(57)【要約】【課題】戻り光の波長が照射光の波長と異なる場合でも、異なる深さ位置からの戻り光にきちんと合焦できる内視鏡装置を提供すること。【解決手段】内視鏡装置は、照射光が照射された対象物からの戻り光により対象物を撮像する内視鏡装置であって、軸上色収差を有し、照射光に含まれる異なる波長域の光を、それぞれ光軸方向の異なる位置に集光する第１光学系と、第１光学系によって対象物内に集光された照射光の集光位置からの、照射光に含まれる光とは波長域が異なる第１戻り光および第１戻り光とは波長域が異なる第２戻り光を、光軸方向に略同じ位置に集光する第２光学系と、第２光学系により集光された第１戻り光および第２戻り光を受光する受光部とを備える。【選択図】図１
2011229625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光が照射された対象物からの戻り光により前記対象物を撮像する内視鏡装置であって、
軸上色収差を有し、前記照射光に含まれる異なる波長域の光を、それぞれ光軸方向の異なる位置に集光する第１光学系と、
前記第１光学系によって前記対象物内に集光された前記照射光の集光位置からの、前記照射光に含まれる光とは波長域が異なる第１戻り光および前記第１戻り光とは波長域が異なる第２戻り光を、光軸方向に略同じ位置に集光する第２光学系と、
前記第２光学系により集光された前記第１戻り光および前記第２戻り光を受光する受光部と
を備える内視鏡装置。
【請求項２】
前記対象物は、前記照射光に含まれる異なる波長域の光の少なくともいずれかの光により励起されてルミネッセンス光を発光するルミネッセンス物質を含んでおり、
前記第２光学系は、前記ルミネッセンス物質が発光するルミネッセンス光である前記第１戻り光と前記第２戻り光とを、光軸方向の略同じ位置に集光する
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記ルミネッセンス物質は、前記照射光に含まれる異なる波長域の光によりそれぞれ励起されて、互いに異なる波長域の第１ルミネッセンス光および第２ルミネッセンス光を発光し、
前記第２光学系は、前記第１ルミネッセンス光である前記第１戻り光および前記第２ルミネッセンス光である前記第２戻り光を、光軸方向の略同じ位置に集光する
請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記第１戻り光が属する波長域の光を透過する第１波長フィルタ、および、前記第２戻り光が属する波長域の光を透過する第２波長フィルタ
をさらに備え、
前記受光部は、前記第１波長フィルタが透過した光を受光する第１受光素子、および、前記第２波長フィルタが透過した光を受光する第２受光素子を有する
請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項５】
複数の前記第１波長フィルタおよび複数の前記第２波長フィルタは２次元的に配列されており、
前記第１受光素子および前記第２受光素子はそれぞれ、前記複数の第１波長フィルタおよび前記複数の第２波長フィルタに対応する位置に複数設けられる
請求項４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記受光部が受光した前記第１戻り光および前記第２戻り光に基づいて、前記対象物内の前記照射光の集光位置の画像を生成する画像生成部
をさらに備える請求項１から５のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記照射光を発光する光源
をさらに備える請求項１から６のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記光源は、互いに異なる波長域のルミネッセンス光を発する異なるルミネッセンス物質をそれぞれ励起する、異なる波長域の光を含む前記照射光を発光する
請求項７に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記ルミネッセンス物質を前記対象物に注入する注入部
をさらに備える請求項２または３に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記第２光学系は、前記第１光学系とは光軸の向きを異ならせて配置される
請求項１から９のいずれかに記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物組織の異なる深さ位置の情報を光学的に取得する観察装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
特許文献１  特開２００５−９９４３０号公報
特許文献２  特開２００７−４７２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
蛍光観察では、照射した光とは波長が異なる蛍光を検出しなければならない。対物レンズを用いて照射光の集光点を波長毎に深さ分離しても、観察光の波長が照射光の波長域と異なる場合、対物レンズを通じて観察される位置は、照射光の波長で深さ分離された位置とは異なる位置になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の一態様においては、照射光が照射された対象物からの戻り光により対象物を撮像する内視鏡装置であって、軸上色収差を有し、照射光に含まれる異なる波長域の光を、それぞれ光軸方向の異なる位置に集光する第１光学系と、第１光学系によって対象物内に集光された照射光の集光位置からの、照射光に含まれる光とは波長域が異なる第１戻り光および第１戻り光とは波長域が異なる第２戻り光を、光軸方向に略同じ位置に集光する第２光学系と、第２光学系により集光された第１戻り光および第２戻り光を受光する受光部とを備える。
【０００５】
対象物は、照射光に含まれる異なる波長域の光の少なくともいずれかの光により励起されてルミネッセンス光を発光するルミネッセンス物質を含んでおり、第２光学系は、ルミネッセンス物質が発光するルミネッセンス光である第１戻り光および第２戻り光を、光軸方向の略同じ位置に集光してよい。
【０００６】
ルミネッセンス物質は、照射光に含まれる異なる波長域の光によりそれぞれ励起されて、互いに異なる波長域の第１ルミネッセンス光および第２ルミネッセンス光を発光し、第２光学系は、第１ルミネッセンス光である第１戻り光および第２ルミネッセンス光である第２戻り光を、光軸方向の略同じ位置に集光してよい。
【０００７】
第１戻り光が属する波長域の光を透過する第１波長フィルタ、および、第２戻り光が属する波長域の光を透過する第２波長フィルタをさらに備え、受光部は、第１波長フィルタが透過した光を受光する第１受光素子、および、第２波長フィルタが透過した光を受光する第２受光素子を有してよい。
【０００８】
複数の第１波長フィルタおよび複数の第２波長フィルタは２次元的に配列されており、第１受光素子および第２受光素子はそれぞれ、複数の第１波長フィルタおよび複数の第２波長フィルタに対応する位置に複数設けられてよい。
【０００９】
受光部が受光した第１戻り光および第２戻り光に基づいて、対象物内の照射光の集光位置の画像を生成する画像生成部をさらに備えてよい。
【００１０】
照射光を発光する光源をさらに備えてよい。
【００１１】
光源は、互いに異なる波長域のルミネッセンス光を発光する異なるルミネッセンス物質をそれぞれ励起する異なる波長域の光を含む照射光を発光してよい。
【００１２】
ルミネッセンス物質を対象物に注入する注入部をさらに備えてよい。
【００１３】
第２光学系は、第１光学系とは光軸の向きを異ならせて配置されてよい。
【００１４】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る内視鏡装置１０の一例を示す図である。
【図２】送光管２８０の構成例を、検体２０とともに模式的に示す図である。
【図３】撮像部１２４の構成例を、検体２０とともに模式的に示す図である。
【図４】挿入部１２０の励起光照射系および撮像系の構成例を模式的に示す図である。
【図５】波長フィルタ部３３０および受光部３２０の構成例を模式的に示す図である。
【図６】撮像部１２４による照明光画像および蛍光画像の撮像タイミングの一例を示す図である。
【図７】表示装置１４０の画面の一例を示す図である。
【図８】画像生成部１０２が生成する蛍光画像の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、一実施形態に係る内視鏡装置１０の一例を示す。本実施形態の内視鏡装置１０は、一例として生物である検体２０の画像を撮像する。具体的には、内視鏡装置１０は、照射光が照射された検体２０からの戻り光により検体２０を撮像する。
【００１８】
一実施形態において、内視鏡装置１０は、検体２０内部の異なる深さの蛍光画像を撮像する。具体的には、内視鏡装置１０は、異なる波長域の励起光を、軸上色収差を有する照射光学系を通じて検体２０に照射する。検体２０の内部では、励起光は、照射光学系の光軸上に、波長毎に異なる位置に集光される。検体２０には蛍光物質が含まれており、波長毎に集光された励起光は、実質的にそれぞれの集光位置に存在する蛍光物質をそれぞれ励起することができる。蛍光物質は各集光位置で蛍光を発生して、内視鏡装置１０に戻り光として入射する。つまり、内視鏡装置１０が照射した励起光は、波長変換されて戻り光として内視鏡装置１０に入射する。
【００１９】
内視鏡装置１０が有する撮像光学系は、検体２０内の各集光位置からの蛍光を、撮像光学系の光軸上の略同じ位置に集光する軸上色収差を有している。内視鏡装置１０は、この撮像光学系を通じて検体２０を蛍光撮像することで、異なる深さ位置の蛍光画像を一度に撮像することができる。本実施形態の内視鏡装置１０によれば、異なる深さ位置の蛍光画像をワンショットで撮像して、観察者に提示することができる。
【００２０】
本実施形態において検体２０としては、人間等の生体内部の胃、大腸・結腸等の腸管などの臓器を例示することができる。臓器とは、臓器の内膜および外膜を含む概念とする。本実施形態において、内視鏡装置１０による撮像の対象となる部位を特に検体２０と呼ぶ。内視鏡装置１０は、挿入部１２０、光源１１０、制御装置１００、蛍光剤注入装置１７０、表示装置１４０、記録装置１５０、挿入器具１８０を備える。挿入部１２０の先端部は、本図のＡ部に拡大して示す。
【００２１】
挿入部１２０は、挿通口１２２、撮像部１２４、および、ライトガイド１２６を有する。挿入部１２０の先端部には、撮像部１２４の一部としての対物レンズ１２５を有する。対物レンズ１２５は、撮像光学系に含まれる。また、挿通口１２２の先端部は、ノズル１２１を有する。
【００２２】
挿入部１２０は、生体内に挿入される。挿通口１２２には、検体２０を処置する鉗子等の処置具が挿入される。処置具は、挿入器具１８０の一例とする。挿通口１２２は、挿入された挿入器具１８０を先端部へとガイドする。挿入器具１８０の一例としての鉗子は、各種の先端形状を備えることができる。ノズル１２１は、水あるいは空気を検体２０に向けて送出する。
【００２３】
ライトガイド１２６は、光源１１０が発光した光を照射部１２８へと導く。ライトガイド１２６は、例えば光ファイバを用いて実装できる。照射部１２８は、ライトガイド１２６により導かれた光を検体２０に向けて照射する。撮像部１２４は、検体２０からの戻り光を対物レンズ１２５を通じて受光して、検体２０を撮像する。
【００２４】
撮像部１２４は、ライトガイド１２６を通じて照射された光により、検体２０の照明光画像を撮像することができる。撮像部１２４は、可視波長域に属する比較的にブロードなスペクトルの照明光により、検体２０の照明光画像を撮像する。照明光画像を撮像する場合、光源１１０は可視光に属する略白色の光を発光する。照明光には、例えばＲ波長域、Ｇ波長域およびＢ波長域の光を含む。光源１１０が発光した照明光は、ライトガイド１２６を通じて照射部１２８から検体２０に向けて照射される。対物レンズ１２５には、検体２０によって照明光が反射、散乱されて、照明光と実質的に同じ波長域に広がる可視光域の光が、戻り光として入射する。撮像部１２４は、検体２０からの戻り光を、対物レンズ１２５を通じて撮像する。なお、光源１１０は、照明光を発生する照明光光源を有してよい。照明光光源としては、キセノンランプなどの放電ランプ、ＬＥＤなどの半導体発光素子などを例示することができる。
【００２５】
撮像部１２４は、照明光画像の他に、検体２０のルミネッセンス光画像を撮像することができる。ルミネッセンス光画像は、検体２０からの戻り光の一例であるルミネッセンス光による画像とする。ルミネッセンス光は、蛍光および燐光を含む概念とする。本実施形態において、撮像部１２４は、照射光の一例である励起光等の光による光ルミネッセンスにより生じたルミネッセンス光を、対物レンズ１２５を通じて撮像するとする。特に、撮像部１２４は、光ルミネッセンスによる蛍光により、ルミネッセンス光画像の一例としての蛍光画像を撮像する。
【００２６】
検体２０の蛍光画像を撮像する場合、光源１１０は励起光を発光する。光源１１０が発光した励起光は、例えば挿入器具１８０の一例としての送光管に設けられる励起光ライトガイドを通じて、挿通口１２２の先端部から検体２０に向けて照射される。検体２０には、ルミネッセンス物質の一例としての蛍光物質が含まれており、蛍光物質は励起光により励起されて、励起光とは波長域が異なる蛍光を発する。例えば、検体２０は、励起光より長波長域の蛍光を発する。撮像部１２４は、戻り光である蛍光により、検体２０の蛍光画像を撮像する。なお、光源１１０は、励起光を発生する励起光光源を有してよい。励起光光源としては、ＬＥＤ、ダイオードレーザなどの半導体発光素子を例示することができる。また、励起光光源として、ダイオードレーザの他、固体レーザ、液体レーザなど、種々のレージング媒体を用いたレーザを使用することができる。
【００２７】
励起光は、撮像光学系とは異なる照射光学系を通じて、検体２０に照射される。励起光ライトガイドの一部としての照射光学系は、送光管の先端部に設けられる。励起光は、照射光学系を通じて、検体２０に照射される。本実施形態において励起光は、互いに異なる波長域に属する複数の成分光を含む。そして照射光学系は、軸上色収差を有している。照射光学系が有する軸上色収差により、励起光に含まれる異なる波長域の成分光は、光軸上の異なる位置に集光される。励起光の各成分光をともに検体２０の内部に集光させるべく、送光管が挿通口１２２内に位置決めされた状態で、励起光が検体２０に照射される。
【００２８】
検体２０に含まれる蛍光物質は、励起光のいずれの成分光によっても励起される。蛍光物質は、外部から検体２０に注入されてよい。例えば、蛍光剤注入装置１７０により、蛍光物質が検体２０に注入される。本実施形態において、撮像部１２４は、検体２０に含まれる異なる種類の蛍光物質の蛍光によって検体２０を撮像する。
【００２９】
第１の蛍光物質としては、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）を例示することができる。蛍光剤注入装置１７０は、静脈注射によって、生体の血管内にＩＣＧを注入してよい。蛍光剤注入装置１７０は、制御装置１００の制御により、生体内のＩＣＧ濃度を略一定に維持すべく検体２０へのＩＣＧ注入量を制御する。ＩＣＧは、例えば赤外波長域に属する波長７８０ｎｍの光により励起されて、８３０ｎｍの波長域を主とするスペクトルの蛍光を発する。本実施形態では、撮像部１２４は、第１の蛍光物質であるＩＣＧが発する蛍光により、検体２０の蛍光画像を撮像する。
【００３０】
第２の蛍光物質としては、検体２０の細胞などの構成成分がもともと含む生体内蛍光物質を例示することができる。生体内蛍光物質としては、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）を例示することができる。ＮＡＤＨは、紫外波長域に属する波長３４０ｎｍの光により励起されて、４５０ｎｍの波長域を主とするスペクトルの蛍光を発する。このように、撮像部１２４は戻り光に含まれる自家蛍光により、検体２０の蛍光画像を撮像することができる。
【００３１】
撮像部１２４が蛍光画像を撮像する場合、光源１１０は、３４０ｎｍの波長域を主要成分として含む励起光、および、７８０ｎｍの波長域を主要成分として含む励起光を発光する。光源１１０が発光した励起光は、軸上色収差を持つ照射光学系を通じて、成分光毎に検体２０内の異なる位置に集光される。これにより、４５０ｎｍを主とする蛍光と、８３０ｎｍを主とする蛍光とが、検体２０内の互いに異なる位置から生じる。一方、照射光学系とは異なる軸上色収差を持つ撮像光学系によって、各蛍光は撮像光学系の光軸上の略同じ位置に集光される。撮像部１２４は、集光位置に設けられた受光素子で蛍光を受光することによって、検体２０の異なる位置の蛍光画像を撮像することができる。
【００３２】
なお、撮像対象となる蛍光を発する生体内蛍光物質としては、ＮＡＤＨの他、フラビンアデニンジヌクレオチド（ＦＡＤ）などを例示することができる。蛍光物質は、いずれもが外部から注入された蛍光物質であってよく、いずれもが生体内蛍光物質であってもよい。また、蛍光物質としては、外部から注入された蛍光物質および生体内蛍光物質の任意の組み合わせであってよい。蛍光物質は２種類に限らず、３種類以上の蛍光物質を用いることができる。また、異なる波長域の光により励起されて、互いに異なる波長域の蛍光を発する蛍光物質を用いる場合、撮像部１２４は、当該蛍光物質だけからの蛍光で撮像することができる。
【００３３】
検体２０に光を照射することによって、検体２０内の集光位置から照射光の波長域とは異なる波長域の光が内視鏡装置１０へと戻される場合、撮像部１２４は当該戻り光により検体２０を撮像することができる。例えば、ルミネッセンス光が発生するプロセスとしては、光ルミネッセンスの他、化学ルミネッセンス、熱ルミネッセンスなどを例示することができる。検体２０に光を照射することで、化学プロセスおよび／または熱プロセスを経て間接的に検体２０からルミネッセンス光が生じる場合、撮像部１２４は当該ルミネッセンス光により検体２０を撮像することができる。
【００３４】
制御装置１００は、画像生成部１０２および制御部１０４を有する。制御部１０４は、撮像部１２４および光源１１０を制御して、撮像部１２４に照明光画像および蛍光画像を撮像させる。具体的には、制御部１０４は、撮像部１２４に照明光画像と蛍光画像とを時間的に切り替えて撮像させる。
【００３５】
画像生成部１０２は、撮像部１２４が撮像した照明光画像および蛍光画像に基づき、外部に出力する出力用画像を生成する。例えば、画像生成部１０２は、生成した出力用画像を、記録装置１５０および表示装置１４０の少なくとも一方に出力する。具体的には画像生成部１０２は、撮像部１２４が撮像した複数の画像から映像を生成して、記録装置１５０および表示装置１４０の少なくとも一方に出力する。画像生成部１０２は、インターネットなどの通信回線を通じて、記録装置１５０または表示装置１４０の少なくとも一方に出力用画像を出力してよい。
【００３６】
表示装置１４０は、画像生成部１０２によって生成された照明光画像および蛍光画像を含む画像を表示する。また、記録装置１５０は、画像生成部１０２によって生成された照明光画像および蛍光画像を含む画像を、不揮発性の記録媒体に記録する。例えば、記録装置１５０は、ハードディスク等の磁気記録媒体、光ディスク等の光学記録媒体に画像を記録する。
【００３７】
以上説明した内視鏡装置１０によれば、検体２０内の異なる深さ位置からの蛍光を一度にきちんと受光できる。このため、検体２０内の異なる深さ位置の蛍光画像を一度に撮像することができる。また、深さ方向の位置関係が分かり易い蛍光像を観視者に提供することができる。
【００３８】
図２は、送光管２８０の構成例を、検体２０とともに模式的に示す。送光管２８０は、励起光ライトガイドとしての導光管２１０および照射光学系２００を、内部に含む。導光管２１０は、光源１１０が発生した波長３４０ｎｍ（λ１）の波長域の光と、光源１１０が発生した波長７８０ｎｍ（λ２）の波長域の光とが結合された励起光を導光する。導光管２１０としては、光ファイバにより実装することができる。
【００３９】
導光管２１０により導光された励起光は、軸上色収差を有する照射光学系２００を通じて検体２０に照射される。照射光学系２００は、励起光の波長域についての球面収差は、軸上色収差と比較すると良好に補正されているとする。照射光学系２００は、励起光に含まれるλ１の成分光を、照射光学系２００の光軸上のＡ点に実質的に集光する。また、照射光学系２００は、励起光に含まれるλ２の成分光を、照射光学系２００の光軸上の、Ａ点とは異なるＢ点に実質的に集光する。なお、検体２０内部にＡ点およびＢ点をともに位置させるべく、送光管２８０が挿通口１２２内で位置合わせされた状態で、励起光を照射するとする。
【００４０】
図３は、撮像部１２４の構成例を、検体２０とともに模式的に示す。撮像部１２４は、撮像光学系３００および受光部３２０を有する。撮像光学系３００は対物レンズ１２５および色収差補正光学系３１０を含む。ここでは内視鏡システム１０の本質を明確にするため、Ａ点およびＢ点が撮像光学系３００の光軸上に位置しているとする。また、撮像部１２４の一部構成として撮像光学系３００および受光部３２０を特に抽出して説明する。
【００４１】
照射光学系２００によりＡ点に集光されたλ１の成分光は、Ａ点に存在するＮＡＤＨを励起する。励起されたＮＡＤＨは、４５０ｎｍ（λ３）の波長域の蛍光を発する。照射光学系２００によりＢ点に集光されたλ２の成分光は、Ｂ点に存在するＩＣＧを励起する。励起されたＩＣＧは、７８０ｎｍ（λ４）の波長域の蛍光を発する。λ３の蛍光は、第１戻り光の一例であり、λ４の蛍光は第２戻り光の一例である。
【００４２】
撮像光学系３００は、Ａ点から発生したλ３の光およびＢ点から発生したλ４の光を実質的にＣ点に集光する光学特性を持つ。特に、色収差補正光学系３１０により、Ａ点からのλ３の光およびＢ点からのλ４の光について色収差が補正される。ここで、Ａ点からのλ３の光が撮像光学系３００によって集光される撮像光学系３００の光軸上の位置と、Ｂ点からのλ４の光が撮像光学系３００によって集光される撮像光学系３００の光軸上の位置との間の位置差をＺで表すとする。色収差補正光学系３１０は、色収差補正光学系３１０が存在しない場合より、撮像光学系３００のＺを低減することができる光学系であればよい。
【００４３】
受光部３２０は、撮像光学系３００の光軸方向のＣ点の近傍に設けられる。これにより、受光部３２０のＣ点近傍に存在する受光素子は、撮像光学系３００により集光されたλ３の蛍光およびλ４の蛍光を受光することができる。すなわち、受光部３２０は、撮像光学系３００により集光されたλ３の蛍光およびλ４の蛍光を受光することができる。
【００４４】
なお、検体２０が生体等のような光散乱性の媒質である場合、Ａ点およびＢ点に向けて集光される各成分光は検体２０によって散乱される。このため、各成分光は、集光点のまわりにある程度広げられる。このため、受光部３２０は、各成分光が広げられた範囲内で生じた蛍光を受光することができる。これにより、撮像部１２４は、Ａ点近傍の蛍光画像およびＢ点近傍の蛍光画像を一度に撮像することができる。
【００４５】
以上において説明したように、照射光学系２００は、励起光に含まれる異なる波長域の光を、それぞれ光軸方向の異なる位置に集光する。検体２０に含まれる蛍光物質は、励起光に含まれる異なる波長域の光によりそれぞれ励起されて、互いに異なる波長域の蛍光を発光する。そして、撮像光学系３００は、ともに蛍光である第１戻り光および第２戻り光を、撮像光学系３００の光軸方向の略同じ位置に集光する。
【００４６】
図４は、挿入部１２０における励起光照射系および撮像系の構成例を模式的に示す。送光管２８０は、挿通口１２２によりガイドされて検体２０の表面近傍に位置決めされる。送光管２８０の先端は、検体２０の表面に当接して位置決めされてもよい。光源１１０からの励起光は照射光学系２００を通じて検体２０に照射される。励起光に含まれるλ１の成分光がＡ点に向けて集光され、励起光に含まれるλ２の成分光はＢ点に向けて集光される。
【００４７】
撮像部１２４は、受光部３２０および波長フィルタ部３３０を有する。撮像光学系３００は、Ａ点からのλ３の光、および、Ｂ点の位置からのλ４の光を、撮像光学系３００の光軸方向の略同位置に集光する光学特性を有する。受光部３２０は、撮像光学系３００による集光位置に設けられる。撮像光学系３００と受光部３２０との間の戻り光の光路中には、受光部３２０に近接して波長フィルタ部３３０が設けられる。波長フィルタ部３３０は、少なくともλ３の光およびλ４の光を選択的に透過する光透過特性を有する。波長フィルタ部３３０は、励起光が属するλ１およびλ２の光を実質的にカットする光透過特性を有することが好ましい。
【００４８】
本図に示すように、撮像光学系３００は、照射光学系２００とは光軸の向きを異ならせて配置される。ただし、照射光学系２００の光軸は撮像光学系３００の光軸とは直交させず、照射光学系２００による各成分光の集光点を撮像光学系３００の光軸方向に異ならせる。
【００４９】
Ａ点で発生したλ３の蛍光は、撮像光学系３００を通じて受光部３２０に集光される。また、Ｂ点で発生したλ４の蛍光も、撮像光学系３００を通じて受光部３２０で集光される。そして、Ａ点近傍で発生したλ３の蛍光は、λ３の蛍光像として受光部３２０に結像する。また、Ｂ点近傍で発生したλ４の蛍光も同様に、λ４の蛍光像として受光部３２０に結像する。受光部３２０が有する受光素子が受光した受光信号は、撮像信号として画像生成部１０２に供給される。
【００５０】
図５は、波長フィルタ部３３０および受光部３２０の構成例を模式的に示す。波長フィルタ部３３０は、青の波長域の光を選択的に透過する複数のＢ光透過フィルタ５０１、緑の波長域の光を選択的に透過する複数のＧ光透過フィルタ５０２、および、赤の波長域の光を少なくとも透過する複数のＲ光透過フィルタ５０３を含む。
【００５１】
本図では、Ｂ光透過フィルタ５０１ａおよびｂ、Ｇ光透過フィルタ５０２ａ−ｄ、Ｒ光透過フィルタ５０３ａおよびｃが示されている。Ｂ光透過フィルタ５０１ａ、２のＧ光透過フィルタ５０２ａ、Ｒ光透過フィルタ５０３ａがマトリクス状に配列されて１つの波長フィルタユニットが形成される。波長フィルタ部３３０は、当該波長フィルタユニットと同配列の複数の波長フィルタユニットがマトリクス状に配列された波長フィルタアレイであってよい。このように、複数のＢ光透過フィルタ５０１、複数のＧ光透過フィルタ５０２、および、複数の複数のＲ光透過フィルタ５０３が２次元的に配列されて、波長フィルタ部３３０が形成される。
【００５２】
受光部３２０は、Ｂ光透過フィルタ５０１、Ｇ光透過フィルタ５０２、および、Ｒ光透過フィルタ５０３がそれぞれ透過した光を選択的に受光する位置に、複数の受光素子が配列されて形成される。具体的には、受光部３２０は、青の波長域の光を選択的に受光する複数のＢ光受光素子５１１、緑の波長域の光を選択的に受光する複数のＧ光受光素子５１２、および、赤の波長域の光を少なくとも受光する複数のＲ光受光素子５１３が２次元的に配列された受光素子アレイであってよい。
【００５３】
具体的には、Ｂ光受光素子５１１ａは、Ｂ光透過フィルタ５０１ａが透過した光を受光する。Ｇ光受光素子５１２ａは、Ｇ光透過フィルタ５０２ａが透過した光を受光する。また、Ｒ光受光素子５１３ａは、Ｒ光透過フィルタ５０３ａが透過した光を受光する。このように、Ｂ光受光素子５１１、Ｇ光受光素子５１２、Ｒ光受光素子５１３はそれぞれ、複数のＢ光透過フィルタ５０１、複数のＧ光透過フィルタ５０２、および複数のＲ光透過フィルタ５０３に対応する位置に複数設けられる。これらの受光素子としては、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を例示することができる。
【００５４】
ここで、Ｒ光透過フィルタ５０３は、赤の波長域の光に加え、ＩＣＧが発光する蛍光の波長域を通過することができる。すなわち、Ｒ光透過フィルタ５０３は、赤の波長域およびＩＣＧが発光する蛍光の波長域の光を選択的に透過する。したがって、励起光が検体２０に照射されている場合、ＩＣＧが発光する蛍光は、Ｒ光透過フィルタ５０３を通過してＲ光受光素子５１３が受光することができる。したがって撮像部１２４は、複数のＲ光受光素子５１３によって、λ４の蛍光による蛍光画像を撮像することができる。また、ＮＡＤＨが発光する蛍光は、Ｂ光透過フィルタ５０１を通過してＢ光受光素子５１１が受光することができる。したがって撮像部１２４は、複数のＢ光受光素子５１１によって、λ３の蛍光による蛍光画像を撮像することができる。
【００５５】
なお、照射部１２８から可視光の略全域にわたる照明光が照射されている場合、撮像部１２４は、複数のＢ光受光素子５１１、複数のＧ光受光素子５１２、および、複数のＲ光受光素子５１３によって、可視光の照明光画像を生成することができる。
【００５６】
以上において説明したように、蛍光物質がＮＡＤＨおよびＩＣＧである場合、Ｂ光透過フィルタ５０１は、第１戻り光が属する波長域の光を透過する第１波長フィルタとして機能することができる。また、Ｒ光透過フィルタ５０３は、第２戻り光が属する波長域の光を透過する第２波長フィルタとして機能することができる。そして、Ｂ光受光素子５１１は、第１波長フィルタが透過した光を受光する第１受光素子として機能することができる。また、Ｒ光受光素子５１３は、第２波長フィルタが透過した光を受光する第２受光素子として機能することができる。
【００５７】
画像生成部１０２は、受光部３２０が受光したλ３の蛍光およびλ４の蛍光に基づき、検体２０内の励起光の集光位置の画像を生成する。具体的には、画像生成部１０２は、λ３の蛍光を受光した複数のＢ光受光素子５１１の撮像信号から、λ３の蛍光による蛍光画像を生成する。λ３の蛍光による蛍光画像は、λ１の成分光の集光位置の画像を示す。また、画像生成部１０２は、λ４の蛍光を受光した複数のＲ光受光素子５１３の撮像信号から、λ４の蛍光による蛍光画像を生成する。λ４の蛍光による蛍光画像は、λ２の成分光の集光位置の画像を示す。
【００５８】
図６は、撮像部１２４による照明光画像および蛍光画像の撮像タイミングの一例を示す。撮像部１２４は、制御部１０４の制御に基づき、照明光画像と蛍光画像とを時間的に切り替えて撮像する。本図の例では、撮像部１２４は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・で代表される撮像タイミングで、照明光画像６０１、蛍光画像６０２、照明光画像６０３、蛍光画像６０４・・・を撮像する。
【００５９】
制御部１０４は、時刻ｔ１の撮像タイミングの露光期間中に、照射部１２８から白色の照明光を検体２０に向けて照射させる。当該露光期間が終了すると、制御部１０４は、照射光を白色の照明光から励起光に切り替えて、続く時刻ｔ２の撮像タイミングの露光期間中に、照射光学系２００を通じて励起光を検体２０に向けて照射させる。
【００６０】
続いて、制御部１０４は、照射光を励起光から白色の照明光に切り替えて、続く時刻ｔ３の撮像タイミングの露光期間中に、白色の照明光を照射部１２８から検体２０に向けて照射させる。続いて、制御部１０４は、照射光を白色の照明光から励起光に切り替えて、続く時刻ｔ４の撮像タイミングの露光期間中に、照射光学系２００を通じて励起光を検体２０に向けて照射させる。制御部１０４が照射光の切り替え動作を繰り返すことによって、照明光と励起光とが時間的に切り替えられて検体２０に照射される。
【００６１】
制御部１０４は、時刻ｔ１〜ｔ４の露光期間のそれぞれにおいて、受光部３２０に撮像部１２４を露光させ、得られた撮像信号を受光部３２０から画像生成部１０２に出力させる。画像生成部１０２は、時刻ｔ１の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子５１１、複数のＧ光受光素子５１２、および、複数のＲ光受光素子５１３のそれぞれからの撮像信号に基づき、照明光画像６０１を生成する。画像生成部１０２は、続く時刻ｔ２の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子５１１の撮像信号に基づき、λ３の蛍光による蛍光画像６０２ｂを生成するとともに、複数のＲ光受光素子５１３の撮像信号に基づき、λ４の蛍光による蛍光画像６０２ａを生成する。
【００６２】
続いて、画像生成部１０２は、時刻ｔ３の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子５１１、複数のＧ光受光素子５１２、および、複数のＲ光受光素子５１３のそれぞれからの撮像信号に基づき、照明光画像６０３を生成する。そして、画像生成部１０２は、続く時刻ｔ４の撮像タイミングで取得した複数のＢ光受光素子５１１の撮像信号に基づき、λ３の蛍光による蛍光画像６０４ｂを生成するとともに、複数のＲ光受光素子５１３の撮像信号に基づき、λ４の蛍光による蛍光画像６０４ａを生成する。
【００６３】
なお、照射光を照明光から励起光に切り替える場合、制御部１０４は、可視光光源を駆動して発光させたまま、照明光をカットする照明光カットフィルタが可視光光源からの光路中に挿入された状態にすることで、照射部１２８から照明光が照射されないようにしてもよい。照明光カットフィルタは、可視光の波長域の光を少なくともカットするフィルタであればよく、光を実質的に透過しない遮光フィルタであってよい。同様に、励起光の照射の切り替えを、励起光カットフィルタにより制御することができる。照明光フィルタおよび励起光カットフィルタは、液晶フィルタなど、光透過特性を電気的に制御できるフィルタで実装することができる。制御部１０４は、当該フィルタの光透過特性を電気的に制御することにより、照射光を切り替えることができる。照射光を照明光から励起光に切り替える場合、制御部１０４は、照明光光源としてのＬＥＤの駆動を停止して、励起光光源としてのＬＥＤを駆動してもよい。また、照射光を励起光から照明光に切り替える場合、制御部１０４は、励起光光源としてのＬＥＤの駆動を停止して、照明光光源としてのＬＥＤを駆動してもよい。
【００６４】
図７は、表示装置１４０の画面の一例を示す。画像生成部１０２は、表示装置１４０の画面７００上の表示領域７１０に、照明光画像６０１、６０３・・・・が順次切り替えて表示される映像を生成する。また、画像生成部１０２は、表示装置１４０の画面７００上の表示領域７２０に、蛍光画像６０２ａ、蛍光画像６０４ａ・・・が順次切り替えて表示され、表示装置１４０の画面７００上の表示領域７３０に、蛍光画像６０２ｂ、蛍光画像６０４ｂ・・・が順次切り替えて表示される映像を生成する。
【００６５】
観視者は、表示領域７１０に表示された可視光の映像によって、挿入部１２０の先端部から肉眼で見たような自然な映像を観察することができる。また、表示領域７２０に表示された蛍光画像６０２ａによって、検体２０内部の血管の存在を認識することができる。また、表示領域７３０に表示された蛍光画像６０２ｂによって、当該血管より浅い位置のＮＡＤＨからの蛍光強度の分布を確認することができる。観察者は、蛍光画像６０２ｂを観察して、例えば蛍光強度が比較的に小さい部位を腫瘍組織として認識することができる場合がある。
【００６６】
画像生成部１０２は、蛍光画像６０２ｂとは異なる色の蛍光画像６０２ａを生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、λ３の蛍光の受光強度を第１の色の強さで示した蛍光画像６０２ｂを生成して、λ４の蛍光の受光強度を第２の色の強さで示した蛍光画像６０２ａを生成してよい。例えば、第１の色を青系の色として、第２の色を赤系の色としてよい。肉眼で生体を観察した場合、表層の物体は青く見える場合がある。このため、より表層の物体にフォーカスされた蛍光画像６０２ｂを青の色で表現して、より深部の物体にフォーカスされた蛍光画像６０２ａを赤の色で表現することで、観察者が違和感なく蛍光画像を観察できる場合がある。
【００６７】
図８は、画像生成部１０２が生成する蛍光画像の他の例を示す。画像生成部１０２は、蛍光画像６０２ａおよび蛍光画像６０２ｂに基づき、蛍光画像６０２ａと蛍光画像６０２ｂとを重ね合わせた合成画像８００を生成してよい。画像生成部１０２は、合成画像８００を表示用の画像として表示装置１４０および記録装置１５０の少なくとも一方に供給してよい。
【００６８】
画像生成部１０２は、合成画像８００を生成する場合、蛍光画像６０２ｂの画像内容に基づき抽出されたオブジェクト８２０を、蛍光画像６０２ａの画像内容に基づき抽出されたオブジェクト８１０より強調した合成画像８００を生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、オブジェクト８２０を表す画素値が、オブジェクト８１０を表す画素値より大きく重みづけされた合成画像８００を生成してよい。具体的には、画像生成部１０２は、蛍光画像６０２ｂの各画素の画素値をＩ１（ｘ，ｙ）、蛍光画像６０２ａにおける対応する画素位置の画素値をＩ２（ｘ，ｙ）とした場合、合成画像８００における対応する画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を、Ｉ（ｘ，ｙ）＝α×Ｉ１（ｘ，ｙ）＋β×Ｉ２（ｘ，ｙ）により算出してよい。ここで、α＞βとする。
【００６９】
より具体的には、画像生成部１０２は、オブジェクト８１０をオブジェクト８２０で上書きしてよい。これにより、検体２０内のオブジェクトの重なり具合が適切に表現された合成画像８００を生成することができる。特に、合成画像８００を生成する場合、オブジェクト８２０とオブジェクト８１０との境界において、オブジェクト８２０をオブジェクト８１０より強調する上記の処理を施してもよい。当該処理により、オブジェクト８２０とオブジェクト８１０との上下関係を合成画像８００上で適切に表現でき、かつ、オブジェクト８２０が表す物体より深い位置にオブジェクト８１０が表す血管等の物体が存在することを、観察者に的確に知らしめることができる。
【００７０】
また、画像生成部１０２は、蛍光画像６０２ｂと蛍光画像６０２ａとが色分けされた合成画像８００を生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、蛍光画像６０２ｂが第１の色の画素値で表され、蛍光画像６０２ａが第２の色の画素値で表された合成画像８００を生成してよい。ここでも、第１の色を青系の色として、第２の色を赤系の色としてよい。色分けされた合成画像８００を生成する場合においても、画像生成部１０２は、オブジェクト８２０がオブジェクト８１０より強調された合成画像８００を生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、オブジェクト８２０を表す画素値が、オブジェクト８１０を表す画素値より大きく重みづけされた画素値を持つ合成画像８００を生成してよい。例えば、画像生成部１０２は、オブジェクト８１０をオブジェクト８２０で上書きしてもよい。
【００７１】
以上の説明では、光源１１０が発光する励起光には異なる波長域の光が含まれており、当該異なる波長域の光がそれぞれ異なる蛍光物質を励起して、異なる蛍光物質から互いに異なる波長域の蛍光が発せられるとした。他の例では、戻り光に含まれる第１戻り光成分が蛍光であり、他の戻り光成分が蛍光以外の戻り光であってよい。具体的には、第２戻り光が、照射光の反射光および／または散乱光であってよい。
【００７２】
すなわち、検体２０に含まれる蛍光物質は、照射光に含まれる異なる波長域の光の少なくともいずれかの光により励起されて蛍光を発光してよい。そして、撮像光学系３００は、蛍光である第１戻り光、および、第２戻り光を、光軸方向の略同じ位置に集光するとしてよい。
【００７３】
また、照射光に含まれる少なくとも何れかの波長域の成分光が波長変換されて、戻り光として撮像に利用できる場合、戻り光は蛍光に限られない。すなわち、照射光学系２００によって検体２０内に集光された照射光の第１の集光位置から照射光に含まれる光とは波長域が異なる第１戻り光が生じ、照射光の第２の集光位置から第１戻り光とは波長域が異なる第２戻り光が生じる場合、撮像部１２４は、これらの第１戻り光および第２戻り光により撮像することができる。この場合、撮像光学系３００は、照射光学系２００によって検体２０内に集光された照射光の集光位置からの、照射光に含まれる光とは波長域が異なる第１戻り光、および、第１戻り光とは波長域が異なる第２戻り光を、撮像光学系３００の光軸方向に略同じ位置に集光すればよい。
【００７４】
なお、上述した制御装置１００の機能は、コンピュータにより実現されてよい。具体的には、制御装置１００の機能を実装するプログラムをコンピュータにインストールすることで、コンピュータを、画像生成部１０２および制御部１０４として機能させてよい。当該プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶され、当該記憶媒体をコンピュータに読み込ませることで、コンピュータに提供されてよい。また、当該プログラムは、ネットワークを通じてコンピュータに提供されてもよい。
【００７５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００７７】
１０  内視鏡装置
２０  検体
１００  制御装置
１０２  画像生成部
１０４  制御部
１１０  光源
１２０  挿入部
１２１  ノズル
１２２  挿通口
１２４  撮像部
１２５  対物レンズ
１２６  ライトガイド
１２８  照射部
１４０  表示装置
１５０  記録装置
１７０  蛍光剤注入装置
１８０  挿入器具
２００  照射光学系
２１０  導光管
２８０  送光管
３００  撮像光学系
３１０  色収差補正光学系
３２０  受光部
３３０  波長フィルタ部
５０１  Ｂ光透過フィルタ
５０２  Ｇ光透過フィルタ
５０３  Ｒ光透過フィルタ
５１１  Ｂ光受光素子
５１２  Ｇ光受光素子
５１３  Ｒ光受光素子
６０１、６０３  照明光画像
６０２、６０４  蛍光画像
７００  画面
７１０  表示領域
７２０  表示領域
７３０  表示領域
８００  合成画像
８１０、８２０  オブジェクト
【図１】
2011229625.tif 000003
【図２】
2011229625.tif 000004
【図３】
2011229625.tif 000005
【図４】
2011229625.tif 000006
【図５】
2011229625.tif 000007
【図６】
2011229625.tif 000008
【図７】
2011229625.tif 000009
【図８】
2011229625.tif 000010