JP2011194011A - 画像撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から射出された照射光を照射窓を介して被観察部に照射する画像撮像装置において、パワー密度の高い照明光を用いた場合においても、照射窓の汚れの検出および除去を即座に行って汚れの焦げ付きを効果的に防止する。
【解決手段】照射窓に入射した照射光の照射窓における反射光を検出し、その検出結果に応じて送気送水装置５により照射窓に向けて液体を射出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から射出された照射光を照射窓を介して被観察部に照射して画像を撮像する画像撮像装置に関するものである。

外科手術等を行う場合には、血管を傷つけないように十分に注意を払う必要があるが、被検体の生体組織表面から一定の深さ以上に存在する血管は確認することができないため、血管を傷つけるリスク（出血リスク）がある。特に内視鏡手術は、低侵襲手術であるという利点があるものの、手術の術野が狭く、電気メス、超音波メス等の処置具の先端位置と血管の位置関係が把握しにくいため、出血リスクが通常の手術よりも高く、出血量が多い場合には出血に対する処置が難しいという問題がある。したがって、内視鏡手術を行う場合には、内視鏡操作に十分に精通している術者が行うことが要求される。

そこで、血管からの出血リスクの低減のために、たとえば生体にインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の標識試薬を投与するとともに、標識試薬を励起させる特定の波長の励起光を照射して血管の蛍光画像を取得する技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特表２００３−５１０１２１号公報 特開平５−１９９９７９号公報 特開２００１−４６３２４号公報

ここで、内視鏡下外科手術において、手術中の出血により内視鏡の先端部に血液や粘膜などの汚れが付着する場合があるが、内視鏡先端が血液や粘膜で汚れると、クリアな視界が妨げられる問題がある。

また、特許文献１に記載の方法のように、励起光として近赤外光を照明する方法では、通常光の照明に比較して近赤外光のパワー密度が非常に高くなっており、内視鏡先端に装備された照明窓に血液等の汚れが付着した場合には、血液等の汚れが近赤外光によって焦げ付き、必要な照明ができなくなる問題がある。

また、特許文献２においては、送気送水チューブを設けたシースで内視鏡の挿入部を覆い、この送気送水チューブを介してスコープ先端に設けられた観察窓に送水および送気を行うことで内視鏡手技において観察窓を洗浄および乾燥させることのできる内視鏡が提案されている。

しかしながら、特許文献２に記載の方法においては、たとえば、実際に撮影された画像を操作者が観察することによって挿入部先端に汚れが付着しているか否かを判断することができるが、たとえば、特許文献１に記載の方法のように、近赤外光を用いて蛍光画像のみを撮影している場合には、蛍光画像を操作者が観察することによって汚れが付着したことを即座に判断することが困難な場合がある。

さらに、近赤外光を用いる場合には上述したような汚れの焦げ付きの問題があるので、即座に汚れを検出して除去する必要があるが、特許文献２においてはこのような動作を行うことは困難である。

また、特許文献３においては、内視鏡のスコープ先端に照明用のライトガイドとは別個のライトガイドを設け、このライトガイドに付着した血液や粘膜などの汚れを検出することによってスコープ先端の汚れを検出することが開示されている。

しかしながら、特許文献３においては、スコープ先端の汚れを検出した際、警告表示を行うのみであり、その警告表示を見た操作者がスコープを体腔内から取り出して汚れを拭きとることが必要となる。

すなわち、特許文献３においては、上述したような汚れの焦げ付きなどは全く想定されていないため、上述したように操作者が警告表示を見てからスコープを取り出すようにしたのでは即座に汚れを除去することができず、汚れの焦げ付きを回避することができない。

また、特許文献３においては、照明用のライトガイドとは別個に設けられたライトガイドによって汚れを検出しているため、照明用のライトガイドのみに汚れが付着し、汚れ検出用のライトガイドに汚れが付着していない場合には汚れを検出することができない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、パワー密度の高い照明光を用いた場合においても、照射窓の汚れの検出および除去を即座に行って汚れの焦げ付きを効果的に防止することができる画像撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の画像撮像装置は、光源から射出された照射光を照射窓を介して被観察部に照射する光照射部と、照射光の照射によって被観察部から発せられた光を受光して画像を撮像する撮像部とを備えた画像撮像装置において、照射窓に入射した照射光の照射窓における反射光を検出する反射光検出部と、反射光検出部による検出結果に応じて照射窓に向けて液体を射出する照射窓洗浄部とを備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の画像撮像装置においては、光照射部を、体腔内に挿入される体腔挿入部を備えたものとし、照射窓を体腔挿入部の先端に設けることができる。

また、光照射部を、照射光として不可視の波長帯域の励起光と励起光の照射位置を示すための可視の波長帯域のエイミング光とを照射窓を介して被観察部に照射するものとし、撮像部を、励起光の照射によって被観察部から発せられた蛍光を受光して蛍光画像を撮像するものとし、反射光検出部を、エイミング光の反射光を検出するものとすることができる。

また、励起光を照射する照射窓とエイミング光を照射する照射窓とを共通のものとすることができる。

また、光照射部を、照射光として励起光を照射窓を介して被観察部に照射するものとし、撮像部を、励起光の照射によって被観察部から発せられた蛍光を受光して蛍光画像を撮像するものとし、反射光検出部を、励起光の反射光を検出するものとすることができる。

また、光照射部を、照射光として白色光を照射窓を介して被観察部に照射するものとし、撮像部を、白色光の照射によって被観察部から発せられた反射光を受光して通常画像を撮像するものとし、反射光検出部を、白色光の反射光を検出するものとすることができる。

また、照射窓洗浄部を、照射窓に向けて気体を射出するものとすることができる。

本発明の画像撮像装置によれば、照射窓に入射した照射光の照射窓における反射光を検出し、その検出結果に応じて照射窓に向けて液体を射出するようにしたので、パワー密度の高い照射光を用いた場合においても、照射窓の汚れの検出および除去を即座に行って汚れの焦げ付きを効果的に防止することができる。

また、上記本発明の画像撮像装置において、不可視の波長帯域の励起光と励起光の照射位置を示すための可視の波長帯域のエイミング光とを照射窓を介して被観察部に照射し、エイミング光の反射光の検出結果に応じて照射窓に向けて液体を射出するようにした場合には、励起光の照射に同期させて汚れ検出を行うことができる。また、励起光の照射窓における反射光を直接モニタした場合には、たとえば、光ファイバカプラを用いて励起光を照射窓に入射させるとともに、その反射光を検出器に導光するようにした場合、光ファイバカプラにおいて励起光の損失が生じてしまうので、さらに励起光源を設ける必要が生じてコストアップになるが、上述したようにエイミング光を検出するようにすればこのような問題を生じることがない。

また、励起光を照射する照射窓とエイミング光を照射する照射窓とを共通のものとした場合には、励起光の照射窓の汚れを適切に検出することができる。

また、励起光を照射窓を介して被観察部に照射し、その励起光の反射光の検出結果に応じて照射窓に向けて液体を射出するようにした場合には、パワー密度の高い励起光の反射光を直接モニタすることができるので、汚れの焦げ付きをより効果的に防止することができる。

また、白色光を照射窓を介して被観察部に照射し、その白色光の反射光の検出結果に応じて照射窓に向けて液体を射出するようにした場合には、通常画像の観察時にも適切に汚れの検出を行うことができる。

本発明の画像撮像装置の第１の実施形態を用いた硬性鏡システムの概略構成図 体腔挿入部の概略構成図 体腔挿入部の先端部の概略構成図 体腔挿入部の先端部の概略構成図 図３の５−５’線断面図 体腔挿入部の各投光ユニットによって照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを示す図 撮像ユニットの概略構成を示す図 撮像ユニットの分光感度を示す図 画像処理装置および光源装置の概略構成を示す図 送気送水装置の概略構成を示す図 本発明の第１の実施形態の硬性鏡システムの作用を説明するためのフローチャート 本発明の画像撮像装置の第２の実施形態を用いた硬性鏡システムにおける画像処理装置および光源装置の概略構成図 本発明の画像撮像装置の第３の実施形態を用いた硬性鏡システムにおける画像処理装置および光源装置の概略構成図

以下、図面を参照して本発明の画像撮像装置の第１の実施形態を用いた硬性鏡システムについて詳細に説明する。本発明は、体内に挿入される挿入部の汚れ検出および洗浄の構成に特徴を有するものであるが、まずは、そのシステム全体の構成から説明する。図１は、本実施形態の硬性鏡システム１の概略構成を示す外観図である。

本実施形態の硬性鏡システム１は、図１に示すように、青色光と近赤外光を射出する光源装置２と、光源装置２から射出された青色光を波長変換した白色光と近赤外光を被観察部に照射するとともに、白色光の照射により被観察部から反射された反射光に基づく通常像と近赤外光の照射により被観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像する硬性鏡撮像装置１０と、硬性鏡撮像装置１０によって撮像された画像信号に所定の処理を施すプロセッサ３と、プロセッサ３において生成された表示制御信号に基づいて被観察部の蛍光画像および通常画像を表示するモニタ４と、硬性鏡撮像装置１０に生理食塩水および炭酸ガスを供給する送気送水装置５とを備えている。

硬性鏡撮像装置１０は、図１に示すように、腹腔や胸腔などの体腔内に挿入される体腔挿入部３０と、体腔挿入部３０によって導光された被観察部の通常像および蛍光像を撮像する撮像ユニット２０とを備えている。

また、硬性鏡撮像装置１０は、図２に示すように、体腔挿入部３０と撮像ユニット２０とが着脱可能に接続されている。そして、体腔挿入部３０は接続部材３０ａ、挿入部材３０ｂ、およびケーブル接続口３０ｃを備えている。

接続部材３０ａは、体腔挿入部３０（挿入部材３０ｂ）の一端側３０Ｘに設けられており、たとえば撮像ユニット２０側に形成された開口２０ａに嵌め合わされることにより、撮像ユニット２０と体腔挿入部３０とが着脱可能に接続される。

挿入部材３０ｂは、体腔内の撮影を行う際に体腔内に挿入されるものであって、硬質な材料から形成され、たとえば、直径略５ｍｍの円柱形状を有している。挿入部材３０ｂの内部には、被観察部の像を結像するためのレンズ群が収容されており、先端側３０Ｙから入射された被観察部の通常像および蛍光像はレンズ群を介して一端側３０Ｘの撮像ユニット２０側に射出される。

挿入部材３０ｂの側面にはケーブル接続口３０ｃが設けられており、このケーブル接続口３０ｃに光ケーブルＬＣが機械的に接続される。これにより、光源装置２と挿入部材３０ｂとが光ケーブルＬＣを介して光学的に接続されることになる。

また、図３および図４に体腔挿入部３０の先端側３０Ｙの構成を示す。図４は、図３に示す体腔挿入部３０を矢印Ａ方向から見た斜視図である。

図３および図４に示すように、体腔挿入部３０の先端側３０Ｙには、略中央に通常像および蛍光像を結像する撮像レンズ３０ｄが設けられており、その撮像レンズ３０ｄを挟んで略対称に白色光を照射する白色光用照射レンズ３０ｅ，３０ｆが設けられている。このように白色光用照射レンズを撮像レンズ３０ｄに対して対称に２つ設けるようにしているのは、被観察部の凹凸によって通常像に陰影ができないようにするためである。

また、体腔挿入部３０の先端側３０Ｙには、近赤外光を照射するとともに、その不可視の近赤外光の照射位置を示すエイミング光を照射する近赤外光用照射レンズ３０ｇが設けられている。

さらに、体腔挿入部３０の先端側３０Ｙには、送気送水装置５から供給された生理食塩水や炭酸ガスを射出する洗浄ノズル７が設けられている。洗浄ノズル７の開口部７ａは、撮像レンズ３０ｄ、白色光用照射レンズ３０ｅ，３０ｆおよび近赤外光用照射レンズ３０ｇの方に向けられており、図３の矢印Ｂで示すように、洗浄ノズル７の開口部７ａから撮像レンズ３０ｄ、白色光用照射レンズ３０ｅ，３０ｆおよび近赤外光用照射レンズ３０ｇに向けて生理食塩水や炭酸ガスが射出されるように構成されている。

なお、本実施形態においては、送気送水管路を体腔挿入部３０の挿入部内に内挿するとしたが、これに限らず、体腔挿入部３０を覆うシースに送気送水管路を設け、一端を洗浄ノズルに接続し、他端を送気送水装置５に接続して、送気送水装置５から供給された生理食塩水や炭酸ガスをノズルの開口部から撮像レンズおよび照射レンズに向けて射出するように構成してもよい。

また、図５に、図３の５-５’線断面図を示す。図５に示すように、体腔挿入部３０内には、白色投光ユニット７０と近赤外投光ユニット６０とが設けられている。白色投光ユニット７０は、青色光を導光するマルチモード光ファイバ７１と、マルチモード光ファイバ７１によって導光された青色光の一部を吸収して励起され、緑色〜黄色の可視光を発する蛍光体７２とを備えている。蛍光体７２は、複数種類の蛍光物質から形成されており、たとえば、ＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光物質などを含んで形成される。

そして、蛍光体７２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材７３が設けられており、スリーブ部材７３の内部には、マルチモード光ファイバ７１を中心軸として保持するフェニール７４が挿入されている。さらに、フェニール７４の後端側（先端側とは逆側）から延出されるマルチモード光ファイバ７１には、その外皮を覆うフレキシブルスリーブ７５がスリーブ部材７３との間に挿入されている。

また、近赤外投光ユニット６０は、近赤外光を導光するマルチモード光ファイバ６１を備えており、マルチモード光ファイバ６１と近赤外光用照射レンズ３０ｇとの間には空間６２が設けられている。

また、近赤外投光ユニット６０にも、空間６２の外周を覆うように筒状のスリーブ部材６３が設けられており、白色投光ユニット７０と同様に、フェニール６４およびフレキシブルスリーブ６５が設けられている。

また、図３の各照射レンズ内の点線の丸は、マルチモード光ファイバの出射端を示している。各投光ユニットにおいて使用されるマルチモード光ファイバとしては、たとえば、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径が直径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの細径なものを使用することができる。

ここで、各投光ユニットによって被観察部に照射される光のスペクトルおよびその光の照射によって被観察部から発せられる蛍光および反射光のスペクトルを図６に示す。図６には、白色投光ユニット７０の蛍光体７２を透過して照射された青色光スペクトルＳ１と、白色投光ユニット７０の蛍光体７２において励起されて照射された緑色〜黄色の可視光スペクトルＳ２と、第１または第２の近赤外投光ユニットによって照射された近赤外光スペクトルＳ３と、第１または第２の近赤外投光ユニットによる近赤外光スペクトルＳ３の照射によって発せられたＩＣＧ蛍光スペクトルＳ４とが示されている。

なお、本明細書における白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、たとえば、基準光であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、たとえば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光なども広義に含むものとする。したがって、白色投光ユニット７０は、図６に示すような青色光スペクトルＳ１と可視光スペクトルＳ２とを照射するものであるが、これらのスペクトルからなる光も白色光であるとする。

図７は、撮像ユニット２０の概略構成を示す図である。撮像ユニット２０は、体腔挿入部３０内のレンズ群により結像された被観察部の蛍光像を撮像して被観察部の蛍光画像信号を生成する第１の撮像系と、体腔挿入部３０内のレンズ群により結像された被観察部の通常像を撮像して通常画像信号を生成する第２の撮像系とを備えている。これらの撮像系は、通常像を反射するとともに、蛍光像を透過する分光特性を有するダイクロイックプリズム２１によって、互いに直交する２つの光軸に分けられている。

第１の撮像系は、体腔挿入部３０から射出された蛍光像を透過するとともに、励起光をカットする励起光カットフィルタ２２と、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を透過した蛍光像Ｌ２を結像する第１結像光学系２３と、第１結像光学系２３により結像された蛍光像Ｌ２を撮像する高感度撮像素子２４とを備えている。

第２の撮像系は、体腔挿入部３０から射出され、ダイクロイックプリズム２１を反射した通常像Ｌ１を結像する第２結像光学系２５と、第２結像光学系２５により結像された通常像Ｌ１を撮像する撮像素子２６を備えている。

高感度撮像素子２４は、蛍光像Ｌ２の波長帯域の光を高感度に検出し、蛍光画像信号に変換して出力するものである。高感度撮像素子２４はモノクロの撮像素子である。

撮像素子２６は、通常像の波長帯域の光を検出し、通常画像信号に変換して出力するものである。撮像素子２６の撮像面には、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のカラーフィルタがベイヤー配列またはハニカム配列で設けられている。

ここで、図８に、撮像ユニット２０の分光感度のグラフを示す。具体的には、撮像ユニット２０は、第１の撮像系がＩＲ（近赤外）感度を有し、第２の撮像系がＲ（赤）感度、Ｇ（緑）感度、Ｂ（青）感度を有するように構成されている。

また、撮像ユニット２０は、撮像制御ユニット２７を備えている。撮像制御ユニット２７は、プロセッサ３から出力されたＣＣＤ駆動信号に基づいて高感度撮像素子２４および撮像素子２６を駆動制御するとともに、高感度撮像素子２４から出力された蛍光画像信号および撮像素子２６から出力された通常画像信号に対し、ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理を施し、ケーブルを介してプロセッサ３に出力するものである。

図９は、光源装置２およびプロセッサ３の概略構成を示す図である。プロセッサ３は、図９に示すように、通常画像入力コントローラ３１、蛍光画像入力コントローラ３２、画像処理部３３、メモリ３４、ビデオ出力部３５、操作部３６、ＴＧ（タイミングジェネレータ）３７、および制御部３８を備えている。

通常画像入力コントローラ３１および蛍光画像入力コントローラ３２は、所定容量のラインバッファを備えており、撮像ユニット２０の撮像制御ユニット２７から出力された１フレーム毎の通常画像信号および蛍光画像信号をそれぞれ一時的に記憶するものである。そして、通常画像入力コントローラ３１に記憶された通常画像信号および蛍光画像入力コントローラ３２に記憶された蛍光画像信号はバスを介してメモリ３４に格納される。

画像処理部３３は、メモリ３４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号および蛍光画像信号が入力され、これらの画像信号に所定の画像処理を施し、バスに出力するものである。

ビデオ出力部３５は、画像処理部３３から出力された通常画像信号および蛍光画像信号がバスを介して入力され、所定の処理を施して表示制御信号を生成し、その表示制御信号をモニタ４に出力するものである。

操作部３６は、通常画像撮影モードと蛍光画像撮影モードとの切り替えなどの操作指示や制御パラメータなどの操作者による入力を受け付けるものである。また、ＴＧ３７は、撮像ユニット２０の高感度撮像素子２４、撮像素子２６および後述する光源装置２のＬＤドライバ４３，４６，４９，５２を駆動するための駆動パルス信号を出力するものである。

制御部３８は、システム全体を制御するものであるが、さらに光源装置２内に設けられた後述するフォトディテクタ５４によって検出された反射光の検出信号に基づいて、送気送水装置５に対して送水または送気のための制御信号を出力するものでもある。

光源装置２は、図９に示すように、４４５ｎｍの青色光を射出する青色ＬＤ光源４０と、青色ＬＤ光源４０から射出された青色光を集光して光ファイバスプリッタ４２に入射させる集光レンズ４１と、集光レンズ４１によって入射された青色光を光ケーブルＬＣ１と光ケーブルＬＣ２との両方に同時に入射する光ファイバスプリッタ４２と、青色ＬＤ光源４０を駆動するＬＤドライバ４３とを備えている。

そして、光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２は、それぞれ白色投光ユニット７０のマルチモード光ファイバ７１に光学的に接続されるものである。

また、光源装置２は、７５０〜７９０ｎｍの近赤外光を射出する複数の近赤外ＬＤ光源４４，４７と、各近赤外ＬＤ光源４４，４７から射出された近赤外光を集光して光ケーブルＬＣ３，４に入射する複数の集光レンズ４５，４８と、各近赤外ＬＤ光源４４，４７を駆動する複数のＬＤドライバ４６，４９とを備えている。

なお、図９においては、近赤外ＬＤ光源、集光レンズおよびＬＤドライバの組を２組だけ記載しているが、本実施形態においては、これらの組が全部で７組設けられているものとする。そして、各組の集光レンズによって集光された近赤外光は、それぞれに対応して設けられた光ケーブルに入射される。そして、これらの７本の光ケーブルはバンドルされて体腔挿入部３０内の近赤外投光ユニット６０のマルチモード光ファイバ６１に光学的に接続されているものとする。

また、本実施形態においては、励起光として近赤外光を用いるようにしたが、上記近赤外光に限定されず、被検者に投入される蛍光色素の種類もしくは自家蛍光させる生体組織の種類によって適宜決定される。

また、光源装置２は、約６３５ｎｍのエイミング光を射出するエイミングＬＤ光源５０と、エイミングＬＤ光源５０から射出されたエイミング光を集光して光ファイバカプラ５３に入射する集光レンズ５１と、集光レンズ５１によって入射されたエイミング光を光ケーブルＬＣ５に入射するとともに、光ケーブルＬＣ５を介して入射されたエイミング光の近赤外光用照射レンズ３０ｇにおける反射光をフォトディテクタ５４に入射する光ファイバカプラ５３と、エイミングＬＤ光源５０を駆動するＬＤドライバ５２と、上述したフォトディテクタ５４とを備えている。

なお、エイミングＬＤ光源５０の波長は、本実施形態においては部品の入手性から６３５ｎｍとしたが、可視波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの任意の波長で良い。また、エイミング光を射出する光源は、光ファイバのカップリング効率を考慮してＬＤとしているが、ＬＥＤ（発光ダイオード）や白色光を発するランプ光源であっても良い。

また、光ケーブルＬＣ５は、近赤外光を導光する光ケーブルＬＣ３，ＬＣ４とともにバンドルされて近赤外投光ユニット６０のマルチモード光ファイバ６１に光学的に接続されるものである。

図１０、送気送水装置５の概略構成を示すブロック図である。送気送水装置５は、図１０に示すように、ＣＯ_２ボンベ５０１、液体貯蔵タンク５０２、送圧・流量調整部５０３、送気送水制御部５０４、流量センサ５０５，５０６、３方弁５０７、およびヒータ部５０８を備えている。

ＣＯ_２ボンベ５０１は、ＣＯ_２ガスを貯蔵しており、ＣＯ_２ボンベ５０１のＣＯ_２ガスは管路６０１を介して送圧・流量調整部５０３に送られる。送圧・流量調整部５０３は、ＣＯ_２ガスの圧力および流量を調整し、管路６０２を介して液体貯蔵タンク５０２に送気する。また、液体貯蔵タンク５０２は、とえば、生理食塩水を貯蔵するものであり、管路６０２を介したＣＯ_２ガスにより生理食塩水を管路６０３に送水することができるように構成されている。また、液体貯蔵タンク５０２は、ＣＯ_２ガスを管路６０４に送気することもできるものである。

３方弁５０７は、管路６０３からの生理食塩水と、管路６０４からのＣＯ_２ガスを切り替えて送気送水管路６０５に送気送水し、生理食塩水またはＣＯ_２ガスを送気送水管路６０５を介して洗浄ノズル７に供給するものである。

流量センサ５０５は管路６０３を流れる生理食塩水の流量を検出するセンサであり、流量センサ５０６は管路６０４を流れるＣＯ_２ガスの流量を検出するセンサである。

ヒータ部５０８は、液体貯蔵タンク５０２内の生理食塩水を所定温度に保持するヒータであり、温度センサを内蔵している。

送気送水制御部５０４は、プロセッサ３の制御部３８から出力された制御信号および流量センサ５０５，５０６からの検出信号に基づき、送圧・流量調整部５０３、３方弁５０７およびヒータ部５０８を制御するものである。

次に、本実施形態の硬性鏡システムの作用について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、被験者の静脈から標識試薬が投与されるとともに、送気送水装置５によってＣＯ_２ガスを体腔内に供給して気腹する。なお、このとき送気送水制御部５０４は、ヒータ部５０８を制御して生理食塩水を所定温度に保持する（Ｓ１０）。

次に、操作者によってプロセッサ３の操作部３６を用いて蛍光画像撮影モードおよび通常画像撮影モードの少なくとも一方が選択され、その選択信号が制御部３８によって受け付けられ、制御部３８によって各装置が制御され、蛍光画像および/または通常画像の撮像および表示が行われる（Ｓ１２）。なお、本実施形態においては、蛍光画像撮影モードおよび通常画像撮影モードのいずれか一方を選択することも可能であるが、両方を選択することも可能である。

以下、通常画像撮影モードのみが選択された場合、通常画像撮影モードおよび蛍光画像撮影モードの両方が選択された場合、蛍光画像撮影モードのみが選択された場合についてそれぞれ説明する。

まず、通常画像撮影モードのみが選択された場合の作用について説明する。

通常画像撮像モードのみが選択された場合には、光源装置２の青色ＬＤ光源４０から射出された青色光が、集光レンズ４１および光ファイバスプリッタ４２を介して光ケーブルＬＣ１およびＬＣ２の両方に同時に入射される。そして、さらに青色光は光ケーブルＬＣ１，ＬＣ２により導光されて体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の白色投光ユニット７０のマルチモード光ファイバ７１によって導光される。そして、マルチモード光ファイバ７１の出射端から出射された青色光は、一部は蛍光体７２を透過して被観察部に照射され、一部以外は蛍光体７２によって緑色〜黄色の可視光に波長変換され、その可視光が被観察部に照射される。すなわち、青色光と緑色〜黄色の可視光とからなる白色光が被観察部に照射される。

そして、白色光の照射によって被観察部から反射された通常像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。

撮像ユニット２０に入射された通常像は、ダイクロイックプリズム２１によって直角方向に反射され、第２結像光学系２５によって撮像素子２６の撮像面に結像され、撮像素子２６によって撮像される。

そして、撮像素子２６からそれぞれ出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に出力される。

そして、プロセッサ３に入力された通常画像信号は、通常画像入力コントローラ３１において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４から読み出された１フレーム毎の通常画像信号は、画像処理部３３において階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後、ビデオ出力部３５に順次出力される。

そして、ビデオ出力部３５は、入力された通常画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて通常画像を表示する。

次に、蛍光画像撮影モードと通常画像撮影モードとの両方が選択された場合の作用について説明する。

蛍光画像撮影モードと通常画像撮影モードとの両方が選択された場合には、上述した通常画像の撮影および表示と同時に、後述する蛍光画像の撮影および表示が行われ、さらにエイミング画像の撮影も行われて通常画像上に重ねられて表示される。

蛍光画像の撮影の際には、具体的には、光源装置２の近赤外ＬＤ光源４４，４７から射出された近赤外光が、集光レンズ４５，４８を介して光ケーブルＬＣ３，ＬＣ４に入射され、光ケーブルＬＣ３，ＬＣ４を介して体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の近赤外投光ユニット６０のマルチモード光ファイバ６１によって導光されて被観察部に照射される。

そして、近赤外光の励起光の照射によって被観察部から発せられたＩＣＧ蛍光像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。

撮像ユニット２０に入射されたＩＣＧ蛍光像は、ダイクロイックプリズム２１および励起光カットフィルタ２２を透過した後、第１結像光学系２３により高感度撮像素子２４の撮像面上に結像され、高感度撮像素子２４によって撮像される。高感度撮像素子２４から出力されたＩＣＧ蛍光画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に出力される。

そして、プロセッサ３に入力された蛍光画像信号は、蛍光画像入力コントローラ３２において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４から読み出された１フレーム毎の蛍光画像信号は、画像処理部３３において所定の画像処理が施された後、ビデオ出力部３５に順次出力される。

そして、ビデオ出力部３５は、入力された蛍光画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいて蛍光画像を表示する。

そして、上述したような通常画像および蛍光画像の撮影とともに、さらにエイミング画像の撮像が行われる。

具体的には、光源装置２のエイミングＬＤ光源５０から射出されたエイミング光が、集光レンズ５１および光ファイバカプラ５３を介して光ケーブルＬＣ５に入射され、光ケーブルＬＣ５を介して体腔挿入部３０に入射され、体腔挿入部３０内の近赤外投光ユニット６０のマルチモード光ファイバ６１によって導光されて被観察部に照射される。

そして、上述する通常画像の撮像とともにエイミング画像の撮像が行われる。具体的には、エイミング光の照射によって被観察部から発せられたエイミング像が挿入部材３０ｂの先端３０Ｙの撮像レンズ３０ｄから入射し、挿入部材３０ｂ内のレンズ群により導光されて撮像ユニット２０に向けて射出される。

撮像ユニット２０に入射されたエイミング像は、ダイクロイックプリズム２１によって直角方向に反射され、第２結像光学系２５によって撮像素子２６の撮像面に結像され、撮像素子２６によって通常像とともに撮像される。

そして、撮像素子２６からそれぞれ出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、撮像制御ユニット２７においてＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）処理やＡ／Ｄ変換処理が施された後、ケーブル５を介してプロセッサ３に出力される。

そして、プロセッサ３に入力されたエイミング画像信号と通常画像信号は、通常画像入力コントローラ３１において一時的に記憶された後、メモリ３４に格納される。そして、メモリ３４から読み出された１フレーム毎のエイミング画像信号および通常画像信号は、画像処理部３３において階調補正処理およびシャープネス補正処理が施された後、ビデオ出力部３５に順次出力される。

そして、ビデオ出力部３５は、入力されたエイミング画像信号および通常画像信号に所定の処理を施して表示制御信号を生成し、１フレーム毎の表示制御信号をモニタ４に順次出力する。そして、モニタ４は、入力された表示制御信号に基づいてエイミング画像と通常画像とが重ね合わせられた合成画像を表示する。

次に、蛍光画像撮影モードのみが選択された場合の作用について説明する。

蛍光画像撮影モードのみが選択された場合には、上述した蛍光画像の撮影および表示が行われるとともに、エイミング光の照射が行われる。ただし、エイミング光の照射を行うのみでエイミング画像の撮像は行われない。この場合に、エイミング光の照射のみを行うようにするのは、後述する体腔挿入部３０の先端の汚れ検出を行うためである。汚れ検出の作用については、後で詳述する。

そして、上述したようにして各撮影モードに応じて、通常画像、蛍光画像、および通常画像とエイミング画像との合成画像の撮像および表示が行われるが、このとき体腔挿入部３０の先端に汚れがついた場合、各撮影モードに応じた汚れ検出および除去処理が行われる。

具体的には、通常画像撮影モードのみが選択されている場合、もしくは通常画像撮影モードと蛍光画像撮影モードとの両方が選択されている場合、すなわち通常画像撮影モードが選択されている場合には（Ｓ１４，ＹＥＳ）、プロセッサ３の制御部３８は、マニュアルモードでの汚れ除去処理を行う（Ｓ１８）。

具体的には、制御部３８によって通常画像撮影モードが選択されたと判断されると、制御部３８から制御信号が出力され、その制御信号に応じて送気送水制御部５０４は送気送水制御モードをマニュアルモードとする。

そして、たとえば、操作者によって通常画像上において汚れが付着していると判断され、操作者によってプロセッサ３の操作部３６を用いて送気送水スイッチの操作が行われた場合には、送気送水制御部５０４は、送圧・流量調整部５０３、３方弁５０７を制御して手動による送気送水を実行する。

具合的には、操作者によって洗浄ノズル７から送水を行うよう操作された場合には、送圧・流量調整部５０３によってＣＯ_２ボンベ５０１のＣＯ_２ガスの圧力および流量が調整され、管路６０２を介して液体貯蔵タンク５０２に送気され、この送気によって液体貯蔵タンク５０２内の生理食塩水が管路６０３に送水される。

そして、管路６０３を流れる生理食塩水が３方弁５０７を通過して送気送水管路６０５に供給され、送気送水管路６０５を介して洗浄ノズル７に供給され、洗浄ノズル７から射出される。

また、操作者によって洗浄ノズル７から送気を行うよう操作された場合には、３方弁５０７が管路６０４側に切り替えられ、液体貯蔵タンク５０２内を通過したＣＯ_２ガスが管路６０４に送気され、その送気されたＣＯ_２ガスが３方弁５０７を通過して送気送水管路６０５に供給され、送気送水管路６０５を介して洗浄ノズル７に供給され、洗浄ノズル７から射出される。

一方、蛍光画像撮影モードのみが選択されている場合には（Ｓ１４，ＮＯ）、プロセッサ３の制御部３８は、自動制御モードでの汚れ検出および汚れ除去処理を行う（Ｓ１６）。

具体的には、制御部３８によって蛍光画像撮影モードのみが選択されたと判断されると、制御部３８は光源装置２におけるフォトディテクタ５４の検出信号のモニタを開始するとともに、送気送水制御部５０４に制御信号を出力し、その制御信号に応じて送気送水制御部５０４は送気送水制御モードを自動制御モードとする。

ここで、光源装置２におけるフォトディテクタ５４は、エイミングＬＤ光源５０から射出され、光ケーブルＬＣ５を介して体腔挿入部３０先端の近赤外光用照射レンズ３０ｇに入射されたエイミング光のうち、近赤外光用照射レンズ３０ｇ表面に付着した汚れによって近赤外光用照射レンズ３０ｇにおいて反射されて光ケーブルＬＣ５側に戻された反射光を検出する。

そして、フォトディテクタ５４によって上記反射光が検出され、その検出信号が制御部３８によって受け付けられた場合には、制御部３８から送気送水制御部５０４に制御信号が出力され、送気送水制御部５０４は、その制御信号に応じて送圧・流量調整部５０３、３方弁５０７を制御して自動的に送気送水を実行する。なお、送気送水の量は予め設定されており、その量の送気送水は行われるように流量センサ５０５または流量センサ５０６からの信号に基づいて送気送水制御部５０４は制御信号を出力する。送気送水の具体的な作用については、上述したとおりである。

そして、硬性鏡システム１による手技が終了するまで、上記Ｓ１２〜Ｓ１８の処理が繰り返される（Ｓ２０）。

なお、上記第１の実施形態の硬性鏡システムにおいては、通常画像撮影モードのみが選択されている場合、もしくは通常画像撮影モードと蛍光画像撮影モードとの両方が選択されている場合にはマニュアルモードで洗浄ノズル７から送気送水するようにしたが、これらの場合においても自動制御モードにしてもよい。

具体的には、通常画像撮影モードのみが選択されている場合においても、エイミングＬＤ光源５０からエイミング光を射出させ、そのエイミング光の近赤外光用照射レンズ３０ｇにおける反射光をフォトディテクタ５４によって検出し、その検出信号に基づいて上述したように自動的に送気送水制御を行うようにしてもよい。また、通常画像撮影モードと蛍光画像撮影モードとの両方が選択されている場合には、エイミング画像撮影用のエイミング光の近赤外光用照射レンズ３０ｇにおける反射光をフォトディテクタ５４によって検出し、その検出信号に基づいて上述したように自動的に送気送水制御を行うようにしてもよい。

次に、本発明の画像撮像装置の第２の実施形態を用いた硬性鏡システムについて説明する。第１の実施形態の硬性鏡システムにおいては、体腔挿入部３０先端の汚れ検出を行うためにエイミング光の反射光を検出するようにしたが、第２の実施形態の硬性鏡システムにおいては、通常画像を撮像するために用いられる青色ＬＤ光源から射出された青色光の白色光用照射レンズ３０ｅ，３０ｆにおける反射光を検出する。

具体的には、第２の実施形態の硬性鏡システムの光源装置８おいては、図１２に示すように、光ファイバカプラ５３を青色ＬＤ光源４０と光ファイバスプリッタ４２との間に設けるとともに、この光ファイバカプラ５３にフォトディテクタ５４を光学的に接続する。

そして、青色ＬＤ光源４０から射出され、光ファイバスプリッタ４２および光ケーブルＬＣ１，ＬＣ２を介して体腔挿入部３０先端の白色光用照射レンズ３０ｅ，３０ｆに入射された青色光のうち、白色光用照射レンズ３０ｅ，３０ｆ表面に付着した汚れによって白色光用照射レンズ３０ｅ，３０ｆにおいて反射されて光ケーブルＬＣ１，ＬＣ２側に戻された反射光をフォトディテクタ５４によって検出する。

なお、光ファイバカプラ５３とフォトディテクタ５４の配置を変更したこと以外は、第１の実施形態の光源装置２と同様の構成である。

そして、フォトディテクタ５４によって上述した青色光の反射光が検出され、その検出信号が制御部３８によって受け付けられた場合には、制御部３８から送気送水制御部５０４に制御信号が出力され、送気送水制御部５０４によって送気送水の制御が行われる。

そして、第２の実施形態の硬性鏡システムにおいては、蛍光画像撮影モードのみが選択されている場合においても、青色ＬＤ光源４０から青色光を射出させて体腔挿入部３０先端の汚れ検出を行い、洗浄ノズル７から自動的に送気送水を行う。ただし、通常画像の撮像は行わないものとする。

また、第２の実施形態の硬性鏡システムにおいても、通常画像撮影モードのみが選択されている場合、もしくは通常画像撮影モードと蛍光画像撮影モードとの両方が選択されている場合には、第１の実施形態の硬性鏡システムと同様に、マニュアルモードで洗浄ノズル７から送気送水するようにしてもよいし、これらの場合においても自動制御モードにしてもよい。

なお、その他の構成については、第１の実施形態の硬性鏡システムと同様である。

次に、本発明の画像撮像装置の第３の実施形態を用いた硬性鏡システムについて説明する。第１の実施形態の硬性鏡システムにおいては、体腔挿入部３０先端の汚れ検出を行うためにエイミング光の反射光を検出するようにしたが、第３の実施形態の硬性鏡システムにおいては、蛍光画像を撮像するために用いられる近赤外ＬＤ光源から射出された近赤外光の近赤外光用照射レンズ３０ｇにおける反射光を検出する。

具体的には、第３の実施形態の硬性鏡システムの光源装置９おいては、図１３に示すように、光ファイバカプラ５３を近赤外ＬＤ光源４４，４７と光ケーブルＬＣ３，ＬＣ４との間に設けるとともに、この光ファイバカプラ５３にフォトディテクタ５４を光学的に接続する。

そして、近赤外ＬＤ光源４４，４７から射出され、光ケーブルＬＣ３，ＬＣ４を介して体腔挿入部３０先端の近赤外光用照射レンズ３０ｇに入射された近赤外光のうち、近赤外光用照射レンズ３０ｇ表面に付着した汚れによって近赤外光用照射レンズ３０ｇにおいて反射されて光ケーブルＬＣ３，ＬＣ４側に戻された反射光をフォトディテクタ５４によって検出する。

なお、光ファイバカプラ５３とフォトディテクタ５４の配置を変更したこと以外は、第１の実施形態の光源装置２と同様の構成である。

そして、フォトディテクタ５４によって上述した近赤外光の反射光が検出され、その検出信号が制御部３８によって受け付けられた場合には、制御部３８から送気送水制御部５０４に制御信号が出力され、送気送水制御部５０４によって送気送水の制御が行われる。

そして、第３の実施形態の硬性鏡システムにおいては、第１の実施形態の硬性鏡システムと同様に、蛍光画像撮影モードのみが選択されている場合において洗浄ノズル７からの送気送水を自動制御モードにするが、通常画像撮影モードのみが選択されている場合、もしくは通常画像撮影モードと蛍光画像撮影モードとの両方が選択されている場合においては、マニュアルモードで洗浄ノズル７から送気送水を行うようにしてもよいし、自動制御モードで洗浄ノズル７から送気送水を行うようにしてもよい。

ただし、第３の実施形態の硬性鏡システムにおいても、通常画像撮影モードのみが選択されている場合に自動制御モードで洗浄ノズル７から送気送水する場合には、通常画像撮影モードのみが選択されている場合においても、近赤外ＬＤ光源４４，４７から近赤外光を射出させて体腔挿入部３０先端の汚れ検出を行って、洗浄ノズル７から自動的に送気送水を行う。ただし、蛍光画像の撮像は行わないものとする。

なお、その他の構成については、第１の実施形態の硬性鏡システムと同様である。

また、上記第実施形態は、本発明の画像撮像装置を硬性鏡システムに適用したものであるが、これに限らず、たとえば、軟性内視鏡装置を有するその他の内視鏡システムに適用してもよい。また、内視鏡システムに限らず、体内に挿入される挿入部を備えていない、いわゆるビデオカメラ型の医用画像撮像装置に適用してもよい。

１ 硬性鏡システム
２ 光源装置
３ プロセッサ
４ モニタ
５ 送気送水装置
７ 洗浄ノズル
７ａ 開口部
８，９ 光源装置
１０ 硬性鏡撮像装置
２０ 撮像ユニット
３０ 体腔挿入部
３０ｄ 撮像レンズ
３０ｅ，３０ｆ 白色光用照射レンズ
３０ｇ 近赤外光用照射レンズ
５３ 光ファイバカプラ
５４ フォトディテクタ
６０ 近赤外投光ユニット
６１ マルチモード光ファイバ
６２ 空間
７０ 白色投光ユニット
７１ マルチモード光ファイバ
７２ 蛍光体
５０４ 送気送水制御部

Claims (7)

1. 光源から射出された照射光を照射窓を介して被観察部に照射する光照射部と、前記照射光の照射によって前記被観察部から発せられた光を受光して画像を撮像する撮像部とを備えた画像撮像装置において、
   前記照射窓に入射した前記照射光の前記照射窓における反射光を検出する反射光検出部と、
   該反射光検出部による検出結果に応じて前記照射窓に向けて液体を射出する照射窓洗浄部とを備えたことを特徴とする画像撮像装置。
2. 前記光照射部が、体腔内に挿入される体腔挿入部を備え、
   前記照射窓が前記体腔挿入部の先端に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
3. 前記光照射部が、前記照射光として不可視の波長帯域の励起光と該励起光の照射位置を示すための可視の波長帯域のエイミング光とを前記照射窓を介して前記被観察部に照射するものであり、
   前記撮像部が、前記励起光の照射によって前記被観察部から発せられた蛍光を受光して蛍光画像を撮像するものであり、
   前記反射光検出部が、前記エイミング光の反射光を検出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像撮像装置。
4. 前記励起光を照射する前記照射窓と前記エイミング光を照射する前記照射窓とが共通のものであることを特徴とする請求項３記載の画像撮像装置。
5. 前記光照射部が、前記照射光として励起光を前記照射窓を介して前記被観察部に照射するものであり、
   前記撮像部が、前記励起光の照射によって前記被観察部から発せられた蛍光を受光して蛍光画像を撮像するものであり、
   前記反射光検出部が、前記励起光の反射光を検出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像撮像装置。
6. 前記光照射部が、前記照射光として白色光を前記照射窓を介して前記被観察部に照射するものであり、
   前記撮像部が、前記白色光の照射によって前記被観察部から発せられた反射光を受光して通常画像を撮像するものであり、
   前記反射光検出部が、前記白色光の反射光を検出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像撮像装置。
7. 前記照射窓洗浄部が、前記照射窓に向けて気体を射出するものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の画像撮像装置。

Images