(57)【要約】【課題】通常のカラー画像観察と複数の特殊光観察を組合わせて、病変部を正確に、診断する作業や、処置する作業を効率良く行うことができる内視鏡用光源装置及び内視鏡装置を提供する。【解決手段】光源装置２は、ランプ６と集光レンズとフィルター７ｂを備え、フィルター７ｂが光路中に４つの照明モードの選択が可能なように挿脱自在に配置されている。内視鏡装置は、画像処理装置１と光源装置２とスコープ３を備え、スコープ３が撮像ユニットを備え、光源装置１と撮像ユニットがそれぞれ複数の光学要素７を備え、光学要素７が透過特性の異なるコーティングを有し、かつ、部分的に交換可能に構成され、光源装置１の光学要素７の総合透過率特性と前記撮像ユニットの光学要素の総合透過率特性の組合わせを変えることにより、内視鏡観察手順に対応した複数の異なる画像情報を取得するように構成されている。【選択図】　図１
2004008412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともランプと、集光レンズと、フィルターを備え、
前記フィルターが、光路中に次の４つの照明モードの選択が可能なように挿脱自在に配置されていることを特徴とする内視鏡装置用光源装置。
［照明モード１］　生体組織からの蛍光を得るための励起光と、生体組織から蛍光以外の情報を得るための前記励起光とは異なる波長成分をもつ光とを順次照明するモード。
［照明モード２］　色再現性の良好な生体組織のカラー画像を得るために可視領域の光を赤、緑、青の波長範囲の光に分割して順次照明するモード。
［照明モード３］　生体組織の表層から深さ方向に走行している血管構造の分解能を高めるために可視領域の光を極狭い複数の波長範囲に分割して順次照明するモード。
［照明モード４］　生体組織の赤外画像をコントラスト良く得るために少なくとも２つの異なる波長成分をもつ赤外領域の光を順次照明するモード。
【請求項２】
少なくとも画像処理装置と、光源装置と、スコープを備え、
前記スコープが、撮像ユニットを備え、
前記光源装置と前記撮像ユニットが、それぞれ複数の光学要素を備え、
前記光学要素が、透過特性の異なるコーティングを有し、かつ、部分的に交換可能に構成され、
前記画像処理装置が、前記撮像ユニットの取得した画像情報を加工してモニターに表示する回路を備え、
前記光源装置の光学要素の総合透過率特性と前記撮像ユニットの光学要素の総合透過率特性の組合わせを変えて被写体を観察することにより、次に示す一連の内視鏡観察手順に対応した複数の異なる画像情報を取得するように構成されていることを特徴とする内視鏡装置。
［手順１］　生体に対し通常のカラー画像観察だけでは正常部位と見分けることの困難であった早期癌などの病変部について蛍光画像による観察を行い、上記病変部の位置を特定する。
［手順２］　上記手順１によって生体表面に分布する病変部の位置と大まかな範囲が明らかになったところで、上記病変部を拡大して画像化する。そして、極狭い複数の波長範囲に分割した可視領域の光を利用して、上記病変部の表層から深さ方向に走行している血管構造を詳細に調べ、病変組織と正常組織との境界を明確にする。これにより病変部の範囲を特定する。
［手順３］　上記手順２によって確定した病変部に対して、赤外画像による観察を行い、前記病変部の粘膜下層の状態を調べることで、病変の組織への浸潤度を判定し、内視鏡的に病変部を取り除くことが可能であるか否かを判断する。
［手順４］　上記手順３の判断に基づき、内視鏡的に病変部を取り除くことが可能である場合は、前記病変部を通常のカラー画像で観察しながら内視鏡的粘膜切除術（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ　Ｍｕｃｏｓａｌ　　Ｒｅｓｅｃｔｉｏｎ）により除去する。またはレーザーを用いて焼灼する処置を行う。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は体腔内等を観察するための内視鏡装置用光源装置及び内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体腔内にスコープを挿入し、食道、胃、小腸、大腸などの消化管や肺などの気管をＴＶモニター画面を介して観察する内視鏡装置が一般的に利用されている。また近年では、特定の波長範囲の光を照明光として利用し、生体組織から戻ってくる情報を画像化して観察を行う特殊光観察が普及し始めている。例えば、特定の波長の光に対して生体組織が蛍光を発する現象を利用して、通常の観察では見つかりにくい病変部分を特定する内視鏡装置が利用されている。
更に、波長の異なる光に対する生体組織の吸収特性および散乱特性を利用して、病変の情報を詳しく把握する試みがなされている。
そのような内視鏡装置の従来例としては、特開平８−１４０９２９号公報、特開２００１−１７０００９号公報、特開２０００−４１９４２号公報に記載のものがある。
【０００３】
特開平８−１４０９２９号公報には、通常のカラー画像の観察と病変部の蛍光画像の観察を切り替えて行うことができる内視鏡装置が提案されている。そしてこの装置には、内視鏡の先端に、通常画像を撮像する撮像素子と、蛍光画像を撮像する別の撮像素子とが配置されている。
【０００４】
特開２００１−１７０００９号公報には、通常のカラー画像の観察と、可視領域の光を複数の波長範囲に分割した光を利用した病変部の表層から深さ方向に走行している血管構造の観察とを切り替えて行うことができる内視鏡装置が提案されている。そして、この装置には、上記２種類の観察に対応した照明光を供給する光源装置が用いられている。
【０００５】
特開２０００−４１９４２号公報には、通常のカラー画像の観察と、病変部の赤外画像の観察とを切り替えて行うことのできる内視鏡装置が提案されている。そして、この装置には、上記２種類の観察に対応した照明光を供給する光源装置が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来より、ある種の特殊光観察と通常のカラー画像観察との２種類の観察を行うことができる内視鏡装置が提案されている。
しかし、上記３種類の特殊光観察を組合わせて病変部の正確な診断および処置
を行う場合には、上記３種類の内視鏡装置をそれぞれ用意しなければならない。
このため、従来の内視鏡装置は、特殊光観察の種類を変える毎に内視鏡装置を交換するという面倒な作業が必要になる欠点や内視鏡検査に時間がかかる欠点があった。
【０００７】
また、上記従来例には、個々の特殊光観察を効果的に効率良く実施するための工夫が開示されている。
しかし、上記種類の異なる特殊光観察を組合わせて、病変部の状態を短時間で正確に診断する方法およびそのための装置については言及されていない。すなわち、病変部の発見からその病変部の処置方法の判断に至るまでに通常行われる、病理標本の採取および精査等に要する時間と手間を無くし、病変部の発見から極短時間のうちに容易に病変部の状態を把握するための工夫については何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、通常のカラー画像観察と複数の特殊光観察を組合わせて、病変部を正確に、診断する作業や、処置する作業を効率良く行うことができる内視鏡用光源装置及び内視鏡装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本第１の発明による内視鏡装置用光源装置は、少なくともランプと、集光レンズと、フィルターを備え、前記フィルターが、光路中に次の４つの照明モードの選択が可能なように挿脱自在に配置されていることを特徴としている。
［照明モード１］　生体組織からの蛍光を得るための励起光と、生体組織から蛍光以外の情報を得るための前記励起光とは異なる波長成分をもつ光とを順次照明するモード。
［照明モード２］　色再現性の良好な生体組織のカラー画像を得るために可視領域の光を赤、緑、青の波長範囲の光に分割して順次照明するモード。
［照明モード３］　生体組織の表層から深さ方向に走行している血管構造の分解能を高めるために可視領域の光を極狭い複数の波長範囲に分割して順次照明するモード。
［照明モード４］　生体組織の赤外画像をコントラスト良く得るために少なくとも２つの異なる波長成分をもつ赤外領域の光を順次照明するモード。
【００１０】
また、本第２の発明による内視鏡装置は、少なくとも画像処理装置と、光源装置と、スコープを備え、前記スコープが、撮像ユニットを備え、前記光源装置と前記撮像ユニットが、それぞれ複数の光学要素を備え、前記光学要素が、透過特性の異なるコーティングを有し、かつ、部分的に交換可能に構成され、前記画像処理装置が、前記撮像ユニットの取得した画像情報を加工してモニターに表示する回路を備え、前記光源装置の光学要素の総合透過率特性と前記撮像ユニットの光学要素の総合透過率特性の組合わせを変えて被写体を観察することにより、次に示す一連の内視鏡観察手順に対応した複数の異なる画像情報を取得するように構成されていることを特徴としている。
［手順１］　生体に対し通常のカラー画像観察だけでは正常部位と見分けることの困難であった早期癌などの病変部について蛍光画像による観察を行い、上記病変部の位置を特定する。
［手順２］　上記手順１によって生体表面に分布する病変部の位置と大まかな範囲が明らかになったところで、上記病変部を拡大して画像化する。そして、極狭い複数の波長範囲に分割した可視領域の光を利用して、上記病変部の表層から深さ方向に走行している血管構造を詳細に調べ、病変組織と正常組織との境界を明確にする。これにより病変部の範囲を特定する。
［手順３］　上記手順２によって確定した病変部に対して、赤外画像による観察を行い、前記病変部の粘膜下層の状態を調べることで、病変の組織への浸潤度を判定し、内視鏡的に病変部を取り除くことが可能であるか否かを判断する。
［手順４］　上記手順３の判断に基づき、内視鏡的に病変部を取り除くことが可能である場合は、前記病変部を通常のカラー画像で観察しながら内視鏡的粘膜切除術（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ　Ｍｕｃｏｓａｌ　　Ｒｅｓｅｃｔｉｏｎ）により除去する。またはレーザーを用いて焼灼する処置を行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の構成を詳述する。
通常のカラー画像観察と複数の特殊光観察とを組合わせて病変部を正確に、診断することや、処置することは、例えば、次に示す一連の手順で生体に発生した病変部を観察しながら診断することであり、また、病変部に対して適切な処置を行うことである。
▲１▼まず、生体に対し通常の観察だけでは正常部位と見分けることの困難であった早期癌などの病変部について、蛍光画像による観察を行う。これにより、病変部の位置を特定する。
▲２▼次に、病変部を拡大して画像化する。そして、極狭い複数の波長範囲に分割した可視領域の光を利用して、病変部の表層から深さ方向に走行している血管構造を詳細に観察する。これにより、病変部と正常部位の境界を明確にする。その結果、病変部の範囲が特定される。
▲３▼更に、赤外画像観察を行い、病変部の粘膜下層の状態を観察する。これにより、病変の組織への浸潤度を正確に把握する。また、内視鏡的に病変部を取り除くことが可能であるか否かを判断する。
▲４▼内視鏡的に病変部を取り除くことが可能である場合は、病変部を内視鏡的粘膜切除術により除去する。またはレーザーを用いて焼灼する処置を行う。
【００１２】
本発明の内視鏡装置は、上記の手順によって生体病変部を観察することや、処置することを１つの内視鏡装置で行えるように、上記内視鏡装置を構成する光源装置およびスコープにそれぞれ配置される複数のフィルターの組合わせを適宜変更できるように構成したものである。
より具体的には、本第１の発明の内視鏡装置用光源装置は、少なくともランプと、集光レンズと、フィルターを備えた光源装置であって、前記光源装置のフィルターを光路中に挿脱自在に配置して、次の４つの照明モードを選択可能にしている。
［照明モード１］　生体組織からの蛍光を得るための励起光と、生体組織から蛍光以外の情報を得るための前記励起光とは異なる波長成分をもつ光とを順次照明するモード。
［照明モード２］　色再現性の良好な生体組織のカラー画像を得るために可視領域の光を赤、緑、青の波長範囲の光に分割して順次照明するモード。
［照明モード３］　生体組織の表層から深さ方向に走行している血管構造の分解能を高めるために可視領域の光を極狭い複数の波長範囲に分割して順次照明するモード。
［照明モード４］　生体組織の赤外画像をコントラスト良く得るために少なくとも２つの異なる波長成分をもつ赤外領域の光を順次照明するモード。
【００１３】
また、上記光源装置は、その光路中に、それぞれ異なる透過特性をもつ複数のフィルターを光路中に挿入および退避するためのターレットと、それぞれ異なる透過特性をもつ複数のフィルターの組合わせを順次一定の周期で光路中に挿入する回転ディスクとを配置して構成する。そして、上記光源装置は、その光路中に挿入される上記ターレットと上記回転ディスクのフィルターとを適宜組合わせることで４種類の異なる照明光を供給することができるようになっている。
【００１４】
また、上記回転ディスクは、可視波長領域の光を３つの異なる波長範囲の光に分割する複数のシングルバンドパスフィルターの組合わせ（仮に、組合わせＡとする）と、可視領域の光を青、赤、緑の波長範囲の光に分割すると同時に、近赤外波長領域の光を２つの極狭い波長範囲の光に分割する複数のダブルバンドパスフィルターの組合わせ（仮に組合わせＢとする）とが、それぞれ同心円状に配置された構成とする。そして、上記４種類の照明モードに応じて組合わせＡまたはＢのいずれか一方が光路中に挿入されるように構成する。これにより、上記光源装置は順次照明光を供給する。
【００１５】
また、異なる波長範囲の光を順次照明する上記の光源装置では、選択する照明モードによって上記異なる波長範囲の光の相対強度が変わるように、上記ターレットに配置された複数の強度調整フィルターの１つが選択されるようになっている。
【００１６】
また、上記ターレットおよび上記回転ディスクは、上記光源装置の光路中で、次の条件式を満たす位置に配置される。
Θ≦１３°
ただし、Θは上記ターレットおよび上記回転ディスクに配置されたフィルターに入射する光線の入射角度である。
【００１７】
また、上記光源装置の集光レンズの表面には、次の分光反射率特性を持った多層膜コートが施されている。
Ｒ（４１０ｎｍ）≦２．７％
Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）≦０．５％
Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）≦１．５％
Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）≦４％
ただし、Ｒ（４１０ｎｍ）は４１０ｎｍでの反射率、Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）は４２０−７５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）は７５０−８５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）は８５０−９５０ｎｍでの平均反射率である。
【００１８】
また、本発明の内視鏡装置は、画像処理装置と光源装置にスコープを接続して被写体の照明と撮像を行う内視鏡装置であって、光源装置の光路中に配置された複数の光学要素とスコープの撮像光学系の光路中に配置された複数の光学要素の表面にそれぞれ透過特性の異なるコーティングが施されている。上記光源装置の光学要素は部分的に交換することが可能であり、上記光源装置の光路中に配置された光学要素に施されたコーティングの総合透過特性を適宜変更することができるようになっている。そして、被写体の観察時には、上記光源装置側の光学要素の総合透過率特性と上記スコープ撮像光学系側の光学要素の総合透過率特性との組合わせを変えて観察することにより、複数の異なる画像情報を取得し、これらの画像情報を上記画像処理装置で加工してモニターに表示するように構成されている。上記光源装置側の光学要素の総合透過率特性と上記スコープ撮像光学系側の光学要素の総合透過率特性との組合わせは少なくとも３種類あり、それぞれ３３０ｎｍ〜１１００ｎｍの間で異なる波長帯域のバンドパス特性を有している。
【００１９】
また、上記光源側の光学要素と上記スコープの撮像光学系側の光学要素には、それぞれ平行平板状の光学部材に多層膜コーティングを施した光学フィルターが含まれており、生体組織の蛍光画像を観察するために上記光源側の光学フィルターが励起光生成フィルターとして機能し、上記撮像光学系側の光学フィルターが励起光カットフィルターとして機能する。このとき、上記励起光カットフィルターは次の条件を満たすようになっている。
入射角度η＝０°の光に対して透過率Ｔ＝５０％となる波長λ１から透過率が５０％以下になる側にΔλ＝２０ｎｍシフトした波長λ２でのフィルターの阻止特性がＯＤ４以上である。
かつ、入射角度η＝２５°の光に対して上記波長λ２でのフィルターの阻止特性がＯＤ４以上である。
ただし、ＯＤは光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌ　　ｄｅｎｓｉｔｙ）であって、フィルターに入射する光の強度をＩ、フィルターを透過した光の強度をＩ’としたときｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ’）で表される。
【００２０】
また、上記光源側の光学要素と上記スコープの撮像光学系側の光学要素には、それぞれ、平行平板状の光学部材に多層膜コーティングを施した光学フィルターが含まれており、生体組織の蛍光画像を観察するために上記光源側の光学フィルターは励起光生成フィルターとして機能し、上記撮像光学系側の光学フィルターが励起光カットフィルターとして機能する。
上記撮像光学系側の光学フィルターが２枚以上の光学フィルターを重ねて励起光をカットする場合には、その励起光カット波長範囲での光学フィルターの特性がＯＤ４以上である。
ただし、ＯＤは光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌ　　ｄｅｎｓｉｔｙ）であって、フィルターに入射する光の強度をＩ、フィルターを透過する光の強度をＩ’としたときｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ’）で表される。
【００２１】
また、上記光源側に配置される光学フィルターは、次の条件式を満たす位置に配置される。
Θ≦１３°
ただし、Θは上記光学フィルターに入射する光線の入射角度である。
【００２２】
また、上記励起光カットフィルターは、次の条件式を満たす位置に配置される。
η≦２５°
ただし、ηは上記励起光カットフィルターに入射する光線の入射角度である。
【００２３】
また、上記光源側の光学要素と上記スコープの撮像光学系側の光学要素には、それぞれ少なくとも片側に曲面を持ったレンズが含まれている。
上記レンズの表面には、次の分光反射率特性を持った多層膜コートが施されている。
Ｒ（４１０ｎｍ）≦２．７％
Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）≦０．５％
Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）≦１．５％
Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）≦４％
ただし、Ｒ（４１０ｎｍ）は４１０ｎｍでの反射率、Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）は４２０−７５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）は７５０−８５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）は８５０−９５０ｎｍでの平均反射率である。
【００２４】
また、共通の撮像光学系を用いて、生体組織の通常のカラー画像の観察と蛍光画像の観察とをそれぞれ行うことのできる内視鏡装置において、前記撮像光学系に配置される光学要素は、通常カラー画像観察時に利用される光成分を透過し、かつ蛍光画像観察時に観察の邪魔になる光成分をカットする総合透過率特性をもっている。
【００２５】
そして、本第２の発明の内視鏡装置は、画像処理装置と光源装置にスコープを接続して被写体の照明と撮像を行う内視鏡装置において、光源装置の光路中に配置された複数の光学要素とスコープの撮像光学系の光路中に配置された複数の光学要素の表面にそれぞれ透過特性の異なるコーティングが施されている。上記光学要素を部分的に交換可能にすることで、上記光源装置および上記撮像光学系の光路中に配置された光学要素に施されたコーティングの総合透過特性を適宜変更することができる。被写体の観察時には、上記光源装置側光学要素の総合透過率特性と上記スコープ撮像光学系側光学要素の総合透過率特性の組合わせを変えて観察することにより複数の異なる画像情報を取得し、これらの画像情報を上記画像処理装置で加工してモニターに表示する。そして、次に示す一連の手順で生体の病変部の観察および処置を行うことができるようになっている。
［手順１］　生体に対しの通常のカラー画像観察だけでは正常部位と見分けることの困難であった早期癌などの病変部について蛍光画像による観察を行い、上記病変部の位置を特定する。
［手順２］　上記手順１によって生体表面に分布する病変部の位置と大まかな範囲が明らかになったところで、上記病変部を拡大して画像化する。そして、極狭い複数の波長範囲に分割した可視領域の光を利用して、上記病変部の表層から深さ方向に走行している血管構造を詳細に調べ、病変組織と正常組織との境界を明確にする。これにより病変部の範囲を特定する。
［手順３］　上記手順２によって確定した病変部に対して、赤外画像による観察を行い、前記病変部の粘膜下層の状態を調べることで、病変の組織への浸潤度を判定し、内視鏡的に病変部を取り除くことが可能であるか否かを判断する。
［手順４］　上記手順３の判断に基づき、内視鏡的に病変部を取り除くことが可能である場合は、病変部を内視鏡的粘膜切除術（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ　Ｍｕｃｏｓａｌ　　Ｒｅｓｅｃｔｉｏｎ）により除去する。またはレーザーを用いて焼灼する処置を行う。
【００２６】
更に、本発明は、内視鏡装置を用いて生体の病変部の診断を行う内視鏡の診断方法に及ぶものである。上述のように、本発明の内視鏡装置は、その光源装置の光路中に配置された複数の光学要素とスコープの撮像光学系の光路中に配置された複数の光学要素の表面にそれぞれ透過特性の異なるコーティングが施されている。上記光学要素を部分的に交換可能にすることで、上記光源装置および上記撮像光学系の光路中に配置された光学要素に施されたコーティングの総合透過特性を適宜変更することができる。そして、被写体の観察時には上記光源装置側光学要素の総合透過率特性と上記スコープ撮像光学系側光学要素の総合透過率特性との組合わせを変えて観察することにより複数の異なる画像情報を取得し、これらの画像情報を画像処理装置で加工してモニターに表示する。上記診断方法は、次に示す３つの観察方法を組合わせて行う。
［観察方法１］　蛍光画像観察により生体に対し通常のカラー画像の観察だけでは正常部位と見分けることの困難であった早期癌などの病変部の位置を特定する。
［観察方法２］　極狭い波長範囲の可視領域の光を照明し、病変部の拡大画像を観察することにより上記病変部の粘膜層に分布する毛細血管の構造を詳細に調べ、病変組織と正常組織との境界を明確にする。これにより病変部の範囲を特定する。
［観察方法３］　赤外画像観察により前記病変部の粘膜下層の血管およびリンパ管の走行状態を調べ、前記粘膜下層への浸潤の有無を判定する。これにより内視鏡的に病変部を取り除くことが可能であるか否かを判断する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、通常のカラー画像観察と上記複数の特殊光観察とを組合わせて病変部の診断および処置をする場合を例にして、本発明の実施例の構成および作用を説明する。なお、各実施例中では、光学フィルターの透過特性を表す場合、透過率Ｔ＝５０％となる波長λ１とλ２を用いて、”λ１からλ２の透過範囲をもつバンドパスフィルター”、”λ１以上の光を透過するフィルター”、”λ１からλ２の光をカットするフィルター”などのように表してある。
【００２８】
第１実施例
本発明の第１実施例を図１から図３６を用いて説明する。
図１は本発明の第１実施例による内視鏡装置の概略構成図である。
図１に示すように、本発明の内視鏡装置１は、光源装置２と、スコープ３と、画像処理装置４とで構成されている。
光源装置２は、ランプ６と、複数の光学要素７と、光量調整手段８とを備えている。複数の光学要素７は、少なくとも片側に曲面を持ったレンズ７ａと平行平板状の光学部材に多層干渉膜コーティングを施した光学フィルター７ｂである。
【００２９】
第１実施例の内視鏡装置に用いられる光源装置の光学系の構成を図２に示す。図２に示すように、上記光源装置の光学系は、図１のレンズ７ａが、ランプ６の開口窓の像を縮小して投影するレンズ系５５と、ランプ６の光束を図１に示すスコープ３に内蔵されるライトガイドの入射端面１２に集光するレンズ系５６から構成されている。
ランプ６は、放電型のキセノンランプで構成されている。上記キセノンランプは、放物面鏡と組み合わされており、陰極の先端付近に形成される輝点の像を無限遠に投影する。ただし、上記輝点は完全な点ではなく有限の大きさを持っているため、上記放物面で反射した光束は広がりを持って射出される。
【００３０】
図３は第１実施例の内視鏡装置に用いられるキセノンランプの開口窓から出射する光線の配光分布を示すグラフであり、（ａ）は点灯時間の累計が６時間程度のときの配光分布を示し、（ｂ）は点灯時間の累計が１００時間程度のときの配光分布を示している。
図３（ａ）に示す配光分布より、配光中心強度に対する相対強度が０．５になる配光角度は約３°であり、この配光分布形状は概ねガウス分布に従うので、配光角度３°以内の光線が全光束の約７５％を占めることがわかる。
また、配光角度が５°の光線の配光中心強度に対する相対強度は約０．２であり、配光角度が５°より大きい光線はほとんど存在しないことがわかる。
また、図３（ｂ）に示す配光分布より、上記キセノンランプは点灯時間の累計が１００時間を越すと配光が広がることがわかる。この場合、配光中心強度に対する相対強度が０．５になる配光角度は約５°となる。これは、ランプの点灯を繰り返すうちに上記陰極の先端部分が消耗し、それに伴って上記陰極の先端付近に形成される輝点が広がることが原因である。
【００３１】
図４は第１実施例の内視鏡装置に用いられるキセノンランプの発行強度分布を示すグラフであり、（ａ）は点灯時間の累計が６時間程度のときの発光強度分布、（ｂ）は点灯時間の累計が１００時間程度のときの発光強度分布を示している。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、上記キセノンランプは、可視波長領域でフラットな発光強度分布を持っている。
また、上記キセノンランプは、紫外波長領域と赤外波長領域にも十分な強度を備えているので、本発明のように通常カラー画像観察と赤外画像観察など複数の特殊光観察を１つの内視鏡装置で行う場合に使用されるランプとしては最も適している。
また、上記キセノンランプは、点灯時間の累計が１００時間を超えても上記それぞれの波長領域での発光強度分布の相対的な形状に大きな変化がなく安定している。このことは、極狭い波長領域の光を利用して生体組織の観察を行う本発明の内視鏡装置にとって、照明光の経時劣化に左右されずに常に安定した観察画像が得られる点で重要である。
なお、図４（ａ），（ｂ）において、紫外波長領域は３３０ｎｍから３８０ｎｍまで、可視波長領域は３８０ｎｍから６８０ｎｍまで、赤外波長領域は６８０ｎｍから１１００ｎｍまでの波長領域である。
【００３２】
光学フィルター７ｂは、図１に示すように、上記キセノンランプで構成されたランプ６から図２に示す上記レンズ系５５，５６を経てスコープ３に内蔵されるライトガイド１１の入射端面１２に至るまでの光路中に設置されたターレット９と回転ディスク１０にそれぞれ配置されている。
ターレット９および回転ディスク１０は、光源装置の光学系の光軸に対して垂直な面に沿って移動し、かつ、該光軸に平行な回転軸を中心にして回転することによって、上記光源装置の光学系の光束中に光学フィルター７ｂが挿入されるように設計されている。したがって、上記光軸に平行な光線は光学フィルター７ｂに対して垂直に入射する。
【００３３】
しかし実際には、ターレット９および回転ディスク１０の移動機構（図示せず）や回転機構２２，２３に機械的な公差が存在するため、上記光軸に対してターレット９および回転ディスク１０の移動面を完全に垂直にすることができなかったり、上記光軸に対してターレット９および回転ディスク１０の回転軸を完全に平行にすることができない。このため、光学フィルター７ｂは上記光源装置の光学系の光軸に対して斜めに挿入されることになる。このとき、上記光軸に平行な光線は、光学フィルター７ｂに対して約８°傾いて入射する。
【００３４】
また、光学フィルター７ｂは、平行平板状の光学部材に多層干渉膜をコーティングして構成されており、特定の波長領域に属する光のみを透過し、それ以外の波長の光を反射する特性をもっている。
一般に、このような光学フィルターは、コート面に入射する光線の入射角度の大きさに対応して透過特性が変化する。この透過特性は、光の入射角度が０°のとき最良で、入射角度が大きくなるほど劣化する。
【００３５】
図５は一般的な多層干渉膜に入射する光線の入射角度の変化と上記多層干渉膜の分光透過特性の変化との関係を示すグラフであり、（ａ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が０°のときの透過特性、（ｂ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が１０°のときの透過特性、（ｃ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が２０°のときの透過特性、（ｄ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が３０°のときの透過特性、（ｅ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が４０°のときの透過特性を示している。
図５に示すように、上記コート面に入射する光線の入射角度が過大であると、透過波長領域が短波長側にシフトしてしまい、所望の透過特性が得られない。このことは、極狭い波長領域の照明光を安定して供給する必要のある本発明の光源装置にとっては好ましくない。
【００３６】
図５より、光学フィルタ−のコート面に入射する光線の入射角度が１０°程度であれば、上記光学フィルターの透過波長領域のシフト量が５ｎｍ程度であることがわかる。
そこで、本実施例の光源装置では、ターレット９および回転ディスク１０を光源装置の光路中で、次の条件式を満たす位置に配置してある。
Θ≦１３°
ただし、Θはターレット９および回転ディスク１０に配置された光学フィルター７ｂに入射する光線の入射角度である。
【００３７】
具体的には、ターレット９を上記キセノンランプの直後に配置してある。上記キセノンランプの開口窓から出射する光線の配光分布は、図３に示すように、点灯時間の累計が１００時間を過ぎた時点では、その約７５％にあたる光線が配光角度５°以内に分布している。
そこで、少なくとも配光角度５°の光線がターレット９に配置された光学フィルター７ｂに対して１３°以内の入射角度で入射するようにしている。これにより、光学フィルター７ｂはランプの使用時間に左右されずに、所望の波長領域の光を安定した透過率で透過させることができる。
【００３８】
また、回転ディスク１０を、上記キセノンランプの開口窓の像を縮小して投影するレンズ系５５の直後に配置してある。上記開口窓は上記キセノンランプの射出瞳に相当するので、レンズ系５５の直後の光束中での光線の配光分布は図３（ａ），（ｂ）に示される配光分布に等しい。したがって、回転ディスク１０に配置された光学フィルター７ｂに対する光線の入射角度もターレット９に配置された光学フィルター７ｂと同じ条件に設定することができる。
【００３９】
図６（ａ）は第１実施例の光源光学系に用いられるターレットに配置されているフィルターホルダーのレイアウトを示す平面図、図６（ｂ）は（ａ）の側面図である。ターレット９は、基板に同心円状に少なくとも５つのフィルターホルダー４０が設けられており、フィルターホルダー４０には１つまたは複数の光学フィルター７ｂがそれぞれ収められている。
ターレット９が回転軸を中心にして回転することにより、フィルターホルダー４０に収められた所定の光学フィルター７ｂが上記光路中へ挿入されて位置を固定されるようになっている。
【００４０】
図６（ｃ）は第１実施例の光源の光学系に用いられる回転ディスクに配置されている窓のレイアウトを示す図である。
回転ディスク１０は、基板に同心円状に間隔を空けて窓が設けられており、上記窓には光学フィルター７ｂが接着固定されている。窓はディスク基板の外周部と内周部に設けられている。
また、回転ディスク１０は、回転軸を中心にして一定の回転速度で回転するようになっている。さらに、回転ディスク１０は図示しない回転ディスク移動機構により上記光源装置の光学系の光軸に対してほぼ垂直に移動するようになっている。
そして、回転ディスク１０を適当な位置に移動させることによって、次の３つの照明状態を選択的に作り出すことができるようになっている。
［照明状態１］　回転ディスク１０の外周に設置された一連の光学フィルターが、上記光路中に順番に挿入されて繰り返し照明を行う状態。
［照明状態２］　回転ディスク１０の内周に設置された一連の別の光学フィルターが、上記光路中に順番に挿入されて繰り返し照明を行う状態。
［照明状態３］　回転ディスク１０が上記光路中から退避されて照明を行う状態。
【００４１】
したがって、仮に、ターレット９に５種類の異なる透過特性をもつ光学フィルターが取付けられている場合には、ターレット９と回転ディスク１０との組合わせにより、１５通りの異なった照明状態を作り出すことが可能である。
なお、回転ディスク１０は各照明状態に対応して回転の周期を変えることができるようになっている。
【００４２】
このように構成された本実施例の光源装置では、上記光学フィルターの組合せ方によって特定の狭い波長範囲の光を選択的に透過することができる。
特殊光観察では、上記特定の狭い波長範囲の光を生体組織へ照射することにより、上記特定の狭い波長範囲の光に由来する生体の画像情報を上記生体組織からの反射光として取得する。
【００４３】
例えば、４７０ｎｍ以下の波長範囲から任意の狭い波長範囲の光を励起光として選び、上記励起光を生体組織へ照射することによって上記生体組織の自家蛍光を誘発し、上記生体組織の蛍光画像情報を取得することが可能である。上記生体組織の自家蛍光以外にも、ＡＬＡ（５−ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ　ａｃｉｄ）などの蛍光薬剤が生体組織の病変部にのみ吸収される性質を利用することができる。また、代謝性の造影剤を用いることができる。この場合、造影剤が生体組織に吸収されると、病変部にのみ蓄積された物質と反応して２次的な生成物質が生成される。上記生成物質は励起光に反応して蛍光を発するので、病変部のみを正確に識別することができる。
【００４４】
また、３８０ｎｍから６８０ｎｍまでの可視波長範囲から任意の狭い波長範囲の光を選び、これを生体組織へ照射することによって上記生体組織の深さ方向の情報を取得することが可能である。上記可視波長範囲のうち青色の波長領域に属する短波長の光は、生体組織の極表層付近までしか到達しない。このことを利用して、生体組織の粘膜表層に特化した情報が取得できる。
【００４５】
同様に、上記可視波長範囲のうち緑色の波長領域に属する５００ｎｍ付近の光が生体の表層より少し深い部分まで到達する性質や上記可視波長範囲のうち赤色の波長領域に属する長波長の光が生体の比較的深い部分まで到達する性質を利用すれば、それぞれ所望の深さに特化した生体組織の情報を取得することができる。
【００４６】
また、６８０ｎｍから１１００ｎｍまでの赤外波長範囲から任意の狭い波長範囲の光を選び、これを生体組織へ照射することによって上記生体組織の粘膜下層からの情報を取得することが可能である。上記生体組織の粘膜下層付近には比較的太い血管やリンパ管が存在する。
そこで、近赤外光に吸収ピークをもつインドシアニングリーン（ＩＣＧ）などを造影剤として上記血管やリンパ管に注入し、上記血管やリンパ管に陰影をつけることでこれらを明瞭に観察することができる。
【００４７】
また、図２に示す上記光源装置の光学系を構成するレンズ５５，５６は、上記光学フィルターが選択的に透過する任意の狭い波長範囲の光を効率良くライトガイド１２の入射端面に集光させるものでなければならない。上記光源レンズの集光効率が悪いと、上述した特殊光観察に用いる照明としては致命的な光量不足を招くことになる。
このため、本実施例の光源レンズの表面には次の反射率特性をもつ多層膜コートが施されている。
Ｒ（４１０ｎｍ）≦２．７％
Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）≦０．５％
Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）≦１．５％
Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）≦４％
ただし、Ｒ（４１０ｎｍ）は４１０ｎｍでの反射率、Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）は４２０−７５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）は７５０−８５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）は８５０−９５０ｎｍでの平均反射率である。
【００４８】
ところで、従来の光源レンズの表面には、主に可視波長に限定した狭い範囲の光に対して反射防止するコーティングが施されていた。
これに対し、本発明の光源装置では、上述したように３３０ｎｍ〜１１００ｎｍの広い波長範囲の光を利用して複数の種類の特殊光観察を行うため、従来と同様の反射防止コートを使用したのでは、可視波長範囲以外の光を利用した特殊光観察での照明光量が不足するという問題が生じる。
そこで、本実施例の光源装置では、上記の反射率特性をもつ多層膜コートを使用している。これにより、上記の複数種類の特殊光観察に対して明るさを確保することができる。
【００４９】
また、図１に示す内視鏡装置におけるスコープ３の先端には、照明窓と観察窓が設けられている。上記照明窓にはライトガイドと照明レンズを備えた照明ユニットが配置されている。また、上記観察窓には、対物レンズ、フィルター、撮像素子などを備えた撮像ユニットが配置されている。また、図示されていないが、生体の病変部を内視鏡的に除去するための処置具や生体の病変部を焼灼するためのレーザー光を導くプローブを挿通するチャンネルが設けられている。
【００５０】
上述のように、光源装置側には、特殊光観察の照明光量が不足しないための対策を施してあるが、それだけでは、通常のカラー画像観察時の照明光量に比べると、明るさが足りなくなることは避けられない。
このため、上記撮像ユニット側でも明るさ不足を補うための対策が必要となる。例えば、上記対物レンズのＦナンバーを小さくし、上記被写体を反射して上記撮像素子の受光面に到達する光線の量をできるだけ確保することが考えられる。しかし、Ｆナンバーを小さくすると上記対物レンズの被写界深度が狭まってしまい、観察に支障をきたすという不具合がある。
【００５１】
図７は第１実施例に用いられる撮像ユニットの１例を示す概略構成図である。
上記対物レンズの明るさ絞り近傍には、瞳変調素子のような空間周波数特性変換手段６２が設けられている。上記空間周波数特性変換手段６２を経て撮像素子６７で得られた画像信号を、画像処理装置に設けた空間周波数特性の復元を行う信号処理回路で画像処理する方法により、上記対物レンズの被写界深度を広げることができる。
【００５２】
上記のように撮像光学系の被写界深度を広げる手法は、米国特許５，７４８，３７１号に開示されている。この手法による装置を図８に示す。
この装置は、ＣＣＤ等の撮像手段と、物体の像を撮像手段の受光面に結像させるレンズ系と、光学系の瞳位置に配置された光位相マスクと、撮像手段からの画像データに基づいて画像を構築する画像処理装置とを有している。
【００５３】
図９は図８に示される光位相マスクの外観形状を示す斜視図である。図１０は通常の光学系において物体が焦点位置にあるときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１１は通常の光学系において物体が焦点位置から外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１２は通常の光学系において物体が焦点位置から図１１のときよりも更に外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１３は被写界深度拡大光学系において物体が焦点位置にあるときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１４は被写界深度拡大光学系において物体が焦点位置から外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１５は被写界深度拡大光学系において物体が焦点位置から図１４のときよりも更に外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１６は被写界深度拡大光学系で得られる光学的伝達関数の強度分布に対して行われる空間周波数特性復元処理に使用するフィルターの特性を示すグラフ、図１７は図１３の光学的伝達関数の強度分布に対して図１６の特性を持つフィルターによる空間周波数特性復元処理後に得られる光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１８は図１４の光学的伝達関数の強度分布に対して図１６の特性を持つフィルターによる空間周波数特性復元処理後に得られる光学的伝達関数の強度分布を示すグラフ、図１９は図１５の光学的伝達関数の強度分布に対して図１６の特性を持つフィルターによる空間周波数特性復元処理後に得られる光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【００５４】
位相マスクを持たない通常の結像光学系では、被写体が合焦位置から離れるにしたがって上記結像光学系の像面上での光学的伝達関数（ＯＴＦ）の強度分布が、図１０に示す形状から図１１に示す形状へと変化する。更に被写体が合焦位置から離れると、図１２に示す形状へと変化する。
これに対して、上記結像光学系と同じ光学性能をもつ光学系と上記光位相マスクを組合わせたいわゆる被写界深度拡大光学系では、被写体が同じ距離だけ合焦位置から離れたときの上記被写界深度拡大光学系の像面上でのＯＴＦの強度分布形状は、それぞれ図１３と図１４と図１５に示されるようになる。
【００５５】
ここで、図１０〜図１９に示したグラフの横軸は像面での相対的な空間周波数であり、”２”は撮像素子のナイキスト周波数に相当する。縦軸は撮像光学系の光学的伝達関数である。上記被写界深度拡大光学系によって上記撮像手段に結像された画像は、上記画像処理装置で画像の復元処理が行われる。すなわち、図１３と図１４と図１５に示されるＯＴＦの強度分布に対して図１６に示される特性を持った空間周波数特性復元フィルターを使ったフィルタリングが行わる。
【００５６】
その結果、それぞれ図１７と図１８と図１９に示されるＯＴＦの強度分布形状に復元される。これらはいずれも、被写体が合焦位置にあるときの像面上でのＯＴＦの強度分布形状に近い形をしている。したがって、本実施例の対物レンズではＦナンバーを小さくして、上記撮像素子の受光面に結像する画像の明るさを確保すると同時に、上記対物レンズの被写界深度を広げることができる。
【００５７】
本実施例の内視鏡装置では次の３種類のスコープを用いることができる。
その１つ（１種類目）のスコープは、先端に設けられた観察窓が１つであり、上記観察窓に１組の撮像ユニットが配置されているスコープである。上記撮像ユニットに配置するフィルターの特性を選ぶことにより、通常のカラー画像観察や特殊光観察を行うことができるように構成されている。
【００５８】
図７に示した撮像ユニットを例にして、その構成を説明する。
この撮像ユニットは、被写体側から順に、平凹レンズ６０と、両凸レンズ６１と、空間周波数特性変換手段６２と、明るさ絞り６３と、観察に不要な光を除去するための光学フィルター６４と、両凸レンズと被写体側に凹面を持つメニスカスレンズとの接合レンズ６５と、撮像素子６７とで構成されている。撮像素子６７には受光面を保護するカバーガラス６６が設けられている。
【００５９】
上記撮像ユニットが、蛍光画像観察を行うように構成されている場合には、光学フィルター６４は蛍光を励起する波長範囲の光をカットするフィルターとして機能する。生体組織の自家蛍光を観察する場合には、４７０ｎｍ以下の波長範囲から任意の狭い波長範囲の光を励起光として選び、上記生体組織へ照射する。上記生体組織は上記励起光よりも長い波長で、緑色に強度のピークをもつ蛍光を発する。上記生体組織が発する蛍光のピーク強度は、上記励起光の平均強度のわずかに５００分の１〜１００分の１である。
【００６０】
図２０に蛍光画像観察に使用される励起光６８とこの励起光により生体組織が発した自家蛍光６９の分光強度特性の１例を示す。図２０では上記蛍光の強度を１００倍して表示し、励起波長と蛍光波長を比較しやすいようにしている。上記励起光６８は、光源装置に設置された４７０ｎｍ以下の光を透過するフィルターによって生成され、スコープの照明ユニットを通して上記生体組織へ照射される。
【００６１】
照明ユニットのライトガイドは一般的に多成分系ガラスを用いて作られているため、短い波長の光ほど吸収による伝送ロスが発生する。その結果、上記励起光６８は４７０ｎｍに強度のピークがあり、短波長側へ行くにしたがって強度が低下する青色の光となる。スコープに配置される光学フィルター６４は、５００ｎｍから６８０ｎｍまでの透過範囲をもつバンドパスフィルターである。このため、上記励起光は除去される。また、上記生体組織が発した自家蛍光６９は５１０ｎｍ付近に強度のピークをもっている。
【００６２】
このように、励起光と蛍光の強度ピークが近接しており、しかも両者の強度差が非常に大きい場合には、光学フィルター６４が高い励起光除去性能を有していることが重要となる。励起光を除去する性能が不十分であると、光学フィルター６４で除去しきれなかった光が蛍光とともに撮像素子６７に到達する。その結果、蛍光画像にノイズがのった状態となってコントラストが悪くなり、鮮明な蛍光画像を得ることができない。
【００６３】
多層干渉膜がコーティングされた光学フィルターは、コート面に入射する光線の入射角度の大きさに対応して透過特性が変化することはすでに述べた。つまり、光学フィルター６４への入射角度が０°の光線を阻止することができても、入射角度の大きい光線を阻止することができなければ、光学フィルター６４から撮像素子６７側へ励起光が漏れることになる。特に、励起光と蛍光の強度ピークが近接している場合には、上記撮像ユニットの中でも光学フィルター６４への光線の入射角度が大きくなるような位置には光学フィルター６４を配置することができない。
【００６４】
そこで、本実施例の撮像ユニットでは、光学フィルター６４に対する光線の入射角度が小さく、かつ、上記撮像ユニットをコンパクトに構成することができる位置に光学フィルター６４を配置してある。具体的には、光学フィルター６４への光線の入射角度ηがη≦２５°を満たす位置に光学フィルター６４を配置してある。
【００６５】
内視鏡の撮像ユニットには、広視野でありながら収差が良好に補正されており、しかも各種光学フィルターが配置し得ることが要求される。このため、図７に示したようなテレセントリックな光学系が採用される。
このような光学系で上記条件式（η≦２５°）を満たすのは、明るさ絞りの近傍のスペースと最も像側に配置されるレンズから撮像素子６７までの間のスペースである。光学フィルター６４はこれらのスペースに分散して配置することができる。例えば、複数のフィルターで所望の励起光阻止特性を実現するようにして、それらを上記のスペースの数箇所に配置してもよい。
【００６６】
図２１は励起光を除去する性能が不十分である光学フィルターの例を特性で示すグラフである。図２１において、実線で示した特性曲線は上記光学フィルターの入射面への入射角度が０°の光線に対する透過特性であり、図の左側の目盛りが適用される。図の左側の目盛りは透過率（単位は％）である。また、点線で示した特性曲線は同様の光線に対する上記光学フィルターの阻止特性であり、図の右側の目盛りが適用される。図の右側の目盛りは光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌ　　ｄｅｎｓｉｔｙ）であって、フィルターに入射する光の強度をＩ、フィルターを透過した光の強度をＩ’としたときｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ’）で表される。
【００６７】
図２１に示す光学フィルターは、５００ｎｍから６８０ｎｍまでの透過範囲をもつバンドパスフィルターであり、４７０ｎｍ付近の励起光をカットする特性を持っている。
このとき、４７０ｎｍでの阻止特性はＯＤ４である。また、上記バンドパスフィルターの入射面への入射角度が２５°の光線に対する透過特性は短波長側にシフトする。このため、入射角度が２５°の光線に対する４７０ｎｍでの阻止特性はＯＤ４よりも小さくなる。
【００６８】
図２２は図２１のバンドパスフィルターを図７の撮像ユニットに使用したときに、撮像素子６７で受光される光の分光強度分布を示すグラフである。図における縦軸の目盛りは任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ）である。
図２２によれば、５００ｎｍから６８０ｎｍまでの範囲に５１０ｎｍ付近に強度ピークを持つ蛍光が現れている。その一方で、４７０ｎｍ付近には上記蛍光強度ピークの約２倍の強度を持つ励起光も現れている。これは上記バンドパスフィルターから撮像素子６７側へ励起光が漏れた状態を示している。
【００６９】
このような不具合を改善したバンドパスフィルターの例を図２３（ａ），（ｂ）に示す。図２３（ａ）において、実線で示した特性曲線は上記バンドパスフィルターの入射面への入射角度が０°の光線に対する透過特性であり、点線で示した特性曲線は同様の光線に対する上記バンドパスフィルターの阻止特性である。
図２３（ａ）に示すバンドパスフィルターは図２１に示すフィルターと同様に５００ｎｍから６８０ｎｍまでの透過範囲をもつバンドパスフィルターであり、４７０ｎｍ付近の励起光をカットする特性を持っている。このとき、４７０ｎｍでの阻止特性はＯＤ４より十分に大きい。また、４９０ｎｍにおいて阻止特性がＯＤ４となっている。
【００７０】
図２３（ａ）に示すバンドパスフィルターの入射面への入射角度が２５°の光に対する特性を図２３（ｂ）に示す。
図２３（ｂ）において、実線で示した特性曲線は上記バンドパスフィルターの入射面への入射角度が２５°の光線に対する透過特性であり、点線で示した特性曲線は同様の光線に対する上記バンドパスフィルターの阻止特性である。上記バンドパスフィルターの入射面への入射角度が大きくなることにより上記特性曲線は短波長側へシフトするにもかかわらず、４７０ｎｍでの阻止特性は依然としてＯＤ４より十分に大きい状態が保たれている。これは、フィルター基板の表面に積層する干渉膜の層数を図２１のバンドパスフィルターよりも多くした効果である。
【００７１】
図２４は図２３（ａ）に示す特性を持つバンドパスフィルターを図７に示す撮像ユニットに使用したときに、撮像素子６７で受光される光の分光強度分布を示すグラフである。図２４によれば、５００ｎｍから６８０ｎｍまでの範囲に５１０ｎｍ付近に強度ピークを持つ蛍光が現れるが、４７０ｎｍ付近の励起光はほとんど阻止されている。
【００７２】
以上のことから、励起光と蛍光の強度ピークが近接しており、しかも両者の強度差が非常に大きい場合には、撮像ユニットに配置する励起光阻止特性を有する光学フィルターが次のような特性を持つことが望ましい。
すなわち、入射角度η＝０°の光に対して透過率Ｔ＝５０％となる波長λ１から透過率が５０％以下になる側にΔλ＝２０ｎｍシフトした波長λ２での上記光学フィルターの阻止特性がＯＤ４以上である。
かつ、入射角度η＝２５°の光に対して上記波長λ２での上記光学フィルターの阻止特性がＯＤ４以上である。
ただし、ＯＤは光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌ　　ｄｅｎｓｉｔｙ）であって、上記光学フィルターに入射する光の強度をＩ、上記光学フィルターを透過した光の強度をＩ’としたときｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ’）で表される。
【００７３】
上記条件を満たす光学フィルターを採用することで、蛍光画像にノイズがのった状態となってコントラストが悪くなることがなく、鮮明な蛍光画像を得ることができる。
また、複数のフィルターで所望の励起光カット特性を実現するようにして、それらを撮像ユニット内の数箇所に分けて配置する場合には、その励起光カット波長範囲での上記複数の光学フィルターの総合特性がＯＤ４以上であれば同様の効果を得ることができる。
【００７４】
また、通常のカラー画像を観察しながら病変部に対してレーザー焼灼を行う場合においても、撮像ユニット内に配置されるレーザー波長をカットするための光学フィルターに対して上記と同様に厳しい阻止特性が求められる。
医療処置用レーザー装置としては、ＹＡＧレーザーや半導体レーザーなど赤外波長領域のコヒーレント光を利用したものが一般的であり、これらのレーザー光の強度は上記通常のカラー画像を形成するのに必要な赤、緑、青の波長範囲の光の強度に比べて１００倍以上の差がある。
撮像素子は上記レーザー波長に対しても感度を有しているので、上記光学フィルターのレーザー波長の光を阻止する性能が不十分であると、上記病変部にレーザー光を照射したときに観察画像が白とびして何も観察できなくなってしまう。このような状態で病変部に対するレーザー焼灼処置を行うことはできない。
【００７５】
例えば、７７５ｎｍから８７５ｎｍまでの範囲の近赤外光を発する半導体レーザーを用いる場合、上記近赤外光を確実に阻止することができる光学フィルターとしては図２５（ａ），（ｂ）に示す特性をもつものがある。図２５（ａ）において、実線で示した特性曲線は上記光学フィルターの入射面への入射角度が０°の光線に対する透過特性であり、点線で示した特性曲線は同様の光線に対する上記バンドパスフィルターの阻止特性である。
【００７６】
図２５（ａ）に示す特性を持つ光学フィルターは、７１５ｎｍ以下の光を透過し、７１５ｎｍから９６０ｎｍまでの光をカットする特性を有し、上記阻止すべき近赤外光の範囲（すなわち７７５ｎｍから８７５ｎｍまでの範囲）を５０ｎｍ広げたときの境界の波長（すなわち７５０ｎｍと９００ｎｍ）での阻止特性がＯＤ３以上となるように製作されている。このとき７７５ｎｍから８７５ｎｍまでの範囲での阻止特性はＯＤ４以上である。
【００７７】
また、図２５（ａ）に示す特性を持つ光学フィルターの入射面への入射角度が２５°の光に対する特性を図２５（ｂ）に示してある。図２５（ｂ）において、実線で示した特性曲線は上記光学フィルターの入射面への入射角度が２５°の光線に対する透過特性であり、点線で示した特性曲線は同様の光線に対する上記光学フィルターの阻止特性である。
上記光学フィルターの入射面への入射角度が大きくなることにより上記特性曲線は短波長側へシフトするにもかかわらず、７７５ｎｍから８７５ｎｍまでの範囲での阻止特性は依然としてＯＤ４より十分に大きい状態が保たれている。
上記に示した特性により、上記半導体レーザー光を阻止することができる。このため、上記病変部にレーザー光を照射したときにも観察画像が白とびすることなく、安全にレーザー焼灼処置を行うことができる。
【００７８】
上記光学フィルターの特性を一般化すると次のようになる。
すなわち、１００ｎｍ以上の波長範囲を阻止する特性を有する光学フィルターは、上記阻止すべき波長範囲を５０ｎｍ広げたときの境界の波長λ３およびλ４での阻止特性がそれぞれＯＤ３以上である。
光学フィルターを透過する光の強度Ｑと上記光学フィルターで阻止される光の強度Ｑ’の比Ｑ’／Ｑが１００倍程度ある場合には、上記光学フィルターがこの条件を満たすことが望ましい。
以上のように、単一の撮像ユニットで構成されるスコープは、気管支などの比較的狭い空間に挿入するために先端を細くするニーズに対して有用である。なお、光学フィルターの透過特性を工夫することによって、通常カラー画像観察と蛍光画像観察の両方を行うようにすることもできるが、これについては後述する。
【００７９】
もう１つ（２種類目）のスコープは、先端に設けられた観察窓が２つであり、上記２つの観察窓にそれぞれ別の撮像ユニットが配置されているスコープである。これらの撮像ユニットはそれぞれの観察目的に対応させるために視野角、撮像倍率、被写界深度などの光学性能が異なっている。またフィルターの透過特性が異なっている。
更に撮像素子の画素数、撮像エリアの大きさ、受光感度などが異なっている。
【００８０】
例えば、２つの撮像ユニットがそれぞれ次のような特徴を持っていることが考えられる。
一方の撮像ユニットは、通常のカラー画像観察と赤外画像観察を行うことができる。視野角は１２０°から１６０°程度であって、被写体に対して１０ｍｍから１００ｍｍ程度までの被写界深度を持っている。他方の撮像ユニットは、通常カラー画像観察と蛍光画像観察を行うことができる。視野角６０°から１２０°の範囲で撮像倍率を変化させることができる。被写体に対して２ｍｍから３０ｍｍ程度までの被写界深度を持っている。また、可視領域の光を極狭い複数の波長範囲に分割して順次照明したときに得られる被写体像や蛍光観察時の被写体像など、明るさが不足気味の画像を撮像するために、受光感度の高い撮像素子が用いられている。
このように、特徴の異なる撮像ユニットを組合わせて１つのスコープを構成することによって、本発明で開示される複数の特殊光観察を１つのスコープで効率良く実施することができる。このため特殊光観察の種類を変える毎に内視鏡装置を交換するという面倒な作業を無くすことができる。
【００８１】
更にもう１つ（３種類目）のスコープは、先端に設けられた観察窓が２つであり、上記２つの観察窓にそれぞれ対物レンズとフィルターを備えた光学ユニットが配置され、上記光学ユニットの後方に１つの撮像素子が配置されているスコープである。これらの光学ユニットはそれぞれの観察目的に対応させるために視野角、撮像倍率、被写界深度などの光学性能が異なっている。また、フィルターの透過特性が異なっている。上記撮像素子は２つの光学ユニットを介して被写体の像を撮像する。この場合、２つの撮像素子を用いる場合に比べて、スコープ先端を細くすることができる。また、撮像素子が１つであれば撮像信号の処理を比較的簡単に行うことができるので、１つのモニター画面上に２つの画像を並べて表示することも容易である。
なお、上記３種類のスコープはいずれも撮像ユニットの視野方向を自由に設定できることは言うまでもない。
【００８２】
このように構成された本実施例の内視鏡装置では、次に示す一連の手順で生体病変部の観察及び除去を行うことができる。
［手順１］　生体を通常にカラー画像観察するだけでは正常部位と見分けることの困難であった早期癌などの病変部について蛍光画像による観察を行い、上記病変部の位置を特定する。
［手順２］　上記手順１によって生体表面に分布する癌などの病変部の位置と大まかな範囲が明らかになった。そこで次の手順として、上記病変部を拡大して画像化し、上記病変部の表層から深さ方向に走行している血管構造を詳細に調べることで病変組織と正常組織との境界を明確にする。これにより除去すべき病変部の範囲が特定される。
［手順３］　上記手順２によって確定した癌などの病変部に対して、赤外画像による観察を行い、上記病変部の粘膜下層の血管の状態を調べることで、病変が粘膜下層まで浸潤しているか否かを判定する。また、内視鏡的に上記病変部を取り除くことが可能であるか否かを判断する。
［手順４］　上記手順３の判断に基づき、内視鏡的に癌などの病変部を取り除くことが可能である場合は、上記病変部を内視鏡的粘膜切除術（Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ　Ｍｕｃｏｓａｌ　　Ｒｅｓｅｃｔｉｏｎ）により除去する。またはレーザーを用いて焼灼する処置を行う。
【００８３】
図２６は第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順１］による観察行為を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。縦軸の目盛りは任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ）である。
上記［手順１］において、光源装置はスコープの照明ユニットを介して図２６に示した波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。
図２６の分光強度曲線Ａは生体組織の蛍光を励起するための励起光であり、４４５ｎｍより短波長の光を利用している。上記分光強度曲線Ａにおいて、波長が短くなるにしたがって強度が減少しているのは、上記照明ユニットを構成しているライトガイドが短波長の光を吸収することに起因している。分光強度曲線Ｂおよび分光強度曲線Ｃは生体組織から蛍光以外の情報を取り出すための照明光であり、それぞれ５４０ｎｍから５６０ｎｍまでと、６００ｎｍから６２０ｎｍまでという極狭い波長範囲の光を利用している。なお、３つの照明光の分光強度特性を比較するために、図２６の分光強度曲線ＢおよびＣは実際の強度を５００〜１０００倍して表してある。
【００８４】
図２７は図２６に示した波長範囲の光を正常な生体組織に対して照明したときに、生体組織から得られる蛍光と反射光の撮像面上での分光強度特性を示すグラフである。縦軸の目盛りは任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ）である。
撮像ユニットは励起光を阻止するフィルターを備えており、図２６に示した波長範囲の光を正常な生体組織に対して照明すると、図２７に示した蛍光Ｄと反射光Ｂ’およびＣ’の像が得られる。図２７において蛍光Ｄは４７０ｎｍから６９０ｎｍまでの波長範囲で５１０ｎｍ付近に強度ピークを持つ分光強度分布を持っている。また、反射光Ｂ’およびＣ’はそれぞれ５４０ｎｍから５６０ｎｍまでと、６００ｎｍから６２０ｎｍまでの波長範囲の分光強度分布を持っている。
【００８５】
正常な生体組織が発する蛍光の分光強度分布と癌などの病変部が発する蛍光の分光強度分布を比較すると、上記病変部の生体組織が発する蛍光の強度が相対的に低下することが知られている。そこで、上記のような蛍光強度の差を利用して生体組織から病変部分を分離して表示されるようにビデオプロセッサで画像処理する。
しかし、生体組織が発する蛍光から得られる情報を元にして画像処理するだけでは、生体組織の正常部分と病変部分の境界を明確に分離することができない場合がある。
そこで、本実施例では図２７に示した生体組織からの反射光Ｂ’およびＣ’より得られる情報を加えて画像処理するようにした。上記生体組織からの反射光としては、例えば血中ヘモグロビンが吸収する波長の１つである５５０ｎｍを中心波長とした光と上記吸収波長に属さない６１０ｎｍを中心波長とした光を選ぶことができる。
これによって、上記生体組織の正常部分と病変部分に分布する毛細血管の分布密度の差が抽出される。これを上記生体組織の正常部分と病変部分の境界を分離するための新たな情報として加えることによって、上記生体組織の正常部分と病変部分の境界を明確に分離することが可能となる。このように上記生体組織の正常部分と病変部分の境界における情報量を増やすことで蛍光画像の分解能が向上する。
【００８６】
図２８は第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順２］による観察行為を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。縦軸の目盛りは任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ）である。
上記［手順２］において、光源装置はスコープの照明ユニットを介して図２８に示した極狭い波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。生体組織はその表面から深さ方向に向かって層構造をなしている。生体の最も表層には粘膜層があり、毛細血管が多く分布している。そしてさらに深層に行くにしたがって、毛細血管より太い血管やリンパ管が分布するようになる。一方で、生体組織に対する光の深さ方向への深達度は光の波長に依存している。図２８の分光強度曲線Ｅは上記粘膜層の情報を取得するための青色領域の光であり、４４０ｎｍより短波長の光を利用している。上記分光強度曲線Ｅにおいて、波長が短くなるにしたがって強度が減少しているのは、上記照明ユニットを構成しているライトガイドが短波長の光を吸収することに起因している。
【００８７】
上記青色領域の光は波長が短いために上記粘膜層で反射されるので、その反射光は上記粘膜層の情報を含んでいることになる。例えば粘膜層では正常な部分と癌などの病変部分の毛細血管の形状が異なっていたり、細胞配列密度に差が生じることがわかっている。
そこで、上記粘膜層を光学的に拡大して、そこに分布する毛細血管や細胞の配列を観察すると、その部分が癌化しているか否かの判定ができる。また、上記正常な部分と癌化している部分の境界を含んだ領域を観察することで癌の範囲を正確に特定することができる。
【００８８】
図２８の分光強度曲線Ｆは緑色領域に属する５０５ｎｍから５３５ｎｍまでの波長範囲の照明光である。また、分光強度曲線Ｇは赤色領域に属する５９５ｎｍから６２５ｎｍまでの波長範囲の照明光である。青色領域の光よりも波長が長い緑色領域や赤色領域の光の場合、粘膜層よりも深い部分まで到達して反射されるので、生体組織の中間層やそれよりも更に深い層での組織情報を取得することができる。これらの情報はビデオプロセッサで加工され、所望の組織情報を含んだ画像が表示される。
【００８９】
上記３種類の照明光は、相対強度の比率を変更することができる。例えば粘膜層から得られる情報を重視する場合には、上記青色領域の光の照明強度比率を他の波長領域の光よりも高く設定する。これにより、粘膜層から取得する情報量を増やして上記ビデオプロセッサで情報を加工する際の自由度を上げることができる。
本実施例では図２８に示すように、青色領域の光の照明強度を緑色領域と赤色領域の光の照明強度よりも約５倍ほど高く設定した。したがって、上記粘膜層における癌などの病変部分と正常部分の境界を明瞭に判別することを可能にした画像が得られる。
【００９０】
図２９は第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順３］による観察行為を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。縦軸の目盛りは任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ）である。
上記［手順３］において、光源装置はスコープの照明ユニットを介して図２９に示した波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。
図２９の分光強度曲線Ｈは近赤外領域に属する７９０ｎｍから８２０ｎｍまでの波長範囲の照明光である。また、分光強度曲線Ｊは近赤外領域に属する９２０ｎｍから９５０ｎｍまでの波長範囲の照明光である。
近赤外領域の光による観察は、粘膜下層の血管の様子を調べるのに有効である。
この方法では、血中で波長８０５ｎｍ付近の近赤外光に吸収ピークを持つインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を造影剤として静脈に注入し、粘膜下層の血管に陰影をつけることで血管の走行状態を明瞭に観察することができる。
本実施例ではＩＣＧの吸収ピーク波長である８０５ｎｍ付近の近赤外光と、比較的吸収率の低い９３０ｎｍ付近の近赤外光を用いて画像化することで、血管内のＩＣＧの分布を擬似的に着色して表示し、観察し易くしている。粘膜下層にまで癌が深達していると、癌とその周辺の血管の走行状態に差が生じるので、粘膜下層における癌の有無を調べることができる。また、癌をターゲットにしたＩＣＧ誘導抗体を用いて、癌にＩＣＧを蓄積させ、それを観察することで粘膜下層における癌の有無を調べることもできる。
このようにして粘膜下層の状態を調べることで、癌が粘膜層を越えて浸潤しているか否かを判定する。もし癌が粘膜層にとどまっていれば、内視鏡的に癌を取り除くことが可能となる。
【００９１】
図３０は第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順４］による病変除去を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。縦軸の目盛りは任意単位（ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ）である。
上記［手順４］において、光源装置はスコープの照明ユニットを介して図３０に示した波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。
図３０の分光強度曲線Ｋは可視領域に属する４９５ｎｍより短波長の照明光である。上記分光強度曲線Ｋにおいて、波長が短くなるにしたがって強度が減少しているのは、上記照明ユニットを構成しているライトガイドが短波長の光を吸収することに起因している。また、分光強度曲線Ｌは可視領域に属する５００ｎｍから５７５ｎｍまでの波長範囲の照明光である。また分光強度曲線Ｍは可視領域に属する５８５ｎｍから６５５ｎｍまでの波長範囲の照明光である。これらの照明光は可視領域を概ね青色、緑色、赤色の３つの波長領域に分割した幅広のバンド光であるため、色再現性が良好で、しかも明るいカラー画像を得ることができる。
【００９２】
特に、癌などの病変部を内視鏡的に安全に処置するためには、上記病変部とその周辺組織を明るくかつ色再現のよい画像で観察できることが必須となる。内視鏡的粘膜切除術（ＥＭＲ）においては、内視鏡に設けられた挿通チャンネルを通して処置具を病変部まで挿入し、上記病変部とその周辺組織の画像を観察しながら上記処置具を駆使して病変粘膜を切除する。また、レーザーを用いて病変粘膜を焼灼する場合には、上記内視鏡の挿通チャンネルを通してレーザープローブを病変部まで挿入し、上記病変部とその周辺組織の画像を観察しながら上記病変部に対してもれなくレーザー照射を行う。
【００９３】
以上のような手順によれば、癌などの病変部の発見からその病変部の処置方法の判断に至るまでに通常行われる、病理標本の採取および精査等に要する時間と手間を無くすことができる。したがって、本発明の内視鏡装置と内視鏡による診断方法を用いることで、癌などの病変部の発見から極短時間のうちに容易にその病変部の状態を把握することができる。更に内視鏡的な処置が可能な状況であれば、そのまま病変部の切除まで行うことができる。
【００９４】
また、本実施例の内視鏡装置には、上述した一連の観察を行うために、図３１、図３２、図３３に示す分光透過特性をもつ光学フィルターが配置されている。図３１（ａ）〜（ｅ）は第１実施例で使用される光源装置のターレットに配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。上記ターレットには夫々符号１１１，１１２，１１３，１１４に示す特性を持つ光学フィルターが同心円状に配置されている。
【００９５】
図３２（ａ）〜（ｆ）は第１実施例で使用される光源装置の回転ディスクに配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。上記回転ディスクの外周部には夫々符号１１５，１１６，１１７に示す特性を持つ光学フィルターの組合わせが同心円状に配置されている。また、上記回転ディスクの内周部には夫々符号１１８，１１９，１２０に示す特性を持つ光学フィルターの組合わせが同心円状に配置されている。
【００９６】
図３３（ａ）〜（ｃ）はスコープの撮像光学系に配置される夫々の光学フィルターの分光透過特性１２１，１２２，１２３を示すグラフである。観察の種類によって図３１から図３３に示した特性を持つ光学フィルターを適宜組合わせることで、所望の観察画像が得られるようになっている。
【００９７】
ここでは上述した観察及び処置手順にしたがって、上記光学フィルターの組合わせ例を説明する。
上記［手順１］において、光源装置はスコープの照明ユニットを通して図２６に示した波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。このとき、上記光源装置のターレットが回転して図３１（ｂ），（ｃ）の符号１１２に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入される。また、上記光源装置の回転ディスクが移動して上記回転ディスクの内周部が光路中に挿入される。そして、上記回転ディスクが回転して図３２（ｄ），（ｅ），（ｆ）の符号１１８，１１９，１２０に示す特性を持つ光学フィルターが一定の周期で繰り返し挿入される。
【００９８】
図３１（ｂ），（ｃ）の符号１１２に示す特性を持つ光学フィルターは、３９０ｎｍから６９５ｎｍまでの透過範囲をもつバンドパスフィルター１１２ａと、４４５ｎｍから５１０ｎｍまでの光をカットするフィルター１１２ｂとを組合わせて構成されている。
また、図３２（ｄ）の符号１１８に示す特性を持つ光学フィルターは、４７０ｎｍ以下の光を透過するフィルターである。上記符号１１８に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されたときには、３９０ｎｍから４４５ｎｍまでの波長範囲の励起光が生成される。
【００９９】
図３２（ｅ）の符号１１９に示す特性を持つ光学フィルターは、５４０ｎｍから５６０ｎｍまでの透過範囲をもつバンドパスフィルターと、上記バンドパスフィルターの透過光量を５００分の１〜１０００分の１に調整する手段とを組合わせて構成されている。
また、図３２（ｆ）の符号１２０に示す特性を持つ光学フィルターは、６００ｎｍから６２０ｎｍまでの透過範囲を持つバンドパスフィルターと、上記バンドパスフィルターの透過光量を５００分の１〜１０００分の１に調整する手段とを組合わせて構成されている。
符号１１９に示す特性を持つ光学フィルターと符号１２０に示す特性を持つ光学フィルターがそれぞれ光路中に挿入されたときには、生体組織から蛍光以外の情報を取り出すための照明光が生成される。
【０１００】
スコープの撮像光学系には、図３３（ａ）の符号１２１に示す特性を持つ光学フィルターが配置されている。
図３３（ａ）の符号１２１に示す光学フィルターは、４７０ｎｍから６９０ｎｍまでの透過範囲をもつバンドパスフィルターである。したがって、上記撮像光学系の撮像面上には励起光が到達せずに、図２７に示した蛍光Ｄと反射光Ｂ’およびＣ’の光が到達する。
【０１０１】
上記撮像光学系を使用して通常のカラー画像観察を行う場合には、上記光源装置のターレットが回転して図３１（ａ）の符号１１１に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入される。また、上記光源装置の回転ディスクが移動して上記回転ディスクの外周部が光路中に挿入される。そして、上記回転ディスクが回転して図３２（ａ），（ｂ），（ｃ）の符号１１５，１１６，１１７に示す特性を持つ光学フィルターが一定の周期で繰り返し挿入される。
図３１（ａ）の符号１１１に示す特性を持つ光学フィルターは、３９０ｎｍから６９５ｎｍまでの透過範囲をもつバンドパスフィルターであり、符号１１２ａに示す特性を持つバンドパスフィルターと同じ透過特性をもっている。
また、図３２（ａ）の符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターは、３８５ｎｍから４９５ｎｍまでの透過範囲を持ち、かつ、９２０ｎｍ以上の光を透過するフィルターである。
上記符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、３９０ｎｍから４９５ｎｍまでの波長範囲の青色光が生成される。そして、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した光のうち４７０ｎｍから４９５ｎｍまでの波長範囲の光が到達する。
【０１０２】
また、図３２（ｂ）の符号１１６に示す特性を持つ光学フィルターは、５００ｎｍから５７５ｎｍまでの透過範囲を持ち、かつ、７６５ｎｍから８２０ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターである。
上記符号１１６の特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、５００ｎｍから５７５ｎｍまでの波長範囲の緑色光が生成される。そして、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した５００ｎｍから５７５ｎｍまでの波長範囲の光が到達する。
【０１０３】
また、図３２（ｃ）の符号１１７に示す特性を持つ光学フィルターは、５８５ｎｍから６５５ｎｍまでの透過範囲を持ち、かつ、７４５ｎｍから８２０ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターである。
上記符号１１７に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、５８５ｎｍから６５５ｎｍまでの波長範囲の赤色光が生成される。そして、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した５８５ｎｍから６５５ｎｍまでの波長範囲の光が到達する。
【０１０４】
青色、緑色、赤色の単色画像は画像処理回路で合成処理されて通常のカラー画像が得られる。
このように光学フィルターを組合わせることで、１つの撮像光学系で蛍光画像観察と通常のカラー画像観察を行うことができる。
【０１０５】
上記蛍光画像の観察における光学フィルターの組合わせの変形例として、上記光源装置のターレットに配置される図３１（ｂ），（ｃ）の符号１１２に示す特性を持つ光学フィルターに替えて符号１１１に示す特性を持つ光学フィルターを用いることもできる。この場合、スコープの撮像光学系には図３３（ａ）の符号１２１に示す特性を持つ光学フィルターに替えて図３３（ｃ）の符号１２３に示す特性を持つ光学フィルターを配置する。
符号１２３に示す特性を持つ光学フィルターは５００ｎｍから６８０ｎｍまでの透過範囲を持つフィルターである。
【０１０６】
光源装置では、上記符号１１１に示す特性を持つ光学フィルターと上記光源装置の回転フィルターに配置される図３２（ｄ）の符号１１８に示す特性を持つ光学フィルターとを組合わせることによって、３９０ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲の励起光が生成される。そして、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織が発する５００ｎｍから６８０ｎｍまでの波長範囲の蛍光が到達する。
同様に、上記光源装置の回転フィルターに配置される図３２（ｅ）の符号１１９に示す特性を持つ光学フィルターおよび符号１２０に示す特性を持つ光学フィルターとをそれぞれ組合わせることによって、生体組織から蛍光以外の情報を取り出すための２種類の照明光が生成される。そして、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した５４０ｎｍから５６０ｎｍまでの波長範囲の光および６００ｎｍから６２０ｎｍまでの波長範囲の光が到達する。
【０１０７】
上記撮像光学系は蛍光画像観察しか行うことができない。しかし、励起光の波長範囲を広げたことで上記励起光の明るさが増加し、それにともなって生体組織が発する蛍光の量を増加させることができる。このため、例えば胃壁など生体組織表面での散乱が大きく十分な蛍光を得るのが難しい部位を観察する際には特に有効である。
なお、ここに示したフィルターの透過範囲や光量調整手段の透過特性は、所望の観察画像を得るために適宜変更してもかまわない。また、上記光量調整手段はターレット側のフィルターと組合わせることもできる。
【０１０８】
上記［手順２］において、光源装置はスコープの照明ユニットを介して図２８に示した波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。このとき、上記光源装置のターレットが回転して図３１（ｅ）の符号１１４に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入される。また、上記光源装置の回転ディスクが移動して上記回転ディスクの外周部が光路中に挿入される。そして、上記回転ディスクが回転して図３２（ａ），（ｂ），（ｃ）の符号１１５，１１６，１１７に示す特性を持つ光学フィルターが一定の周期で繰り返し挿入される。
【０１０９】
図３１（ｅ）の符号１１４に示す特性を持つ光学フィルターは、４００ｎｍから４４０ｎｍまでの透過範囲を持ち、かつ、５０５ｎｍから５３５ｎｍまでの透過範囲を持ち、かつ、５９５ｎｍから６２５ｎｍまでの透過範囲を持つフィルターと、該フィルターを透過した４００ｎｍから４４０ｎｍまでの波長範囲の光が他の２つの波長範囲の光に対して約５倍の光量を持つように調整する手段とを組合わせて構成されている。
【０１１０】
図３２（ａ）の符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターは、３８５ｎｍから４９５ｎｍまでの透過範囲を持ち、かつ、９２０ｎｍ以上の光を透過するフィルターである。
上記符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、４００ｎｍから４４０ｎｍまでの波長範囲の青色領域の光が生成される。
【０１１１】
また、上記符号１１６に示す特性を持つ光学フィルターは、５００ｎｍから５７５ｎｍまでの透過範囲を持ち、かつ、７６５ｎｍから８２０ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターである。
上記符号１１６に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、５０５ｎｍから５３５ｎｍまでの波長範囲の緑色領域の光が生成される。
【０１１２】
また、上記符号１１７に示す特性を持つ光学フィルターは、５８５ｎｍから６５５ｎｍまでの透過範囲をもち、かつ、７４５ｎｍから８２０ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターである。
上記符号１１７に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、５９５ｎｍから６２５ｎｍまでの波長範囲の赤色領域の光が生成される。
【０１１３】
スコープの撮像光学系には図３３（ｂ）の符号１２２に示す特性を持つ光学フィルターが配置されている。
該符号１２２に示す特性を持つ光学フィルターは、７１５ｎｍ以下の光を透過し、７１５ｎｍから９６０ｎｍまでの光をカットするフィルターである。
したがって、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した上記青色領域の光、上記緑色領域の光、上記赤色領域の光がそれぞれ到達する。
また、上記青色領域の光の照明強度比率を他の波長領域の光よりも高く設定したので、生体組織の粘膜層において癌などの病変部分と正常部分の境界を明瞭に判別可能な画像を得ることができる。
なお、ここに示したフィルターの透過範囲や光量調整手段の透過特性は、所望の観察画像を得るために適宜変更してもかまわない。
【０１１４】
図３４（ａ）〜（ｃ）は第１実施例の変形例で使用される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
上記［手順２］における光学フィルターの組合わせの変形例として、スコープの撮像光学系に図３４（ｃ）に符号１２５で示す特性を持つ光学フィルターを配置してもよい。
該符号１２５に示す特性を持つ光学フィルターは、４９５ｎｍから６９０ｎｍまでの透過範囲をもち、かつ、４３０ｎｍ以下の光を透過するフィルターである。
したがって、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した青色領域の光のうち４００ｎｍから４３０ｎｍまでの波長範囲の光と、上記緑色領域の光と、上記赤色領域の光とがそれぞれ到達することになり、上記符号１２２に示す特性を持つ光学フィルターを使用したときと、ほとんど同じ画像を得ることができる。
【０１１５】
また、上記符号１２５に示す特性を持つ光学フィルターを配置した撮像光学系は蛍光画像観察に使用することもできる。
この場合、光源装置のターレットには、図３４（ａ），（ｂ）の符号１２４に示す特性を持つ光学フィルターを配置し、これを光源の光路中に挿入する。
該符号１２４に示す特性を持つ光学フィルターは、３９０ｎｍから６９５ｎｍまでの透過範囲をもつ符号１２４ａに示す特性を持つバンドパスフィルター１２４ａと、４４５ｎｍ以上の光を透過する符号１２４ｂに示す特性を持つフィルター１２４ｂとを組合わせて構成されている。
上記符号１２４ａに示す特性を持つバンドパスフィルターは、図３１（ｂ）の符号１１２ａに示す特性を持つバンドパスフィルターと同じものである。
上記符号１２５に示す光学フィルターと光源装置の回転ディスクの内周部に配置されている符号１１８に示す特性を持つ光学フィルターとを組合わせることによって、４４５ｎｍから４７０ｎｍまでの波長範囲の励起光が生成される。
したがって、上記撮像光学系の撮像面上には励起光が到達することがなく生体組織の発する蛍光のみが到達するので、コントラストのよい蛍光画像を得ることができる。
【０１１６】
更に、上記符号１２５に示す特性を持つ光学フィルターを配置した撮像光学系は通常のカラー画像の観察にも使用することができる。この場合、上記ターレットには図３１（ａ）の符号１１１に示す光学フィルターが配置され、光路中に挿入される。
上記符号１１１に示す特性を持つ光学フィルターと、上記回転ディスクの外周部に配置されている符号１１５，１１６，１１７に示す特性を持つ光学フィルターとを組合わせることによって、青色、緑色、赤色の３色の照明光が生成される。
したがって、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した上記青色光のうち４００ｎｍから４３０ｎｍまでの波長範囲の光と、上記緑色光と、上記赤色光がそれぞれ到達することになる。これらの単色画像は画像処理回路で合成処理されて通常のカラー画像が得られる。
このように、フィルターの組合わせを工夫することで、１つの撮像光学系を用いて３種類の観察を行うことも可能である。
【０１１７】
上記［手順３］において、光源装置はスコープの照明ユニットを通して図２９に示した波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。このとき、上記光源装置のターレットが回転して図３１（ｄ）の符号１１３に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入される。また、上記光源装置の回転ディスクが移動して上記回転ディスクの外周部が光路中に挿入される。そして、上記回転ディスクが回転して図３２（ａ），（ｂ），（ｃ）の符号１１５，１１６，１１７に示す特性を持つ光学フィルターが一定の周期で繰り返し挿入される。
【０１１８】
図３１（ｄ）の符号１１３に示す特性を持つ光学フィルターは、７９０ｎｍから９５０ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターである。
図３２（ａ）の符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターは、３８５ｎｍから４９５ｎｍまでの透過範囲をもち、かつ、９２０ｎｍ以上の光を透過するフィルターであるから、上記符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、９２０ｎｍから９５０ｎｍまでの波長範囲の赤外領域の光が生成される。
また、上記符号１１６の特性を持つ光学フィルターは、５００ｎｍから５７５ｎｍまでの透過範囲をもち、かつ、７６５ｎｍから８２０ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターであるから、上記符号１１６に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、７９０ｎｍから８２０ｎｍまでの波長範囲の赤外領域の光が生成される。
また、上記符号１１７に示す特性を持つ光学フィルターは、５８５ｎｍから６５５ｎｍまでの透過範囲をもち、かつ、７４５ｎｍから８２０ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターであるから、上記符号１１７に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されているときには、７９０ｎｍから８２０ｎｍまでの波長範囲の赤外領域の光が生成される。
【０１１９】
スコープの撮像光学系では、少なくとも上記赤外領域の光を効率良く透過して上記撮像光学系の撮像面上に集光すればよいので、光学フィルターを省くことができる。上記撮像面上に到達した上記赤外領域の光を画像化することによって、生体組織の粘膜下層に分布する血管やリンパ管の走行状態を明瞭に観察することができる。このため、癌などの病変が粘膜層を越えて浸潤しているか否かを判定することができる。
【０１２０】
上記［手順４］において、光源装置はスコープの照明ユニットを介して図３０に示した波長範囲の光を被写体に向けて順番に繰り返し照明する。このとき、上記光源装置のターレットが回転して図３１（ａ）の符号１１１に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入される。また、上記光源装置の回転ディスクが移動して上記回転ディスクの外周部が光路中に挿入される。そして、上記回転ディスクが回転して図３２（ａ），（ｂ），（ｃ）の符号１１５，１１６，１１７に示す特性を持つ光学フィルターが一定の周期で繰り返し挿入される。この組合わせについてはすでに述べたので、ここでは詳細説明を省略する。
【０１２１】
ところで、癌などの病変部を内視鏡的に安全に処置するためには、上記病変部とその周辺組織を明るくかつ色再現のよい画像で観察できることが必須となる。
また、レーザーを用いて病変部の粘膜を焼灼する場合には、レーザー波長の光を確実に阻止してレーザー照射中でも上記病変部を明瞭に観察できなければならない。
そこで、スコープの撮像光学系には図３３（ｂ）の符号１２２に示す特性を持つ光学フィルターが配置されている。
該符号１２２に示す特性を持つ光学フィルターは、７１５ｎｍ以下の光を透過し、かつ、７１５ｎｍから９６０ｎｍまでの光をカットするフィルターであり、上記撮像光学系の撮像面上には生体組織で反射した３９０ｎｍから４９５ｎｍまでの波長範囲の青色光と、５００ｎｍから５７５ｎｍまでの波長範囲の緑色光と、５８５ｎｍから６５５ｎｍまでの波長範囲の赤色光がそれぞれ到達する。
これらの反射光を合わせると可視波長領域のほとんど全域をカバーすることができる。このため、色再現性が良好で、しかも明るいカラー画像を得ることができる。
また、７７５ｎｍから８７５ｎｍまでの範囲の近赤外光を発する半導体レーザー光は上記符号１２２に示す特性を持つ光学フィルターで阻止されるので、レーザー照射中でも上記病変部を明瞭に観察できる。
また、上記符号１２２に示す特性を持つ光学フィルター以外にも、例えば９６０ｎｍ以上の光をカットするフィルターを追加配置すれば、ＹＡＧレーザーを用いる場合にも対応することができる。
【０１２２】
以上、本実施例によれば、１つの光源装置で上述した一連の観察を行うための照明光をつくりだすことができる。このため、特殊光観察の種類を変える毎に光源装置を交換するという従来の面倒な作業が不要となる。
また、１つの撮像光学系で複数種類の観察を行うことができるので、観察の種類が変わる毎にスコープを取り替える手間と、患者に与える苦痛を減らすことができる。特に、異なる分光透過特性を持ったフィルターを配置した２つの撮像光学系を備えたスコープを用いることで、上述した一連の観察手順のすべてをスコープ交換することなく行うことも可能となる。
【０１２３】
なお、本実施例では、１つの撮像光学系で複数種類の観察を行うために、青色領域の光を２つの帯域に分割し、一方の帯域の光を蛍光画像観察用の励起光として利用し、もう一方の帯域の光をその他の観察に用いる照明光として利用している。このため、それぞれの観察において上記励起光および照明光の明るさが不足しないように、光源装置や撮像光学系に配置されるフィルターやスコープの照明ユニットを構成しているライトガイドに以下のような工夫をすることが望ましい。
上記ライトガイドには石英など短波長の光をあまり吸収しない素材で作られたものを用いるのが望ましい。これにより、例えば図２８の分光強度曲線Ｅにみられるような、波長が短くなるにしたがって照明強度が減少してしまう現象を回避することができる。
【０１２４】
上記フィルターがガラス基板に何層もの干渉膜を蒸着したものである場合には、成膜材料として短波長の光をあまり吸収しないタンタル（Ｔａ）などを用いるのが望ましい。
例えば、符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターは、ガラス基板の両面にそれぞれ３０〜５０層の干渉膜が蒸着されている。上記符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターにおいて、短波長の光をあまり吸収しない成膜材料を用いた場合の分光透過率特性と、短波長の光を吸収する成膜材料を用いた場合の分光透過率特性を比較すると図３５のグラフに示すようになる。
図３５（ａ）は成膜材料にチタン（Ｔｉ）とシリコン（Ｓｉ）を用いて多層干渉膜を構成した場合の分光透過率特性グラフである。図３５（ｂ）は上記成膜材料をチタン（Ｔｉ）からタンタル（Ｔａ）に替えて多層干渉膜を構成した場合の分光透過率特性グラフである。
図３５から明らかなように、成膜材料として短波長の光をあまり吸収しないタンタル（Ｔａ）などを用いることで青色領域の透過特性が改善されることがわかる。また、これらの工夫を施すことにより紫外領域の光を励起光として利用することが可能となる。
【０１２５】
また、本実施例では光源装置のターレットがランプの直後に配置されている。このため、上記ターレットに配置された光学フィルターが上記ランプから射出された光束中に挿入されると、上記光学フィルターの表面に著しい熱負荷がかかることになる。このような状態で上記光学フィルターを使用すると、時間の経過とともに分光透過特性が変化することがある。その一例として、符号１２３に示す特性を持つ光学フィルターにおける分光透過特性の変化を図３６のグラフに示す。
図３６に実線で示された曲線は熱負荷がかかる前の分光透過特性であり、破線で示された曲線は熱負荷がかかってから６０分経過した後の分光透過特性である。
上記符号１２３に示す特性を持つ光学フィルターに熱負荷がかかると、時間の経過とともに徐々に分光透過特性が短波長側に向かってシフトし、６０分程度経過すると安定する。このとき分光透過特性のシフト量は６ｎｍから１０ｎｍである。
【０１２６】
また、本実施例で実施される特殊光観察は、極狭い波長帯域の光を生体組織に照明して、その波長帯域の光に特化した情報を生体組織から取得するものである。このため、観察中は常に一定の波長帯域の光で照明する必要がある。観察の途中で光学フィルターの分光透過特性が変化してしまうと、それにともなって照明光の波長帯域が変わるので、安定した生体組織の情報が得られず、病変部分の正確な診断をすることができない。
上記のような熱負荷による光学フィルターの分光透過特性の変化は、干渉膜を積層するときに生じた膜間の隙間に入り込んだ水分が原因である。上記熱負荷により水分が蒸発することで分光透過特性が変化するが、水分が完全に蒸発してしまうと安定する。上記熱負荷が消えて光学フィルターが冷えると再び空気中の水分が上記隙間に入り込むので、上記光学フィルターを使用する限り不具合が解決されることはない。
そこで、本実施例の光学フィルターは、干渉膜を積層するときに膜間の隙間が生じない成膜方法により製作されている。具体的には、イオンプレーティングによる成膜方法やイオン銃を用いたイオンアシストによる成膜方法を採用している。
これらの成膜方法は成膜物質の結合力を強めることができるので膜間に隙間が生じない。このため、熱負荷がかかっても分光透過特性が変化しない光学フィルターを得ることができる。
【０１２７】
なお、本実施例で使用するフィルターは、単一のフィルターで構成してもよく、又は、複数のフィルターを組合わせて構成してもよい。
また、回転ディスク１０に配置されるフィルターは、前記ディスクの外周部と内周部のいずれに配置してもよい。
【０１２８】
第２実施例
本発明の第２実施例を図３７から図３９を用いて説明する。
図３７は本発明の第２実施例による内視鏡装置に用いられる光源装置の光学系の構成を示す概略構成図、図３８は第２実施例の内視鏡装置に用いられる光源装置のターレットに配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフ、図３９（ａ）〜（ｃ）は第２実施例の内視鏡装置に使用されるスコープの撮像光学系に配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
なお、基本的な装置の構成やフィルターの組合わせ方法は第１実施例と同じであるのでその説明を省略し、第１実施例との相違点のみを述べることとする。
【０１２９】
特殊光観察では、観察する部位や観察状態などによって画質にばらつきが生じる場合がある。例えば、胃壁は突起状に形成された組織が無数に分布しており、更に粘膜表面は胃壁を保護するための分泌物で覆われている。このため、照明光は上記粘膜表面で吸収散乱されてしまい、観察状態が変わるたびに粘膜層から得られる情報の量が変化する。
そこで、本実施例では観察状態に応じて照明光の相対強度を適宜変更できるようにして、常に安定した画質の観察画像が得られるようにしている。
【０１３０】
本実施例で用いる光源装置の光学系は、図１のレンズ７ａが、図３７に示すように、ランプ６の開口窓から射出された光束をスコープ３のライトガイドの入射端面１２に集光するレンズ５６で構成されている。ランプ６とレンズ５６との間には、ターレット９と、回転ディスク１０と、透過光量調整手段５７が配置されている。
透過光量調整手段５７は、入射面に入射した光束全体を均一に所望の割合で減光する機能を有している。また、回転ディスク１０の回転周期に同期して、減光する割合が変化するように設定することができるようになっている。加えて、撮像ユニットで撮像した画像を画像処理回路で処理する過程でフィードバックされる明るさ補正信号に基づいて、自動的に減光する割合が変化するように設定することができるようになっている。
【０１３１】
例えば、第１実施例に示した一連の観察手順のうち、［手順２］の観察を行う場合には、ターレット９に配置された図３８の符号１２６に示す特性を持つ光学フィルターを光路中に挿入する。
符号１２６に示す特性を持つフィルターは、４００ｎｍから４４０ｎｍまでの透過範囲をもち、かつ、５０５ｎｍから５３５ｎｍまでの透過範囲をもち、かつ、５９５ｎｍから６２５ｎｍまでの透過範囲をもつフィルターである。そして、回転ディスク１０の外周部に設置された図３２（ａ），（ｂ），（ｃ）の符号１１５，１１６，１１７に示す特性を持つ光学フィルターと組合わせることによって、４００ｎｍから４４０ｎｍまでの波長範囲の青色領域の光と、５０５ｎｍから５３５ｎｍまでの波長範囲の緑色領域の光と、５９５ｎｍから６２５ｎｍまでの波長範囲の赤色領域の光をそれぞれ生成する。
透過光量調整手段５７は、回転ディスク１０に同期して、上記３つの波長領域の光が所望の光量比になるように透過光量を調整する。また、観察状態に応じて上記３つの波長領域の光の相対光量比を調整する。これにより、観察する部位や観察状態によらず、常に安定した画質の観察画像を得ることができる。
【０１３２】
本実施例の変形例として上記透過光量調整手段を撮像ユニットに配置することもできる。
例えば、図７に示した対物光学系の明るさ絞り６３の位置またはその近傍に透過率分布が変化する特性をもった光学素子を配置する。該光学素子は各波長範囲の光の照明期間に連動して透過率分布を変化させ、撮像素子６７の受光面に到達する光量を調整する。
【０１３３】
このような構成の撮像ユニットを用いて上記第１実施例に示した一連の観察手順のうち［手順１］の観察を行う場合、光源装置側の光学フィルターには次に示すものを使用する。
ターレット９には、図３１（ｂ），（ｃ）の符号１１２に示す特性を持つ光学フィルターが配置され、光路中に挿入される。また、回転ディスク１０の内周部には、図３９（ａ），（ｂ），（ｃ）の符号１２９、１３０，１３１に示す特性を持つ光学フィルターが配置され、光路中に一定の周期で繰り返し挿入される。
【０１３４】
図３９（ａ）の符号１２９に示す光学フィルターは、４７０ｎｍ以下の光を透過するフィルターである。
上記符号１２９に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されたときには、３９０ｎｍから４４５ｎｍまでの波長範囲の励起光が生成される。
【０１３５】
図３９（ｂ）の符号１３０に示す特性を持つ光学フィルターは、５４０ｎｍから５６０ｎｍまでの透過範囲を持つバンドパスフィルターである。
上記符号１３０に示す特性を持つ光学フィルターが光路中に挿入されたときには、５４０ｎｍから５６０ｎｍまでの透過範囲の光が生成される。
【０１３６】
図３９（ｃ）の符号１３１に示す特性を持つ光学フィルターは、６００ｎｍから６２０ｎｍまでの透過範囲を持つバンドパスフィルターである。
上記符号１３１に示す特性を持つ光学フィルターが航路中に挿入されたときには、６００ｎｍから６２０ｎｍまでの波長範囲の光が生成される。
【０１３７】
これら各波長範囲の光は、スコープの照明ユニットを通して生体組織へ照明され、前記生体組織からの蛍光と反射光は撮像ユニットに取り込まれる。上記撮像ユニットの明るさ絞り位置またはその近傍に配置された透過光量調整手段は、上記励起光の照明期間に連動して上記蛍光を１００％透過する。また、他の波長範囲の光を照明する期間に連動して上記反射光を５００分の１〜１０００分の１に減光する。なお、上記励起光は明るさ絞り６３位置近傍のフィルター位置６４に配置された図３３（ａ）の符号１２１に示す特性を持つ光学フィルターによって阻止され、上記蛍光および反射光のみが撮像素子６７の受光面に到達する。
【０１３８】
また、上記撮像素子からの画像信号が透過光量調整手段の駆動回路にフィードバックされ、上記駆動回路のメモリに記憶されている基準の光量比データに基づいて計算された明るさ補正値にしたがって、自動的に減光する割合が調整される。
これにより、観察する部位や観察状態によらず、常に安定した画質の観察画像を得ることができる。
【０１３９】
また、先端に設けられた観察窓が２つであり、上記２つの観察窓にそれぞれ対物レンズとフィルターを備えた光学ユニットが配置され、上記光学ユニットの後方に１つの撮像素子が配置されているスコープでは、上記透過光量調整手段を上記撮像素子の直前に配置してもよい。この場合、上記透過光量調整手段はそれぞれの対物レンズの光束と重なるエリアの透過率が個別に制御できるように構成される。
【０１４０】
以上説明したように、本発明による内視鏡装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次のような特徴も備えている。
【０１４１】
（１）ターレットと回転ディスクを備え、前記ターレットはそれぞれ異なる透過特性をもつ複数のフィルターを備え、前記フィルターを光路中に挿入および退避するように配置され、前記回転ディスクはそれぞれ異なる透過特性をもつ複数のフィルターを備え、前記フィルターを順次一定の周期で光路中に挿入および退避するように配置され、前記ターレットのフィルターと前記回転ディスクのフィルターを適宜組合わせることで４種類の異なる照明を供給するように構成される請求項１に記載の光源装置。
【０１４２】
（２）前記回転ディスクにはフィルターが同心円状に配置され、前記フィルターは次の２種類のフィルターの組合わせからなり、前記組合わせのうちいずれか一方が前記４種類の照明モードに対応して光路中に挿入されるように構成される上記（１）に記載の光源装置。
▲１▼可視領域の光を３つの異なる波長範囲の光に分割する複数のバンドパスフィルターの組合わせ。
▲２▼可視領域の光を青、赤、緑の波長範囲の光に分割すると同時に、近赤外領域の光を２つの極狭い波長範囲の光に分割する複数のバンドパスフィルターの組合わせ。
【０１４３】
（３）前記ターレットおよび前記回転ディスクは、光源装置の光路中で次の条件式を満たす位置に配置される上記（１）に記載の光源装置。
Θ≦１３°
ただしΘは前記ターレットおよび前記回転ディスクに配置されたフィルターに入射する光線の入射角度である。
【０１４４】
（４）さらに透過光量調整手段を備えている上記（１）に記載の光源装置。
【０１４５】
（５）前記光源装置の集光レンズの表面には、次の分光反射率特性を持った多層膜コートが施されている上記（１）に記載の光源装置。
Ｒ（４１０ｎｍ）≦２．７％
Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）≦０．５％
Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）≦１．５％
Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）≦４％
ただし、Ｒ（４１０ｎｍ）は４１０ｎｍでの反射率、Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）は４２０−７５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）は７５０−８５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）は８５０−９５０ｎｍでの平均反射率である。
【０１４６】
（６）少なくとも光源装置と、スコープを備え、前記スコープは撮像ユニットを備え、前記光源装置と前記撮像ユニットは複数の光学要素を備え、前記光学要素は透過特性の異なるコーティングを有し、前記光源装置の光学要素と前記撮像光学系の光学要素の組合わせを変えて被写体を観察することにより複数の異なる画像情報を取得するように構成され、前記組合わせは３３０ｎｍから６８０ｎｍまでの間で３種類の異なる波長帯域のバンドパス特性を有し、６８０ｎｍから１１００ｎｍまでの間で２種類の異なる波長帯域のバンドパス特性を有する内視鏡装置。
【０１４７】
（７）前記光学要素は平行平板状の光学部材に多層膜コーティングを施した光学フィルターを含み、前記撮像ユニットに配置される前記光学フィルターが次の特徴をもっている上記（６）に記載の内視鏡装置。
入射角度η＝０°の光に対して、透過率Ｔ＝５０％となる波長λ１から透過率が５０％以下になる側にΔλ＝２０ｎｍシフトした波長λ２でのフィルターの阻止特性がＯＤ４以上であり、
かつ、入射角度η＝２５°の光に対して前記波長λ２でのフィルターの阻止特性がＯＤ４以上である。
ただし、ＯＤは光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌ　　ｄｅｎｓｉｔｙ）であって、フィルターに入射する光の強度をＩ、フィルターを透過した光の強度をＩ’としたときｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ’）で表される。
【０１４８】
（８）前記光学要素は平行平板状の光学部材に多層膜コーティングを施した光学フィルターを含み、前記撮像ユニットに配置される前記光学フィルターは２枚以上で構成して所望の波長帯域をカットし、前記波長帯域での光学濃度がＯＤ４以上である上記（６）に記載の内視鏡装置。
ただし、ＯＤは光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌ　　ｄｅｎｓｉｔｙ）であって、フィルターに入射する光の強度をＩ、フィルターを透過する光の強度をＩ’としたときｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ’）で表される。
【０１４９】
（９）前記光源装置に配置される光学フィルターは、次の条件式を満たす位置に配置される上記（６）に記載の内視鏡装置。
Θ≦１３°
ただし、Θは前記光学フィルターに入射する光線の入射角度である。
【０１５０】
（１０）前記光学フィルターは、次の条件式を満たす位置に配置される上記（７）に記載の内視鏡装置。
η≦２５°
ただし、ηはフィルターに入射する光線の入射角度である。
【０１５１】
（１１）前記光学フィルターは、次の条件式を満たす位置に配置される上記（８）に記載の内視鏡装置。
η≦２５°
ただし、ηはフィルターに入射する光線の入射角度である。
【０１５２】
（１２）前記光学要素はレンズを含み、前記レンズには次の分光反射率特性を持った多層膜コートが施されている上記（６）に記載の内視鏡装置。
Ｒ（４１０ｎｍ）≦２．７％
Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）≦０．５％
Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）≦１．５％
Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）≦４％
ただし、Ｒ（４１０ｎｍ）は４１０ｎｍでの反射率、Ｒ（４２０−７５０ｎｍ）は４２０−７５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（７５０−８５０ｎｍ）は７５０−８５０ｎｍでの平均反射率、Ｒ（８５０−９５０ｎｍ）は８５０−９５０ｎｍでの平均反射率である。
【０１５３】
（１３）前記撮像光学系は生体組織の通常のカラー画像観察と複数の特殊光観察とに共通に使用する上記（６）に記載の内視鏡装置。
【０１５４】
（１４）前記特殊光観察は蛍光画像の観察を含み、前記撮像光学系に配置される光学要素の総合透過率特性は、通常カラー画像観察時に利用される光成分を透過し、かつ蛍光画像観察時には観察の邪魔になる光成分をカットする特性を有する上記（１３）に記載の内視鏡装置。
【０１５５】
（１５）次の３つの観察方法の組合わせによる生体病変部の診断方法。
［観察方法１］　蛍光画像観察により生体に対し通常のカラー画像観察だけでは正常部位と見分けることの困難であった早期癌などの病変部の位置を特定する。
［観察方法２］　　極狭い波長範囲の可視領域の光を照明し、病変部の拡大画像を観察することにより前記病変部の粘膜層に分布する毛細血管の構造を詳細に調べ、病変組織と正常組織との境界を明確にする。これにより病変部の範囲を特定する。
［観察方法３］　赤外画像観察により前記病変部の粘膜下層の血管およびリンパ管の走行状態を調べ、前記粘膜下層への浸潤の有無を判定する。これにより内視鏡的に病変部を取り除くことが可能であるか否かを判断する。
【０１５６】
【発明の効果】
本発明の内視鏡装置によれば、通常カラー画像観察と複数の特殊光観察を組合わせて、病変部を正確に、診断する作業や、処置する作業を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による内視鏡装置の概略構成図である。
【図２】第１実施例の内視鏡装置に用いられる光源装置の光学系の構成を示す図である。
【図３】第１実施例の内視鏡装置に用いられるキセノンランプの開口窓から出射する光線の配光分布を示すグラフであり、（ａ）は点灯時間の累計が６時間程度のときの配光分布を示し、（ｂ）は点灯時間の累計が１００時間程度のときの配光分布を示している。
【図４】第１実施例の内視鏡装置に用いられるキセノンランプの発行強度分布を示すグラフであり、（ａ）は点灯時間の累計が６時間程度のときの発光強度分布、（ｂ）は点灯時間の累計が１００時間程度のときの発光強度分布を示している。
【図５】一般的な多層干渉膜に入射する光線の入射角度の変化と前記多層干渉膜の分光透過特性の変化との関係を示すグラフであり、（ａ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が０°のときの透過特性、（ｂ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が１０°のときの透過特性、（ｃ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が２０°のときの透過特性、（ｄ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が３０°のときの透過特性、（ｅ）は多層干渉膜に入射する光線の入射角度が４０°のときの透過特性を示している。
【図６】図６（ａ）は第１実施例の光源光学系に用いられるターレットに配置されているフィルターホルダーのレイアウトを示す平面図、図６（ｂ）は（ａ）の側面図である。図６（ｃ）は第１実施例の光源の光学系に用いられる回転ディスクに配置されている窓のレイアウトを示す図である。
【図７】第１実施例に用いられる撮像ユニットの１例を示す概略構成図である。
【図８】被写界深度を拡大する装置の構成を示す図である。
【図９】図８に示される光位相マスクの外観形状を示す斜視図である。
【図１０】通常の光学系において物体が焦点位置にあるときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１１】通常の光学系において物体が焦点位置から外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１２】通常の光学系において物体が焦点位置から図１１のときよりも更に外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１３】被写界深度拡大光学系において物体が焦点位置にあるときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１４】被写界深度拡大光学系において物体が焦点位置から外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１５】被写界深度拡大光学系において物体が焦点位置から図１４のときよりも更に外れたときの光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１６】被写界深度拡大光学系で得られる光学的伝達関数の強度分布に対して行われる空間周波数特性復元処理に使用するフィルターの特性を示すグラフである。
【図１７】図１３の光学的伝達関数の強度分布に対して図１６の特性を持つフィルターによる空間周波数特性復元処理後に得られる光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１８】図１４の光学的伝達関数の強度分布に対して図１６の特性を持つフィルターによる空間周波数特性復元処理後に得られる光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図１９】図１５の光学的伝達関数の強度分布に対して図１６の特性を持つフィルターによる空間周波数特性復元処理後に得られる光学的伝達関数の強度分布を示すグラフである。
【図２０】蛍光画像観察に使用される励起光の分光強度分布と、この励起光により生体組織が発した自家蛍光の分光強度分布の１例を示すグラフである。
【図２１】励起光を阻止する性能が不十分であるバンドパスフィルターの特性を示すグラフである。
【図２２】図２１のバンドパスフィルターを図７の撮像ユニットに使用したときに撮像素子６７で受光される光の分光強度分布を示すグラフである。
【図２３】図２１のフィルターが持っている不具合を改善したバンドパスフィルターの特性を示すグラフであり、（ａ）は前記バンドパスフィルターの入射面への入射角度が０°の光線に対する特性、（ｂ）は前記バンドパスフィルターの入射面への入射角度が２５°の光線に対する特性を示している。
【図２４】図２３（ａ）に示す特性を持つバンドパスフィルターを図７に示す撮像ユニットに使用したときに撮像素子６７で受光される光の分光強度分布を示すグラフである。
【図２５】７７５ｎｍから８７５ｎｍまでの範囲の近赤外光を発する半導体レーザーを用いる場合、前記近赤外光を確実に阻止することができる光学フィルターの特性を示すグラフであり、（ａ）は前記光学フィルターの入射面への入射角度が０°の光線に対する特性、（ｂ）は前記光学フィルターの入射面への入射角度が２５°の光線に対する特性を示している。
【図２６】第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順１］による観察行為を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。
【図２７】図２６に示した波長範囲の光を正常な生体組織に対して照明したときに、生体組織から得られる蛍光と反射光の撮像面上での分光強度特性を示すグラフである。
【図２８】第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順２］による観察行為を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。
【図２９】第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順３］による観察行為を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。
【図３０】第１実施例に示される一連の生体病変部の観察及び除去手順において、［手順４］による病変除去を行う際に使用される照明光の分光強度特性を示すグラフである。
【図３１】（ａ）〜（ｅ）は第１実施例で使用される光源装置のターレットに配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図３２】（ａ）〜（ｆ）は第１実施例で使用される光源装置の回転ディスクに配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図３３】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例で使用されるスコープの撮像光学系に配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図３４】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例の変形例で使用される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図３５】符号１１５に示す特性を持つ光学フィルターにおいて、短波長の光をあまり吸収しない成膜材料を用いた場合の分光透過率特性と、短波長の光を吸収する成膜材料を用いた場合の分光透過率特性を比較するためのグラフであり、（ａ）は成膜材料にチタン（Ｔｉ）とシリコン（Ｓｉ）を用いて多層干渉膜を構成した場合の分光透過率特性グラフ、（ｂ）は上記成膜材料をチタン（Ｔｉ）からタンタル（Ｔａ）に替えて多層干渉膜を構成した場合の分光透過率特性グラフである。
【図３６】符号１２３に示す特性を持つ光学フィルターにおいて、熱負荷がかかったときの分光透過特性の変化を示すグラフである。
【図３７】本発明の第２実施例による内視鏡装置に用いられる光源装置の光学系の構成を示す概略構成図である。
【図３８】第２実施例の内視鏡装置に用いられる光源装置のターレットに配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図３９】（ａ）〜（ｃ）は第２実施例の内視鏡装置に使用されるスコープの撮像光学系に配置される光学フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　　　内視鏡装置
２　　　　　光源装置
３　　　　　スコープ
４　　　　　画像処理装置
６　　　　　ランプ
７　　　　　光学要素
７ａ　　　　少なくとも片側に曲面を持ったレンズ
７ｂ　　　　光学フィルター
８　　　　　光量調整手段
９　　　　　ターレット
１０　　　　回転ディスク
１１　　　　ライトガイド
１２　　　　ライトガイドの入射端面
２２、２３　回転機構
４０　　　　フィルターホルダー
５５　　　　レンズ系
５７　　　　透過光量調整手段
６０　　　　平凹レンズ
６１　　　　両凸レンズ
６２　　　　空間周波数特性変換手段
６３　　　　明るさ絞り
６４　　　　光学フィルター
６５　　　　接合レンズ
６６　　　　カバーガラス
６７　　　　撮像素子
１１１、１１２ａ、１１２ｂ、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４ａ、１２４ｂ、１２５、１２６、１２９、１３０、１３１　　光学フィルターの特性
【図１】
2004008412.tif 000003
【図２】
2004008412.tif 000004
【図３】
2004008412.tif 000005
【図４】
2004008412.tif 000006
【図５】
2004008412.tif 000007
【図６】
2004008412.tif 000008
【図７】
2004008412.tif 000009
【図８】
2004008412.tif 000010
【図９】
2004008412.tif 000011
【図１０】
2004008412.tif 000012
【図１１】
2004008412.tif 000013
【図１２】
2004008412.tif 000014
【図１３】
2004008412.tif 000015
【図１４】
2004008412.tif 000016
【図１５】
2004008412.tif 000017
【図１６】
2004008412.tif 000018
【図１７】
2004008412.tif 000019
【図１８】
2004008412.tif 000020
【図１９】
2004008412.tif 000021
【図２０】
2004008412.tif 000022
【図２１】
2004008412.tif 000023
【図２２】
2004008412.tif 000024
【図２３】
2004008412.tif 000025
【図２４】
2004008412.tif 000026
【図２５】
2004008412.tif 000027
【図２６】
2004008412.tif 000028
【図２７】
2004008412.tif 000029
【図２８】
2004008412.tif 000030
【図２９】
2004008412.tif 000031
【図３０】
2004008412.tif 000032
【図３１】
2004008412.tif 000033
【図３２】
2004008412.tif 000034
【図３３】
2004008412.tif 000035
【図３４】
2004008412.tif 000036
【図３５】
2004008412.tif 000037
【図３６】
2004008412.tif 000038
【図３７】
2004008412.tif 000039
【図３８】
2004008412.tif 000040
【図３９】
2004008412.tif 000041