JP5570798B2 - 光走査型内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査型内視鏡装置等に関する。

従来より、体腔内の組織に対して回転フィルタを用いてＲ，Ｇ，Ｂの３色の光を順次照射し、それらの反射光画像から作成した画像（通常光画像）を用いて診断を行う面順次式の内視鏡システムが広く使用されている。さらに、体腔内の組織に対して前述の３色の光とは特性が異なる２種類の狭帯域光Ｇ２とＢ２を順次照射し、それらの反射光画像から作成した狭帯域画像を用いて診断を行う内視鏡システムが提案されている（例えば特許文献１）。また、体腔内の組織に対して狭帯域の励起光を照射し、励起光により組織から発生する自家蛍光もしくは薬剤蛍光を取得して作成した蛍光画像を用いて診断を行う内視鏡システムが提案されている（例えば特許文献２）。

上記従来技術の撮像方式は面順次であるが、この面順次方式とは異なり、高速に走査する光ファイバから体腔内の組織にＵＶ、可視、ＩＲ波長を含むスポット光を照射し、その反射光を受けて画像を形成する点順次式の走査型内視鏡システムも提案されている。この走査型内視鏡システムは受光素子を体外に設けることが可能なため、大きさ、個数等に基本的な制約は無く、戻り光と受光素子の間に分光器を設ける事で上記スポット光の領域に対する分光特性の取得も可能である。また取得した分光特性をもとに通常画像、及び蛍光画像等を生成できることが記載されている（例えば特許文献３）。

特開２００６−６８１１３号公報 特開２００７−２２９０５３号公報 特開２００３−５３５６５９号公報

上述の特許文献１のような狭帯域画像を取得する内視鏡システムを用いて診断を行うことで、例えば通常光観察による視認が困難な扁平上皮癌等の病変部が、正常部とは異なる褐色の領域として描出されるため、その発見が容易になることが知られている。

また、上述の特許文献２のような蛍光画像を取得する内視鏡システムを用いて診断を行う場合は、腫瘍等の病変部に特異的に集積する性質を持つ蛍光薬剤を使用することで、腫瘍等の病変部だけが蛍光を発生することでその発見が容易になる。

しかしこれらの狭帯域画像や蛍光画像（これらを合わせて特殊光画像と呼ぶ）は、一般的に通常光画像と比較して照明光が不足するため非常に暗くノイズが多い画像となるため、病変部の微細構造をクリアに画像化できない場合がある。更に特殊光の性質上、基本的に病変部のみが強調された画像となるため、特殊光画像だけでは生体内の何処に病変部があるのかを把握しづらい。このため、特殊光画像のみを用いて診断を行うことは難しい。

このような理由から、ドクターの診断精度を向上するために、例えば通常光画像と特殊光画像を同時に取得し、これら２種類の同時表示を工夫することが考えられる。特に上述の特許文献３では通常光画像と特殊光画像を同時に取得可能な事が開示されているが、同時に取得する場合に通常光画像に対する特殊光画像の照明不足を解消する点については、何ら開示されていない。

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。また本発明の幾つかの態様によれば、強力なスポット光を生体に照射する事により与える影響を最小限に抑えつつ（つまり単位面積当たりの照射エネルギーを最小限に抑えつつ）、通常光画像と特殊光画像を同時に取得し、特殊光画像の照明不足を解消しノイズの少ないクリアな特殊光画像を取得できる光制御装置、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、白色光光源からの白色光の波長帯域のうち特定の波長帯域内の光量を増加させる光量増加部と、前記特定の波長帯域の光量が増加された白色光である特定波長帯域増強白色光を、前記被検体に照射する光照射部と、前記特定波長帯域増強白色光の照射による、前記被検体から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、特定の波長帯域の光量が増加された特定波長帯域増強白色光を取得して照射する。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、白色光光源からの白色光の波長帯域のうち特定の波長帯域内の光量を増加させる光量増加部と、前記特定の波長帯域の光量が増加された白色光である特定波長帯域増強白色光を前記被検体に照射する光照射部と、前記特定波長帯域増強白色光の照射による、前記被検体からの戻り光を検出する光検出部と、を含み、前記光照射部は、前記白色光光源から前記白色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、特定の波長帯域の光量が増加された特定波長帯域増強白色光を取得して照射する。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。 光源部の構成例。 カットフィルタの特性。 カットフィルタの特性。 ＮＢＩモード用フィルタの特性。 蛍光観察モード用フィルタの特性。 ＩＲＩモード用フィルタの特性。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）はＮＢＩモードにおける特定波長帯域増強白色光の取得手法の説明図。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）は蛍光観察モードにおける特定波長帯域増強白色光の取得手法の説明図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）はＩＲＩモードにおける特定波長帯域増強白色光の取得手法の説明図。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）は蛍光観察モードにおいて不適切なカットフィルタを用いた場合の不具合を説明する図。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）はＩＲＩ観察モードにおいて不適切なカットフィルタを用いた場合の不具合を説明する図。 画像処理部の構成例。 分類ユニットの構成例。 ＮＢＩモードにおける重み係数の説明図。 蛍光観察モードにおける重み係数の説明図。 ＮＢＩモードにおける分光スペクトルと各色信号との対応付け手法の説明図。 蛍光観察モードにおける分光スペクトルと各色信号との対応付け手法の説明図。 ＩＲＩモードにおける分光スペクトルと各色信号との対応付け手法の説明図。 本実施形態におけるスポット光の走査軌跡の例。 ラスタスキャン形式の画像構成の説明図。 光源部の他の構成例。 光源部の他の構成例。 ＮＢＩモード用フィルタの特性。 蛍光観察モード用フィルタの特性。 ＩＲＩモード用フィルタの特性。 図２７（Ａ）、図２７（Ｂ）はＮＢＩモードにおける特定波長帯域増強白色光の取得手法の説明図。 図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）は蛍光観察モードにおける特定波長帯域増強白色光の取得手法の説明図。 図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）はＩＲＩモードにおける特定波長帯域増強白色光の取得手法の説明図。

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に対応する波長帯域の光量を増加させ、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、例えば後述する図２に示すように、特定の波長帯域を有する光（図２では白色光源５０１から照射され、フィルタ５０８を透過した光）と白色光（図２では白色光源５０３から照射された光）とを合成する。

合成処理を模式的に表したのが図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）である。図１０（Ａ）はカットフィルタ（バリアフィルタ）５０４の特性を示しており、白色光源５０３から照射されカットフィルタ５０４を透過した光の光強度は図１０（Ａ）の相似形となる。また、図１０（Ｂ）はフィルタ５０８の特性を示しており、白色光源５０１から照射されフィルタ５０８を透過した光の光強度は図１０（Ｂ）の相似形となる。
ここで前記相似形となるのは、白色光源５０１から放射される光強度は波長によらず一定という理想光源を仮定した場合に成り立つものである。以降、発明をより明確化する為に光源は前記理想光源として記述する。現実の光源の分光放射特性は均一ではなく、フィルタ５０８を通過した光強度は前記フィルタ５０４の特性と光源の分光放射特性のかけ算となるので厳密には相似形とはならない。

図１０（Ａ）の白色光と、図１０（Ｂ）の特定の波長帯域を有する光とを、図２のハーフミラー５１０の位置で合成することにより、図１０（Ｃ）に示すような、特定の波長帯域が増強された白色光を取得することができる。取得した特定の波長帯域が増強された白色光を照射することで、全体の照射エネルギーを小さく抑えながら、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。

なお特定の波長帯域が増強された白色光を取得する方法は上記に限られず、光源部等は他の構成を取ることも可能である。変形例を第２の実施形態及び第３の実施形態において詳細に説明する。

図１に、以上の本実施形態の手法を実現する光走査型光学装置の構成例を示す。この光走査型光学装置は、光制御部１００、挿入部２００、画像処理部３００、表示部４００、外部Ｉ／Ｆ部５００を含む。光制御部１００が本実施形態の光制御装置に対応し、光制御部１００及び画像処理部３００により本実施形態の制御装置が構成される。

光制御部１００は、光源部１０１、ハーフミラー１０２、光検出部１０３、テーパーロッド１０７、光コネクタ１０８、制御部１０９を含む。なお光制御部１００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。

挿入部２００は例えば体腔への挿入を可能にするため細長くかつ湾曲可能に形成されている。挿入部２００は、光ファイバー２０１と、光ファイバー２０１の光射出端部２０３を振動させるためのアクチュエータ２０２と、湾曲可能な先端部を自由にユーザーが操作制御するための操作部２０４により構成されている。アクチュエータ２０２としては、圧電素子、磁歪素子、或いは電磁誘導等を用いることが考えられる。

画像処理部３００は、分類部３０１、スキャン変換部３０２、通常光画像生成部３０３、特殊光画像生成部３０４、出力画像生成部３０５を含む。なお画像処理部３００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。

表示部４００はＣＲＴや液晶モニタ等の動画表示可能な表示装置である。

外部Ｉ／Ｆ部５００は、この光走査型光学装置に対するユーザーからの入力等を行うためのインターフェースであり、電源のオン／オフを行うための電源スイッチ、撮影モードやその他各種のモードを切り換えるためのモード切換ボタンなどを含んで構成されている。そして、この外部Ｉ／Ｆ部５００は、入力された情報を、制御部１０９へ出力する。

以下に光制御部１００（光制御装置）の詳細を説明する。

光制御部１００を構成する光源部１０１（光量増加部、光照射部を含む）からは特定波長光が増強された白色照明光（以下適宜、特定波長帯域増強白色光と呼ぶ）が射出される。光源部１０１からの特定波長帯域増強白色光はハーフミラー１０２を経由してテーパーロッド１０７の太端部に入射される。テーパーロッド１０７の細端部には光コネクタ１０８が設けられており、光ファイバー２０１の照明光の入力端にテーパーロッド１０７からの射出光である特定波長帯域増強白色光を送り込むようになっている。特定波長帯域増強白色光は光ファイバーの光射出端部２０３から被検体１０に微小なスポット光として照射され、被検体１０からの戻り光が再び光射出端部２０３に戻ってくる。

被検体１０からの戻り光は光射出端部２０３から光ファイバー２０１に取り込まれ、光コネクタ１０８を経由してテーパーロッド１０７に戻り、ハーフミラー１０２で反射されて光検出部１０３に入射される。

光検出部１０３に入射した光は、プリズム、或いは回折格子からなる分光器１０４にて分光され、この分光光（スペクトル光）が分光（拡散）する方向に沿って列状に配列されている光センサー１０５に照射される。光センサー１０５は光電変換可能なフォトダイオードやフォトトランジスタから構成されるラインセンサや、複数のフォトマル等を配置して構成したものであり、分光光の所定波長帯域単位（例えば１０ｎｍ単位）に１つの光電変換素子が対応するような位置関係で配置されている。戻り光の分光光は光センサー１０５にて所定波長間隔でサンプリングして電気信号に変換された後、アナログ分光データとしてＡ／Ｄ変換部１０６に出力される。

Ａ／Ｄ変換部１０６は、サンプリングされたアナログ分光データを所定ビット数（例えば１６ビット）で量子化し、デジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部１０６からのデジタル分光データは画像処理部３００へ出力される。

続いて第１実施形態の光源部１０１の詳細を図２に基づいて説明する。

光源部１０１は、白色光源５０１、５０３と、カットフィルタ５０２、５０４と、フィルタ５０６〜５０８と、全反射ミラー５０９と、ハーフミラー５１０と、集光レンズ５１１から構成される。白色光源５０１、５０３はハロゲンやキセノンランプ、白色ＬＥＤ等により実現される。カットフィルタ５０２、５０４は白色光源の紫外域と赤外域をカットするＵＶ・ＩＲカットフィルタである。フィルタ５０６〜５０８はそれぞれ異なる分光透過率特性をもつフィルタであり、自動或いは手動で移動可能なフォルダ５０５に収められている。

白色光源５０１、５０３から射出された平行光（略平行光を含む）は、図３或いは図４のフィルタ透過率を持つカットフィルタ５０２、５０４で不要な波長帯域をカットした白色光となる。ここで図３と図４の違いは近赤外域の波長をカットするかどうかであり、赤外域の蛍光を観察するモードを持つ光走査型光学装置（画像処理装置）においては図４の特性を、赤外域の蛍光を観察するモードを持たない場合は図３の特性を有する。或いは、このフィルタ５０２、５０４を不図示のターレットに収め、上記観察モードの選択により切り替えられる構成としても良い。カットフィルタの詳細については後述する。

フォルダ５０５は、制御部１０９からの観察モードの指定により、自動的に白色光の光路に対応するフィルタ（５０６、５０７、５０８）が位置するように移動可能な構成となっている。

以下に３つの観察モード（ＮＢＩモード、蛍光観察モード、ＩＲＩモード）と一対一で対応するフィルタ（５０８、５０７、５０６）の関係を示す。ここでフィルタ５０８は図５の分光透過率特性を、フィルタ５０７は図６の分光透過率特性を、フィルタ５０６は図７の分光透過率特性を持つものとする。

図５の分光透過率特性は、Ｂ２が３９０〜４４５ｎｍ、Ｇ２が５３０〜５５０ｎｍの範囲で透過し、それ以外は阻止域となる特性であり、特許文献１に記載されている２つの透過光の反射光画像から血管と粘膜表層の微細構造を観察するＮＢＩモード時のものである。図６の分光透過率特性は、Ｒ２が６００〜６５０ｎｍで透過し、それ以外は阻止域となる特性であり、例えば透過光を励起光として赤外域の薬剤蛍光の蛍光画像観察モード時のものである。図７の分光透過率特性は、ＩＲ２が７９０〜８２０ｎｍ、ＩＲ３が９０５〜９７０ｎｍの近赤外域の範囲で透過し、それ以外は阻止域となる特性であり、これら２つの近赤外域の透過光の反射光画像を観察するＩＲＩモード時のものである。

ＮＢＩモードにおいては、白色光源５０１から射出され、フィルタ５０２（図３の特性）により不要な波長帯域をカットした白色光は、フォルダ５０５内のフィルタ５０８を通る。フィルタ５０８は図５の透過率特性を持つので、フィルタ５０８を透過した光として、図８（Ｂ）に示すように、Ｂ２が３９０〜４４５ｎｍ、Ｇ２が５３０〜５５０ｎｍのみの波長からなる特殊光が得られる。この特殊光は全反射ミラー５０９で反射され、ハーフミラー５１０へ入射される。一方、白色光源５０３とフィルタ５０４（図３の特性）により不要な波長帯域をカットした白色光（図８（Ａ）の特性）がハーフミラー５１０に入射される。ハーフミラー５１０に入射される２つの入射光は特殊光波長帯域が増強された白色光となり、集光レンズ５１１に入射される。この特殊光波長帯域増強白色光は集光レンズ５１１により光線が絞られ、ハーフミラー１０２を経由してテーパーロッド１０７の太端面に入射される。以上のように光源部１０１からは、結果として図８（Ｃ）に示すように、特定の波長帯域（ＮＢＩモードにおいてはＢ２、Ｇ２）が増強された白色光が照射されることになる。

蛍光観察モードにおいては、フィルタ５０２、５０４は図４の特性を有する。よってフィルタ５０７を透過した光は図９（Ｂ）に示すように、６００〜６５０ｎｍ（Ｒ２）のみの波長からなる特殊光が得られ、ハーフミラー５１０へ入射される。一方、フィルタ５０４を透過した光は図９（Ａ）に示すような波長帯域を持ち、同様にハーフミラー５１０に入射される。結果として光源部１０１から出力される白色光の分光放射特性は図９（Ｃ）に示すような特性を有する。

ＩＲＩモードにおいては、フィルタ５０２、５０４は図３の特性を有する。よってフィルタ５０６を透過した光は図１０（Ｂ）に示すように、ＩＲ２が７９０〜８２０ｎｍ、ＩＲ３が９０５〜９７０ｎｍのみの波長からなる特殊光が得られ、ハーフミラー５１０へ入射される。一方、フィルタ５０４を透過した光は図１０（Ａ）に示すような波長帯域を持ち、同様にハーフミラー５１０に入射される。結果として光源部１０１から出力される白色光の分光放射特性は図１０（Ｃ）に示すような特性を有する。

以上に示したように、蛍光観察モード用のフィルタ５０７を用いる場合と、ＩＲＩモード用のフィルタ５０６を用いる場合では、カットフィルタ５０２、５０４の特性を切り替える必要がある。以下その理由について図を用いて説明する。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）は、蛍光観察モード用フィルタ５０７の使用時に、図３の特性のカットフィルタ５０２、５０４を用いた場合に生じる不具合について説明する図である。

図１１（Ａ）において、（Ｂ）の位置の光はカットフィルタ５０２、５０４を通過した光であるため、図１１（Ｂ）の特性を有する。また（Ｃ）の位置の光は（Ｂ）の光が蛍光観察モード用フィルタ５０７を通過した光であるため、図１１（Ｃ）の特性を有する。（Ｂ）の光と（Ｃ）の光が合成された（Ｄ）の位置の光は図１１（Ｄ）の特性を有する。図１１（Ｄ）の光を被検体に照射した場合、６００〜６５０ｎｍの励起光の照射により、６５０ｎｍ〜の波長帯域を有する蛍光が発生する。しかし蛍光の光強度は照射光の反射光に比べて非常に弱いため、図１１（Ｅ）に示すように、反射光に埋もれて蛍光の観察は困難である。よって本実施形態の蛍光観察を行うためには、照射光の反射光と、蛍光の波長帯域が重複しないように設定する必要があることがわかる。つまりカットフィルタ５０２、５０４は図３の特性ではなく、図４の特性のものを用い、照射光として図９（Ｃ）に示すような特定波長帯域増強白色光を採用する必要がある。

また、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）はＩＲＩモード用フィルタ５０６の使用時に、図４の特性のカットフィルタ５０２、５０４を用いた場合に生じる不具合について説明する図である。

図１２（Ａ）において、（Ｂ）の位置の光はカットフィルタ５０２、５０４を通過した光であるため、図１２（Ｂ）の特性を有する。また（Ｃ）の位置の光は（Ｂ）の光がＩＲＩモード用フィルタ５０６を通過した光であるため、図１２（Ｃ）の特性を有する。（Ｂ）の光と（Ｃ）の光が合成された（Ｄ）の位置の光は図１２（Ｄ）の特性を有する。図から明らかなように、フィルタ５０６を通過させることで３８０〜６５０ｎｍの光は全て遮断されてしまう。そのため（Ｄ）の位置においても特定波長帯域増強白色光を取得することができない。つまりカットフィルタ５０２、５０４は図４の特性ではなく、図３の特性のものを用いる必要がある。

以上の理由により、カットフィルタ５０２、５０４の特性は使用するモードにあわせて適切に選択されなくてはならない。なおＮＢＩモードにおいては、蛍光観察モードやＩＲＩモードのような制約はなく、カットフィルタ５０２、５０４は図３及び図４のどちらの特性を有していてもよい。

続いて挿入部２００について詳細に説明する。

挿入部２００は光コネクタ１０８と接続されており、テーパーロッド１０７を通して光ファイバー２０１に光源部１０１から射出された特定波長帯域増強白色光が入射される。挿入部２００のアクチュエータ２０２は光ファイバー２０１を同心円状に覆うように設置されており、光ファイバー２０１が通る軸に対して直交する２軸方向に所定周波数で振動する事で、アクチュエータ２０２に覆われていない光ファイバー２０１の光射出端部２０３までの間の部分を共振させる。その振動制御は制御部１０９からの制御信号で行なう。特に制御部１０９はアクチュエータ２０２に２軸方向に対する振動振幅を可変制御する事で光射出端部２０３を例えば図２０のようならせん状の軌跡を周期的に繰り返し描くように制御する。アクチュエータ２０２に対する上記制御情報と光射出端部２０３の軌跡位置の対応関係を表す軌跡位置情報は予めテーブル化、或いは関数化されており、制御部１０９に格納されている。

このような軌跡を描きながら光射出端部２０３からは特定波長帯域増強白色光が被検体１０に対して小さなスポット光として照射される。このスポット光からの戻り光が撮像画像の画素情報に相当する。スポット光の戻り光は光射出端部２０３から光ファイバー２０１に戻りテーパーロッド１０７を経由してハーフミラー１０２にて戻り光が反射されて光検出部１０３に入射される。

続いて画像処理部３００について詳細を説明する。

光検出部１０３に入射した戻り光が光検出部１０３からデジタル分光データとして分類部３０１に出力される。分類部３０１には、光検出部１０３からデジタル分光データが入力され、制御部１０９から観察モードに対応する各色信号の分光データ重み係数が入力される。分類部３０１（色信号生成部）は、各波長に対するデジタル分光データと各色信号に対する所定の重みを乗算した後、重み付き分光データを積和演算する事により色信号を算出する。算出された色信号はスキャン変換部３０２へ出力される。

例えばＮＢＩモードであれば、分類部３０１はＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｇ２信号（ＮＢＩ−Ｇ信号）、Ｂ２信号（ＮＢＩ−Ｂ信号）を生成する。

スキャン変換部３０２には、分類部３０１からの色信号と、制御部１０９から光ファイバー２０１の光射出端部２０３の軌跡位置情報とが入力される。入力された色信号はメモリに格納される。一画面分の軌跡に対応する色信号（ここではまだらせん状）と、対応する軌跡位置情報に基づいて、通常の表示装置のラスタスキャン形式となるように一画面分の画像に変換する。単純な画素データの並び替えではラスタスキャン形式での所定サンプリング位置にサンプリングされていない場合があるので、その場合はその周辺画素を用いて補間処理を行い、画素を生成する。スキャン変換部３０２では入力される複数の色信号（例えばＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号）に対してそれぞれ一画面分の画像を生成する。生成した一画面分の画像のうち、通常光画像に対応する色信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）は通常光画像生成部３０３に、特殊光画像に対応する色信号（例えばＧ２信号、Ｂ２信号）は特殊光画像生成部３０４に出力される。

通常光画像生成部３０３及び特殊光画像生成部３０４は、それぞれ対応するノイズ低減処理、色補正処理、階調変換処理、強調処理等の画像処理を施し、通常光画像及び特殊光画像を出力画像生成部３０５に出力する。

出力画像生成部３０５は、入力される特殊光画像から例えば扁平上皮癌等の病変部である褐色の領域を検出する。具体的には所定色相の領域が所定面積以上あると判定された場合は、通常光画像のその同一領域に特殊光画像をオーバーラップした出力画像を生成する。生成した出力画像は表示部４００に出力される。

表示部４００（表示装置）は、出力画像生成部３０５から入力された出力画像を表示する。

続いて分類部３０１、スキャン変換部３０２、出力画像生成部３０５の詳細を図１３と図１４に基づき説明する。

図１３に示すように、分類部３０１は、分光データ格納メモリ４０１、分類ユニット４０２〜４０６、分光分類係数設定部４２１を含む。なお分類部３０１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。

分類部３０１には光検出部１０３からデジタル分光データが入力され、分光データ格納メモリ４０１に一時的に格納される。分光データ格納メモリ４０１に格納されるデジタル分光データは、例えば４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で１０ｎｍ刻みの６０個のデータとする。この６０個のデジタル分光データは分類ユニット４０２〜４０６に出力される。

分光分類係数設定部４２１には、制御部１０９から選択した観察モードに対応する各色信号（ＮＢＩモードの場合はＲ，Ｇ，Ｂ，Ｂ２，Ｇ２）のそれぞれに対して６０個の分光データ重み係数が入力され、各色信号に対応する分類ユニット４０２〜４０６にそれぞれ対応する重み係数がセットされる。

図１４は分類ユニット４０２〜４０６の詳細な構成例である。分類ユニット４０２〜４０６には、分光分類係数設定部４２１からの重み係数が入力され、入力された重み係数は、図１４の重み係数格納メモリ７０２に格納される。分光データ格納メモリ４０１に格納されているデジタル分光データと、重み係数格納メモリ７０２に格納されている重み係数が、乗算器７０３＿１〜７０３＿Ｎ（ここでＮは６０）において乗算され、重み付分光データが積算器７０４にて積算されることで、色信号が生成される。

ここでデジタル分光データに対する重み係数について説明する。

ＮＢＩモードでは、分類ユニット４０２〜４０６に入力されるデジタル分光データは、図８（Ｃ）に示すように特定の波長帯域に対応する部分が増強された状態となっている。ここで分類ユニット４０２は通常光のＲ信号を、分類ユニット４０３は通常光のＧ信号を、分類ユニット４０４は通常光のＢ信号を生成する。分類ユニット４０５は特殊光のＢ２信号を、分類ユニット４０６は特殊光のＧ２信号を生成する。なお蛍光観察モードであれば信号はＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号、Ｒ２信号の４つであるため、分類ユニットも４つ使うだけで良いことは言うまでもない。

通常光用のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の３原色信号については特殊光のために増強された波長域（Ｂ２とＧ２に対応）を、それ以外の波長域と同等の重みになるように修正する必要がある。つまり、Ｇ信号とＢ信号を生成する分類ユニット４０３、４０４における重み係数は、図１５に示すように増強されている波長域の重み係数が小さくなるように設定する必要がある。同様に蛍光観察モードでは図１６に示すように、Ｒ２に対応する波長帯域の重み係数を小さく設定する必要がある。なおＩＲＩモードにおいては、増強した波長帯域（ＩＲ２、ＩＲ３）とＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の波長帯域とは重複しないため、通常光用の信号を作るに当たって重み係数を小さく設定する必要はない。

以下、特に断りがない場合はＮＢＩモードを例にとって説明する。蛍光観察モード、ＩＲＩモードにおいても同様に処理されることは当業者には容易に理解可能であろう。

特殊光用の重み係数は図５のフィルタ透過率のＢ２とＧ２の相似形となり、Ｂ２信号とＧ２信号を生成する分類ユニット４０５、４０６にセットされる。

当然、重み係数は図１５や図５に示しているように不必要な波長域については０を指定できるので、デジタル分光データを部分的に使用/不使用として選択できるようになっているのは言うまでも無い。

図１７に観察モードがＮＢＩモード時の５つの信号を生成するのに使用するデジタル分光データのグループ分類を模式的に示す。この図ではデジタル分光データの数は１５個で４０ｎｍ毎に分割したものであり、各色信号で使用するデジタル分光データの範囲を括弧で示している。同様に図１８、図１９は、各々、蛍光観察モード、ＩＲＩモードでのグループ分類を模式的に示す図である。

スキャン変換部３０２は、通常光用色信号値格納メモリ４０７、特殊光用色信号値格納メモリ４０８、サンプリング位置情報格納メモリ４０９、補間処理部４１０〜４１１から構成される。

サンプリング位置情報格納メモリ４０９には制御部１０９から光ファイバー２０１の光射出端部２０３の軌跡位置情報がスキャン順に入力され、格納される。軌跡位置情報は２次元座標となる。

通常光用色信号値格納メモリ４０７には分類ユニット４０２、４０３、４０４からのＲ、Ｇ、Ｂ信号が入力されスキャン順に格納される。

特殊光用色信号値格納メモリ４０８には分類ユニット４０５、４０６からのＧ２、Ｂ２信号が入力されスキャン順に格納される。

補間処理部４１０には通常光用色信号値格納メモリ４０７からのＲ、Ｇ、Ｂ信号とサンプリング位置情報格納メモリ４０９からの軌跡位置情報が入力される。対応する軌跡位置情報に基づき、入力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を補間処理部４１０が有するラスタスキャン用メモリに格納する。この際、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号は図２０に示すように、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。この場合の２次元らせんスキャンをラスタスキャンに変換する一例を以下に示す。

まずラスタスキャンのサンプリング位置の画素値をＲ（ｘ，ｙ）と２次元らせんスキャンのサンプリング位置の画素値をＳ（ｕ，ｖ）とする。ここでｘ及びｕは水平方向の座標、ｙ及びｖは垂直方向の座標であり、２つの座標間のスケールは表示倍率に合わせた状態とする。そしてラスタスキャンのサンプリング位置(ｘ，ｙ)を囲み、且つ距離が近い３つの２次元らせんスキャンのサンプリング位置(ｕ１，ｖ１)、（ｕ２，ｖ２）、（ｕ３，ｖ３）を検索する。前記３つのサンプリング位置(ｕ１，ｖ１)、（ｕ２，ｖ２）、（ｕ３，ｖ３）と前記(ｘ，ｙ)との距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を算出し、以下の式（１）に基づきＲ（ｘ，ｙ）を算出する。

R(x,y)＝S(u1,v1)α＋S(u2,v2)β＋S(u3,v3)γ
α＝(D2+D3)/{2(D1+D2+D3)}
β＝(D1+D3)/{2(D1+D2+D3)}
γ＝(D1+D2)/{2(D1+D2+D3)} ・・・・・（１）

上記処理の後にラスタスキャンのサンプリング位置に欠落がある場合には、その周辺の隣接画素で線形補間、或はメディアン値（メディアンフィルタ）を使ってその欠落画素の画素値を決定する。

上記の補間処理により、図２１に示すような２次元ラスタスキャン形式の画像に変換される。スキャン変換が終了した通常光画像は通常光画像生成部３０３へ出力される。

補間処理部４１１には特殊光用色信号値格納メモリ４０７からのＧ２、Ｂ２信号とサンプリング位置情報格納メモリ４０９からの軌跡位置情報が入力される。対応する軌跡位置情報に基づき、入力されたＧ２、Ｂ２信号を補間処理部４１１が有するラスタスキャン用メモリに格納する。格納位置については通常光時と同様に上式（１）を用いてラスタスキャン形式に変換される。スキャン変換が終了した特殊光画像は特殊光画像生成部３０４へ出力される。特殊光画像生成部３０４では入力されるＧ２、Ｂ２信号の２チャンネルを擬似的に３チャンネル化した特殊光画像を生成し、病変検出部４１２と合成処理部４１３へ出力される。

出力画像生成部３０５は病変検出部４１２と合成処理部４１３から構成される。

病変検出部４１２には特殊光画像生成部３０４にて生成された特殊光画像が入力され、所定色相の領域を抽出する。前記抽出領域で連結する領域をグルーピングしグルーピング後の面積が所定閾値以上か判定を行なう。面積が所定閾値以上と判定された場合には、グルーピング領域を囲む矩形、或いは円形領域を設定し、合成処理部４１３に出力される。

合成処理部４１３には、病変検出部４１２からの病変検出領域と、通常光画像生成部３０３からの通常光画像と、特殊光画像生成部３０４からの特殊光画像とが入力される。病変検出領域に基づき通常光画像の一部領域をカットし、その位置に対する特殊光画像から病変検出領域を抽出して通常光画像に貼り付け、得られた画像が表示部４００に出力されて表示される。

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ける光制御部１００に対応し、光制御部１００は、光量増加部と、光照射部と、光検出部１０３を含む。光量増加部と光照射部は例えば光源部１０１により実現され、光量増加部は白色光光源から特定波長帯域増強白色光を取得し、光照射部は光量増加部で取得した特定波長帯域増強白色光を照射する。また光検出部１０３は特定波長帯域増強白色光の照射による被検体から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、特定波長帯域増強白色光とは特定の波長帯域（狭義には蛍光を発生させるための励起光や、狭帯域光等の波長帯域）の光強度が、白色光の他の帯域の光強度に比べ大きくなっている白色光のことであり、具体的には図８（Ｃ）、図９（Ｃ）、図１０（Ｃ）に示すような特性を有する。

これにより、白色光を照明光としてスポット状に集中した場合でも全体のエネルギーを抑えつつ特殊光のみの波長帯域のエネルギーを大きくできるので、照射される生体に与えるダメージを抑えながら、通常光画像と特殊光画像の同時撮影が可能となる。よって特殊光の波長光をより明るい照明光とする事ができ、その反射光で得られる特殊光画像において低ノイズでクリアな画像を生成できる。

また、光量増加部は特定の波長帯域の光量を増加させることで、特定波長帯域増強白色光を取得する。

これにより、白色光光源は波長帯域全体にわたって光強度が強いものを使わなくとも、特定波長帯域増強白色光を取得することができる。ここで光強度が強いとは、第３の実施形態で使用される白色光光源と比べた場合の強弱を表す。後述するように第３の実施形態では、特定の波長帯域以外の波長帯域の光をフィルタで遮断することで特定波長帯域増強白色光を取得する。そのため、本実施形態と同等の光強度を持つ特定波長帯域増強白色光を取得するためには元の白色光光源の光強度を、本実施形態に比べて強くする必要があり、その点で本実施形態は利点を有する。

また、光量増加部は白色光光源から第１の白色光と第２の白色光を取得する。そして第１の白色光から特定の波長帯域を有する光を取得し、取得した特定の波長帯域を有する光と第２の白色光を合成することで、特定波長帯域増強白色光を取得する。

これにより、白色光源から特定波長の光を取得するのに、任意の波長帯域フィルタを設計するだけで済むので低コストに特定波長帯域増強白色光を取得することが可能となる。

また、白色光光源として、第１の白色光光源と第２の白色光光源が設けられてもよい。そして光量増加部は、第１の白色光光源から第１の白色光を取得し、第２の白色光光源から第２の白色光を取得しても良い。一例としては図２の構成がある。

これにより、第１の白色光と第２の白色光の合成という手法に際して、それぞれの光を取得するための白色光光源を別々に用意することで大光量の特定波長帯域増強白色光を取得することが可能となる。

また、光量増加部は、特定の波長帯域を透過するフィルタ（具体的には図２におけるフィルタ５０６、５０７、５０８等。特性については図５、図６、図７に示す）を用いることで、特定の波長帯域を有する光を取得する。

これにより、光源自体に特殊光を発生させるようなものを採用する必要がなくなり、光源としては白色光光源のみから特定波長帯域増強白色光を取得することが可能となる。そのためコストの削減にもつながる。

また、フィルタとして、第１〜第Ｎのフィルタ（例えば図２におけるフィルタ５０６、５０７、５０８等。特性については図５、図６、図７に示す）が設けられ、第１〜第Ｎのフィルタのうちの第ｉのフィルタを用いることで、第ｉの特定の波長帯域（例えば図８（Ｂ）に示すような３９０〜４４５ｎｍ、５３０〜５５０ｎｍという波長帯域）を有する光を取得する。具体的には、ＮＢＩモード用・蛍光観察モード用・ＩＲＩモード用の３つのフィルタを用意して、必要に応じて切り替えることで、取得する特定の波長帯域を有する光も切り替える。

これにより、フィルタを適宜切り替えることで、例えばＮＢＩモード・蛍光観察モード・ＩＲＩモードの３つのように異なるモードを自由に選択することが可能になる。

また、光量増加部は白色光光源からの白色光に対して、赤外光及び紫外光を遮断するカットフィルタを適用する。ここでカットフィルタとして第１のカットフィルタと第２のカットフィルタが設けられ、第１のカットフィルタは第２のカットフィルタに比べて、長波長帯域側のカットオフ波長が大きい特性を有する。具体的には例えば、第１のカットフィルタは図３に示す特性を有し、第２のカットフィルタは図４に示す特性を有することが考えられる。さらに第１のカットフィルタと第２のカットフィルタのどちらが適用されるかは、前述した第１〜第Ｎのフィルタのうち、どのフィルタが用いられたかに応じて決定される。具体的には前述したように蛍光観察モード用のフィルタ５０７が用いられた場合には第２のカットフィルタが、ＩＲＩモード用のフィルタ５０６が用いられた場合には第１のカットフィルタが採用される。

ここで、蛍光観察モード用フィルタ５０７が用いられた場合に第１のカットフィルタ（図３の特性）を採用した時や、ＩＲＩモード用フィルタ５０６が用いられた場合に第２のカットフィルタ（図４の特性）を採用した時には不具合が生じる。具体的には図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）及び図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）を用いて前述した通りである。蛍光観察モードにおいては、図１１（Ｅ）に示すように照射光の反射光と蛍光の波長帯域が重複してしまい、蛍光の観察が困難になる。ＩＲＩモードにおいては、図１２（Ｄ）に示すように、そもそも特定波長帯域増強白色光を取得することができない。以上の理由から第１〜第Ｎのフィルタのうち、どのフィルタが用いられたかによって、適用するカットフィルタの特性も変化させる必要がある。

適用するカットフィルタの特性を適切に選択することで、使用するモードに応じた波長帯域を有する白色光を取得することが可能になる。

また、第２のカットフィルタは、使用するフィルタに対応する特定の波長帯域の光は透過させたうえで、特定の波長帯域を有する光を照射することで発生する蛍光に対応する波長帯域の光は遮断する特性を有する。具体的には例えば、蛍光観察モード用のフィルタを使用する場合において、特定の波長帯域に対応する６００〜６５０ｎｍの光は透過させるが、発生する蛍光に対応する６５０ｎｍ〜の光（６５０ｎｍよりも長波長帯域の光）は遮断する。

これにより、照射光としての特定波長帯域増強白色光を適切に取得した上で、発生する蛍光に対応する波長帯域の光は照射しないことになる。つまり照射による反射光と、発生する蛍光の波長帯域が重複することを抑止することが可能になり、反射光により蛍光の観察が阻害されることを抑止することができる。なお蛍光は反射光に比べて、光量が非常に少ないため、反射光と波長帯域が重複してしまった場合には観察は困難である。

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波長の波長帯域である。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波長帯域である。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５％程度減少し、上限値が５％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。

これにより、蛍光観察が可能となる。励起光を照射することで、コラーゲンなどの蛍光物質からの自家蛍光や、蛍光薬剤を用いた薬剤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。

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という波長帯域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という波長帯域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５％程度減少し、上限値が５％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である光制御部１００と、画像処理部３００とを含む制御装置にも適用できる。画像処理部３００は白色光に対応する第１の画像と、特定の波長帯域に対応する第２の画像を生成し、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、まず光制御部において、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、特定の波長帯域を増強したことにより白色光画像の色味が変化してしまうことを抑止したり、特定の領域（例えば内視鏡観察における病変部等）の色を変更することで、見落としを抑止する等の処理が考えられる。

また、画像処理部３００は分類部３０１と画像生成部３０６を含む。分類部３０１は戻り光に含まれる光信号を波長に応じて複数種類のグループに分類し、画像生成部３０６は分類部により分類されたグループに属する光信号に基づいて、被検体の画像を生成する。

これにより、戻り光から得た信号を、生成する画像の特性に合わせて、複数のグループに分類することが可能になる。

また、分類部３０１は、白色光の波長帯域を有する光信号を含む第１のグループと、特定の波長帯域を有する特殊光の光信号を含む第２のグループとに分類する。

これにより、白色光に対応する第１のグループと、特殊光に対応する第２のグループに分類することが可能になる。具体的には、ＮＢＩモードにおいてはＲ，Ｇ，Ｂ信号は第１のグループ（狭義には通常光グループ）に、Ｂ２，Ｇ２信号は第２のグループ（狭義には特殊光グループ）に分類され、適切に通常光画像と特殊光画像とを生成することができる。

また、光検出部１０３は分光器１０４を用いて分光スペクトルを取得する。そして分類部３０１は取得した分光スペクトルに基づいて、第１のグループと第２のグループに分類する。

これにより、分光器という光学的にわかりやすい装置を用いてシステムを構成することが可能になる。分光器により、例えば１０ｎｍ刻みに光信号を取得することができるため、光源として特殊なもの（例えば狭帯域光のＢ２信号に対応する光を照射する光源等）を用いる必要がなく、通常の白色光光源とハーフミラー、フィルタ等の組み合わせのみで、光源部を構成することが可能になる。また例えば１０ｎｍ刻みの高精度で等間隔の信号を取得できるため、その後の分類部３０１による分類が容易になるという利点がある。

また、画像生成部３０６は第１のグループに属する光信号に基づいて、第１の画像を生成し、第２のグループに属する光信号に基づいて、第２の画像を生成する。ここで第１の画像とは狭義には通常光画像のことであり、白色光の波長帯域における情報を含む画像である。また第２の画像とは狭義には特殊光画像のことであり、特殊光の波長帯域（具体的には例えば狭帯域光Ｂ２，Ｇ２の波長帯域）の情報を含む画像である。

これにより、分類部３０１の分類に基づいて、適切に通常光画像と特殊光画像を生成することが可能になる。

また、第１のグループは白色光の波長帯域を構成する第１〜第Ｐの波長帯域を有する光信号を含む。そして画像生成部３０６は第１〜第Ｐの光信号に基づいて、第１の画像を構成する第１〜第Ｐの構成画像を生成する。ここで第１〜第Ｐの光信号とは具体的には、Ｒ色の光信号、Ｇ色の光信号及びＢ色の光信号であってもよい。また、ここでの構成画像とは、通常光画像を生成するために必要な各色の画像のことであり、具体的には画像領域全体にわたりＲ信号を有するＲ画像、全体にわたりＧ信号を有するＧ画像、全体にわたりＢ信号を有するＢ画像のことである。Ｒ画像をＲチャンネルに、Ｇ画像をＧチャンネルに、Ｂ画像をＢチャンネルに入力することで通常光画像が得られることになる。

これにより、白色光の波長帯域を構成する各光信号から、各色の構成画像を生成することが可能になる。具体的には例えばＲ色の光信号からＲ画像を取得し、同様にＧ画像及びＢ画像を取得することができる。これらの構成画像から通常光画像を生成する。なお白色光の波長帯域を構成する光信号としてＲ，Ｇ，Ｂの各光信号を例に挙げたが、光信号がこれに限定されないことは言うまでもない。

また、第２のグループは特定の波長帯域を構成する第１〜第Ｑ（Ｑは１以上の整数）の波長帯域（例えばＮＢＩモードにおいては、Ｂ２に対応する３９０〜４４５ｎｍの波長帯域が第１の波長帯域であり、Ｇ２に対応する５３０〜５５０ｎｍの波長帯域が第２の波長帯域である）を有する光信号を含む。そして画像生成部は第１〜第Ｑの光信号に基づいて、第２の画像を構成する第１〜第Ｑの構成画像（例えばＮＢＩモードにおいてはＢ２画像とＧ２画像）を生成する。

これにより、特定の波長帯域を構成する各光信号から、各色の構成画像を生成することが可能になる。これらの構成画像から特殊光画像を生成する。具体的には例えば狭帯域光Ｂ２，Ｇ２の波長帯域を有する光信号に基づく構成画像であってもよいし、ＩＲＩモードのＩＲ２、ＩＲ３の波長帯域を有する光信号に基づく構成画像であってもよい。また、光信号がこれらに限定されないことは言うまでもない。

また、光照射部はスポット光をらせん状に照射する。画像処理部３００はスポット光の位置情報を取得するスキャン変換部３０２を含み、スキャン変換部３０２はさらに第１補間処理部４１０と第２補間処理部４１１を含む。第１補間処理部４１０は分類部３０１で分類された第１のグループに対応する第１の画像信号の配置態様を、位置情報に基づいてラスタスキャン形式に変換する。同様に第２補間処理部４１１は第２のグループに対応する第２の画像信号の配置態様を、ラスタスキャン形式に変換する。そして画像処理部３００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。

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２１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。また前記スキャン形式を変換しただけでは、情報が格納されない画素が出てくるため、例えば線形補間やメディアンフィルタ等で補間値を算出する。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２００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。本実施形態のスコープでは、照明部と受光部を共通化できるので細径化が可能となる。

また、本実施形態は、光量増加部と光照射部と光検出部とを含む光走査型光学装置にも適用できる。光量増加部と光照射部は光源部１０１により実現され、光量増加部は白色光光源から特定波長帯域増強白色光を取得し、光照射部は光量増加部で取得した特定波長帯域増強白色光を照射する。また光検出部１０３は特定波長帯域増強白色光の照射による被検体からの戻り光を検出する。

これにより、白色光を照明光としてスポット状に集中した場合でも全体のエネルギーを抑えつつ特殊光のみの波長帯域のエネルギーを大きくできるので、照射される生体に与えるダメージを抑えながら、通常光画像と特殊光画像の同時撮影が可能となる。よって特殊光の波長光をより明るい照明光とする事ができ、その反射光で得られる特殊光画像において低ノイズでクリアな画像を生成できる光走査型光学装置（狭義には例えば光走査型内視鏡）を実現することが可能になる。

また、光走査型光学装置は分類部を含んでも良い。

これにより、戻り光から得た信号を、生成する画像の特性に合わせて、複数のグループに分類することが可能になる。

２．第２の実施形態
続いて第２実施形態について説明する。なお光源部１０１以外の構成は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。光源部１０１の詳細を図２２に示す。

光源部１０１は、第１実施形態に比べて高輝度が得られる白色光源６０１と、白色光源の紫外域と赤外域をカットするＵＶ・ＩＲカットフィルタ５０２と、複数の分光透過率特性を持つフィルタ（５０８、５０７）を収めた自動或いは手動で移動可能なフォルダ５１４と、全反射ミラー５０９、５１３と、ハーフミラー５１０、５１２と、集光レンズ５１１から構成される。

白色光源６０１から射出された平行光（略平行光を含む）は図４のフィルタ透過率を持つＵＶ・ＩＲカットフィルタ５０２で不要な波長帯域をカットした白色光となる。

フォルダ５１４は制御部１０９からの観察モードにより、自動的に白色光の光路に対応するフィルタ（５０８、５０７）が位置するように移動可能な構成となっている。

白色光源６０１から射出されフィルタ５０２により不要な波長帯域をカットした白色光は、ハーフミラー５１２を透過してフォルダ５１４内のフィルタ５０７もしくは５０８に入射される。フィルタを透過させることで特定の波長帯域を有する光が取得される。取得された特定の波長帯域を有する光は全反射ミラー５０９で反射され、ハーフミラー５１０へ入射される。一方、ハーフミラー５１２を反射した白色光は全反射ミラー５１３で反射され、ハーフミラー５１０に入射される。ハーフミラー５１０に入射される２つの入射光が合成された光は特定波長帯域増強白色光となり、集光レンズ５１１に入射される。集光レンズ５１１により特定波長帯域増強白色光の光線が絞られ、ハーフミラー１０２を経由してテーパーロッド１０７の太端面に入射される。

特定波長帯域増強白色光が得られた後の処理は第１の実施形態と同様である。

なお第２の実施形態において、フィルタが５０８及び５０７（ＮＢＩモード、蛍光観察モード）の２種類のみとなっているのは、このような構成にすればカットフィルタ５０２の特性を切り替える必要がないからである。カットフィルタ５０２のフィルタ特性の切り替えも考慮するならば、第１の実施形態と同様に３種類（もしくはそれ以上）のフィルタを使用することができるのは言うまでもない。

以上の本実施形態では、白色光光源として、単一の白色光光源６０１が設けられる。そして光量増加部は、単一の白色光光源６０１から第１の白色光と第２の白色光の両方を取得する。その際には例えばハーフミラーを用いることなどが考えられ、一例としては図２２に示す構成がある。図２２においては第１の白色光とは、ハーフミラー５１２を透過する（直進する）光であり、フィルタ（５０７、５０８）を透過することで特定の波長帯域を有する光となり、全反射ミラー５０９によって反射される。また、第２の白色光とは、ハーフミラー５１２で反射される光であり、全反射ミラー５１３によって反射される。

これにより、白色光光源１つのみで光源部を構成することが可能となり、構成を簡単にすることができるとともに、コスト削減にもつながる。

３．第３の実施形態
続いて第３実施形態について説明する。なお光源部１０１以外の構成は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。光源部１０１の詳細を図２３に示す。

光源部１０１は、第1実施形態に対してより高輝度が得られる白色光源６０１と、白色光源の紫外域と赤外域をカットするＵＶ・ＩＲカットフィルタ５０２と、複数の分光透過率特性を持つフィルタ（６０２、６０３、６０４）を収めた自動或いは手動で移動可能なフォルダ５０５と、集光レンズ５１１から構成される。

白色光源６０１から射出された略平行光は図３のフィルタ透過率を持つＵＶ・ＩＲカットフィルタ５０２で不要な波長帯域をカットした白色光となる。

フォルダ５０５は制御部１０９からの観察モードにより、自動的に白色光の光路に対応するフィルタ（６０２、６０３、６０４）が位置するように移動可能な構成となっている。

白色光源６０１から射出されフィルタ５０２により不要な波長帯域をカットした白色光（図３の特性）はフォルダ５０５内のフィルタ６０２、６０３、６０４に入射される。フィルタ６０２は図２４（図２７（Ａ））の特性を持つので、フィルタ６０２を透過した光は図２７（Ｂ）に示すように、Ｇ２、Ｂ２の波長の光量が多く、それ以外の波長の光量が低減された白色光が得られる。同様にフィルタ６０３は図２５（図２８（Ａ））の特性を持つので、フィルタ６０３を透過した光は図２８（Ｂ）に示すように、Ｒ２の波長の光量が多く、それ以外の波長の光量が低減された白色光が得られる。フィルタ６０４は図２６（図２９（Ａ））の透過率特性を持つのでフィルタ６０４を透過した光は図２９（Ｂ）に示すように、ＩＲ２、ＩＲ３の波長の光量が多く、それ以外の波長の光量が低減された白色光が得られる。

得られた白色光は集光レンズ５１１に入射される。集光レンズ５１１により白色光の光線が絞られ、ハーフミラー１０２を経由してテーパーロッド１０７の太端面に入射される。

特定波長帯域増強白色光が得られた後の処理は、第１の実施形態と同様である。

以上の本実施形態では、光量増加部は特定の波長帯域以外の波長帯域の光量を減少させることで、特定波長帯域増強白色光を取得する。

これにより、２つ以上の光を合成するような処理を行う必要がなくなるため、光源部の構成を簡略化することが可能になり、コスト削減につながる。

また、光量増加部は、特定の波長帯域を透過するフィルタ（具体的には図２３におけるフィルタ６０２、６０３、６０４等。特性については図２４、図２５、図２６に示す）を用いることで、特定波長帯域増強白色光を取得する。

これにより、光源自体に特殊光を発生させるようなものを採用する必要がなくなり、光源としては白色光光源のみから特定波長帯域増強白色光を取得することが可能となる。さらにフィルタを一つ適用するだけで特定波長帯域増強白色光を取得できるため、複数の光源やハーフミラー等が必要なくなり、コストの削減にもつながる。

また、フィルタとして、第１〜第Ｍのフィルタ（例えば図２３における、フィルタ６０２〜６０４。特性は図２４〜図２６に示す）が設けられ、第１〜第Ｍのフィルタのうちの第ｊのフィルタを用いることで、第ｊの特定波長帯域増強白色光（例えばＮＢＩモードならば、図２７（Ｂ）に示す特性を有する光）を取得する。具体的には例えば、ＮＢＩモード用・蛍光観察モード用・ＩＲＩモード用の３つのフィルタを用意して、必要に応じて切り替えることで、取得する特定波長帯域増強白色光も切り替える。

これにより、フィルタを適宜切り替えることで、例えばＮＢＩモード・蛍光観察モード・ＩＲＩモードの３つのように異なるモードを自由に選択することが可能になる。更に白色光源を１つで構成することができるので、コスト削減が可能となる。またカットフィルタ５０２の特性を切り替える必要がないという利点もある。

以上、本発明を適用した３つの実施の形態１〜３およびその変形例について説明したが、本発明は、各実施の形態１〜３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、上記した各実施の形態１〜３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、各実施の形態１〜３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、異なる実施の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。

１０ 被検体、１００ 光制御部、１０１ 光源部、１０２ ハーフミラー、
１０３ 光検出部、１０４ 分光器、１０５ 光センサー、１０６ Ａ／Ｄ変換部、
１０７ テーパーロッド、１０８ 光コネクタ、１０９ 制御部、
２００ 挿入部、２０１ 光ファイバー、２０２ アクチュエータ、
２０３ 光射出端部、２０４ 操作部、３００ 画像処理部、３０１ 分類部、
３０２ スキャン変換部、３０３ 通常光画像生成部、３０４ 特殊光画像生成部、
３０５ 出力画像生成部、４００ 表示部、４０１ 分光データ格納メモリ、
４０２〜４０６ 分類ユニット、４０７ 通常光用色信号値格納メモリ、
４０８ 特殊光用色信号値格納メモリ、４０９ サンプリング位置情報格納メモリ、
４１０ 第１補間処理部、４１１ 第２補間処理部、４１２ 病変検出部、
４１３ 合成処理部、４２１ 分光分類係数設定部、５００ 外部Ｉ／Ｆ部、
５０１ 白色光源、５０２ カットフィルタ、５０３ 白色光源、
５０４ カットフィルタ、５０５ フォルダ、５０６ ＩＲＩモード用フィルタ、
５０７ 蛍光観察モード用フィルタ、５０８ ＮＢＩモード用フィルタ、
５０９ 全反射ミラー、５１０ ハーフミラー、５１１ 集光レンズ、
５１２ ハーフミラー、５１３ 全反射ミラー、５１４ フォルダ、６０１ 白色光源、
６０２ ＮＢＩモード用フィルタ、６０３ 蛍光観察モード用フィルタ、
６０４ ＩＲＩモード用フィルタ、７０２ 重み係数格納メモリ、７０４ 積算器、
７０２＿１〜７０２＿Ｎ 乗算器

Claims (11)

1. 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、その反射光を検出する光制御部と、
   前記光制御部によって検出された反射光に基づいて、白色光に対応する第１の画像と、特定の波長帯域に対応する第２の画像とを生成する画像処理部と、
   を備え、
   前記光制御部は、
   白色光光源からの白色光の波長帯域のうち、前記第２の画像に対応する前記特定の波長帯域内の光量を増加させる光量増加部と、
   前記特定の波長帯域の光量が増加された白色光である特定波長帯域増強白色光を、前記被検体に照射する光照射部と、
   前記特定波長帯域増強白色光の照射による、前記被検体からの反射光を検出し、分光データを生成する光検出部と、
   を含み、
   前記画像処理部は、
   光量が増加された前記特定の波長帯域に対応する前記分光データによって前記第２の画像を生成し、
   光量が増加された前記特定の波長帯域に対応する前記分光データに対する重みを、前記特定の波長帯域以外の波長帯域に対応する前記分光データに対する重みよりも小さくして算出した、前記特定の波長帯域に対応する前記分光データと前記特定の波長帯域以外の波長帯域に対応する前記分光データとの重み付け分光データにより、前記第１の画像を生成することを特徴とする光走査型内視鏡装置。
2. 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走査型内視鏡装置。
3. 請求項１において、
   前記画像処理部は、
   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光走査型内視鏡装置。
4. 請求項１において、
   前記分光データを、前記分光データに対応する波長に応じて、複数の種類のグループに分類する分類部と、
   を備え、
   前記画像処理部は、
   前記分類部により分類されたグループに属する分光データに基づいて、前記第１の画像と前記第２の画像とを生成することを特徴とする光走査型内視鏡装置。
5. 請求項４において、
   前記分類部は、
   少なくとも、前記白色光の波長帯域に対応する分光データを含む第１のグループと、前記特定の波長帯域に対応する分光データを含む第２のグループとに分類することを特徴とする光走査型内視鏡装置。
6. 請求項５において、
   前記光検出部は、
   分光器を用いて分光スペクトルを取得し、
   前記分類部は、
   取得した前記分光スペクトルに基づいて、前記第１のグループと、前記第２のグループとに分類することを特徴とする光走査型内視鏡装置。
7. 請求項５において、
   前記画像処理部は、
   前記第１のグループに属する分光データに基づいて、前記白色光の波長帯域における情報を含む前記第１の画像を生成し、前記第２のグループに属する分光データに基づいて、前記特殊光の波長帯域における情報を含む前記第２の画像を生成することを特徴とする光走査型内視鏡装置。
8. 請求項７において、
   前記第１のグループは、前記白色光の波長帯域を構成する第１〜第Ｐ（Ｐは２以上の整数）の波長帯域に対応する分光データを含み、
   前記画像処理部は、
   前記第１〜第Ｐの波長帯域に対応する分光データに基づいて、前記第１の画像を構成する第１〜第Ｐの構成画像を生成することを特徴とする光走査型内視鏡装置。
9. 請求項８において、
   前記第１〜第Ｐの波長帯域に対応する分光データは、Ｒ色に対応する分光データ、Ｇ色に対応する分光データおよびＢ色に対応する分光データであることを特徴とする光走査型内視鏡装置。
10. 請求項７において、
    前記第２のグループは、前記特定の波長帯域を構成する第１〜第Ｑ（Ｑは１以上の整数）の波長帯域に対応する分光データを含み、
    前記画像処理部は、
    前記第１〜第Ｑの波長帯域に対応する分光データに基づいて、前記第２の画像を構成する第１〜第Ｑの構成画像を生成することを特徴とする光走査型内視鏡装置。
11. 請求項５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、
    前記画像処理部は、
    前記スポット光の位置情報を取得するスキャン変換部を含み、
    前記スキャン変換部は、
    分類された前記第１のグループに対応する第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補間処理部と、
    分類された前記第２のグループに対応する第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補間処理部と、
    を含み、
    前記画像処理部は、
    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光走査型内視鏡装置。
    

Images