(57)【要約】  発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得すること。本開示に係る画像取得システムは、観察対象物中に存在し、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤を励起するための第１狭帯域光を出射する第１狭帯域光源（１０１）と、前記発光薬剤の発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源（１０３）と、前記観察対象物を照明するための広帯域光を出射する広帯域光源（１０５）と、前記発光薬剤からの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子（２０１）と、前記発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する１又は複数の撮像素子で構成される第２撮像素子（２０３）と、を備え、前記第１撮像素子から得られた第１撮像画像と、前記第２撮像素子から得られた第２撮像画像と、が互いに合成されて、前記観察対象物に関する撮像画像とされる。
2020095671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物中に存在し、かつ、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤を励起するための第１狭帯域光を出射する第１狭帯域光源と、
前記発光薬剤の発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源と、
前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光よりも広い波長帯域を有し、前記観察対象物を照明するための広帯域光を出射する広帯域光源と、
前記発光薬剤からの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子と、
前記発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する１又は複数の撮像素子で構成される第２撮像素子と、を備え、
前記第１撮像素子から得られた第１撮像画像と、前記第２撮像素子から得られた第２撮像画像と、が互いに合成されて、前記観察対象物に関する撮像画像とされる、画像取得システム。
【請求項２】
前記第１狭帯域光又は前記第２狭帯域光の少なくとも何れかと、前記広帯域光と、が少なくとも合波された、所定の色温度及び色座標を有する光が、前記観察対象物を照明するための照明光として用いられる、請求項１に記載の画像取得システム。
【請求項３】
前記発光薬剤からの発光を観察しない場合には、前記第１狭帯域光又は前記第２狭帯域光の少なくとも何れかと、前記広帯域光と、が合波されることで、所定の色温度及び色座標が実現された光が、前記照明光として用いられ、
前記発光薬剤からの発光を観察する場合には、前記第２狭帯域光の強度が抑制され、かつ、前記第１狭帯域光及び前記広帯域光の強度が増減されることで、所定の色温度及び色座標が実現された光が、前記照明光として用いられる、請求項２に記載の画像取得システム。
【請求項４】
前記発光薬剤からの発光を観察する場合、前記第２狭帯域光源は、オフとされるか、又は、駆動電圧が前記第２狭帯域光の発振閾値電圧未満に制御される、請求項３に記載の画像取得システム。
【請求項５】
前記発光薬剤からの発光を観察しない場合には、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像とが互いに合成されて、前記観察対象物のカラー撮像画像が出力され、
前記発光薬剤からの発光を観察する場合には、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像とが互いに合成されて、前記発光薬剤からの発光が重畳された前記観察対象物のカラー撮像画像が出力される、請求項３に記載の画像取得システム。
【請求項６】
前記照明光は、白色光である、請求項２に記載の画像取得システム。
【請求項７】
前記色温度が、５０００Ｋ以上６５００Ｋ以下の範囲内となり、前記色座標（Ｘ，Ｙ）が、Ｘ：０．３以上０．４以下、かつ、Ｙ：０．３以上０．４以下の範囲内となるように、前記狭帯域光と前記広帯域光とが合波される、請求項２に記載の画像取得システム。
【請求項８】
前記第１狭帯域光源、前記第２狭帯域光源、及び、前記広帯域光源は、互いに独立に駆動されて、強度が制御される、請求項２に記載の画像取得システム。
【請求項９】
前記観察対象物からの光を、前記発光波長帯域の光と、前記発光波長帯域以外の波長帯域の光と、に分岐する分岐光学系を更に備える、請求項１に記載の画像取得システム。
【請求項１０】
前記分岐光学系は、
前記発光波長帯域の光と前記発光波長帯域以外の波長帯域の光とを分離する波長選択フィルタと、
ダイクロイックミラー、又は、複数のプリズムで構成された色分解プリズムの少なくとも何れかと、を含む、請求項９に記載の画像取得システム。
【請求項１１】
前記観察対象物からの光は、医療用顕微鏡ユニット、又は、医療用内視鏡ユニットを介して、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子に結像する、請求項１に記載の画像取得システム。
【請求項１２】
狭帯域光源として、青色光を出射する青色狭帯域光源、緑色光を出射する緑色狭帯域光源、及び、赤色光を出射する赤色狭帯域光源を少なくとも備え、
前記青色狭帯域光源、前記緑色狭帯域光源、又は、前記赤色狭帯域光源の少なくとも何れかが、前記第１狭帯域光源及び／又は前記第２狭帯域光源として機能する、請求項１に記載の画像取得システム。
【請求項１３】
前記第１狭帯域光源、及び、前記第２狭帯域光源として、互いに独立に、レーザ光源、半導体レーザ光源、又は、発光ダイオードが用いられ、
前記広帯域光源として、ランプ光源、発光ダイオード、又は、蛍光体励起光源が用いられる、請求項１に記載の画像取得システム。
【請求項１４】
前記発光薬剤は、フルオレセイン、５−アミノレブリン酸（５−ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ  ａｃｉｄ：５−ＡＬＡ）、又は、レザフィリンの少なくとも何れかである、請求項１に記載の画像取得システム。
【請求項１５】
前記観察対象物は、生体組織である、請求項１に記載の画像取得システム。
【請求項１６】
観察対象物中に存在し、かつ、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤を励起するための第１狭帯域光を出射する第１狭帯域光源、及び、前記発光薬剤の発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源の少なくとも何れかと、前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光よりも広い波長帯域を有し、前記観察対象物を照明するための広帯域光を出射する広帯域光源と、から、前記観察対象物に向けて、照明光を照射することと、
前記観察対象物からの光を、前記発光薬剤からの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子、及び、前記発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する１又は複数の撮像素子で構成される第２撮像素子のそれぞれで受光することと、
前記第１撮像素子から得られた第１撮像画像と、前記第２撮像素子から得られた第２撮像画像と、を互いに合成して、前記観察対象物に関する撮像画像することと、を含む、画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像取得システム及び画像取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、患者に薬剤を投与した上で、かかる薬剤が反応する励起光を照射し、薬剤から発せられた光（例えば、蛍光）を観察することで、医師による手術操作や診断をサポートする技術が注目されている。ここで、薬剤から発せられた光は、非常に微弱であるため、通常、手術等に用いられる一般的な照明を消灯して励起光のみとし、薬剤からの光を観察することが常である。しかしながら、かかる場合には、薬剤からの発光のみが光っている画像しか得られないために、薬剤からの発光を見ながら、医師が何らかの手術操作を行うことは困難であった。【０００３】
そこで、例えば以下の特許文献１には、観察対象物からの光を撮像する撮像素子を２つ以上用意した上で、観察対象物からの光を分離して、一般的な照明による通常画像と、薬剤からの発光を撮像した発光画像と、を別の撮像素子により撮像する技術が提案されている。例えば、インドシアニン・グリーン（ＩＣＧ）と呼ばれる蛍光薬剤のように、可視光波長帯域以外の光（より詳細には、近赤外光）で励起及び蛍光する薬剤を用い、更に、上記のような技術を用いることで、背景画像と蛍光画像とを、蛍光波長で波長分離することが可能となる。その結果、背景画像と蛍光画像とを、同時に取得することが可能となり、医師は、背景画像を見ながら、蛍光画像で特徴づけられる部位に対して、適切な手術操作を行ったり診断を下したりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−２７２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような、観察対象物からの光を分離する技術を用いた場合であっても、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合には、撮像素子は、照明光と発光薬剤からの発光とが混合された光を受光してしまう。その結果、蛍光画像等の発光画像において信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下する可能性がある。従って、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得可能な技術について、未だ改良の余地があった。【０００６】
そこで、本開示では、上記事情に鑑みて、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得することが可能な、画像取得システム及び画像取得方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、観察対象物中に存在し、かつ、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤を励起するための第１狭帯域光を出射する第１狭帯域光源と、前記発光薬剤の発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源と、前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光よりも広い波長帯域を有し、前記観察対象物を照明するための広帯域光を出射する広帯域光源と、前記発光薬剤からの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子と、前記発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する１又は複数の撮像素子で構成される第２撮像素子と、を備え、前記第１撮像素子から得られた第１撮像画像と、前記第２撮像素子から得られた第２撮像画像と、が互いに合成されて、前記観察対象物に関する撮像画像とされる、画像取得システムが提供される。【０００８】
また、本開示によれば、観察対象物中に存在し、かつ、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤を励起するための第１狭帯域光を出射する第１狭帯域光源、及び、前記発光薬剤の発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源の少なくとも何れかと、前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光よりも広い波長帯域を有し、前記観察対象物を照明するための広帯域光を出射する広帯域光源と、から、前記観察対象物に向けて、照明光を照射することと、前記観察対象物からの光を、前記発光薬剤からの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子、及び、前記発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する１又は複数の撮像素子で構成される第２撮像素子のそれぞれで受光することと、前記第１撮像素子から得られた第１撮像画像と、前記第２撮像素子から得られた第２撮像画像と、を互いに合成して、前記観察対象物に関する撮像画像することと、を含む、画像取得方法が提供される。【０００９】
本開示によれば、第１狭帯域光又は第２狭帯域光の少なくとも何れかと、広帯域光と、から、観察対象物に向けて照明光が照射され、観察対象物からの光が、第１撮像素子及び第２撮像素子に結像し、第１撮像画像と第２撮像画像とが互いに合成されて、観察対象物に関する撮像画像となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態に係る画像取得システムの全体構成を模式的に示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る画像取得システムにおける光源ユニット及び撮像ユニットの構成を模式的に示した説明図である。
【図３】同実施形態に係る画像取得システムにおける光源ユニットの構成の一例を模式的に示した説明図である。
【図４】同実施形態に係る光源ユニットにおける合波光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【図５】同実施形態に係る光源ユニットにおけるＷ光源から出射される広帯域光のスペクトルの一例を示したグラフ図である。
【図６】同実施形態に係る光源ユニットから出射される照明光のスペクトルの一例を示したグラフ図である。
【図７】同実施形態に係る光源ユニットから出射される照明光のスペクトルの一例を示したグラフ図である。
【図８】同実施形態に係る画像取得システムにおける撮像ユニットの構成の一例を模式的に示した説明図である。
【図９Ａ】同実施形態に係る撮像ユニットにおける撮像光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【図９Ｂ】同実施形態に係る撮像ユニットにおける撮像光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【図１０Ａ】同実施形態に係る撮像ユニットにおける撮像光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【図１０Ｂ】同実施形態に係る撮像ユニットにおける撮像光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【図１１】同実施形態に係る画像取得システムにおける演算処理ユニットの構成の一例を示したブロック図である。
【図１２】同実施形態に係る演算処理ユニットにおける画像処理方法について説明するための説明図である。
【図１３】同実施形態に係る演算処理ユニットのハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【図１４】同実施形態に係る画像取得方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図１５】実施例について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本発明者らによる検討について
２．実施形態
２．１  画像取得システムの全体構成について
２．２  画像取得システムにおける光源ユニット及び撮像ユニットの構成について
２．３  光源ユニットの詳細な構成の一例について
２．４  撮像ユニットの詳細な構成の一例について
２．５  演算処理ユニットの構成の一例について
２．６  演算処理ユニットのハードウェア構成の一例について
２．７  画像取得方法について
２．８  まとめ
３．実施例
【００１３】
（本発明者らによる検討について）
本開示の実施形態に係る画像取得システム及び画像取得方法について説明するに先立ち、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得可能な技術を実現するために本発明者らが実施した検討の内容について、以下で簡単に説明する。
【００１４】
上記のように、患者に薬剤を投与した上で、かかる薬剤が反応する励起光を照明し、薬剤から発せられた光（例えば、蛍光）を観察することで、医師による手術操作や診断をサポートする技術が注目されている。例えば、５−アミノレブリン酸（５−ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ  ａｃｉｄ：５−ＡＬＡ）という発光薬剤は、腫瘍細胞のみに取り込まれて堆積し、代謝を受けて蛍光物質であるＰＰＩＸに変化する。ＰＰＩＸは、青紫色（４０５ｎｍ）の光を当てると赤色（６４０ｎｍ）で蛍光するため、脳外科の術中判定に役に立っている。近年、脳外科、眼科、心臓外科等で用いられる手術用顕微鏡には、上記のような蛍光観察機能が実装されていることが多く、硬性鏡や軟性鏡等といった手術用内視鏡においても、蛍光観察機能がついている機器が開発されるようになってきた。
【００１５】
従来、手術顕微鏡や手術用内視鏡では、その照明光源として、キセノンランプやハロゲンランプ等の各種ランプ光源や、白色ＬＥＤ光源などのような単一光源が、主に用いられている。そのため、例えば蛍光観察の機能を追加するには、蛍光を発生させる励起光を光学フィルタなどで単一光源から抽出するか、新たに励起光を合波させることが求められる。また、発光薬剤からの蛍光は非常に微弱な光であるため、無影灯等の通常照明を消灯して励起光のみとし、蛍光観察を行うのが常である。かかる場合、蛍光だけが光っている画像が取得されるため、注目部位の観察は可能であるが、背景が暗くなるために、手術操作を行うことは、困難である。
【００１６】
注目部位からの発光（例えば、蛍光）を観察しながら、医師等が手術操作を実施するための解決方法としては、以下に示すような２つのアプローチが考えられる。第１のアプローチは、時分割で画像を取得する方法であり、第２のアプローチは、注目部位からの光（光束）を分離する方法である。
【００１７】
第１のアプローチである時分割方式では、時間軸上において、通常観察（無影灯下のような、通常の可視光線による注目部位の観察）に用いられる通常光と、励起光と、を交互に素早く照射させる。その上で、通常光を用いて撮像された通常観察画像と、励起光により発光薬剤から発生した蛍光を撮像した蛍光観察画像と、交互に撮像する。その後、得られた通常観察画像及び蛍光観察画像を合成することで合成画像を得て、得られた合成画像を表示する。
【００１８】
しかしながら、上記のような時分割方式では、カメラ等の撮像装置におけるシャッタースピードと、光源からの通常光又は励起光の出射と、を連動させるため、光の点滅が発生し、医師等の使用者のストレスとなってしまう。かかる光の点滅を防止するためには、使用者が気にならない程度まで光を高速に点滅させ、かかる高速の点滅と同期を取って撮像装置のシャッターを連動させなければならず、技術的に困難である。
【００１９】
また、かかる時分割方式では、通常観察画像と蛍光観察画像とを交互に撮像するため、フレームレートが低下してしまう。フレームレートが低下すると、観察対象物の動きが激しい場合に、かかる動きに追従することが困難となり、例えば、止血などのような手術操作において、迅速な対応に支障をきたしてしまう可能性がある。
【００２０】
一方、第２のアプローチである光束分離方式では、撮像素子を２つ以上用意し、そのうちの一つの撮像素子を、発光薬剤からの蛍光を撮像するための専用の素子とする手法である。この場合、先だって言及したように、発光薬剤が、例えばＩＣＧのように、可視光波長帯域以外の光（より詳細には、近赤外光）で励起及び蛍光する薬剤であれば、背景画像となる通常観察画像と蛍光観察画像とを蛍光波長で波長分離することで、同時観察が可能となる。
【００２１】
しかしながら、上記のような光束分離方式を用いた場合であっても、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合には、撮像素子は、照明光と発光薬剤からの発光とが混合された光を受光してしまう。その結果、蛍光画像等の発光画像において信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下する可能性がある。
【００２２】
このように、現状では、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得可能な技術について、未だ改良の余地があった。
【００２３】
かかる現状を打破するために、本発明者らは鋭意検討を行った結果、特定の光源、及び、特定の撮像装置を用い、これらの光源及び撮像装置の稼働状態を適切に制御することで、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、光束分離方式により、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得可能であるとの着想を得て、以下で詳述する本技術を実現するに至った。
【００２４】
以下で詳述する本技術では、光束分離方式を採用するため、時分割方式を採用した場合に生じるような上記の現象は生じず、使用者である医師の利便性を向上させることが可能となる。また、以下で詳述する本技術では、光束分離方式を採用するものの、光源の制御と特定の撮像光学系の使用により、発光薬剤からの発光を切り分けることが可能となる。これにより、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得することが可能となる。
【００２５】
以下では、上記着想に基づき実現された本開示の実施形態に係る画像取得システム及び画像取得方法について、詳細に説明する。
【００２６】
（実施形態）
＜画像取得システムの全体構成について＞
以下では、まず、図１を参照しながら、本開示の実施形態に係る画像取得システムの全体構成について、簡単に説明する。図１は、本実施形態に係る画像取得システムの全体構成を模式的に示した説明図である。
【００２７】
本実施形態に係る画像取得システム１は、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤（例えば、各種の蛍光試薬やリン光試薬）ＬＲが予め導入されたサンプルを観察対象物Ｓとし、かかる観察対象物Ｓを撮像することで、観察対象物Ｓの撮像画像を取得する。
【００２８】
ここで、本実施形態に係る画像取得システム１が観察対象とする観察対象物Ｓについては、特に限定されるものではなく、各種の発光薬剤が導入されうる公知の各種のサンプルを観察対象とすることが可能である。このような観察対象物Ｓとして、例えば、ヒトなどの生物の臓器に代表される、各種の生体組織を挙げることができる。
【００２９】
また、観察対象物Ｓに予め導入される発光試薬ＬＲについても、特に限定されるものではなく、可視光波長帯域に属する波長で発光する物質を含むものであれば、公知の各種の発光試薬を用いることが可能である。例えば、可視光波長帯域に属する波長で蛍光を発する蛍光試薬としては、フルオレセイン、５−アミノレブリン酸（５−ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ  ａｃｉｄ：５−ＡＬＡ）、レザフィリン等を挙げることができる。本実施形態で着目する観察対象物Ｓには、上記のような発光試薬の少なくとも何れかが予め導入されているものとする。
【００３０】
上記のような観察対象物Ｓの撮像画像を取得する画像取得システム１は、図１に模式的に示したように、光源ユニット１０と、撮像ユニット２０と、演算処理ユニット３０と、を有している。
【００３１】
光源ユニット１０は、演算処理ユニット３０による制御のもとで、観察対象物Ｓに対して所定の照明光を照射するユニットである。撮像ユニット２０は、演算処理ユニット３０による制御のもとで、光源ユニット１０からの照明光が照射されている観察対象物Ｓの部位を撮像して、所定の複数種類の撮像画像を生成するユニットである。演算処理ユニット３０は、光源ユニット１０及び撮像ユニット２０の稼働状態を制御するとともに、撮像ユニット２０から得られた複数種類の撮像画像を用いて、着目している観察対象物Ｓの撮像画像を生成するユニットである。
【００３２】
以下、本実施形態に係る画像取得システム１が備える光源ユニット１０、撮像ユニット２０及び演算処理ユニット３０のそれぞれについて、詳細に説明する。
【００３３】
＜光源ユニット及び撮像ユニットの構成について＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る光源ユニット１０及び撮像ユニット２０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る画像取得システムにおける光源ユニット及び撮像ユニットの構成を模式的に示した説明図である。
【００３４】
本実施形態に係る光源ユニット１０は、図２に模式的に示したように、第１狭帯域光源１０１と、第２狭帯域光源１０３と、広帯域光源１０５と、を有している。
【００３５】
第１狭帯域光源１０１は、観察対象物Ｓ中に存在する発光薬剤ＬＲを励起するための第１狭帯域光を出射し、第２狭帯域光源１０３は、発光薬剤ＬＲの発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する。また、広帯域光源１０５は、第１狭帯域光及び第２狭帯域光よりも広い波長帯域を有し、観察対象物を照明するための広帯域光を出射する。
【００３６】
また、本実施形態に係る撮像ユニット２０は、図２に模式的に示したように、第１撮像素子２０１と、第２撮像素子２０３と、を有している。
【００３７】
第１撮像素子２０１には、発光薬剤ＬＲからの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像し、かかる発光波長帯域の光を撮像した撮像画像（第１撮像画像）が生成される。また、第２撮像素子２０３は、１又は複数の撮像素子で構成されている。かかる第２撮像素子２０３には、上記の発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像し、かかる波長帯域の光を撮像した撮像画像（第２撮像画像）が生成される。
【００３８】
本実施形態に係る画像取得システム１では、第１撮像素子２０１から得られた第１撮像画像と、第２撮像素子２０３から得られた第２撮像画像と、が互いに合成されて、観察対象物Ｓに関する撮像画像とされる。
【００３９】
本実施形態に係る画像取得システム１は、上記のように、特定の条件を満足する狭帯域光源と広帯域光源とを組み合わせた特定の光源が用いられ、また、発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子と、かかる発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する第２撮像素子と、が設けられている。これにより、本実施形態に係る画像取得システム１は、発光薬剤ＬＲからの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得することが可能となる。
【００４０】
すなわち、本実施形態に係る画像取得システム１では、１回の撮像タイミングにおいて、第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３の双方が共に稼働して、それぞれの撮像素子において、撮像画像が生成される。ここで、本実施形態に係る画像取得システム１では、着目している発光薬剤ＬＲからの発光（例えば、蛍光やリン光）に対応する波長を含む発光波長帯域の光が第１撮像素子２０１に結像し、それ以外の波長帯域に属する波長の光が第２撮像素子２０３に結像している。また、本実施形態に係る画像取得システム１において、第２狭帯域光源１０３は、着目している発光薬剤ＬＲの発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射するように設定されている。
【００４１】
着目している観察対象物Ｓについて、発光薬剤ＬＲからの発光ではなく、可視光線を用いた通常観察を実施する場合には、発光波長帯域の光（換言すれば、第２狭帯域光）は、第１撮像素子２０１に結像し、発光波長帯域以外の波長の光（例えば、第２狭帯域光以外の波長を含む広帯域光）は、第２撮像素子２０３に結像する。そのため、第１撮像素子２０１から得られる第１撮像画像と、第２撮像素子２０３から得られる第２撮像画像と、を合成することで、各撮像画像で抜けている波長帯域の光を補間しあうことができ、結果として、通常観察（無影灯下のような、通常の可視光線による注目部位の観察）を実施した場合と同様のカラー撮像画像を得ることが可能となる。
【００４２】
また、着目している観察対象物Ｓについて、発光薬剤ＬＲからの発光を観察する場合には、発光薬剤ＬＲからの発光は、第１撮像素子２０１に結像し、発光波長帯域以外の波長の光（すなわち、発光薬剤ＬＲからの発光以外の波長を含む光）は、第２撮像素子２０３に結像する。第１撮像素子２０１から得られる第１撮像画像では、発光薬剤ＬＲからの発光のみが結像しているため、第１撮像画像の信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）の低下は生じることがない。また、第１撮像素子２０１から得られる第１撮像画像と、第２撮像素子２０３から得られる第２撮像画像と、を合成することで、発光薬剤ＬＲからの発光が重畳された観察対象物Ｓのカラー撮像画像を得ることが可能となる。
【００４３】
これにより、本実施形態に係る画像取得システム１は、発光薬剤ＬＲからの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得することができる。
【００４４】
なお、第２狭帯域光源１０３は、着目している発光薬剤ＬＲの発光ピーク波長±１０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射することが好ましく、発光ピーク波長±５ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射することがより好ましい。このような第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源１０３を用いることで、発光薬剤ＬＲからの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、より確実に、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を取得することができる。
【００４５】
＜光源ユニット１０の詳細な構成の一例について＞
ここで、第１狭帯域光源１０１及び第２狭帯域光源１０３として用いられる狭帯域光源については、特に限定されるものではなく、第１狭帯域光源１０１及び第２狭帯域光源１０３について互いに独立に、公知の各種の狭帯域光源を用いることが可能である。このような狭帯域光源として、例えば、各種のレーザ光源、半導体レーザ光源、発光ダイオード等を挙げることができる。このような狭帯域光源を用いることで、本実施形態に係る第１狭帯域光源１０１や第２狭帯域光源１０３を、より簡便に実現することが可能となる。
【００４６】
また、広帯域光源１０５として用いられる広帯域光源についても、特に限定されるものではなく、公知の各種の広帯域光源を用いることが可能である。このような広帯域光源として、例えば、各種のランプ光源、発光ダイオード、蛍光体励起光源を用いることができる。このような広帯域光源を用いることで、本実施形態に係る広帯域光源１０５を、より簡便に実現することが可能となり、例えば、広帯域の白色光を容易に実現することができる。
【００４７】
本実施形態に係る画像取得システム１において、上記の第１狭帯域光又は第２狭帯域光の少なくとも何れかと、上記の広帯域光と、が少なくとも合波された、所定の色温度及び色座標を有する光が、観察対象物Ｓを照明するための照明光として用いられることが好ましい。このような所定の色温度及び色座標を有する光を照明光として用いることで、観察対象物Ｓに関する通常のカラー撮像画像や、発光薬剤ＬＲからの発光が重畳された観察対象物Ｓのカラー撮像画像を、より容易に得ることが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態に係る画像取得システム１において、上記のような照明光は、白色光であることがより好ましい。照明光として白色光を用いることで、無影灯下のような、通常の可視光線による注目部位の観察と同様のカラー撮像画像を、より容易に得ることができる。
【００４９】
ここで、上記の第１狭帯域光又は第２狭帯域光の少なくとも何れかと、上記の広帯域光と、が少なくとも合波された、所定の色温度及び色座標を有する光は、以下のような色温度及び色座標を有する白色光であることがより好ましい。すなわち、色温度が、５０００Ｋ以上６５００Ｋ以下の範囲内となり、色座標（Ｘ，Ｙ）が、Ｘ：０．３以上０．４以下、かつ、Ｙ：０．３以上０．４以下の範囲内となるように狭帯域光と広帯域光とが合波された、白色光であることがより好ましい。色温度及び色座標が上記の範囲内となることで、より優れた白色光を実現することが可能となり、より優れたカラー撮像画像をより容易に得ることが可能となる。
【００５０】
本実施形態に係る画像取得システム１において、上記のような第１狭帯域光源１０１、第２狭帯域光源１０３、及び、広帯域光源１０５は、互いに独立に駆動されて強度が制御されるように、実現されていることが好ましい。第１狭帯域光源１０１、第２狭帯域光源１０３、及び、広帯域光源１０５が、互いに独立に駆動されることで、上記のような色温度及び色座標を有する照明光を、より簡便に実現することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態に係る画像取得システム１は、狭帯域光源として、青色光を出射する青色狭帯域光源、緑色光を出射する緑色狭帯域光源、及び、赤色光を出射する赤色狭帯域光源を少なくとも備え、かかる青色狭帯域光源、緑色狭帯域光源、又は、赤色狭帯域光源の少なくとも何れかが、上記の第１狭帯域光源１０１及び／又は第２狭帯域光源１０３として機能するように構成されていることが好ましい。本実施形態に係る画像取得システム１が、上記のような青色狭帯域光源、緑色狭帯域光源及び赤色狭帯域光源を少なくとも備えることで、上記のような色温度及び色座標を有する白色光をより一層容易に実現することが可能となる。更には、上記のような色温度及び色座標を有する白色光以外にも、実現可能な色温度及び色座標の組み合わせの数を、増加させることが可能となる。
【００５２】
以上説明したような光源を用いた光源ユニット１０において、発光薬剤ＬＲからの発光を観察しない場合には、第１狭帯域光又は第２狭帯域光の少なくとも何れかと、広帯域光と、が合波されることで、上記のような所定の色温度及び色座標が実現された光が、照明光として用いられることが好ましい。また、以上説明したような光源を用いた光源ユニット１０において、発光薬剤ＬＲからの発光を観察する場合には、第２狭帯域光の強度が抑制され、かつ、第１狭帯域光及び広帯域光の強度が増減されることで、所定の色温度及び色座標が実現された光が、照明光として用いられることが好ましい。
【００５３】
発光薬剤ＬＲからの発光は、その発光が蛍光であれリン光であれ、狭帯域光源から出射される狭帯域光の強度と比較して、その強度は極めて弱い。そのため、発光薬剤ＬＲからの発光を観察する場合には、上記のように、第２狭帯域光の強度を抑制することが好ましい。これにより、発光薬剤ＬＲからの発光を、より確実に第１撮像素子２０１へと結像させることが可能となる。また、発光薬剤ＬＲからの発光を観察する際に、第１狭帯域光及び広帯域光の強度を増減することで、上記のような所定の色温度及び色座標を有する光を実現することが好ましい。これにより、無影灯下のような、通常の可視光線による注目部位の観察と同様のカラー撮像画像（背景画像）を得ることが可能となる。
【００５４】
なお、発光薬剤ＬＲからの発光を観察する場合、第２狭帯域光源１０３は、オフとされるか、又は、駆動電圧が第２狭帯域光の発振閾値電圧未満となるように制御されることが好ましい。これにより、第２狭帯域光の強度をより確実に抑制して、第１撮像素子２０１に対して、より確実に発光薬剤ＬＲからの発光を結像させることが可能となる。また、上記のような制御以外にも、例えば、第２狭帯域光の強度が発光薬剤ＬＲからの発光の強度の１／１００以下となるように、第２狭帯域光源１０３の駆動電圧を制御するようにしてもよい。
【００５５】
［光源ユニット１０の具体例］
以下では、発光薬剤ＬＲとして、５−ＡＬＡが用いられる場合を例に挙げて、本実施形態に係る画像取得システム１における光源ユニット１０について、図３〜図７を参照しながら、より具体的に説明する。以下で説明するような光源ユニット１０を用いることで、５−ＡＬＡからの発光（蛍光）を観察する場合であっても、背景画像と蛍光画像とが、信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）が良好な状態で重畳された画像を、容易に得ることが可能となる。
【００５６】
図３は、本実施形態に係る画像取得システムにおける光源ユニットの構成の一例を模式的に示した説明図である。図４は、本実施形態に係る光源ユニットにおける合波光学系の一例を模式的に示した説明図である。図５は、本実施形態に係る光源ユニットにおけるＷ光源から出射される広帯域光のスペクトルの一例を示したグラフ図である。図６及び図７は、本実施形態に係る光源ユニットから出射される照明光のスペクトルの一例を示したグラフ図である。
【００５７】
発光薬剤ＬＲである５−ＡＬＡは、波長４０５ｎｍの励起光が照射されることで、波長６４０ｎｍの蛍光（赤色の蛍光）を発する。５−ＡＬＡからの蛍光を観察する場合の光源ユニット１０では、図３に模式的に示したように、広帯域光源１０５として、白色光源（Ｗ光源）１０５Ａが設けられる。また、かかる光源ユニット１０では、狭帯域光源として、赤色光源（Ｒ光源）１１１Ａ、緑色光源（Ｇ光源）１１１Ｂ、及び、青色光源（Ｂ光源）１１１Ｃと、５−ＡＬＡを励起するための、波長４０５ｎｍの励起光を出射する光源として、青紫色光源（Ｖ光源）１１１Ｄが設けられる。
【００５８】
ここで、Ｗ光源１０５Ａとしては、白色ＬＥＤ（ＷＬＥＤ）を用いることができる。また、Ｒ光源１１１Ａとしては、ＧａＩｎＰ量子井戸構造レーザダイオードを用いることができ、Ｇ光源１１１Ｂ、Ｂ光源１１１Ｃ、及び、Ｖ光源１１１Ｄとしては、ＧａＩｎＮ量子井戸構造レーザダイオードを用いることができる。
【００５９】
なお、発光薬剤ＬＲである５−ＡＬＡの蛍光波長が６４０ｎｍであるため、Ｇ光源１１１Ｂ、及び、Ｂ光源１１１Ｃからそれぞれ出射される緑色光、青色光の波長は、特に規定されるものではなく、公知の各種の波長の光を用いることができる。例えば、Ｇ光源１１１Ｂから出射される緑色光の波長は、５２５ｎｍとすることができ、Ｂ光源１１１Ｃから出射される青色光の波長は、４４５ｎｍとすることができる。ただし、本実施形態に係る光源ユニット１０において、Ｒ光源１１１Ａから出射される赤色光の波長は、蛍光ピーク波長６４０ｎｍ±３０ｎｍ（すなわち、６１０ｎｍ〜６７０ｎｍ）の範囲内とし、好ましくは、蛍光ピーク波長６４０ｎｍ±１０ｎｍ（すなわち、６３０ｎｍ〜６５０ｎｍ）の範囲内とし、より好ましくは、蛍光ピーク波長６４０ｎｍ±５ｎｍ（すなわち、６３５〜６４５ｎｍ）の範囲内とする。
【００６０】
上記のような各種の狭帯域光源１１１Ａ〜１１１Ｄと、Ｗ光源１０５Ａとを用い、通常観察を実施する場合には、狭帯域光源１１１Ａ〜１１１Ｄ（又は、狭帯域光源１１１Ａ〜１１１Ｃ）と、Ｗ光源１０５Ａと、を稼働させる。また、５−ＡＬＡからの蛍光を観察する場合には、Ｒ光源１１１Ａの出力を抑制するとともに、Ｇ光源１１１Ｂ、Ｂ光源１１１Ｃ、Ｗ光源１０５Ａからの光で、所定の色温度及び色座標を有する白色光が実現されるように、Ｇ光源１１１Ｂ、Ｂ光源１１１Ｃ及びＷ光源１０５Ａの出力を増減する。更に、励起光として、Ｖ光源１１１Ｄを稼働させる。すなわち、５−ＡＬＡからの蛍光を観察する場合、Ｖ光源１１１Ｄが、第１狭帯域光源１０１として機能する。
【００６１】
各光源から出射された光は、図３に模式的に示したように、合波光学系１１３により合波されて照明光となり、照明光学系１１５により、観察対象物Ｓの所望の部位へと照射される。
【００６２】
本実施形態に係る光源ユニット１０における合波光学系１１３の一例を、図４に模式的に示した。図４に示した合波光学系１１３では、各狭帯域光源１１１Ａ〜１１１Ｄから出射した光をまず合波し、その後に、Ｗ光源１０５Ａから出射した白色光が合波される。
【００６３】
各狭帯域光源、及び、Ｗ光源から出射された光は、それぞれ、光軸上に設けられたコリメートレンズＣＬによりコリメートされる。Ｒ光源１１１Ａから出射された赤色光は、ミラーＭで９０°反射し、ダイクロイックミラーＤＭ１、ダイクロイックミラーＤＭ２、ダイクロイックミラーＤＭ３、ダイクロイックミラーＤＭ４をそれぞれ透過して、集光レンズＬで集光される。この際に、赤色光は、ダイクロイックミラーＤＭ１にて、Ｇ光源１１１Ｂから出射された緑色光と合波され、ダイクロイックミラーＤＭ２にて、Ｂ光源１１１Ｃから出射された青色波長と合波され、ダイクロイックミラーＤＭ３にて、Ｖ光源１１１Ｄから出射された青紫色光と合波され、ダイクロイックミラーＤＭ４にて、Ｗ光源１０５Ａから出射された白色光と合波される。
【００６４】
ここで、ダイクロイックミラーＤＭ１は、赤色波長の光を透過させ、かつ、緑色波長の光を反射させる光学特性を有し、ダイクロイックミラーＤＭ２は、赤色波長の光、及び、緑色波長の光を透過させ、かつ、青色波長の光を反射させる光学特性を有している。また、ダイクロイックミラーＤＭ３は、赤色波長の光、緑色波長の光、及び、青色波長の光を透過させ、かつ、青紫色波長の光を反射させる光学特性を有し、ダイクロイックミラーＤＭ４は、赤色波長の光、緑色波長の光、青色波長の光、及び、青紫色波長の光を透過させ、かつ、それ以外の波長の光を反射させる光学特性を有している。
【００６５】
例えば、Ｗ光源１０５Ａから出射される白色光のスペクトルが、図５に示したようなものであった場合、最終的に照明光として用いられる光の光スペクトルは、通常観察時には、図６に示したようなものとなり、５−ＡＬＡからの蛍光を観察する場合には、図７に示したようなものとなる。なお、図６及び図７では、撮像ユニット２０の撮像光学系に設けられた励起光カットフィルタを透過した後のスペクトルを示しているため、青紫色光は含まれていない。
【００６６】
図６及び図７に示したスペクトルを比較すると明らかなように、蛍光観察時には、Ｒ光源１１１Ａからの光の強度が抑制され、Ｇ光源１１１Ｂ、Ｂ光源１１１Ｃ、Ｗ光源１０５Ａからそれぞれ出射される光の強度比が増減されていることがわかる。図６では、赤色光、緑色光、青色光、白色光の光量比が、（０．２５：０．４：０．３：０．５）となるように制御されることで、上記のような色温度及び色座標を有する白色光が実現されている。また、図７では、赤色光、緑色光、青色光、白色光の光量比が、（０：０．４：０．５：１）となるように制御されることで、上記のような色温度及び色座標を有する白色光が実現されている。
【００６７】
本実施形態に係る光源ユニット１０において、狭帯域光源だけでなく、広帯域光源（Ｗ光源１０５Ａ）が用いられていることで、Ｒ光源１１１Ａの光量が抑制された場合であっても、Ｒ光源１１１Ａからの光の近傍の波長帯域に属する光は、広帯域光源（Ｗ光源１０５Ａ）から出射されている。そのため、Ｒ光源１１１Ａの光量が抑制された場合であっても、Ｇ光源１１１Ｂ、Ｂ光源１１１Ｃ、及び、Ｗ光源１０５Ａからの光を用いることで、上記のような色温度及び色座標を有する白色光を実現することができる。
【００６８】
なお、合波光学系１１３の構成は、図４に示したものに限定されるものではなく、公知の各種の合波方法を採用することが可能であり、対面合波法を採用してもよいし、その他の方法を採用してもよい。
【００６９】
合波光学系１１３により互いに合波され、所望の色温度及び色座標を有するようになった照明光は、後段に設けられた照明光学系１１５により、観察対象物Ｓの所望の部位に照射される。かかる照明光学系１１５は、各種のレンズやミラー等の公知の光学素子を用いて構成されるものであり、特に限定されるものではなく、公知の各種の光学系を適宜採用することが可能である。例えば、本実施形態に係る画像取得システム１が、医療用内視鏡に実装される場合には、かかる照明光学系１１５として、医療用内視鏡ユニットに設けられた公知の各種の内視鏡光学系を採用することが可能であり、医療用顕微鏡に実装される場合には、かかる照明光学系１１５として、医療用顕微鏡ユニットに設けられた公知の各種の顕微鏡光学系を採用することが可能である。
【００７０】
以上、図３〜図７を参照しながら、光源ユニット１０の具体例の一例について、詳細に説明した。
【００７１】
なお、発光薬剤ＬＲとしてフルオレセインを用いる場合、フルオレセインは、波長４４５ｎｍの光により励起され、波長５２０ｎｍの蛍光（緑色の蛍光）を発する。そのため、フルオレセインを用いる場合、Ｂ光源１１１Ｃから出射される青色光の波長を４４５ｎｍに設定することで、Ｂ光源１１１Ｃが第１狭帯域光源１０１として機能することとなる。また、第２狭帯域光源１０３として機能するＧ光源１１１Ｂから出射される緑色光の波長を、蛍光ピーク波長５２０ｎｍ±３０ｎｍ（４９０ｎｍ〜５５０ｎｍ）の範囲とし、好ましくは、蛍光ピーク波長５２０ｎｍ±１０ｎｍ（５１０ｎｍ〜５３０ｎｍ）の範囲とし、より好ましくは、蛍光ピーク波長５２０ｎｍ±５ｎｍ（５１５ｎｍ〜５２５ｎｍ）の範囲とする。その上で、通常観察時には、Ｒ光源１１１Ａ、Ｇ光源１１１Ｂ、Ｂ光源１１１Ｃ、及び、Ｗ光源１０５Ａを稼働させ、蛍光観察時には、Ｇ光源１１１Ｂの出力を抑制するとともに、Ｒ光源１１１Ａ、Ｂ光源１１１Ｃ、Ｗ光源１０５Ａからの光で、所定の色温度及び色座標を有する白色光が実現されるように、Ｒ光源１１１Ａ、Ｂ光源１１１Ｃ及びＷ光源１０５Ａの出力を増減する。
【００７２】
同様に、発光薬剤ＬＲとしてレザフィリンを用いる場合においても、適切な励起光を出射する光源を第１狭帯域光源１０１として設け、レザフィリンからの蛍光と対応する波長帯域の光を出射する狭帯域光源について、かかる狭帯域光源から出射される光の波長を、レザフィリンの蛍光ピーク波長±３０ｎｍの範囲内とすればよい。
【００７３】
また、複数の発光薬剤ＬＲを併用する場合においても、各発光薬剤ＬＲの励起波長及び発光ピーク波長を考慮して、励起光として機能する第１狭帯域光源１０１を適切に設けるとともに、第２狭帯域光源１０３として機能する狭帯域光源から出射される狭帯域光の波長を、発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲内とすればよい。
【００７４】
＜撮像ユニット２０の詳細な構成の一例＞
以下では、発光薬剤ＬＲとして、５−ＡＬＡが用いられる場合を例に挙げて、本実施形態に係る画像取得システム１における撮像ユニット２０について、図８〜図１０Ｂを参照しながら、詳細に説明する。
【００７５】
図８は、本実施形態に係る画像取得システムにおける撮像ユニットの構成の一例を模式的に示した説明図である。図９Ａ〜図１０Ｂは、本実施形態に係る撮像ユニットにおける撮像光学系の一例を模式的に示した説明図である。
【００７６】
本実施形態に係る撮像ユニット２０は、図８に示したように、第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３を少なくとも有している。また、本実施形態に係る撮像ユニット２０は、観察対象物Ｓからの光を第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３へと導光するための撮像光学系２１１を更に有することが好ましい。このような撮像光学系２１１を更に有することで、観察対象物Ｓからの光を、より確実に第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３へと結像させることが可能となる。
【００７７】
ここで、第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３として用いられる撮像素子は、特に限定されるものではなく、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサ等のような、公知の各種の撮像素子を利用することが可能である。
【００７８】
また、第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３として用いられる撮像素子は、例えばベイヤ配列を有するようなカラー撮像用の撮像素子であることが好ましい。また、場合によっては、第１撮像素子２０１として機能する撮像素子として、モノクロ撮像用の撮像素子を用いることも可能である。
【００７９】
本実施形態に係る撮像ユニット２０において、第１撮像素子２０１から得られる第１撮像画像は、先だって言及したように、発光薬剤ＬＲからの発光に対応する波長帯域（すなわち、発光波長帯域）での像が撮像された画像となり、第２撮像素子２０３から得られる第２撮像画像は、発光薬剤ＬＲからの発光に対応する波長以外の波長帯域（すなわち、発光波長帯域以外の波長帯域）での像が撮像された画像となる。
【００８０】
本実施形態に係る撮像ユニット２０に設けられることが好ましい撮像光学系２１１は、観察対象物Ｓからの光を、第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３へと導光するための光学系である。かかる撮像光学系２１１は、例えば、医療用顕微鏡ユニットや医療用内視鏡ユニット等に設けられる各種の光学系を適宜利用することが可能である。
【００８１】
また、本実施形態に係る撮像光学系２１１は、観察対象物Ｓからの光を、発光波長帯域の光と、発光波長帯域以外の波長帯域の光と、に分岐する分岐光学系を更に有していることが好ましい。撮像光学系２１１が上記のような分岐光学系を更に有していることで、観察対象物Ｓからの光を、より確実に、発光波長帯域の光と、発光波長帯域以外の波長帯域の光と、に分離することが可能となり、第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３のそれぞれから得られる撮像画像の信号雑音比を更に向上させることが可能となる。
【００８２】
かかる撮像光学系の一例を、図９Ａ及び図９Ｂに示した。図９Ａでは、撮像光学系２１１を構成する光学素子として、励起光カットフィルタＣＦと、分岐光学系として機能するダイクロイックミラーＤＭ１１と、が設けられている。
【００８３】
励起光カットフィルタＣＦは、本実施形態に係る画像取得システム１において、発光薬剤ＬＲからの発光を観察する際に、第１狭帯域光源１０１から出射される励起光が第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３に導光されるのを防止するために、必要に応じて設けられる。かかる励起光カットフィルタＣＦは、撮像光学系２１１の光路上に対して、着脱可能なように設けられることが好ましく、必要に応じて光路上に配置されることが好ましい。このような励起光カットフィルタＣＦは、特に限定されるものではなく、公知の各種の波長選択フィルタ等を適宜利用することが可能である。
【００８４】
また、分岐光学系として機能するダイクロイックミラーＤＭ１１には、図９Ａに示した例では、発光波長帯域に属する光は反射させて、第１撮像素子２０１へと結像されるようにし、発光波長帯域以外の波長帯域に属する光は透過させて、第２撮像素子２０３へと結像されるような光学特性を有する波長選択フィルタが設けられている。例えば発光薬剤ＬＲとして５−ＡＬＡが用いられる場合、ダイクロイックミラーＤＭ１１に設けられる波長選択フィルタは、５−ＡＬＡの蛍光波長である６４０ｎｍ近傍の光（例えば、６４０ｎｍ±１０ｎｍの範囲の光）は反射して、それ以外の波長帯域の光は透過するような光学特性を有することとなる。
【００８５】
また、本実施形態に係る撮像光学系２１１では、例えば図９Ｂに示したように、ダイクロイックミラーＤＭ１１の代わりに、複数のプリズムで構成された色分解プリズムＰＲが用いられていてもよい。かかる色分解プリズムＰＲでは、光路の上流側に位置する１番目のプリズムと、２番目に位置するプリズムと、の接合面に、波長選択フィルタＦＬ１が設けられており、かかる波長選択フィルタＦＬ１は、図９Ａと同様な光学特性を有している。分岐光学系として、図９Ｂに示したような色分解プリズムＰＲを１つ用いることで、最大で３つの撮像素子を用いることが可能となり、観察対象物Ｓからの光を、３つの光束に分離することが可能となる。
【００８６】
また、本実施形態に係る撮像光学系２１１では、第２撮像素子２０３として機能する撮像素子は、１つの撮像素子で構成されていてもよいし、複数の撮像素子で構成されていてもよい。図１０Ａに示したように、例えば２つのダイクロイックミラーＤＭ１１、ＤＭ１３を用いることで、発光波長帯域以外の光を、ダイクロイックミラーＤＭ１３により、第２撮像素子２０３として機能する撮像素子２０３Ａ，２０３Ｂのそれぞれに更に分離することが可能となる。
【００８７】
また、図１０Ｂに示したように、色分解プリズムＰＲにおいて、光路の上流側からみて２番目に位置するプリズムと、３番目に位置するプリズムと、の接合面に波長選択フィルタＦＬ２を更に設けることで、発光波長帯域以外の光を、第２撮像素子２０３として機能する撮像素子２０３Ａ，２０３Ｂのそれぞれに更に分離することが可能となる。
【００８８】
このように、ダイクロイックミラーを複数用いたり、複数のプリズムが組み合わされた色分解プリズムを用いることで、観察対象物Ｓからの光を、３以上の光路に分離することが可能となる。これにより、複数の発光薬剤ＬＲからの発光を同時観察する場合等に、波長選択フィルタの光学特性を適宜調整することで、複数の発光薬剤ＬＲからの発光を分離して、異なる撮像素子で撮像することが可能となる。
【００８９】
本実施形態に係る撮像ユニット２０において、第１撮像素子２０１として機能する撮像素子と、第２撮像素子２０３として機能する撮像素子とは、着目する発光薬剤ＬＲからの発光波長に応じて変わる。そのため、例えば図１０Ａに示したような撮像ユニット２０において、ある発光薬剤ＬＲ１では、符号２０１が付された撮像素子が第１撮像素子として機能するが、他の発光薬剤ＬＲ２では、符号２０３Ａが付された撮像素子が第１撮像素子として機能する場合が生じうる。
【００９０】
以上、図８〜図１０Ｂを参照しながら、本実施形態に係る撮像ユニット２０について、詳細に説明した。
【００９１】
＜演算処理ユニットの構成の一例について＞
次に、図１１及び図１２を参照しながら、本実施形態に係る画像取得システム１が備える演算処理ユニット３０の構成の一例について説明する。図１１は、本実施形態に係る画像取得システムにおける演算処理ユニットの構成の一例を示したブロック図であり、図１２は、本実施形態に係る演算処理ユニットにおける画像処理方法について説明するための説明図である。
【００９２】
本実施形態に係る演算処理ユニット３０は、光源ユニット１０及び撮像ユニット２０の稼働状況を統括的に制御する。また、本実施形態に係る演算処理ユニット３０は、撮像ユニット２０から出力された２種類の撮像画像（第１撮像画像及び第２撮像画像）を用いて、観察対象物Ｓに関する撮像画像を生成し、得られた撮像画像を、画像取得システム１の使用者に提供する。
【００９３】
かかる機能を有する演算処理ユニット３０は、図１１に模式的に示したように、撮像処理制御部３０１と、データ取得部３０３と、画像処理部３０５と、出力制御部３０７と、表示制御部３０９と、記憶部３１１と、を主に備える。
【００９４】
撮像処理制御部３０１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、入力装置、通信装置等により実現される。撮像処理制御部３０１は、使用者である医師等からの入力操作に応じて、光源ユニット１０及び撮像ユニット２０の稼働状態を制御する処理部である。
【００９５】
例えば、撮像処理制御部３０１は、光源ユニット１０に設けられたそれぞれの光源を制御して、各光源のオン／オフ状態や、各光源から出射される光の強度（光量）を制御することができる。このような光源の制御は、例えば、各光源に印加される駆動電圧の大きさを制御する等により実現することができる。これにより、撮像処理制御部３０１は、先だって言及したような所定の色温度及び色座標を有する照明光を、実現することが可能となる。なお、光源ユニット１０を制御する際、撮像処理制御部３０１は、先だって説明したように、光源ユニット１０として設けられた各光源の稼働状態を、互いに独立に制御することが好ましい。
【００９６】
また、撮像処理制御部３０１は、撮像ユニット２０に設けられた各撮像素子の稼働状態を制御して、光源ユニット１０からの照明光の照射タイミングと、撮像ユニット２０における各撮像素子の撮像タイミングと、を同期させる等の各種の制御を実施することができる。更に、撮像処理制御部３０１は、撮像ユニット２０に設けられた各撮像素子のゲインやホワイトバランス等を適宜制御して、所望の状態とすることができる。これにより、各撮像素子において、より信号雑音比に優れた撮像画像を生成することが可能となる。
【００９７】
撮像処理制御部３０１は、上記のような制御の他にも、光源ユニット１０及び撮像ユニット２０に対して実施されうる各種の公知の制御を実施することが可能である。
【００９８】
また、撮像処理制御部３０１は、光源ユニット１０及び撮像ユニット２０の稼働状態を表す情報を、適宜、データ取得部３０３や画像処理部３０５に出力することができる。これにより、データ取得部３０３や画像処理部３０５は、どの撮像素子から得られた撮像画像が、第１撮像画像に該当し、どの撮像素子から得られた撮像画像が、第２撮像画像に該当するのか、等といった各種の判断を容易に行うことが可能となる。
【００９９】
データ取得部３０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。データ取得部３０３は、撮像ユニット２０に設けられたそれぞれの撮像素子から出力される撮像画像（すなわち、第１撮像画像及び第２撮像画像）のデータを取得する。データ取得部３０３が取得した各撮像素子から出力された撮像画像のデータは、後段の画像処理部３０５へと出力される。また、データ取得部３０３は、撮像ユニット２０から出力された各撮像画像のデータに対して、当該データを取得した日時等に関する時刻情報を関連付けて、後段の記憶部３１１等に履歴情報として格納してもよい。
【０１００】
画像処理部３０５は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。画像処理部３０５は、第１撮像素子２０１として機能する撮像素子から出力された第１撮像画像と、第２撮像素子２０３として機能する撮像素子から出力された第２撮像画像と、を用いて、観察対象物Ｓに関する撮像画像を生成する。より詳細には、図１２に模式的に示したように、画像処理部３０５は、発光薬剤からの発光に対応する波長帯域（発光波長帯域）での撮像画像である第１撮像画像と、発光薬剤からの発光に対応する波長帯域以外での撮像画像である第２撮像画像と、を互いに合成することで、観察対象物Ｓに関する撮像画像を生成する。第１撮像素子２０１及び第２撮像素子２０３は、観察対象物Ｓの同一の視野を撮像するため、第１撮像画像と第２撮像画像とを互いに合成することで、合成画像を容易に生成することができる。
【０１０１】
例えば、観察対象物Ｓに対して、発光薬剤ＬＲとして５−ＡＬＡが導入されており、かつ、使用者により通常観察時の動作が指定された場合、第２撮像素子２０３として機能する撮像素子には、赤色波長帯域が抜けた波長成分しか結像しない。そのため、第２撮像素子２０３から得られる第２撮像画像のみを用いた場合には、正しいカラー画像を生成することはできない。しかしながら、抜けている赤色波長帯域ＣＭＯＳ１の信号のみでは正しいカラー画像は現像できないが、抜けている赤色波長帯域の成分は、第１撮像素子２０１として機能する撮像素子に結像している。そのため、第１撮像画像と第２撮像画像とを組み合わせることで、正しいカラー画像を生成することが可能となる。より詳細には、画像処理部３０５は、第１撮像画像を構成しているＲ成分の信号と、第２撮像画像を構成しているＧ成分及びＢ成分の信号と、を組み合わせることで、通常のカラー撮像画像を生成する。
【０１０２】
例えば、観察対象物Ｓに対して、発光薬剤ＬＲとして５−ＡＬＡが導入されており、かつ、使用者により蛍光観察時の動作が指定された場合、第１撮像素子２０１として機能する撮像素子には、５−ＡＬＡの蛍光が結像し、５−ＡＬＡの蛍光以外の成分は結像しない。これにより、第１撮像画像の信号雑音比を格段に向上させることが可能となる。また、第２撮像素子２０３として機能する撮像素子からは、先だって説明したような照明光の色温度及び色座標の調整により、通常観察時と同等の背景画像を得ることができる。そのため、第１撮像画像と第２撮像画像とを組み合わせることで、５−ＡＬＡの蛍光が重畳された、観察対象物Ｓのカラー撮像画像を得ることができる。
【０１０３】
この際、使用者が発光薬剤ＬＲからの発光をより把握しやすいようにするために、画像処理部３０５は、発光薬剤ＬＲからの発光を、当該発光の色相に依らずに、観察対象物Ｓ中では存在しないような色相（例えば、観察対象物Ｓが生体組織である場合、緑色）に変換した上で、第２撮像画像と組み合わせてもよい。このようにすることで、使用者は、生成された撮像画像において発光が存在している部位を、容易に把握することが可能となる。
【０１０４】
なお、照明光をＷ光源１０５Ａからの広帯域光（白色光）のみで構成した場合、照明光に含まれる赤色波長帯域の成分は、第１撮像素子２０１として機能する撮像素子に結像してしまい、第１撮像素子２０１には、５−ＡＬＡの蛍光に加えて、照明光に含まれる赤色波長帯域の成分が結像することとなり、第１撮像画像の信号雑音比が低下してしまう。
【０１０５】
画像処理部３０５は、以上のようにして、観察対象物Ｓに関する撮像画像を生成すると、生成した撮像画像のデータを、出力制御部３０７に出力する。また、画像処理部３０５は、生成した撮像画像のデータに対し、当該データを生成した日時等の時刻情報を関連付けた上で、記憶部３１１等に履歴情報として格納してもよい。
【０１０６】
出力制御部３０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。出力制御部３０７は、画像処理部３０５により生成された観察対象物Ｓに関する撮像画像のデータの出力を制御する。例えば、出力制御部３０７は、画像処理部３０５により生成された観察対象物Ｓに関する撮像画像のデータを、プリンタ等の出力装置を介して出力させて、ユーザに紙媒体として提供してもよいし、各種の記録媒体に出力させてもよい。また、出力制御部３０７は、画像処理部３０５により生成された観察対象物Ｓに関する撮像画像のデータを、外部に設けられたコンピュータ、サーバ、プロセスコンピュータ等といった各種の情報処理装置に出力させて、画像データの共有を図るようにしてもよい。また、出力制御部３０７は、後述する表示制御部３０９と連携しながら、画像処理部３０５により算出された観察対象物Ｓに関する撮像画像のデータを、画像取得システム１が備える各種のディスプレイ等の表示装置や、画像取得システム１の外部に設けられた各種のディスプレイ等の表示装置に出力させてもよい。
【０１０７】
表示制御部３０９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置、通信装置等により実現される。表示制御部３０９は、画像処理部３０５により生成された、観察対象物Ｓに関する撮像画像や、かかる撮像画像に関連する各種の情報を、画像取得システム１が備えるディスプレイ等の出力装置や画像取得システム１の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、画像取得システム１の使用者は、着目している観察対象物に関する様々な情報を、その場で把握することが可能となる。
【０１０８】
記憶部３１１は、例えば、演算処理ユニット３０が有するＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部３１１は、撮像処理制御部３０１や画像処理部３０５が各種の処理を実施する際に利用する各種のデータベースやソフトウェアプログラム等が格納されている。また、記憶部３１１には、撮像処理制御部３０１が実施する各種の制御処理や画像処理部３０５が実施する各種の画像処理等における各種の設定情報や、本実施形態に係る演算処理ユニット３０が何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等が、適宜記録される。この記憶部３１１は、撮像処理制御部３０１、データ取得部３０３、画像処理部３０５、出力制御部３０７、表示制御部３０９等が、自由にデータのリード／ライト処理を行うことが可能である。
【０１０９】
以上、本実施形態に係る演算処理ユニット３０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１１０】
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理ユニットの各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０１１１】
＜演算処理ユニットのハードウェア構成の一例について＞
次に、図１３を参照しながら、本開示の実施形態に係る演算処理ユニット３０のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１３は、本開示の実施形態に係る演算処理ユニット３０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１１２】
演算処理ユニット３０は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理ユニット３０は、更に、ホストバス９０７と、ブリッジ９０９と、外部バス９１１と、インターフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。
【０１１３】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、又はリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、演算処理ユニット３０内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
【０１１４】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【０１１５】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ及びレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理ユニット３０の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、演算処理ユニット３０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１１６】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプなどの表示装置や、スピーカ及びヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１７は、例えば、演算処理ユニット３０が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理ユニット３０が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１１７】
ストレージ装置９１９は、演算処理ユニット３０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、及び外部から取得した各種データなどを格納する。
【０１１８】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理ユニット３０に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【０１１９】
接続ポート９２３は、機器を演算処理ユニット３０に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、演算処理ユニット３０は、外部接続機器９２９から直接各種データを取得したり、外部接続機器９２９に各種データを提供したりする。
【０１２０】
通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線又は無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、又は、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１２１】
以上、本開示の実施形態に係る演算処理ユニット３０の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１２２】
＜画像取得方法について＞
次に、図１４を参照しながら、以上説明したような画像取得システム１を用いた画像取得方法の流れの一例について、簡単に説明する。図１４は、本実施形態に係る画像取得方法の流れの一例を示した流れ図である。
【０１２３】
まず、以上説明したような画像取得システム１に対し、使用者は、観察モード（すなわち、可視光波長帯域の照明光を用いた通常観察を実施するのか、発光薬剤からの発光を観察するのか）を設定する（ステップＳ１０１）。その後、画像取得システム１の演算処理ユニット３０に設けられた撮像処理制御部３０１は、設定された観察モードに基づき、光源ユニット１０を制御して（ステップＳ１０３）、所望の状態の照明光が実現されるようにする。
【０１２４】
画像取得システム１の光源ユニット１０は、演算処理ユニット３０の制御のもとで、観察モードに適合した照明光を、観察対象物に照射し（ステップＳ１０５）、画像取得システム１の撮像ユニット２０は、演算処理ユニット３０の制御のもとで、観察対象物を撮像する（ステップＳ１０７）。撮像ユニット２０に設けられた各撮像素子は、生成した撮像画像を、演算処理ユニット３０へと出力する。
【０１２５】
画像取得システム１の演算処理ユニット３０は、各撮像素子から得られた撮像画像を合成して（ステップＳ１０９）、観察対象物に関する撮像画像とする。その後、演算処理ユニット３０は、得られた観察対象物に関する撮像画像を出力する（ステップＳ１１１）。これにより、画像取得システム１の使用者は、着目している観察対象物に関する撮像画像を得ることができる。
【０１２６】
以上、図１４を参照しながら、本実施形態に係る画像取得方法の流れの一例を簡単に説明した。
【０１２７】
＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態に係る画像取得システム及び画像取得方法を用いることで、発光薬剤からの発光波長が可視光帯域に属している場合であっても、発光画像の信号雑音比の低下を招くことなく発光画像を、撮像の際のフレームレートを低下させたり、光源の点滅を生じさせたりすることなく、取得することが可能となる。
【０１２８】
また、上記のような本実施形態に係る画像取得システムでは、システムのハードウェア的な構成を変更することなく、通常観察と、発光薬剤からの発光の観察と、を切り替えることができるため、使用者の利便性がより一層向上する。
【０１２９】
また、上記のような本実施形態に係る画像取得システムの光源ユニット１０及び撮像ユニット２０の構成を拡張することで、１つの発光薬剤だけでなく、複数の発光薬剤を用いた観察を実施することが可能となる。
【０１３０】
照明光と発光薬剤からの発光とが混在した状態で生成される、信号雑音比の低い撮像画像を用いる場合、腫瘍同定や区域同定といった発光イメージングの機能を十分に発揮させることができず、医師等は、誤診や間違った判断を実施する可能性が生じる。しかしながら、本実施形態に係る画像取得システム及び画像取得方法を用いることで、信号雑音比の優れた発光画像と、通常の撮像画像と、を同時に得ることができるため、背景色の存在する発光画像を使用者に提供することができる。そのため、使用者は、画面切り替えや光源切り替えといった操作を行うことなく、発光画像を見ながら手術の操作を実施することができる。また、画面切り替え操作が必要ないということは、一つの画面を注視することを可能とするため、使用者のストレス低減につながる。また、光源の切り替えは、通常、光学フィルタの切り替えなどのようなハード的スイッチで実施されるため、装置の部品点数削減にもつながる。
【０１３１】
また、本実施形態に係る画像取得システムを用いることで、複数の発光薬剤を用いた発光イメージングを実現することができる。これにより、例えば、ＩＣＧで血管同定を行い、５−ＡＬＡで腫瘍同定しながらの腫瘍を摘出するなど、今まで実施することが出来なかった操作を実施することができる。
【実施例】
【０１３２】
続いて、実施例を示しながら、本開示に係る画像取得システム及び画像取得方法について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本開示に係る画像取得システム及び画像取得方法のあくまでも一例にすぎず、本開示に係る画像取得システム及び画像取得方法が下記に示す例に限定されるものではない。【０１３３】
以下に示す各実施例では、図３に示したような光源ユニット１０を有する画像取得システム１を用いて、生体組織に導入された発光薬剤からの発光を観察する場合について、光源ユニット１０から出射される照明光のスペクトルと、撮像ユニット２０の分岐光学系に設けられる波長選択フィルタの光学特性と、に基づきシミュレーションを実施し、信号雑音比がどのくらい向上するのかを検証した。【０１３４】
なお、赤色光として、波長６３８ｎｍの赤色光を想定し、緑色光として、波長５２５ｎｍの緑色光を想定し、青色光として、波長４４５ｎｍの青色光を想定した。また、広帯域光として、図５に示したスペクトルを有する白色光を想定した。また、比較の基準として、図５に示したスペクトルを有する白色光のみを用いた場合についても、同様にシミュレーションを行った。【０１３５】
以下に示す各実施例では、背景光の強度に対する蛍光薬剤からの蛍光の強度の比率を、信号雑音比として取り扱い、検証を行った。【０１３６】
（実施例）
撮像ユニット２０に設けられる撮像光学系２１１として、図１５に示したような撮像光学系を想定し、蛍光薬剤５−ＡＬＡからの蛍光を観察する場合について、シミュレーションを行った。ここで、波長選択フィルタＦＬ１は、５−ＡＬＡの蛍光は、カラー撮像素子Ｂに結像し、それ以外の波長帯域の光は、カラー撮像素子Ａに結像するような光学特性を有するものとした。【０１３７】
また、上記の緑色光、青色光及び白色光を用いて、色温度６０００Ｋ、色座標（Ｘ，Ｙ）＝（０．３２２，０．３４１）の白色光が実現されているものとした。【０１３８】
シミュレーションの結果、白色光のみを用いた場合と比較して、５−ＡＬＡの蛍光に関する信号雑音比は、２．３倍に改善することが明らかとなった。【０１３９】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。【０１４０】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。【０１４１】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
観察対象物中に存在し、かつ、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤を励起するための第１狭帯域光を出射する第１狭帯域光源と、
前記発光薬剤の発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源と、
前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光よりも広い波長帯域を有し、前記観察対象物を照明するための広帯域光を出射する広帯域光源と、
前記発光薬剤からの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子と、
前記発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する１又は複数の撮像素子で構成される第２撮像素子と、を備え、
前記第１撮像素子から得られた第１撮像画像と、前記第２撮像素子から得られた第２撮像画像と、が互いに合成されて、前記観察対象物に関する撮像画像とされる、画像取得システム。
（２）
前記第１狭帯域光又は前記第２狭帯域光の少なくとも何れかと、前記広帯域光と、が少なくとも合波された、所定の色温度及び色座標を有する光が、前記観察対象物を照明するための照明光として用いられる、（１）に記載の画像取得システム。
（３）
前記発光薬剤からの発光を観察しない場合には、前記第１狭帯域光又は前記第２狭帯域光の少なくとも何れかと、前記広帯域光と、が合波されることで、所定の色温度及び色座標が実現された光が、前記照明光として用いられ、
前記発光薬剤からの発光を観察する場合には、前記第２狭帯域光の強度が抑制され、かつ、前記第１狭帯域光及び前記広帯域光の強度が増減されることで、所定の色温度及び色座標が実現された光が、前記照明光として用いられる、（２）に記載の画像取得システム。
（４）
前記発光薬剤からの発光を観察する場合、前記第２狭帯域光源は、オフとされるか、又は、駆動電圧が前記第２狭帯域光の発振閾値電圧未満に制御される、（３）に記載の画像取得システム。
（５）
前記発光薬剤からの発光を観察しない場合には、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像とが互いに合成されて、前記観察対象物のカラー撮像画像が出力され、
前記発光薬剤からの発光を観察する場合には、前記第１撮像画像と前記第２撮像画像とが互いに合成されて、前記発光薬剤からの発光が重畳された前記観察対象物のカラー撮像画像が出力される、（３）又は（４）に記載の画像取得システム。
（６）
前記照明光は、白色光である、（２）〜（５）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（７）
前記色温度が、５０００Ｋ以上６５００Ｋ以下の範囲内となり、前記色座標（Ｘ，Ｙ）が、Ｘ：０．３以上０．４以下、かつ、Ｙ：０．３以上０．４以下の範囲内となるように、前記狭帯域光と前記広帯域光とが合波される、（２）〜（６）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（８）
前記第１狭帯域光源、前記第２狭帯域光源、及び、前記広帯域光源は、互いに独立に駆動されて、強度が制御される、（２）〜（７）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（９）
前記観察対象物からの光を、前記発光波長帯域の光と、前記発光波長帯域以外の波長帯域の光と、に分岐する分岐光学系を更に備える、（１）〜（８）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（１０）
前記分岐光学系は、
前記発光波長帯域の光と前記発光波長帯域以外の波長帯域の光とを分離する波長選択フィルタと、
ダイクロイックミラー、又は、複数のプリズムで構成された色分解プリズムの少なくとも何れかと、を含む、（９）に記載の画像取得システム。
（１１）
前記観察対象物からの光は、医療用顕微鏡ユニット、又は、医療用内視鏡ユニットを介して、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子に結像する、（１）〜（１０）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（１２）
狭帯域光源として、青色光を出射する青色狭帯域光源、緑色光を出射する緑色狭帯域光源、及び、赤色光を出射する赤色狭帯域光源を少なくとも備え、
前記青色狭帯域光源、前記緑色狭帯域光源、又は、前記赤色狭帯域光源の少なくとも何れかが、前記第１狭帯域光源及び／又は前記第２狭帯域光源として機能する、（１）〜（１１）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（１３）
前記第１狭帯域光源、及び、前記第２狭帯域光源として、互いに独立に、レーザ光源、半導体レーザ光源、又は、発光ダイオードが用いられ、
前記広帯域光源として、ランプ光源、発光ダイオード、又は、蛍光体励起光源が用いられる、（１）〜（１２）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（１４）
前記発光薬剤は、フルオレセイン、５−アミノレブリン酸（５−ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃ  ａｃｉｄ：５−ＡＬＡ）、又は、レザフィリンの少なくとも何れかである、（１）〜（１３）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（１５）
前記観察対象物は、生体組織である、（１）〜（１４）の何れか１つに記載の画像取得システム。
（１６）
観察対象物中に存在し、かつ、可視光波長帯域に属する波長で発光する発光薬剤を励起するための第１狭帯域光を出射する第１狭帯域光源、及び、前記発光薬剤の発光ピーク波長±３０ｎｍの範囲の波長帯域を有する第２狭帯域光を出射する第２狭帯域光源の少なくとも何れかと、前記第１狭帯域光及び前記第２狭帯域光よりも広い波長帯域を有し、前記観察対象物を照明するための広帯域光を出射する広帯域光源と、から、前記観察対象物に向けて、照明光を照射することと、
前記観察対象物からの光を、前記発光薬剤からの発光に対応する波長を含む発光波長帯域の光が結像する第１撮像素子、及び、前記発光波長帯域以外の波長帯域の光が結像する１又は複数の撮像素子で構成される第２撮像素子のそれぞれで受光することと、
前記第１撮像素子から得られた第１撮像画像と、前記第２撮像素子から得られた第２撮像画像と、を互いに合成して、前記観察対象物に関する撮像画像することと、を含む、画像取得方法。
【符号の説明】
【０１４２】
１    画像取得システム
１０    光源ユニット
２０    撮像ユニット
３０    演算処理ユニット
１０１    第１狭帯域光源
１０３    第２狭帯域光源
１０５    広帯域光源
１１１    狭帯域光源
１１３    合波光学系
１１５    照明光学系
２０１    第１撮像素子
２０３    第２撮像素子
２１１    撮像光学系
３０１    撮像処理制御部
３０３    データ取得部
３０５    画像処理部
３０７    出力制御部
３０９    表示制御部
Ｓ    観察対象物
ＬＲ    発光薬剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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】
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【国際調査報告】
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