(57)【要約】【課題】通常観察とは異なる特殊観察に用いる観察光をより効率的に生成し、該特殊観察をより効率的に行うことが可能な観察システム、および光源制御装置を提供する。【解決手段】合波することで白色光を生成可能な、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源のうちの一部の光源から出射された光にて構成される第１の光を観察対象に照射する光学系と、前記第１の光が照射された観察対象の撮像画像を撮像する撮像装置と、前記撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて、前記第１の光の光量を制御する光源制御部と、を備える、観察システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合波することで白色光を生成可能な、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源と、
前記複数の光源のうちの一部の光源から出射された光にて構成される第１の光を観察対象に照射する光学系と、
前記第１の光が照射された観察対象の撮像画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて、前記第１の光の光量を制御する光源制御部と、
を備える、観察システム。
【請求項２】
前記光源制御部は、前記画素の輝度が所定範囲の値となるように、前記第１の光の光量を制御する、請求項１に記載の観察システム。
【請求項３】
前記光学系は、前記複数の光源から出射された光を合波することで、白色光である第２の光を生成し、前記第２の光を前記観察対象に照射する、請求項２に記載の観察システム。
【請求項４】
前記光源制御部は、前記観察対象に照射する光を時分割で、前記第１の光または前記第２の光に切り換える、請求項３に記載の観察システム。
【請求項５】
前記撮像装置は、前記観察対象の撮像画像を連続して撮像し、
前記光源制御部は、撮像された撮像画像ごとに、前記観察対象に照射する光を切り換える、請求項４に記載の観察システム。
【請求項６】
前記光源制御部は、前記観察対象に照射される前記第１の光の光量を時分割で、一定の光量、または前記撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて制御された光量に切り換える、請求項２に記載の観察システム。
【請求項７】
前記撮像画像は、前記撮像画像が撮像された時に前記観察対象に照射されていた前記第１の光の光量と対応付けられる、請求項６に記載の観察システム。
【請求項８】
前記光源制御部は、前記画素の輝度を所定範囲の値とする前記第１の光の光量が閾値を超える場合、前記第１の光の光量を前記閾値に制御する、請求項２に記載の観察システム。
【請求項９】
前記複数の光源は、レーザ光源である、請求項１に記載の観察システム。
【請求項１０】
前記複数の光源は、赤色光源、緑色光源、および青色光源である、請求項９に記載の観察システム。
【請求項１１】
白色光を出射する白色光源をさらに備える、請求項１に記載の観察システム。
【請求項１２】
前記複数の光源のいずれとも異なる波長帯域の光を出射する特殊光源をさらに備える、請求項１に記載の観察システム。
【請求項１３】
観察対象の撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて、前記観察対象に照射する第１の光の光量を制御する光源制御部を備え、
前記第１の光は、合波することで白色光を生成可能な、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源のうちの一部の光源から出射された光にて構成される、光源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、観察システム、および光源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野等において、光源および撮像装置を備え、生体を観察する内視鏡または顕微鏡等の観察システムが広く普及している。【０００３】
このような観察システムでは、例えば、白色光を観察対象に照射することで、肉眼による観察と同様の観察画像を撮像すること（通常観察とも称される）、および特定組織に蓄積しやすい蛍光物質を観察対象に投与することで、該蛍光物質の蛍光にて特定組織を強調して観察すること（特殊観察とも称される）が行われている。【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、それぞれ異なる特定の波長帯域のみを透過させる複数の光学フィルタを備える回転フィルタを用いることで、白色のランプ光源から観察対象に出射される光の波長を変調させる生体観測システムが開示されている。該生体観測システムでは、回転フィルタを撮像タイミングと合わせて回転させることで、ＲＧＢ信号に対応する赤色画像、緑色画像、および青色画像をそれぞれ取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３０８８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の特許文献１に開示された生体観測システムでは、広帯域の白色光から一部の波長帯域を取り出して使用するため、観察光を生成する際のエネルギー効率が低かった。また、該生体観測システムでは、各種光学フィルタを備える回転フィルタ、および該回転フィルタの回転制御機構が複雑化しやすいため、生体観測システムが大型化しやすかった。【０００７】
そこで、本開示では、通常観察とは異なる特殊観察に用いる観察光をより効率的に生成し、該特殊観察をより効率的に行うことが可能な、新規かつ改良された観察システム、および光源制御装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によれば、合波することで白色光を生成可能な、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源と、前記複数の光源のうちの一部の光源から出射された光にて構成される第１の光を観察対象に照射する光学系と、前記第１の光が照射された観察対象の撮像画像を撮像する撮像装置と、前記撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて、前記第１の光の光量を制御する光源制御部と、を備える、観察システムが提供される。【０００９】
また、本開示によれば、観察対象の撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて、前記観察対象に照射する第１の光の光量を制御する光源制御部を備え、前記第１の光は、合波することで白色光を生成可能な、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源のうちの一部の光源から出射された光にて構成される、光源制御装置が提供される。【００１０】
本開示によれば、合波することで白色光を生成可能な複数の光源のうちの一部の光源から出射された光を用いて、特殊観察に用いられる特定の波長帯域の光を生成することができる。また、特殊観察時の撮像画像の画素の輝度に基づいて特定の波長帯域の光の光量を制御することで、特殊観察において輝度変動の少ない撮像画像を得ることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本開示によれば、通常観察とは異なる特殊観察に用いる観察光をより効率的に生成し、該特殊観察をより効率的に行うことが可能である。【００１２】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態に係る観察システムの構成例を示す説明図である。
【図２】通常観察用の白色光と、特殊観察用の特殊光とを時分割で照射することを示すグラフ図である。
【図３】同実施形態に係る観察システムにおける動作の一例を説明するフローチャート図である。
【図４】同実施形態に係る観察システムにおける観察光の制御パターンの一例を示すグラフ図である。
【図５】同実施形態に係る観察システムにおける観察光の制御パターンの一例を示すグラフ図である。
【図６】同実施形態に係る観察システムにおける観察光の制御パターンの一例を示すグラフ図である。
【図７】同実施形態に係る観察システムにおける観察光の制御パターンの一例を示すグラフ図である。
【図８】同実施形態に係る観察システムの具体的な構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．観察システムの構成例
２．観察システムの動作例
３．観察光の制御パターン
３．１．第１の制御パターン
３．２．第２の制御パターン
３．３．第３の制御パターン
３．４．第４の制御パターン
４．観察システムの具体例
５．付記
【００１６】
＜１．観察システムの構成例＞
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係る観察システムの構成例について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る観察システム１の構成例を示す説明図である。
【００１７】
図１に示すように、観察システム１は、例えば、照明装置１１００と、撮像装置１２００と、を備える。図１では、照明装置１１００から出力される観察光が照射される観察対象１５００を併せて図示した。本実施形態に係る観察システム１は、医療用途の撮像システムに適用されることができ、例えば、内視鏡システムおよび顕微鏡システムに適用され得る。
【００１８】
本実施形態に係る観察システム１では、通常観察用の白色光、および特殊観察用の特殊光の各々を生成することが可能であり、白色光または特殊光のいずれかが照射された観察対象１５００の撮像画像を観察画像として取得することができる。
【００１９】
通常観察とは、白色光を観察対象１５００に照射することで、自然光の下の肉眼での観察に近い色味にて観察対象１５００を観察する観察方法である。例えば、通常観察は、複数の光源から出射される異なる波長帯域の光を合波した白色光を観察対象１５００に照射し、該白色光の観察対象１５００からの反射光を観察することで行われ得る。
【００２０】
一方、特殊観察とは、特定の波長帯域の光を観察対象１５００に照射することで、特定の生体組織の構造をより明瞭に観察したり、特定の生体組織を他の生体組織と識別したりすることを可能にする観察方法である。例えば、特殊観察は、特定の生体組織に選択的に作用する蛍光物質等を観察対象１５００に投与した後、該蛍光物質の励起光を観察対象１５００に照射し、該蛍光物質が発する蛍光を観察することで行われ得る。すなわち、特殊観察用の特殊光は、観察対象１５００に投与した蛍光物質の励起波長を含み、白色光よりも狭い波長帯域の光である。このような特殊観察用の特殊光は、例えば、白色光を生成する複数の光源のうちの一部の光源から出射される光にて構成することができる。
【００２１】
照明装置１１００は、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源（赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂ）と、該複数の光源を駆動させる駆動回路（赤色光源駆動回路２２１Ｒ、緑色光源駆動回路２２１Ｇ、および青色光源駆動回路２２１Ｂ）と、該複数の光源から出射された光を合波する光学系２００と、制御部１１２０と、を備える。
【００２２】
以下では、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂをまとめて光源２２０とも称し、赤色光源駆動回路２２１Ｒ、緑色光源駆動回路２２１Ｇ、および青色光源駆動回路２２１Ｂをまとめて駆動回路２２１とも称する。
【００２３】
光源２２０は、互いに異なる波長帯域の光を出射する複数の光源である。光源２２０の各々の波長帯域は、該光源２２０から出射された光を合波することで白色光が生成されるように選択される。光源２２０は、例えば、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂであってもよい。
【００２４】
光源２２０の各々は、レーザ光源にて構成されてもよい。レーザ光源は、キセノンランプまたはハロゲンランプ等のランプ光源とは異なり、印加される駆動電流または駆動電圧を制御することで、出射される光の光量を制御することが可能である。光源２２０の各々がレーザ光源にて構成される場合、照明装置１１００は、光源２２０の光量等をより迅速かつ精密に制御することが可能となる。
【００２５】
例えば、赤色光源２２０Ｒは、赤色帯域（例えば、中心波長が約６３８ｎｍ）のレーザ光を出射する赤色レーザ光源であってもよい。より具体的には、赤色光源２２０Ｒは、６３０ｎｍ〜６４５ｎｍの波長帯域の光を発するＧａＩｎＰ量子井戸構造レーザダイオード等の半導体レーザであってもよい。緑色光源２２０Ｇは、緑色帯域（例えば、中心波長が約５３２ｎｍ）のレーザ光を出射する緑色レーザ光源であってもよい。より具体的には、緑色光源２２０Ｇは、５１０ｎｍ〜５４０ｎｍの波長帯域の光を発するように、蛍光体および非線形光学素子などの波長変換素子によって波長変換された半導体レーザであってもよい。青色光源２２０Ｂは、青色帯域（例えば、中心波長が約４５０ｎｍ）のレーザ光を出射する青色レーザ光源であってもよい。より具体的には、青色光源２２０Ｂは、４３５ｎｍ〜４６５ｎｍの波長帯域の光を発するＧａＩｎＮ量子井戸構造レーザダイオード等の半導体レーザであってもよい。
【００２６】
なお、光源２２０の各々の波長帯域は、合波することで白色光を生成することができれば、上述した赤色帯域、緑色帯域、および青色帯域の組み合わせでなくともよい。例えば、光源２２０の各々の波長帯域は、黄色帯域および青色帯域の組み合わせであってもよく、赤色帯域、緑色帯域青色帯域、および黄色帯域の組み合わせであってもよい。
【００２７】
駆動回路２２１は、制御部１１２０が生成する駆動指示に基づいて、対応する光源２２０の各々を駆動させる。具体的には、駆動回路２２１は、対応する光源２２０の各々への駆動電流を調整可能な回路をそれぞれ含んで構成される。駆動回路２２１は、例えば、赤色光源駆動回路２２１Ｒ、緑色光源駆動回路２２１Ｇ、および青色光源駆動回路２２１Ｂであってもよい。例えば、赤色光源駆動回路２２１Ｒは、制御部１１２０が生成する駆動指示に基づいて赤色光源２２０Ｒを駆動させ、緑色光源駆動回路２２１Ｇは、制御部１１２０が生成する駆動指示に基づいて緑色光源２２０Ｇを駆動させ、青色光源駆動回路２２１Ｂは、制御部１１２０が生成する駆動指示に基づいて青色光源２２０Ｂを駆動させる。
【００２８】
光学系２００は、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂからそれぞれ出射された赤色光、緑色光、および青色光を合波することで、通常観察用の白色光３００を生成する。また、光学系２００は、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂのうちの一部の光源から出射される光を合波することで、特殊観察用の特殊光を生成する。
【００２９】
例えば、特殊観察用の特殊光は、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、または青色光源２２０Ｂから出射される赤色光、緑色光、または青色光のいずれかであってもよく、光源２２０のうちの一部の光源から出射される光を任意の光量比で合波した光であってもよい。特殊観察用の特殊光は、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂのうちの一部の光源にて構成されるため、白色光３００よりも狭い波長帯域の光となる。
【００３０】
光学系２００は、例えば、ミラー２０１、およびダイクロイックミラー２０３、２０５を備える。
【００３１】
例えば、赤色光源２２０Ｒから出射された赤色光は、ミラー２０１によって反射されることでダイクロイックミラー２０３に入射する。なお、ミラー２０１は、赤色光を反射し、赤色光の波長帯域以外の波長の光を透過させるダイクロイックミラーであってもよい。
【００３２】
ダイクロイックミラー２０３は、緑色光を反射し、緑色光の波長帯域以外の波長の光を透過させる。緑色光源２２０Ｇから出射された緑色光は、ダイクロイックミラー２０３によって反射されることでダイクロイックミラー２０５に入射する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー２０３を透過するため、ダイクロイックミラー２０３によって反射された緑色光と合波されて、ダイクロイックミラー２０５に入射することになる。
【００３３】
ダイクロイックミラー２０５は、青色光を反射し、青色光の波長帯域以外の波長の光を透過させるミラーである。青色光源２２０Ｂから出射された青色光は、ダイクロイックミラー２０５によって反射される。一方、赤色光および緑色光は、ダイクロイックミラー２０５を透過するため、ダイクロイックミラー２０５によって反射された青色光と合波されて、白色光３００となる。これにより、光学系２００では、光源２２０の各々から出射される光を合波し、白色光３００を生成することができる。合波された白色光３００は、例えば、光ファイバ等の導光部材によって導かれ、観察対象１５００に照射される。
【００３４】
制御部１１２０は、光源２２０の各々（赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂ）の駆動を制御する演算処理部である。具体的には、制御部１１２０は、目標光量に基づいて光源２２０の各々に印加する駆動電流を算出し、算出した駆動電流に基づく駆動指示を駆動回路２２１の各々（赤色光源駆動回路２２１Ｒ、緑色光源駆動回路２２１Ｇ、および青色光源駆動回路２２１Ｂ）に出力する。
【００３５】
例えば、制御部１１２０は、光源２２０の各々の駆動電流と、該駆動電流にて光源２２０の各々から出射される光量との相関関係をあらかじめ記憶し、該相関関係に基づいて目標光量を実現する駆動電流を算出してもよい。また、光学系２００には、光源２２０の各々から出射された光を分波し、分波された光を検出する光検出器が設けられてもよい。制御部１１２０は、光検出器にて検出された光量から、光源２２０の各々にて実際に出射されている光の光量を判断することができるため、光源２２０の各々の光の光量を目標光量とする駆動指示を駆動回路に出力することが可能となる。
【００３６】
ここで、蛍光物質の蛍光にて強調された生体組織を撮像装置１２００で観察する特殊観察では、観察対象１５００に投与された蛍光物質は、時間経過に伴い、拡散および光退色（蛍光物質の光化学的な破壊）し、発せられる蛍光の強度が低下することがある。このような場合、撮像された撮像画像では、時間経過に伴って、蛍光物質が発する蛍光に対応する画素の輝度が徐々に低下してしまうため、撮像画像の視認性が低下してしまう。
【００３７】
本実施形態では、制御部１１２０は、特殊光が照射された観察対象１５００の撮像画像の輝度に基づいて、該撮像画像の輝度がほぼ一定になるように特殊光の光量を制御する。具体的には、制御部１１２０は、特殊光が照射された観察対象１５００の撮像画像において、特殊光によって励起された蛍光物質が発する蛍光に対応する画素の輝度に基づいて、該画素の輝度が所定範囲に収まるように特殊光の光量を制御する。
【００３８】
例えば、観察対象１５００に投与された蛍光物質が、４９０ｎｍ近傍に最大励起波長を有し、５２０ｎｍ近傍に最大蛍光波長を有するフルオレセイン系化合物である場合、制御部１１２０は、フルオレセイン系化合物を励起可能な青色光からなる特殊光を生成させる駆動指示を駆動回路２２１に出力する。その後、制御部１１２０は、特殊光が照射された観察対象１５００の撮像画像のうち、フルオレセイン系化合物の蛍光最大波長に対応する緑色画素の輝度に基づいて、緑色画素の輝度が所定範囲内となる（すなわち、ほぼ一定になる）ように、特殊光の光量を制御する駆動指示を駆動回路２２１に出力する。
【００３９】
例えば、制御部１１２０は、特殊光が照射された観察対象１５００の撮像画像において、緑色画素の輝度の画像全体での最高値または平均値が所定範囲を下回った場合、青色光からなる特殊光の光量を所定量ずつ増加させる駆動指示を青色光源駆動回路２２１Ｂに出力してもよい。
【００４０】
ただし、より強い特殊光（励起光）は、蛍光物質の光退色をさらに加速させることがあり得る。また、より強い特殊光は、観察対象１５００に熱によるダメージを与えてしまう可能性があり得る。さらに、より強い特殊光を出射する光源２２０では、経時劣化が加速してしまう可能性があり得る。したがって、制御部１１２０は、特殊光の光量を増加させる場合でも、蛍光物質、観察対象、または光源２２０等へのダメージが少ない光量に留めることが望ましい。
【００４１】
上述した理由などによって光源２２０から出射される光量を増加させられない場合、観察システム１は、例えば、撮像画像のＳ／Ｎ比、明るさ、コントラスト、またはシャープネスなどを画像処理することによって、撮像画像の画素の輝度を増加させてもよい。
【００４２】
なお、撮像装置１２００において、バンドパスフィルタによって、フルオレセイン系化合物の蛍光に対応する波長帯域の光のみが光電変換されている場合、撮像画像のすべての画素の輝度は、フルオレセイン系化合物の蛍光の強度を反映したものとなる。このような場合、制御部１１２０は、特殊光が照射された観察対象１５００の撮像画像のすべての画素の輝度の最高値または平均値が所定範囲内となる（すなわち、ほぼ一定になる）ように、特殊光の光量を制御する駆動指示を駆動回路２２１に出力してもよい。
【００４３】
これによれば、ユーザは、特殊観察において、時間経過に伴って、蛍光物質から発せられる蛍光の強度が低下する可能性を気にせずに、蛍光物質を投与した観察対象１５００を特殊観察することができる。したがって、観察システム１は、特殊観察におけるユーザの利便性を向上させることができる。
【００４４】
撮像装置１２００は、白色光または特殊光が照射された観察対象１５００を撮像し、観察対象１５００の撮像画像を取得する。具体的には、撮像装置１２００は、撮像素子を備え、観察対象１５００からの光を光電変換することで、観察対象１５００の撮像画像を取得する。撮像装置１２００が備える撮像素子は、例えば、カラー撮像が可能な公知の撮像素子であってもよく、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどであってもよい。
【００４５】
例えば、撮像装置１２００は、通常観察用の白色光が照射された観察対象１５００から反射する反射光を光電変換することで、通常観察用の撮像画像を取得してもよい。撮像装置１２００は、特殊観察用の特殊光が照射された観察対象１５００にて発せられる蛍光を光電変換することで、特殊観察用の撮像画像を取得してよい。また、撮像装置１２００は、観察対象１５００の撮像画像を短い間隔（例えば、１／３０秒間隔など）で連続して取得することで、観察対象１５００の時間変化を示す動画を取得してもよい。
【００４６】
ここで、本実施形態に係る観察システム１は、通常観察用の白色光と、特殊観察用の特殊光とを時分割にて観察対象１５００に照射し、通常観察および特殊観察の各々の撮像画像を取得してもよい。このような場合、観察システム１は、通常観察および特殊観察の各々の撮像画像を同時にユーザに提示することが可能である。
【００４７】
例えば、図２に示すように、白色光と特殊光とを時分割で生成し、観察対象１５００に照射することが可能である。図２は、通常観察用の白色光と、特殊観察用の特殊光とを時分割で照射することを示すグラフ図である。
【００４８】
具体的には、観察システム１は、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂの各々から出射される赤色光３００Ｒ、緑色光３００Ｇ、および青色光３００Ｂを合波して生成される白色光３００と、赤色光源２２０Ｒ、緑色光源２２０Ｇ、および青色光源２２０Ｂの一部の光源から出射された特殊光４００（例えば、青色光源２２０Ｂから出射される青色光３００Ｂ）と、をパルス状に一定時間のみ照射することで、白色光３００と、特殊光４００とを時分割にて観察対象１５００に照射することができる。
【００４９】
なお、白色光３００における赤色光３００Ｒ、緑色光３００Ｇ、および青色光３００Ｂの各々の光量比は、自然光に近い色温度となり、かつ演色性がより高くなるように、適宜制御され得る。なお、白色光３００および特殊光４００の各々の光量および照射時間は、観察条件等に応じて適宜制御されるため、同じにならなくともよい。
【００５０】
また、観察システム１は、例えば、撮像装置１２００の撮像タイミングごとに、観察対象１５００に照射する光を白色光または特殊光のいずれかに切り替えることで、白色光または特殊光が照射された観察対象１５００をそれぞれ撮像してもよい。観察システム１は、例えば、数秒単位で、交互に観察対象１５００に照射する光を白色光または特殊光のいずれかに切り替えることで、白色光または特殊光が照射された観察対象１５００を撮像してもよい。観察システム１は、例えば、ユーザからの入力に基づいて観察対象１５００に照射する光を白色光または特殊光のいずれかに切り替えることで、白色光または特殊光が照射された観察対象１５００を撮像してもよい。
【００５１】
さらに、撮像装置１２００が連続した動画として観察対象１５００を撮像している場合、制御部１１２０は、撮像フレーム毎または複数の撮像フレーム毎に、交互に、観察対象１５００に照射する光を白色光または特殊光のいずれかに切り替えてもよい。動画における１つの撮像フレームの時間は、例えば、１／３０秒または１／６０秒などである。したがって、撮像フレームを単位として観察対象１５００に照射する光を白色光または特殊光のいずれかに切り替えることで、観察システム１は、ユーザに認識されることなく、通常観察用の撮像画像、および特殊観察用の撮像画像の両方を撮像することが可能である。
【００５２】
本実施形態に係る観察システム１では、光源２２０の各々から出射された光のいずれを用いるのかを制御することで、波長スペクトルが互いに異なる通常観察用の白色光と、特殊観察用の特殊光とが出射される。したがって、光源２２０の各々は、白色光または特殊光のいずれかを生成するのかによって、適宜、点灯または消灯されることになる。ここで、レーザ光源は、ランプ光源と比較して、出力制御、点灯および消灯を機敏かつ精密に行うことができるため、光源２２０の各々がレーザ光源である場合、観察システム１では、光源２２０の各々の点灯および消灯による光量等への影響を小さくすることができる。このような場合、観察システム１は、白色光と特殊光とを交互に生成した場合でも、互いに独立して、白色光および特殊光の光量を制御することが可能である。
【００５３】
＜２．観察システムの動作例＞
次に、図３を参照して、本実施形態に係る観察システム１の動作例について説明する。具体的には、本実施形態に係る観察システム１において、撮像画像の画素の輝度に基づいて特殊光の光量を制御する構成に係る動作について説明する。図３は、本実施形態に係る観察システム１における該動作の一例を説明するフローチャート図である。
【００５４】
図３に示すように、まず、照明装置１１００は、複数の光源２２０のうちの一部の光源から出射された光にて特殊光を生成し、生成した特殊光を観察対象１５００に照射する（Ｓ１０１）。次に、撮像装置１２００は、特殊光が照射された観察対象１５００を撮像する（Ｓ１０３）。続いて、制御部１１２０は、撮像された撮像画像にて、所定の波長帯域に対応する画素の輝度を算出する（Ｓ１０５）。なお、制御部１１２０は、該画素の輝度の撮像画像全体の平均値を算出してもよく、該画素の輝度の撮像画像全体の最高値を算出してもよい。
【００５５】
ここで、所定の波長帯域とは、観察対象１５００に投与された蛍光物質から発せられる蛍光の波長帯域である。例えば、所定の波長帯域が３８０ｎｍ〜４９５ｎｍに含まれる場合、制御部１１２０は、該所定の波長帯域に対応する画素として青色画素を選択し、撮像画像から青色画素の輝度を算出してもよい。または、所定の波長帯域が４９５ｎｍ〜５９０ｎｍに含まれる場合、制御部１１２０は、該所定の波長帯域に対応する画素として緑色画素を選択し、撮像画像から緑色画素の輝度を算出してもよい。または、所定の波長帯域が５９０ｎｍ〜７５０ｎｍに含まれる場合、制御部１１２０は、該所定の波長帯域に対応する画素として赤色画素を選択し、撮像画像から赤色画素の輝度を算出してもよい。
【００５６】
次に、制御部１１２０は、算出した画素の輝度が所定輝度の範囲内に含まれているか否かを判断する（Ｓ１０７）。ここで、所定輝度の範囲とは、特殊観察を行うユーザの視覚にとって負担が少ない輝度の範囲である。算出した画素の輝度が所定輝度の範囲内に含まれる場合（Ｓ１０７／Ｙｅｓ）、観察システム１は、Ｓ１０１に戻って、観察対象１５００への特殊光の照射を行った後（Ｓ１０１）、観察対象１５００の撮像を行う（Ｓ１０３）。
【００５７】
一方、算出した画素の輝度が所定輝度の範囲内に含まれない場合（Ｓ１０７／Ｎｏ）、制御部１１２０は、撮像画像において、画素の輝度が所定輝度の範囲内になる光源２２０の光量を判断する（Ｓ１０９）。具体的には、撮像画像の画素の輝度が所定輝度の範囲を下回った場合、制御部１１２０は、特殊光の光量を増加させるように光源２２０を駆動させる駆動指示を出力する。または、撮像画像の画素の輝度が所定輝度の範囲を上回った場合、制御部１１２０は、特殊光の光量を減少させるように光源２２０を駆動させる駆動指示を出力する。続いて、駆動回路２２１は、制御部１１２０から出力された駆動指示に基づいて、特殊光を生成する光源２２０の出力を制御する（Ｓ１１１）。その後、観察システム１は、Ｓ１０１に戻って、観察対象１５００への特殊光の照射を行った後（Ｓ１０１）、観察対象１５００の撮像を行う（Ｓ１０３）。
【００５８】
以上の動作例によれば、本実施形態に係る観察システム１は、特殊観察において、観察対象１５００から発せられる蛍光が所定範囲内となるように、観察対象１５００に照射される特殊光の光量を制御することが可能である。したがって、観察システム１は、観察対象１５００から発せられ、時間経過に伴って変動し得る蛍光の強度を略一定にすることができるため、特殊観察におけるユーザの利便性を向上させることができる。
【００５９】
＜３．観察光の制御パターン＞
続いて、図４〜図７を参照して、本実施形態に係る観察システム１における観察光の制御パターンについて説明する。図４〜図７は、本実施形態に係る観察システム１における観察光の制御パターンの一例を示すグラフ図である。
【００６０】
上述したように、本実施形態に係る観察システム１では、通常観察用の白色光と、特殊観察用の特殊光とを任意のタイミングで切り替えることが可能である。そこで、以下では、第１〜第４の制御パターンを例示して、本実施形態に係る観察システム１における白色光と特殊光との切り替え、および光量の制御パターンについて説明する。
【００６１】
（３．１．第１の制御パターン）
まず、図４を参照して、観察システム１の第１の制御パターンについて説明する。
【００６２】
図４に示すように、第１の制御パターンでは、通常観察用の白色光（白色光３００−１、３００−２、３００−３…）と、特殊観察用の特殊光（特殊光４００−１、４００−２、４００−３…）とをパルス状に交互に観察対象１５００に照射する。これによれば、観察システム１は、通常観察用の画像と、特殊観察用の画像とを交互に撮像することができる。
【００６３】
観察システム１が観察対象１５００の画像を連続したフレームにて、リアルタイム動画として撮像している場合、白色光および特殊光は、１フレームごとに切り替えられてもよく、数フレームごとに切り替えられてもよい。このような場合、白色光および特殊光の照射時間は、それぞれ１／３０秒または１／６０秒などであってもよい。
【００６４】
ここで、観察対象１５００に照射される特殊光の光量は、特殊光が照射された観察対象を直前に撮像した撮像画像の画素の輝度に基づいて、撮像画像の画素の輝度が略一定となるように制御されてもよい。例えば、特殊光４００−２の光量は、特殊光４００−１を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。同様に、特殊光４００−３の光量は、特殊光４００−２を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。
【００６５】
特殊光を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度は、蛍光物質の拡散、または光退色等によって徐々に低下することが考えられる。観察システム１は、特殊光の光量を適宜制御することで、観察対象１５００に投与された蛍光物質から発せられる蛍光強度が変動した場合でも、観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度を略一定に維持することが可能である。
【００６６】
一方、観察対象１５００に照射される白色光の光量は、白色光３００−１、３００−２、３００−３にて一定であってもよい。白色光を照射した観察対象１５００の撮像画像は、特殊光を照射した観察対象１５００の撮像画像と比較して、画素の輝度の変動が少ないと考えられる。したがって、白色光３００−１、３００−２、３００−３の光量は、特殊光４００−１、４００−２、４００−３の光量のように可変に制御されなくともよい。
【００６７】
したがって、第１の制御パターンによれば、ユーザは、通常観察用の撮像画像と、特殊観察用の撮像画像とを同時に観察することができる。
【００６８】
（３．２．第２の制御パターン）
次に、図５を参照して、観察システム１の第２の制御パターンについて説明する。
【００６９】
図５に示すように、第２の制御パターンでは、光量一定の特殊観察用の特殊光（４１０−１、４１０−２、４１０−３…）と、光量可変の特殊観察用の特殊光（４００−１、４００−２、４００−３…）とをパルス状に交互に観察対象１５００に照射してもよい。これによれば、観察システム１は、時間経過による蛍光の強度変動を反映した特殊観察用の画像と、画素の輝度を略一定に維持した特殊観察用の画像とを交互に撮像することができる。
【００７０】
例えば、観察システム１は、照射する光量を一定量Ｌに維持した特殊光４１０−１、４１０−２、４１０−３と、照射する光量を撮像画像の画素の輝度に基づいて制御した特殊光４００−１、４００−２、４００−３と、を交互に観察対象１５００に照射してもよい。観察システム１が観察対象１５００の画像を連続したフレームにて、リアルタイム動画として撮像している場合、光量一定の特殊観察用の特殊光と、光量可変の特殊観察用の特殊光とは、１フレームごとに切り替えられてもよく、数フレームごとに切り替えられてもよい。なお、各々の特殊光の照射時間は、それぞれ１／３０秒または１／６０秒などであってもよい。
【００７１】
これは、観察の目的または条件等によっては、観察対象１５００から発せられる蛍光強度の時間変化を観察することがあり得るためである。このような場合、観察システム１は、撮像画像の画素の輝度が観察対象１５００から発せられる蛍光強度を反映した輝度となるように、観察対象１５００に照射される特殊光の光量を一定にすることが好ましい。
【００７２】
一方で、観察対象１５００にて蛍光が発せられる箇所を観察する目的では、撮像画像の画素の輝度は、略一定となることが好ましい。このような場合、観察システム１は、撮像画像の画素の輝度が略一定となるように、特殊光が照射された観察対象を撮像した撮像画像の画素の輝度に基づいて、観察対象１５００に照射される特殊光の光量を制御してもよい。
【００７３】
例えば、特殊光４００−２の光量は、特殊光４００−１を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。同様に、特殊光４００−３の光量は、特殊光４００−２が照射された観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。
【００７４】
なお、特殊光の光量は、光量可変に制御された特殊光４００−１、４００−２、４００−３以外の特殊光を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよいことはいうまでもない。例えば、特殊光４００−２の光量は、直前に撮像された撮像画像である、特殊光４１０−２を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。
【００７５】
このような場合、観察システム１は、いずれの観察画像の輝度に基づいて照射される特殊光の光量が制御されたのかを、後ほどユーザが参照することができるようにすることが好ましい。例えば、観察システム１は、観察対象１５００の画像と、該画像を撮像した際に観察対象１５００に照射された特殊光の光量を制御した様態とを対応付けて記憶させてもよい。より具体的には、観察システム１は、画像を撮像した際に観察対象１５００に照射された特殊光の光量がどのように制御されたのかを、観察対象１５００の画像に埋め込み情報として記憶させてもよい。
【００７６】
したがって、第２の制御パターンによれば、ユーザは、異なる観察目的のために、異なる光量の特殊光を照射して撮像した観察画像を同時に観察することが可能である。
【００７７】
（３．３．第３の制御パターン）
続いて、図６を参照して、観察システム１の第３の制御パターンについて説明する。
【００７８】
図６に示すように、第３の制御パターンでは、第２の制御パターンと同様に、光量一定の特殊観察用の特殊光（４１０−１、４１０−２、４１０−３…）と、光量可変の特殊観察用の特殊光（４００−１、４００−２、４００−３…）と、をパルス状に交互に観察対象１５００に照射してもよい。ただし、第３の制御パターンでは、特殊光の光量が閾値Ｌｔｈを超えないように、特殊光の光量の上限が設定されていることが第２の制御パターンと異なる。これによれば、観察システム１は、過剰な光量の特殊光が観察対象１５００に照射されることで、観察対象１５００、観察対象１５００に投与した蛍光物質、および光源２２０等に過大な負荷がかかってしまうことを防止することができる。
【００７９】
例えば、観察システム１は、照射する光量を一定量Ｌに維持した特殊光４１０−１、４１０−２、４１０−３と、照射する光量を撮像画像の画素の輝度に基づいて制御した特殊光４００−１、４００−２、４００−３と、を交互に観察対象１５００に照射してもよい。ここで、特殊光４００−３において、撮像画像の画素の輝度に基づいて算出された光量が閾値Ｌｔｈを超えてしまう場合、観察システム１は、観察対象１５００に照射する特殊光４００−３の光量を閾値Ｌｔｈ以下の光量に抑制する。したがって、観察対象１５００には、閾値Ｌｔｈ以下の光量に抑制された特殊光４００Ａが照射される。
【００８０】
このような場合、観察システム１は、撮像された観察画像を画像処理することで、観察画像の画素の輝度が略一定に維持されるようにしてもよい。例えば、観察システム１は、撮像画像のＳ／Ｎ比、明るさ、コントラスト、またはシャープネスなどを制御することで、観察画像の画素の輝度が略一定に維持されるようにしてもよい。
【００８１】
したがって、第３の制御パターンによれば、ユーザは、観察対象１５００、観察対象１５００に投与した蛍光物質、および光源２２０等に過大な負荷をかけることなく、特殊観察を行うことが可能である。
【００８２】
（３．４．第４の制御パターン）
次に、図７を参照して、観察システム１の第４の制御パターンについて説明する。
【００８３】
図７に示すように、第４の制御パターンでは、通常観察用の白色光（白色光３００−１、３００−２、３００−３…）と、光量一定の特殊観察用の特殊光（４１０−１、４１０−２、４１０−３…）と、光量可変の特殊観察用の特殊光（４００−１、４００−２、４００−３…）と、をパルス状に順番に観察対象１５００に照射してもよい。これによれば、観察システム１は、波長スペクトルおよび光量等を変化させた光を照射した観察対象１５００の画像を順番に撮像することができる。
【００８４】
例えば、観察システム１は、通常観察用の白色光３００−１、３００−２、３００−３と、照射する光量を一定量Ｌに維持した特殊光４１０−１、４１０−２、４１０−３と、照射する光量を撮像画像の画素の輝度に基づいて制御した特殊光４００−１、４００−２、４００−３と、を順番に観察対象１５００に照射してもよい。
【００８５】
観察システム１が観察対象１５００の画像を連続したフレームにて、リアルタイム動画として撮像している場合、通常観察用の白色光と、光量一定の特殊観察用の特殊光と、光量可変の特殊観察用の特殊光とは、１フレームごとに切り替えられてもよく、数フレームごとに切り替えられてもよい。このような場合、各々の光の照射時間は、それぞれ１／３０秒または１／６０秒などであってもよい。
【００８６】
光源２２０がレーザ光源である場合、本実施形態に係る観察システム１では、状態遷移による光量等の経時変動を考慮することなく、光源２２０の各々の点灯、消灯、および光量の制御を迅速に行うことができる。したがって、観察システム１は、波長スペクトルおよび光量等を変化させた様々な光を観察対象１５００に照射することが可能である。
【００８７】
なお、特殊光４００−２の光量は、特殊光４００−１を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。同様に、特殊光４００−３の光量は、特殊光４００−２を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。または、第３の制御パターンにて説明したように、特殊光の光量は、光量可変に制御された特殊光４００−１、４００−２、４００−３以外の特殊光を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。例えば、特殊光４００−２の光量は、直前に撮像された撮像画像である、特殊光４１０−２を照射した観察対象１５００の撮像画像の画素の輝度に基づいて制御されてもよい。
【００８８】
したがって、第４の制御パターンによれば、ユーザは、波長スペクトルおよび光量等が異なる光を照射した観察対象１５００の画像を同時に観察することが可能である。
【００８９】
＜４．観察システムの具体例＞
続いて、図８を参照して、本開示の一実施形態に係る観察システム１のより具体的な構成例について説明する。図８は、本実施形態に係る観察システム１の具体的な構成例を示す模式図である。
【００９０】
図８に示すように、観察システム１は、照明装置１１００と、撮像装置１２００と、情報処理装置１３００と、表示装置１４００と、を備える。なお、図８では、照明装置１１００から出力される観察光が照射される観察対象１５００を併せて図示した。
【００９１】
（照明装置１１００）
照明装置１１００は、第１の光源１０１と、第１のコリメート光学系１０３と、第１のハーフミラー１１０７と、第１の光検出器１１０９と、制御部１１２０と、第２の光源１２０と、第２のコリメート光学系１１９と、第２のハーフミラー１１０３と、第２の光検出器１１０５と、拡散部材１１１と、第３のコリメート光学系１１３と、ダイクロイックミラー１１５と、コンデンサ光学系１１７とを備える。第２の光源１２０は、例えば、図１で示した光源２２０に対応し、制御部１１２０は、図１で示した制御部１１２０に対応する。
【００９２】
第１の光源１０１から出射された光は、第１のコリメート光学系１０３を通過することで、略平行光となってダイクロイックミラー１１５に入射する。また、第１の光源１０１から出射された光は、第１のハーフミラー１１０７にて一部が分波されて、第１の光検出器１１０９に入射する。一方、第２の光源１２０から出射された光は、第２のコリメート光学系１０９、拡散部材１１１、および第３のコリメート光学系１１３を順に通過することで、略平行光となってダイクロイックミラー１１５に入射する。また、第２の光源１２０から出射された光は、第２のハーフミラー１１０３にて一部が分波されて、第２の光検出器１１０５に入射する。ダイクロイックミラー１１５は、第１の光源１０１および第２の光源１２０から出射された光を合波する。合波された光は、観察光として、コンデンサ光学系１１７を介してライトガイド１３０に入射する。
【００９３】
第１の光源１０１は、例えば、白色光源で構成され、白色光を出射する。第１の光源１０１を構成する白色光源の種類は、特に限定されるものではないが、第１の光源１０１は、例えば、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、レーザ励起蛍光体、キセノンランプ、またはハロゲンランプなどで構成されてもよい。具体的には、第１の光源１０１は、青色ＬＥＤによって励起される蛍光体を用いた、いわゆる蛍光体方式の白色ＬＥＤで構成されてもよい。
【００９４】
本実施形態に係る観察システム１では、第１の光源１０１は、任意の構成であり、場合によっては観察システム１に備えられていなくともよい。ただし、観察システム１に第１の光源１０１が備えられる場合、観察システム１は、白色光源から出射される光を用いて通常観察用の白色光を生成することができるため、通常観察用の白色光の演色性を向上させることができる。このような第１の光源１０１を備える観察システム１は、通常観察時の観察対象の撮像画像の色味を、自然光下の肉眼観察の場合の色味により近づけることが可能となる。
【００９５】
なお、本実施形態に係る観察システム１は、第３の光源として、可視光帯域以外の光を出射する光源をさらに備えていてもよい。具体的には、観察システム１は、第３の光源として、近赤外帯域の光を出射する光源、または紫外帯域の光を出射する光源等を備えていてもよい。このような第３の光源を備えることにより、観察システム１は、使用可能な蛍光物質の種類を増加させることができる。例えば、観察システム１は、蛍光物質として、近赤外帯域に励起波長を有するインドシアニングリーン（ＩＣＧ）、または紫外帯域に励起波長を有する５−アミノレブリン酸（５−ＡＬＡ）などを使用することが可能となる。
【００９６】
第１のコリメート光学系１０３は、第１の光源１０１から出射された白色光を平行光束に変換し、第３のコリメート光学系１１３を通過した光とは異なる方向（例えば、互いの光軸が略直交する方向）からダイクロイックミラー１１５に入射させる。第１のコリメート光学系１０３を通過した光は、完全な平行光線である必要はなく、平行光線に近い状態の発散光であればよい。
【００９７】
第１のハーフミラー１１０７は、例えば、第１の光源１０１と、ダイクロイックミラー１１５との間に設けられ、第１の光源１０１から出射された光の一部を分波する。分波された光は、第１の光検出器１１０９に入射する。第１のハーフミラー１１０７は、分波部材の一例であり第１のハーフミラー１１０７の替わりに、他の分波部材が用いられてもよい。
【００９８】
第１の光検出器１１０９は、第１の光源１０１から出射された光の光量を検出し、検出した光の光量を第１光源駆動制御部１１２１に出力する。これにより、第１光源駆動制御部１１２１は、例えば、検出された光の光量に基づいて第１の光源１０１から出射される光の光量を制御することができる。第１の光検出器１１０９は、例えば、フォトダイオードまたはカラーセンサなどの公知の光検出器で構成されてもよい。
【００９９】
第２の光源１２０は、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源にて構成される。第２の光源１２０に備えられる複数の光源の波長帯域は、合波することで白色光が生成されるように選択される。
【０１００】
具体的には、第２の光源１２０は、異なる波長帯域の光を出射する複数のレーザ光源にて構成されてもよい。レーザ光源は、キセノンランプまたはハロゲンランプ等のランプ光源とは異なり、印加される駆動電流または駆動電圧を制御することで、出射される光の光量を制御することが可能である。レーザ光源で構成されることにより、第２の光源１２０は、光量等をより迅速かつ精密に制御することが可能となる。
【０１０１】
ただし、第２の光源１２０は、光量等を電気的に制御可能であれば、レーザ光源以外の他の種類の光源で構成されてもよい。ただし、レーザ光源は、射出光の拡散が小さいため、第２の光源１２０が複数のレーザ光源で構成される場合、後述する第２の光検出器１１０５において、第２の光源１２０の光量の検出をより容易に行うことが可能となる。
【０１０２】
第２のコリメート光学系１０９は、第２の光源１２０から出射された光（すなわち、第２の光源１２０を構成する各レーザ光源の光を合波した白色光、または第２の光源１２０の一部のレーザ光源の光にて構成される特殊光）を平行光束へと変換する。第２のコリメート光学系１０９は、後段に設けられた拡散部材１１１に入射する光を平行光束に変換することで、拡散部材１１１での光の拡散状態の制御を容易にする。第２のコリメート光学系１０９を通過した光は、完全な平行光線である必要はなく、平行光線に近い状態の発散光であればよい。
【０１０３】
第２のハーフミラー１１０３は、例えば、第２のコリメート光学系１０９と、拡散部材１１１との間に設けられ、第２の光源１２０から出射された光の一部を分波する。第２のハーフミラー１１０３によって分波された光は、第２の光検出器１１０５に入射する。第２のハーフミラー１１０３は、分波部材の一例であり、第２のハーフミラー１１０３の替わりに他の分波部材が用いられてもよい。
【０１０４】
第２の光検出器１１０５は、第２の光源１２０から出射された光の光量を検出し、検出した光の光量を第２光源駆動制御部１１２３に出力する。これにより、第２光源駆動制御部１１２３は、例えば、検出された光の光量に基づいて第２の光源１２０から出射される光の光量を制御することができる。第２の光検出器１１０５は、例えば、フォトダイオードまたはカラーセンサなどの公知の光検出器で構成されてもよい。
【０１０５】
拡散部材１１１は、第２のコリメート光学系１０９の焦点位置の近傍範囲（例えば、焦点位置から前後に焦点距離の１０％程度の範囲）に設けられ、第２のコリメート光学系１０９から出射された光を拡散させる。これにより、拡散部材１１１における光の出射端は、２次光源と見なせるようになる。複数の光源から出射された光を合波した光は、複数の光源ごとに光の発散角にばらつきが存在し得るため、拡散部材１１１を通して２次光源に変換することで、合波された光の発散角を統一してもよい。
【０１０６】
拡散部材１１１により生成される２次光源の大きさは、第２のコリメート光学系１０９の焦点距離によって制御することが可能である。また、拡散部材１１１により生成される２次光源の出射光のＮＡ（開口数）は、拡散部材１１１の拡散角度によって制御することが可能である。したがって、拡散部材１１１は、ライトガイド１３０に結合する際の集光スポットのサイズ、および入射ＮＡの両方を独立に制御することが可能である。
【０１０７】
拡散部材１１１の種類は特に限定されるものではなく、公知の各種拡散素子を用いることが可能である。例えば、拡散部材１１１は、フロスト型のすりガラス、ガラス内に光拡散物質を分散させたオパール型の拡散板、またはホログラフィック拡散板などであってもよい。特に、ホログラフィック拡散板は、基板上に施されたホログラフィックパターンによって、出射光の拡散角度を任意に設定することも可能である。
【０１０８】
第３のコリメート光学系１１３は、拡散部材１１１からの光（すなわち、２次光源からの光）を平行光束に変換し、ダイクロイックミラー１１５に入射させる。なお、第３のコリメート光学系１１３を通過した光は、完全な平行光線である必要はなく、平行光線に近い状態の発散光であればよい。
【０１０９】
ダイクロイックミラー１１５は、互いに光軸が略直交する方向から入射する第１の光源１０１から出射された光と、第２の光源１２０から出射された光とを合波する。
【０１１０】
図８に示す構成例では、ダイクロイックミラー１１５は、第２の光源１２０から出射される光に対応する波長帯域の光のみを透過させ、それ以外の波長帯域の光を反射するように設計される。このような場合、第２の光源１２０から出射された光は、ダイクロイックミラー１１５を透過してコンデンサ光学系１１７に入射する。また、第１の光源１０１から出射された光は、第２の光源１２０からの光に対応する波長帯域以外の帯域の光のみがダイクロイックミラー１１５にて反射されてコンデンサ光学系１１７に入射する。これにより、ダイクロイックミラー１１５は、第１の光源１０１から出射された光と、第２の光源１２０から出射された光とを合波することができる。
【０１１１】
なお、ダイクロイックミラー１１５は、第１の光源１０１、および第２の光源１２０からそれぞれ出射された光を合波する光学部材の一例であり、他の光学部材を用いることも可能である。例えば、光学部材として、異なる波長を有する複数の光を合波することが可能なダイクロイックプリズム、異なる偏光を有する複数の光を合波することが可能な偏光ビームスプリッタ、または、異なる振幅を有する複数の光を合波することが可能なビームスプリッタを用いることも可能である。
【０１１２】
コンデンサ光学系１１７は、ダイクロイックミラー１１５によって合波された光を所定の近軸横倍率でライトガイド１３０に結像させる。コンデンサ光学系１１７は、例えば、集光レンズによって構成されてもよい。
【０１１３】
ライトガイド１３０は、照明装置１１００から出射された光を撮像装置１２００の鏡筒１２１０に導く。ライトガイド１３０は、例えば、光ファイバにて構成されてもよい。ライトガイド１３０を構成する光ファイバの種類は特に限定されるものではなく、公知のマルチモード光ファイバ（例えば、ステップインデックス型マルチモードファイバなど）を用いることが可能である。光ファイバのコア径も特に限定されるものではなく、例えば、１ｍｍ程度であればよい。
【０１１４】
なお、上記の照明装置１１００において、第３のコリメート光学系１１３と、コンデンサ光学系１１７とによる結像倍率は、（コンデンサ光学系１１７の焦点距離）／（第３のコリメート光学系１１３の焦点距離）によって設定され得る。例えば、第３のコリメート光学系１１３と、コンデンサ光学系１１７とによる結像倍率は、２次光源の大きさおよび発散角がライトガイド１３０のコア径および入射ＮＡにマッチングするように設定される。
【０１１５】
第１のコリメート光学系１０３と、コンデンサ光学系１１７とによる結像倍率は、（コンデンサ光学系１１７の焦点距離）／（第１のコリメート光学系１０３の焦点距離）によって設定され得る。例えば、第１のコリメート光学系１０３と、コンデンサ光学系１１７とによる結像倍率は、第１の光源１０１からの光がライトガイド１３０のコア径および入射ＮＡにマッチングし、高効率でライトガイド１３０に結合されるように設定される。
【０１１６】
制御部１１２０は、照明装置１１００の各構成を制御する制御回路である。具体的には、制御部１１２０は、第１の光源１０１を制御する第１光源駆動制御部１１２１、および第２の光源１２０を制御する第２光源駆動制御部１１２３を含む。制御部１１２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサによって構成され、これらのプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することで、各種機能を実現する。
【０１１７】
具体的には、第１光源駆動制御部１１２１は、第１の光源１０１の出力光量を制御する。例えば、第１光源駆動制御部１１２１は、第１の光源１０１の駆動電流を制御することにより、第１の光源１０１の出力光量を制御してもよい。第２光源駆動制御部１１２３は、第２の光源１２０の出力光量を制御する。例えば、第２光源駆動制御部１１２３は、第２の光源１２０に備えられる各レーザ光源の駆動電流を制御することにより、第２の光源１２０の出力光量を制御してもよい。
【０１１８】
（撮像装置１２００）
撮像装置１２００は、鏡筒１２１０と、撮像ユニット１２２０と、を備える。
【０１１９】
鏡筒１２１０は、例えば、硬性の略円筒形状、または可撓性を有するチューブ状にて構成される。鏡筒１２１０には、内部に照明装置１１００から延伸されたライトガイド１３０が導入され、照明装置１１００から出射された観察光を観察対象１５００まで導く。また、鏡筒１２１０は、観察対象１５００にて反射された光を取得し、撮像ユニット１２２０まで導く。
【０１２０】
撮像ユニット１２２０は、撮像素子１２２１を備え、観察対象１５００からの光を光電変換する。撮像素子１２２１は、例えば、カラー撮像が可能な撮像素子である。撮像素子１２２１は、ＣＣＤイメージセンサ、またはＣＭＯＳイメージセンサなどの公知の撮像素子を用いることが可能である。撮像ユニット１２２０は、撮像素子１２２１にて光電変換した画像信号を情報処理装置１３００に出力する。例えば、撮像ユニット１２２０は、後述する特殊観察画像生成部１３０１、および通常観察画像生成部１３０３に画像信号を出力してもよい。
【０１２１】
なお、撮像ユニット１２２０は、所定の波長帯域の光のみを透過させる光学フィルタを備えていてもよい。例えば、光学フィルタは、誘電体多層膜にて構成され、観察対象１５００に投与した蛍光物質が発する蛍光を含む所定の波長帯域の光のみを透過させるバンドパスフィルタであってもよい。このような光学フィルタを用いることによって、撮像素子１２２１は、観察対象１５００に投与した蛍光物質が発する蛍光を選択的に光電変換することが可能となる。
【０１２２】
（情報処理装置１３００）
情報処理装置１３００は、撮像装置１２００から入力された画像信号に基づいて、観察対象１５００の観察像を生成する。また、情報処理装置１３００は、生成した観察像に基づいて、照明装置１１００の光量の制御に用いられるフィードバック信号を照明装置１１００に出力する。
【０１２３】
具体的には、情報処理装置１３００は、特殊観察画像生成部１３０１と、通常観察画像生成部１３０３と、観察像生成部１３０５と、入力部１３０７と、を備える。例えば、情報処理装置１３００は、ＣＰＵ、ＭＰＵもしくはＤＳＰ等のプロセッサ、またはこれらのプロセッサが搭載されたマイコン等を備え、該プロセッサが所定のプログラムに従った演算処理を実行することで、情報処理装置１３００の各機能が実現される。
【０１２４】
特殊観察画像生成部１３０１は、撮像素子１２２１から出力された画像信号に基づいて観察対象１５００の特殊観察用の画像を生成する。具体的には、特殊観察画像生成部１３０１は、観察対象１５００に投与された蛍光物質が発する蛍光に対応する色の画素の出力信号に基づいて、特殊観察用の画像を生成してもよい。
【０１２５】
例えば、蛍光物質であるフルオレセイン系化合物が発する蛍光の極大波長は、５２１ｎｍである。したがって、撮像素子１２２１が赤色、緑色、および青色の三色にてカラー画像信号を生成する場合、撮像素子１２２１は、緑色光を光電変換する画素にてフルオレセイン系化合物が発する蛍光を光電変換することが可能である。このような場合、特殊観察画像生成部１３０１は、撮像素子１２２１から出力される画像信号のうち、緑色に対応する画像信号に基づいて撮像画像を生成することで、特殊観察用の画像を生成することができる。
【０１２６】
なお、撮像ユニット１２２０に、観察対象１５００から発せられる蛍光を選択的に透過させるバンドパスフィルタが備えられる場合、撮像素子１２２１から出力されるカラー画像信号は、観察対象１５００から発せられる蛍光の強度を反映したものとなる。このような場合、特殊観察画像生成部１３０１は、撮像素子１２２１から出力される画像信号に基づいて撮像画像を生成することで、特殊観察用の画像を生成することができる。
【０１２７】
通常観察画像生成部１３０３は、撮像素子１２２１からの出力信号に基づいて、観察対象１５００の通常観察用の画像を生成する。具体的には、通常観察画像生成部１３０３は、撮像素子１２２１から出力された赤色、緑色、および青色の三色を含む画像信号に基づいて、カラー画像を生成することで、通常観察用の画像を生成することができる。
【０１２８】
観察像生成部１３０５は、特殊観察画像生成部１３０１によって生成された特殊観察用の画像、および通常観察画像生成部１３０３によって生成された通常観察用の画像の少なくともいずれかを含む観察像を生成する。観察像生成部１３０５によって生成された観察像は、例えば、表示装置１４００に出力されることで、ユーザによって視認され得る。観察像生成部１３０５によって生成された観察像は、上述した特殊観察用の画像または通常観察用の画像のいずれかを一方を含んでもよく、特殊観察用の画像および通常観察用の画像の両方を含んでもよい。観察像生成部１３０５によって生成される観察画像の詳細は、例えば、入力部１３０７を介したユーザからの入力によって決定されてもよい。
【０１２９】
入力部１３０７は、ユーザの操作入力を受け付ける入力インターフェースである。入力部１３０７は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバー等、ユーザによって操作される入力装置によって構成される。ユーザは、入力部１３０７を操作することによって、各種の情報または指示を観察システム１に入力することができる。
【０１３０】
入力部１３０７は、通常観察、特殊観察、または通常観察および特殊観察の両方のうちのいずれかを行うかを指示する信号を観察システム１に対して入力してもよい。これによれば、ユーザは、通常観察モード、特殊観察モード、通常／特殊観察モード（通常観察および特殊観察を同時に実行するモード）のうちのいずれかを選択する旨の指示を観察システム１に対して入力することができる。ユーザによって選択された情報は、観察像生成部１３０５、ならびに照明装置１１００の第１光源駆動制御部１１２１および第２光源駆動制御部１１２３に入力される。これにより、第１光源駆動制御部１１２１および第２光源駆動制御部１１２３は、選択された観察モードに基づいて、第１の光源１０１および第２の光源１２０を駆動させる。また、観察像生成部１３０５は、選択された観察モードに基づいて、観察像を生成する。
【０１３１】
（表示装置１４００）
表示装置１４００は、情報処理装置１３００の観察像生成部１３０５によって生成された画像を表示する。表示装置１４００は、例えば、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、およびＥＬディスプレイ装置等の公知の表示装置であってよい。ユーザは、表示装置１４００に表示された画像を視認することにより、観察対象１５００の診断または治療等を行うことができる。
【０１３２】
以上の構成を備える観察システム１は、例えば、内視鏡装置、または顕微鏡装置として用いることが可能である。
【０１３３】
＜５．付記＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３４】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１３５】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
合波することで白色光を生成可能な、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源と、
前記複数の光源のうちの一部の光源から出射された光にて構成される第１の光を観察対象に照射する光学系と、
前記第１の光が照射された観察対象の撮像画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて、前記第１の光の光量を制御する光源制御部と、
を備える、観察システム。
（２）
前記光源制御部は、前記画素の輝度が所定範囲の値となるように、前記第１の光の光量を制御する、前記（１）に記載の観察システム。
（３）
前記光学系は、前記複数の光源から出射された光を合波することで、白色光である第２の光を生成し、前記第２の光を前記観察対象に照射する、前記（２）に記載の観察システム。
（４）
前記光源制御部は、前記観察対象に照射する光を時分割で、前記第１の光または前記第２の光に切り換える、前記（３）に記載の観察システム。
（５）
前記撮像装置は、前記観察対象の撮像画像を連続して撮像し、
前記光源制御部は、撮像された撮像画像ごとに、前記観察対象に照射する光を切り換える、前記（４）に記載の観察システム。
（６）
前記光源制御部は、前記観察対象に照射される前記第１の光の光量を時分割で、一定の光量、または前記撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて制御された光量に切り換える、前記（２）〜（５）のいずれか一項に記載の観察システム。
（７）
前記撮像画像は、前記撮像画像が撮像された時に前記観察対象に照射されていた前記第１の光の光量と対応付けられる、前記（６）に記載の観察システム。
（８）
前記光源制御部は、前記画素の輝度を所定範囲の値とする前記第１の光の光量が閾値を超える場合、前記第１の光の光量を前記閾値に制御する、前記（２）〜（７）のいずれか一項に記載の観察システム。
（９）
前記複数の光源は、レーザ光源である、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の観察システム。
（１０）
前記複数の光源は、赤色光源、緑色光源、および青色光源である、前記（９）に記載の観察システム。
（１１）
白色光を出射する白色光源をさらに備える、前記（１）〜（１０）のいずれか一項に記載の観察システム。
（１２）
前記複数の光源のいずれとも異なる波長帯域の光を出射する特殊光源をさらに備える、前記（１）〜（１１）のいずれか一項に記載の観察システム。
（１３）
観察対象の撮像画像の所定の波長帯域に対応する画素の輝度に基づいて、前記観察対象に照射する第１の光の光量を制御する光源制御部を備え、
前記第１の光は、合波することで白色光を生成可能な、異なる波長帯域の光を出射する複数の光源のうちの一部の光源から出射された光にて構成される、光源制御装置。
【符号の説明】
【０１３６】
１          観察システム
２００      光学系
２０１      ミラー
２０３      ダイクロイックミラー
２０５      ダイクロイックミラー
２２０Ｂ    青色光源
２２０Ｇ    緑色光源
２２０Ｒ    赤色光源
２２１Ｂ    青色光源駆動回路
２２１Ｇ    緑色光源駆動回路
２２１Ｒ    赤色光源駆動回路
３００      白色光
４００      特殊光
１１００    照明装置
１１２０    制御部
１２００    撮像装置
１５００    観察対象
【図１】
2018216276.tif 000003
【図２】
2018216276.tif 000004
【図３】
2018216276.tif 000005
【図４】
2018216276.tif 000006
【図５】
2018216276.tif 000007
【図６】
2018216276.tif 000008
【図７】
2018216276.tif 000009
【図８】
2018216276.tif 000010
【国際調査報告】
2018216276.tif 000011
2018216276.tif 000012
2018216276.tif 000013