JP2011125404A

JP2011125404A - 光制御装置、制御装置、光学スコープ及び光走査型光学装置

Info

Publication number: JP2011125404A
Application number: JP2009284471A
Authority: JP
Inventors: Naritsuyo On; 成剛温
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-30
Also published as: US20120241620A1; WO2011074447A1

Abstract

【課題】特定波長帯域に対応する画像の照明不足を解消し、クリアな画像を生成できる光制御装置、制御装置、光学スコープ及び光走査型光学装置等を提供すること。
【解決手段】光制御装置は、光源からの光をスポット状に被検体に対して照射し、スポット状に照射された光であるスポット光を走査しながらその戻り光を検出する光走査型光学装置に搭載される光制御装置であって、白色光と、特定の波長帯域を有する特殊光とを被検体に照射する光照射部１０３と、白色光の照射時間に対して特殊光の照射時間が長くなるよう制御する照射時間制御部１１２と、照射時間が制御された白色光の照射による被検体からの第１の戻り光を検出し、照射時間が制御された特殊光の照射による被検体からの第２の戻り光を検出する光検出部１０７とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、光制御装置、制御装置、光学スコープ及び光走査型光学装置等に関する。

内視鏡検診において、被写体の画像を診察用モニタに表示するため、内視鏡スコープの挿入部先端にライトガイド、鉗子チャンネル、ＣＣＤ及び送気・送水チャンネルなどを取り付けることが普通である。ただし、この場合、内視鏡スコープの挿入部のサイズが太くなり、患者や医者に負担がかかる。また、従来の内視鏡スコープにおいて、通常光光源及び特殊光光源を切換えて診査能力を向上させることが可能だが、同じタイミングで通常光画像と特殊光画像を同時に表示させることが困難である。

これらの課題を改善するために、特許文献１は、ＲＧＢレーザまたは他の光源をそれぞれ、迅速に光源を順次に切り替えて発光し、光ファイバーを通して被写体に対してスポット状に順次走査しながら照射し、その戻り光を検出して画像を形成する技術を提案している。特許文献１では、細い光ファイルバーを用いるため、内視鏡スコープの小型化が実現できる。また、通常光画像と特殊光画像を同時に構成することも可能のため、診断能力を高めることが可能となる。

特開２００３−５３５６５９号公報

上述の特許文献１においては、通常光光源と特殊光光源に対して時系列的に発光させるため、その戻り光から形成した通常光画像に比べて、特殊光に対応する波長帯域が狭いことが原因で、形成した特殊光画像は暗いという課題が残る。後段の処理でゲインアップなどの処理で明るくすることも可能だが、暗部のノイズも増幅される怖れがある。

本発明の幾つかの態様によれば、特定波長帯域に対応する画像の照明不足を解消し、クリアな画像を生成できる光制御装置、制御装置、光学スコープ及び光走査型光学装置等を提供できる。

本発明の一態様は、光源からの光をスポット状に被検体に対して照射し、スポット状に照射された光であるスポット光を走査しながらその戻り光を検出する光走査型光学装置に搭載される光制御装置であって、白色光と、特定の波長帯域を有する特殊光とを被検体に照射する光照射部と、前記白色光の照射時間に対して前記特殊光の照射時間が長くなるように制御する照射時間制御部と、照射時間が制御された前記白色光の照射による前記被検体からの第１の戻り光を検出し、照射時間が制御された前記特殊光の照射による前記被検体からの第２の戻り光を検出する光検出部と、を含む光制御装置に関係する。

本発明の一態様では、白色光の照射時間に対して、特殊光の照射時間が長くなるように制御される。そしてその戻り光を検出するため、特定波長帯域に対応する画像の照明不足を解消し、クリアな画像を取得できる。

本発明の他の態様は、光源からの光をスポット状に被検体に対して照射し、スポット状に照射された光であるスポット光を走査しながらその戻り光を検出する光走査型光学装置であって、白色光と、特定の波長帯域を有する特殊光とを被検体に照射する光照射部と、前記白色光の照射時間に対して前記特殊光の照射時間が長くなるように制御する照射時間制御部と、照射時間が制御された前記白色光の照射による前記被検体からの第１の戻り光を検出し、照射時間が制御された前記特殊光の照射による前記被検体からの第２の戻り光を検出する光検出部と、を含み、前記光照射部は、前記白色光を発光する通常光光源から前記白色光を取得して照射し、前記特殊光を発光する特殊光光源から前記特殊光を取得して照射する光走査型光学装置に関係する。

本発明の他の態様によれば、通常光光源から白色光を取得し、特殊光光源から特殊光を取得する。そして白色光の照射時間に対して、特殊光の照射時間が長くなるように制御される。その上で戻り光を検出するため、特定波長帯域に対応する画像の照明不足を解消し、クリアな画像を取得できる光走査型光学装置を実現できる。

本発明の他の態様は、光源からの光をスポット状に被検体に対して照射し、スポット状に照射された光であるスポット光を走査しながらその戻り光を検出する光走査型光学装置であって、白色光と、特定の波長帯域を有する特殊光とを被検体に照射する光照射部と、前記白色光の照射時間に対して前記特殊光の照射時間が長くなるように制御する照射時間制御部と、照射時間が制御された前記白色光の照射による前記被検体からの第１の戻り光を検出し、照射時間が制御された前記特殊光の照射による前記被検体からの第２の戻り光を検出する光検出部と、を含み、前記光照射部は、単一の前記光源が発した光に対し、前記白色光を透過する第１のフィルタを適用することで前記白色光を取得し、前記特殊光を透過する第２のフィルタを適用することで前記特殊光を取得する光走査型光学装置。

本発明の他の態様によれば、単一の白色光光源と複数のフィルタを用いて、白色光と特殊光を取得する。そして白色光の照射時間に対して、特殊光の照射時間が長くなるように制御される。その上で戻り光を検出するため、特定波長帯域に対応する画像の照明不足を解消し、クリアな画像を取得できる光走査型光学装置を実現できる。

光走査型光学装置の構成例。通常光光源の分光特性。ＮＢＩにおける特殊光光源の分光特性。通常光光源と特殊光光源の発光タイミングの例。通常光光源と特殊光光源の発光タイミングの他の例。発光制御部の構成例。光照射部の構成例。光ファイバーの走査方向の例。点順次操作における照射スポットと発光光源の例。光ファイバーの走査方向の他の例。光ファイバーの走査方向の他の例。光検出部と画像処理部の構成例。第１の画像構成部の構成例。第２の画像構成部の構成例。第１補間部の構成例。第２補間部の構成例。ラスタスキャン形式の画像構成の説明図。バイリニア補間の説明図。ＡＦＩにおける特殊光光源の分光特性。ＡＦＩにおける光検出部の構成例。光走査型光学装置の他の構成例。光照射部の他の構成例。光照射部の他の構成例。図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）、図２４（Ｃ）は回転フィルタの構成例。鉗子チャンネル系内視鏡の挿入部の説明図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．第１の実施形態
まず、本実施形態の手法の概要について説明する。通常光画像と同時に特殊光画像を取得し、病変部を観察する手法において、特殊光画像は病変部が周囲とは異なった色味で表示されるため（例えば狭帯域光観察において扁平上皮癌等の病変が褐色で表示される）、通常光による観察に比べて病変部の視認性が高い。しかし通常光による観察に比べて照射する光の波長帯域が狭く、光量が少ないため、全体には暗く見づらい画像になってしまう。

そこで本出願人は特殊光照射時間を通常光の照射時間に比べて長くして、明るくノイズの少ない特殊光画像を取得する手法を提案している。具体的には、図１に示すように、照射時間制御部１１２により特殊光の照射時間が通常光の照射時間に比べ長くなるように制御される。実際の発光制御は発光制御部１０６によって行われ、発光制御部１０６からの信号により通常光光源１０１と特殊光光源１０２の発光が制御される。

具体的な発光タイミングを示したものが後述する図４である。ここでＬ１、Ｌ２、Ｌ３が通常光の発光タイミングであり、Ｌ４、Ｌ５が特殊光の発光タイミングである。このようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３に比べてＬ４、Ｌ５の発光時間が長くなるような制御が行われる。これにより特殊光画像の照明不足を解消し、明るくノイズの少ない特殊光画像を取得することが可能になる。詳細については第１の実施形態において説明する。

なおシステムの構成は図１に限定されるものではなく、光源部等について異なった構成であっても良い。変形例を第２の実施形態において詳細に説明する。

図１は、本願の第１の実施形態の構成例である。被写体１００を観察する光制御装置（光走査型光学装置）は、通常光光源１０１、特殊光光源１０２、光照射部１０３、光ファイバー１０４、挿入部１０５、発光制御部１０６、光検出部１０７、画像処理部１０８、信号制御部１０９、表示装置１１０、メモリ１１１、照射時間制御部１１２を含む。なお光制御装置の構成はこれに限定されず、これらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

この光制御装置は内視鏡検査に適用することも考えられるため、挿入部１０５は体内に挿入できるように湾曲が可能で細長くパイプ状になっており、光ファイバー１０４は挿入部１０５の後部から貫通し挿入部１０５の先端部までつながっている。光照射部１０３は挿入部１０５に接続されている。光検出部１０７は光照射部１０３から光信号を受け取り、画像処理部１０８へ光信号を送り出す構成となっている。画像処理部１０８は、表示装置１１０に接続されている。発光制御部１０６は通常光光源１０１、特殊光光源１０２、光照射部１０３、光検出部１０７、画像処理部１０８及びメモリ１１１と双方向に接続されている。メモリ１１１は画像処理部１０８に接続されている。信号制御部１０９は、光検出部１０７、画像処理部１０８と双方向に接続されている。照射時間制御部１１２は発光制御部１０６に接続されている。

図１において、光源の発光制御、光信号及び画像信号の流れを説明する。通常光光源１０１はＬ１、Ｌ２、Ｌ３の三つのＬＥＤ単色光源から構成されている。この三つのＬＥＤ単色光源はそれぞれに特定の分光特性をもっている。本実施形態では、図２に示すように、Ｌ１のＬＥＤ単色光源はＲ０（５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）、Ｌ２のＬＥＤ単色光源はＧ０（４８０ｎｍ〜６００ｎｍ）、Ｌ３のＬＥＤ単色光源はＢ０（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）の分光特性に対応している。このＬ１は赤色、Ｌ２は緑色、Ｌ３は青色を発光するため、３つのＬＥＤ単色光源の発光を合成すると、白色光になる。このＬ１、Ｌ２、Ｌ３のＬＥＤ単色光源の照射からの戻り光から形成した画像は通常光画像である。

一方、特殊光光源１０２はＬ４、Ｌ５の二つのＬＥＤ単色光源から構成されている。この二つのＬＥＤ単色光源はそれぞれ特定の分光特性をもっている。本実施形態では、図３に示すように、Ｌ４のＬＥＤ単色光源はＧ１（５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）、Ｌ５のＬＥＤ単色光源はＢ１（３９０ｎｍ〜４４５ｎｍ）の分光特性に対応している。内視鏡診断の分野では、血液中のヘモグロビンに吸収しやすいこのＧ１及びＢ１の狭帯域の分光特性を持つ光源を生体に照射することにより、特殊光画像（ＮＢＩ画像）を形成し、粘膜表層の毛細血管、粘膜微細模様の強調表示を実現する。このＮＢＩ画像は食道や大腸、胃などのがんの診断に効果が高い。本実施形態においては、特に説明がない限り、特殊光がＧ１及びＢ１から構成される狭帯域光観察（ＮＢＩ）を例にとって説明するものとする。なお特殊光はＮＢＩモードによるものに限定されず、後述するようにＡＦＩなど、他の波長帯域の光を用いてもよいことは言うまでもない。

本実施形態では、発光制御部１０６の制御に基づき、所定の発光タイミングに合わせて、例えば図４に示すようにＬ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４→Ｌ５の順に、あるいは、図５に示すようにＬ１→Ｌ４→Ｌ２→Ｌ５→Ｌ３の順に、各ＬＥＤ単色光源を１色ずつ繰り返して順次発光させ、順次に各単色光源の発光による光を光照射部１０３へ転送する。具体的には、図４及び図５に示すように、照射時間制御部１１２は、発光制御部１０６の発光タイミングを調整し、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に比べ特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の発光の時間を長くするように制御する。

なお、１つの光源が発光している間は１つの照射スポットにとどまっている必要がある。そのためＬ４、Ｌ５では照射スポットでの停滞時間を長くする（もしくは走査速度を遅くする）必要がある。そのため、図５の手法に比べ、図４の手法は頻繁に停滞時間を変更する必要がなくなり、機械的な制御が容易であり、有利であると考えられる。特に点順次では、１つのスポットごとに光源の発光を切り替えることになるため、その傾向が顕著になる。

図６は、発光制御部１０６の構成の一例を示すもので、周期制御部２１１及び係数保存部２１２の構成を含む。周期制御部２１１は、通常光光源１０１、特殊光光源１０２、光照射部１０３、光検出部１０７及び信号制御部１０９と双方向に接続されている。係数保存部２１２は、メモリ１１１及び周期制御部２１１に接続されている。照射時間制御部１１２は係数保存部２１２に接続されている。

本実施形態では、係数保存部２１２には、照射時間制御部１１２の制御により、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に比べ特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の発光時間を長くするような発光時間係数が保存されている。具体的には、通常光の発光時間係数Ｆ１（ｎｓ）及び特殊光の発光時間係数Ｆ２（ｎｓ）（Ｆ１＜Ｆ２）が保存されており、Ｆ１及びＦ２を周期制御部２１１へ転送する。周期制御部２１１は、転送されてきた発光時間係数Ｆ１及びＦ２の時間間隔で順次にＬ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４→Ｌ５、あるいはＬ１→Ｌ４→Ｌ２→Ｌ５→Ｌ３の順に１色ずつ繰り返して通常光光源１０１及び特殊光光源１０２の発光を制御する。例えば、通常光光源１０１のＬ１の場合、Ｆ１（ｎｓ）発光→Ｆ１＋Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ２（ｎｓ）消灯（時間の長さは他の光源が発光している時間に相当）→発光→消灯を繰り返すように制御する。発光の情報（発行タイミング、発光周期）は光照射部１０３、光検出部１０７及び画像処理部１０８へ転送される。

図７は、光照射部１０３の構成の一例を示すもので、集光レンズ２０１、調整ミラー２０２、走査制御部２０３及びハーフミラー２０８を含む。通常光光源１０１及び特殊光光源１０２からの光は集光レンズ２０１に入る。集光レンズ２０１に入った光は、調整ミラー２０２によりハーフミラー２０８に入射される。挿入部１０５は、光照射部に接続されている。光ファイバー１０４はハーフミラー２０８を介して照射光を受け取り、また、被写体１００からの戻り光を光照射部１０３へ転送する。走査制御部２０３は光ファイバー１０４に接続されている。調整ミラー２０２及び走査制御部２０３は発光制御部１０６と双方向に接続されている。

本実施形態では、発光制御部１０６の制御により、通常光光源のＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及び特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の単色ＬＥＤ光源から発せられた光は、上記の発光タイミングに基づき１色ずつ所定の時間間隔で順次に光照射部１０３に入射される。本実施形態において、調整ミラー２０２は中心部を軸に、角度調整が可能な構成となっている。そのため、発光制御部１０６の制御に基づき、光照射部１０３に入ってくる単色光源の種類に応じて調整ミラー２０２の向きの角度を適切に調整する。具体的には調整ミラー２０２に当たる光の反射光が常にハーフミラー２０８を介して光ファイバー１０４に入射されるように調整する。これにより、通常光光源１０１及び特殊光光源１０２は発光タイミングに合わせて、所定の時間間隔でＬ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４→Ｌ５、あるいはＬ１→Ｌ４→Ｌ２→Ｌ５→Ｌ３の順に１色ずつ特定の分光特性を持つ光が照明光として繰り返して発光され、光ファイバー１０４に入射されることになる。入射された１色ずつの単色光は光ファイバー１０４を介して被写体１００へ照射される。

次に走査の方法について説明する。走査制御部２０３は、発光制御部１０６の制御により光ファイバー１０４を振動させ挿入部１０５の先端部までにつながる光ファイバー１０４の先端部を光ファイバーの軸を中心にして、らせん状に走査する。例えば、図８に示すように、中心部Ｓ１からスタートして、らせん状に終点のＳ２に向かって走査する。

本実施形態では、発光タイミングと走査による照射スポットの移動とを対応させる。例えば、図９に示すように発光の順番Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４→Ｌ５の順に合わせ、繰り返して光ファイバー１０４へ光線を送り出しながら、光ファイバー１０４を振動させて始点Ｓ１から終点Ｓ２まで走査するケースを考える。この場合、発光タイミングを制御することで、上記所定の発光時間間隔と１つの照射スポットへの照射時間とが対応するように制御される。このとき、１つの照射スポットへの照射が、後の処理で構成する画像の１画素に対応する。Ｓ１からＳ２まで、走査をしながら照射を行うことで得られる戻り光から、１枚の平面２次元画像が構成される。

このように、Ｓ１からＳ２までの全領域の走査において、照射スポットごとに通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３からの単色光と特殊光光源Ｌ４、Ｌ５からの単色光を順次に切り替えて照射する方法は点順次走査という。上述したように、照射時間制御部１１２は、発光制御部１０６の発光タイミングを調整する。具体的には、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に比べ特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の発光時間を長くするように制御するため、特殊光光源が発光する場合、通常光光源が発光する場合より１つの照射スポットへの照射時間が長いことが特徴となる。この場合、走査制御部２０３は、特殊光光源が発光する場合は通常光光源が発光する場合に比べて、照射スポットでの停滞時間も長くするように光ファイバーの走査スピートを落して制御する。

なお上記の構成は、１つの照射スポットにおいて、１種類の単色光源が発光し照射される構成となっているが、このような構成に限定する必要はない。例えば、１つの照射スポットにおいて通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及び特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の５つの光源が一巡順次発光し、それぞれの戻り光を取得してから次の照射スポットへ移動させるように光ファイバーを振動させ制御してもよい。

この場合、同じスポットにおいて、すべての単色光源が発光し照射することになる。通常光の単色光源に比べ特殊光の単色光源の照射時間を長く設定する点は同様である。１つの照射スポットにおいて、全ての光源を発光させるため、照射スポットでの停滞時間が長くなり、１回の全域走査にかかる時間が長くなる。そのため、単位時間あたりに得られる画像の枚数が少なくなり、時間分解能（動画性能）が通常の点順次に比べて劣ることになる。しかし、全ての照射スポットにおいて、全ての光源に対応する情報を取得することが可能なため、画像の解像度を上げることができる。

また、中心部Ｓ１からスタートして、らせん状に終点のＳ２に向かって全領域の走査が完了するまで、１種類の単色光源のみを発光させる走査方法もある。このような方法を面順次走査という。面順次走査の場合、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、及び特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の光源のうち、１種類の単色光源で全領域を走査し、全領域の照射スポットにおいて照射による戻り光を取得する。その後、他の種類の単色光源の発光に切り替え、同様に１種類の光源で全領域を走査する。

この場合、点順次走査と同じように、照射時間制御部１１２は、発光制御部１０６の発光タイミングを調整し、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に比べ特殊光光源Ｌ４、Ｌ５が発光する時間を長くするように制御する。そのため、特殊光光源が発光する場合、通常光光源が発光する場合に比べて、１つの照射スポットでの照射時間が長いことが特徴となる。これに伴い、走査制御部２０３は、特殊光光源が発光する場合は、通常光光源が発光する場合に比べて全領域の各スポットへの停滞時間も長くするように光ファイバーの走査スピートを落して制御する。

本実施形態では、これ以降特に説明がない限りは、点順次の走査方法を例にとって説明する。

また、らせん状の走査方向は上述した図８の方法に限定されるものではない。図８では、らせん状に内側から外側１回の全領域の走査（Ｓ１→Ｓ２）が完了後、Ｓ２→Ｓ１の順に逆方向（矢印方向）で次の全領域走査を行う構成となっている。しかし図１０に示すように、Ｓ１→Ｓ２での走査方向と同じ走査方向でＳ２→Ｓ１の順に外側から内側（矢印方向）へ次の全領域走査を行う構成にしてもよい。この場合、Ｓ２において速度方向を変えずに走査を継続することが可能になり、機械的な制御が容易になるという利点がある。

また図１１に示すように、らせん状に沿って内側から外側へ１回の全領域の走査（Ｓ１→Ｓ２）が完了後、走査制御部２０３の制御により、点Ｓ２から直線的（矢印方向）に点Ｓ１に復帰させ、再度内側から同じ方向に走査してもよい。

なお、発光制御部１０６の制御により走査時に各照射スポットの座標情報及び光線の種類や順番の情報はメモリ１１１へ転送される。本実施形態では、２次元画像を構成するため、各スポット（画像の画素に対応）に対応する座標情報は（ｘ，ｙ）で表す。ここで、ｘは２次元画像の横幅の座標、ｙは２次元画像の縦幅の座標である。

次に発光タイミングの制御について説明する。光照射部１０３は発光タイミングに合わせ、白色光を構成するＬ１、Ｌ２、Ｌ３の単色の光、及び特殊光を構成するＬ４、Ｌ５の単色の光を順次に繰り返して挿入部１０５に貫通する光ファイバー１０４の先端部まで転送し、被写体１００に照射する。それと同時に、光ファイバー１０４は、照射スポットごとに、各単色の光の照射による被写体１００からの戻り光をキャッチして光ファイバー１０４の後部に接続されている光検出部１０７へ転送する。本実施形態では、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の全５種類の単色光源の所定の発光切り替えの時間間隔をＴ１に、各単色光源からの光が光照射部１０３及び光ファイバー１０４を介し被写体１００に照射されるまでの経由時間をＴ２に、被写体１００からの戻り光が光ファイバー１０４を介し光検出部１０７で検出されるまでの経由時間をＴ３に設定し、下式（１）で発光タイミングを制御する。

Ｔ１≧Ｔ２＋Ｔ３・・・・・（１）

上式（１）のように制御することで、ある光源が発光してから、その戻り光を光検出部１０７で検出するまでの時間以上に、発光間隔が制御されることになる。つまり、ある光（照射光又は照射光による被検体からの戻り光）が光ファイバー内にある間は、次の光を照射しないように制御することが可能になる。よって２種類以上の光が同時に光ファイバーに入らないため、１本のファイバーのみで、光信号が衝突することなく、観察を行うことができる。

次に光検出部１０７及び画像処理部１０８について説明する。被写体１００からの戻り光は光ファイバー１０４を通して、光照射部１０３に入り、ハーフミラー２０８を介して、光検出部１０７に入る。光検出部１０７からの信号は、画像処理部１０８へ送られる。

図１２は、光検出部１０７及び画像処理部１０８の構成の一例を示すものある。光検出部１０７は、光電変換部４０１、アンプ部４０２、Ａ／Ｄ変換部４０３を含む。画像処理部１０８は、分離部４０４、情報取得部４１０及び画像生成部４１１を含む。画像生成部４１１は、第１の画像構成部４０５、第２の画像構成部４０６、第１補間部４０７、第２補間部４０８、出力画像生成部４０９を含む。なお光検出部１０７及び画像処理部１０８の構成はこれに限定されず、これらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

光電変換部４０１は、アンプ部４０２、Ａ／Ｄ変換部４０３を介して分離部４０４に接続されている。分離部４０４は、第１の画像構成部４０５を介して第１補間部４０７に接続されている。また、分離部４０４は第２の画像構成部４０６を介して第２補間部４０８へも接続されている。第１補間部４０７及び第２補間部４０８は出力画像生成部４０９に接続されている。メモリ１１１は分離部４０４、第１の画像構成部４０５、第２の画像構成部４０６、第１補間部４０７及び第２補間部４０８に接続されている。信号制御部１０９は、光検出部１０７及び画像処理部１０８の各部と双方向に接続されている。発光制御部１０６は信号制御部１０９と双方向に接続されている。第１補間部４０７及び第２補間部４０８は出力画像生成部４０９に接続されている。情報取得部４１０は、分離部４０４に接続されている。

本実施形態では、信号制御部１０９の制御に基づき、光検出部１０７からの照射スポットごとの戻り光を用いて光電変換部４０１にて光電変換処理を行い、１照射スポットに１画素が対応するように電荷信号を生成する。生成した電荷信号をアンプ部４０２にて増幅させ、さらにＡ／Ｄ変換部４０３にてデジタル単色画像信号へ変換し、分離部４０４へ転送する。

分離部４０４は、信号制御部１０９の制御に基づき、メモリ１１１からの当該照射スポットに対応する走査時の光源の種類に基づいて、デジタル単色画像信号の分離を行う。具体的には、走査時の発光光源が通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の場合は、対応するデジタル単色画像信号Ｒｄ０（赤色帯域）,Ｇｄ０（緑色帯域）,Ｂｄ０（青色帯域）を第１の画像構成部４０５へ転送し、走査時の光源が特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の場合は、デジタル単色画像信号Ｇｄ１、Ｂｄ１を第２の画像構成部４０６へ転送する。

図１３は、第１の画像構成部４０５の構成の一例を示すもので、第１の色信号蓄積部５０１、第２の色信号蓄積部５０２及び第３の色信号蓄積部５０３を含む。分離部４０４は、第１の色信号蓄積部５０１、第２の色信号蓄積部５０２及び第３の色信号蓄積部５０３に接続されている。第１の色信号蓄積部５０１、第２の色信号蓄積部５０２及び第３の色信号蓄積部５０３はそれぞれ第１補間部４０７に接続されている。また、信号制御部１０９は第１の色信号蓄積部５０１、第２の色信号蓄積部５０２及び第３の色信号蓄積部５０３と双方向に接続されている。

本実施形態では、信号制御部１０９の制御により、分離部４０４は通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の照射の戻り光に対応する上記デジタル単色画像信号Ｒｄ０（赤色帯域）を第１の色信号蓄積部５０１へ、デジタル単色画像信号Ｇｄ０（緑色帯域）を第２の色信号蓄積部５０２へ、デジタル単色画像信号Ｂｄ０（青色帯域）を第３の色信号蓄積部５０３へそれぞれ分けて転送し上記座標情報（ｘ，ｙ）に対応づけて蓄積する。

信号制御部１０９の制御により光ファイバー１０４で１回全領域の走査が完了後、上記第１の色信号蓄積部５０１に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｒｄ０（赤色帯域）、第２の色信号蓄積部５０２に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｇｄ０（緑色帯域）、及び第３の色信号蓄積部５０３に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｂｄ０（青色帯域）を、第１補間部４０７へ転送する。

なお、面順次走査の場合、信号制御部１０９の制御により通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は全領域走査ごとにそれぞれ発光して、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３で合わせて三回の全領域走査により上記第１の色信号蓄積部５０１に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｒｄ０（赤色帯域）、第２の色信号蓄積部５０２に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｇｄ０（緑色帯域）、第３の色信号蓄積部５０３に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｂｄ０（青色帯域）を、第１補間部４０７へ転送する。

図１４は、第２の画像構成部４０６の構成の一例を示すもので、第４の色信号蓄積部５０４、第５の色信号蓄積部５０５を含む。分離部４０４は、第４の色信号蓄積部５０４、第５の色信号蓄積部５０５に接続されている。第４の色信号蓄積部５０４、第５の色信号蓄積部５０５はそれぞれ第２補間部４０８に接続されている。また、信号制御部１０９は第４の色信号蓄積部５０４、第５の色信号蓄積部５０５と双方向に接続されている。

信号制御部１０９の制御により、分離部４０４は特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の照射の戻り光に対応する上記デジタル単色画像信号Ｇｄ１（狭帯域色）を第４の色信号蓄積部５０４へ、デジタル単色画像信号Ｂｄ１（狭帯域色）を第５の色信号蓄積部５０５へそれぞれ分けて転送し、上記座標情報（ｘ，ｙ）に対応づけて蓄積する。上記第１の画像構成部４０５と同様に、第４の色信号蓄積部５０４に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｇｄ１（狭帯域色）、第５の色信号蓄積部５０５に蓄積されている全領域のデジタル単色画像Ｂｄ１（狭帯域色）を第２補間部４０８へ転送する。

デジタル単色画像Ｒｄ０、Ｇｄ０、Ｂｄ０は通常光光源による全領域走査に対応するものであり、デジタル単色画像Ｇｄ１、Ｂｄ１は特殊光光源による全領域走査に対応するものである。Ｒｄ０、Ｇｄ０、Ｂｄ０、Ｇｄ１及びＢｄ１のそれぞれの信号集合体は光ファイバーの走査方向に対応し２次元のらせん状の画像となっている。

図１５は、第１補間部４０７の構成の一例を示すもので、第１のスキャン変換部６０１、第２のスキャン変換部６０２、第３のスキャン変換部６０３及び第１の画像合成部６１０を含む。第１の画像構成部４０５は、第１のスキャン変換部６０１、第２のスキャン変換部６０２、第３のスキャン変換部６０３に接続されている。第１のスキャン変換部６０１、第２のスキャン変換部６０２、第３のスキャン変換部６０３は第１の画像合成部６１０に接続されている。第１の画像合成部６１０は出力画像生成部４０９に接続されている。信号制御部１０９は、第１のスキャン変換部６０１、第２のスキャン変換部６０２、第３のスキャン変換部６０３及び第１の画像合成部６１０と双方向に接続されている。なお第１補間部の構成はこれに限定されず、これらの構成要素の一部を省略するなどの種々の変形実施が可能である。

信号制御部１０９の制御に基づき、第１の画像構成部４０５からのらせん状のＲｄ０単色画像が第１のスキャン変換部６０１へ、Ｇｄ０単色画像が第２のスキャン変換部６０２へ、Ｂｄ０単色画像が第３のスキャン変換部６０３へ転送される。第１のスキャン変換部６０１に入力されたＲｄ０単色画像、第２のスキャン変換部６０２に入力されたＧｄ０単色画像及び第３のスキャン変換部６０３に入力されたＢｄ０単色画像は２次元らせん状になっているため、各画素は本来の位置からずれる。この場合、下式（２）の形状補正関数を用いて、幾何学的変換を施し、ゆがみを補正する必要がある。

V’（[x’],[y’]） = f（V（[x],[y]））・・・・・（２）

上式（２）において、Ｖ（ｘ，ｙ）はらせん状画像の画素値、ｘはらせん状画像の横幅の座標、ｙはらせん状画像の縦幅の座標である。一方、Ｖ’（ｘ’，ｙ’）はラスタスキャン形状の画像の画素値、ｘ’はラスタスキャン形状画像の横幅の座標、ｙ’はラスタスキャン形状画像の縦幅の座標である。

しかし、幾何学的変換後の画像は画素欠けが発生するため、図１７に示す２次元ラスタスキャン形式の目標画像にするには、さらに補間する必要がある。本実施形態では、図１８に示すように、公知のバイリニア補間方法に基づいて求めたい目標位置の画素値Ｉ（ｘ’，ｙ’）を周囲４点の画素値を用い、下式（３）で求める。

I（x’,y’） = （[x’] + 1 - x’）（[y’] + 1 - y’） V’（[x’],[y’]） + （[x’] + 1 - x’）（y’- [y’]）V’（[x’],[y’] + 1） + （x’-[ x’]）（[y’] + 1 - y’）V’（[x’] + 1 ,[y’]） + （x’- [x’]）（y’ - [y’]）V’（[x’] + 1, [y’] + 1）・・・・・（３）

上式（３）の補間処理により、図１７に示すように２次元ラスタスキャン形式の画像に変換される。

第１のスキャン変換部６０１からラスタスキャン形状に変換されたＲｄ０単色画像、第２のスキャン変換部６０２からラスタスキャン形状に変換されたＧｄ０単色画像及び第３のスキャン変換部６０３からラスタスキャン形状に変換されたＢｄ０単色画像が第１の画像合成部６１０へ転送される。

第１の画像合成部６１０は、信号制御部１０９の制御により転送されてきたラスタスキャン形状のＲｄ０単色画像、Ｇｄ０単色画像及びＢｄ０単色画像に対し、下式（４）に基づき３チャンネルのＲＧＢ通常光画像を合成し、出力画像生成部４０９へ転送する。

Rch_v = Rd0_v
Gch_v = Gd0_v
Bch_v = Bd0_v ・・・・・（４）

上式（４）中のＲｃｈ＿ｖはＲＧＢ通常光画像のＲチャンネルの画素値、Ｇｃｈ＿ｖはＲＧＢ通常光画像のＧチャンネルの画素値、Ｂｃｈ＿ｖはＲＧＢ通常光画像のＢチャンネルの画素値である。また、Ｒｄ０_ｖはＲｄ０単色画像の画素値、Ｇｄ０＿ｖはＧｄ０単色画像の画素値、Ｂｄ０＿ｖはＢｄ０単色画像の画素値に対応している。

図１６は、第２補間部４０８の構成の一例を示すもので、第４のスキャン変換部６０４、第５のスキャン変換部６０５、及び第２の画像合成部６２０を含む。第２の画像構成部４０６は、第４のスキャン変換部６０４、第５のスキャン変換部６０５に接続されている。第４のスキャン変換部６０４、第５のスキャン変換部６０５は第２の画像合成部６２０に接続されている。第２の画像合成部６２０は出力画像生成部４０９に接続されている。信号制御部１０９は、第４のスキャン変換部６０４、第５のスキャン変換部６０５及び第２の画像合成部６２０と双方向に接続されている。

信号制御部１０９の制御に基づき、第２の画像構成部４０６からのらせん状のＧｄ１単色画像を第４のスキャン変換部６０４へ、Ｂｄ１単色画像を第５のスキャン変換部６０５へ転送する。第４のスキャン変換部６０５に入力されたＧｄ１単色画像及び第５のスキャン変換部６０５に入力されたＢｄ１単色画像は２次元らせん状になっているため、上式（２）の形状補正関数及び上式（３）のバイリニア補間を用いて図１７に示すように２次元ラスタスキャン形式に変換する。

第２の画像合成部６２０は、信号制御部１０９の制御により転送されてきたラスタスキャン形状のＧｄ１単色画像及びＢｄ１単色画像に対し、下式（５）に基づき３チャンネルのＮＢＩ特殊光画像（ＮＢＩ疑似カラー画像）を合成し、出力画像生成部４０９へ転送する。

Rch_v = p1 * Bd1_v
Gch_v = p2 * Bd1_v
Bch_v = p3 * Gd1_v ・・・・・（５）

上式（５）中のＲｃｈ＿ｖはＮＢＩ特殊光画像のＲチャンネルの画素値、Ｇｃｈ＿ｖはＮＢＩ特殊光画像のＧチャンネルの画素値、Ｂｃｈ＿ｖはＮＢＩ特殊光画像のＢチャンネルの画素値である。また、Ｂｄ１_ｖはＢｄ１画像の画素値、Ｇｄ１_ｖはＧｄ１画像の画素値、ｐ１、ｐ２、ｐ３は所定係数である。

出力画像生成部４０９は、第１の画像合成部６１０及び第２の画像合成部６２０から転送されてきたラストスキャン形状の３チャンネルのＲＧＢ通常光画像及びＮＢＩ特殊光画像に対し、画素ごとに公知のノイズ低減、ホワイトバランス補正、色変換、階調変換等の画像処理を行い、処理後のＲＧＢ通常光画像及びＮＢＩ特殊光画像を表示装置１１０へ転送する。

このように、光ファイバー１０４を振動させると同時に、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、及び特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の単色光源を、所定の発光タイミングで１色ずつ順次に繰り返して発光させる。そして光ファイバー１０４を介して、被写体に照射し、その戻り光を順次に繰り返して受け取ることで、通常光画像と特殊光画像（ＮＢＩ画像）を同時に構成することが可能となる。また、通常光光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に比べ特殊光光源Ｌ４、Ｌ５の発光時間を長くするように制御するため、特殊光光源が発光する場合、通常光光源が発光する場合より１つの照射スポットへの照射時間が長くなり、形成した特殊光画像の感度アップにつながる。この構成により、食道や大腸、胃などのがんの診断能力の向上が可能となる。

なお、本実施形態では、血液中のヘモグロビンに吸収される波長の波長帯域に対応する狭帯域の特殊光光源の照射によりＮＢＩ（Narrow Band Imaging）画像を形成したが、図１９に示すように、コラーゲンなどの蛍光物質からの自家蛍光を観察するための励起光（３９０〜４７０ｎｍ）及び血液中のヘモグロビンに吸収される波長（５４０〜５６０ｎｍ）の分光特性を持つ特殊光光源で照射し、その戻り光に基づきＡＦＩ（Auto Fluorescence Imaging）特殊光画像を形成する構成にしてもよい。ＡＦＩは、被写体に狭い帯域の励起光を照射し、励起光により生体被写体から発生する自家蛍光を検出し特殊光画像を形成する技術である。この技術は、気管支上の偏平上皮がんや、早期食道がん及び大腸腫瘍性病変部の検診に効果がある。

ＡＦＩ技術を適用する場合、基本的に本実施形態のＮＢＩ特殊光画像を形成する形態例と同等であり、異なる部分のみを説明する。

特殊光光源１０２において、Ｌ４のＬＥＤ単色光源はＧ２（５４０ｎｍ〜５６０ｎｍ）、Ｌ５のＬＥＤ単色光源はＢ２（３９０ｎｍ〜４７０ｎｍ）の透過率特性をもつ。

図２０は、光検出部１０７の構成の一例を示すもので、集光レンズ３０１、バリアフィルタ３０２を含む。バリアフィルタ３０２は発光制御部１０６と双方向に接続されている。

本実施形態では、バリアフィルタ３０２は発光制御部１０６の制御に基づき移動できるような構成となる。発光制御部１０６の制御に基づき、上記励起光に対応するＬ５のＬＥＤ単色光源を照射する場合、バリアフィルタ３０２（４７０ｎｍ〜６９０ｎｍの透過率特性をもつ）を移動させ、光照射部１０３から入ってくる照射スポットごとの戻り光の光路中に挿入し自家蛍光（４９０ｎｍ〜６２５ｎｍ）を通過させ、励起光の戻り光（３９０ｎｍ〜４７０ｎｍ）をカットする。また、Ｌ５以外のＬＥＤ単色光源で照射する場合、発光制御部１０６の制御により、バリアフィルタ３０２を、光ファイバーから転送してくる戻り光の光路から引き出すようにする。このように、発光制御部１０６の制御によりＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５のＬＥＤ単色光源が繰り返して順次に発光するタイミングに合わせてバリアフィルタ３０２を、光ファイバーから転送されてくる戻り光の光路中に繰り返して挿脱する。

また、第２の画像合成部６２０は、信号制御部１０９の制御により転送されてきたラスタスキャン形状の単色Ｇｄ２（狭帯域）画像及びＢｄ２（狭帯域）画像に対し、下式（６）に基づき３チャンネルのＡＦＩ特殊光画像を合成し、出力画像生成部４０９へ転送する。Ｇｄ２画像はＬ４のＬＥＤ単色光源（分光特性５４０ｎｍ〜５６０ｎｍ）の照射により形成された画像である。また、Ｂｄ２画像はＬ５のＬＥＤ単色光源（分光特性３９０ｎｍ〜４７０ｎｍ）の照射により生体組織で発生した自家蛍光（分光特性４９０ｎｍ〜６２５ｎｍ）から形成された画像である。

Rch_v = Gd2_v
Gch_v = Bd2_v
Bch_v = Gd2_v ・・・・・（６）

上式（６）中のＲｃｈ＿ｖはＡＦＩ特殊光画像のＲチャンネルの画素値、Ｇｃｈ＿ｖはＡＦＩ特殊光画像のＧチャンネルの画素値、Ｂｃｈ＿ｖはＡＦＩ特殊光画像のＢチャンネルの画素値、Ｇｄ２_ｖは照射戻り光Ｇｄ２画像の画素値、Ｂｄ２_ｖは照射戻り光Ｂｄ２画像の画素値に対応している。

さらに、赤外光が吸収されやすいインドシアニングリーン（ＩＣＧ）を静脈注射した上で、赤外光（７９０ｎｍ〜８２０ｎｍ）の分光特性をもつＬＥＤ単色光源を特殊光光源１０２のＬ４に設置し、赤外光（９０５ｎｍ〜９７０ｎｍ）の分光特性を持つＬＥＤ単色光源を特殊光光源１０２のＬ５に設置して被写体へ照射し、その戻り光からＩＲＩ（Infra Red Imaging）特殊光画像を形成する構成にしてもよい。この場合、人間の目では視認が難しい粘膜深部の血管や血流を強調して観察できるため、胃がんの深達度診断と治療方針の判定や、食道静脈瘤硬化の治療に役が立つ。

このように、所定の発光タイミングに合わせて光ファイバーを振動させる同時に、光源からの光をもとに、白色光と特定波長帯域を有する特殊光を取得し、光ファイバーを通してその取得した白色光と特殊光を被写体に順次に繰り返して照射する。被写体からの白色光の戻り光を検出して通常光画像を、被写体からの特殊光の戻り光を検出して特殊光画像を構成し、同時に表示装置に表示できるため、診断能力を向上することが可能となる。また、発光タイミングを調整し、白色光の照射時間に対して特殊光の照射時間が長くなるように制御するため、形成した特殊光画像の感度を改善することができる。

以上の本実施形態は、スポット光を被検体に対して照射し、スポット光を走査しながら、その戻り光を検出する光走査型光学装置（狭義には例えば内視鏡装置）に搭載される光制御装置に適用できる。光制御装置とは本実施形態においては、少なくとも光照射部１０３と照射時間制御部１１２と光検出部１０７を含む機能ブロックに相当する。光照射部１０３は、白色光と特殊光を被検体に照射する。照射時間制御部１１２は、白色光の照射時間に対して特殊光の照射時間が長くなるように制御を行う。また光検出部１０７は、白色光の照射による被検体からの第１の戻り光と、特殊光の照射による被検体からの第２の戻り光を検出する。

ここで、スポット光とはスポット状に被検体に対して照射される光のことである。また特殊光とは特定の波長帯域を有する光のことであり、例えば狭帯域光観察（ＮＢＩ）においては、３９０〜４４５ｎｍ及び５３０〜５５０ｎｍの波長帯域を有する光のことである。

これにより、白色光及び特殊光を照射光としてスポット状に照射する際に、特殊光の照射時間を白色光の照射時間に比べて長くすることができる。よって特殊光の照射量（単位時間あたりの照射光量×照射時間）を通常光に比べて増加させることができるため、特定波長帯域に対応する画像（広義には第２の画像）の照明不足を解消し、クリアな画像を生成できる。

また、光照射部１０３は、白色光を発光する通常光光源から白色光を取得して照射し、特殊光を発光する特殊光光源から特殊光を取得して照射してもよい。

これにより、通常光光源により白色光を取得し、特殊光光源から特殊光を取得することができるため、直感的にわかりやすい方法で白色光及び特殊光を取得することが可能になる。また、フィルタ等を用いる必要がないため光照射部１０３の構成を簡略化することが可能になる。

また、光制御装置は発光制御部１０６を含む。発光制御部１０６は特殊光の照射時間を白色光の照射時間よりも長くするように、通常光光源及び特殊光光源の発光タイミングを制御する。

これにより、照射時間制御部１１２により設定（制御）された時間の長さ（すなわち特殊光の照射時間が白色光の照射時間よりも長い）を実現するように、実際に通常光光源及び特殊光光源の発光を制御することが可能になる。

また、通常光光源１０１は白色光を構成する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単色光を発光する第１〜第Ｎの単色光源を含む。発光制御部１０６は第１〜第Ｎの単色光源が順次発光するような制御を行い、光照射部１０３は第１〜第Ｎの単色光を順次取得して照射する。ここで第１〜第Ｎの単色光は、Ｒ色光、Ｇ色光及びＢ色光であってもよい。

これにより、通常光光源として、白色光を構成する複数の単色光を発する光源を採用することが可能になる。そして複数の光源の発光を順次切り替えることで、白色光を構成する複数の単色光を順次被検体に対して照射することができる。

ここで白色光を構成する複数の単色光はＲ、Ｇ、Ｂの３色の光であっても良い。この場合一般的に用いられており、よく知られている光を発する光源を用いて、通常光光源を構成することが可能になる。

また、特殊光光源１０２は特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍ（ＭはＭ＞Ｎ＋１となる整数、Ｎは整数）の単色光を発光する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源を含む。発光制御部１０６は第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源が順次発光するような制御を行い、光照射部１０３は第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光を順次取得して照射する。

これにより、特殊光光源として、特殊光を構成する複数の単色光を発する光源を採用することが可能になる。そして複数の光源の発光を順次切り替えることで、特殊光を構成する複数の単色光を順次被検体に対して照射することができる。具体的には例えば、狭帯域光観察（ＮＢＩ）においては３９０〜４４５ｎｍの波長帯域を有する光を発する光源と、５３０〜５５０ｎｍの波長帯域を有する光を発する光源の２つを用いることなどが考えられる。

また、光照射部１０３は、白色光と特殊光を用いて走査対象領域を走査する。そして光検出部１０７は、光照射部１０３の走査により、被検体からの第１の戻り光（狭義には白色光の照射に対応する戻り光、さらに狭義には反射光）及び第２の戻り光（狭義には特殊光の照射に対応する戻り光、さらに狭義には反射光や発生する蛍光）を検出する。ここで走査対象領域とは被検体を含む領域であって、表示装置１１０に表示される１画面に対応する領域のことである。

これにより、走査対象領域を走査して、その戻り光を検出することが可能になる。このような走査及び戻り光の検出が行われることで、１スポットに対する照射では１画素に対応する光情報しか取得できなくても、１画面を構成するに足るだけの光情報を順次取得することができる。

また、光照射部１０３による白色光及び特殊光のいずれか一方の光を用いた、走査対象領域の全域走査が終わったことを条件に、発光制御部１０６は他方の光を発する光源に発光を切り替え、その後光照射部１０３は、他方の光を用いて走査対象領域の全域走査を行ってもよい。

図８のようにＳ１→Ｓ２へ反時計回りに全域走査を行い、その後Ｓ２→Ｓ１へ時計回りに全域走査を行うような走査方法を例にとって説明する。この場合、まず一方の光（例えば白色光）を用いて、Ｓ１→Ｓ２間の全域走査を行う。この間、白色光の照射が続けられる。その後、他方の光（例えば特殊光）を用いて、Ｓ２→Ｓ１間の全域走査を行う。この間は特殊光の照射が続けられる。これ以降も同様に、一方の光による全域走査終了後に他方の光による全域走査が行われる。

これにより、面順次による走査が可能になる。面順次とはある光を用いた全域走査が終わった後に、次の光を用いた全域走査を行う走査方法である。面順次では１回の全域走査に対して１色の画像しか得られないため、Ｐ個の光を用いる場合には、１画面を構成するためにＰ回の全域走査が必要になる。そのため単位時間あたりに得られる画像枚数は少なくなり、時間分解能（動画性能）は後述する点順次に比べて低くなることになるが、全ての光が全ての照射スポットに対して情報を持つため、解像度を高くすることが可能である。

また、通常光光源１０１は白色光を構成する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単色光を発光する第１〜第Ｎの単色光源を含んでもよい。そして、光照射部１０３による第ｉの光を用いた、走査対象領域の全域走査が終わったことを条件に、発光制御部１０６は第ｉ＋１の光を発する光源に発光を切り替え、その後光照射部１０３は、第ｉ＋１の光を用いて走査対象領域の全域走査を行ってもよい。

上述した図８の走査方法を例にとって説明する。ここで白色光を構成する第１〜第Ｎの単色光を発光する第１〜第Ｎの単色光源として、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の単色光源を考える。この場合、まずＲ光源を用いてＳ１→Ｓ２の全域走査を行う。その後Ｇ光源を用いてＳ２→Ｓ１の全域走査を行い、終了後、Ｂ光源を用いてＳ１→Ｓ２の全域走査を行う。以上の走査により、１枚の通常光画像に対応する光情報を取得することができる。画像取得を続ける場合は、以降、Ｒ光源によるＳ２→Ｓ１の全域走査、Ｇ光源によるＳ１→Ｓ２の全域走査と続いていく。

これにより、白色光と特殊光という切り替えにとどまらず、白色光内でも、白色光を構成する複数の光を発する光源を順次切り替えて面順次を行うことが可能になる。

また、特殊光光源１０２は特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍ（ＭはＭ＞Ｎ＋１となる整数、Ｎは整数）の光を発光する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源を含んでもよい。そして、光照射部１０３による第ｊの光を用いた、走査対象領域の全域走査が終わったことを条件に、発光制御部１０６は第ｊ＋１の光を発する光源に発光を切り替え、その後光照射部１０３は、第ｊ＋１の光を用いて走査対象領域の全域走査を行ってもよい。

上述した図８の走査方法を例にとって説明する。ここで特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光を発光する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源として、ＮＢＩで用いられるＧ１、Ｂ１の２色の単色光源を考える。この場合、まずＧ１光源を用いてＳ１→Ｓ２の全域走査を行う。その後Ｂ１光源を用いてＳ２→Ｓ１の全域走査を行う。以上の走査により、１枚の特殊光画像に対応する光情報を取得することができる。画像取得を続ける場合は、以降、Ｇ１によるＳ１→Ｓ２の全域走査、Ｂ１によるＳ２→Ｓ１の全域走査を繰り返せばよい。

これにより、白色光と特殊光という切り替えにとどまらず、特殊光内でも、特殊光を構成する複数の光を発する光源を順次切り替えて面順次を行うことが可能になる。

また、光照射部１０３による白色光及び特殊光のいずれか一方の光を用いた、１つの照射スポットへの照射が終わったことを条件に、発光制御部１０６は他方の光を発する光源に発光を切り替え、その後光照射部１０３は、他方の光を用いて次の照射スポットへの照射を行ってもよい。

この場合の例を図９に示す。図４で示したようにＬ１〜Ｌ５の光源（Ｌ１〜Ｌ３が通常光に対応し、Ｌ４〜Ｌ５が特殊光に対応）を順次発光させる場合に、Ｓ１（図９では不図示。らせんの中心点）→Ｓ２の全域走査において、最初の照射スポットではＬ１（例えばＲ光源）が発光する。その後、次の照射スポットに移動して、Ｌ２（例えばＧ光源）の発光に切り替える。以降、次の照射スポットではＬ３（例えばＢ光源）、その次の照射スポットではＬ４（例えばＧ１光源）、さらに次の照射スポットではＬ５（例えばＢ１光源）といったように、１照射スポットに１光源が対応するように、発光及び照射スポットを切り替えていく。Ｌ５の後は再度Ｌ１に戻り、Ｓ２に到達するまで継続される。Ｓ１→Ｓ２の１回の全域走査で、１枚の通常光画像と１枚の特殊光画像に対応する光情報を取得することができる。画像取得を続ける場合は、全域走査を繰り返せばよく、その走査方法は図８、図１０、図１１のどの方法で行われてもよい。

これにより、点順次による走査が可能になる。点順次とは１照射スポットごとに照射する光を順次変えていく走査方法である。点順次では、１回の全域走査により全色に対する画像を取得することが可能になる。よって単位時間あたりに得られる画像枚数が多く、時間分解能が高い。反面、Ｑ色の光を用いた場合、ある色の光はＱスポットあたり１スポットしか情報を得られないため、解像度の点で面順次に劣るという特性がある。点順次と前述した面順次のどちらを採用すればよいかは場合によって異なる。比較的高速で移動するようなケース（例えば病変部のサーチ時等）では動画性能が高い点順次を採用することが考えられるし、動きが少なく解像度を優先したいケース（病変部の詳細を観察する時等）では面順次を採用することが考えられる。

また、発光制御部１０６は、各周期において白色光と特殊光が交互に発光するように、通常光光源と特殊光光源の発光タイミングを制御する周期制御部２１１を含む。ここで周期とは通常光光源及び特殊光光源が１回ずつ発光する時間のことである。なお白色光及び特殊光が複数の光源の発光により実現される場合には、全ての光源が１回ずつ発光する時間のことになる。

これにより、各周期において通常光光源と特殊光光源が交互に発光するように発光タイミングを制御することが可能になる。具体的には図４及び図５に示すようなタイミングになる。図４に示すように、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を一体の通常光光源、Ｌ４及びＬ５を一体の特殊光光源と見て、通常光光源の発光の後、特殊光光源が発光するようなタイミングにしてもよい（これも交互に発光しているうちに入る）。また図５に示すように、白色光を構成する各色と、特殊光を構成する各色とが交互に発光してもよい。

また、特定の波長帯域とは、白色光の波長帯域よりも狭い帯域である。具体的には、特定の波長帯域とは、血液中のヘモグロビンに吸収される光の波長帯域である。さらに具体的には、３９０ｎｍ〜４４５ｎｍまたは５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの波長帯域である。

これにより、ＮＢＩと呼ばれる狭帯域光観察が可能になる。ＮＢＩでは生体の表層部及び、深部に位置する血管の構造を観察することができる。また得られた信号を特定のチャンネル（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に入力することで、扁平上皮癌等の通常光では視認が難しい病変などを褐色等で表示することができ、病変部の見落としを抑止することができる。なお、３９０ｎｍ〜４４５ｎｍまたは５３０ｎｍ〜５５０ｎｍとはヘモグロビンに吸収されるという特性及び、それぞれ生体の表層部または深部まで到達するという特性から得られた数字である。ただし、この場合の波長帯域はこれに限定されず、例えばヘモグロビンによる吸収と生体の表層部又は深部への到達に関する実験結果等の変動要因により、波長帯域の下限値が０〜１０％程度減少し、上限値が０〜１０％程度上昇することも考えられる。

また、特定の波長帯域とは、蛍光物質に蛍光を発生させるための励起光の波長帯域であってもよい。具体的には蛍光の波長帯域は４９０ｎｍ〜６２５ｎｍであり、励起光の波長帯域は３９０ｎｍ〜４４５ｎｍの波長帯域である。

これにより、ＡＦＩと呼ばれる蛍光観察が可能となる。励起光（３９０ｎｍ〜４７０ｎｍ）を照射することで、コラーゲンなどの蛍光物質からの自家蛍光を観察することができる。このような観察では病変を正常粘膜とは異なった色調で強調表示することができ、病変部の見落としを抑止すること等が可能になる。なお４９０ｎｍ〜６２５ｎｍという数字は、前述の励起光を照射した際、コラーゲンなどの蛍光物質が発する自家蛍光の波長帯域を示したものであり、３９０ｎｍ〜４４５ｎｍとは蛍光を発生させる励起光の波長帯域を示したものである。ただし、この場合の波長帯域はこれに限定されず、例えば蛍光物質が発する蛍光の波長帯域に関する実験結果等の変動要因により、波長帯域の下限値が０〜１０％程度減少し、上限値が０〜１０％程度上昇することも考えられる。また、ヘモグロビンに吸収される波長帯域（５４０ｎｍ〜５６０ｎｍ）を同時に照射し、擬似カラー画像を生成してもよい。

また、特定の波長帯域とは、赤外光の波長帯域であってもよい。具体的には７９０ｎｍ〜８２０ｎｍまたは９０５ｎｍ〜９７０ｎｍの波長帯域である。

これにより、ＩＲＩと呼ばれる赤外光観察が可能となる。赤外光が吸収されやすい赤外指標薬剤であるＩＣＧ（インドシアニングリーン）を静脈注射した上で、上記波長帯域の赤外光を照射することで、人間の目では視認が難しい粘膜深部の血管や血流情報を強調表示することができ、胃癌の深達度診断や治療方針の判定などが可能になる。なお７９０ｎｍ〜８２０ｎｍという数字は赤外指標薬剤の吸収がもっとも強いという特性から、９０５ｎｍ〜９７０ｎｍという数字は赤外指標薬剤の吸収がもっとも弱いという特性から求められたものである。ただし、この場合の波長帯域はこれに限定されず、例えば赤外指標薬剤の吸収に関する実験結果等の変動要因により、波長帯域の下限値が０〜１０％程度減少し、上限値が０〜１０％程度上昇することも考えられる。

また、本実施形態における光走査型光学装置は光走査型内視鏡であっても良い。

これにより、本実施形態で示された光制御装置を搭載した光走査型内視鏡を実現することが可能になる。

また、本実施形態は前述してきた光制御装置と、画像処理部１０８とを含む制御装置にも適用できる。画像処理部１０８は第１の戻り光と第２の戻り光を用いて、出力画像を生成する。

これにより、まず光制御装置において、光信号を取得し電気信号に変換した上でＡ／Ｄ変換をしてデジタル信号を取得することができる。そして画像処理部１０８により、取得したデジタル信号に画像処理を施すことにより、適切な形式で画像を表示することが可能になる。具体的には第１の戻り光から第１の画像（狭義には通常光画像）を作成し、第２の戻り光から第２の画像（狭義には特殊光画像）を作成する。さらに第１の画像と第２の画像から出力画像を生成する。

また、画像処理部１０８は情報取得部４１０と分離部４０４と画像生成部４１１とを含む。情報取得部４１０は光特定情報を取得する。分離部４０４は光特定情報に基づいて、被検体からの戻り光を第１の戻り光と第２の戻り光とに分離する。画像生成部４１１は第１の戻り光と第２の戻り光とに基づいて出力画像を生成する。ここで光特定情報とは、照射された光の種類を特定する情報であり、例えば白色光か特殊光かを特定する。通常光光源１０１及び特殊光光源１０２が複数の光源から構成されているような場合には、複数の光源のうち、どの光源の発光による光なのかを特定する。

これにより、照射された光の種類を特定することが可能になる。それに伴い、戻り光を適切に第１の戻り光と第２の戻り光とに分離することが可能になる。さらに第１の画像と第２の画像とを適切な戻り光に基づいて生成することが可能になり、したがって適切な出力画像の生成ができる。

また、光検出部１０７は、白色光の照射により第１の戻り光を取得し、特殊光の照射により第２の戻り光を取得する。図１を例にとって具体的に説明すると、Ｌ１〜Ｌ３の発光に対応する戻り光が第１の戻り光になり、Ｌ４〜Ｌ５の発光に対応する戻り光が第２の戻り光になる。

これにより、白色光と第１の戻り光という対応づけ及び特殊光と第２の戻り光という対応づけを明確にすることが可能になる。

また、画像生成部４１１は、第１の戻り光に基づいて第１の画像を生成し、第２の戻り光に基づいて第２の画像を生成する。そして第１の画像と第２の画像から出力画像を生成する。

これにより、第１の戻り光と第１の画像（つまりは白色光と第１の画像）という対応づけ及び第２の戻り光と第２の画像（つまりは特殊光と第２の画像）という対応づけを明確にすることが可能になる。したがって第１の画像及び第２の画像を適切に生成することが可能になり、出力画像も適切なものとすることができる。

また、情報取得部４１０は照射光が白色光を構成する第１〜第Ｎの単色照射光であるか、もしくは特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色照射光であるかを特定する光特定情報を取得する。分離部４０４は光特定情報に基づいて、戻り光を第１〜第Ｎの戻り光と第Ｎ＋１〜第Ｍの戻り光とに分離する。

図１のように光源がＬ１〜Ｌ５の５つの光源から構成されている場合を例にとって説明する。この場合、図１２に示すように分離部４０４は、光特定情報に基づいて、Ｌ１〜Ｌ３に対応する情報を第１の画像構成部４０５に送り、Ｌ４〜Ｌ５に対応する情報を第２の画像構成部４０６に送ることで２つに分離する。さらに図１３、図１４に示すように、Ｌ１に対応する情報を第１の色信号蓄積部５０１に送り、Ｌ２に対応する情報を第２の色信号蓄積部５０２に送る。Ｌ３〜Ｌ５に対応する情報も同様に別々の色信号蓄積部に送る。

これにより、通常光光源が白色光を構成する複数の光をそれぞれ発する複数の単色光源から構成され、また特殊光光源が特殊光を構成する複数の光をそれぞれ発する複数の単色光源から構成されているような場合にも、適切に戻り光を分離することが可能になる。

また、光検出部１０７は、白色光を構成する第１〜第Ｎの単色照射光が照射されることで、第１〜第Ｎの単色戻り光を検出する。そして画像生成部４１１は、第１〜第Ｎの戻り光に基づいて、第１の画像を構成する第１〜第Ｎの単色画像を生成する。

これにより、第１〜第Ｎの単色戻り光から、第１〜第Ｎの単色画像を生成することが可能になる。具体的には例えばＲ色の単色画像、Ｇ色の単色画像及びＢ色の単色画像を生成することができる。これらの単色画像をＲチャンネル、Ｇチャンネル及びＢチャンネルに入力することで第１の画像（狭義には通常光画像）を生成することが可能になる。

また、光検出部１０７は、特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色照射光が照射されることで、第Ｎ＋１〜第Ｍの単色戻り光を検出する。そして画像生成部４１１は、第Ｎ＋１〜第Ｍの戻り光に基づいて、第２の画像を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色画像を生成する。

これにより、第Ｎ＋１〜第Ｍの戻り光から、第Ｎ＋１〜第Ｍの単色画像を生成することが可能になる。具体的には例えば、狭帯域観察におけるＧ１色の単色画像およびＢ１色の単色画像を生成することができる。これらの単色画像をＲチャンネル、Ｇチャンネル及びＢチャンネルに入力することで第２の画像（狭義には特殊光画像）を生成することが可能になる。

また、光照射部１０３はスポット光をらせん状に照射する。図１２に示すように、画像処理部１０８はスポット光の位置情報を取得する情報取得部４１０を含み、画像処理部１０８の画像生成部４１１は第１補間部４０７及び第２補間部４０８を含む。第１補間部４０７は分類部４０４で分類された第１の戻り光に対応する第１の画像信号（例えば図１におけるＬ１〜Ｌ３の発光に対応する画像信号）の配置態様を、情報取得部４１０が取得した位置情報に基づいてラスタスキャン形式に変換する。同様に第２補間部４０８は第２の戻り光に対応する第２の画像信号（例えば図１のＬ４〜Ｌ５に対応）の配置態様を、位置情報に基づいて、ラスタスキャン形式に変換する。ここでラスタスキャン形式とは、図１７に示すような画像形式である。また第１補間部４０７及び第２補間部４０８では図１８に示すようなバイリニア補間も行われる。そして画像生成部４１１はラスタスキャン形式に変換された第１の画像信号に基づいて第１の画像を生成し、第２の画像信号に基づいて第２の画像を生成する。具体的には図１５における第１の画像合成部６１０において第１の画像を生成し、図１６における第２の画像合成部６２０において第２の画像を生成する。

これにより、らせん状の走査により得られた画像（自然な画像ではなく、被検体が歪んで見える）を図１７に示すようなラスタスキャン形式に変換することが可能になる。また歪みの補正だけでは、情報が格納されない画素が出てくるため、例えばバイリニア補間などの方法により補間する。そして得られたラスタスキャン形式の画像信号に基づいて画像を生成することができる。

また、本実施形態は、本実施形態の光制御装置内の光照射部により照射された白色光を通過させ、被検体からの戻り光を光検出部に返す光学スコープにも適用できる。

ここで光学スコープとは、図１における挿入部１０５に対応するもので、具体的には上部消化器用スコープや下部消化器用スコープ等がある。光学スコープには固有の識別番号があり、例えば識別番号をメモリに格納しておくことで、使用されているスコープを識別することが可能になる。上述したように観察部位により使用されるスコープが異なるため、スコープを識別することで観察部位を特定することもできる。

また、本実施形態は、光照射部１０３と照射時間制御部１１２と光検出部１０７とを含む光走査型光学装置にも適用できる。光照射部１０３は、白色光と特殊光を被検体に照射する。照射時間制御部１１２は、白色光の照射時間に対して特殊光の照射時間が長くなるように制御を行う。また光検出部１０７は、白色光の照射による被検体からの第１の戻り光と、特殊光の照射による被検体からの第２の戻り光を検出する。そして光照射部は通常光光源から白色光を取得して照射し、特殊光光源から特殊光を取得して照射する。なお通常光源は、白色光を構成する複数の光をそれぞれ発する、複数の光源から構成されてもよく、特殊光光源は、特殊光を構成する複数の光をそれぞれ発する、複数の光源から構成されてもよい。

これにより、白色光及び特殊光を照射光としてスポット状に照射する際に、特殊光の照射時間を白色光の照射時間に比べて長くすることができる。よって特殊光の照射量（単位時間あたりの照射光量×照射時間）を通常光に比べて増加させることができるため、特定波長帯域に対応する画像（広義には第２の画像）の照明不足を解消し、クリアな画像を生成可能な光走査型光学装置（狭義には例えば光走査型内視鏡）を実現することができる。その際白色光は通常光光源から取得し、特殊光は特殊光光源から取得するという直感的にわかりやすく、光照射部１０３の構成を簡略にするような形態をとることができる。なお、通常光光源と特殊光光源は複数の単色光源から構成されるような形態も可能である。

２．第２の実施形態
図２１は、第２の実施形態の構成例である。被写体１００、通常光光源１０１、光照射部１０３、光ファイバー１０４、挿入部１０５、発光制御部１０６、光検出部１０７、画像処理部１０８、信号制御部１０９、表示装置１１０、メモリ１１１、照射時間制御部１１２を含む。なお光制御装置の構成はこれに限定されず、これらの構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

基本的に第１の実施形態と同等であり、異なる部分のみを説明する。本実施形態において、通常光光源１０１は白色光を発光する構成となる。

図２２は、光照射部１０３の構成の一例を示すもので、集光レンズ２０１、調整ミラー２０２、走査制御部２０３、第１のフィルタ２０４、第２のフィルタ２０５、フィルタ制御部２０６及びハーフミラー２０８を含む。通常光光源１０１からの光は集光レンズ２０１に入る。挿入部１０５は、光照射部１０３に接続されている。光ファイバー１０４はハーフミラー２０８を介して照射光を受け取り、また、被写体１００からの戻り光を光照射部１０３へ転送する。第１のフィルタ２０４、第２のフィルタ２０５はフィルタ制御部２０６に接続されている。走査制御部２０３は光ファイバー１０４へ接続されている。発光制御部１０６は調整ミラー２０２、走査制御部２０３、フィルタ制御部２０６と双方向に接続されている。通常光光源１０１からの白色光は集光レンズ２０１へ入る構成となっている。

本実施形態において、第１のフィルタは３つのフィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３を含む。図２に示すように、Ｆ１フィルタはＲ０（５８０ｎｍ〜７００ｎｍ）、Ｆ２フィルタはＧ０（４８０ｎｍ〜６００ｎｍ）、Ｆ３フィルタはＢ０（４００ｎｍ〜５００ｎｍ）の波長帯域の光を透過させる透過率特性をもつ。すなわち、通常光光源１０１からの白色光はＦ１フィルタを透過すると赤色光、Ｆ２フィルタを透過すると緑色光、Ｆ３フィルタを透過すると青色光となる。このＦ１、Ｆ２、Ｆ３の３つのフィルタを透過した各色光が光ファイバー１０４を通して被写体に照射され、その戻り光で形成された画像は通常光画像となる。

一方、第２のフィルタは２つのフィルタＦ４、Ｆ５を含む。図３に示すように、Ｆ４フィルタはＧ１（５３０ｎｍ〜５５０ｎｍ）、Ｆ５フィルタはＢ１（３９０ｎｍ〜４４５ｎｍ）の波長帯域の光を透過させる透過率特性をもつ。このＦ４、Ｆ５２つのフィルタを透過した光は狭帯域光であり、光ファイバー１０４を通して被写体に照射され、その戻り光で形成した画像はＮＢＩ特殊光画像となる。

また、Ｆ４フィルタがＧ２（５４０ｎｍ〜５６０ｎｍ）、Ｆ５フィルタがＢ２（３９０ｎｍ〜４７０ｎｍ）の波長帯域の光を透過させる透過率特性をもつ場合、ＡＦＩ特殊光画像を構成することが可能となる。さらに、Ｆ４フィルタが赤外光（７９０ｎｍ〜８２０ｎｍ）、Ｆ５フィルタが赤外光（９０５ｎｍ〜９７０ｎｍ）の波長帯域の光を透過させる透過率特性をもつ場合、ＩＲＩ特殊光画像を構成することが可能となる。

本実施形態では、通常光光源１０１を固定し、フィルタ制御部２０６は繰り返して水平移動（左→右、あるいは左→右）できるような構成になっている。よって発光制御部１０６の制御に基づき、通常光光源からの白色光は繰り返して順次にＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５のフィルタに１つずつ当たるようになる。各フィルタを透過した単色光は順次に調整ミラー２０２及びハーフミラー２０８を介して光ファイバー１０４へ転送される。また、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５のフィルタを縦方向に設置し、発光制御部１０６の制御に基づき、フィルタ制御部２０６を上下に移動させながら、通常光光源１０１からの白色光をＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５のフィルタに順次に繰り返して照射する構成してもよい。

本実施形態では、照射時間制御部１１２は発光制御部１０６を介して、特殊光を透過させるＦ４、Ｆ５二つのフィルタへの照射時間を、通常光を透過させるＦ１、Ｆ２、Ｆ３三つのフィルタへの照射時間より長く制御することが特徴である。この処理は、結果的に第１の実施形態においてＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の各ＬＥＤ単色光源が、白色光の照射時間に比べて特殊光の照射時間を長くするよう順次に繰り返して発光する場合と同じ発光効果が得られる。

また、図２３は、光照射部１０３の構成の１つの変形例を示すもので、集光レンズ２０１、調整ミラー２０２、走査制御部２０３、フィルタ制御部２０６、回転フィルタ２０７及びハーフミラー２０８の構成を含む。通常光光源１０１からの光は集光レンズ２０１に入る。挿入部１０５は、光照射部に接続されている。光ファイバー１０４はハーフミラー２０８を介して照射光を受け取り、また、被写体１００からの戻り光を光照射部１０３へ転送する。回転フィルタ２０７はフィルタ制御部２０６に接続されている。走査制御部２０３は光ファイバー１０４に接続されている。発光制御部１０６は調整ミラー２０２、走査制御部２０３、フィルタ制御部２０６と双方向に接続されている。

本実施形態では、図２４（Ａ）に示すように、１枚の回転フィルタにＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の５つの単色フィルタを含む。Ｆ１〜Ｆ５フィルタの透過率特性は上記本実施形態のＦ１〜Ｆ５フィルタと同等のものである。すなわち、上記の第１のフィルタと第２のフィルタを合成して１枚の回転フィルタとしている。ただし、白色光に対応するＦ１、Ｆ２、Ｆ３フィルタの面積に比べ、特殊光に対応するＦ４、Ｆ５フィルタの面積が広いことが特徴である。

発光制御部１０６の制御に基づき、所定の発光タイミングに合わせてフィルタ制御部２０６を制御し、回転フィルタ２０７を回転させる。そうすることによって、通常光光源１０１の白色光は順次に繰り返してＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５に照射し、各フィルタを透過した光は順次に繰り返して調整ミラー２０２及びハーフミラー２０８を介して光ファイバー１０４へ転送される。上記のように、白色光に対応するＦ１、Ｆ２、Ｆ３フィルタの面積に比べて、特殊光に対応するＦ４、Ｆ５フィルタの面積が広いため、結果的に白色光の照射時間に対して特殊光の照射時間が長くなるよう順次に繰り返して発光する場合と同じ発光効果が得られる。

さらに、図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）に示すように、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の３つの透過率特性をもつフィルタを１枚の回転フィルタに集結させ、第１の回転フィルタを構成し、Ｆ４、Ｆ５の２つの透過率特性をもつフィルタを１枚の回転フィルタに集結させ、第２の回転フィルタを構成するようにしてもよい。ただし、白色光に対応するＦ１、Ｆ２、Ｆ３フィルタの面積が特殊光に対応するＦ４、Ｆ５フィルタのより狭いことが特徴である。

この場合、発光制御部１０６の制御に基づき、所定の発光タイミングに合わせてフィルタ制御部２０６を制御し、第１及び第２の回転フィルタを所定の発光タイミングに合わせて回転させると同時に、通常光光源１０１からの白色光を順次に繰り返して第１の回転フィルタ及び第２の回転フィルタに照射する。図２４（Ａ）を用いて前述した場合と同様に、白色光に比べ特殊光の発光時間を長くする効果が得られる。

また、コスト低減するため、本発明に提案する光制御装置を従来の鉗子チャンネル付きの内視鏡スコープに装着して活用することも可能である。例えば、鉗子チャンネル付きの内視鏡スコープの鉗子チャンネルに本光制御装置の光ファイバーを挿入する構成にする。

図２５は、従来の鉗子チャンネル付きの内視鏡スコープの一例を示す。内視鏡スコープの挿入部１０５の先端部はライトガイド７０１、鉗子チャンネル７０２、ＣＣＤ７０３及び送気・送水チャンネル７０４の構成を含む。例えば、鉗子チャンネル７０２に鉗子チャンネル７０２の後部から先端部まで光ファイバー１０４を挿入する。この構成で診査する場合、ライトガイド７０１及びＣＣＤ７０３をＯＦＦに設定し、上記の本実施形態及び第１の実施形態と同様に、所定の発光タイミングに合わせて光ファイバーを振動させる。それと同時に、光ファイバー１０４を通して白色光の照射時間に対して特殊光の照射時間が長くなるように制御し、白色光と特殊光を被検体に順次に繰り返して照射し、それぞれの戻り光を用いて通常光画像及び特殊光画像を構成することが可能となる。

このように、従来鉗子チャンネル付きの内視鏡スコープに光ファイバーを挿入して白色光及び特殊光を順次に繰り返して照射し、白色光画像と特殊光画像を同時生成できる。また、もともと特殊光による観察ができない内視鏡スコープ（白色光のみに対応）においても白色光と特殊光の両方で観察できるようになる。このため、診断能力が向上すると同時にコストの低減効果もある。

以上の本実施形態では、光源として単一の光源が設けられる。光照射部１０３は単一の光源が発した光に対して、白色光を透過する第１のフィルタを適用することで白色光を取得し、特殊光を透過する第２のフィルタを適用することで特殊光を取得する。そして照射時間制御部１１２は、第２のフィルタの適用時間を第１のフィルタの適用時間に比べて長くなるように制御する。ここで第１のフィルタとは図２２における２０４に対応し、白色光を構成する光を透過させるようなフィルタから構成されている。同様に、第２のフィルタとは２０５に対応し、特殊光を構成する光を透過させるようなフィルタから構成されている。

これにより、単一の光源から白色光と特殊光とを取得することが可能になる。特殊光の照射時間を通常光よりも長くするという制御は、フィルタの適用時間を変えることで実現する。光源が単一のため光源部の構成が簡略化され、また図２２、図２３において２０２で示される調整ミラーを、光の種類に応じて調整する必要がなくなり、機械的な制御が容易になる。

また、光照射部１０３は第１のフィルタ及び第２のフィルタを含む回転フィルタを回転させることで、白色光及び特殊光を順次取得してもよい。この場合回転フィルタは、第２のフィルタのサイズが第１のフィルタのサイズよりも大きい。

これにより、図２３に示すように、回転フィルタにより白色光及び通常光を取得することが可能になる。回転フィルタの構成は例えば図２４（Ａ）に示すようなものになる。フィルタを回転させることで取得する光を変えられるため、図２２に示すような横または縦にフィルタを移動させるような形態に比べて、機械的な制御が容易で、高速に第１のフィルタと第２のフィルタを切り替えることが可能になる。

また、本実施形態は、光照射部１０３と照射時間制御部１１２と光検出部１０７とを含む光走査型光学装置にも適用できる。光照射部１０３は、白色光と特殊光を被検体に照射する。照射時間制御部１１２は、白色光の照射時間に対して特殊光の照射時間が長くなるように制御を行う。また光検出部１０７は、白色光の照射による被検体からの第１の戻り光と、特殊光の照射による被検体からの第２の戻り光を検出する。そして光照射部は第１のフィルタを用いて白色光を取得し、第２のフィルタを用いて特殊光を取得する。

これにより、白色光及び特殊光を照射光としてスポット状に照射する際に、特殊光の照射時間を白色光の照射時間に比べて長くすることができる。よって特殊光の照射量（単位時間あたりの照射光量×照射時間）を通常光に比べて増加させることができるため、特定波長帯域に対応する画像（広義には第２の画像）の照明不足を解消し、クリアな画像を生成可能な光走査型光学装置（狭義には例えば光走査型内視鏡）を実現することができる。その際、単一の光源にフィルタを適用することで、白色光及び特殊光を取得するため、光源部の構成を簡略化することが可能になる。

以上、本発明を適用した２つの実施形態１〜２及びその変形例について説明したが、本発明は、各実施形態１〜２やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施形態１〜２や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施形態１〜２や変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態や変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（例えば第１の画像、第２の画像等）と共に記載された用語（例えば通常光画像、特殊光画像等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

１００被写体、１０１通常光光源、１０２特殊光光源、１０３光照射部、
１０４光ファイバー、１０５挿入部、１０６発光制御部、１０７光検出部、
１０８画像処理部、１０９信号制御部、１１０表示装置、１１１メモリ、
１１２照射時間制御部、２０１集光レンズ、２０２調整ミラー、
２０３走査制御部、２０４第１のフィルタ、２０５第２のフィルタ、
２０６フィルタ制御部、２０７回転フィルタ、２０８ハーフミラー、
２１１周期制御部、２１２係数保存部、
３０１集光レンズ、３０２バリアフィルタ、
４０１光電変換部、４０２アンプ部、４０３変換部、４０４分離部、
４０５第１の画像構成部、４０６第２の画像構成部、４０７第１の補間部、
４０８第２の補間部、４０９出力画像生成部、４１０情報取得部、
４１１画像生成部、５０１第１の色信号蓄積部、５０２第２の色信号蓄積部、
５０３第３の色信号蓄積部、５０４第４の色信号蓄積部、
５０５第５の色信号蓄積部、６０１第１のスキャン変換部、
６０２第２のスキャン変換部、６０３第３のスキャン変換部、
６０４第４のスキャン変換部、６０５第５のスキャン変換部、
６１０第１の画像合成部、６２０第２の画像合成部、
７０１ライトガイド、７０２鉗子チャンネル、７０４送気・送水チャンネル

Claims

光源からの光をスポット状に被検体に対して照射し、スポット状に照射された光であるスポット光を走査しながらその戻り光を検出する光走査型光学装置に搭載される光制御装置であって、
白色光と、特定の波長帯域を有する特殊光とを被検体に照射する光照射部と、
前記白色光の照射時間に対して前記特殊光の照射時間が長くなるように制御する照射時間制御部と、
照射時間が制御された前記白色光の照射による前記被検体からの第１の戻り光を検出し、照射時間が制御された前記特殊光の照射による前記被検体からの第２の戻り光を検出する光検出部と、
を含むことを特徴とする光制御装置。
請求項1において、
前記光照射部は、
前記白色光を発光する通常光光源から前記白色光を取得して照射し、前記特殊光を発光する特殊光光源から前記特殊光を取得して照射することを特徴とする光制御装置。
請求項２において、
前記白色光の照射時間に対して前記特殊光の照射時間が長くなるように、前記通常光光源及び前記特殊光光源の発光タイミングを制御する発光制御部を含むことを特徴とする光制御装置。
請求項３において、
前記通常光光源は、
前記白色光を構成する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単色光をそれぞれ発光する第１〜第Ｎの単色光源を含み、
前記発光制御部は、
前記第１〜第Ｎの単色光源の発光を順次切り換え、
前記光照射部は、
前記白色光を構成する前記第１〜第Ｎの単色光を順次取得して照射することを特徴とする光制御装置。
請求項４において、
前記第１〜第Ｎの単色光は、Ｒ色光、Ｇ色光及びＢ色光であることを特徴とする光制御装置。
請求項３において、
前記特殊光光源は、
前記特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍ（ＭはＭ＞Ｎ＋１となる整数、Ｎは整数）の単色光をそれぞれ発光する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源を含み、
前記発光制御部は、
第Ｎ＋１〜第Ｍの前記単色光源の発光を順次切り換え、
前記光照射部は、
前記特殊光を構成する前記第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光を順次取得して照射することを特徴とする光制御装置。
請求項３において、
前記光照射部は、
取得された前記白色光と前記特殊光を用いて、前記被検体を含む走査対象領域を走査し、
前記光検出部は、
前記光照射部の走査により、前記被検体からの前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光を検出することを特徴とする光制御装置。
請求項７において、
前記光照射部は、
前記白色光及び前記特殊光のいずれか一方の光を用いた前記走査対象領域の全域走査を行い、
前記発光制御部は、
前記一方の光を用いた前記走査対象領域の全域走査が完了したことを条件に、他方の光を発する光源の発光に切り替える制御を行い、
前記光照射部は、
前記他方の光を用いて前記走査対象領域の全域を走査することを特徴とする光制御装置。
請求項８において、
前記通常光光源は、
前記白色光を構成する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単色光をそれぞれ発光する第１〜第Ｎの単色光源を含み、
前記光照射部は、
前記第１〜第Ｎの単色光源のうちの第ｉの単色光源（１≦ｉ≦Ｎ−１）の光を用いた前記走査対象領域の全域走査を行い、
前記発光制御部は、
前記第ｉの単色光源の光を用いた前記走査対象領域の全域走査が完了したことを条件に、前記第１〜第Ｎの単色光源のうちの第ｉ＋１の単色光源の発光に切り替える制御を行い、
前記光照射部は、
前記第ｉ＋１の光を用いて前記走査対象領域の全域を走査することを特徴とする光制御装置。
請求項８において、
前記特殊光光源は、
前記特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍ（ＭはＭ＞Ｎ＋１となる整数、Ｎは整数）の単色光をそれぞれ発光する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源を含み、
前記光照射部は、
前記第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源のうちの第ｊの単色光源（１≦ｊ≦Ｍ−１）の光を用いた前記走査対象領域の全域走査を行い、
前記発光制御部は、
前記第ｊの単色光源の光を用いた前記走査対象領域の全域走査が完了したことを条件に、前記第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源のうちの第ｊ＋１の単色光源の発光に切り替える制御を行い、
前記光照射部は、
前記第ｊ＋１の光を用いて前記走査対象領域の全域を走査することを特徴とする光制御装置。
請求項７において、
前記光照射部は、
前記白色光及び前記特殊光のいずれか一方の光を用いて照射スポットへの照射を行い、
前記発光制御部は、
前記一方の光を用いた照射スポットへの照射が完了したことを条件に、前記他方の光を発する光源の発光に切り換える制御を行い、
前記光照射部は、
前記他方の光を用いて次の照射スポットへの照射を行うことを特徴とする光制御装置。
請求項３において、
前記発光制御部は、
各周期において、前記通常光光源と前記特殊光光源が交互に発光するように、前記通常光光源と前記特殊光光源の発光タイミングを制御する周期制御部を含むことを特徴とする光制御装置。
請求項１において、
前記光照射部は、
単一の前記光源が発した光に対し、前記白色光を透過する第１のフィルタを適用することで前記白色光を取得し、前記特殊光を透過する第２のフィルタを適用することで前記特殊光を取得し、
前記照射時間制御部は、
前記第２のフィルタの適用時間が前記第１のフィルタの適用時間よりも長くなるよう制御することを特徴とする光制御装置。
請求項１３において、
前記光照射部は、
前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタを含む回転フィルタを回転させることで、前記白色光及び前記特殊光を順次取得し、
前記回転フィルタは、
前記第２のフィルタのサイズが前記第１のフィルタのサイズよりも大きいことを特徴とする光制御装置。
請求項１において、
前記特定の波長帯域は、前記白色光の波長帯域よりも狭い帯域であることを特徴とする光制御装置。
請求項１において、
前記特定の波長帯域は、血液中のヘモグロビンに吸収される波長の波長帯域であることを特徴とする光制御装置。
請求項１６において、
前記波長帯域は、３９０ナノメータ〜４４５ナノメータ、または５３０ナノメータ〜５５０ナノメータであることを特徴とする光制御装置。
請求項１において、
前記特定の波長帯域は、蛍光物質に蛍光を発生させる励起光の波長帯域であることを特徴とする光制御装置。
請求項１８において、
前記特定の波長帯域は、４９０ナノメータ〜６２５ナノメータの波長帯域の蛍光を発生させるための３９０ナノメータ〜４７０ナノメータの励起光の波長帯域であることを特徴とする光制御装置。
請求項１において、
前記特定の波長帯域は、赤外光の波長帯域であることを特徴とする光制御装置。
請求項２０において、
前記特定の波長帯域は、７９０ナノメータ〜８２０ナノメータ、または９０５ナノメータ〜９７０ナノメータの波長帯域であることを特徴とする光制御装置。
請求項１において、
前記光走査型光学装置は、光走査型内視鏡装置であることを特徴とする光制御装置。
請求項１乃至２２のいずれかの光制御装置である光制御部と、
前記光制御部が取得した光信号に基づいて、出力画像を生成する画像処理部と、
を含み、
前記画像処理部は、
検出された前記第１の戻り光と、前記第２の戻り光とを用いて、出力画像を生成することを特徴とする制御装置。
請求項２３において、
前記画像処理部は、
前記照射された光の種類を特定する光特定情報を取得する情報取得部と、
取得された前記光特定情報に基づいて、前記被検体からの戻り光を、前記第１の戻り光と前記第２の戻り光とに分離する分離部と、
分離された前記第１の戻り光及び前記第２の戻り光に基づいて、出力画像を生成する画像生成部と、
を含むことを特徴とする制御装置。
請求項２４において、
前記光検出部は、
前記光照射部により前記白色光が照射されることによる前記第１の戻り光と、前記特殊光が照射されることによる前記第２の戻り光とを検出することを特徴とする制御装置。
請求項２５において、
前記画像生成部は、
検出された前記第１の戻り光に基づいて第１の画像を生成し、検出された第２の戻り光に基づいて前記第２の画像を生成し、前記第１の画像と前記第２の画像から出力画像を生成することを特徴とする制御装置。
請求項２４において、
前記情報取得部は、
前記照射スポットに照射した光が、前記白色光を構成する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単色照射光であるか、前記特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍ（ＭはＭ＞Ｎ＋１となる整数）の単色照射光であるかを特定する光特定情報を取得し、
前記分離部は、
前記光特定情報に基づいて、前記戻り光を、前記白色光を構成する前記第１〜第Ｎの単色照射光に対応する第１〜第Ｎの単色戻り光と、前記特殊光を構成する前記第Ｎ＋１〜第Ｍの単色照射光に対応する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色戻り光とに分離することを特徴とする制御装置。
請求項２７において、
前記光検出部は、
前記光照射部により前記第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単色照射光が照射されることで、前記第１〜第Ｎの単色戻り光を検出し、
前記画像生成部は、
検出された前記第１〜第Ｎの単色戻り光に基づいて、前記第１の画像を構成する第１〜第Ｎの単色画像を生成することを特徴とする制御装置。
請求項２７において、
前記光検出部は、
前記光照射部により前記第Ｎ＋１〜第Ｍの単色照射光が照射されることで、前記第Ｎ＋１〜第Ｍの単色戻り光を検出し、
前記画像生成部は、
検出された前記第Ｎ＋１〜第Ｍの単色戻り光に基づいて、前記第２の画像を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色画像を生成することを特徴とする制御装置。
請求項２４において、
前記光照射部は、
前記スポット光を前記被検体にらせん状に照射し、
前記情報取得部は、
前記スポット光の位置情報を取得し、
前記画像生成部は、
分類された前記第１の戻り光に対応する第１の画像信号の配置態様を、前記スポット光の位置情報に基づいて、ラスタスキャン形式に変換する第1補間部と、
分類された前記第２の戻り光に対応する第２の画像信号の配置態様を、前記スポット光の位置情報に基づいて、ラスタスキャン形式に変換する第２補間部と、
を含み、
前記画像生成部は、
ラスタスキャン形式に変換された前記第１の画像信号に基づいて前記第１の画像を生成し、ラスタスキャン形式に変換された前記第２の画像信号に基づいて前記第２の画像を生成することを特徴とする制御装置。
請求項１に記載の光制御装置内の前記光照射部により照射された前記白色光を通過させ、前記被検体からの戻り光を前記光検出部に返すことを特徴とする光学スコープ。
光源からの光をスポット状に被検体に対して照射し、スポット状に照射された光であるスポット光を走査しながらその戻り光を検出する光走査型光学装置であって、
白色光と、特定の波長帯域を有する特殊光とを被検体に照射する光照射部と、
前記白色光の照射時間に対して前記特殊光の照射時間が長くなるように制御する照射時間制御部と、
照射時間が制御された前記白色光の照射による前記被検体からの第１の戻り光を検出し、照射時間が制御された前記特殊光の照射による前記被検体からの第２の戻り光を検出する光検出部と、
を含み、
前記光照射部は、
前記白色光を発光する通常光光源から前記白色光を取得して照射し、前記特殊光を発光する特殊光光源から前記特殊光を取得して照射することを特徴とする光走査型光学装置。
請求項３２において、
前記通常光光源は、
前記白色光を構成する第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の単色光をそれぞれ発光する第１〜第Ｎの単色光源を含み、
前記特殊光光源は、
前記特殊光を構成する第Ｎ＋１〜第Ｍ（ＭはＭ＞Ｎ＋１となる整数）の光をそれぞれ発光する第Ｎ＋１〜第Ｍの単色光源を含むことを特徴とする光走査型光学装置。
光源からの光をスポット状に被検体に対して照射し、スポット状に照射された光であるスポット光を走査しながらその戻り光を検出する光走査型光学装置であって、
白色光と、特定の波長帯域を有する特殊光とを被検体に照射する光照射部と、
前記白色光の照射時間に対して前記特殊光の照射時間が長くなるように制御する照射時間制御部と、
照射時間が制御された前記白色光の照射による前記被検体からの第１の戻り光を検出し、照射時間が制御された前記特殊光の照射による前記被検体からの第２の戻り光を検出する光検出部と、
を含み、
前記光照射部は、
単一の前記光源が発した光に対し、前記白色光を透過する第１のフィルタを適用することで前記白色光を取得し、前記特殊光を透過する第２のフィルタを適用することで前記特殊光を取得することを特徴とする光走査型光学装置。