(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域の光を発生する光源手段と、
前記１２００ｎｍの波長を超える赤外領域において感度を有する撮像手段と、
被写体に照射された前記光における反射光若しくは透過光を受光する前記撮像手段により撮像に用いられる撮像光が、前記１２００ｎｍの波長を超える所定の波長帯域のみとなるように波長を制限する分光手段と、
を具備し、
前記所定の波長帯域は、さらに、所定の生体組織の光透過率が血管の管壁若しくは血液の光透過率以上となる帯域を含む波長帯域であって、少なくとも１２００ｎｍから１６００ｎｍの帯域及び１８５０ｎｍから２２００ｎｍの帯域を含む波長帯域であることを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域の光を発生する光源手段と、
前記１２００ｎｍの波長を超える赤外領域において感度を有する撮像手段と、
被写体に照射された前記光における反射光若しくは透過光を受光する前記撮像手段により撮像に用いられる撮像光が、前記１２００ｎｍの波長を超える所定の波長帯域のみとなるように波長を制限する分光手段と、
を具備し、
前記所定の波長帯域は、さらに、所定の生体組織の光透過率が血管の管壁若しくは血液の光透過率以上となる帯域を含む波長帯域であって、少なくとも１２００ｎｍから２５００ｎｍの帯域を含む波長帯域であることを特徴とする撮像システム。
【請求項３】
前記所定の生体組織は、脂肪であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像システムに関し、特に、血管走行の状態を得ることのできる撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、血管走行を同定する技術として、近赤外の波長領域の７００ｎｍ〜１０００ｎｍのヘモグロビン吸光特性を利用して観察する方法がある。  
例えば、第１の従来例としての特開２００４−３５８０５１号公報には、血中ヘモグロビンが赤外光を吸収する特性を利用し、可視光では観察しにくい生体組織の血管を赤外光により観察し易い画像を得る技術を開示している。  
また、第２の従来例としての特開２００５−８７７２８号公報には、６００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内に属する任意の狭い波長帯域光を発生する発光素子を用いて生体に投与された蛍光標識物質の蛍光を検出するセンサを内蔵したカプセル型光センサが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３５８０５１号公報
【特許文献２】特開２００５−８７７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
第１の従来例では、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の波長を用いているため、生体組織の深部の血管を観察することが困難である。  
また、第２の従来例では、カプセル型光センサは、単に蛍光波長の有無を検出するセンサを設けているので、血管の走行状態等を知るための画像を得ることができない。
【０００４】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、生体の深部の血管の走行状態の観察画像を得ることができる撮像システム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】
【０００６】
本発明における第１の撮像システムは、少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域の光を発生する光源手段と、前記１２００ｎｍの波長を超える赤外領域において感度を有する撮像手段と、被写体に照射された前記光における反射光若しくは透過光を受光する前記撮像手段により撮像に用いられる撮像光が、前記１２００ｎｍの波長を超える所定の波長帯域のみとなるように波長を制限する分光手段と、を具備し、前記所定の波長帯域は、さらに、所定の生体組織の光透過率が血管の管壁若しくは血液の光透過率以上となる帯域を含む波長帯域であって、少なくとも１２００ｎｍから１６００ｎｍの帯域及び１８５０ｎｍから２２００ｎｍの帯域を含む波長帯域であることを特徴とする。
【０００７】
本発明における第２の撮像システムは、少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域の光を発生する光源手段と、前記１２００ｎｍの波長を超える赤外領域において感度を有する撮像手段と、被写体に照射された前記光における反射光若しくは透過光を受光する前記撮像手段により撮像に用いられる撮像光が、前記１２００ｎｍの波長を超える所定の波長帯域のみとなるように波長を制限する分光手段と、を具備し、前記所定の波長帯域は、さらに、所定の生体組織の光透過率が血管の管壁若しくは血液の光透過率以上となる帯域を含む波長帯域であって、少なくとも１２００ｎｍから２５００ｎｍの帯域を含む波長帯域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明における撮像システムによると、生体の深部の血管の走行状態の観察画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１から図７は、本発明の第１の実施形態に係るものである。図１は、第１の実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図である。図２は、被写体としての生体組織に赤外光を照射して血管を観察する様子の概念的作用説明図である。図３は、生体組織における血管及び脂肪の透過率特性を示す図である。図４は、脂肪に覆われた血管を可視領域の光により観察した場合により得られる模式的な画像例を示す図である。図５は、第１の実施形態の撮像システムにより得られる模式的な画像例を示す図である。図６は、第１の実施形態における第１変形例の撮像システムの全体構成図である。図７は、第１の実施形態における第２変形例の撮像システムの全体構成図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態の撮像システム１は、被写体としての例えば生体２に対して赤外領域を含む光を照明光として照射する光源装置３と、この照明光が照射された生体２における反射された光、或いは２点鎖線で示すように透過した光における赤外領域の光で撮像を行う赤外撮像用カメラ（以下、単に赤外カメラと略記）４と、この赤外カメラ４により撮像された撮像信号に対する信号処理を行う制御装置５と、この制御装置５から出力される映像信号を表示するモニタ６とから構成される。  
光源装置３は、例えば可視領域から少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域に至る照明光を発生するハロゲンランプ、タングステンランプ等のランプ１１を内蔵している。
【００１９】
また、このランプ１１は、後述する特定の狭帯域波長帯において、発光強度が大きいものが望ましい。このランプ１１として、例えば３０００ｎｍを超える波長帯まで連続的な発光特性を有するハロゲンランプを用いることができる。  
このランプ１１の点灯による照明光は、照明レンズ１２を経て生体２に照射される。生体２に照射された際の反射光は、少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域で感度を有する撮像手段としての赤外カメラ４を構成するフィルタ１３、結像レンズ１４を経て撮像素子１５の撮像面に結像される。  
なお、図１において、赤外カメラ４は、光源装置３から生体２に照射された際に、生体２からの反射光を受光する構成で示しているが、例えば２点鎖線で示すように光源装置３を配置し、生体２による透過光を受光する構成にしても良い。
【００２０】
上記赤外カメラ４に用いられている撮像素子１５は、少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域において感度を有する、例えばＥｘ．ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等の半導体検出素子（光起電力型半導体検出素子）を用いて形成された撮像素子である。これらの撮像素子は、少なくとも１２００ｎｍから２５５０ｎｍ付近までの波長帯まで感度を有する。なお、ＩｎＡｓ、及びＩｎＳｂは、２５５０ｎｍより長波長の３０００ｎｍ以上の長波長にも感度を有する。  
また、この撮像素子１５の前面に配置されるフィルタ１３は、図３に示すように、１２００ｎｍの波長を超える波長領域において、血管の透過率が極小値、換言すると血管の吸光率がピークとなる波長を狭帯域で透過するように特定の狭帯域波長に設定されている。    具体的には、このフィルタ１３は、１４５０ｎｍ±５０ｎｍ（図３中符号Ａで示す）を透過する第１の狭帯域波長帯と、１９５０ｎｍ±５０ｎｍ（図３中符号Ｂで示す）を透過する第２の狭帯域波長帯との一方を透過する透過特性に設定されている。
【００２１】
つまり、本実施形態では撮像手段側に配置され、画像情報を得るために撮像（受光）する撮像素子１５に入射される撮像光が、特定の狭帯域波長となるように設定している。後述する第２の実施形態の場合のように、照明側において照明光の波長帯域を制限することにより、撮像素子１５で撮像される撮像光の波長帯域がやはり特定の狭帯域波長となるように設定しても良い。  
また、これらの狭帯域波長帯は、図３に示すように脂肪の組織に対する透過率が十分に大きい値となる波長帯でもあるように選択設定されている。具体的には、第１の狭帯域波長帯及び第２の狭帯域波長帯において、脂肪の透過率の値は、血管の透過率の値に比較して、倍以上となっている。
【００２２】
なお、第２の狭帯域波長帯側では血管の吸収ピークは、第１の狭帯域波長帯の場合よりも広くなっているので、フィルタ１３による透過波長範囲を、第１の狭帯域波長帯側の場合よりも広く設定しても良い。
【００２３】
なお、第１の狭帯域波長帯及び第２の狭帯域波長帯による特定の狭帯域波長として、例えば、透過波長範囲が略１００ｎｍの狭帯域に設定した場合を示しているが、これに限定されるものでなく、数１０ｎｍから１００ｎｍ程度の狭帯域に設定するものであれば良い。  このように設定することにより、後述の作用で説明するように血管が脂肪により覆われている状態下で、血管の走行状態を把握したいような場合に、脂肪の組織部分を少ない減衰量で透過し、脂肪の組織の下側の血管の組織で反射された光を撮像する場合、高いＳ／Ｎ状態で撮像することができることになる。
【００２４】
生体２には可視領域から赤外領域に至る照明光が照射されるが、撮像素子１５に結像される光学像は、フィルタ１３を透過した第１の狭帯域波長帯或いは第２の狭帯域波長帯の特定の狭帯域波長光によるものとなる。
【００２５】
つまり、本実施形態においては、撮像素子１５により撮像される光は、１２００ｎｍの波長より長波長側における特定の狭帯域波長光によるものとなるように、フィルタ１３により、撮像光の波長を制限する分光手段を形成している。  
この撮像素子１５の撮像面に結像された光学像は、この撮像素子１５により光電変換される。この撮像素子１５には、制御装置５に内蔵されたカメラコントロールユニット（ＣＣＵと略記）１６内の図示しない駆動回路から駆動信号が印加されることにより、光電変換された信号が撮像信号として撮像素子１５から出力される。この撮像信号は、ＣＣＵ１６に入力され、ＣＣＵ１６内の図示しない映像信号生成回路により映像信号に変換される。
【００２６】
そして、この映像信号はモニタ６に出力され、モニタ６の表示面には、撮像素子１５で撮像された画像が表示される。また、制御装置５は、光源装置３内のランプ１１を点灯駆動すると共に、その発光量を制御可能とする点灯制御回路１７を内蔵している。  
このような構成による本実施形態の撮像システム１は、図２に示す概略図のような作用を有する。なお、図２では反射光による赤外観察の場合で示している。  
図２に示すように生体２に対して光源装置３から、可視領域から赤外領域をカバーする照明光が照射される。そして、生体２からの反射光を赤外カメラ４で撮像する。生体２においては、脂肪１８の組織により血管１９が覆われた状態となっている場合がしばしばある。
【００２７】
このため、可視領域の照明光の場合はもとより、１２００ｎｍの波長程度より短波長側となる赤外領域においては減衰量が大きくなり、脂肪１８の下側の血管１９からの反射光で撮像することは困難になる。  
これに対して、本実施形態においては、１２００ｎｍの波長よりも長波長側で感度を有する撮像素子１５を用いると共に、照明光として１２００ｎｍの波長よりも長波長側を含む照明光を照射する。また、撮像素子１５の前には血管１９に対する吸光率がピークとなる第１の狭帯域波長帯或いは第２の狭帯域波長帯の特定の狭帯域波長光を選択的に透過する特性のフィルタ１３が配置されている。  
また、この特定の狭帯域波長光は、脂肪１８の組織に対する透過率が高いので、少ない減衰量で血管１９の組織に達する。そして、この血管１９の組織で吸収されるため、この血管１９の組織からの反射光と、その周囲の脂肪１８等の組織からの反射光とではその反射光の強度が大きく異なる（反射光となる）。つまり、図２における点線で示すように、血管１９の走行状態を反映した反射光が得られることになる。
【００２８】
このため、撮像素子１５により撮像された撮像信号に対して、ＣＣＵ１６により信号処理を行って映像信号を生成し、モニタに表示した場合には、図５に示すような画像を得ることができる。  
上記のように脂肪１８の組織に覆われた血管１９を観察した場合、可視領域の光で観察した場合には、図４に示すように脂肪１８の組織のため減衰量が大きく、点線で示すように血管１９が殆ど見えない画像として表示される。  
これに対して、本実施形態における１２００ｎｍの波長よりもさらに長波長側における特定の狭帯域波長光で観察した場合には、図５に示すように血管１９が大きなコントラストを持った画像として表示できる。このため、血管１９の走行状態を把握できるようになる。
【００２９】
上述の説明では、赤外カメラ４を用いて観察する構成及び動作を説明したが、図６に示すように生体内を観察する第１変形例の撮像システム１Ｂのような構成にしても良い。  
図６に示す第１変形例の撮像システム１Ｂは、（生体２の）腹部２Ｂ内に挿入される例えば光学式内視鏡２２に撮像手段を内蔵したカメラヘッド２３を装着したカメラ装着内視鏡（以下では、単にスコープと略記）２４と、光学式内視鏡２２に照明光を供給する光源装置２５と、カメラヘッド２３に内蔵された撮像手段に対する信号処理を行うＣＣＵ２６と、このＣＣＵ２６から出力される標準的な映像信号が入力されることにより、撮像手段で撮像された内視鏡画像を表示するモニタ２７とから構成される。
【００３０】
光学式内視鏡２２は、例えば硬性の挿入部３１と、この挿入部３１の後端に設けられた把持部３２と、この把持部３２の後端に設けられた接眼部３３とを有し、把持部３２の口金にはライトガイドケーブル３４が接続される。  
挿入部３１内には照明光を伝送するライトガイド３５が挿通され、このライトガイド３５は把持部３２の側部の口金に接続されるライトガイドケーブル３４を介してその端部に設けたライトガイドコネクタ３６が光源装置２５に着脱自在に接続される。  
光源装置２５内にはランプ点灯制御回路３７から供給されるランプ点灯電源により点灯するハロゲンランプ等のランプ３８が設けてあり、このランプ３８は上述のように少なくとも１２００ｎｍの波長を超える赤外領域の光を発生する。  
このランプ３８の光は、照明光路上に配置された集光レンズ３９で集光されてライトガイドコネクタ３６のライトガイド３５の入射端面に照明光が入射され、このライトガイド３５により挿入部３１の先端面（出射端面）に伝送される。
【００３１】
そして、上記ライトガイド３５の先端面から出射され、腹部２Ｂ内の被写体としての、胃等の観察対象部位４０側に照明光を出射し、観察対象部位４０を照明する。  
挿入部３１の先端部には照明窓に隣接して設けられた観察窓には対物レンズ４１が取り付けてあり、照明された患部等の観察対象部位の光学像を結ぶ。その光学像は、イメージガイドとしてのリレーレンズ系４２により後端面側に伝送される。  
伝送された光学像は、接眼部３３に設けた接眼レンズ４３により、拡大観察することができる。この接眼部３３にカメラヘッド２３が装着された場合には、カメラヘッド２３内の撮像レンズ４４を介して伝送された光学像が撮像素子１５に結像される。  
この場合、例えば撮像レンズ４４と撮像素子１５との間の光路中には、１４５０ｎｍ±５０ｎｍを透過する第１の狭帯域波長帯と、１９５０ｎｍ±５０ｎｍを透過する第２の狭帯域波長帯との一方を透過する透過特性に設定されたフィルタ１３が配置されている。
【００３２】
また、カメラヘッド２３から延出されたカメラケーブル４７は、ＣＣＵ２６に接続される。ＣＣＵ２６は、撮像素子駆動回路４８と、信号処理回路４９とを備え、撮像素子駆動回路４８は、撮像素子１５に対して撮像素子駆動信号を印加する。  
そして、この撮像素子駆動信号の印加により撮像素子１５により光電変換された撮像信号は、信号処理回路４９に入力される。この信号処理回路４９は、入力される撮像信号に対して映像信号を生成する信号処理を行う。  
そして、生成された映像信号は、モニタ２７に出力され、モニタ２７の表示面には、撮像素子１５により撮像された画像が表示される。  
また、信号処理回路４９における映像信号の輝度レベルに対して、その数フレーム期間における平均の明るさを表す調光信号は、光源装置２５内のランプ点灯制御回路３７に入力される。そして、このランプ点灯制御回路３７は、調光信号と図示しない基準の明るさの信号との差信号により、ランプ３８の発光量を制御する。
【００３３】
次にこの撮像システム１Ｂにより腹部２Ｂ内の処置すべき胃をスコープ２４下の観察で外科手術を行う場合の作用を説明する。  
この変形例の撮像システム１Ｂにより、図６に示すようにスコープ２４の挿入部３１を腹部２Ｂ内に図示しないトラカールを介して挿入し、例えば大網などに覆われている癌化などした処置対象の胃を切開するために、その血管１９の走行状態を確認することが必要になる場合がある。  
この場合、大網部分は、成人等の場合においては脂肪１８がついてその組織で肉厚となり、上述したように可視光や近赤外光ではこの脂肪１８の組織のために血管１９の走行状態を把握することが困難になる。
【００３４】
これに対して、図６に示すように大網等の脂肪１８の組織からなる観察対象部位４０で覆われた下側（内側）に血管１９が走行しているような場合、本実施形態では１２００ｎｍの波長を超える特定の狭帯域波長の光を用いて撮像することにより、図６のモニタ２７（或いは図５）に示すように血管１９の走行状態を把握できる画像を得ることができる。  
このように本実施形態の第１変形例によれば、体腔内に挿入して内視鏡下の外科手術を行う場合においても、脂肪１８等の下の血管１９の走行状態を把握でき、円滑かつ短時間に処置を行うことができる。従って、手術の時間を大幅に短縮でき、術者及び患者双方の負担を大幅に軽減できる。  
図７は第２変形例の撮像システム１Ｃを示す。この撮像システム１Ｃは、図６に示す撮像システム１Ｂにおいて、カメラヘッド２３内に、特定の狭帯域波長の光を選択的に反射する選択的反射手段としてのダイクロイックミラー５１を配置して、このダイクロイックミラー５１で反射した結像位置に撮像素子１５を配置している。
【００３５】
また、このダイクロイックミラー５１の透過光側における結像位置にＣＣＤ等による、通常光観察用の撮像素子５２を配置したカメラヘッド２３Ｃを用いたスコープ２４Ｃを採用している。なお、この撮像素子５２は、例えば可視領域におけるＲ，Ｇ，Ｂの波長帯の光を透過するモザイクフィルタ等の光学式の色分離フィルタを備えた同時式のカラー撮像素子である。  
また、本変形例におけるＣＣＵ２６Ｃは、２つの撮像素子１５、５２に対する信号処理機能を備えた信号処理回路２６Ｃを有する。この信号処理回路２６Ｃは、撮像素子１５、５２を駆動する撮像素子駆動回路４８と、２つの撮像素子１５、５２に対する信号処理を行う信号処理回路４９Ｃとを有する。  
そして、それぞれの撮像素子１５、５２の撮像信号に対する信号処理により生成した両映像信号を信号処理回路４９Ｃ内で混合してモニタ２７に出力し、両撮像素子１５、５２でそれぞれ撮像した画像２７ａ、２７ｂを同時に並べて表示できるようにしている。
【００３６】
なお、両撮像素子１５、５２は例えば同じ画素数であり、１つの撮像素子駆動回路４８で共通に駆動できるようにしている。勿論、別々に駆動しても良い。  
本変形例によれば、赤外観察用の画像２７ａの他に、可視領域における通常観察用のカラー画像２７ｂも得ることができる。  
このため、１つのスコープ２４Ｃにて通常観察用のカラー画像２７ｂと赤外観察用の画像２７ａとが得られるので、複数のスコープを用いることなく１つのスコープ２４Ｃにて手術を行うこともでき、短時間に手術を行うことができる。従って、術者及び患者双方に対する負担を軽減できる。  
なお、図７においてダイクロイックミラー５１を用いる代わりにハーフプリズムとフィルタ１３とを用いるようにしても良い。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００３８】
図８及び図９は、本発明の第２の実施形態に係るものである。図８は、第２の実施形態に係る撮像システムの全体構成図である。図９は、第２の実施形態における変形例の撮像システムの全体構成図である。
【００３９】
第１の実施形態においては、可視領域から１２００ｎｍの波長を超える特定の狭帯域波長を含む広帯域の照明光を用いて被写体としての生体２にその照明光を照射し、撮像手段側に設けた分光手段として機能するフィルタ１３等により特定の狭帯域波長のみの光が赤外観察用となる撮像素子１５に入射されるようにしていた。これに対し、本実施形態においては、光源装置側にフィルタ１３を配置して、被写体としての生体２に照射される光が１２００ｎｍの波長を超える特定の狭帯域波長となるように設定するものである。  
撮像システム１Ｄは、図６の撮像システム１Ｂにおけるカメラヘッド２３内に配置されていたフィルタ１３を例えば光源装置２５内に配置するように変更した構成にしている。
【００４０】
つまり、この撮像システム１Ｄは、図６の撮像システム１Ｂにおいて、カメラヘッド２３の代わりに、そのカメラヘッド２３内に配置されているフィルタ１３を取り去ったカメラヘッド２３Ｄと、光源装置２５内にフィルタ１３を配置した光源装置２５Ｄが採用されている。  
光源装置２５Ｄ内には、例えばランプ３８と集光レンズ３９との間の光路上にフィルタ１３が配置されている。その他の構成は図６の撮像システム１Ｂと同じ構成である。  本実施形態によれば、第１の実施形態における図６の場合とほぼ同様に血管１９の走行状態を把握できる画像を得ることができる。  
次に、本実施形態の変形例を説明する。
【００４１】
この撮像システム１Ｅは、図８の撮像システム１Ｄにおいて、光源装置２５Ｄにおけるランプ３８及びフィルタ１３の代わりに赤外ＬＥＤアレイ６１を用いると共に、ランプ点灯制御回路３７の代わりに赤外ＬＥＤアレイ６１を発光駆動するＬＥＤ駆動制御回路６２を用いた構成の光源装置２５Ｅを用いている。  
この場合、赤外ＬＥＤアレイ６１は、上述した１２００ｎｍの波長を超える特定の狭帯域波長で発光する特性の赤外ＬＥＤ６１ａを複数採用している。その他の構成は図８の場合と同様である。  
本変形例によれば、第２の実施形態とほぼ同様の効果が得られると共に、ランプの場合に比べて消費電力を低減化できる。また、光源装置２５Ｅを軽量化及び小型化もできる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図１０から図１６は、本発明の第３の実施形態に係るものである。図１０は、第３の実施形態に係る撮像システムの、要部の構成の一例を示す図である。図１１は、脂肪及び血管の管壁における、照射される光の波長帯域と光透過率との関係の一例を示す図である。図１２は、第３の実施形態に係る撮像システムを用いて血管走行の状態を得る際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の一例を示す図である。図１３は、第３の実施形態に係る撮像システムを用いて観察を行う際にモニタに表示される、血管走行の状態が可視化された画像の一例を示す図である。図１４は、ハロゲンランプにおける、照射する光の波長帯域と放射輝度との関係の一例を示す図である。図１５は、第３の実施形態に係る撮像システムを用いて血管走行の状態を得る際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の、図１２とは異なる一例を示す図である。図１６は、脂肪、血管の管壁及び血液における、照射される光の波長帯域と光透過率との関係の一例を示す図である。
【００４３】
撮像システム１０１は、図１０に示すように、生体組織等の被写体２０１に対し、少なくとも１２００ｎｍを超える赤外領域の帯域を有する照明光を出射する、例えば、光源としてのハロゲンランプ等からなる、光源手段としての光源装置１０２と、被写体２０１の像を撮像し、撮像した被写体２０１の像を撮像信号として出力する、例えば、内視鏡等からなる撮像装置１０３と、光源装置１０２及び撮像装置１０３に接続される制御装置１０６とを要部として有して構成されている。
【００４４】
撮像装置１０３は、所定の波長帯域の光を透過させる、分光手段としてのフィルタ１０４と、フィルタ１０４を透過した光に基づく被写体２０１の像を撮像し、該被写体２０１の像を撮像信号として出力する、撮像手段としての撮像素子１０５とを有して構成されている。
【００４５】
フィルタ１０４は、所定の波長帯域として、血管の光吸収ピークを含むとともに、脂肪の光透過率が血管の管壁の光透過率以上となる帯域の光を透過させるような構成を有している。換言すると、フィルタ１０４は、被写体に対して出射される照明光における反射光または透過光を受光する撮像素子１０５により撮像に用いられる撮像光が、所定の波長帯域のみとなるように波長を制限する。具体的には、フィルタ１０４は、図１１に示すように、例えば、１２００ｎｍから１６００ｎｍの帯域の光及び１８５０ｎｍから２２００ｎｍの帯域の光を透過させる構成を有している。
【００４６】
撮像素子１０５は、例えば、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓ及びＩｎＳｂ等により形成された、１２００ｎｍの波長を超える赤外領域において感度を有する赤外線検出素子として構成されている。
【００４７】
制御装置１０６は、撮像装置１０３に対する制御等を行うためのカメラコントロールユニット（以降、ＣＣＵと略記する）１０７を有すると共に、撮像装置１０３から出力される撮像信号に基づいて信号処理を行うことにより映像信号を生成し、生成した該映像信号をモニタ１０８に対して出力する。これにより、モニタ１０８には、制御装置１０６から出力される映像信号に基づく、撮像装置１０３により撮像された被写体２０１の像が画像表示される。
【００４８】
次に、撮像システム１０１の作用について説明を行う。
【００４９】
まず、ユーザは、生体の所望の観察部位において、血管走行の状態を得るために、例えば、光源装置１０２及び撮像装置１０３が図１２に示すような位置関係となるように、すなわち、被写体の１つとしての血管２０１ａが照明されるような位置に光源装置１０２を配置すると共に、光源装置１０２から出射された照明光により照明された血管２０１ａの像を撮像可能な位置に撮像装置１０３を配置する。
【００５０】
その後、光源装置１０２から出射された照明光は、血管２０１ａと、血管２０１ａの内部を流れる血液２０１ｂと、血管２０１ａの周辺を覆う脂肪２０２とにおいて透過及び反射する。そして、光源装置１０２から出射された照明光のうち、血管２０１ａ、血液２０１ｂ及び脂肪２０２において反射した反射光が撮像装置１０３のフィルタ１０４に入射する。
【００５１】
フィルタ１０４に入射した前記反射光は、１２００ｎｍから１６００ｎｍ及び１８５０ｎｍから２２００ｎｍ以外の帯域成分が遮断された状態の光として、撮像素子１０５に対して出射される。
【００５２】
撮像素子１０５は、フィルタ１０４を透過した光に基づいて血管２０１ａの像を撮像し、血管２０１ａの像を撮像信号として出力する。
【００５３】
その後、撮像素子１０５から出力された撮像信号は、制御装置１０６において信号処理された後、映像信号としてモニタ１０８に対して出力される。
【００５４】
そして、前述した作用により、モニタ１０８には、脂肪２０２に覆われた血管２０１ａにおける血管走行の状態が可視化された、図１３に示すような画像が表示される。すなわち、モニタ１０８には、光透過率の高い脂肪２０２の輝度が相対的に高く、また、光透過率の低い血管２０１ａの管壁の輝度が相対的に低くなるような画像が表示される。これにより、ユーザは、モニタ１０８に画像表示される、脂肪等に覆われた生体深部の血管走行の状態が明確となった生体組織の像を見ながら、該生体組織に対する処置を、従来に比べて短い時間により行うことができる。
【００５５】
また、前述したように、フィルタ１０４の透過帯域が広く設定されることにより、赤外域以上の長波長帯域において放射輝度が減衰する、例えば、図１４に示すような特性を有するハロゲンランプ等が光源装置１０２における光源として用いられた場合においても、ユーザは、モニタ１０８に表示される、観察に適した明るさの画像を見ながら、生体深部の血管走行の状態を観察することができる。
【００５６】
なお、本実施形態の撮像システム１０１は、前述した効果と略同様の効果を得るために、血管２０１ａを透過光により撮像するものであっても良い。そして、透過光により血管２０１ａを撮像する場合、ユーザは、生体の所望の観察部位において、光源装置１０２及び撮像装置１０３が図１５に示すような位置関係となるように、すなわち、血管２０１ａが照明されるような位置に光源装置１０２を配置すると共に、血管２０１ａを挟んで略対向する位置に撮像装置１０３を配置すれば良い。
【００５７】
また、本実施形態の撮像システム１０１においては、前述した効果と略同様の効果を得るための構成として、フィルタ１０４は、撮像装置１０３に設けられているものに限るものではなく、例えば、脂肪の光透過率が血管の管壁の光透過率以上となる帯域の照明光が被写体に対して出射されるように、光源装置１０２に設けられていても良い。
【００５８】
ところで、血液の光透過率は、図１６に示すように、１２００ｎｍから２５００ｎｍまでの帯域においては、脂肪及び血管の管壁の光透過率に比べて低い場合が多い。そのため、前述した効果と略同様の効果を得るための構成として、本実施形態の撮像システム１は、血管２０１ａ内を流れる血液２０１ｂにおける反射光または透過光に基づく像を撮像するための構成を有するものであっても良い。具体的には、フィルタ１０４は、前述した、血液の光透過率に基づく、１２００ｎｍから２５００ｎｍまでの帯域を透過させる構成を有するものであっても良い。また、１２００ｎｍから２５００ｎｍまでの帯域を透過させる構成を有するフィルタ１０４は、撮像装置１０３に設けられているものに限るものではなく、例えば、脂肪の光透過率が血液の光透過率以上となる帯域の照明光が被写体に対して出射されるように、光源装置１０２に設けられているものであっても良い。
【００５９】
（第４の実施形態）
図１７から図２１は、本発明の第４の実施形態に係るものである。図１７は、第４の実施形態に係る撮像システムの、要部の構成の一例を示す図である。図１８は、脂肪、血管の管壁及び血液において、照射される光の波長帯域と光透過率との関係の一例を示す図である。図１９は、第４の実施形態に係る撮像システムを用いて血管走行の状態を得る際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の一例を示す図である。図２０は、第４の実施形態に係る撮像システムを用いて観察を行う際にモニタに表示される、血管走行の状態が可視化された画像の一例を示す図である。図２１は、第４の実施形態に係る撮像システムを用いて血管走行の状態を得る際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の、図１９とは異なる一例を示す図である。
【００６０】
撮像システム３０１は、図１７に示すように、生体組織等の被写体４０１に対し、少なくとも１２００ｎｍを超える赤外領域の帯域を有する照明光を出射する、例えば、光源としてのハロゲンランプ等からなる、光源手段としての光源装置３０２と、被写体４０１の像を撮像し、撮像した被写体４０１の像を撮像信号として出力する、例えば、内視鏡等からなる撮像装置３０３と、光源装置３０２及び撮像装置３０３に接続される制御装置３０６とを要部として有して構成されている。
【００６１】
撮像装置３０３は、所定の波長帯域の光を透過させる、分光手段としてのフィルタ３０４と、フィルタ３０４を透過した光に基づく被写体４０１の像を撮像し、該被写体４０１の像を撮像信号として出力する、撮像手段としての撮像素子３０５とを有して構成されている。
【００６２】
フィルタ３０４は、脂肪及び血管の管壁の光透過率と、血液の光透過率との差が極大となる波長を含む所定の波長帯域の光を透過させるとともに、該所定の波長帯域以外の光を遮断するような構成を有している。換言すると、フィルタ３０４は、被写体に対して出射される照明光における反射光または透過光を受光する撮像素子３０５により撮像に用いられる撮像光が、所定の波長帯域のみとなるように波長を制限する。具体的には、フィルタ３０４は、図１８に示すように、例えば、１６５０±５０ｎｍ、１８５０±５０ｎｍまたは２２００±５０ｎｍの各帯域のうち、少なくとも一の帯域を有する光を透過させるとともに、該各帯域以外の光を遮断する構成を有している。なお、本実施形態においては、説明の簡単のため、フィルタ３０４は、１６５０±５０ｎｍの帯域を有する光を透過させるとともに、１６５０±５０ｎｍの帯域以外の光を遮断する構成を有するものであるとする。
【００６３】
撮像素子３０５は、例えば、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓ及びＩｎＳｂ等により形成された、１２００ｎｍの波長を超える赤外領域において感度を有する赤外線検出素子として構成されている。
【００６４】
制御装置３０６は、撮像装置３０３に対する制御等を行うためのカメラコントロールユニット（以降、ＣＣＵと略記する）３０７を有するとともに、撮像装置３０３から出力される撮像信号に基づいて信号処理を行うことにより映像信号を生成し、生成した該映像信号をモニタ３０８に対して出力する。これにより、モニタ３０８には、制御装置３０６から出力される映像信号に基づく、撮像装置３０３により撮像された被写体４０１の像が画像表示される。
【００６５】
次に、撮像システム３０１の作用について説明を行う。
【００６６】
まず、ユーザは、生体の所望の観察部位において、血管走行の状態を得るために、例えば、光源装置３０２及び撮像装置３０３が図１９に示すような位置関係となるように、すなわち、血管４０１ａの内部を流れる、被写体の１つとしての血液４０１ｂが照明されるような位置に光源装置３０２を配置するとともに、光源装置３０２から出射された照明光により照明された血液４０１ｂの像を撮像可能な位置に撮像装置３０３を配置する。
【００６７】
その後、光源装置３０２から出射された照明光は、血管４０１ａと、血管４０１ａの内部を流れる血液４０１ｂと、血管４０１ａの周辺を覆う脂肪４０２とにおいて透過及び反射する。そして、光源装置３０２から出射された照明光のうち、血管４０１ａ、血液４０１ｂ及び脂肪４０２において反射した反射光が撮像装置３０３のフィルタ３０４に入射する。
【００６８】
フィルタ３０４に入射した前記反射光は、１６５０±５０ｎｍ以外の帯域成分が遮断された状態の光として、撮像素子３０５に対して出射される。
【００６９】
撮像素子３０５は、フィルタ３０４を透過した光に基づいて血液４０１ｂの像を撮像し、血液４０１ｂの像を撮像信号として出力する。
【００７０】
その後、撮像素子３０５から出力された撮像信号は、制御装置３０６において信号処理された後、映像信号としてモニタ３０８に対して出力される。
【００７１】
そして、前述した作用により、モニタ３０８には、脂肪４０２に覆われた血管４０１ａ内部を流れる血液４０１ｂの状態、すなわち、血管走行の状態が可視化された、図２０に示すような画像が表示される。すなわち、モニタ３０８には、光透過率の高い血管４０１ａの管壁及び脂肪４０２の輝度が相対的に高く、また、光透過率の低い血液４０１ｂの輝度が相対的に低くなるような画像が表示される。これにより、ユーザは、モニタ３０８に画像表示される、脂肪等に覆われた生体深部の血管走行の状態が明確となった生体組織の像を見ながら、該生体組織に対する処置を、従来に比べて短い時間により行うことができる。
【００７２】
また、撮像システム３０１におけるフィルタ３０４の透過帯域が前述したような帯域として設定されることにより、ユーザは、モニタ３０８に表示される、脂肪及び血管と、血液とのコントラストが良好である画像を見ながら、生体深部の血管走行の状態を観察することができる。
【００７３】
なお、本実施形態の撮像システム３０１は、前述した効果と略同様の効果を得るために、血液４０１ｂを透過光により撮像する構成を有するものであっても良い。そして、透過光により血液４０１ｂを撮像する場合、ユーザは、生体の所望の観察部位において、光源装置３０２及び撮像装置３０３が図２１に示すような位置関係となるように、すなわち、血液４０１ｂが照明されるような位置に光源装置３０２を配置するとともに、血管４０１ａを挟んで略対向する位置に撮像装置３０３を配置すれば良い。
【００７４】
また、本実施形態の撮像システム３０１においては、前述した効果と略同様の効果を得るための構成として、フィルタ３０４は、撮像装置３０３に設けられているものに限るものではなく、例えば、脂肪及び血管の管壁の光透過率と、血液の光透過率との差が極大となる帯域の照明光が被写体に対して出射されるように、光源装置３０２に設けられていても良い。そして、このような構成は、血液４０１ｂを反射光により撮像する場合、及び血液４０１ｂを透過光により撮像する場合のいずれの構成においても適用することができる。
【００７５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施形態に係る撮像システムの全体構成を示す図。
【図２】被写体としての生体組織に赤外光を照射して血管を観察する様子の概念的作用説明図。
【図３】生体組織における血管及び脂肪の透過率特性を示す図。
【図４】脂肪に覆われた血管を可視領域の光により観察した場合により得られる模式的な画像例を示す図。
【図５】第１の実施形態の撮像システムにより得られる模式的な画像例を示す図。
【図６】第１の実施形態における第１変形例の撮像システムの全体構成図。
【図７】第１の実施形態における第２変形例の撮像システムの全体構成図。
【図８】第２の実施形態に係る撮像システムの全体構成図。
【図９】第２の実施形態における変形例の撮像システムの全体構成図。
【図１０】第３の実施形態に係る撮像システムの、要部の構成の一例を示す図。
【図１１】脂肪及び血管の管壁における、照射される光の波長帯域と光透過率との関係の一例を示す図。
【図１２】第３の実施形態に係る撮像システムを用いて血管を撮像する際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の一例を示す図。
【図１３】第３の実施形態に係る撮像システムを用いて血管を撮像した際にモニタに表示される、血管走行の状態が可視化された画像の一例を示す図。
【図１４】ハロゲンランプにおける、照射する光の波長帯域と放射輝度との関係の一例を示す図。
【図１５】第３の実施形態に係る撮像システムを用いて血管を撮像する際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の、図３とは異なる一例を示す図。
【図１６】脂肪、血管の管壁及び血液における、照射される光の波長帯域と光透過率との関係の一例を示す図。
【図１７】第４の実施形態に係る撮像システムの、要部の構成の一例を示す図。
【図１８】脂肪、血管の管壁及び血液において、照射される光の波長帯域と光透過率との関係の一例を示す図。
【図１９】第４の実施形態に係る撮像システムを用いて血管走行の状態を得る際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の一例を示す図。
【図２０】第４の実施形態に係る撮像システムを用いて観察を行う際にモニタに表示される、血管走行の状態が可視化された画像の一例を示す図。
【図２１】第４の実施形態に係る撮像システムを用いて血管走行の状態を得る際の、光源装置及び撮像装置の配置状態の、図１９とは異なる一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１０１，３０１・・・撮像システム、２・・・生体、２Ｂ・・・腹部、３，２５，２５Ｄ，２５Ｅ，１０２，３０２・・・光源装置、４・・・赤外カメラ、５，１０６，３０６・・・制御装置、６，２７，１０８，３０８・・・モニタ、１１・・・ランプ、１２・・・照明レンズ、１３，１０４，３０４・・・フィルタ、１４・・・結像レンズ、１５，５２，１０５，３０５・・・撮像素子、１６，１０７，３０７・・・ＣＣＵ、１７・・・点灯制御回路、１８，２０２，４０２・・・脂肪、１９，２０１ａ，４０１ａ・・・血管、２２・・・光学式内視鏡、２３，２３Ｃ，２３Ｄ・・・カメラヘッド、２４，２４Ｃ・・・スコープ、２６Ｃ・・・信号処理回路、２７ａ・・・画像、２７ｂ・・・カラー画像、３１・・・挿入部、３２・・・把持部、３３・・・接眼部、３４・・・ライトガイドケーブル、３５・・・ライトガイド、３６・・・ライトガイドコネクタ、３７・・・ランプ点灯制御回路、３８・・・ランプ、３９・・・集光レンズ、４０・・・観察対象部位、４１・・・対物レンズ、４２・・・リレーレンズ系、４３・・・接眼レンズ、４４・・・撮像レンズ、４７・・・カメラケーブル、４８・・・撮像素子駆動回路、４９，４９Ｃ・・・信号処理回路、５１・・・ダイクロイックミラー、６１・・・赤外ＬＥＤアレイ、６１ａ・・・赤外ＬＥＤ、６２・・・駆動制御回路、１０３，３０３・・・撮像装置、２０１，４０１・・・被写体、２０１ｂ，４０１ｂ・・・血液
【図１】
0005148054.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005148054.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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