JP2011200534A - 電子内視鏡システム及びカラー撮像素子 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子を１つだけ搭載した電子内視鏡で、挿入部を太経化することなく、コストを抑えながらも、蛍光光撮影と狭帯域光撮影とを両立して行うことができる電子内視鏡システムを提供する。
【解決手段】狭帯域光／励起光光源５２は、波長４０５ｎｍの青色光を発生する。この青色光は、狭帯域光撮影モード時には狭帯域光として機能し、自家蛍光光撮影モード時には被検体組織から自家蛍光光を発生させる励起光となる。撮像素子３３は、Ｇ画素に励起光を遮蔽する励起光カットフィルタが設けられており、狭帯域光撮影モード及び自家蛍光光撮影モードで共用である。狭帯域画像生成部４７は、狭帯域光撮影モード時に、撮像素子３３から出力される撮像信号に基づいて生成された原画像から、Ｂ画素成分を抽出し、狭帯域画像を生成する。自家蛍光画像生成部４８は、自家蛍光光撮影モード時に、原画像からＧ画素成分を抽出し、自家蛍光画像を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は電子内視鏡システム及びこれに用いる撮像素子に関するものであり、さらに詳しくは、特定の狭い波長帯の光を照射し、その反射光や被検体組織から発せられる蛍光光によって、被験体組織を撮影する電子内視鏡システム及びこれに用いるカラー撮像素子に関する。

医療分野では電子内視鏡システムを用いた診断や治療が数多く行われている。概して、電子内視鏡システムは、被験体内に挿入され被験体内の組織の性状を撮影する電子内視鏡、被験体内に照射する照明光を発生する光源装置、電子内視鏡で撮影された画像に種々の処理を施してモニタに表示させるプロセッサ装置から構成される。また、電子内視鏡は、被験体内に挿入される細長の挿入部を備えており、その先端に撮像素子や撮影光学系、照明光学系等が内蔵される。

また、従来の内視鏡システムでは、被検体組織の自然な性状を観察するために、広帯域光（例えば自然な白色光）で照明しながら被検体内の撮影が行われていた。しかし、広帯域光で撮影した画像は、被検体組織の自然な性状を観察できるものの、微細な組織性状の観察や腫瘍組織の識別には、必ずしも広帯域光で撮影した画像が適してるとは言えない。このため、近年では、特定の狭い波長帯の光を照射し、その反射光や、被検体組織から発せられる蛍光光を用いて被検体組織を撮影することにより、微細な組織性状や腫瘍組織のコントラスト等を向上させることにより、これらを強調した撮影を行うことにより、診断や治療を補助するようにした電子内視鏡システムが知られている。

こうした近年の電子内視鏡システムで採用される観察方法，治療方法としては、例えば、狭帯域観察法、自家蛍光観察法、光線力学的診断及び光力学的治療といた観察方法及び診断・治療方法が知られている。

狭帯域観察法は、ヘモグロビンが波長４１５ｎｍ近傍の光を強く吸収することを利用して、粘膜表層の毛細血管やピットパターンを強調する観察法である。したがって、狭帯域観察法では、波長４１５ｎｍ近傍（例えば４０５ｎｍ）の青色光で照明し、その反射光で撮影を行う。

自家蛍光観察法は、コラーゲン等による蛍光光が正常組織に比べて癌組織等の腫瘍組織では少ないことを利用して、腫瘍組織を強調する観察法である。このため、自家蛍光観察法では、蛍光物質から自家蛍光光を発生させる励起光（例えば、波長４０５ｎｍの青色光）を照射し、これによって発生する自家蛍光光（例えば、波長４９０〜６２５ｎｍの緑色光）で撮影を行う。なお、被検体組織から発せられる自家蛍光光の光量は、被検体組織で反射される励起光の光量と比較すると極めて小さい。このため、自家蛍光観察法では、自家蛍光光だけで撮影を行うために、被検体組織で反射された励起光を選択的に反射する励起光カットフィルタを撮像素子に用いる必要がある。

光線力学的診断法は、励起光の照射により蛍光光を発する腫瘍親和性光感受性物質を利用して、腫瘍組織を強調する観察法である。光感受性物質としては、例えば、ポリフィマーナトリウム，タラポルフィンナトリウム，ベルテポルフィン等のポルフィリン誘導体が知られている。ポルフィリン誘導体は、例えば波長４０５ｎｍの青色の励起光を照射すると、波長６６０ｎｍを中心とした赤色の蛍光光を発する。また、こうした光感受性物質は、腫瘍組織に取り込まれている時に所定波長（例えば波長６３０ｎｍ〜６８０ｎｍ）の光を照射して光励起すると、光化学反応を起こし、活性酸素を発生させることが知られている。こうして発生させた活性酸素を用いて腫瘍組織を殺細胞作用によって腫瘍細胞を消滅させる治療が、光力学的治療法である。なお、光線力学的診断法では、自家蛍光観察法と同様、蛍光光を用いて撮影するため、自家蛍光観察法と同様、励起光カットフィルタを用いる必要がある。

このように、電子内視鏡システムによる様々な観察法が知られているが、前述のように自家蛍光観察法や光線力学的診断法といった蛍光光撮影には励起光カットフィルタが必須である。したがって、この励起光カットフィルタで遮蔽される波長を撮影に利用する広帯域光観察や狭帯域光観察と、蛍光光撮影を同じ電子内視鏡で行うことが難しい。このため、蛍光光撮影は、専用の電子内視鏡を用いて行われる（特許文献１）。また、１つの電子内視鏡で蛍光光撮影と広帯域光撮影を行うために、２つの撮像素子を搭載した電子内視鏡も知られている（特許文献２）。

さらに、近年では、蛍光光撮影のために励起光カットフィルタを設けた場合であっても、撮像素子から出力される撮像信号のゲインを色毎に調節したり、励起光カットフィルタで遮蔽される色のデータを画像処理によって補うことによって、１つの撮像素子で蛍光光撮影と広帯域光撮影を両立させる技術も知られている（特許文献３，４）。

特開２００９−１６０２５７号公報 特開２００６−２７１８６９号公報 特開２００３−１０２６８０号公報 特開２００９−２３６号公報

前述のように、蛍光光撮影と広帯域光撮影を１つの電子内視鏡で行うためには、電子内視鏡に撮像素子を２個搭載するか、撮像素子のゲインを色毎に調整したり、光量が不足する色を画像処理によって補う必要がある。

電子内視鏡に撮像素子を２個搭載する場合、撮像素子を１個だけ搭載する場合と比較してコスト高になることは避けられない。また、搭載される２個の撮像素子は挿入部の先端に並べて配置されるため、挿入部の径が太くなる。これは、被検者への負荷を低減するために少しでも細径化することが求められる電子内視鏡では、大きなデメリットである。

また、蛍光光撮影で用いられる蛍光光の光量は、励起光の光量の１／１００００〜１／１０００程度である。このため、蛍光光撮影で用いられる励起光カットフィルタには、極めて厳密に励起光をカットする特性が求められ、励起光カットフィルタを撮像素子の前面に配置した状態では、励起光と同じ波長の光は撮像素子には全く入射しない。したがって、励起光カットフィルタを撮像素子の前面に配置した状態では、特許文献３，４等に開示された方法によって蛍光光撮影と広帯域光撮影を両立して行うことができるとしても、ほぼ励起光カットフィルタでカットされる波長の光だけを撮影に用いる狭帯域光撮影と、蛍光光撮影を両立して行うことはできない。

なお、上述のように、撮像素子を１つだけ搭載した電子内視鏡で、蛍光光撮影と、広帯域光撮影や狭帯域光撮影を両立して行うことを妨げる要因は、蛍光光撮影のための励起光カットフィルタを、撮像素子の前面に常時配置しておくことにある。したがって、上述の例の他に、蛍光光撮影を行う場合にだけ励起光カットフィルタが撮像素子の前面に配置され、広帯域光撮影時や狭帯域光撮影時には撮像素子の前面から退避するように、励起光カットフィルタを移動自在に設けることも考えられる。しかしながら、このように励起光カットフィルタを移動自在に設ける場合には、励起光カットフィルタを駆動する駆動機構を設ける必要があるため、高コストになりやすく、また、挿入部の細径化にも不利である。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子を１つだけ搭載した電子内視鏡で、挿入部の経を太くせず、また、コストを抑えながらも、蛍光光撮影と狭帯域光撮影を両立して行うことができる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。また、これを実現する撮像素子を提供することを目的とする。

本発明の電子内視鏡システムは、被検体の組織の種類に応じて反射または吸収される狭帯域光で前記被検体を照明する狭帯域光照明手段と、前記被検体に含まれる蛍光体から蛍光光を発生させる励起光で前記被検体を照明する励起光照明手段と、前記狭帯域光及び前記励起光のいずれの照明下でも共通に用いられるカラー撮像素子であって、前記狭帯域光及び前記励起光の何れもが含まれる第１帯域の光を主として透過する第１カラーフィルタと、主として第２帯域の光を透過する第２カラーフィルタと、主として第３帯域の光を透過する第３カラーフィルタとを画素配列に対応して備えるとともに、前記蛍光光を透過波長帯域に含む前記第２カラーフィルタまたは前記第３カラーフィルタの少なくともいずれかに前記励起光を遮蔽する励起光カットフィルタを含むカラー撮像素子と、前記狭帯域光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から、前記第１カラーフィルタに対応する画素のデータを抽出して、前記狭帯域光の反射光による狭帯域画像を生成する狭帯域画像生成手段と、前記励起光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から、前記蛍光光の波長に対応して前記第２カラーフィルタまたは前記第３カラーフィルタに対応する画素のデータを抽出し、前記蛍光光による蛍光画像を生成する蛍光画像生成手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記蛍光体は前記被検体内の組織に自然に含まれる蛍光組織であるとともに、前記蛍光光は前記励起光によって前記蛍光組織から発せられる自家蛍光光であることを特徴とする。

さらに、前記自家蛍光光は、前記第２カラーフィルタを透過する波長であり、前記カラー撮像素子は、前記第２カラーフィルタに対応する画素に前記励起光カットフィルタを備え、前記蛍光画像生成手段は、前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第２カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記自家蛍光光により撮影された自家蛍光画像を生成することが好ましい。

前記蛍光体は前記被検体に予め投与された光感受性物質であるとともに、前記蛍光光は前記励起光によって前記光感受性物質から発せられる薬剤蛍光光であっても良い。

このとき、前記薬剤蛍光光は、前記第３カラーフィルタを透過する波長であり、前記カラー撮像素子は、前記第３カラーフィルタに対応する画素に前記励起光カットフィルタを備え、前記蛍光画像生成手段は、前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第３カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記薬剤蛍光光により撮影された薬剤蛍光画像を生成することが好ましい。

また、前記蛍光体は、前記被検体内の組織に自然に含まれる蛍光組織または前記被検体に予め投与された光感受性物質であるとともに、前記蛍光光は、前記励起光によって前記蛍光組織から発せられ、前記第２カラーフィルタを透過する自家蛍光光、または前記励起光によって前記光感受性物質から発せられ、前記第３カラーフィルタを透過する薬剤蛍光光であり、前記カラー撮像素子は、前記第２カラーフィルタに対応する画素と前記第３カラーフィルタに対応する画素にともに前記励起光カットフィルタを備え、前記蛍光光画像生成手段として、前記励起光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第２カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記自家蛍光光により撮影された自家蛍光画像を生成する自家蛍光画像生成手段と、前記励起光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第３カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記薬剤蛍光光により撮影された薬剤蛍光画像を生成する薬剤蛍光画像生成手段とを備えていても良い。

前記光感受性物質を励起して、前記光感受性物質が蓄積した組織に活性酸素を発生させる治療光を、前記被検体に照射する治療光照射手段を備えることが好ましい。

前記狭帯域光は、波長４００ｎｍ以上波長４２０ｎｍ以下の青色光であることが好ましい。

前記励起光は、波長４００ｎｍ以上波長４２０ｎｍ以下の青色光であることが好ましい。

前記狭帯域光及び前記励起光は波長４００ｎｍ以上波長４２０ｎｍ以下の青色光であり、前記狭帯域光を発生する光源と前記励起光を発生すると光源とが同一のものであることが好ましい。

また、主として前記第１カラーフィルタを透過する第１色光と、主として前記第２カラーフィルタを透過する第２色光と、主として前記第３カラーフィルタを透過する第３色光とを含む広帯域光で前記被検体を照明する広帯域光照射手段を備えることが好ましい。

このとき、前記広帯域光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から所定波長の分光画像を複数種類抽出し、前記複数種類の分光画像に、赤色，緑色，青色の３色の色を所定の比率で割り当て直して合成することにより新たな分光画像を生成する分光画像生成手段を備えることが好ましい。

本発明の撮像素子は、光電変換を行うフォトダイオード上に、被検体に含まれる蛍光体に照射されたときに前記蛍光体から蛍光光を発生させる励起光が透過する第１カラーフィルタ、前記第１カラーフィルタと主たる透過波長帯が異なり、前記蛍光光を透過波長帯に含む第２カラーフィルタまたは第３カラーフィルタがそれぞれ配置された複数の画素と、前記複数の画素のうち、前記第２カラーフィルタまたは前記第３カラーフィルタが配置された画素に設けられ、前記励起光を遮蔽する励起光カットフィルタと、を備えることを特徴とする。

また、前記フォトダイオードに入射した光を集光させるマイクロレンズと、前記マイクロレンズよりも低屈折率の材料からなり、前記マイクロレンズ上を平坦化する平坦化層とを備え、前記励起光カットフィルタが前記平坦化層上に設けられることが好ましい。

前記励起光カットフィルタは複数種類の誘電体薄膜を積層して形成されることが好ましい。

本発明によれば、撮像素子を１つだけ搭載した電子内視鏡で、挿入部を太経化することなく、また、コストを抑えながらも、蛍光光撮影と狭帯域光撮影とを両立して行うことができる電子内視鏡システムを提供することができる。また、これを実現する撮像素子を提供することができる。

電子内視鏡システムの外観図である。 電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 各光源の特性を示すグラフである。 被検体組織が発する自家蛍光光及び光感受性物質が発する蛍光光の特性を示すグラフである。 カラーフィルタ及び励起光カットフィルタの配列を示す説明図である。 撮像素子の構成を示す断面図である。 撮像素子の構成を示す断面図である。 カラーフィルタの特性を示すグラフである。 励起光カットフィルタの特性を示すグラフである。 他の励起光カットフィルタの配列を示す説明図である。 他の励起光カットフィルタの配列を示す説明図である。 他の励起光カットフィルタの配列を示す説明図である。 他の励起光カットフィルタの配置を示す断面図である。 他の励起光カットフィルタの配置を示す断面図である。 他の励起光カットフィルタの配置を示す断面図である。

図１に示すように、電子内視鏡システム１０は、電子内視鏡システム１０は、電子内視鏡１１、プロセッサ装置１２、光源装置１３、モニタ１４等から構成され、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードの４種類の撮影モードを備える。

広帯域光撮影モードは、広帯域光（いわゆる白色光）で被検体内を照明しながら撮影する撮影モードである。この広帯域光撮影モードで撮影された画像には、被検体組織の自然な様態が写し出される。

狭帯域光撮影モードは、波長４０５ｎｍの青色光を照射し、その反射光で被験体内を撮影する撮影モードである。この狭帯域光撮影モードで撮影された画像には、被検体組織のピットパターンや粘膜表面の血管が強調して写し出される。

自家蛍光光撮影モードは、蛍光光撮影を行う撮影モードであり、狭帯域光撮影モードと同様の波長４０５ｎｍの青色光を励起光として照射するが、被検体組織からの自家蛍光光によって撮影する。自家蛍光光撮影モードで撮影された画像には、癌組織等の腫瘍組織が強調して写し出される。

光線力学的診断モードは、蛍光光撮影を行う撮影モードであり、被検体に光感受性物質を投与し、予め腫瘍組織に光感受性物質を蓄積させた状態で用いられる。また、光線力学的診断モードは、波長４０５ｎｍの青色光を励起光として照射することによって光感受性物質から発せられる薬剤蛍光光を利用し、撮影を行う。このため、光線力学的診断モードで撮影された画像では、光感受性物質が蓄積した腫瘍組織が写し出される。

電子内視鏡１１は、挿入部１６、操作部１７、ユニバーサルコード１８等からなる。挿入部１６は、可撓性であるとともに細く形成され、被検者の体腔内に挿入される。また、挿入部１６の先端側には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部１７のアングルノブ２１の操作に応じて上下左右に湾曲動作する。さらに、挿入部１６の先端には、撮影用の光学系や撮像素子等（図２参照）が内蔵された先端部２２が設けられている。この先端部２２は、湾曲部１９を動作させることにより、所望の方向に向けられる。ユニバーサルコード１８は、電子内視鏡１１と、プロセッサ装置１２及び光源装置１３をそれぞれ電気的，光学的に連結する。

プロセッサ装置１２は、電子内視鏡１１に内蔵された撮像素子から出力される信号に基づいて被検体内の画像を生成し、モニタ１４に表示する。また、プロセッサ装置１２は、電子内視鏡１１や光源装置１３の動作を統括的に制御する。

光源装置１３は、電子内視鏡１１を通じて被検体内に照射する光を発生させる装置であるまた、光源装置１３は、撮影モードに適した光を被検体内に照射する。したがって、光源装置１３は、広帯域光撮影モード時には、広帯域光を被検体組織に照射させる。また、狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，及び光線力学的診断モード時には、波長４０５ｎｍの青色光を被検体内に照射させる。さらに、光源装置１３は、赤色のレーザー光（治療光）を発生させ、被検体内に照射させることがある。この赤色のレーザー光は、光線力学的診断モードで用いられる光感受性物質を励起して、光化学反応により、光感受性物質が蓄積した腫瘍組織に活性酸素を発生させる。

図２に示すように、電子内視鏡１１は、撮影光学系３１、撮像素子３３、アナログ処理回路（ＡＦＥ）３４、照明光学系３６、ライトガイド３８等から構成される。

撮影光学系３１は、レンズ等からなり、撮像素子３３の前面に配置される。この撮影光学系３１は、撮影窓３２を通して被検体内の像を撮像素子３３に結像させる。

撮像素子３３は、撮影光学系３１によって結像された像を光電変換して撮像信号を出力する素子であり、例えばＣＣＤである。撮像素子３３から出力される撮像信号は、ＡＦＥ３４を経てプロセッサ装置１２に入力される。また、詳細は後述するが、撮像素子３３は画素毎にＲＧＢのカラーフィルタがそれぞれ設けられたフルカラーの撮像素子であるとともに、これらの画素の全てではなく、特定の色の画素にだけ、蛍光光撮影に用いる励起光を遮蔽する励起光カットフィルタ６７（図６参照）が設けられている。これにより、この１つの撮像素子３３で、広帯域光撮影，狭帯域光撮影，蛍光光撮影を全てを行うことができるようになっている。

ＡＦＥ３４は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ），自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ），アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）等からなる。このため、撮像素子３３から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング処理を施されてノイズが除去された後に、増幅され、さらにデジタルな撮像信号に変化されてプロセッサ装置１２に入力される。

照明光学系３６は、照明窓３７を通して被検体内に光を照射する光学系であり、レンズ等からなる。こうして被検体内に照射する光は、ライトガイド３８を通じて光源装置１３から導入される。ライトガイド３８は、太径の光ファイバや、細経の光ファイバをバンドルしたバンドルファイバ等で構成される。

また、電子内視鏡システム１０に備えられた各種撮影モードは、操作部１７に設けられた操作ボタン（図示しない）によって任意のタイミングで切り替えられる。こうした操作部１７の操作情報はプロセッサ装置１２に入力される。

プロセッサ装置１２は、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）４１、フレームメモリ４２、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）４３、表示制御回路４４等から構成される。

ＤＳＰ４１は、電子内視鏡１１から入力される撮像信号に対して、色分離処理、色補間処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理等の各種信号処理を施して、１フレーム分の画像を生成する。こうしてＤＳＰ４１が生成した画像は、ＤＩＰ４３に画像処理を施される前の画像（以下、原画像という）として、フレームメモリ４２に記憶される。

ＤＩＰ４３は、原画像をフレームメモリ４２から読み出して画像処理を施すことにより撮影モード等の設定に応じた各種画像を生成する画像処理回路であり、分光画像生成部４６、狭帯域画像生成部４７、自家蛍光画像生成部４８、薬剤蛍光画像生成部４９を備える。

分光画像生成部４６は、広帯域光撮影モード時にモニタ１４に表示する画像を生成する。分光画像生成部４６は、原画像から、赤色成分の画像、青色成分の画像、緑色成分の画像といったように、任意の波長成分の分光画像を複数生成する（分光推定処理）。そして、これらの分光画像にＲＧＢを割り当てて合成することにより、１枚の画像を再生成する。こうして分光画像生成部４６によって再生成された画像は、原画像と比較して特定の組織の色彩や輪郭等が強調された画像となる。なお、原画像から抽出する分光画像の波長や、再構築する画像のＲＧＢの成分比等は、観察する組織の様態等に応じて予め設定される。したがって、設定によっては、分光画像生成部４６が生成した分光画像は、原画像と同一の場合もある。

狭帯域画像生成部４７は、狭帯域光撮影モード時にモニタ１４に表示する画像を生成する。狭帯域画像生成部４７は、原画像から青色画素（以下、Ｂ画素という）のデータを抽出し、このＢ画素のデータだけを用いた狭帯域画像を生成する。こうして生成された狭帯域画像は、粘膜の表層血管やピットパターンによる青色光の吸収の度合いを反映した画像となる。

自家蛍光画像生成部４８は、自家蛍光光撮影モード時にモニタ１４に表示する画像を生成する。自家蛍光画像生成部４８は、原画像から緑色画素（以下、Ｇ画素という）のデータを抽出し、このＧ画素のデータだけを用いた自家蛍光画像を生成する。こうして生成された自家蛍光画像は、後述するようにＧ画素に励起光カットフィルタが設けられているので、励起光の成分を含まず、被検体組織から発せられた自家蛍光を反映した画像となる。

薬剤蛍光画像生成部４９は、光線力学的診断モード時にモニタ１４に表示する画像を生成する。薬剤蛍光画像生成部４９は、原画像から赤色画素（以下、Ｒ画素という）のデータを抽出し、このＲ画素のデータだけを用いた薬剤蛍光画像を生成する。こうして生成された自家蛍光画像は、後述するようにＲ画素に励起光カットフィルタが設けられているので、励起光の成分を含まず、光感受性物質から発せられた薬剤蛍光光のみを反映した画像となる。

表示制御回路４４は、原画像や上述のように生成された分光画像，自家蛍光画像，薬剤蛍光画像をフレームメモリ４２から読み出し、これをビデオ信号に変換してモニタ１４に表示させる。こうして表示制御回路４４がモニタ１４に表示される画像は、選択された撮影モードや設定等に応じて異なり、１種類の画像をモニタ１４上に表示することもあり、また、複数種類の画像を同時に並べて表示することもある。

光源装置１３は、広帯域光光源５１、狭帯域光／励起光光源５２、治療光光源５３、光源切替部５４等を備える。

広帯域光光源５１は、広帯域光撮影モードで用いられる光源であり、青色から赤色まで広帯域の波長を含む白色光Ｌ１を発生させる光源であり、例えばキセノンランプからなる。なお、広帯域光光源５１は、白色ＬＥＤで構成しても良く、所定波長の光を発するレーザーダイオード（ＬＤ）とこのＬＤからの光により白色光を発する蛍光体の組み合わせ等で構成しても良い。

狭帯域光／励起光光源５２は、狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードの３種の撮影モードで用いられる光源であり、波長４０５ｎｍの青色光Ｌ２を発するＬＤからなる。狭帯域光撮影モードの場合、この狭帯域光／励起光光源５２が発する青色光Ｌ２の反射光によって、モニタ１４に表示される画像が生成されるため、狭帯域光／励起光光源５２から発せられる青色光は、いわゆる狭帯域光として機能する。一方、自家蛍光光撮影モード及び光線力学的診断モードの場合、狭帯域光／励起光光源５２が発する青色光Ｌ２はモニタ１４に表示される画像には反映されず、被検体組織や光感受性物質を励起して蛍光光を発生させる励起光として機能する。なお、上述のように狭帯域光／励起光光源５２が発する青色光Ｌ２は、狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードに共通であり、全く同じものである。しかし、狭帯域光撮影モードと、自家蛍光光撮影モード及び光線力学的診断モードでは実質的に求める作用が異なるため、以下では、狭帯域光／励起光光源Ｌ２からの青色光Ｌ２を、狭帯域光撮影モードで用いる場合には狭帯域光Ｌ２と称し、自家蛍光光撮影モード及び光線力学的診断モードで用いる場合には励起光Ｌ２と称する。

治療光光源５３は、波長６３０ｎｍ近傍の赤色光Ｌ３を発生する光源であり、例えばエキシマダイレーザーからなる。こうして治療光光源５３から発生られる赤色光Ｌ３は、光線力学的診断モードで被検体内を診察した後、腫瘍組織に向けて治療光として適宜照射される。このとき、赤色光Ｌ３は、腫瘍組織に予め蓄積された光感受性物質を励起して、腫瘍組織に活性酸素を発生させる。こうして発生した活性酸素は、腫瘍組織を徐々に消滅させる。

光源切替部５４は、レンズやプリズム，ミラー等から構成され、撮影モード等に応じて各光源５１〜５３からライトガイド３８を通じて被検体内に照射する光Ｌ１〜Ｌ３を切り替える。光源切替部５４は、広帯域光撮影モード時には、広帯域光光源５１からの白色光Ｌ１をライトガイド３８に入射させる。一方、狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードの場合には、光源切替部５４は狭帯域光／励起光光源５２からの青色光Ｌ２をライトガイド３８に入射させる。また、光線力学的診断モード下で、操作部１７で専用のボタン（図示しない）が押圧されたときに、治療光光源５３からの赤色光Ｌ３をライトガイド３８に入射させる。なお、こうした光源切替部５４の動作や各光源５１〜５３のオンオフ等、光源装置１３各部の動作は、プロセッサ装置１２によって制御される。

図３に示すように、広帯域光光源５１が発する白色光Ｌ１は、自然光に近い波長分布となっている。また、狭帯域光／励起光光源５２が発する青色の狭帯域光（励起光）Ｌ２は、波長４０５ｎｍにピークを持つ。この狭帯域光Ｌ２と同じ波長帯の青色光は白色光Ｌ１にも含まれるが、その光量は狭帯域光Ｌ２と比較すると小さい。さらに、治療光光源５３が発する赤色の治療光Ｌ３は、波長６３０ｎｍ近傍にピークを持つ。この治療光Ｌ３と同じ波長帯の赤色光は白色光Ｌ１にも含まれるが、治療光Ｌ３の光量は、白色光Ｌ１に含まれる同波長成分の光量と比較して極めて大きい。

さらに、図４に示すように、自家蛍光光撮影モードで被検体内に励起光Ｌ２を照射した場合に、被検体内の組織から発せられる自家蛍光光ＦＬ１は、概ね波長４９０ｎｍ〜６２５ｎｍ程度の緑色光である。また、光線力学的診断モードで被検体内に励起光Ｌ２を照射した場合に、予め投与した光感受性物質から発せられる薬剤蛍光光ＦＬ２は、概ね波長６３０ｎｍ〜６７０ｎｍ程度の赤色光である。これらの蛍光光ＦＬ１，ＦＬ２の光量は、励起光Ｌ２と比較して１／１０００〜１／１００００程度であり、極めて小さい。したがって、通常、フルカラーの撮像素子の各画素には、カラーフィルタが設けられているが、緑色または赤色のカラーフィルタがわずかでも励起光Ｌ２の波長帯の光を透過する特性の場合には、Ｒ画素，Ｇ画素であっても、蛍光光ＦＬ１，ＦＬ２よりも被検体組織で反射された励起光Ｌ２の入射光量が多くなり、自家蛍光光撮影モードや光線力学的診断モードにおける蛍光光撮影の妨げになる。このため、後述するように、撮像素子３３には、励起光Ｌ２をカットする励起光カットフィルタが設けられている。

図５に示すように、撮像素子３３の撮像面には、ほぼ正方形の画素が２次元に隙間なく並べて設けられており、これらの各画素には、ＲＧＢのいずれかのカラーフィルタが設けられている。このため、各画素は配置されたカラーフィルタの特性に応じて、これを透過した色の光について光電変換を行う。また、この撮像素子３３の画素配列は、色の比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：２：１であり、破線で囲まれた４つの画素の配列パターンが繰り返された、いわゆるベイヤー配列となっている。なお、以下では、Ｒ画素及びＢ画素の２倍あるＧ画素のうち、所定方向（α方向）にＢ画素と隣接し、これに垂直な方向（β方向）にＲ画素と隣接するＧ画素をＧ１画素とし、所定方向にＲ画素と隣接し、これに垂直な方向にＢ画素と隣接するＧ画素をＧ２画素とする。

さらに、斜線で示すように、撮像素子３３は、Ｂ画素を除き、Ｒ画素とＧ１画素，Ｇ２画素の全てに励起光カットフィルタ６７が設けられている。励起光カットフィルタ６７は、自家蛍光光撮影モード及び光線力学的診断モードで被検体内に照射される励起光Ｌ２をほぼ１００％遮蔽するフィルタであり、撮像素子３３に一体となって、以下のように設けられている。

図６に示すように、撮像素子３３は、半導体基板６１、配線層６２、カラーフィルタ６３、マイクロレンズ６４、平坦化層６６、励起光カットフィルタ６７等から構成される。

半導体基板６１は、その表面に所定ピッチでフォトダイオード（ＰＤ）６８が形成される。ＰＤ６８は、入射した光を光電変換し、その光量に応じた信号電荷を蓄積する。また、半導体基板６１の表面は酸化膜が形成され、配線層６２からは絶縁される。

配線層６２は、半導体基板６１の表面に設けられ、所定のタイミングで半導体基板６１に電圧を印加することにより、ＰＤ６８で蓄積された信号電荷を転送するゲート電極６９がＰＤ６８の間に設けられている。ゲート電極６９は、ポリシリコン等からなる複数の電極で構成され、その表面はアルミニウム等からなる遮光膜で覆われている。また、ゲート電極６９の上はＢＰＳＧ等の透光性の材料によって埋められ、その表面は平坦化される。

カラーフィルタ６３は、こうして平坦化された配線層６２の上に設けられる。また、カラーフィルタ６３は、ＰＤ６８のピッチに合わせて、各ＰＤ６８に直上のカラーフィルタを透過した光だけが各ＰＤ６８に到達するように、また、前述のようにＲＧＢ各色のカラーフィルタ６３が、ＰＤ６８（画素）のピッチに合わせて設けられる。ここでは、図５におけるα方向の断面を示しているので、ＰＤ６８のピッチに合わせて、緑色カラーフィルタＧ１と青色のカラーフィルタＢが交互に配列される。

なお、カラーフィルタ６３は、透明な樹脂材料に所定波長帯の光を透過し、他の波長帯の光を吸収または反射する顔料を混合して形成される。例えば、青色カラーフィルタＢの場合、青色光を透過し、緑色光や赤色光を吸収または反射する顔料を透明な樹脂材料に混合して形成される。緑色のカラーフィルタＧ１，Ｇ２や赤色のカラーフィルタＲも同様である。

マイクロレンズ６４は、カラーフィルタ６３の上に、各画素（各ＰＤ６８）に１つずつ形成される。マイクロレンズ６４は、被検体からの光を集光して、効率良く、各ＰＤ６８に入射させる。また、マイクロレンズ６４は、例えばＳｉＮ等の高屈折率材料で形成される。

さらに、撮像素子３３では、マイクロレンズ６４の上に平坦化層６６が設けられる。平坦化層６６は、マイクロレンズ６４上を平坦化する層であり、マイクロレンズ６４よりも低屈折率の材料で形成される。例えば、平坦化層６６は、ＢＰＳＧ，ＳｉＯ_２，ＢＳＧ，ＰＳＧ，Ｓｉ_３Ｎ_４，Ａｌ_２Ｏ_３，ＭｇＦ_２や、こうした低屈折率材料の混合物からなる。

励起光カットフィルタ６７は、上述のようにマイクロレンズ６４上を平坦化した平坦化層６６上に設けられる。前述のように、励起光カットフィルタ６７は、Ｂ画素を除いて、Ｇ１画素，Ｇ２画素，Ｒ画素に設けられているため、Ｂ画素上には開口７１が形成される。また、励起光カットフィルタ６７は、複数種類の誘電体薄膜を複数積層して形成した多層構造の薄膜であり、少なくとも励起光Ｌ２を含む波長帯の透過率がほぼ０％となるように、その材料や積層構造が定められている。

一方、図７に示すように、β方向（図５参照）の断面においても、半導体基板６１や配線層６２、マイクロレンズ６４、平坦化層６６は上述のα方向の構成とほぼ同じである。但し、カラーフィルタ６３の配列は、β方向の断面であるため、ＰＤ６８のピッチに合わせて、緑色カラーフィルタＧ１と赤色カラーフィルタＲが交互に配列される。また、励起光カットフィルタ６７は、図５では模式的に画素毎に区切って説明したが、Ｇ１画素及びＲ画素上では一様に連なって設けられている。したがって、励起光カットフィルタ６７は、Ｂ画素上に開口７１が設けられた井桁状の形状に設けられている。

上述のカラーフィルタ６３の特性は、図８に示すとおりであり、青色カラーフィルタＢは波長４５０ｎｍ近傍に透過率のピークを有するが、波長３５０ｎｍ〜５５０ｎｍ程度の光を透過する。また、青色カラーフィルタＢは、緑色光や赤色光もわずかに透過する。同様に、緑色カラーフィルタＧは、波長５００ｎｍ近傍に透過率のピークを有し、波長４５０ｎｍ〜６５０ｎｍ程度の光を透過する。赤色カラーフィルタＲは、波長６３０ｎｍ近傍に透過率のピークがあるが、波長５５０ｎｍ程度以上の長波長の光を透過する。このように、カラーフィルタ６３の特性は、ＲＧＢで違いはあるものの、透過する波長帯には重複がある。特に、緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２及び赤色カラーフィルタＲは、ともに励起光Ｌ２の波長である波長４０５ｎｍ近傍に３〜５％程度の透過がある。このため、Ｒ画素とＧ画素（Ｇ１画素及びＧ２画素）上に励起光カットフィルタ６７が設けられていなければ、自家蛍光光ＦＬ１や薬剤蛍光光ＦＬ２の光量を超える励起光Ｌ２がＰＤ６８に到達する。

また、図９に示すように、励起光カットフィルタ６７は、いわゆるロングバスフィルタであり、励起光Ｌ２よりも長波長帯の光を透過し、励起光Ｌ２を含む短波長帯の光を遮光する。したがって、励起光カットフィルタ６７は、励起光Ｌ２の長波長側近傍で、透過率が０％から１００％に急峻に変化するように、層構成や材料が定められている。

なお、ここでは、励起光カットフィルタ６７の一例としてロングバスフィルタを挙げたが、励起光カットフィルタ６７は、少なくとも励起光Ｌ２の波長帯で透過率がほぼ０％となっていれば良い。また、励起光Ｌ２は、前述のように波長４０５ｎｍの青色光であるが、実際には図９等に示すように一定の波長幅があるとともに、狭帯域光／励起光光源５２を構成するＬＤの特性にもよるが、概ね±５ｎｍ程度のピーク波長の変動がある。このため、こうした波長幅の全体が遮蔽されるように、励起光カットフィルタ６７を構成することが好ましく、例えば、励起光Ｌ２として波長４０５ｎｍの青色光を用いる場合、励起光カットフィルタ６７の特性は、少なくとも波長４００ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の波長帯を遮蔽するものであることが好ましく、波長３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長帯を遮蔽するものであればより好ましい。この場合、上述のような励起光カットフィルタ６７の特性を保ちながらも、これを薄く構成することができる。

上述のように構成される電子内視鏡システム１０では、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードを適宜切り替えながら被検体内を撮影し、診断及び治療を行う。このとき、電子内視鏡システム１０は、以下に説明するように動作する。

まず、広帯域光撮影モードで被検体内を撮影する場合、プロセッサ装置１２は、光源切替部５４を制御して、広帯域光源５１から白色光Ｌ１をライトガイド１８に導入する。これにより、白色光Ｌ１が被検体内に照射される。被検体内に照射された白色光Ｌ１は、前述のように広帯域光であるため、これに含まれる波長に応じて被検体組織の表面や表層等で反射，吸収される。そして、撮像光学系３１は被検体組織からの反射光によって、撮像素子３３は被検体内の像を撮像する。

このとき、被検体内に照射した白色光Ｌ１は前述のように広帯域光であるので、波長によって被検体組織による吸収率や反射率は異なるものの、被検体内からの反射光にも青色成分，緑色成分，赤色成分が概ね含まれている。

反射光に含まれる青色成分は、青色カラーフィルタＢは透過するが、赤色カラーフィルタＲや緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２はほとんど透過しない。このため、反射光の青色成分は、Ｂ画素に入射したものだけがＰＤ６８に到達して光電変換され、撮像信号に反映される。

一方、反射光の緑色成分は、緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２を透過するが、赤色カラーフィルタＲや青色カラーフィルタＢはほとんど透過しない。また、Ｇ画素には、緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２だけでなく、励起光カットフィルタ６７が設けられているが、前述の図８及び図９を比較すれば分かる通り、緑色光成分はほぼ全て励起光カットフィルタ６７を透過する。このため、反射光の緑色成分は、Ｇ画素に入射したものだけがＰＤ６８に到達して光電変換され、撮像信号に反映される。

さらに、反射光の赤色成分は、赤色カラーフィルタＲは透過するが、緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２や青色カラーフィルタＢはほとんど透過しない。また、Ｒ画素には、Ｇ画素と同様に励起光カットフィルタ６７が設けられているが、反射光の赤色成分はほぼ全て励起光カットフィルタ６７を透過する。このため、反射光の赤色成分は、Ｒ画素に入射したものだけがＰＤ６８に到達して光電変換され、撮像信号に反映される。

広帯域光撮影モードで被検体内を撮影する場合、上述のように撮像素子３３からはフルカラーの撮像信号が出力され、フレームメモリ４２にはこれを反映したフルカラーの原画像が記憶される。こうして広帯域光撮影モードで生成された原画像は、励起光カットフィルタ６７がＲ画素及びＧ画素にだけ設けられているので、撮像素子３３に励起光カットフィルタ６７が設けられていない場合の画像とほぼ同じ画像である。プロセッサ装置１２は、分光画像生成部４６によって原画像から分光画像を生成し、モニタ１４に表示させる。また、設定によっては、プロセッサ装置１２は、原画像をモニタ１４に表示させる。術者はこうしてモニタ１４に表示された画像を見ながら被検体を診察する。

次に、狭帯域光撮影モードで被検体内を撮影する場合、プロセッサ装置１２は、光源切替部５４を制御して、狭帯域光／励起光光源５２から狭帯域光Ｌ２をライトガイド１８に導入する。これにより、照明窓３７から狭帯域光Ｌ２が被検体内に照射される。こうして被検体内に照射された狭帯域光Ｌ２は、波長４０５ｎｍの青色光なので、被検体組織への侵入長は比較的短く、主として被検体組織の表面や表層組織によって反射，吸収される。また、狭帯域光Ｌ２の波長は、ヘモグロビンに多く吸収される波長であるため、狭帯域光Ｌ２の反射光には、血管とその周辺組織とのコントラストが強調して反映される。また、自家蛍光光撮影モードにおいても同波長の青色光（励起光Ｌ２）を用いることから分かるように、被検体内に狭帯域光Ｌ２を照射すると、被検体組織から自家蛍光光ＦＬ１が発せられる。この自家蛍光光ＦＬ１は、前述のように青色〜緑色であり、狭帯域光Ｌ２の反射光の光量と比較すれば、その光量は微弱である。

こうしたことから、狭帯域光撮影モードで被検体内に狭帯域光Ｌ２を照射すると、撮像素子３３には、狭帯域光Ｌ２の反射光と、自家蛍光光ＦＬ１が入射する。狭帯域光Ｌ２の反射光は、波長４０５ｎｍの青色光であるため、青色カラーフィルタＢは透過するが、赤色カラーフィルタＲや緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２はほとんど透過しない。また、Ｒ画素及びＧ画素には、励起光カットフィルタ６７が設けられているため、狭帯域光Ｌ２の反射光は、赤色カラーフィルタＲや緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２以前に、励起子カットフィルタ６７で遮蔽される。このため、狭帯域光Ｌ２の反射光は、Ｂ画素に入射したものだけが、ＰＤ６８に到達して光電変換され、撮像信号に反映される。

一方、自家蛍光光ＦＬ１は、青色〜緑色であるため、Ｂ画素に入射した自家蛍光光ＦＬ１の青色カラーフィルタＢを透過する一部成分はＰＤ６８に到達し光電変換され、前述の狭帯域光Ｌ２の反射光による撮像信号に重畳される。しかし、自家蛍光光ＦＬ１に由来するシグナルは、狭帯域光Ｌ２に由来するシグナルに比べて無視出来る程度に微弱である。

こうしたことから、狭帯域光撮影モードで被検体内を撮影すると、上述のようにほぼ狭帯域光Ｌ２の反射光に由来する青色成分だけで構成された撮像信号が出力され、フレームメモリ４２にはこれを反映した青色の原画像が記憶される。そして、プロセッサ装置１２は、狭帯域画像生成部４７によって、上述のように生成された原画像から、ほぼノイズレベルのＧ画素成分やＲ画素成分を除いて、Ｂ画素成分だけを抽出し、狭帯域画像を生成し、モニタ１４に表示させる。このように狭帯域光撮影モードでモニタ１４に表示される狭帯域画像は、狭帯域光Ｌ２の反射光によって撮影された画像であるため、被検体組織の表層血管やピットパターンが強調された画像であり、こうした被検体組織の診断や治療を補助する。

また、自家蛍光光撮影モードで被検体内を撮影する場合、プロセッサ装置１２は、光源切替部５４を制御して、狭帯域光／励起光光源５２から励起光Ｌ２をライトガイド１８に導入する。これにより、照明窓３７から励起光Ｌ２が被検体内に照射される。こうして被検体内に照射される励起光Ｌ２は、前述の狭帯域光撮影モードで用いる狭帯域光Ｌ２と同じものであるため、被検体組織への作用，励起光Ｌ２の反射光や自家蛍光光ＦＬ１の特性，撮像素子３３の動作等は狭帯域光撮影モードと同様である。このため、Ｂ画素では、励起光Ｌ２の反射光が光電変換され、撮像信号に反映される。

但し、狭帯域光撮影モードでは説明を省略したが、自家蛍光光ＦＬ１は、Ｇ画素に入射すると、励起光カットフィルタ６７及び緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２を透過し、ＰＤ６８に到達する。このため、自家蛍光光ＦＬ１は、Ｇ画素の撮像信号に反映される。一方、励起光Ｌ２の反射光が同様にＧ画素に入射すると、緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２以前に、励起光カットフィルタ６７によって遮蔽され、励起光Ｌ２はＧ画素のＰＤ６８には到達しない。したがって、Ｇ画素から出力される撮像信号は、自家蛍光光ＦＬ１だけを反映したものとなっている。

したがって、撮像素子３３から出力される撮像信号には、自家蛍光光ＦＬ１を反映したＧ画素のデータが含まれている。このため、この撮像信号に基づいて生成された原画像は、主として励起光Ｌ２の反射光を反映した青色の原画像であるが、Ｇ画素のデータには自家蛍光光ＦＬ１が反映されている。このため、自家蛍光光撮影モードにおいては、プロセッサ装置１２は、自家蛍光画像生成部４８によって、原画像からＧ画素成分を抽出して自家蛍光画像を生成し、これをモニタ１４に表示する。この自家蛍光画像は、被検体組織に含まれるコラーゲン等の蛍光体の分布を反映し、癌組織等の腫瘍組織が強調して写し出されており、こうした被検体組織の診断や治療を補助する。

また、光線力学的診断モードで被検体内を撮影する場合、タラポルフィンナトリウム等のポルフィリン誘導体からなる腫瘍親和性光感受性物質を、予め被検体に投与する。光感受性物質は、例えば、静脈注射により被検体に投与される。また、光感受性物質は、正常組織と比較して、腫瘍組織には概ね４倍程度取り込まれ、４８時間以上停滞する。一方、正常組織に取り込まれた光感受性物質は、肝臓や腎臓等の特定の器官を除き、概ね２４時間以内に排泄される。したがって、光線力学的診断モードによる撮影は、光感受性物質の投与から４８時間以上７２時間後程度の間に行われる。

こうした準備が整った状態で、光線力学的診断モードで被検体内を撮影する場合、プロセッサ装置１２は、光源切替部５４を制御して、狭帯域光／励起光光源５２から励起光Ｌ２をライトガイド１８に導入する。これにより、照明窓３７から励起光Ｌ２が被検体内に照射される。

被検体内に励起光Ｌ２が照射されると、前述の狭帯域光撮影モード及び自家蛍光光撮影モードで説明したように、励起光Ｌ２の反射光、被検体組織からの自家蛍光光ＦＬ１が撮像素子３３に入射する。そして、Ｂ画素からは励起光Ｌ２の反射光を反映した撮像信号が出力され、Ｇ画素からは主として自家蛍光光ＦＬ２を反映した撮像信号が出力される。

さらに、光線力学的診断モードでは、腫瘍組織に光感受性物質が蓄積されているため、光感受性物質から薬剤蛍光光ＦＬ２が発せられ、これも撮像素子３３に入射する。薬剤蛍光光ＦＬ２は、前述のように概ね赤色であるため、赤色カラーフィルタＲを透過するが、青色カラーフィルタＢや緑色カラーフィルタＧ１，Ｇ２はほとんど透過しない。したがって、薬剤蛍光光ＦＬ２は、Ｒ画素に入射ものだけがＰＤ６８に到達して光電変換され、撮像信号に反映される。このとき、励起光Ｌ２の反射光がＲ画素に入射しても、励起光カットフィルタ６７によって遮蔽され、Ｒ画素のＰＤ６８には到達しない。このため、Ｒ画素から出力される撮像信号はほぼ薬剤蛍光光ＦＬ２だけを反映したものとなっている。

こうして撮像素子３３から出力された撮像信号から原画像が生成され、フレームメモリ４２に記憶される。この原画像は、Ｒ画素に薬剤蛍光光ＦＬ２を反映したデータが格納され、Ｇ画素には自家蛍光光ＦＬ１を反映したデータが格納され、Ｂ画素には励起光Ｌ２の反射光を反映したデータが格納される。したがって、光線力学的診断モードにおいては、プロセッサ装置１２は、薬剤蛍光画像生成部４９によって、原画像からＲ画素成分だけを抽出して薬剤蛍光画像を生成し、これをモニタ１４に表示する。この薬剤蛍光画像は、光感受性物質が停滞している腫瘍組織の様態が強調して写し出されており、こうした組織の診断や治療を補助する。

さらに、光線力学的診断モードで腫瘍組織を観察した後、腫瘍組織を消滅させる治療が必要な場合には、術者は操作部１７を操作して、対象となる腫瘍組織に向けて治療光を照射する。こうして術者が操作部１７を操作し、治療光の照射が指示されると、プロセッサ装置１２は、光源切替部５４を制御して、治療光光源５３から治療光Ｌ３をライトガイド１８に導入する。これにより、照明窓３７から治療光Ｌ３が腫瘍組織に照射される。治療光Ｌ３が照射された腫瘍組織では、蓄積した光感受性物質が治療光Ｌ３によって励起されることにより、光化学反応が生じ、活性酸素が発生する。その後、この活性酸素の殺細胞作用によって、腫瘍組織は徐々に消滅する。

以上のように、電子内視鏡システム１０では、撮像素子３３の全画素に励起光カットフィルタ６７を設けるのではなく、狭帯域光撮影モードで狭帯域光Ｌ２を受光するＢ画素を除いて、自家蛍光光撮影モードで自家蛍光光ＦＬ１を受光するＧ画素と、光線力学的診断モードで薬剤蛍光光ＦＬ２を受光するＲ画素に励起光カットフィルタ６７を配置することにより、撮像素子３３を１つだけ搭載した１つの電子内視鏡１１で、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードの４種類の撮影モードで被検体内を撮影することができる。

また、電子内視鏡システム１０では、電子内視鏡１１に撮像素子３３を１つだけ搭載するので、２個以上の撮像素子を搭載する場合と比較して、低コストに構成することができる。さらに、電子内視鏡１１の挿入部１６の直径を従来通りの細さに構成することができる。

なお、上述の実施形態では、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードの４種類の撮影モードを、撮像素子３３を１つだけ搭載した１つの電子内視鏡１１で全て行うために、Ｂ画素を除いて、Ｒ画素及びＧ画素の全てに励起光カットフィルタ６７を設ける例を説明したがこれに限らない。例えば、光線力学的診断モードが必要なく、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モードの３種のモードによる撮影が行えれば良い場合には、必ずしもＲ画素に励起光カットフィルタ６７を設けなくても良く、図１０に斜線で示すように、Ｇ画素にだけ励起光カットフィルタ６７を設けても良い。

また、上述の実施形態では、全てのＧ画素（Ｇ１及びＧ２）に励起光カットフィルタ６７を設ける例を説明したが、これに限らない。例えば、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モードを両立させる場合には、全てのＧ画素に励起光カットフィルタ６７を設けて置く必要はなく、図１１に示すように、Ｇ１，Ｇ２の２つのＧ画素のうち少なくとも一方のＧ画素（図１１ではＧ１）に励起光カットフィルタ６７が設けられていれば、自家蛍光光撮影モードにおける自家蛍光画像を生成することができる。但し、この場合には、自家蛍光画像生成部４８によって原画像から自家蛍光画像を生成するときに、上述のようにＧ画素のデータを抽出するのではなく、励起光カットフィルタ６７が設けられたＧ画素（Ｇ１）のデータを抽出し、これを用いて自家蛍光画像を生成する必要がある。

また、ここでは、光線力学的診断モードが不要の場合を例に説明したが、自家蛍光光撮影モードが不要で、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，光線力学的診断モードの３種のモードで撮影が行えれば良い場合には、図１２に示すように、Ｒ画素にだけ励起光カットフィルタ６７が設けられていれば良い。

なお、上述の実施形態では、マイクロレンズ６４上に平坦化層６６を設けて平坦化し、その上に励起光カットフィルタ６７を設ける例を説明したが、励起光カットフィルタ６７を設ける位置はこれに限らない。例えば、図１３に示すように、マイクロレンズ６４とカラーフィルタ６３の間に励起光カットフィルタ６７を設けても良い。この場合、励起光カットフィルタ６７を設けることにより、カラーフィルタ６４上に段差が生じるため、Ｂ画素上の励起光カットフィルタ６７の開口７１には、透明な樹脂材料や誘電体材料等を埋め、平坦化することが好ましい。

また、例えば、図１４に示すように、カラーフィルタ６４の下に励起光カットフィルタ６７を設けても良い。この場合、例えば、ＰＢＳＧ等からなる配線層６２の上端をエッチングし、そこに励起光カットフィルタ６７を成膜する。また、上述の例と同様に、平坦化された配線層６２の上に励起光カットフィルタ６７を設けるとともに、開口部分に透明材料を埋め込んでも良い。さらに、ここでは、カラーフィルタ６４の下側に接して励起光カットフィルタ６７を設ける例を説明したが、配線層６２の中程に励起光カットフィルタ６７を設けても良い。さらに、図１５に示すように、半導体基板６１の表面に、ＰＤ６８に接するように励起光カットフィルタ６７を設けても良い。

上述の実施形態の励起光カットフィルタ６７の配置（図５参照）と、上述の変形例（図１３〜１５）の励起光カットフィルタ６７の配置について、製造適性と迷光の影響を比較する。製造適性については、上述の実施形態の励起光カットフィルタ６７の配置は、一般的な撮像素子の製造工程に変更は必要はなく、また、製造途中の素子を、平坦化層６６や励起光カットフィルタ６７を設ける設備と撮像素子の製造工程ラインを往復させる必要はない。したがって、上述の実施形態の励起光カットフィルタ６７は、従来の撮像素子を製造し、その後、平坦化層６６と励起光カットフィルタ６７を付加すれば良いので、最も製造適性が優れ、また、撮像素子３３を低コストに製造しやすい。一方、励起光カットフィルタ６７を設けたことで発生する迷光は、励起光カットフィルタ６７とＰＤ６８との間の距離が大きいほど、影響が大きくなる。このため、励起光カットフィルタ６７を設けたことで発生する迷光は最小限に抑えるためには、図１５のように、半導体基板６１上に励起光カットフィルタ６７を設けることが好ましい。こうしたことを考慮して、励起光カットフィルタ６７の配置は、製造適性やコスト、求められる光学的な性能等によって任意に定めて良い。

なお、上述の実施形態では、広帯域光撮影モード，狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードの４種類の撮影モードを用意し、これらを切り替えながら被検体内を撮影する例を説明したが、これに限らない。上述の実施形態で説明した通り、狭帯域光撮影モード，自家蛍光光撮影モード，光線力学的診断モードはいずれも同じ波長の青色光Ｌ２（狭帯域光，励起光）を用いる。さらに、狭帯域光撮影モードでは原画像のＢ画素のデータを抽出して狭帯域画像を生成し、自家蛍光光撮影モードでは原画像のＧ画素のデータを抽出して自家蛍光画像を生成し、光線力学的診断モードでは原画像のＲ画素のデータを抽出して薬剤蛍光光画像を生成するため、これらの３種の撮影モードで利用する原画像の画素データがそれぞれ異なる。したがって、狭帯域画像生成部４７と自家蛍光画像生成部４８を設けておけば、撮影モードとして区別しなくても、狭帯域画像と自家蛍光画像を同時に生成，表示することができる。また、薬剤蛍光画像生成部４９を設けておき、光感受性物質を被検体に予め投与しておけば、狭帯域画像及び自家蛍光画像と同時に、薬剤蛍光画像を生成，表示することができる。また、術者の要求に応じて即座に自家蛍光画像や薬剤蛍光画像をモニタ１４に表示させることができるように、上述の実施形態のように撮影モードが区別され、狭帯域光撮影モードが選択された場合であっても、自家蛍光画像や薬剤蛍光画像を生成しておくことが好ましい。自家蛍光光撮影モードや光線力学的診断モードでも同様である。

なお、上述の実施形態では、励起光カットフィルタ６７の一例を挙げて説明したが、励起光カットフィルタ６７は図９に示した特性を有していれば良い。このため、励起光カットフィルタ６７は、励起光Ｌ２を吸収するものであっても良く、励起光Ｌ２を反射するものでも良い。

なお、上述の実施形態では、励起光カットフィルタ６７の例として、励起光Ｌ２の長波長側近傍で透過率が０％から１００％に急峻に変化する例を挙げたが、励起光カットフィルタ６７の透過率は、蛍光光撮影が行える程度に励起光Ｌ２を遮蔽できれば良く、必ずしも厳密に０％から１００％に変動する必要はない。また、図９では一例として、透過率が極めて短い波長の範囲で０％から１００％に変動する例を説明したが、透過率が変動する波長の範囲は実際に製造可能な範囲のもので良く、上述の実施形態のように極めて狭い波長の範囲で急峻に変化することが特に好ましい。

なお、上述の実施形態で説明した励起光カットフィルタ６７は、真空蒸着法やスパッタリング法等、周知の成膜技術で作製可能である。また、励起光カットフィルタ６７のパターニングも、フォトリソグラフィや電子線リソグラフィといった周知のパターニング技術を用いて行うことができる。

なお、上述の実施形態では、励起光カットフィルタ６７が誘電体薄膜を積層して形成されることを説明したが、図９に示した特性を有していれば良く、励起光カットフィルタ６７の構成はこの例に限らない。例えば、励起光カットフィルタ６７は、カラーフィルタ６３のように、所定の顔料を混合した樹脂材料で形成しても良い。

なお、上述の実施形態で説明した撮像素子３３は、マイクロレンズ６４の上に平坦化層６６を設けるため、マイクロレンズ６４の形状は、平坦化層６６を設けた状態で適切に機能するように、その面形状を設定することが好ましい。

なお、上述の実施形態では、光線力学的診断モード時に被検体に投与する光感受性物質として、ポリフィマーナトリウム，タラポルフィンナトリウム，ベルテポルフィン等のポルフィリン誘導体を例に挙げたが、これに限らず、他の光感受性物質を用いても良い。この場合、光線力学的診断モードでの撮影及び治療では、新たな光源を用意するなどして、投与する光感受性物質に応じた波長の励起光及び治療光を照射する必要がある。

なお、上述の実施形態では、狭帯域光／励起光光源５２は波長４０５ｎｍの青色光Ｌ２だけを出力する例を説明したが、これに限らず、例えば、出力する波長が可変なレーザー光源や、白色光源と色選択フィルタを組み合わせた光源等で構成しても良い。この場合、観察する組織やその様態に応じて狭帯域光Ｌ２や励起光Ｌ２を調節することができる。また、新たな光感受性物質が日々開発されているが、こうした新たな光感受性物質の使用できるようになる。治療光光源５３についても同様である。また、上述の実施形態では、狭帯域光／励起光光源５２をＬＤで構成する例を説明したが、ＬＥＤを用いても良い。

なお、上述の実施形態では、狭帯域光／励起光光源５２が波長４０５ｎｍの青色光Ｌ２を出力する例を説明したが、狭帯域光／励起光光源５２から出力する青色光Ｌ２の波長は４０５ｎｍには限らない。例えば、可視光の波長帯では、ヘモグロビンは波長４１５ｎｍ及び波長５４０ｎｍに吸収のピークがある。このため、狭帯域光撮影モードでは、波長４１５ｎｍ近傍の青色光が被検体に照射されば良い。また、被検体内に自然に含まれる蛍光物質としては、コラーゲンやエラスチン等がある。コラーゲンやエラスチンは、その具体的な種類によるが、概ね波長３９０ｎｍ〜４７０ｎｍ程度の青色の励起光によって、波長４９０ｎｍ〜６２５ｎｍの自家蛍光光を発する。例えば、狭帯域光撮影モードで利用されるコラーゲンは、概ね波長４５０ｎｍの励起光によって波長５３０ｎｍの緑色の自家蛍光光を発する種類のものであり、同様に狭帯域光撮影モードで利用されるエラスチンは、概ね波長４５０ｎｍの励起光によって波長５２０ｎｍの緑色の自家蛍光光を発する種類のものである。したがって、こうした蛍光物質から効率良く自家蛍光光を発生させるためには、波長４５０ｎｍ近傍の励起光を用いることが好ましい。

また、前述のように、狭帯域光撮影モード用と自家蛍光光撮影モード用で各々別個の光源を用いる場合には、狭帯域光撮影モードで用いる狭帯域光の波長が３５０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であれば良く、３９０ｎｍ以上４４５ｎｍ以下であることが好ましい。同様に、自家蛍光光撮影モードで用いる励起光の波長は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であれば良く、３９０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下であることが好ましい。特に、上述の実施形態の狭帯域光／励起光光源５２のように、狭帯域光光源と励起光光源を同一のものとする場合、この光源で発生させる青色光Ｌ２は、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが好ましく、波長４００ｎｍ以上波長４２０ｎｍ以下であることが好ましい。また、他分野でも数多く利用され、製造適性に優れ、安価であることから、狭帯域光／励起光光源５２には、上述の実施形態のように波長４０５ｎｍの青色光Ｌ２を発するＬＤを用いることが好ましい。

さらに、上述の実施形態では、狭帯域光／励起光光源５２から波長４０５ｎｍの青色光Ｌ２が出力されることを前提に、ピーク波長の変動や波長幅を考慮して、励起光カットフィルタ６７の好ましい特性の例（遮蔽すべき波長帯の好ましい例）を説明したが、上述のように波長４０５ｎｍ以外の青色光Ｌ２を用いる場合にも、これと同様に、ピーク波長の変動や波長幅を考慮して、励起光カットフィルタ６７の特性を定めることが好ましい。

なお、上述の実施形態では、狭帯域光撮影モードで用いる狭帯域光Ｌ２と自家蛍光光撮影モード及び光線力学的診断モードで用いる励起光Ｌ２とが同じ波長であるため、これらの撮影モードで共通に用いる狭帯域光／励起光光源５２を設ける例を説明したが、各動作モードで必要な光の波長が異なる場合には、各々に専用の光源を設けても良い。

なお、上述の実施形態では、カラーフィルタ６３の例として原色系（ＲＧＢ）のカラーフィルタを例に説明したが、シアン，マゼンタ，イエローの３色からなる補色系のカラーフィルタを用いる場合にも本発明を好適に用いることができる。

なお、上述の実施形態では、撮像素子３３の画素配列の一例として、ベイヤー配列を例に説明したが、いわゆるハニカム配列等、他の様態の画素配列であっても本発明を好適に用いることができる。

なお、上述の実施形態では、撮像素子３３をＣＣＤ型の撮像素子として説明したが、これに限らず、電子内視鏡１１に搭載する撮像素子は、ＣＭＯＳ型等、他の周知の撮像素子であっても良い。

１０ 電子内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
１２ プロセッサ装置
１３ 光源装置
１４ モニタ
１６ 挿入部
１７ 操作部
１８ ユニバーサルコード
１９ 湾曲部
２１ アングルノブ
２２ 先端部
３１ 撮影光学系
３２ 撮影窓
３３ 撮像素子
３４ アナログ処理回路（ＡＦＥ）
３６ 照明光学系
３７ 照明窓
３８ ライトガイド
４１ デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
４２ フレームメモリ
４３ デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）
４４ 表示制御回路
４６ 分光画像生成部
４７ 狭帯域画像生成部
４８ 自家蛍光画像生成部
４９ 薬剤蛍光画像生成部
５１ 広帯域光光源
５２ 狭帯域光／励起光光源
５３ 治療光光源
５４ 光源切替部
６１ 半導体基板
６２ 配線層
６３ カラーフィルタ
６４ マイクロレンズ
６６ 平坦化層
６７ 励起光カットフィルタ
６８ フォトダイオード（ＰＤ）
６９ ゲート電極
７１ 開口

Claims (15)

1. 被検体の組織の種類に応じて反射または吸収される狭帯域光で前記被検体を照明する狭帯域光照明手段と、
   前記被検体に含まれる蛍光体から蛍光光を発生させる励起光で前記被検体を照明する励起光照明手段と、
   前記狭帯域光及び前記励起光のいずれの照明下でも共通に用いられるカラー撮像素子であって、前記狭帯域光及び前記励起光の何れもが含まれる第１帯域の光を主として透過する第１カラーフィルタと、主として第２帯域の光を透過する第２カラーフィルタと、主として第３帯域の光を透過する第３カラーフィルタとを画素配列に対応して備えるとともに、前記蛍光光を透過波長帯域に含む前記第２カラーフィルタまたは前記第３カラーフィルタの少なくともいずれかに前記励起光を遮蔽する励起光カットフィルタを含むカラー撮像素子と、
   前記狭帯域光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から、前記第１カラーフィルタに対応する画素のデータを抽出して、前記狭帯域光の反射光による狭帯域画像を生成する狭帯域画像生成手段と、
   前記励起光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から、前記蛍光光の波長に対応して前記第２カラーフィルタまたは前記第３カラーフィルタに対応する画素のデータを抽出し、前記蛍光光による蛍光画像を生成する蛍光画像生成手段と、
   を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 前記蛍光体は前記被検体内の組織に自然に含まれる蛍光組織であるとともに、前記蛍光光は前記励起光によって前記蛍光組織から発せられる自家蛍光光であることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
3. 前記自家蛍光光は、前記第２カラーフィルタを透過する波長であり、
   前記カラー撮像素子は、前記第２カラーフィルタに対応する画素に前記励起光カットフィルタを備え、
   前記蛍光画像生成手段は、前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第２カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記自家蛍光光により撮影された自家蛍光画像を生成すること
   を特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
4. 前記蛍光体は前記被検体に予め投与された光感受性物質であるとともに、前記蛍光光は前記励起光によって前記光感受性物質から発せられる薬剤蛍光光であることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
5. 前記薬剤蛍光光は、前記第３カラーフィルタを透過する波長であり、
   前記カラー撮像素子は、前記第３カラーフィルタに対応する画素に前記励起光カットフィルタを備え、
   前記蛍光画像生成手段は、前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第３カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記薬剤蛍光光により撮影された薬剤蛍光画像を生成すること
   を特徴とする請求項４記載の電子内視鏡システム。
6. 前記蛍光体は、前記被検体内の組織に自然に含まれる蛍光組織または前記被検体に予め投与された光感受性物質であるとともに、前記蛍光光は、前記励起光によって前記蛍光組織から発せられ、前記第２カラーフィルタを透過する自家蛍光光、または前記励起光によって前記光感受性物質から発せられ、前記第３カラーフィルタを透過する薬剤蛍光光であり、
   前記カラー撮像素子は、前記第２カラーフィルタに対応する画素と前記第３カラーフィルタに対応する画素にともに前記励起光カットフィルタを備え、
   前記蛍光光画像生成手段として、前記励起光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第２カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記自家蛍光光により撮影された自家蛍光画像を生成する自家蛍光画像生成手段と、前記励起光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から前記第３カラーフィルタに対応した画素のデータを抽出し、前記薬剤蛍光光により撮影された薬剤蛍光画像を生成する薬剤蛍光画像生成手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
7. 前記光感受性物質を励起して、前記光感受性物質が蓄積した組織に活性酸素を発生させる治療光を、前記被検体に照射する治療光照射手段を備えることを特徴とする請求項４ないし６いずれかに記載の電子内視鏡システム。
8. 前記狭帯域光は、波長４００ｎｍ以上波長４２０ｎｍ以下の青色光であることを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載の電子内視鏡システム。
9. 前記励起光は、波長４００ｎｍ以上波長４２０ｎｍ以下の青色光であることを特徴とする請求項１ないし８いずれかに記載の電子内視鏡システム。
10. 前記狭帯域光及び前記励起光は波長４００ｎｍ以上波長４２０ｎｍ以下の青色光であり、前記狭帯域光を発生する光源と前記励起光を発生すると光源とが同一のものであることを特徴とする請求項１ないし９いずれかに記載の電子内視鏡システム。
11. 主として前記第１カラーフィルタを透過する第１色光と、主として前記第２カラーフィルタを透過する第２色光と、主として前記第３カラーフィルタを透過する第３色光とを含む広帯域光で前記被検体を照明する広帯域光照射手段を備えることを特徴とする請求項１ないし１０いずれかに記載の電子内視鏡システム。
12. 前記広帯域光の照明下で前記カラー撮像素子によって撮像された画像から所定波長の分光画像を複数種類抽出し、前記複数種類の分光画像に、赤色，緑色，青色の３色の色を所定の比率で割り当て直して合成することにより新たな分光画像を生成する分光画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の電子内視鏡システム。
13. 光電変換を行うフォトダイオード上に、被検体に含まれる蛍光体に照射されたときに前記蛍光体から蛍光光を発生させる励起光が透過する第１カラーフィルタ、前記第１カラーフィルタと主たる透過波長帯が異なり、前記蛍光光を透過波長帯に含む第２カラーフィルタまたは第３カラーフィルタがそれぞれ配置された複数の画素と、
    前記複数の画素のうち、前記第２カラーフィルタまたは前記第３カラーフィルタが配置された画素に設けられ、前記励起光を遮蔽する励起光カットフィルタと、
    を備えることを特徴とする電子内視鏡用のカラー撮像素子。
14. 前記フォトダイオードに光を集光させるマイクロレンズと、
    前記マイクロレンズよりも低屈折率の材料からなり、前記マイクロレンズ上を平坦化する平坦化層とを備え、
    前記励起光カットフィルタが前記平坦化層上に設けられることを特徴とする請求項１３記載の電子内視鏡用のカラー撮像素子。
15. 前記励起光カットフィルタは複数種類の誘電体薄膜を積層して形成されることを特徴とする請求項１３または１４記載の電子内視鏡用のカラー撮像素子。

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