材（ここでは、台座部２８２ａ，２８２ｂ）で相互に連結することで、上記部材が基準面（ここでは撮像素子の受光面２６０ａ）よりも高い位置に支持されている状態をいう。分光光学系２８６を構成する各光学素子は、図３（ｃ）に示すように、台座部２８２ａ内に配設されている。撮像光学系２８８を構成する各光学素子は、図３（ｃ）に示すように、台座部２８２ｂ内に配設されている。遮光部２８４は、台座部２８２ａと台座部２８２ｂとの間を仕切る壁部材として機能する。なお、筐体２８２の材質は、成形の容易さ等の理由により、樹脂であることが望ましい。
【００２３】
図２に示すように、分光光学系２８６は、対物レンズ２８６ａ、バンドパスフィルター２８６ｂ、スリット２８６ｃ、コリメートレンズ２８６ｄ、回折格子２８６ｅおよび集光レンズ２８６ｆを有する。
【００２４】
対物レンズ２８６ａは、励起光の照射によって測定対象部位から発せられる受光光（反射した励起光、自家蛍光）を集光する。
【００２５】
バンドパスフィルター２８６ｂは、特定波長の光のみを透過し、それ以外の光を反射する特性を有する光学フィルターである。このようなフィルターを設けることにより、不要な光成分を除去することができる。本実施の形態では、バンドパスフィルター２８６ｂは、対物レンズ２８６ａにより集光された受光光のうち、測定対象となる自家蛍光のみを透過させる。
【００２６】
スリット２８６ｃは、矩形状に形成されており、スリット２８６ｃの後段に位置する回折格子２８６ｅに入射させる光の幅を調整する。
【００２７】
コリメートレンズ２８６ｄは、スリット２８６ｃからの光束を略平行な光束に変換する。
【００２８】
回折格子２８６ｅは、透過型の回折格子であり、コリメートレンズ２８６ｄを通過した光を各波長に分解（分光）して集光レンズ２８６ｆに向け射出する。
【００２９】
集光レンズ２８６ｆは、回折格子２８６ｅにより分光された各波長の光を集光して撮像素子２６０の分光領域２６４に射出する。なお、分光光学系２８６及び分光領域２６４（撮像素子２６０）を有する光学ユニット２８０が、内視鏡挿入部２００の先端部に設けられているため、内視鏡プロセッサー１００内など、内視鏡挿入部２００よりも外側に分光国学系や測定光の受光素子を設ける場合に比べて導光距離が短いため光のロスが少なく、より微弱な測定光の測定に有利である。
【００３０】
撮像光学系２８８は、集光レンズ２８８ａを有する。集光レンズ２８８ａは、照明光の照射によって観察対象部位から発せられた受光光を集光して撮像素子２６０の撮像領域２６２に射出する。
【００３１】
なお、本実施の形態において、分光を行う回折格子２８６ｅは、透過型であるが、反射型であっても良い。また、分光を行う光学素子として、回折格子２８６ｅの代わりにプリズムを使用しても良い。また、光の幅を調整する光学素子として、スリット２８６ｃの代わりにピンホールを使用しても良い。
【００３２】
撮像素子２６０は、モノクロタイプのものであり、内視鏡挿入部２００の先端２００ｂ近傍に固定されている。
【００３３】
撮像素子２６０では、撮像領域２６２および分光領域２６４が同一受光面上に形成されている。撮像素子２６０は、光学ユニット２８０の撮像光学系２８８を通過した受光光および、分光光学系２８６を通過した受光光が何れも受光面２６０ａに入射して受光面２６０ａ上で結像されるように、配置されている。撮像素子２６０は、図示しない回路基板上に設けられている。撮像素子２６０は、結像された光を光電変換することによって画像信号を得る。生成された画像信号は、プロセッサー本体１１０内へ伝送される。
【００３４】
ここで、光学ユニット２８０の撮像光学系２８８を通過した受光光は、分光されずに、受光面２６０ａに設けられた撮像領域２６２に入射する。よって、撮像領域２６２に入射した受光光から得られる画像信号は、照明光が照射された観察対象部位の像を表すものであり、観察対象部位の画像または映像の表示に用いることができる。一方、光学ユニット２８０の分光光学系２８６を通過した受光光は、分光されたうえで、受光面２６０ａに設けられた分光領域２６４において波長成分毎に異なる位置に結像される。つまり、分光領域２６４を構成する各画素は、受光光を波長成分毎に検出することができる。よって、分光領域２６４に入射した受光光から得られる画像信号は、受光光のスペクトルを表すものであり、測定対象部位からの受光光のスペクトルデータ取得に用いることができる。
【００３５】
すなわち、撮像素子２６０の受光面２６０ａは、観察対象部位の撮像だけでなく測定対象部位の分光測定にも使用される。なお、撮像領域２６２は、分光領域２６４と比べて、できるだけ広い方が望ましく、分光領域２６４を構成する画素は最低１ラインあれば良い。ただし、分光測定の対象となる受光光（自家蛍光）の強度が弱い場合には、分光領域２６４を構成する画素のライン数を増やすことで分光領域２６４全体の感度を上げることが望ましい。
【００３６】
遮光部２８４は、撮像光学系２８８と分光光学系２８６との間に位置し、撮像光学系２８８を構成する集光レンズ２８８ａから射出された光が分光領域２６４に入射することを防止するとともに、分光光学系２８６を構成する集光レンズ２８６ｆから射出された光が撮像領域２６２に入射することを防止する。
【００３７】
なお、内視鏡挿入部２００の先端には、図２に示すように、樹脂性である円筒状のキャップ２９０が取り付けられている。この構成により、内視鏡挿入部２００の先端から照明光または励起光を照射する際、キャップ２９０の先端部を管腔壁に押しつけることによって、内視鏡挿入部２００の先端と管腔壁との間で適切な距離を保つことができる。
【００３８】
図１の説明に戻って、プロセッサー本体１１０は、信号処理部１１１、メモリー１１２、データ処理部１１３、表示処理部１１４、タイミングジェネレーター１１５、撮像素子ドライバー１１６、モータードライバー１１７、光源１１８、集光レンズ１１９、回転フィルター１２０、支持軸１２１およびモーター１２２を備える。
【００３９】
光源１１８は、例えばキセノンランプまたはハロゲンランプ等の発光装置であり、広帯域の白色光を連続的に発光する。
【００４０】
回転フィルター１２０は、白色光の光路と交差するように配置されており、支持軸１２１により回転可能に支持されている。回転フィルター１２０は、モータードライバー１１７により駆動されるモーター１２２に従って回転する。
【００４１】
ここで、回転フィルター１２０は、図４に示すように光源１１８側から見ると、遮光性をもつ１枚の円板に形成されている複数の開口部に複数のフィルター１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ、１２０Ｅを嵌め込んだ構成を有する。これらのフィルター１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ、１２０Ｅは、支持軸１２１の位置に対応する中心Ｏに対して周方向に分散して配置されている。よって、例えば図４に示す矢印方向に回転フィルター１２０が回転すると、フィルター１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ、１２０Ｅが順次、白色光の光路を横切る。
【００４２】
フィルター１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の波長帯の光に対してそれぞれ透過性を有するバンドパスフィルターである（以下、それぞれ「Ｒフィルター」、「Ｇフィルター」および「Ｂフィルター」という）。すなわち、Ｒフィルター１２０Ｒ、Ｇフィルター１２０ＧおよびＢフィルター１２０Ｂは、光源１１８の白色光からＲＧＢ３色の照明光を得るために用いられる。Ｒフィルター１２０Ｒが白色光の光路と交差するときには、白色光から赤色光が生成される。Ｒフィルター１２０Ｒの次にはＧフィルター１２０Ｇが白色光の光路と交差し、白色光から緑色光が生成される。その次にはＢフィルター１２０Ｂが白色光の光路と交差し、白色光から青色光が生成される。よって、照明光としてＲＧＢ３色の光が順次、集光レンズ１１９を介して内視鏡挿入部２００のライトガイドファイバー２４０に入射し、導光される。
【００４３】
フィルター１２０Ｅは、特定の波長帯の光に対して透過性を有するバンドパスフィルターである。フィルター１２０Ｅは、光源１１８の白色光から励起光を得るために用いられる（以下、「励起光フィルター」という）。よって、励起光フィルター１２０Ｅの透過波長は、測定対象部位の生体組織を励起させてその部位から自家蛍光を生じさせることができる波長帯であれば、任意の波長帯で良い。励起光フィルター１２０Ｅは、Ｂフィルター１２０Ｂの後、かつ、Ｒフィルター１２０Ｒの前に白色光の光路と交差する。よって、励起光は、青色光の後、かつ、赤色光の前に生成される。生成された励起光は、照明光同様、集光レンズ１１９を介して内視鏡挿入部２００のライトガイドファイバー２４０に入射し、導光される。
【００４４】
回転フィルター１２０の遮光部１２０Ｓが白色光の光路と交差しているときは、白色光は遮光され、照明光も励起光も生成されない。
【００４５】
すなわち、光源１１８が白色光を連続的に発光する間、回転フィルター１２０は回転して、Ｒフィルター１２０Ｒ、Ｇフィルター１２０Ｇ、Ｂフィルター１２０Ｂおよび励起光フィルター１２０Ｅを順次、光源１１８の光路と交差させる。その結果として、赤色光、緑色光、青色光および励起光が、この順序で間欠的に生成され、観察対象部位または測定対象部位に照射されることとなる。
【００４６】
なお、赤色光、緑色光、青色光および励起光を順次、かつ、間欠的に生成するための構成は、上記のような１つの光源１１８と回転フィルター１２０との組み合わせに限定されるものではなく、種々変更して実施することができる。
【００４７】
撮像素子ドライバー１１６は、撮像素子２６０の動作を制御する。
【００４８】
タイミングジェネレーター１１５は、撮像素子２６０および回転フィルター１２０等の、内視鏡装置１０内の各部の動作を同期化する。ここで、プロセッサー本体１１０内の回転フィルター１２０ならびに撮像素子２６０の動作タイミングの関係について、図５を用いて説明する。
【００４９】
回転フィルター１２０および撮像素子２６０の動作は、タイミングジェネレーター１１５が一定間隔で出力するトリガー信号によって同期化されている。
【００５０】
回転フィルター１２０は、トリガー信号に同期して回転して、赤色光、緑色光、青色光および励起光を順次、かつ、間欠的に生成させる。これにより、観察対象部位または測定対象部位には、赤色光、緑色光、青色光および励起光が順次、かつ、間欠的に照射される。
【００５１】
また、撮像素子２６０は、赤色光、緑色光、青色光および励起光の何れかが照射されているタイミングｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６、ｔ７〜ｔ８、ｔ９〜ｔ１０では、観察対象部位または測定対象部位からの受光光の光電変換で得られる電荷を蓄積する（露光期間）。一方、撮像素子２６０は、赤色光、緑色光、青色光および励起光の何れも照射されていないタイミングｔ２〜ｔ３、ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ９では、露光期間中に蓄積された電荷を画像信号として読み出す（読出期間）。
【００５２】
例えば赤色光が照射されているタイミングｔ１〜ｔ２では、観察対象部位からの受光光は、撮像素子２６０の撮像領域２６２に入射する。よって、撮像領域２６２において、赤色の照明光の照射を受けた観察対象部位の像を表す赤色の画像信号（Ｒ画像信号）が得られる。Ｒ画像信号は、赤色光照射が停止した直後の読出期間ｔ２〜ｔ３内に読み出される。
【００５３】
同様に、緑色光または青色光が照射されているタイミングｔ３〜ｔ４、ｔ５〜ｔ６では、撮像領域２６２において、緑色または青色の照明光の照射を受けた観察対象部位の像を表す緑色または青色の画像信号（Ｇ画像信号またはＢ画像信号）が得られる。Ｇ画像信号またはＢ画像信号は、緑色光または青色光の照射が停止した直後の読出期間ｔ４〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７内に読み出される。
【００５４】
励起光が照射されているタイミングｔ７〜ｔ８では、測定対象部位からの受光光は、分光されたうえで撮像素子２６０の分光領域２６４に入射する。よって、分光領域２６４において、励起光照射を受けた測定対象部位からの自家蛍光を含む受光光のスペクトルを表す画像信号（Ｆ画像信号）が得られる。Ｆ画像信号は、励起光照射が停止した直後の読出期間ｔ８〜ｔ９内に読み出される。
【００５５】
信号処理部１１１は、撮像素子２６０の撮像領域２６２または分光領域２６４から読み出された画像信号を取得し、取得された画像信号に対して、増幅、アナログディジタル変換およびノイズカット等の信号処理を行うことにより、画像データを得る。Ｒ画像信号から得られるＲ画像データ、Ｇ画像信号から得られるＧ画像データ、Ｂ画像信号から得られるＢ画像データおよびＦ画像信号から得られるＦ画像データは、メモリー１１２において互いに区別された領域に格納される。信号処理部１１１からメモリー１１２へのデータ格納は、タイミングジェネレーター１１５のトリガー信号により他部の動作と同期して行われる。
【００５６】
データ処理部１１３は、メモリー１１２からＦ画像データを読み出し、このデータを用いて受光光のスペクトルにおける各波長の光強度を計算するデータ処理を行う。また、データ処理部１１３は、測定対象部位において病変の発生が疑われるかどうか等の判定を光強度の計算結果に基づいて行うようなデータ処理を行っても良い。これらデータ処理の結果は表示処理部１１４に出力される。
【００５７】
表示処理部１１４は、メモリー１１２からＲＧＢ３色の画像データを読み出し、これらのデータを合成して、観察対象部位の画像をカラーでモニター３００に表示させる。
【００５８】
また、表示処理部１１４は、データ処理部１１３から受けたデータ処理結果を、測定対象部位の病理診断に役立つ情報として、観察対象部位のカラー画像と共にモニター３００に表示させる。
【００５９】
表示処理部１１４の上記表示処理は、タイミングジェネレーター１１５のトリガー信号により他部の動作と同期して行われる。
【００６０】
表示部としてのモニター３００は、例えば液晶ディスプレイ等である。
【００６１】
［本実施の形態における効果］
以上詳しく説明したように、本実施の形態における光学ユニット２８０は、体内管腔の観察対象部位の撮像光を受光する撮像領域２６２および、測定対象部位の自家蛍光を受光する分光領域２６４が同一受光面上に形成された撮像素子２６０と、撮像領域２６２に撮像光を導光する撮像光学系２８８と、分光領域２６４に自家蛍光を導光する分光光学系２８６と、撮像光学系２８８および分光光学系２８６を収容する筐体２８２と、撮像光学系２８８を通る光の分光領域２６４への入射および、分光光学系２８６を通る光の撮像領域２６２への入射を遮断する遮光部２８４とを備える。
【００６２】
このように構成した本実施の形態によれば、分光領域２６４で検出すべき受光光（すなわち、励起光の照射によって測定対象部位から発せられる自家蛍光）が分光領域２６４の前段に設けられた集光レンズ２８６ｆにより撮像領域２６２側に広げられても、当該受光光は遮光部２８４により遮られる。そのため、分光光学系２８６に入射した受光光の一部が撮像領域２６２に入射してしまい、観察対象部位の撮像に悪影響を及ぼしてしまうことを防止することができる。また、撮像領域２６２で検出すべき受光光（すなわち、照明光の照射によって観察対象部位から発せられる撮像光）が撮像領域２６２の前段に設けられた集光レンズ２８８ａにより広げられても、当該受光光は遮光部２８４により遮られる。そのため、撮像光学系２８８に入射した受光光の一部が分光領域２６４に入射してしまい、測定対象部位の分光測定に悪影響を及ぼしてしまうことを防止することができる。
【００６３】
［変形例］
なお、上記実施の形態において、図６に示すように、筐体２８２を構成する複数の支柱間を例えば樹脂製の壁２８２ｃ，２８２ｄ，２８２ｅで塞ぐことにより、筐体２８２を撮像素子２６０に設置する際に撮像素子２６０の撮像領域２６２および分光領域２６４が覆われるように構成しても良い。この構成により、筐体２８２の外部からの光に対して撮像素子２６０を確実に遮光することができ、観察対象部位の撮像または測定対象部位の分光測定に悪影響を及ぼしてしまうおそれのある光（外乱光）が撮像素子２６０の撮像領域２６２および分光領域２６４に入射することを防止できる。さらに、筐体２８２の内周面の色を黒色にしても良い。この構成により、分光光学系２８６または撮像光学系２８８を通った光が筐体２８２の内周面で反射することを防止し、当該内周面で反射した光が分光領域２６４または撮像領域２６２に入射することを防止でき、ひいては観察対象部位の撮像または測定対象部位の分光測定に悪影響を及ぼしてしまうことを防止できる。
【００６４】
上記実施の形態では、撮像光学系２８８に固定焦点（パンフォーカス）タイプを採用している。ユーザー（典型的には医者）が観察対象部位を観察する視野を確保するために、被写界深度範囲が拡大されたパンフォーカスの観察状態で、診察や治療を行えることが望ましいからである。ただし、撮像光学系２８８に固定焦点タイプを採用することは必ずしも必須ではなく、撮像光学系２８８に可動素子、アクチュエーター等を適宜組み込むことによって、ズームやフォーカス調整が行えるようにしても良い。図７は、撮像光学系２８８の焦点を観察対象部位に調整するフォーカス部の構成を示す。フォーカス部は、集光レンズ２８８ａ、ボールねじ２８９を備える。ボールねじ２８９は、その端部が台座部２８２ｂに連結されている。ボールねじ２８９は、図示しない駆動手段（例えば、モーター）によって回転駆動される。集光レンズ２８８ａは、ボールねじ２８９に螺合するように取り付けられている。集光レンズ２８８ａは、ボールねじ２８９の回転によりボールねじ２８９の軸方向（図中、矢印Ａ方向）に沿って移動する。
【００６５】
また、上記実施の形態において、図８に示すように、分光光学系２８６の集光レンズ２８６ｆに代えて、シリンドリカルレンズ２８６ｇを用いても良い。シリンドリカルレンズ２８６ｇは、一方向のみに曲率を持ち、直交する方向には曲率を持たず、円筒を半分に割ったような外観の角形または丸形のレンズである。シリンドリカルレンズ２８６ｇは、一軸方向のみに光を収束または拡散させることができる。この構成により、コリメートレンズ２８６ｄから射出された平行光をそのまま撮像素子２６０の分光領域２６４に入射させることができる。
【００６６】
また、上記実施の形態において、図９に示すように、撮像光学系２８８は、集光レンズ２８８ａ以外に、照明光の照射によって観察対象部位から発せられた受光光を集光する対物レンズ２８８ｃ、スリット２８６ｃからの光束を略平行な光束に変換するコリメートレンズ２８８ｂをさらに備えても良い。この場合、コリメートレンズ２８８ｂおよび対物レンズ２８８ｃを収容するスペースを確保する観点から、台座部２８２ｂの高さを高く変更する必要がある。
【００６７】
また、上述した本実施の形態では、撮像素子２６０はモノクロタイプであり、この撮像素子２６０を用いて観察対象部位をカラーで撮像するために、ＲＧＢ３色の照明光が順次照射される面順次方式が採用されている。
【００６８】
しかしながら、撮像素子２６０は、その撮像領域２６２上に例えば図１０に示す原色フィルター３１０を貼付されたカラータイプであっても良い。この場合は、面順次方式でなくても観察対象部位をカラーで撮像することができる。よって、回転フィルター１２０は、図１１に示すように、Ｒフィルター１２０Ｒ、Ｇフィルター１２０ＧおよびＢフィルター１２０Ｂを有する代わりに、白色光をそのまま透過可能な窓１２０Ｗを１つだけ有する構成であっても良い。
【００６９】
ただし、原色フィルター３１０を貼付された撮像素子２６０の分光領域２６４に分光された光（自家蛍光）を入射させる場合、自家蛍光の各波長の強度を算出する際、各カラーフィルター（ＲＧＢ）の透過率を考慮する必要がある。以下、自家蛍光の強度を算出する具体的な方法について説明する。原色フィルター３１０は、図１０に示すように、Ｒ１枚、Ｇ２枚、Ｂ１枚の計４枚のカラーフィルターで１組の構成になっている。撮像素子２６０の分光領域２６４に自家蛍光を入射させる場合、この４枚１組に波長領域毎の光（自家蛍光）を照射する。図１２は、分光領域２６４に撮像素子２６０の一部を切り出したものを示す。
【００７０】
図１２（ａ）の例では、波長が５００［ｎｍ］である光を、原色フィルター３１０の左上に位置する４枚１組の部分に照射している。また、波長が５０３［ｎｍ］である光を、５００［ｎｍ］に対応する４枚１組の右隣の部分に照射している。どの組にどの波長領域の光を照射するかについては、前段階の光学素子(スリット２８６ｃや集光レンズ２８６ｆなど)の組み合わせで決定する。
【００７１】
例えば、５００［ｎｍ］の光を照射している領域に含まれる各画素（各カラーフィルターに対応）で検出した光強度の値は、以下である。
Ｒフィルター：８９
Ｂフィルター：５
各Ｇフィルター：３１
各カラーフィルターにおける５００［ｎｍ］の光の透過率は、それぞれ以下のようになっている。
Ｒフィルター：９０［％］
Ｂフィルター：５［％］
Ｇフィルター：３０［％］
ここで、透過率は、そのまま光を通す割合を表している。例えば、波長が５００［ｎｍ］であり、強度が１００の光をＲフィルターに照射した場合、Ｒフィルターを通過する光の強度は９０（＝１００×９０［％］）となる。このように、５００［ｎｍ］の光が照射された領域で検出される光の強度Ｘ（フィルターを通過する前の光強度）は、以下の式（１）から約４０５となる。
Ｘ＝｛８９÷９０［％］（Ｒフィルター）｝＋｛５÷５［％］（Ｂフィルター）｝＋｛３１÷３０［％］（Ｇフィルター）｝×２［枚］・・・（１）
【００７２】
ところで、検出される波長の領域によっては、カラーフィルターを全く通過しない場合もある。各カラーフィルターにおける３００［ｎｍ］の光の透過率は、それぞれ以下のようになっている。
Ｒフィルター：０［％］
Ｂフィルター：３０［％］
Ｇフィルター：０［％］
この場合、５００［ｎｍ］の光を照射する場合と同様に、３００［ｎｍ］の光を４枚１組のカラーフィルターに照射すると、Ｂフィルター以外に照射された光を検出することができない。そこで、図１２（ｂ）に示すように、３００［ｎｍ］の光がＢフィルターのみに照射されるように光学設計を行う。
【００７３】
また、上記実施の形態では、光学ユニット２８０は、全ての光学系を組みこんだ構成を有しているが、後から光学系を組めるように光学系の部分が抜かれている穴が空いた構成を有しても良い。
【００７４】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  内視鏡装置
１００  内視鏡プロセッサー
１１０  プロセッサー本体
１１１  信号処理部
１１２  メモリー
１１３  データ処理部
１１４  表示処理部
１１５  タイミングジェネレーター
１１６  撮像素子ドライバー
１１７  モータードライバー
１１８  光源
１１９  集光レンズ
１２０  回転フィルター
１２０Ｒ  Ｒフィルター
１２０Ｇ  Ｇフィルター
１２０Ｂ  Ｂフィルター
１２０Ｅ  励起光フィルター
１２０Ｓ  遮光部
１２０Ｗ  窓
１３０  コネクター
２００  内視鏡挿入部
２００ａ  基端
２００ｂ  先端
２２０  対物光学系
２４０  ライトガイドファイバー
２６０  撮像素子
２６０ａ  受光面
２６２  撮像領域
２６４  分光領域
２８０  光学ユニット
２８２  筐体
２８２ａ，２８２ｂ  台座部
２８２ｃ，２８２ｄ，２８２ｅ  壁
２８４  遮光部
２８６  分光光学系
２８６ａ  対物レンズ
２８６ｂ  バンドパスフィルター
２８６ｃ  スリット
２８６ｄ  コリメートレンズ
２８６ｅ  回折格子
２８６ｆ  集光レンズ
２８６ｇ  シリンドリカルレンズ
２８８  撮像光学系
２８８ａ  集光レンズ
２８８ｂ  コリメートレンズ
２８８ｃ  対物レンズ
２８９  ボールねじ
２９０  キャップ
３００  モニター
３１０  原色フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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