(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光散乱性を有する物体の内部に存在しうる観察対象を観察する内部観察装置であって、
前記光散乱性を有する物体と前記観察対象とで光学特性の異なる波長を含む光を、該光散乱性を有する物体に対して照射する照明手段と、
前記照明手段により前記光散乱性を有する物体に対して照射された照明光の後方散乱光を非接触にて受光し、光強度データを取得する検出手段と、
前記検出手段により取得された光強度データのうち、特定の検出領域での光強度データを用いて所定の演算処理を施して、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力する信号処理手段と、
前記信号処理手段により出力された前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成する画像化手段と、
前記画像化手段により生成された画像を表示する表示手段と、を備え、
前記特定の検出領域が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点から所定の半径よりも離れた位置に存在し、かつ、該照明光の照射スポットの中心点から異なる方向に互いに離れて存在する２点を少なくとも含むことを特徴とする、内部観察装置。
【請求項２】
前記所定の半径が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの半径であることを特徴とする請求項１に記載の内部観察装置。
【請求項３】
前記特定の検出領域が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点を中心とした帯状同心円領域の全体又はその一部分であり、かつ前記帯状同心円領域の内径が、前記照明光の照射スポットの半径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の内部観察装置。
【請求項４】
前記信号処理手段が施す前記所定の演算処理が、前記特定の検出領域における個々の点での光強度データの積算又は平均であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項５】
前記検出手段が、二次元方向での前記光強度データを一括で取得できる撮像手段であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項６】
前記照明手段が、前記光散乱性を有する物体の表面に複数の前記照明光の照射スポットを同時に照射し、
前記信号処理手段が、夫々の前記照明光の照射スポットの中心点に対応させた前記特定の検出領域での光強度データを用いて前記所定の演算処理を施して、前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像作成用データとして出力し、
前記画像化手段が、前記信号処理手段により出力された、前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成する、ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項７】
前記照明手段が、前記光散乱性を有する物体の表面における夫々の前記特定の検出領域が重ならない位置に、複数の前記照明光の照射スポットを同時に照射することを特徴とする、請求項６に記載の内部観察装置。
【請求項８】
さらに、前記照明手段による前記照明光の照射スポットの中心点を、前記光散乱性を有する物体に対して走査する走査手段を備え、
前記信号処理手段が、前記走査手段により走査される前記照明光の照射スポットの中心点に対応させた前記特定の検出領域での光強度データを用いて前記所定の演算処理を施して、夫々の前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力し、
前記画像化手段が、前記信号処理手段により出力された、前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成する、ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項９】
前記照明手段が、前記光散乱性を有する物体と前記観察対象とで光学特性の異なる波長を含む光を出射するレーザ光源を備えたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項１０】
前記照明手段が、さらに、照明光学系と、前記レーザ光源からの出射光を前記照明光学系の入射端へ導光する光ファイバを備えたことを特徴とする、請求項９に記載の内部観察装置。
【請求項１１】
前記照明手段が、さらに、出射端から出射した照明光が前記光散乱性を有する物体を照射するまでの光路において平行光となるように照明光のＮＡを調整する、ＮＡ調整光学系を備えたことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項１２】
前記光散乱性を有する物体又は前記観察対象が生体組織であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項１３】
前記内部観察装置が、医療用内視鏡であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の内部観察装置。
【請求項１４】
前記医療用内視鏡が、硬性内視鏡であることを特徴とする請求項１３に記載の内部観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば生体などの光散乱性を有する物体に対し、照明光を照射してその後方散乱光を計測することにより、物体の内部に存在しうる観察対象を観測する内部観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光散乱性を有する物体の内部を光学的に観察することは、一般に容易ではない。従来、光の波長を選択することにより生体内部の特定の観察対象を観察する方法が提案されている。この方法では、特定の観察対象（異質部分）に吸収される波長の光を生体に照射し、その後方散乱光の強度を計測することにより、生体内部に存在する異質部分の位置情報を得ることができる。後方散乱光は、光散乱性を有する物体における光照射位置と光検出位置との距離が離れるほど、散乱体のより深部を通ってきた光であると仮定できることが知られている。
【０００３】
また、この方法では、異質部分の位置情報を得るだけでなく、光照射位置からの相対的な距離が等しい夫々の光検出位置における後方散乱光の強度データを例えば二次元方向に集めることにより、画像（二次元データ）を作成することができる。その一例として、特許文献１には、光散乱体内部の情報を画像化する装置・方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の装置・方法においては、例えば、散乱体上に光が照射された位置を中心とする同心円状領域の夫々の点での後方散乱光の光強度データを抽出することで、一定の深度における二次元画像データを検出している。特許文献１に開示の装置・方法を用いると、散乱体内部の情報を非接触にて検出することが可能になる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示の装置・方法等、従来この種の後方散乱光を用いて散乱体内部の情報を検出する装置・方法においては、散乱体内部の情報のほかに、散乱体表面の情報（例えば、表面の凹凸形状等）も同時に検出される。特許文献１に開示の装置・方法において、同心円状領域が光の照射位置から近い場合には、同心円状領域における夫々の点での後方散乱光の光強度データは、光の照射位置付近における散乱体表層の情報の影響を強く受ける。
【０００７】
また、散乱体表面に凹凸がある場合には、同心円状領域における夫々の点での後方散乱光の光強度データも、散乱体表面の凹凸の影響を強く受ける。しかし、特許文献１に開示の装置・方法においては、散乱体上に光が照射された位置を中心とする同心円状領域の夫々の点での後方散乱光の光強度データを、そのまま二次元画像データにおける個々の画像データとしている。このため、二次元画像データを構成する夫々の点での後方散乱光の光強度データが、散乱体表面の情報の影響を大きく受けたものとなり易い。これでは、散乱体内部の情報のみをコントラスト高く検出したい場合においても、この散乱体表面の情報によって画像のコントラストが低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、光散乱性を有する物体の内部に存在しうる観察対象の情報を高コントラストで検出可能な内部観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による内部観察装置は、光散乱性を有する物体の内部に存在しうる観察対象を観察する内部観察装置であって、前記光散乱性を有する物体と前記観察対象とで光学特性の異なる波長を含む光を、該光散乱性を有する物体に対して照射する照明手段と、前記照明手段により前記光散乱性を有する物体に対して照射された照明光の後方散乱光を非接触にて受光し、光強度データを取得する検出手段と、前記検出手段により取得された光強度データのうち、特定の検出領域での光強度データを用いて所定の演算処理を施して、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力する信号処理手段と、前記信号処理手段により出力された前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成する画像化手段と、前記画像化手段により生成された画像を表示する表示手段と、を備え、前記特定の検出領域が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点から所定の半径よりも離れた位置に存在し、かつ、該照明光の照射スポットの中心点から異なる方向に互いに離れて存在する２点を少なくとも含むことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の内部観察装置においては、前記所定の半径が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの半径であるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の内部観察装置においては、前記特定の検出領域が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点を中心とした帯状同心円領域の全体又はその一部分であり、かつ前記帯状同心円領域の内径が、前記照明光の照射スポットの半径よりも大きいのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の内部観察装置においては、前記信号処理手段が施す前記所定の演算処理が、前記特定の検出領域における個々の点での光強度データの積算又は平均であるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明の内部観察装置においては、前記検出手段が、二次元方向での前記光強度データを一括で取得できる撮像手段であるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の内部観察装置においては、前記照明手段が、前記光散乱性を有する物体の表面に複数の前記照明光の照射スポットを同時に照射し、前記信号処理手段が、夫々の前記照明光の照射スポットの中心点に対応させた前記特定の検出領域での光強度データを用いて前記所定の演算処理を施して、前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像作成用データとして出力し、前記画像化手段が、前記信号処理手段により出力された、前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成するのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の内部観察装置においては、前記照明手段が、前記光散乱性を有する物体の表面における夫々の前記特定の検出領域が重ならない位置に、複数の前記照明光の照射スポットを同時に照射するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の内部観察装置においては、さらに、前記照明手段による前記照明光の照射スポットの中心点を、前記光散乱性を有する物体に対して走査する走査手段を備え、前記信号処理手段が、前記走査手段により走査される前記照明光の照射スポットの中心点に対応させた前記特定の検出領域での光強度データを用いて前記所定の演算処理を施して、夫々の前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力し、前記画像化手段が、前記信号処理手段により出力された、前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成するのが好ましい。
【００１７】
また、本発明の内部観察装置においては、前記照明手段が、前記光散乱性を有する物体と前記観察対象とで光学特性の異なる波長を含む光を出射するレーザ光源を備えるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の内部観察装置においては、前記照明手段が、さらに、照明光学系と、前記レーザ光源からの出射光を前記照明光学系の入射端へ導光する光ファイバを備えるのが好ましい。
【００１９】
また、本発明の内部観察装置においては、前記照明手段が、さらに、出射端から出射した照明光が前記光散乱性を有する物体を照射するまでの光路において平行光となるように照明光のＮＡを調整する、ＮＡ調整光学系を備えるのが好ましい。
【００２０】
また、本発明の内部観察装置においては、前記光散乱性を有する物体又は前記観察対象が生体組織であるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明の内部観察装置においては、前記内部観察装置が、医療用内視鏡であるのが好ましい。
【００２２】
また、本発明の内部観察装置においては、前記医療用内視鏡が、硬性内視鏡であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、光散乱性を有する物体の内部に存在しうる観察対象の情報を高コントラストで検出可能な内部観察装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内部観察装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】(a)は図１の内部観察装置に備わる検出手段によって検出された第１の生体組織の画像において信号処理手段が処理対象とする特定の検出領域の一例を概念的に示す説明図、(b)は(a)に示される特定の検出領域における各点での出力信号に対し信号処理手段が所定の演算処理を施すことによって出力した照明光の照射スポットの中心点での画像生成データを概念的に示す説明図である。
【図３】図１の内部観察装置に備わる走査手段によって、第１の生体組織上における照明光の照射スポットの中心点を二次元方向に走査したときに得られる二次元画像の一例を示す説明図である。
【図４】図１の内部観察装置に備わる検出手段によって検出された第１の生体組織の画像において信号処理手段が処理対象とする特定の検出領域の変形例を概念的に示す説明図で、(a)は一変形例を示す図、(b)は他の変形例を示す図である。
【図５】図１の内部観察装置に備わる検出手段によって検出された第１の生体組織の画像において信号処理手段が処理対象とする特定の検出領域のさらに他の変形例を概念的に示す説明図である。
【図６】本発明の内部観察装置の一実施例にかかるヒト脂肪下の血管可視化装置として構成された医療用硬性内視鏡の全体構成を概略的に示す説明図である。
【図７】光散乱性を有する物体において照射光が伝播する経路を概念的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明の内部観察装置は、上記のように、光強度データのうち、特定の検出領域での光強度データを用いて所定の演算処理を施して、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力し、前記特定の検出領域が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点から所定の半径よりも離れた位置に存在し、かつ、該照明光の照射スポットの中心点から異なる方向に互いに離れて存在する２点を少なくとも含む。
また、本発明の内部観察装置においては、好ましくは、前記所定の半径が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの半径である。
【００４０】
本発明の内部観察装置のように、照明光の照射スポットの中心点から異なる方向に互いに離れて存在する２点を少なくとも含む特定の検出領域での光強度データを用いて所定の演算処理を施して、光散乱性を有する物体の表面上における照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力するようにすれば、後方散乱光の光強度データが受ける光照射位置での光散乱性を有する物体の表面形状の影響を低減することができる。
【００４１】
さらに、所定の演算処理の対象となる特定の検出領域を、光散乱性を有する物体の表面上における照明光の照射スポットの中心点から所定の半径よりも離れた位置に存在するようにすることで、光散乱性を有する物体の内部に存在する観察対象の情報を、特許文献１に記載されているような従来の装置に比べて高コントラストに検出することが可能になる。
【００４２】
図７は光散乱性を有する物体において照射光が伝播する経路を概念的に示す断面図である。図７中、点Ａｉは、照明光の照射スポットの中心点、領域Ｂｉは、中心点Ａｉから所定の半径ｒ１〜半径ｒ２離れた範囲に位置する領域である。
光が生体などの散乱体中を伝搬する場合、前方に散乱される確率が高いことがこれまでに分かっている。つまり、生体などの散乱体に光を照射すると、散乱体入射直後の時点では、光は直進性が高い状態になっている。従って、照明光は高い確率で照明点（図７における照射スポットの中心点Ａｉ）の真下を透過し、後方散乱光は照明点Ａｉの真下の情報を高い確率で含むことになる。また、特許文献１にも記載のように、後方散乱光は、照明点近傍では光散乱性を有する物体の表層部分のみを透過した光が支配的になり、照明点より遠ざかるほど物体の深部を透過した光が支配的になる（図７参照）。
しかるに、本発明の内部観察装置のように、照明点近傍を避けた領域の後方散乱光を検出するようにすれば、照明点の真下の物体の深部の情報を効率的に得ることができ、従来よりも観察対象の信号を高コントラストに検出できるようになる。
【００４３】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、前記特定の検出領域が、前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点を中心とした帯状同心円領域の全体又はその一部分であり、かつ前記帯状同心円領域の内径が、前記照明光の照射スポットの半径よりも大きいのが好ましい。
このように、信号処理手段による信号処理範囲を限定すれば、信号処理対象の点の数を低減することができ、その結果、信号処理時間を低減することができる。
【００４４】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、前記所定の演算処理が、前記特定の検出領域における個々の点での光強度データの積算又は平均であるのが好ましい。
このようにすれば、簡単な信号処理で物体の表面形状の影響を低減することが可能になる。
【００４５】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、二次元方向での前記光強度データを一括で取得できる撮像手段を用いるのが好ましい。
このようにすれば、簡便かつ高速に二次元データを取得することができる。
【００４６】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、前記光散乱性を有する物体の表面に複数の前記照明光の照射スポットを同時に照射し、夫々の前記照明光の照射スポットの中心点に対応させた前記特定の検出領域での光強度データを用いて前記所定の演算処理を施して、前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像作成用データを出力し、出力された前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成するようにするのが好ましい。
このようにすれば、物体の内部の画像をより高速に取得することが可能になる。
【００４７】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、前記光散乱性を有する物体の表面における夫々の前記特定の検出領域が重ならない位置に、複数の前記照明光の照射スポットを同時に照射するようにするのが好ましい。
このようにすれば、物体の内部に存在する観察対象の信号をより高コントラストに検出でき、物体の内部の画像がより鮮明になる。
【００４８】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、さらに、前記照明光の照射スポットの中心点を、前記光散乱性を有する物体に対して走査し、走査した前記照明光の照射スポットの中心点に対応させた前記特定の検出領域での光強度データを用いて前記所定の演算処理を施して、夫々の前記光散乱性を有する物体の表面上における前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力し、出力した前記光散乱性を有する物体の表面上における夫々の前記照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データを解析して画像を生成するようにするのが好ましい。
このようにすれば、物体の内部の二次元画像を得ることができるようになる。
【００４９】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、レーザ光源を用いて前記光散乱性を有する物体と前記観察対象とで光学特性の異なる波長を含む光を出射するようにするのが好ましい。
このようにすれば、物体の表面上における照明光の照射スポットを小さくすることができ、物体の内部に存在する観察対象の信号をより高コントラストに検出できるようになる。
【００５０】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、さらに、光ファイバを用いて前記レーザ光源からの出射光を照明光学系の入射端へ導光するようにするのが好ましい。
このようにすれば、操作性が向上する。
【００５１】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、さらに、ＮＡ調整光学系を用いて、出射端から出射した照明光が前記光散乱性を有する物体を照射するまでの光路において平行光となるように照明光のＮＡを調整するようにするのが好ましい。
このようにすれば、表面の起伏の大きな物体、奥行きのある物体や表面が傾いている物体を観察する場合に、物体の表面上における照明光の照射スポットの大きさが変わらないので、信号処理が容易になる。
【００５２】
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、前記光散乱性を有する物体又は前記観察対象が生体組織であるのが好ましい。
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、医療用内視鏡を用いるようにするのが好ましい。
また、本発明の内部観察装置においては、上記のように、前記医療用内視鏡が、硬性内視鏡であるのが好ましい。
これらのようにすれば、本発明は、外科の手術におけるヒトの脂肪下の血管等の観察に非常に有用なものとなる。
【００５３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
実施形態
図１は本発明の一実施形態にかかる内部観察装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
本実施形態の内部観察装置１０は、照明手段１１と、走査手段１６と、検出手段１２と、信号処理手段１３と、画像化手段１４と、表示手段１５と、それらを制御する制御手段１７を備えている。
【００５４】
照明手段１１は、制御手段１７からの制御に基づいて、第１の生体組織２０とその内部に存在しうる観察対象としての第２の生体組織２１とで散乱特性や吸収特性などの光学特性の異なる波長を含む照明光１８を第１の生体組織２０へ向けて照射するように構成されている。なお、第１の生体組織２０には、照明光１８を散乱する光学特性を持つものを用いている。
走査手段１６は、照明手段１１による照明光１８の照射スポットの中心点を第１の生体組織２０に対して走査するように構成されている。なお、走査手段１６は、第１の生体組織２０とは非接触に配置されている。
【００５５】
検出手段１２は、照明手段１１により第１の生体組織２０に対して照明光１８を照射することで生じる後方散乱光１９を受光し、電気信号へ変換することで、光強度データを取得するように構成されている。なお、検出手段１２は、第１の生体組織２０とは非接触に配置されている。
【００５６】
信号処理手段１３は、検出手段１２により取得された光強度データのうち、特定の検出領域での光強度データを用いて所定の演算処理を施して、第１の生体組織２０上における照明光の照射スポットの中心点での画像生成用データとして出力するように構成されている。
特定の検出領域は、第１の生体組織２０上における照明光の照射スポットの中心点から所定の半径よりも離れた位置に存在し、かつ、該照明光の照射スポットの中心点から異なる方向に互いに離れて存在する２点を少なくとも含む。
例えば、検出手段１２により取得された光強度データの領域のうち照明光の照射スポットの中心点から所定の半径の円の外側全体の領域は、本発明における特定の検出領域に該当する。また、検出手段により取得された光強度データの領域のうち照明光の照射スポットの中心点から所定の半径の円の外側において、照明光の照射スポットの中心点から異なる方向に互いに離れて存在する複数の領域も、本発明における特定の検出領域に該当する。さらに、検出手段により取得された光強度データの領域のうち照明光の照射スポットの中心点から所定の半径の円の外側において、照明光の照射スポットの中心点から異なる方向に互いに離れて存在する領域の数が２つで、その２つの領域が夫々１つの点（画素）からなるものも、本発明における特定の検出領域に該当する。
【００５７】
信号処理手段１３が行う所定の演算処理の詳細について、図２を用いて説明する。
図２(a)は検出手段１２によって検出された第１の生体組織２０の画像において信号処理手段１３が処理対象とする特定の検出領域の一例を概念的に示す図である。ここで、点Ａi（ｉ＝０，１，・・・，N−1）は、照明光１８の照射スポットの中心点（但し、Ｎは検出手段１２によって検出される第１の生体組織２０の画像領域内においてとり得る照射スポットの中心点の総数）、領域Ｂiは、本発明における特定の領域であり、本例では、点Ａiから第１の生体組織２０上において距離ｒin以上離れた領域（図２(a)中の網掛け部分）である。領域Ｂiは、第１の生体組織２０上における照明光１８の照射スポットの半径をＲとしたとき、Ｒ＜ｒinの関係を満足する。また、領域Ｂiは、照明光１８の照射スポットの中心点Ａiから異なる方向に互いに離れて存在する２点を含んでいる。
信号処理手段１３では、検出手段１２により取得された光強度データのうち、図２(a)中の領域Ｂiにおける個々の点（画素）での光強度データを積算又は平均し、点Ａiにおける検出値Ｃi（画像生成用データ）として出力する（図２(b)参照）。
【００５８】
ここで、走査手段１６を用いて、照明手段１１による照明光１８の照射スポットの中心点Ａiを、第１の生体組織２０上を例えば二次元方向に走査すると、検出手段１２及び信号処理手段１３を介して、走査した各点Ａiにおける各検出値Ｃiを得ることができる。即ち、第１の生体組織２０の内部に存在する第２の生体組織２１の二次元分布を検出することが可能となる。
【００５９】
画像化手段１４は、例えば、図３に示すように、信号処理手段１３から出力される検出値Ｃiの二次元分布データに対し、所定の解析（例えば、二次元分布データを構成する個々のデータ値の比較等）を行い濃淡画像やカラー画像として生成する。
表示手段１５は、画像化手段１４により生成された画像を表示する。
【００６０】
本実施形態の内部観察装置によれば、第１の生体組織２０の表面の形状の影響を低減して、第２の生体組織２１の画像を得ることができる。なお、このとき、走査手段１６の走査の方法は、ラスタースキャン、スパイラルスキャンなど任意の走査方法を用いることができる。
【００６１】
また、領域Ｂiは、Ｒ＜ｒinの関係を満たし、且つ、照明光１８の照射スポットの中心点Ａiから異なる方向に互いに離れて存在する２点を少なくとも含むものであれば、図２(a)に示すようなＲ＜ｒinの関係を満足する領域全体でなくても良い。
例えば、一変形例として図４(a)に示すように、内側半径ｒinと外側半径ｒoutで囲まれた点Ａiを中心とする帯状同心円の領域を領域Ｂiとすることもできる。このように信号処理手段１３における処理対象とする領域Ｂiをｒin以上且つｒout以内の帯状同心円の領域に制限すると、信号処理手段１３が処理する点の数を低減することができ、その結果、信号処理速度が向上する。
【００６２】
また、検出手段１２により取得される後方散乱光１９は、第１の生体組織２０上の点Ａiからの距離が離れる程、光強度が微弱になる。
このため、信号処理手段１３による処理対象の領域Ｂiの内側半径ｒinを、検出手段１２により取得される後方散乱光１９が十分に微弱となる所定の半径にまで拡げれば、物体である第１の生体組織２０の表層部分を透過した光を排除して、第１の生体組織２０の深部に存在する観察対象である第２の生体組織２１からの信号を高コントラストに検出できる。
一方、信号処理手段１３による処理対象の領域Ｂiの外側半径ｒoutを、検出手段１２により取得される後方散乱光１９が微弱になりすぎる所定の半径にまで拡げると、点Ａiにおける検出値Ｃiとして領域Ｂiにおける個々の点の平均値を出力する場合に、その平均値が微弱になりすぎてしまい、却って、検出感度が低下してしまう。従って、後方散乱光１０の強度が十分に微弱になる範囲においてｒoutを設ければ、検出感度の低下を抑えることができる。
【００６３】
さらに、他の変形例として図４(b)に示すように、Ｒ＜ｒinの関係を満足する領域内の一部分を領域Ｂiとしてもよい。本変形例も、図４(a)の変形例と同様、信号処理手段１３が処理する点の数を低減することができ、その結果、信号処理速度が向上する。
【００６４】
また、さらに他の変形例として図５に示すように、２点以上の複数点（点Ａi1，Ａi2）を照明光１８の照射スポットの中心点として同時に照明し、夫々の照明光１８の照射スポットの中心点Ａi1，Ａi2に対応させた領域（領域Ｂi1，Ｂi2）を信号処理手段１３による処理対象の領域とするように構成しても良い。このようにすれば、走査手段１６を介して照明光１８の照射スポットの中心点を、並列した状態で走査することが可能となり、第２の生体組織２１の画像を取得するための処理時間の短縮につながる。
なお、この場合、物体（第１の生体組織２０）の表層部分を透過した光を排除して、物体の深部に存在する観察対象（第２の生体組織２１）からの信号を高コントラストに検出するために、領域Ｂi1及び領域Ｂi2は、重ならないようにするのが望ましい。
【００６５】
また、信号処理手段１３における所定の演算処理として、領域Ｂiにおける個々の点（画素）での光強度データの積算を行う場合、各点における光強度データを単純に加算する以外にも、例えば、各点における光強度データに対し、照明光１８の照射スポットの中心点Ａiからの距離に応じた係数を掛けてから加算するようにしてもよい。
また、領域Ｂiが、帯状同心円の領域等、所定の限定された領域とした場合、照明光１８の照射スポットの中心点Ａiが第１の生体組織２０上の端部に位置するとき、所定の限定された領域のうち信号処理手段１３の処理対象から外れる部分が生じ、照明光１８の照射スポットの中心点Ａiが第１の生体組織２０上の中心部に位置するときと比較して、演算処理後の画像生成用データである検出値Ｃiに大きな差が生じる。そこで、信号処理手段１３における所定の演算処理として、領域Ｂiにおける個々の点（画素）での光強度データの積算・平均を行う場合、その積算・平均値に対し、第１の生体組織２０上における照明光１８の照射スポットの中心点Ａiの位置に応じた係数を掛けるようにしてもよい。
【００６６】
実施例
次に、本発明の内部観察装置の一実施例について図面を用いて説明する。
図６は本発明の内部観察装置の一実施例にかかるヒト脂肪下の血管可視化装置として構成された医療用硬性内視鏡の全体構成を概略的に示す説明図である。本実施例では、第１の生体組織２０はヒト腹部の脂肪、第２の生体組織２１は血管である。なお、図１の実施形態と同じ構成部材については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施例の血管可視化装置では、照明手段１１は、レーザ光源１１ａと、光ファイバ１１ｂと、ＮＡ調整光学系１１ｄと、照明用光学系１１ｃを有している。
レーザ光源１１ａは、ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ（ＬＤ）１１ａ１と、ＬＤ１１ａ１を駆動するＬＤドライバ１１ａ２を備えている。ＬＤ１１ａ１は、照明光１８として波長９４０ｎｍのレーザ光を出射する。レーザ光を使用することにより、第１の生体組織２０であるヒト腹部の脂肪の表面における照明光１８の照射スポットの大きさを、簡便に小さくすることができる。ここでは、ＬＤ１１ａ１は、照明光１８の照射スポットの直径が１ｍｍとなるように設計されている。
光ファイバ１１ｂは、レーザ光源１１ａからの出射光を、ＮＡ調整用光学系１１ｄ、走査手段１６を経由させて、照明用光学系１１ｃの入射端へ導光する。
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ（ＮＡ）調整光学系１１ｄは、照明手段１１の出射端から出射した照明光１８が、第１の生体組織２０であるヒト腹部の脂肪の表面を照射するまでの光路において平行光となるように、照明光１８のＮＡを調整可能に構成されている。
【００６８】
そして、照明手段１１においては、レーザ光源１１ａから出射したレーザ光が、光ファイバ１１ｂ、ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ（ＮＡ）調整光学系１１ｄを経由して、走査手段１６を構成する二軸スキャナミラー１６ａへ入射する。二軸スキャナミラー１６ａで反射した光は、照明用光学系１１ｃを経由して、ヒト腹部の脂肪の表面へ照射される。このとき、ＮＡ調整光学系１１ｄを介して、光ファイバ１１ｂからの出射光を、所望のＮＡの照明光、ここでは平行光に変換して、ヒト腹部の脂肪の表面へ照射できるようになっている。また、二軸スキャナミラー１６ａによって、照明光１８の照射スポットの中心点が、ヒト腹部の脂肪の表面上をラスタースキャンするようになっている。
【００６９】
検出手段１２では、検出用光学系１２ａと、倍率調整光学系１２ｂ（例えば、ビーム拡大用の対物レンズ）と、ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）イメージャ１２ｃと、ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ（ＡＤ）変換器１２ｄを有している。
そして、検出手段１２においては、まず、検出用光学系１２ａ及び倍率調整光学系１２ｂを介して、ＣＣＤイメージャ１２ｃの撮像面に、第１の生体組織２０であるヒト腹部の脂肪の表面の像を結像し、ＣＣＤイメージャ１２ｃが撮像する。次に、ＣＣＤイメージャ１２ｃで出力されたアナログ信号を、ＡＤ変換器１２ｄがデジタル信号へと変換する。
【００７０】
このとき、倍率調整光学系１２ｂ（例えば、ビーム拡大用の対物レンズ）を介して、検出用光学系１２ａを経由した光のビーム径をアパーチャ１２ｅの開口部にほぼ一致するように調整するようにすれば、迷光を高精度で遮光することができる。また、アパーチャ１２ｅを、検出用光学系１２ａにおいて、第１の生体組織２０であるヒト腹部の脂肪の表面と共役な位置に配置すれば、脂肪の表面以外の深度から発せられる焦点のボケた光を容易に遮光することができる。
【００７１】
ＡＤ変換器１２ｄからの出力信号は、ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ（ＰＣ）２２へ入力される。ＰＣ２２は、制御手段１７、信号処理手段１３及び画像化手段１４としての機能を兼ねている。
【００７２】
制御手段１７の機能としては、ＰＣ２２は、ＬＤドライバ１１ａ２及びスキャナドライバ１６ｂを制御する。ＰＣ２２は、ＬＤドライバ１１ａ２へ信号を送ることで、ＬＤ１１ａ１の出力光量を調整する。また、二軸スキャナミラー１６ａの駆動によって照明光１８の照射スポットの中心点が第１の生体組織２０であるヒト腹部の脂肪の表面上をラスタースキャンするように、ＰＣ２２は、スキャナドライバ１６ｂへ信号を送る。
【００７３】
信号処理手段１３の機能としては、ＰＣ２２は、まず、ＡＤ変換器１２ｄでデジタル変換された画像データから、照明光１８の照射スポットの中心点を特定する。そして、第１の生体組織２０であるヒト腹部の脂肪の表面上において、照明光１８の照射スポットの中心点から５ｍｍ以上離れた領域における複数の個々の点（画素）の光強度データを演算処理することとし、具体的には平均し、照明光１８の照射スポットの中心点の出力値（画像作成用データ）とする。
ここで、演算処理するための検出用の領域は、照射スポットの中心から、該照射スポットの半径より離れた領域であるのが好ましい。さらに、生体組織による検討では、照射スポットの大きさに関係なく、照射スポットの外縁より３〜５ｍｍ以内の領域については検出用の領域としないことがＳ／Ｎ比を高める上で好ましいことが分かった。
【００７４】
画像化手段１４の機能としては、ＰＣ２２は、照明光１８の照射スポットの中心点を、第１の生体組織２０であるヒト腹部の脂肪の表面上をラスタースキャンさせながら信号処理手段１３としての機能により得た、照明光１８の照射スポットの中心点での画像作成用データの出力値を用いて二次元画像化する。画像作成用データの出力値の大小は、ここでは、画像の濃淡によって表示されるようにしている。二次元画像化されたデータは、表示手段１５としてのモニタに、ヒト腹部の脂肪の内部の画像として表示される。
【００７５】
本実施例の血管可視化装置によれば、簡便な構成で、ヒト腹部の脂肪の表面形状の影響が低減された、ヒト腹部の脂肪の内部に存在する血管分布を二次元画像として観察することができる。また、本実施例の血管可視化装置によれば、ヒト腹部の脂肪の表面上において照明光１８の照射スポットの中心点から５ｍｍ以上離れた領域の光強度データを平均するため、画像中の雑音が低減された、高感度な画像観察が可能になる。さらに、本実施例の血管可視化装置によれば、走査手段１６を介して高速な画像撮影が可能であるため、動画撮影も可能となる。
【００７６】
なお、本実施例の血管可視化装置においては、ＣＣＤイメージャ１２ｃの代わりに、ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（ＣＭＯＳ）、ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ  （ＥＭ）−ＣＣＤ、ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ（ＥＢ）−ＣＣＤやｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ（Ｉ）−ＣＣＤなどを用いても良い。また、走査手段１６は、図６の例ではスキャナミラーを用いて構成したが、光ファイバを振動させる方式や複数の光源による照明光の照射及び複数の検出手段による光強度データの取得を時分割で切り替える方式などを用いて構成しても良い。
また、本実施例では、ヒト脂肪下の血管可視化装置の例について説明したが、本発明の内部観察装置は、ヒト脂肪下の血管観察に用途が限定されるものではない。
【００７７】
また、上述した説明では、照明手段と検出手段の両方が物体（例えば、生体組織）に対し非接触の状態で観察する場合を例示したが、本発明においては必ずしも両方が非接触の状態である必要はなく、照明手段については物体に対し接触した状態で観察するような装置または方法にも同様に適用できる。この場合、照明手段と検出手段は一体に備える必要はない。しかし、照明手段と検出手段が一体に備えたほうが、物体に対して略同じ距離で照明および検出できるので、連続的な観察等において毎回の検出データを定量的に比較する上で望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の内部観察装置は、光散乱性を有する物体に対し、照明光を照射してその後方散乱光を計測することにより、物体の内部に存在しうる観察対象を観測することが求められるあらゆる分野に有用である。
【符号の説明】
【００７９】
１０          内部観察装置
１１          照明手段
１１ａ        レーザ光源
１１ａ１      ＬＤ
１１ａ２      ＬＤドライバ
１１ｂ        光ファイバ
１１ｃ        照明用光学系
１１ｄ        ＮＡ調整光学系
１２          検出手段
１２ａ        検出用光学系
１２ｂ        倍率調整光学系
１２ｃ        イメージャ
１２ｄ        ＡＤ変換器
１２ｅ        アパーチャ
１３          信号処理手段
１４          画像化手段
１５          表示手段
１６          走査手段
１６ａ        二軸スキャナミラー
１６ｂ        スキャナドライバ
１７          制御手段
１８          照明光
１９          後方散乱光
２０          第１の生体組織（光散乱性を有する物体）
２１          第２の生体組織（観察対象）
２２          ＰＣ
【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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