(57)【要約】【課題】医療診断に用いられる特定波長あるいは特定波長帯域の分光画像を正確に抽出できるようにし、かつ波長設定の任意性を高める。【解決手段】硬性鏡２で得たカラー画像はフィールドレンズ１６の入射面に結像される。結像面１４ａのカラー画像を第一レンズ１８でスリット２０ａが形成された遮光シート２０に結像する。遮光シート２０の移送によりスリット２０ａを移動させ、カラー画像をライン状画像に分解する。それぞれのライン状画像からの画像光を第二レンズ２５で平行光化して可動ミラー２６に入射させる。可動ミラー２６の傾斜角をスリット２０ａの位置に対応させ、グリズム２７に一定の方向から入射する。第三レンズ２８によりグリズム２７から波長に応じた出射角で出射する光をイメージセンサ３０上に結像してライン分光画像を撮像する。【選択図】図３
2011177248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療診断用のカラー画像を光軸と垂直な面内でラインスキャンし、そのスキャン位置ごとに前記カラー画像を細長いライン状画像に順次に分解するラインスキャン手段と、
前記ライン状画像ごとに得られた画像光を平行光化する平行化光学系と、
前記平行化光学系で平行光化された画像光を波長に応じた向きに分散して出射させる分光器と、
前記平行化光学系と前記分光器との間の光路中に回転自在に配置され、前記スキャン位置に対応する傾斜角で画像光を反射し、スキャン位置に係わらず画像光を前記分光器に一定の角度で入射させる可動ミラーと、
前記分光器から出射した画像光を結像させる分光結像光学系と、
前記分光結像光学系によって結像された画像光を撮像する撮像手段と、
を有することを特徴とする医療用分光画像撮像装置。
【請求項２】
前記ラインスキャン手段によってライン状画像に分割される前の前記カラー画像の光束を光束分割手段で分岐し、エリア型固体撮像素子に結像させて通常観察用のカラー画像を撮像することを特徴とする請求項１記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項３】
前記可動ミラーの回転軸は前記ラインスキャン手段で分解されたライン状画像のライン方向と平行であり、前記分光器は入射した画像光を前記可動ミラーの回転軸と直交する面内での出射角が異なるように波長に応じた向きに分散させることを特徴とする請求項１または２記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項４】
前記分光器は、グレーティングの入射面と出射面とのそれぞれに、頂角が対向するように一対の三角プリズムを接合したグリズムであることを特徴とする請求項３記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項５】
前記ラインスキャン手段は、光透過スリットを形成した遮光シートと、前記カラー画像の像面の近傍で前記光透過スリットが前記スキャン方向に移動するように前記遮光シートを移動させるシート移動手段とを含むことを特徴とする請求項４記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項６】
前記ラインスキャン手段が像側テレセントリック光学系を含み、前段の光学系によって結像されたカラー画像が前記像側テレセントリック光学系によって前記遮光シートの表面またはその近傍に結像されることを特徴とする請求項５記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項７】
前記撮像手段は、前記分光結像光学系の結像面に沿って移動自在であり、かつ前記可動ミラーの回転軸と平行に延びたラインセンサであることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項８】
前記ラインスキャン手段のスキャン動作中に、前記ラインセンサを所定位置に静止させたまま撮像可能であることを特徴とする請求項７記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項９】
前記ラインスキャン手段のスキャン範囲が任意に設定可能であることを特徴とする請求項８記載の医療用分光画像撮像装置。
【請求項１０】
内視鏡の後端に接続可能であり、前記カラー画像が内視鏡を通して得られるカラー画像であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか記載の医療用分光画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定波長あるいは特定波長帯域の精密な分光画像が取得できる医療用分光画像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療診断の場では、Ｘ線画像や超音波画像、さらにはＭＲＩ画像など様々な画像情報が広く利用されてきている。最近では、病変部の識別や治癒の経過などをより明確に判断することができる分光画像の利用も行われている。分光画像は通常のカラー画像の中から特定波長あるいは特定波長帯域の画像だけを抽出して得られるもので、例えば造影剤の注入や特定波長帯域の励起光の照射によって病変部が発する特定波長の蛍光のみを抽出して画像化し、さらには特定の狭波長帯域の照明光を患部に照射したときに得られる反射光を画像化して通常のカラー画像では識別しにくい病変部を顕在化させて診断の確度を高めることができるという利点がある。
【０００３】
従来こうした分光画像を得るには、特許文献１で知られるように、観察部位の画像を撮像する際に適宜のカラーフィルタやダイクロイックミラーを用いた光学的なフィルタリング処理による手法、あるいは通常のカラー画像を構成する画像データ中から特定波長や特定波長帯域の画像データを抽出し、必要に応じて適宜の信号処理を施して画像化するという電気的な信号処理による手法が多く利用されている。
【０００４】
分光画像の利用は、先端部にＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の固体撮像素子が組み込まれた内視鏡においても試みられている。内視鏡診断にあっては、内視鏡自体に体腔内への挿入という太さの制約が伴い、その先端部に複雑な構造物を組み込むことが難しいことから、体腔内を照明する照明光の波長を光源装置側で変え、また固体撮像素子で撮像したカラー画像にウィナー推定などで知られる電気的な信号処理を施して所望の分光画像を合成するのが一般的な手法となっている。
【０００５】
特許文献１で知られるような従来の医療用分光画像は、基本的には光学的及び電気的なフィルタリング処理で得られた画像に基づいて合成されるものであるから、例えば照明光の波長を様々に変えながら撮像し、さらには一般の固体撮像素子が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三種類のカラーフィルタを通して三バンド方式で撮像するのに対し、透過波長帯域が異なる４種類以上のカラーフィルタを通してカラー画像を撮像するマルチカラーバンド方式などの手法により入力情報を増やすことによって、より高精度で詳細な分光画像を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１８６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した分光画像はいずれも離散的なフィルタリング処理で得られた画像情報に基づくものであるため、近接した二種類の特定波長の分光画像を峻別して観察できるようにすることが非常に困難である。例えば、特定波長の励起光で照明を与えたときに、励起光の波長に対して±２０〜３０ｎｍ程度しか隔たっていない波長で病変部が発色するような場合、観察部位からの励起光の反射を除去しつつ病変部の発色を的確に抽出することが難しくなる。もちろん、病変部の発色波長のみ透過するフィルタを用意しておけばこの問題は解決されるが、病変部の種類によっては発色の波長も様々であることを考慮すると、透過バンド幅が狭い他種多様のフィルタを準備しておくことは現実性に乏しい。
【０００８】
本発明は上記背景を考慮してなされたもので、医療診断用の分光画像を得るにあたり、特定波長あるいは特定波長帯域を高精度に設定することが可能であると同時に、特定波長あるいは特定波長帯域の設定に充分な任意性をもたせることができるようにした医療用分光画像撮像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】
【０００９】
上記目的を達成するにあたり、本発明の医療用分光画像撮像装置は、医療診断用のカラー画像をラインスキャンし、スキャン位置ごとに前記カラー画像を順次にライン状画像に分解するラインスキャン手段と、前記ライン状画像ごとに得られる画像光を平行光に変換する平行化光学系と、前記平行化光学系で平行光化された画像光を波長に応じた向きに分散して出射させる分光器と、前記平行化光学系と前記分光器との間の光路中に配置され、前記スキャン位置に対応する傾斜角で画像光を反射し、スキャン位置に係わらず画像光を前記分光器に一定の角度で入射させる可動ミラーと、前記分光器から出射した画像光をライン状に結像させる分光結像光学系と、前記分光結像光学系によって結像された画像光を撮像する撮像手段とから構成される。
【００１０】
また、本発明の医療用分光画像撮影装置に、前記ラインスキャン手段によってライン状画像に分割される前の前記カラー画像の光束を別光路に分岐させる光束分割手段を設けるとともに、この光束分割手段で分割された光路上にエリア型固体撮像素子を配設し、これにより通常観察用のカラー画像も撮像できるようにしておくのがよい。
【００１１】
前記可動ミラーの回転軸は前記ラインスキャン手段で分解されたライン状画像のライン方向と平行であり、前記分光器は入射した画像光を前記可動ミラーの回転軸と直交する面内での出射角が異なるように波長に応じた向きに分散させるのが有効で、前記分光器としては、グレーティング（回折格子）の入射面と出射面とのそれぞれに、頂角が対向するように一対の三角プリズムを接合したグリズムを好適に用いることができる。また、前記ラインスキャン手段は、光透過スリットを形成した遮光シートと、前記カラー画像の像面近傍で前記光透過スリットが前記スキャン方向に移動するように前記遮光シートを移動させるシート移動手段とから構成することが可能で、この場合、前記像面に結像されるカラー画像は、像側テレセントリック光学系で結像させるようにするとよい。
【００１２】
前記撮像手段は必ずしも二次元のエリア型撮像手段でなくてもよく、前記結像光学系の結像面に沿って移動自在、かつ前記可動ミラーの回転軸と平行に延びた一次元のラインセンサであってもよい。この場合、前記ラインスキャン手段のスキャン動作中に、前記ラインセンサを所定位置に静止させたままでも撮像できるようにしておくのがよい。また、ラインスキャン手段のスキャン範囲やラインセンサの撮像幅も可変できるようにしておくのが望ましい。さらに、本発明の医療用分光画像撮像装置は内視鏡と組み合わせても有効に利用できるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来では分光画像を光学的あるいは電気的なフィルタリング処理によって得ているのに対し、ラインスキャン手段によりカラー画像をライン状画像に分解し、分解されたライン状画像ごとに得られる画像光を平行光化した上で波長分散性の分光器で分光するから、波長分散性に優れ、より高い精度で効率的に分光画像情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内視鏡による体腔内の画像診断の一態様を示す説明図である。
【図２】本発明の分光画像撮像装置の要部構成を示す概略図である。
【図３】分光画像撮像装置の光学系を示す説明図である。
【図４】分光撮像装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図５】ライン状画像と分光画像の対応関係を示す説明図である。
【図６】得られた分光画像の利用形態の一例を示す説明図である。
【図７】分光画像を得る別の態様を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
内視鏡による体腔内の医療用画像診断の例を図１に概略的に示す。内視鏡として硬性鏡２が用いられ、体腔壁３に開けた孔にガイドチューブ４が通され、その内部を貫通して硬性部２ａが挿入される。硬性部２ａには対物レンズ系及びリレーレンズ系が組み込まれるほか、光源装置５からの照明光を体腔内に導くライトガイドや、対物窓に付着した汚れを洗浄するための洗浄水やエアーを吐出させるための送気・送水パイプなどが収容されている。体腔内で適宜の処置を施すために、図示のように別の個所に開けた孔にガイドチューブを介して処置具７を挿入することも一般に行われる。
【００１６】
硬性鏡２のグリップ部２ｂには撮像装置が内蔵され、硬性部２ｂに組み込まれた光学系を通して得られる体腔内の画像を撮像する。この撮像装置は、通常観察用のカラー画像だけでなく分光画像を撮像する機能を備えている。通常観察用のカラー画像は、光源装置５からの白色照明光で照明された観察部位のフルカラー画像であり、モニタドライバや各種の画像データ処理用の回路装置などを含む画像表示制御装置８を介して第一モニタ９に表示される。画像表示制御装置８は、さらに通常観察用のカラー画像から精密に抽出された分光画像を第二モニタ１０に表示する機能も有している。なお、表示画面サイズが充分であれば、一台のモニタに通常のカラー画像と分光画像との双方を表示することも可能である。
【００１７】
硬性鏡２のグリップ部２ｂに組み込まれた撮像装置の概略を図２に示す。硬性部２ａの内部には先端側から順に、対物レンズ１２、リレーレンズ系１３、結像レンズ１４が設けられ、これらの外周側に沿うように光源装置５から延びたガラスファイバ製のライトガイド１５が設けられている。ライトガイド１５の出射端は対物レンズ１２の回りから体腔内に向けられ、対物レンズ１４の画角内に照明光を与える。光源装置側に複数種類のカラーフィルタを内蔵させておき、ライトガイド１５の入射端側で切り替え使用することにより体腔部内に白色照明だけでなく、カラーフィルタの分光透過特性に応じた特定の波長帯域の照明光を与えることも可能である。
【００１８】
結像レンズ１４の結像面１４ａ上にはフィールドレンズ１６が配置され、フィールドレンズ１６の入射面に結像された空中像は光量損失なく第一レンズ１８によって遮光シート２０に結像される。遮光シート２０には紙面と垂直な方向に細長いスリットが形成され、遮光シート２０を垂直方向に移送することによって像面がラインスキャンされ、通常のカラー画像をスリット幅に応じたライン状画像に順次に分解するラインスキャン手段として機能する。スリットの移動により順次に得られるライン状画像に基づいて、第二モニタ１０に表示される分光画像が得られる。
【００１９】
なお、像に充分な明るさがある場合には、フィールドレンズ１６に代えて結像面１４ａ上にピントグラスを設け、ピントグラスに結像された像を第一レンズ１８で遮光シート２０上に結像させることも可能である。また、硬性鏡に代えて先端部に湾曲部や軟性部をもつ柔軟な内視鏡に本発明を用いる場合には、対物レンズ１２で得られたカラー画像を先端部に内蔵したエリア型のイメージセンサで撮像し、そのカラー画像を前記結像面１４ａに配置した液晶表示パネルに表示し、あるいは可撓性に富む極細のイメージガイドファイバを多数本束ねたイメージガイドファイババンドルの入射端面に対物レンズ１２でカラー画像を結像させ、そのカラー画像を結像面１４ａに一致させた出射端面までガイドしてからこれらの画像を第一レンズ１８で遮光シート２０上に結像させればよい。
【００２０】
光軸Ｐ上に光束分割手段としてビームスプリッタ２２が設けられている。ビームスプリッタ２２は、直角三角プリズムの斜面どうしの接合面にハーフミラーを蒸着したもので、第一レンズ１８を通ったカラー画像の光束の一部を分岐し、第一レンズ１８に対して遮光シート２０と光学的に透過な位置に設けられたエリア型のイメージセンサ２４の光電面上に通常観察用のカラー画像を結像させる。イメージセンサ２４から得られる撮像信号に基づいて、第一モニタ９に表示される通常観察用のカラー画像が得られる。
【００２１】
ラインスキャン手段を構成する遮光シート２０以降の光学系として、第二レンズ２５、紙面と垂直な回転軸２６ａの回りに回転する可動ミラー２６、可動ミラー２６で反射された画像光を波長に応じた分散角で分光するグリズム２７、第三レンズ２８が用いられている。これらの光学系によりエリア型のイメージセンサ３０上にライン状画像ごとに得られるライン分光画像が結像される。イメージセンサ３０から出力された撮像信号は信号処理部３２に送られ、画像データにデジタル変換された後に適宜のデータ処理が施され所望の分光画像が得られるようになる。なお、通常観察用のカラー画像撮像用のイメージセンサ２４及び分光画像撮像用のイメージセンサ３０には、ＣＣＤ型，ＣＭＯＳ型のいずれでも用いることが可能であるが、特にイメージセンサ３０ではモノクロで撮像すれば充分であり、また診断の態様によっては二次元のエリア型のものに代えて一次元のラインセンサを用いることも可能である。
【００２２】
次に、図３にしたがって分光画像の撮像系の構成及び作用の詳細について説明する。フィールドレンズ１６の入射面に結像されたカラー画像は、絞り１８ａを通して第一レンズ１８によって遮光シート２０上に結像される。絞り１８ａは第一レンズ１８の前側焦点の位置に設けられているため、第一レンズ１８は主光線が遮光シート２０に垂直入射する像側テレセントリック系となっている。なお、第一レンズ１８は必ずしもテレセントリック系にのみ限られるものではないが、以下の理由からテレセントリック系にしておくのが有利である。
【００２３】
すなわち、スリット付きの遮光シート２０を移送してラインスキャン手段を構成するにあたっては、遮光シート２０をリールに巻き付けておいてステッピングモータの駆動により一方のリールに巻取りながら移送させるのが構造的には簡便である。この際、遮光シート２０に結像されたカラー画像を正確にライン状画像に分割するには、遮光シート２０の移送面を第一レンズ１８の結像面の近傍で光軸Ｐに対して垂直にしなければならず、組立には高い精度が要求されることになる。この点、ラインスキャン手段の一構成要素として像側テレセントリック系にした第一レンズ１８を組み合わせておけば、こうした難点は軽減されるようになる。
【００２４】
上記のように像側テレセントリック系にした第一レンズ１８を利用すると、結像面１４ａの各点からの主光線は像面となる遮光シート２０に光軸Ｐと平行に入射することになるから、遮光シート２０の移送面が光軸Ｐに対してわずかに傾斜していたり、光軸上での位置ズレがあったりしても、分割されたライン状画像に大きな歪みやサイズむらが生じにくくなり、部品精度や組立精度を緩くすることが可能となる。なお、ラインスキャン手段としては、例えば液晶パネルを電気的に駆動してスリット状の光透過部を電気的に移動させるなどの手法を採ることもできる。このように液晶パネルを用いた際には、画像光に偏光による変調が加わることが懸念されるが、体腔内からの光のほとんどは散乱光であり直線偏光光は無視できるので実用上はほとんど問題ない。
【００２５】
スリット２０ａを透過したライン状画像の画像光は、平行光化光学系として機能する第二レンズ２５により平行光となって出射する。図中二点鎖線で示すように、スリット２０ａの位置に応じて第二レンズ２５に入射するライン状画像の画像光の像高が異なるため、第二レンズ２５からはスリット２０ａの位置に対応する角度で第二レンズ２５から出射して可動ミラー２６に入射する。可動ミラー２６はスリット２０ａの長手方向と平行な回転軸２６ａに固定され、ステッピングモータの駆動により回転軸２６ａとともに回転する。
【００２６】
可動ミラー２６の回転は遮光シート２０の移動に同期しており、可動ミラー２６の傾斜角はスリット２０ａの位置と一対一に対応づけられている。そして、図３に示すように、スリット２０ａがカラー画像の結像面１４ａの中心からの画像光を通過させる位置（光軸Ｐと一致する位置）にあるときには実線で示すように光軸Ｐに対して４５°の傾斜角であるが、スリット２０ａがカラー画像の結像面１４ａ下端部からの画像光を通過させる位置にあるときには二点鎖線で示す傾斜角となり、その主光線を光軸Ｐと一致させるように時計方向に傾く。同様に、スリット２０ａが結像面１４ａ上端部からの画像光を通過させる位置にあるときには可動ミラー２６が実線位置から反時計方向に傾き、その主光線を光軸Ｐに合致させるような傾斜角となる。
【００２７】
可動ミラー２６で反射された画像光は、スリット２０ａの位置にかかわらず平行光のままグリズム２０に一定の方向から入射する。グリズム２７は、回折によって波長が異なる光を分散させるグレーティング２７ａを備え、その入射面と出射面のそれぞれに互いの頂角が対向するように三角プリズム２７ｂ，２７ｃを接合したものである。そして、三角プリズム２７ｂ，２７ｃの頂角及び屈折率、そしてグレーティング２７ａの定数を予め調整しておくことによって、図示のように光軸Ｐと平行に入射した可視光帯域の光は回折と干渉によって波長に応じた角度をもって出射される。なお、グレーティング２７ａにはＶＰＨ（Ｖｏｌｕｍｅ  Ｐｈａｓａ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ）グレーティングを利用することも可能であり、その他にも可視光領域の光を波長に応じて連続的に分散する分散素子であればグリズム以外のものでもこの光学系中で分光器として利用することができる。
【００２８】
グリズム２７からは波長に応じた分散角度で画像光が出射し、分光結像光学系となる第三レンズ２８に入射する。第三レンズ２８はグリズム２７から同じ角度で出射した同じ波長の画像光ごとにイメージセンサ３０の結像面３０ａ上に結像させる。したがって、光軸Ｐ上に位置するスリット２０ａで得られたライン状画像からの画像光は、結像面３０ａ上では短波長ほど図中左側に結像し、長波長ほど右側に結像するようになり、ライン状画像がライン分光画像に変換される。同様に、スリット２０ａによってカラー画像の上下端からそれぞれ得られたライン状画像からの光束も、可動ミラー２６，グリズム２７，第三レンズ２８によってそれぞれライン分光画像に変換されるようになる。
【００２９】
そして、スリット２０ａによるラインスキャン動作に同期して可動ミラー２６の傾斜角を変えながらイメージセンサ３０で撮像を行うことにより、ライン状画像ごとのライン分光画像を順次に得ることができる。図示のように、ライン分光画像はその波長によって結像面３０ａ上で結像される位置が定まっているから、必ずしもイメージセンサ３０にカラー撮像型のものを用いる必要はなく、モノクロ撮像型のものを用いることが可能で、この実施形態では高精細のモノクロ撮像型のものが用いられている。
【００３０】
なお、第二レンズ２５に入射するライン状画像の像高に応じて結像面３０ａ上で波長ごとの結像位置にズレが生じることがあり得る。これに対処するには、イメージセンサ３０を含むグリズム２７以降の光学系を共通の支持枠で保持し、この支持枠をスリット２０ａの位置に応じて紙面と垂直な軸の回りに回転させて調整を図るようにしておけば、像高によらず波長ごとの結像位置を一定に維持することができる。また、この調整はイメージセンサ３０の画素座標を像高に応じてソフト的にシフトさせることでも対応可能である。
【００３１】
図４に示すように、全系の制御を司るシステムコントローラ３５からのコマンドを受けて同期コントーラ３６がモータドライバ３７，３８の動作を制御する。モータドライバ３７はモータ３７ａを駆動して遮光シート２０を移送し、スリット２０ａを一定の速度でラインスキャン動作させる。これに同期してモータ３８ａが駆動され、可動ミラー２６はスリット２０ａのスキャン位置に対応した傾斜角に制御される。
【００３２】
モニタドライバ４０，４１は第一，第二モニタ９，１０に映像信号を送出し、第一モニタ９には通常観察用のカラー画像が表示され、第二モニタ１０には合成された分光画像が表示される。これらの表示に用いられる画像データは、通常撮像制御部４３で制御されるイメージセンサ２４からの撮像信号と、分光撮像制御部４５で制御されるイメージセンサ３０からの撮像信号から得られる。
【００３３】
イメージセンサ２４からの撮像信号は画像データ処理部４６に入力され、デジタル変換処理を含む周知の画像信号処理が施された後、画像データメモリ４８の所定アドレスエリアに格納される。イメージセンサ３０からの撮像信号は画像データ処理部４９に入力され、通常の画像信号処理のほかに、１フレームの画像ごとにスリット２０ａがどのラインスキャン位置のときに得られた画像であるかを識別するスキャン位置データが対応づけられた後、画像データメモリ４８の別のアドレスエリアに格納される。スキャン位置データは、遮光シート２０の移送量やスリット２０ａの位置を光電検出した信号、さらにはシステムコントローラ３５から同期コントローラ３６に入力されたコマンドなどから取得することが可能である。
【００３４】
システムコントローラ３５には入力用端末機５０が接続され、診断対象となる患者の情報などのほかに、対象とする分光画像診断の種類に応じた初期設定情報や、各種の調整データの入力に用いられる。例えば、分光画像診断を行う際に、特に注目すべき波長帯域データの入力や、通常観察用のカラー画像を重複表示するか否か、また分光画像を表示する際にどのような色調で表示するかなどの情報が入力される。
【００３５】
キャリブレーションデータメモリ５２には、例えば前述したように像高に応じてグリズム２７以降の光学系を回転させることが必要な場合、ラインスキャン動作に連動してどの程度の回転制御を行えばよいかなどの調整データや、一連の分光画像撮像シーケンスを実行するにあたって予め必要となる調整データが書き込まれている。これらの調整データはシステムコントローラ３５によって適宜のタイミングで読み込まれ、分光画像の撮像が行われる。キャリブレーションデータメモリ５２には、分光画像診断の種類に応じて種々の調整データが格納されており、入力用端末機５０から初期設定情報が入力されたときに適切なものが選択される。
【００３６】
画像データ抽出・合成処理部５４は、イメージセンサ２４，３０で撮像され画像データメモリ４８に格納された画像データの中から分光画像診断の種類に対応した画像データを抽出し、またこれらを観察しやすい表示画像データに合成するためのものである。ここで抽出・合成して得られた表示画像データに基づいて第二モニタ１０に分光画像の表示が行われる。
【００３７】
図５に分光画像診断用の画像データの例を模式的に示す。一般に体腔内を撮像して得られる通常のカラー画像のほとんどは、血液などにより可視光域の長波長側の情報を多く含む。遮光シート２０にはこうした通常のカラー画像６０が結像されている。遮光シート２０の移送とともにカラー画像６０の上端から下端に向かってラインスキャンが行われるとすると、最初に上端側のライン状画像６０ａが分光撮像され、最後に下端側のライン状画像６０ｂが分光撮像される。スリット２０ａは間隙を狭くした方が精密な分光画像を撮像する上で有利にはなるが、狭くし過ぎるとカラー画像６０の全画面からデータを得ようとする場合に長時間を要するだけでなく、不要な回折も生じやすくなる。
【００３８】
カラー画像６０の全画面について分光画像が必要でない場合、例えば画面枠Ｄｘ×Ｄｙのエリアについて分光画像が必要な場合には、長さをＤｘに制限したスリット２０ａの横方向座標を図示位置に調整するとともにラインスキャンの範囲をＤｙに制限すればよい。このような切り替えは、遮光シート２０の代わりに同位置に液晶パネルを設け、スリット２０ａの位置や長さを電気的に調節し、そのスキャン範囲も電気的に制御できるようにしておけば簡便である。また、この場合にはＣＣＤ型のイメージセンサではなく、任意のエリアに制限して撮像信号を読み出すことができるＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いる方が効率的である。
【００３９】
カラー画像６０がライン状画像６０ａから６０ｂまでラインスキャンされる間に、その都度対応するライン分光画像Ｌ１〜Ｌｎが撮像される。例えばライン分光画像Ｌ１に注目すると、そのｘ軸方向はライン状画像６０ａのｘ座標方向に対応し、ｙ軸方向は波長の長短に対応している。したがって、ライン分光画像Ｌ１は、ハッチングの有無で表すように、ライン状画像６０ａの横幅全体にわたって長波長の情報が多く含まれ、またライン状画像６０ａの左端側には中波長の情報が含まれ、さらに右端側には短波長の情報が含まれていることがわかる。同様に、ライン状画像６０ａに近接しているライン状画像から得られるライン分光画像Ｌ２〜Ｌ４もほぼ同じ傾向を示している。なお、図ではハッチングの有無だけで波長情報の有無を表しているが、実際には波長情報の多少に対応する濃淡を伴ったモノクロのライン分光画像となる。
【００４０】
ライン状画像６０ｂのライン分光画像Ｌｎや、これに近接するライン状画像から得られるライン分光画像Ｌｎ−１は、幅方向全域にわたって長波長の情報が多く含まれていることは共通しているが、ライン状画像６０ａのライン分光画像Ｌ１〜Ｌ４とは異なり、左端側に中波長の情報がなくなって短波長の情報が含まれていることがわかる。このように、ラインスキャンによってカラー画像６０から切り出されるライン状画像の位置が異なってくると、一般にその位置に応じてライン分光画像の内容も多様に変化する。
【００４１】
こうして得られたｎフレーム分のライン分光画像Ｌ１〜Ｌｎは、順次に画像データメモリ４８に格納され分光画像の撮像が完了する。こうして得られたライン分光画像Ｌ１〜Ｌｎから、特定の波長帯域λａ〜λｂに含まれる画像データを診断に用いる場合には、画像データ抽出・合成処理部５４により、概念的に図６に示すように、ライン分光画像Ｌ１〜Ｌｎから横断的に波長帯域λａ〜λｂに含まれる画像データだけを抽出して読み込む。そして、抽出された画像データをラインスキャン位置に対応させて順次に配列して合成することによって分光画像６２を得ることができる。この分光画像６２は、血液や一般の体腔内の画像が含む長波側の情報を含んでいないため体腔内の部位との対応がわかりにくく、第一モニタ９のカラー画像も併せて観察する必要がある。しかし、第一，第二モニタ９，１０の二画面を交互に観察するのでは迅速かつ正確な診断がしにくい面がある。
【００４２】
これに対応するには、図６に示すように、イメージセンサ２４から得られた通常観察用のカラー画像のデータを適度な明るさに調整した上で重畳した合成画像６３として表示するのが簡便である。イメージセンサ２４から得られるカラー画像は、分光画像と同時に撮像して得られるものであるから、観察対象部分が鼓動や呼吸により移動を伴う画像であっても、迅速かつ正確な診断を行う上で有利である。
【００４３】
また、ライン分光画像を合成して得られたモノクロの分光画像の表示色は、もちろん現実に撮像して得られたλａ〜λｂの波長帯域に対応した色付けで表示してもよいが、入力用端末機５０で初期設定した適宜の色調で表示することも可能である。これにより、第二モニタ１０には通常観察用のカラー画像と合成された診断用分光画像６２が表示され、特定の波長帯域の分光画像による診断を行うことができる。さらに、特定の波長帯域λａ〜λｂに含まれる画像データのほかに、別の波長帯域や特定波長の画像データも合わせて診断に供したい場合には、画像データメモリ４８に格納されているライン分光画像Ｌ１〜Ｌｎから、さらにその波長帯域や特定波長の画像データも横断的に抽出して重畳表示すればよい。
【００４４】
特定波長の画像データだけを診断に用いる場合には、図７に示すように、紙面に垂直な方向に細長いラインセンサ６５を用いてライン分光画像の撮像を行えばよい。特定波長のライン分光画像は、グリズム２７及び分光結像光学系２８によって決まる特定波長の結像位置だけで撮像することができる。したがって、ラインセンサ６５を固定したセンサホルダ６６をリードネジ６７に螺合させ、かつセンサホルダ６６の回転止めをしておけば、モータ６８の回転を制御してラインセンサ６５を特定波長の結像位置に位置決めすることができる。こうして必要な画像データだけを撮像すれば、データ処理を簡略化して効率的な分光画像が得られるようになる。もちろん、幅をもった波長帯域内での画像データが必要である場合には、その波長帯域に対応する範囲内でラインセンサ６５を移動して撮像すればよい。また、観察対象範囲に特定波長の励起光を照射したときに、励起光の波長とは異なる波長で患部が発する自家蛍光を観察する際には、励起光の波長を完全に除去しつつ自家蛍光の波長光だけでライン分光画像を撮像することも可能となる。
【００４５】
ラインスキャンによってライン状画像に分解されるカラー画像が偏光情報を含み、上述した分光画像とともに偏光情報も併せて診断対象とする場合には、ライン状画像に分解される以前の光路内に光軸回りに回転自在な回転位相子と検光子とを設け、ライン状画像のライン分光画像を撮像する際に回転位相子も回転させればよい。こうして撮像されるライン分光画像には、回転位相子と検光子とを透過するときの変調態様が偏光情報として含まれることになるから、これらの情報に基づいてストークスパラメータを求めればカラー画像に含まれる偏光情報も得ることができる。そして、特定波長の偏光情報が確認したければライン分光画像の特定波長のみの偏光情報を対象にすればよく、波長を無視するのであればライン分光画像の全波長域の偏光情報を加算すればよい。
【００４６】
以上、図示した実施形態に基づいて本発明について説明してきたが、本発明はさらに別の形態でも実施することが可能であり、ライン状画像に分離されるカラー画像は必ずしも内視鏡を通して得られた医療診断用画像に限られない。また、カラー画像からライン状画像に分離するにあたっては、液晶パネルなどのカラー画像の表示面上でスリットを移動させてラインスキャンを行い、スリットを通して得られるライン状画像の画像光を第二レンズ２５で平行光化して可動ミラー２６に入射させてもよい。また、以上の実施形態では可視光域のカラー画像を対象に説明してきたが、撮像対象となる波長帯域としては紫外光あるいは赤外光の波長帯域を含むものであってもよい。特に分光画像を診断画像に利用する場合には、肉眼で観察可能な任意の色調にしてモニタ表示するのが一般であるから何ら問題はない。
【符号の説明】
【００４７】
２    硬性鏡
１５  ライトガイド
１６  フィールドレンズ
１８  第一レンズ
２２  ビームスプリッタ
２４  イメージセンサ
２０  遮光シート
２０ａ  スリット
２５  第二レンズ
２６  可動ミラー
２７  グリズム
２８  第三レンズ
３０  イメージセンサ
６０ａ，６０ｂ  ライン状画像
６２  分光画像
６５  ラインセンサ
６７  リードネジ
Ｌ１〜Ｌｎ  ライン分光画像
【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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