(57)【要約】【課題】テラヘルツ光よりも短い波長域の赤外光を用いて、散乱物質中の観察対象物、特に吸収性の観察対象物の反射観察に適した撮像システムおよび撮像方法を提供する。【解決手段】少なくとも赤外域の波長成分を含むパルス状の照明光で試料を照明する照明装置５と、照明装置５で照明された試料からの光を撮像する撮像装置６と、撮像装置６の撮像タイミングを制御するタイミング制御装置９とを設ける。タイミング制御装置９を、照明装置５の照射間隔と撮像装置６の撮像間隔とを一致させ、撮像装置６に対して、照明装置５で照明された試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように照射タイミングから所定の時間遅れて撮像するように撮像タイミング信号を送る構成とする。【選択図】    図１
2007260123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも赤外域の波長成分を含むパルス状の照明光で試料を照明する照明装置と、
該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像タイミングを制御するタイミング制御装置とを有し、
該タイミング制御装置は、前記照明装置の照射間隔と前記撮像装置の撮像間隔とを一致させ、
前記撮像装置に対して、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照明装置の照射タイミングから所定の時間遅れて撮像するように撮像タイミング信号を送る構成とされている撮像システム。
【請求項２】
前記タイミング制御装置は、前記照射タイミングと前記撮像タイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、
この撮像結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
少なくとも赤外域の波長成分を含むパルス状の照明光で試料を照明する照明装置と、
該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置内部或いは前記撮像装置と前記試料との間に配置されたシャッター装置と、
前記シャッター装置のシャッタータイミングを制御するタイミング制御装置とを有し、
該タイミング制御装置は、前記照明装置の照射間隔と前記シャッター装置のシャッター間隔とを一致させ、
前記シャッター装置に対して、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照明装置の照射タイミングから所定の時間遅れて動作するようにシャッタータイミング信号を送る構成とされている撮像システム。
【請求項４】
前記タイミング制御装置は、前記照射タイミングと前記シャッタータイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、
この撮像結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する請求項３に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記タイミング制御装置は、前記試料表面における前記照明装置の照明範囲と前記撮像装置の撮像範囲との空間的ずれ量をｄとし、
前記試料表面から観察対象部位までの深さ方向の距離をｚとし、
前記試料の屈折率をｎとし、空気中での光速度をｃとしたとき、
前記照明光が前記試料へ入射してから少なくとも以下の数式にて規定される時間△ｔが経過するまでに前記試料から出てくる光は撮像しないように前記撮像タイミングまたは前記シャッタータイミングを制御する請求項１から４のいずれかに記載の撮像システム。
【数１】
2007260123.tif 000006
【請求項６】
前記照明装置の照射間隔と前記シャッター装置の前記シャッター間隔とが調整可能とされている請求項３から５のいずれかに記載の撮像システム。
【請求項７】
前記試料に対する前記照明装置および前記撮像装置の距離が固定可能とされた請求項１から６のいずれかに記載の撮像システム。
【請求項８】
少なくとも赤外域の波長成分を含む照明光で試料を照明する照明装置と、該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置とを用いた撮像方法であって、
前記照明装置に前記照明光をパルス状に繰り返し照射させ、
前記照明装置の照射間隔と前記撮像装置の撮像間隔とを一致させ、
前記撮像装置の撮像タイミングを、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照明装置の照射タイミングから所定の時間遅れさせる撮像方法。
【請求項９】
前記照射タイミングと前記撮像タイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、
この撮像結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する請求項８に記載の撮像方法。
【請求項１０】
少なくとも赤外域の波長成分を含む照明光で試料を照明する照明装置と、該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置内部或いは前記撮像装置と前記試料との間に配置されたシャッター装置とを用いた撮像方法であって、
前記照明装置に前記照明光をパルス状に繰り返し照射させ、
前記照明装置の照射間隔と前記シャッター装置のシャッター間隔とを一致させ、
前記シャッター装置のシャッタータイミングを、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照射タイミングから所定の時間遅れさせる撮像方法。
【請求項１１】
前記照射タイミングと前記シャッタータイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、
この撮像結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する請求項１０に記載の撮像方法。
【請求項１２】
前記試料表面における前記照明装置の照明範囲と前記撮像装置の撮像範囲との空間的ずれ量をｄとし、
前記試料表面から観察対象部位までの深さ方向の距離をｚとし、
前記試料の屈折率をｎとし、空気中での光速度をｃとしたとき、
前記照明光が前記試料へ入射してから少なくとも以下の数式にて規定される時間△ｔが経過するまでに前記試料から出てくる光は撮像しないように前記撮像タイミングまたは前記シャッタータイミングを制御する請求項８から１１のいずれかに記載の撮像方法。
【数２】
2007260123.tif 000007
【請求項１３】
前記照明装置の照射間隔と前記シャッター装置の前記シャッター間隔とを前記撮像装置の撮像条件に応じて調整して最適化する請求項３から５のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１４】
前記試料に対する前記照明装置および前記撮像装置の距離を固定した状態で前記撮像装置による撮像を行う請求項８から１３のいずれかに記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織の内部にある観察対象部位を光によって観察する技術に関し、特に赤外域の波長のパルス光を使って観察対象部位以外の組織構成物による散乱の影響があっても、その影響を低減して観察対象部位の観察を容易にする撮像システムおよび撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体表面から内部を観察する際の表面近傍の組織による散乱の影響や、観察装置と観察対象部位の間にある物質による散乱の影響を低減して、観察対象部位を観察する方法、および赤外域の波長のパルス光を使って観察対象部位を観察する方法は従来から存在する。
例えば、後記の特許文献１に示された技術は、光源が発生するパルス光と同期し、像伝送手段により伝送された像を瞬間撮像手段によって一時的に撮像することにより、散乱光の影響を低減しようとするものである。
また、後記の特許文献２に示された技術は、近赤外のパルスレーザーを使って発生させたテラヘルツ領域の波長を使って観察対象物を観察するものである。
【特許文献１】特開平６−２２９６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２６１８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示された技術は、観察対象部位である血管壁からの反射光に同期して瞬間撮像するとある。この手法は、反射光による像を観察するには適しているかもしれないが、血液と血管壁の屈折率差はそれほど大きくないので、鮮明な画像を得るのは難しい。さらに、観察対象部位が光に対して吸収性の場合には光を反射しないため十分に機能しない。
【０００４】
また、特許文献２に示された技術は、周波数が約０．３ＴＨｚ（テラヘルツ）〜３ＴＨｚ（１ＴＨｚ＝１０１２Ｈｚ）、波長に換算して３０μｍ〜３００μｍの光を使って観察対象物表面或いは内部からの反射光を撮像するものである。このように３０μｍ〜３００μｍといった長い波長の光を使うことで、散乱の影響は受けにくく、観察対象物による光の吸収がなければ、観察対象物内部の深い部分からの光も撮像することができる。
しかし、実際の生体等においては３０μｍ〜３００μｍといった波長の光に対しては少なからず吸収があるため、実際には深い部分を観察するのは困難である。また、生体内での観察対象物の反射率は低く、波長が長いため散乱も少ないので、特許文献２に示された技術によっても、特許文献１に示された技術と同様に、反射観察が難しい。
ここで、反射観察とは、試料に対して照明装置と撮像を含む観察装置が同一側に配置され、試料から戻ってくる反射光や散乱光を観察する方法のことを言う。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的はテラヘルツ光よりも短い波長域の赤外光を用いて、散乱物質中の観察対象部位、特に吸収性の観察対象部位の反射観察に適した撮像システムおよび撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、少なくとも赤外域の波長成分を含むパルス状の照明光で試料を照明する照明装置と、該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像タイミングを制御するタイミング制御装置とを有し、該タイミング制御装置は、前記照明装置の照射間隔と前記撮像装置の撮像間隔とを一致させ、前記撮像装置に対して、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照明装置の照射タイミングから所定の時間遅れて撮像するように撮像タイミング信号を送る構成とされている撮像システム。
【０００７】
一般的に、光の散乱を生じさせる物質（以下「散乱物質」という）内に入射した光のうち、散乱物質内の表面近くを通って戻ってきた光は、散乱物質内の深い所を通ってきた光に比べて平均的な光路長が短いため、散乱物質内の深い所を通ってきた光に比べて時間的に早く戻ってくる。また、散乱物質の表面近くから戻ってくる光ほど強度が強く、深い所から戻ってくる光ほど、強度が弱い。 
このため、単純に散乱物質から帰ってくる光を観察するだけでは、表面近くから戻ってくる強い光がノイズ光となり、散乱物質内にある観察対象部位を観察することが困難となる。
【０００８】
そこで、本発明に係る撮像システムでは、散乱物質の表面近くから戻ってくる強いノイズ光が、散乱物質内の観察対象部位から戻ってくる光よりも時間的に早く戻ってくることを利用して、撮像情報のＳＮ比を高めている。
具体的には、本発明に係る撮像システムでは、照明装置は、パルス状の照明光を試料に照射する。
タイミング制御装置は、撮像装置の撮像タイミングを制御して、試料から戻ってくるパルス光のうち、時間的に早く戻ってくる強いノイズ光を撮像しないように、照明装置の照射タイミングに対して撮像装置の撮像タイミングを所定時間遅らせる。
【０００９】
これにより、撮像装置が、ノイズ光よりも時間的に遅く戻ってくる光、すなわち試料の深い所から戻ってきた光を、良好なＳＮ比で撮像できる。
試料による照明光の散乱の度合いは照明光の波長に依存し、照明光の波長が短い程散乱が強い。このため、試料中の深い所にある観察対象部位を観察するには、照明装置の照明光に、散乱が生じにくい、波長の長い赤外域の光が含まれていることが重要である。
ここで、照明装置としては、例えば発振装置等によって発生させられたパルス状のトリガー信号に同期してパルス光を発生させるもの（たとえばパルスレーザー発生装置）が用いられる。この場合には、タイミング制御装置は、照明装置のトリガー信号に基づいて照明装置の照射タイミングを検出して、撮像タイミングの制御に利用する構成とすることができる。
【００１０】
実際の撮像の場面では、照明装置のトリガー信号のパルスが発せられてから実際に照明装置がパルス光を照射するまでに時間的なずれがあったり、タイミング制御装置が撮像装置に撮像指令を発してから実際に撮像装置による撮像が行われるまでに時間的なずれがあったりする。
さらに、照射タイミングに対する撮像タイミングの時間的ずれ量は、照明装置の光源が発した光が照明装置および撮像装置内のレンズやライトガイド（例えば光ファイバなど）といった光学系を透過するのに要する時間等も考慮して設定する必要がある。
【００１１】
この時間的ずれ量の好適な値は、ある程度事前に見積もることはできるが、正確に分からないこともある。また、不要な散乱光は無いに越したことはないのだが、像の明るさとの関係で不要な散乱光が若干残っていてコントラストが多少悪くなっていたとしても、明るい方が観察しやすいという場合もある。
【００１２】
従って、タイミング制御装置を、照射タイミングと撮像タイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、この仮撮像の結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する構成とすることで、良好な撮像画像を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、少なくとも赤外域の波長成分を含むパルス状の照明光で試料を照明する照明装置と、該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置内部或いは前記撮像装置と前記試料との間に配置されたシャッター装置と、前記シャッター装置のシャッタータイミングを制御するタイミング制御装置とを有し、該タイミング制御装置は、前記照明装置の照射間隔と前記シャッター装置のシャッター間隔とを一致させ、前記シャッター装置に対して、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照射タイミングから所定の時間遅れて動作するようにシャッタータイミング信号を送る構成とされている撮像システムを提供する。
【００１４】
この撮像システムでは、散乱物質の表面近くから戻ってくる強いノイズ光が、散乱物質内の観察対象部位から戻ってくる光よりも時間的に早く戻ってくることを利用して、撮像情報のＳＮ比を高めている。
具体的には、この撮像システムでは、照明装置は、パルス状の照明光を試料に照射する。
タイミング制御装置は、シャッター装置のシャッタータイミングを制御して、試料から戻ってくるパルス光のうち、時間的に早く戻ってくる強いノイズ光を撮像しないように、照明装置の照射タイミングに対してシャッター装置のシャッタータイミングを所定時間遅らせる。
これにより、撮像装置が、ノイズ光よりも時間的に遅く戻ってくる光、すなわち試料の深い所から戻ってきた光を、良好なＳＮ比で撮像できる。
【００１５】
試料による照明光の散乱の度合いは照明光の波長に依存し、照明光の波長が短い程散乱が強い。このため、試料中の深い所にある観察対象部位を観察するには、照明装置の照明光に、散乱が生じにくい、波長の長い赤外域の光が含まれていることが重要である。
【００１６】
ここで、撮像装置の１フレームの撮像時間が撮像光強度の減衰時間よりも十分長く、照明光のパルス周波数が高くでき、試料の性質のために得られる画像の明るさが厳しいという場合には、１フレームの中で画像が積算できた方がより効果的である。
そこで、この撮像システムにおいて、シャッター装置のシャッター間隔を、照明装置が発した１つのパルス光が戻ってくるのに要する時間より長いが撮像装置の１フレームの撮像時間より短い所定のシャッター間隔に設定することで、撮像装置が、１フレームの撮像時間内に複数のパルス光からの戻り光を撮像できる。これによって、撮像装置によって１フレームの中で複数のパルス光で構成される像（撮像装置の各撮像画素が検出した光強度）が積算されるので、明るい画像を得ることができる。
【００１７】
前記タイミング制御装置は、前記照射タイミングと前記シャッタータイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、この撮像結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する構成とすることが好ましい。
【００１８】
この場合には、不要な散乱光を排除するための照射タイミングとシャッタータイミングとの時間的ずれ量の適正値を予め正確に見積もることができない場合や、不要な散乱光を完全に排除すると像の明るさが不足してしまう場合にも、時間的ずれ量を最適化して、良好な撮像画像を得ることができる。
【００１９】
また、上記各撮像システムにおいて、前記タイミング制御装置は、前記試料表面における前記照明装置の照明範囲と前記撮像装置の撮像範囲との空間的ずれ量をｄとし、前記試料表面から観察対象部位までの深さ方向の距離をｚとし、前記試料の屈折率をｎとし、空気中での光速度をｃとしたとき、前記照明光が前記試料へ入射してから少なくとも以下の数式にて規定される時間△ｔが経過するまでに前記試料から出てくる光は撮像しないように前記撮像タイミングまたは前記シャッタータイミングを制御する構成とされていてもよい。
【数３】
2007260123.tif 000003
【００２０】
ここで、試料表面における照明装置の照明範囲と撮像装置の撮像範囲との空間的ずれ量ｄ（照明範囲と撮像範囲に重複がある場合にはｄ＝０とする）に対して、撮像範囲ぎりぎりのところで、試料表面から深さｚのところにある観察対象部位を観察する場合、照明光が試料内で途中散乱が無く観察対象部位で反射・散乱を受けたと仮定する。
この場合には、照明光が試料に入射してから再び表面に戻ってくるための最短の光路は、試料への入射地点と観察対象部位とを結ぶ直線状の光路と、観察対象部位から最も近い撮像範囲の外周縁とを接続する直線状の光路とによって構成される。照明光がこの最短の光路を通ってくる間にかかる時間を△ｔとすると、この時間△ｔは、上記式で表される。
【００２１】
試料表面に入射してから時間△ｔよりも早い時間に戻ってくる光は、観察対象部位よりも試料表面近くで散乱された光（すなわち不要な散乱光）のみである。このため、試料表面に入射してから少なくとも時間△ｔが経過するまでに試料から出てくる光を撮像しないように撮像タイミングを制御することで、不要な散乱光の影響を確実に低減することができる。
【００２２】
ここで、照明装置の照射間隔を短くすれば、撮像装置の１フレームにおけるパルス光の積算回数を多くできるので有利であるが、不要な散乱光を確実に低減するためには、パルス光が試料に入射して戻ってくる光が十分に減衰しきらない内に撮像装置に次のパルス光が入射するのを避けなければならない。また、パルス光の積算が多すぎて撮像素子がサチュレーションを起こすことも避けなければならない。
そこで、照明装置の照射間隔とシャッター装置のシャッター間隔とを可変とすることで、撮像装置が最適な明るさ・画質で撮像できるようになる。
【００２３】
ここで、１つのパルス光に対して、撮像タイミングあるいはシャッタータイミングのずれを最適化できたとしても、試料に対する照明装置および撮像装置の距離が時間的に変動すると、撮像条件が変動するために、良好な画像を得ることができない。
この場合には、常に一定の撮像条件下でのみ撮像されるよう、試料に対する照明装置および撮像装置の距離の変動に合わせて撮像タイミングあるいはシャッタータイミングを変化させれば良いが、実際には困難な場合が多い。
そこで、上記の各撮像システムにおいて、前記試料に対する前記照明装置および前記撮像装置の距離が固定できるようにすることで、撮像条件が安定して観察対象部位の観察中に不要な散乱光の影響が低減されるので、良好な撮像を行うことができる。
【００２４】
また、本発明は、少なくとも赤外域の波長成分を含む照明光で試料を照明する照明装置と、該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置とを用いた撮像方法であって、前記照明装置に前記照明光をパルス状に繰り返し照射させ、前記照明装置の照射間隔と前記撮像装置の撮像間隔とを一致させ、前記撮像装置の撮像タイミングを、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照明装置の照射タイミングから所定の時間遅れさせる撮像方法を提供する。
【００２５】
本発明に係る撮像方法では、散乱物質の表面近くから戻ってくる強いノイズ光が、散乱物質内の観察対象部位から戻ってくる光よりも時間的に早く戻ってくることを利用して、撮像情報のＳＮ比を高めている。
具体的には、本発明に係る撮像方法では、照明装置の照射タイミングを制御することにより、パルス状の照明光を試料に照射する。さらに、撮像装置の撮像タイミングを制御して、試料から戻ってくるパルス光のうち、時間的に早く戻ってくる強いノイズ光を撮像しないように、照明装置の照射タイミングに対して撮像装置の撮像タイミングを所定時間遅らせる。
【００２６】
これにより、撮像装置が、ノイズ光よりも時間的に遅く戻ってくる光、すなわち試料の深い所から戻ってきた光を、良好なＳＮ比で撮像できる。
ここで、照明光の散乱の度合いは照明光の波長に依存し、照明光の波長が短い程散乱が強い。このため、試料中の深い所にある観察対象部位を観察するには、照明装置の照明光に波長の長い赤外域の光が含まれていることが重要である。
【００２７】
この撮像方法では、前記照射タイミングと前記撮像タイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、この撮像結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化することが好ましい。
【００２８】
この場合には、不要な散乱光を排除するための照射タイミングと撮像タイミングとの時間的ずれ量の適正値を予め正確に見積もることができない場合や、不要な散乱光を完全に排除すると撮像画像の明るさが不足してしまう場合にも、時間的ずれ量を最適化して、良好な撮像画像を得ることができる。
【００２９】
また、本発明は、少なくとも赤外域の波長成分を含む照明光で試料を照明する照明装置と、該照明装置で照明された前記試料からの光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置内部或いは前記撮像装置と前記試料との間に配置されたシャッター装置とを用いた撮像方法であって、前記照明装置に前記照明光をパルス状に繰り返し照射させ、前記照明装置の照射間隔と前記シャッター装置のシャッター間隔とを一致させ、前記シャッター装置のシャッタータイミングを、前記照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように前記照射タイミングから所定の時間遅れさせる撮像方法を提供する。
【００３０】
この撮像方法では、散乱物質の表面近くから戻ってくる強いノイズ光が、散乱物質内の観察対象部位から戻ってくる光よりも時間的に早く戻ってくることを利用して、撮像情報のＳＮ比を高めている。
具体的には、この撮像方法では、照明装置の照射タイミングを制御することにより、パルス状の照明光を試料に照射する。
さらに、シャッター装置のシャッタータイミングを制御して、試料から戻ってくるパルス光のうち、時間的に早く戻ってくる強いノイズ光を撮像しないように、照明装置の照射タイミングに対してシャッター装置のシャッタータイミングを所定時間遅らせる。
これにより、撮像装置が、ノイズ光よりも時間的に遅く戻ってくる光、すなわち試料の深い所から戻ってきた光を、良好なＳＮ比で撮像できる。
【００３１】
ここで、撮像装置の１フレームの撮像時間が撮像光強度の減衰時間よりも十分長く、照明光のパルス周波数が高くでき、試料の性質のために得られる画像の明るさが厳しいという場合には、１フレームの中で画像が積算できた方がより効果的である。
そこで、この撮像方法において、シャッター装置のシャッター間隔を、照明装置が発した１つのパルス光が戻ってくるのに要する時間より長いが撮像装置の１フレームの撮像時間より短い所定のシャッター間隔に設定することで、撮像装置が、１フレームの撮像時間内に複数のパルス光からの戻り光を撮像できる。これによって、撮像装置によって１フレームの中で複数のパルス光で構成される像（撮像装置の各撮像画素が検出した光強度）が積算されるので、明るい画像を得ることができる。
【００３２】
ここで、この撮像方法では、前記照射タイミングと前記シャッタータイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して前記撮像装置に仮撮像を行わせた後、この撮像結果に基づいて前記時間的ずれ量を変化させて、前記撮像装置の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する構成とすることが好ましい。
【００３３】
この場合には、不要な散乱光を排除するための照射タイミングとシャッタータイミングとの時間的ずれ量の適正値を予め正確に見積もることができない場合や、不要な散乱光を完全に排除すると像の明るさが不足してしまう場合にも、時間的ずれ量を最適化して、良好な撮像画像を得ることができる。
【００３４】
また、上記各撮像方法において、前記試料表面における前記照明装置の照明範囲と前記撮像装置の撮像範囲との空間的ずれ量をｄとし、前記試料表面から観察対象部位までの深さ方向の距離をｚとし、前記試料の屈折率をｎとし、空気中での光速度をｃとしたとき、前記照明光が前記試料へ入射してから少なくとも以下の数式にて規定される時間△ｔが経過するまでに前記試料から出てくる光は撮像しないように前記撮像タイミングまたは前記シャッタータイミングを制御してもよい。
【数４】
2007260123.tif 000004
【００３５】
試料表面における照明装置の照明範囲と撮像装置の撮像範囲との空間的ずれ量ｄ（照明範囲と撮像範囲に重複がある場合にはｄ＝０とする）に対して、撮像範囲ぎりぎりのところで、試料表面から深さｚのところにある観察対象部位を観察する場合、照明光が試料内で途中散乱が無く観察対象部位で反射・散乱を受けたと仮定すると、照明光が試料に入射してから再び表面に戻ってくるための最短の光路は、試料への入射地点と観察対象部位とを結ぶ直線状の光路と、観察対象部位から最も近い撮像範囲の外周縁とを接続する直線状の光路とによって構成される。照明光がこの最短の光路を通ってくる間にかかる時間を△ｔとすると、この時間△ｔは、上記の式で表される。
【００３６】
試料表面に入射してから時間△ｔよりも早い時間に戻ってくる光は、観察対象部位よりも試料表面近くで散乱された光（すなわち不要な散乱光）のみである。このため、試料表面に入射してから少なくとも時間△ｔが経過するまでに試料から出てくる光を撮像しないように撮像タイミングを制御することで、不要な散乱光の影響を確実に低減することができる。
【００３７】
ここで、照明装置の照射間隔を短くすれば、撮像装置の１フレームにおけるパルス光の積算回数を多くできるので有利であるが、不要な散乱光を確実に低減するためには、パルス光が試料に入射して戻ってくる光が十分に減衰しきらない内に撮像装置に次のパルス光が入射するのを避けなければならない。また、パルス光の積算が多すぎて撮像素子がサチュレーションを起こすことも避けなければならない。
そこで、照明装置の照射間隔とシャッター装置のシャッター間隔とを撮像条件に応じて調整して最適化することで、撮像装置が最適な明るさ・画質で撮像できるようになる。
【００３８】
ここで、１つのパルス光に対して、撮像タイミングあるいはシャッタータイミングのずれを最適化できたとしても、試料に対する照明装置および撮像装置の距離が時間的に変動すると、撮像条件が変動するために、良好な画像を得ることができない。
この場合には、常に一定の撮像条件下でのみ撮像されるよう、試料に対する照明装置および撮像装置の距離の変動に合わせて撮像タイミングあるいはシャッタータイミングを変化させれば良いが、実際には困難な場合が多い。
そこで、上記の各撮像システムにおいて、前記試料に対する前記照明装置および前記撮像装置の距離を固定することで、撮像条件が安定して観察対象部位の観察中に不要な散乱光の影響が低減されるので、良好な撮像を行うことができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る撮像システムおよび撮像方法によれば、散乱物質である試料中の観察対象部位、特に吸収性の観察対象部位の反射観察を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図６を用いて説明する。
本実施形態では、本発明を内視鏡装置に適用した例について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る内視鏡装置１（撮像システム）は、装置本体２と、装置本体２とは独立し操作者による把持が可能な操作部３と、検査対象空間内に挿入される細長で可撓性を有する挿入部４とを有している。
【００４１】
また、この内視鏡装置１は、少なくとも赤外域の波長成分を含む照明光で試料を照明する照明装置５と、照明装置５で照明された試料からの光を撮像する撮像装置６と、撮像装置６から送信される撮像信号を処理して映像信号を生成する映像処理装置７と、映像処理装置７から出力される映像信号に基づいて撮像装置６の撮像画像を表示する表示装置８と、撮像装置６の撮像タイミングを制御するタイミング制御装置９とを有している。
【００４２】
照明装置５は、光源１１と、光源１１が発する照明光を集光するレンズ１２と、レンズ１２によって集光された照明光を挿入部４の先端まで中継するライトガイド１３（光ファイバ）と、挿入部４の先端に設けられてライトガイド１３から射出された照明光を整形して挿入部４の先端から射出させるレンズ１４とを有している。
光源１１及びレンズ１２は操作部３内に収納されており、ライトガイド１３のうち少なくとも挿入部４側の端部は、挿入部４内に収納されている。
【００４３】
本実施形態では、光源１１としてパルスレーザーを発するレーザー発生装置が用いられている。このレーザー発生装置は、中心波長は１４５０ｎｍ、パルス幅は半値幅で１０ピコ秒となるパルスレーザーを発生させる構成とされている。また、このレーザー発生装置は、発振装置等によって発生させられたパルス状のトリガー信号に基づいて、このトリガー信号とパルスが同期したパルスレーザーを発する構成とされている。このレーザー発生装置は、パルスの繰返し周波数が１Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲内で可変とされている。
【００４４】
撮像装置６は、挿入部４の先端に設けられる対物レンズ２１と、対物レンズ２１が集光した光を装置本体２に中継するライトガイド２２（光ファイバ）と、挿入部４の装置本体２側の端部に設けられてライトガイド２２から射出された光を中継するレンズ２３と、装置本体２内に設けられてレンズ２３を通過した光を中継するレンズ２４と、レンズ２４が中継した光が入力される撮像素子２５とを有している。レンズ２４及び撮像素子２５は、それぞれ装置本体２内に収納されている。
【００４５】
撮像素子２５は、対物レンズ２１が結像してライトガイド２２、レンズ２３及びレンズ２４によって中継された像を撮像信号に変換して映像処理装置７に出力する構成とされている。本実施形態では、撮像素子２５として、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）装置が用いられている。ＣＣＤ装置には、撮像ゲートを開閉する電子シャッタが設けられている。
【００４６】
タイミング制御装置９は、照明装置５を駆動するトリガー信号に基づいて照明装置５の照射タイミングを検出して、撮像装置６の撮像タイミングの制御に利用する構成とされている。
タイミング制御装置９は、照明装置５の照射間隔と撮像装置６の撮像間隔とを一致させ、撮像装置６に対して、照明装置５で照明された試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像されないように照射タイミングから所定の時間遅れて撮像するように撮像タイミング信号を送る構成とされている。
【００４７】
具体的には、タイミング制御装置９は、トリガー信号を受けた後、所定の時間遅延を置いて撮像タイミング信号を出力する。この撮像タイミング信号は撮像素子２５へ入力されるようになっており、撮像素子２５はこの撮像タイミング信号に同期して撮像するようになっている。
【００４８】
以下、このように構成される内視鏡装置１による試料の撮像方法について説明する。
まず、この内視鏡装置１による撮像原理について説明する。
図２に、散乱物質Ｗ内に入射した光Ｌの挙動に関する模式図を示す。図２において、散乱物質ＷのＡ点に入射した光のうち入射した側の面のＢ点に射出してくる光の進路の例を、破線および二点鎖線で示す。実際の光Ｌは散乱物質Ｗによって何回も散乱を受けるので、正確には図示できないが、図２中に破線で示す進路および二点鎖線で示す進路は、それぞれ散乱物質Ｗ中でのおおよその光の進路（平均的な光の進路）を示している。
【００４９】
散乱物質Ｗ内の表面近くを通って戻ってきた光Ｌｓ（二点鎖線で示す進路を通った光）は、深い所を通ってきた光Ｌｄ（破線で示す進路を通った光）に比べて平均的な光路長が短いため時間的に早く戻ってくることは図１からも明らかであるし、このことは、前記の先行技術文献にも示されている。これに加えて、図２左のグラフに示した如く、散乱物質Ｗの表面近くから戻ってくる光ほど強度が強く、深い所から戻ってくる光ほど、強度が弱いという事実がある。 
【００５０】
実際に、散乱物質Ｗ内にある観察対象部位を観察する際には、散乱物質Ｗの表面近くから戻ってくる強い光Ｌｓがノイズ光となって邪魔をするので、散乱物質Ｗの深い位置にある観察対象部位からの弱い信号光（光Ｌｄ）を観察することは非常に困難である。特に観察対象部位が光を吸収する吸収物質である場合には、弱い信号光がさらに吸収されて弱くなるのでなおさらである。
【００５１】
そこで、本実施形態に係る内視鏡装置１では、散乱物質Ｗの表面近くから戻ってくる強いノイズ光が時間的に早く戻ってくることを利用して、照明光にパルス光を用いて、戻ってくるパルス光に対して撮像装置６の撮像タイミングを遅らせることで時間的に早く戻ってくる強いノイズ光を撮像しないようにし、これによって散乱物質Ｗの深い所から戻ってきた信号光を良好なＳＮ比で撮像できるようにしている。
【００５２】
ここで、照明光の散乱の度合いは照明光の波長に依存し波長が短い程散乱が強いので、散乱物質Ｗ中の深い所にある観察対象部位Ｐを観察するには、照明光に波長の長い赤外域の光が含まれていて、かつ撮像装置６が赤外域の光を検出可能であることが重要である。    
【００５３】
この内視鏡装置１では、撮像装置６は、図３に示すように散乱物質Ｗに入射した光Ｌのうち、観察対象部位Ｐでちょうど反射・散乱されてくる光Ｌｐ１を瞬間撮像して、この吸収体である観察対象部位Ｐを通った光Ｌｐ１と観察対象部位Ｐを通らなかった光Ｌとの強度差から生じる撮像画像のコントラストに基づいて観察対象部位Ｐを観察しても良い。しかし、観察対象部位Ｐよりも深い所で散乱されて観察対象部位Ｐを通る光Ｌｐ２も合わせて撮像する方がより有利である。
【００５４】
従って本実施形態では、撮像装置６の撮像タイミングを遅らせて瞬間撮像するのではなく、撮像装置６の１フレームの撮像時間内に戻る光を全て使って撮像するようにしている。この時、パルス光の繰り返し間隔と撮像装置６の撮像間隔が略一致しているので、どのフレームにおいてもノイズとなる不要な散乱光の少なくとも一部を撮像しないで、ＳＮ比が良い観察像を得ることができる。
【００５５】
図４を使ってもう少し詳細に説明する。照明装置５からパルス光が照射されると、撮像装置６には、パルス光のうち、散乱物質Ｗの表面近傍からの強い散乱光が最初に戻ってきて、散乱物質Ｗの表面からの到達深度が深いパルス光ほど撮像装置への到着が遅れかつ、光強度的には減衰して戻ってくる。そこで、照明装置５の照射タイミングに対して撮像装置６の撮像タイミングを所定量遅らせて撮像することによって（照明装置５の照射タイミングに対して撮像素子２５の撮像ゲートの開放タイミングを所定量遅らせることで）、表面近傍からの強い散乱光の影響がない像を撮像することができる。
【００５６】
また、撮像装置６を瞬間撮像させるのではなく、所定時間を１フレームとして１フレーム内に撮像素子２５に入射した光を積算して撮像画像を得る構成とした場合には、１フレームを撮像する時間を照射したパルス光の全成分が戻ってくるのに要する時間より十分に長くすることで、図４下段の撮像光強度のグラフのうち斜線で示された部分の光が撮像できる。そのため、観察対象部位Ｐでちょうど反射・散乱されてくる光を瞬間撮像するよりも明るく撮像することができる。
【００５７】
ここで、実際の撮像の場面では、照明装置５のトリガー信号のパルスが発せられてから実際に照明装置５がパルス光を照射するまでに時間的なずれがあったり、タイミング制御装置９が撮像装置６に撮像指令を発してから実際に撮像装置６による撮像が行われるまでに時間的なずれがあったりする。
さらに、照射タイミングに対する撮像タイミングの時間的ずれ量は、照明装置の光源が発した光が照明装置５および撮像装置６内のレンズやライトガイド（例えば光ファイバ）といった光学系を透過するのに要する時間等も考慮して設定する必要がある。
【００５８】
この時間的ずれ量の好適な値は、ある程度事前に見積もることはできるが、正確に分からないこともある。また、不要な散乱光は無いに越したことはないのだが、像の明るさとの関係で不要な散乱光が若干残っていてコントラストが多少悪くなっていたとしても、明るい方が観察しやすいという場合もある。
【００５９】
従って、照射タイミングと撮像タイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して撮像装置６に仮撮像を行わせた後、この仮撮像の結果に基づいて時間的ずれ量を変化させて、撮像装置６の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化することで、良好な撮像画像を得ることができる。
ここで、上記の時間的ずれ量の最適化処理は、内視鏡装置１の使用者が時間的ずれ量を手動で設定してもよく、また、タイミング制御装置９が、映像処理装置７の出力から得られた撮像装置６の撮像画像のコントラストの情報、もしくは撮像画像の明るさの情報に基づいて、コントラストや明るさ、もしくはこれらのバランスが最適となるように時間的ずれ量を自動調整する構成とされていてもよい。
【００６０】
また、この内視鏡装置１において、タイミング制御装置９は、図５に示すように、試料（散乱物質Ｗ）の表面における照明装置５の照明範囲と撮像装置６の撮像範囲との空間的ずれ量をｄとし、試料表面から観察対象部位Ｐまでの深さ方向の距離をｚとし、試料の屈折率をｎとし、空気中での光速度をｃとしたとき、照明光が試料へ入射してから少なくとも以下の数式（１）にて規定される時間△ｔが経過するまでに試料から出てくる光は撮像しないように撮像タイミングを制御する構成とすることが好ましい。
【数５】
2007260123.tif 000005
【００６１】
ここで、試料表面における照明装置５の照明範囲と撮像装置６の撮像範囲との空間的ずれ量ｄ（照明範囲と撮像範囲に重複がある場合にはｄ＝０とする）に対して、撮像範囲ぎりぎりのところで、試料表面から深さｚのところにある観察対象部位Ｐを観察する場合、照明光が試料内で途中散乱が無く観察対象部位Ｐで反射・散乱を受けたと仮定する。
この場合には、照明光が試料に入射してから再び表面に戻ってくるための最短の光路は、試料への入射地点と観察対象部位Ｐとを結ぶ直線状の光路と、観察対象部位Ｐから最も近い撮像範囲の外周縁とを接続する直線状の光路とによって構成される。照明光がこの最短の光路を通ってくる間にかかる時間を△ｔとすると、この時間△ｔは、上記数式（１）で表される。
【００６２】
試料表面に入射してから時間△ｔよりも早い時間に戻ってくる光は、観察対象部位Ｐよりも試料表面近くで散乱された光（すなわち不要な散乱光）のみである。このため、試料表面に入射してから少なくとも時間△ｔが経過するまでに試料から出てくる光を撮像しないように撮像タイミングを制御することで、不要な散乱光の影響を確実に低減することができる。
【００６３】
ここで、１つのパルス光に対して、撮像タイミングあるいはシャッタータイミングのずれを最適化できたとしても、試料に対する照明装置５および撮像装置６の距離が時間的に変動すると、撮像条件が変動するために、良好な画像を得ることができない。
この場合には、常に一定の撮像条件下でのみ撮像されるよう、試料に対する照明装置５および撮像装置６の距離の変動に合わせて撮像タイミングあるいはシャッタータイミングを変化させれば良いが、実際には困難な場合が多い。
【００６４】
そこで、この内視鏡装置１において、試料に対する照明装置５および撮像装置６の距離が固定できるようにすることで、撮像条件が安定して観察対象部位の観察中に不要な散乱光の影響が低減されるので、良好な撮像を行うことができる。
具体的には、挿入部４の先端を試料に固定する固定装置を設けるか、挿入部４の先端の位置を試料の変動に追従して変動させて、試料と挿入部４の先端との距離を一定に保つ位置調整装置を設けることが好ましい。
【００６５】
本実施形態に示す内視鏡装置１では、以上述べた原理に基づいて試料の撮像を行う。
以下に、この内視鏡装置１による撮像方法の一実施例を示す。
この実施例では、内蔵脂肪で覆われた生体組織（試料）の中に埋もれた血管（動脈・静脈）を観察することを想定している。
【００６６】
この試料においては、脂肪が散乱体であり、血管が吸収体に相当する。本実施例では、血管の脂肪表面からの深さｚは約５ｍｍを想定している。試料と照明装置５および撮像装置６の関係は図５で示したものと同じであり、本実施例の場合ｄ＝０となっている。脂肪の屈折率は個人差や環境によって変わるので、正確には示せないが、およそ１．５程度である。空気中での光速度は
０．３ｍｍ／ｐｓ（ｐｓ：ピコ秒）なので、本実施例においては、△ｔ＝５０ｐｓとなる。
【００６７】
従って、この実施例では、タイミング制御装置９によって、試料にパルス光が入射してから少なくとも５０ｐｓ経過するまでに試料から出てくる光を撮像しないように撮像タイミング信号が制御されている。しかしながら、血管が存在する場所は必ず撮像範囲の照明側の端側とは限らない。５０ｐｓは血管からの信号光が最短で戻ってくる場合の時間なので、撮像範囲の真ん中辺りに血管があるような場合は、５０ｐｓよりも長い時間遅らせる方が良い。従って、本実施例では、撮像タイミング信号の位相（言い換えれば時間的ずれ量）は５ｐｓの精度で変えられるようになっている。
【００６８】
更に撮像素子１２であるＣＣＤ装置は、１０００ｆｐｓ（fps：frame per
second）で撮像できるので、光源１１であるパルスレーザー装置の発するパルスレーザ−の周波数はこれに合わせて１ｋＨｚとなるようにしている。この条件では、撮像素子１２は１ｍｓ（ｍｓ：ミリ秒）で１フレームを取得する。ここで、試料から光が戻ってこなくなった間も撮像素子１２の撮像ゲートを開いているとノイズが増えるので、本実施例においては、撮像素子１２に内蔵されている電子シャッターにて１μｓ（μｓ：マイクロ秒）だけ撮像ゲートが開くように設定している。
【００６９】
〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。
図６に示すように、本実施形態に係る内視鏡装置３１は、第一実施形態に係る内視鏡装置１において、照明装置５の代わりに照明装置５ａを用いたものである。以下、第一実施形態で示した内視鏡装置１と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００７０】
照明装置５ａは、第一実施形態に示した照明装置５において、撮像用の光源１１に加えて、内視鏡観察用の光源３２（例えばハロゲンランプやキセノンランプ）を設けた構成とされている。
本実施形態では、照明装置５ａは、第一実施形態に示した照明装置５において、操作部３内に、光源１１の代わりに光源３２を設けて、光源３２の発する光がレンズ１２、ライトガイド１３、及びレンズ１４を通じて挿入部４の先端から射出する構成とされている。
【００７１】
また、照明装置５ａでは、光源１１は操作部３外に設けられており、光源１１が発する光を集光するレンズ３３と、レンズ３３によって集光された光を中継するライトガイド３４（光ファイバ）とが設けられている。
このライトガイド３４は、挿入部４の中間部から挿入部４内に挿入されている。また、ライトガイド３４は、先端を挿入部４の先端から突出した状態で挿入部４に対して固定することができるようになっている。本実施形態では、挿入部４として、鉗子が挿通される鉗子口４ａを有するものが用いられており、ライトガイド３４は、この鉗子口内に挿入されている。
【００７２】
この内視鏡装置３１では、図７に示すように、挿入部４からライトガイド３４の先端を突出させた状態でライトガイド３４の先端を試料（散乱物質Ｗ）表面へ密着させることで、ライトガイド３４の先端から射出された照明光を直接試料表面に入射させることができる。これにより、試料表面で反射される光が撮像装置６へ直接入射しなくなるので、脂肪内部の血管等を撮像する際にコントラスト良く撮像できる。
また、このように挿入部４からライトガイド３４の先端を突出させた状態でライトガイド３４を挿入部４に固定して、ライトガイド３４の先端を試料表面に密着させることで、試料に対する照明装置５および撮像装置６の距離を固定することができる。
【００７３】
本実施形態では、試料表面における照明装置５の照明範囲と撮像装置６の撮像範囲との空間的ずれ量ｄ＝３ｍｍ、試料表面からの観察対象部位Ｐの深さｚ＝５ｍｍ（第一実施形態と同じ）を想定している。よって、△ｔ≒５４．１ｐｓとなるので、本実施形態においては、試料にパルス光が入射してから少なくとも５５ｐｓ経過するまでに試料から出てくる光を撮像しないように撮像タイミング信号が制御されている。なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様に、撮像タイミング信号の位相は５ｐｓの精度で変えられるようになっている。また、本実施形態において、ＣＣＤのフレームレートやパルスレーザーの周波数等のその他の条件は、第一実施形態に示した条件と同一である。
【００７４】
なお、本実施形態では、ライトガイド３４を挿入部４の鉗子口から挿入するようになっていたが、挿入部４とは別体にして設けても良いことは言うまでもない。ライトガイド３４を挿入部４と別体とすることで、図７で示したｄの値の自由度が広がる。このように、ｄの値を変えることで△ｔの値を実用場面で都合が良い値にコントロールすることができる。
【００７５】
〔第三実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態について、図８から図１０を用いて説明する。
図８に示すように、本実施形態に係る内視鏡装置６１は、第一実施形態に係る内視鏡装置１において、撮像装置６の代わりに撮像装置６ａを用いたものである。以下、第一実施形態で示した内視鏡装置１と同様または同一の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。
【００７６】
撮像装置６ａは、第一実施形態で示した撮像装置６において、試料から帰ってきた光の撮像素子２５への入射を遮断するシャッター装置６２を設けたものである。
本実施形態では、タイミング制御装置９は、照明装置５の照明タイミング信号（光源１１のトリガー信号）に対して所定時間遅延したシャッタータイミング信号をシャッター装置６２に入力する構成とされている。また、シャッター装置６２は、撮像素子２５の前段に、タイミング制御装置９が発するシャッタータイミング信号に同期して所定時間シャッターを開くメカニカルシャッターによって構成されている。
【００７７】
すなわち、タイミング制御装置９は、照明装置５の照射間隔とシャッター装置６２のシャッター間隔とを一致させ、かつ、シャッター装置６２に対して、照明装置５の照射タイミングから所定の時間遅れて動作するようにシャッタータイミング信号を送る構成とされている。
これにより、照明装置で照明された前記試料で発生した不要な散乱光のうちの少なくとも一部が撮像装置６ａによって撮像されないようになっている。
【００７８】
この内視鏡装置６１においても、タイミング制御装置９は、照射タイミングとシャッタータイミングとの時間的ずれ量を任意の初期値に設定して撮像装置６に仮撮像を行わせた後、この撮像結果に基づいて時間的ずれ量を変化させて、撮像装置６の撮像画像からの散乱光排除の状態を最適化する構成とすることが好ましい。
【００７９】
この構成を採用することにより、不要な散乱光を排除するための照射タイミングとシャッタータイミングとの時間的ずれ量の適正値を予め正確に見積もることができない場合や、不要な散乱光を完全に排除すると像の明るさが不足してしまう場合にも、時間的ずれ量を最適化して、良好な撮像画像を得ることができる。
【００８０】
また、この内視鏡装置６１においては、不要な散乱光が撮像されないように、照明光が試料へ入射してから少なくとも前記式（１）に示す時間△ｔが経過するまでに試料から出てくる光は撮像しないように、シャッタータイミングを制御する構成とすることが好ましい。
【００８１】
本実施形態では、シャッター装置６２がシャッターを開く周期は１ＭＨｚとなっており、この周期（１μｓ毎）でシャッターが１００ｎｓ（ｎｓ：ナノ秒）開くようになっている。これに合わせて、光源１１が発するパルス光の周波数も１ＭＨｚに設定されている。
本実施形態では、試料に対する照明装置５および撮像装置６との位置関係は、第一実施形態で示した位置関係と同一とされているので、△ｔ＝５０ｐｓである。よって、本実施形態では、タイミング制御装置９は、試料にパルス光が入射してから少なくとも５０ｐｓ経過するまでに試料から出てくる光がシャッター装置６２を透過しないようにシャッタータイミング信号を制御している。
【００８２】
この時、図９に示すようにシャッター装置６２の開放タイミングと撮像素子１１の撮像ゲートの開放タイミングとが揃っている方が望ましいが、これを実現するためにはシャッタータイミングと撮像タイミングとの両方を制御しなければならないので、制御が複雑となる。しかし、仮に撮像ゲートの開放タイミングがずれて図１０のようになったとしても、不要な散乱光が撮像素子１１に入射することはないので、本実施形態ではシャッターゲートの開放タイミングのみを制御している。
【００８３】
本実施形態においても、撮像素子１２としてＣＣＤ装置を用いていることは第一実施形態と同じであるが、本実施形態では、ＣＣＤ装置内部の電子シャッターのゲート間隔を制御することで、１フレーム内での画像積算がコントロールできるようになっている。
例えば、電子シャッターのゲート間隔を１００μｓとすると、シャッター装置６２が１μｓ毎に１００ｎｓ開くので、１フレームを撮像するのに１００パルス分の信号を積算することができる。
【００８４】
ここで、１フレーム内での積算数を変えたい場合には、電子シャッターのゲート間隔を変えても良いし、シャッタータイミングの周波数とパルス光のパルス周波数を変えても良いことは言うまでもない。
照明装置５の照射間隔を短くすれば、撮像装置６の１フレームにおけるパルス光の積算回数を多くできるので有利であるが、不要な散乱光を確実に低減するためには、パルス光が試料に入射して戻ってくる光が十分に減衰しきらない内に撮像装置６に次のパルス光が入射するのを避けなければならない。また、パルス光の積算が多すぎて撮像素子１１がサチュレーションを起こすことも避けなければならない。
そこで、照明装置５の照射間隔とシャッター装置６２のシャッター間隔とを可変とすることで、撮像装置６が最適な明るさ・画質で撮像できるようになる。
【００８５】
なお、本実施形態では、第一実施形態に示す内視鏡装置１にシャッター装置６２を設けた構成を示したが、これに限られることなく、第二実施形態に示す内視鏡装置３１にシャッター装置６２を設けた構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る内視鏡装置（撮像システム）の構成を示すブロック図である。
【図２】散乱物質中に入射した光が表面に戻ってくる場合の光の光路と強度の関係を示した概念図である。
【図３】散乱物質中の吸収物質を観察する際の観察像形成の概念を示した図である。
【図４】照明装置のパルス光強度と撮像装置の撮像ゲートの動作、及び撮像装置の撮像光強度との時間的関係を示した図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る内視鏡装置による撮像の際の照明光の挙動を示す概念図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る内視鏡装置による撮像の際の照明光の挙動を示す概念図である。
【図８】本発明の第三実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る内視鏡装置における照明装置のパルス光強度と撮像装置の撮像ゲートの動作、シャッターゲートの動作、及び撮像装置の撮像光強度との時間的関係を示した図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る内視鏡装置における照明装置のパルス光強度と撮像装置の撮像ゲートの動作、シャッターゲートの動作、及び撮像装置の撮像光強度との時間的関係を示した図である。
【符号の説明】
【００８７】
１，３１，６１  内視鏡装置（撮像システム）
５，５ａ  照明装置
６，６ａ  撮像装置
９  タイミング制御装置
６２  シャッター装置
【図１】
2007260123.tif 000008
【図２】
2007260123.tif 000009
【図３】
2007260123.tif 000010
【図４】
2007260123.tif 000011
【図５】
2007260123.tif 000012
【図６】
2007260123.tif 000013
【図７】
2007260123.tif 000014
【図８】
2007260123.tif 000015
【図９】
2007260123.tif 000016
【図１０】
2007260123.tif 000017