JP6293392B1 - 生体観察システム - Google Patents

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Abstract

生体観察システムは、可視域における赤色域に属する狭帯域光である第１の波長帯域の光と、第１の波長帯域よりも長波長側に属する狭帯域光である第２の波長帯域の光と、第１の波長帯域よりも短波長側に属する光である第３の波長帯域の光と、を出射可能な光源部と、第１〜第３の波長帯域の光を含む照明光を出射させるための制御を行う制御部と、第１及び第３の波長帯域に感度を有する第１の撮像素子と、第２の波長帯域に感度を有する第２の撮像素子と、照明光が照射された被写体からの反射光に含まれる第１及び第３の波長帯域の光を第１の撮像素子側へ出射するとともに、反射光に含まれる第２の波長帯域の光を第２の撮像素子側へ出射する分光光学系と、を有する。

Description

本発明は、生体観察システムに関し、特に、生体組織の深部に存在する血管の観察に用いられる生体観察システムに関するものである。
医療分野の内視鏡観察においては、赤色域の光を生体組織に照射することにより、当該生体組織の深部に存在する血管の状態を観察するような観察手法が従来提案されている。
具体的には、例えば、国際公開第２０１３／１４５４１０号には、内視鏡装置において、波長６００ｎｍ付近の狭帯域光ＮＬ１と、波長６３０ｎｍ付近の狭帯域光ＮＬ２と、波長５４０ｎｍ付近の狭帯域光ＮＬ３と、を生体組織に対して面順次に照射することにより、当該生体組織の深部に存在する血管の状態を観察するための構成が開示されている。
しかし、国際公開第２０１３／１４５４１０号に開示された構成によれば、各狭帯域光を時分割で照射しているため、例えば、表示装置に表示される画像のフレームレートを向上させ難い、という問題点が生じている。また国際公開第２０１３／１４５４１０号に開示された構成によれば、各狭帯域光を生体組織に対して時分割で照射しているため、例えば、狭帯域光ＮＬ１の照射時に当該生体組織を撮像して得られる画像と、狭帯域光ＮＬ２の照射時に当該生体組織を撮像して得られる画像と、の間で位置ずれが発生してしまう、という問題点が生じている。
すなわち、国際公開第２０１３／１４５４１０号に開示された構成によれば、生体組織の深部に存在する血管の状態を観察する際に表示される画像における画質低下を抑制することができない、という前述の２つの問題点に応じた課題が生じている。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、生体組織の深部に存在する血管の状態を観察する際に表示される画像における画質低下を抑制可能な生体観察システムを提供することを目的としている。
本発明の一態様の生体観察システムは、可視域における赤色域に属し、かつ、ヘモグロビンの吸収特性において極大値を示す波長と極小値を示す波長との間に属する狭帯域光である第１の波長帯域の光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側に属し、ヘモグロビンの吸収特性における吸収係数が前記第１の波長帯域よりも低く、かつ、生体組織の散乱特性が抑制された狭帯域光である第２の波長帯域の光と、前記第１の波長帯域よりも短波長側に属する光である第３の波長帯域の光と、を出射することができるように構成された光源部と、前記第１の波長帯域の光と、前記第２の波長帯域の光と、前記第３の波長帯域の光と、を含む照明光を前記光源部から出射させるための制御を行うように構成された制御部と、前記第１の波長帯域及び前記第３の波長帯域に感度を有するように構成された第１の撮像素子と、前記第２の波長帯域に感度を有するように構成された第２の撮像素子と、前記照明光が照射された被写体からの反射光が入射された際に、前記被写体からの反射光に含まれる前記第１の波長帯域の光及び前記第３の波長帯域の光を前記第１の撮像素子側へ出射するとともに、前記被写体からの反射光に含まれる前記第２の波長帯域の光を前記第２の撮像素子側へ出射するように構成された分光光学系と、を有する。
実施形態に係る生体観察システムの要部の構成を示す図。 実施形態に係る生体観察システムの具体的な構成の一例を説明するための図。 実施形態に係る内視鏡のカメラユニットに設けられたダイクロイックミラーの光学特性の一例を示す図。 実施形態に係る内視鏡のカメラユニットに設けられた撮像素子の感度特性の一例を示す図。 実施形態に係る内視鏡のカメラユニットに設けられた撮像素子の感度特性の一例を示す図。 実施形態に係る光源装置に設けられた各光源から発せられる光の一例を示す図。 実施形態に係るプロセッサに設けられた画像処理部の具体的な構成の一例を説明するための図。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
図１から図７は、本発明の実施形態に係るものである。
内視鏡装置である生体観察システム１は、図１に示すように、被検体内に挿入されるとともに、当該被検体内における生体組織等の被写体を撮像して画像信号を出力するように構成された内視鏡２と、当該被写体に照射される光を内視鏡２に供給するように構成された光源装置３と、内視鏡２から出力される画像信号に基づいて観察画像を生成して出力するように構成されたプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される観察画像を画面上に表示するように構成された表示装置５と、を有している。図１は、実施形態に係る生体観察システムの要部の構成を示す図である。
内視鏡２は、細長の挿入部６を備えた光学視管２１と、光学視管２１の接眼部７に対して着脱可能なカメラユニット２２と、を有して構成されている。
光学視管２１は、被検体内に挿入可能な細長の挿入部６と、挿入部６の基端部に設けられた把持部８と、把持部８の基端部に設けられた接眼部７と、を有して構成されている。
挿入部６の内部には、図２に示すように、ケーブル１３ａを介して供給される光を伝送するためのライトガイド１１が挿通されている。図２は、実施形態に係る生体観察システムの具体的な構成の一例を説明するための図である。
ライトガイド１１の出射端部は、図２に示すように、挿入部６の先端部における照明レンズ１５の近傍に配置されている。また、ライトガイド１１の入射端部は、把持部８に設けられたライトガイド口金１２に配置されている。
ケーブル１３ａの内部には、図２に示すように、光源装置３から供給される光を伝送するためのライトガイド１３が挿通されている。また、ケーブル１３ａの一方の端部には、ライトガイド口金１２に対して着脱可能な接続部材（不図示）が設けられている。また、ケーブル１３ａの他方の端部には、光源装置３に対して着脱可能なライトガイドコネクタ１４が設けられている。
挿入部６の先端部には、ライトガイド１１により伝送された光を外部へ出射するための照明レンズ１５と、外部から入射される光に応じた光学像を得るための対物レンズ１７と、が設けられている。また、挿入部６の先端面には、照明レンズ１５が配置された照明窓（不図示）と、対物レンズ１７が配置された観察窓（不図示）と、が相互に隣接して設けられている。
挿入部６の内部には、図２に示すように、対物レンズ１７により得られた光学像を接眼部７へ伝送するための複数のレンズＬＥを具備するリレーレンズ１８が設けられている。すなわち、リレーレンズ１８は、対物レンズ１７から入射した光を伝送する伝送光学系としての機能を具備して構成されている。
接眼部７の内部には、図２に示すように、リレーレンズ１８により伝送された光学像を肉眼で観察可能とするための接眼レンズ１９が設けられている。
カメラユニット２２は、ダイクロイックミラー２３と、撮像素子２５Ａ及び２５Ｂと、を有して構成されている。
ダイクロイックミラー２３は、接眼レンズ１９を経て出射される出射光に含まれる可視域の光を撮像素子２５Ａ側へ透過させるとともに、当該出射光に含まれる近赤外域の光を撮像素子２５Ｂ側へ反射するように構成されている。
ダイクロイックミラー２３は、例えば、図３に示すように、可視域に属する波長帯域の分光透過率が１００％になるように構成されている。また、ダイクロイックミラー２３は、例えば、図３に示すように、分光透過率＝５０％となる波長である半値波長が７５０ｎｍになるように構成されている。図３は、実施形態に係る内視鏡のカメラユニットに設けられたダイクロイックミラーの光学特性の一例を示す図である。
すなわち、ダイクロイックミラー２３は、分光光学系としての機能を有し、接眼レンズ１９を経て出射される光を、可視域の光と、近赤外域の光と、の２つの波長帯域の光に分離して出射するように構成されている。
なお、ダイクロイックミラー２３は、前述の分光光学系としての機能を有する限りにおいては、半値波長が７５０ｎｍとは異なる他の波長になるように構成されていてもよい。
撮像素子２５Ａは、例えば、カラーＣＣＤを具備して構成されている。また、撮像素子２５Ａは、カメラユニット２２の内部において、ダイクロイックミラー２３を透過した可視域の光を受光可能な位置に配置されている。また、撮像素子２５Ａは、ダイクロイックミラー２３を透過した可視域の光を光電変換して撮像するための複数の画素と、当該複数の画素を２次元状に配置した撮像面上に設けられた原色カラーフィルタと、を具備して構成されている。また、撮像素子２５Ａは、プロセッサ４から出力される撮像素子駆動信号に応じて駆動されるとともに、ダイクロイックミラー２３を透過した可視域の光を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を信号処理回路２６へ出力するように構成されている。
撮像素子２５Ａは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）の各波長帯域において、図４に例示するような感度特性を具備して構成されている。すなわち、撮像素子２５Ａは、Ｒ、Ｇ及びＢの各波長帯域を含む可視域において感度を有する一方で、可視域以外の波長帯域において感度を有しないまたは略有しないように構成されている。図４は、実施形態に係る内視鏡のカメラユニットに設けられた撮像素子の感度特性の一例を示す図である。
撮像素子２５Ｂは、例えば、モノクロＣＣＤを具備して構成されている。また、撮像素子２５Ｂは、カメラユニット２２の内部において、ダイクロイックミラー２３により反射された近赤外域の光を受光可能な位置に配置されている。また、撮像素子２５Ｂは、ダイクロイックミラー２３により反射された近赤外域の光を光電変換して撮像するための複数の画素を具備して構成されている。また、撮像素子２５Ｂは、プロセッサ４から出力される撮像素子駆動信号に応じて駆動されるとともに、ダイクロイックミラー２３により反射された近赤外域の光を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を信号処理回路２６へ出力するように構成されている。
撮像素子２５Ｂは、近赤外域において、図５に例示するような感度特性を具備して構成されている。具体的には、撮像素子２５Ｂは、例えば、Ｒ、Ｇ及びＢの各波長帯域を含む可視域において感度を有しないまたは略有しない一方で、少なくとも７００ｎｍ〜９００ｎｍを含む近赤外域において感度を有するように構成されている。図５は、実施形態に係る内視鏡のカメラユニットに設けられた撮像素子の感度特性の一例を示す図である。
信号処理回路２６は、撮像素子２５Ａから出力される撮像信号に対し、相関二重サンプリング処理及びＡ／Ｄ変換処理等の所定の信号処理を施すことにより、赤色成分の画像（以降、Ｒ画像とも称する）、緑色成分の画像（以降、Ｇ画像とも称する）、及び、青色成分の画像（以降、Ｂ画像とも称する）のうちの少なくとも１つを含む画像信号ＣＳを生成し、当該生成した画像信号ＣＳを信号ケーブル２８が接続されたプロセッサ４へ出力するように構成されている。コネクタ２９が信号ケーブル２８の端部に設けられ、信号ケーブル２８は、コネクタ２９を介してプロセッサ４に接続されている。また、信号処理回路２６は、撮像素子２５Ｂから出力される撮像信号に対し、相関二重サンプリング処理及びＡ／Ｄ変換処理等の所定の信号処理を施すことにより、近赤外成分の画像（以降、ＩＲ画像とも称する）に対応する画像信号ＩＲＳを生成し、当該生成した画像信号ＩＲＳを信号ケーブル２８が接続されたプロセッサ４へ出力するように構成されている。
なお、以降の説明においては、簡単のため、画像信号ＣＳに含まれるＲ画像及びＢ画像が同じ解像度ＲＡを有し、かつ、画像信号ＩＲＳにより示されるＩＲ画像が当該解像度ＲＡよりも大きな解像度ＲＢを有している場合を例に挙げて説明を進める。
光源装置３は、発光部３１と、合波器３２と、集光レンズ３３と、光源制御部３４と、を有して構成されている。
発光部３１は、赤色光源３１Ａと、緑色光源３１Ｂと、青色光源３１Ｃと、赤外光源３１Ｄと、を有して構成されている。
赤色光源３１Ａは、例えば、ランプ、ＬＥＤまたはＬＤ（レーザダイオード）を具備して構成されている。また、赤色光源３１Ａは、可視域における赤色域に属し、かつ、ヘモグロビンの吸収特性において極大値を示す波長と極小値を示す波長との間に属するように中心波長及び帯域幅がそれぞれ設定された狭帯域光であるＲ光を発するように構成されている。具体的には、赤色光源３１Ａは、図６に例示するように、中心波長が６００ｎｍ付近に設定され、かつ、帯域幅が２０ｎｍに設定されたＲ光を発するように構成されている。図６は、実施形態に係る光源装置に設けられた各光源から発せられる光の一例を示す図である。
なお、Ｒ光の中心波長は、６００ｎｍ付近に設定されるものに限らず、例えば、５８０〜６２０ｎｍの間に属する波長ＷＲに設定されていればよい。また、Ｒ光の帯域幅は、２０ｎｍに設定されるものに限らず、例えば、波長ＷＲに応じた所定の帯域幅に設定されていればよい。
赤色光源３１Ａは、光源制御部３４の制御に応じて点灯状態または消灯状態に切り替わるように構成されている。また、赤色光源３１Ａは、点灯状態において、光源制御部３４の制御に応じた強度のＲ光を発生するように構成されている。
緑色光源３１Ｂは、例えば、ランプ、ＬＥＤまたはＬＤ（レーザダイオード）を具備して構成されている。また、緑色光源３１Ｂは、緑色域に属する狭帯域光であるＧ光を発するように構成されている。具体的には、緑色光源３１Ｂは、図６に例示するように、中心波長が５４０ｎｍ付近に設定され、かつ、帯域幅が２０ｎｍに設定されたＧ光を発するように構成されている。
なお、Ｇ光の中心波長は、緑色域に属する波長ＷＧに設定されていればよい。また、Ｇ光の帯域幅は、２０ｎｍに設定されるものに限らず、例えば、波長ＷＧに応じた所定の帯域幅に設定されていればよい。
緑色光源３１Ｂは、光源制御部３４の制御に応じて点灯状態または消灯状態に切り替わるように構成されている。また、緑色光源３１Ｂは、点灯状態において、光源制御部３４の制御に応じた強度のＧ光を発生するように構成されている。
青色光源３１Ｃは、例えば、ランプ、ＬＥＤまたはＬＤ（レーザダイオード）を具備して構成されている。また、青色光源３１Ｃは、青色域に属する狭帯域光であるＢ光を発するように構成されている。具体的には、青色光源３１Ｃは、図６に例示するように、中心波長が４６０ｎｍ付近に設定され、かつ、帯域幅が２０ｎｍに設定されたＢ光を発するように構成されている。
なお、Ｂ光の中心波長は、青色域に属する波長ＷＢに設定される限りにおいては、例えば、４７０ｎｍ付近に設定されていてもよい。また、Ｂ光の帯域幅は、２０ｎｍに設定されるものに限らず、例えば、波長ＷＢに応じた所定の帯域幅に設定されていればよい。
青色光源３１Ｃは、光源制御部３４の制御に応じて点灯状態または消灯状態に切り替わるように構成されている。また、青色光源３１Ｃは、点灯状態において、光源制御部３４の制御に応じた強度のＢ光を発生するように構成されている。
赤外光源３１Ｄは、例えば、ランプ、ＬＥＤまたはＬＤ（レーザダイオード）を具備して構成されている。また、赤外光源３１Ｄは、近赤外域に属し、ヘモグロビンの吸収特性における吸収係数が波長ＷＲ（例えば６００ｎｍ）の吸収係数よりも低く、かつ、生体組織の散乱特性が抑制されるように中心波長及び帯域幅がそれぞれ設定された狭帯域光であるＩＲ光を発するように構成されている。具体的には、赤外光源３１Ｄは、図６に例示するように、中心波長が８００ｎｍ付近に設定され、かつ、帯域幅が２０ｎｍに設定されたＩＲ光を発するように構成されている。
なお、前述の「生体組織の散乱特性が抑制される」との語句には、「生体組織の散乱係数が長波長側に向かって低くなる」との意味が含まれているものとする。また、ＩＲ光の中心波長は、８００ｎｍ付近に設定されるものに限らず、例えば、７９０〜８１０ｎｍの間に属する波長ＷＩＲに設定されていればよい。また、ＩＲ光の帯域幅は、２０ｎｍに設定されるものに限らず、例えば、波長ＷＩＲに応じた所定の帯域幅に設定されていればよい。
赤外光源３１Ｄは、光源制御部３４の制御に応じて点灯状態または消灯状態に切り替わるように構成されている。また、赤外光源３１Ｄは、点灯状態において、光源制御部３４の制御に応じた強度のＩＲ光を発生するように構成されている。
合波器３２は、発光部３１から発せられた各光を合波して集光レンズ３３に入射させることができるように構成されている。
集光レンズ３３は、合波器３２を経て入射した光を集光してライトガイド１３へ出射するように構成されている。
光源制御部３４は、プロセッサ４から出力されるシステム制御信号に基づき、発光部３１の各光源に対する制御を行うように構成されている。
プロセッサ４は、撮像素子駆動部４１と、画像処理部４２と、入力Ｉ／Ｆ（インターフェース）４３と、制御部４４と、を有して構成されている。
撮像素子駆動部４１は、例えば、ドライバ回路等を具備して構成されている。また、撮像素子駆動部４１は、撮像素子２５Ａ及び２５Ｂをそれぞれ駆動させるための撮像素子駆動信号を生成して出力するように構成されている。
なお、撮像素子駆動部４１は、制御部４４からの駆動指令信号に応じ、撮像素子２５Ａ及び２５Ｂをそれぞれ駆動させるようにしてもよい。具体的には、撮像素子駆動部４１は、例えば、白色光観察モードに設定された場合に撮像素子２５Ａのみを駆動させるとともに、深部血管観察モードに設定された場合に撮像素子２５Ａ及び２５Ｂを駆動させるようにしてもよい。
画像処理部４２は、例えば、画像処理回路等を具備して構成されている。また、画像処理部４２は、内視鏡２から出力される画像信号ＣＳ及びＩＲＳと、制御部４４から出力されるシステム制御信号と、に基づき、生体観察システム１の観察モードに応じた観察画像を生成して表示装置５へ出力するように構成されている。また、画像処理部４２は、例えば、図７に示すように、色分離処理部４２Ａと、解像度調整部４２Ｂと、観察画像生成部４２Ｃと、を有して構成されている。図７は、実施形態に係るプロセッサに設けられた画像処理部の具体的な構成の一例を説明するための図である。
色分離処理部４２Ａは、例えば、内視鏡２から出力される画像信号ＣＳを、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像に分離するための色分離処理を行うように構成されている。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理より得られたＲ画像に対応する画像信号ＲＳを生成し、当該生成した画像信号ＲＳを解像度調整部４２Ｂへ出力するように構成されている。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理より得られたＢ画像に対応する画像信号ＢＳを生成し、当該生成した画像信号ＢＳを解像度調整部４２Ｂへ出力するように構成されている。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理より得られたＧ画像に対応する画像信号ＧＳを生成し、当該生成した画像信号ＧＳを観察画像生成部４２Ｃへ出力するように構成されている。
解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、白色光観察モードに設定された場合において、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＲＳ及びＢＳをそのまま観察画像生成部４２Ｃへ出力するように構成されている。
解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、深部血管観察モードに設定された場合において、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＲＳにより示されるＲ画像の解像度ＲＡを、内視鏡２から出力される画像信号ＩＲＳにより示されるＩＲ画像の解像度ＲＢに一致するまで上昇させるための画素補間処理を行うように構成されている。また、解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、深部血管観察モードに設定された場合において、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＢＳにより示されるＢ画像の解像度ＲＡを、内視鏡２から出力される画像信号ＩＲＳにより示されるＩＲ画像の解像度ＲＢに一致するまで上昇させるための画素補間処理を行うように構成されている。
解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、深部血管観察モードに設定された場合において、内視鏡２から出力される画像信号ＩＲＳをそのまま観察画像生成部４２Ｃへ出力するように構成されている。また、解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、深部血管観察モードに設定された場合において、前述の画素補間処理が施されたＲ画像に対応する画像信号ＡＲＳを生成し、当該生成した画像信号ＡＲＳを観察画像生成部４２Ｃへ出力するように構成されている。また、解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、深部血管観察モードに設定された場合において、前述の画素補間処理が施されたＢ画像に対応する画像信号ＡＢＳを生成し、当該生成した画像信号ＡＢＳを観察画像生成部４２Ｃへ出力するように構成されている。
すなわち、解像度調整部４２Ｂは、深部血管観察モードに設定された場合において、観察画像生成部４２Ｃによる観察画像の生成が行われる前に、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＲＳにより示されるＲ画像の解像度と、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＢＳにより示されるＢ画像の解像度と、内視鏡２から出力される画像信号ＩＲＳにより示されるＩＲ画像の解像度と、を一致させるための処理を行うように構成されている。
観察画像生成部４２Ｃは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、白色光観察モードに設定された場合において、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＲＳにより示されるＲ画像を表示装置５の赤色に対応するＲチャンネルに割り当て、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＧＳにより示されるＧ画像を表示装置５の緑色に対応するＧチャンネルに割り当て、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＢＳにより示されるＢ画像を表示装置５の青色に対応するＢチャンネルに割り当てることにより観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置５へ出力するように構成されている。
観察画像生成部４２Ｃは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、例えば、深部血管観察モードに設定された場合において、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＩＲＳにより示されるＩＲ画像を表示装置５の赤色に対応するＲチャンネルに割り当て、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＡＲＳにより示されるＲ画像を表示装置５の緑色に対応するＧチャンネルに割り当て、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＡＢＳにより示されるＢ画像を表示装置５の青色に対応するＢチャンネルに割り当てることにより観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置５へ出力するように構成されている。
入力Ｉ／Ｆ４３は、ユーザの操作に応じた指示等を行うことが可能な１つ以上のスイッチ及び／またはボタンを具備して構成されている。具体的には、入力Ｉ／Ｆ４３は、例えば、ユーザの操作に応じ、生体観察システム１の観察モードを白色光観察モードまたは深部血管観察モードのいずれかに設定する（切り替える）ための指示を行うことが可能な観察モード切替スイッチ（不図示）を具備して構成されている。
制御部４４は、例えば、ＣＰＵまたはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の制御回路を具備して構成されている。また、制御部４４は、入力Ｉ／Ｆ４３の観察モード切替スイッチにおいてなされた指示に基づき、生体観察システム１の観察モードに応じた動作を行わせるためのシステム制御信号を生成し、当該生成したシステム制御信号を光源制御部３４及び画像処理部４２へ出力するように構成されている。
表示装置５は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等を具備し、プロセッサ４から出力される観察画像等を表示することができるように構成されている。
次に、本実施形態の生体観察システム１の動作等について説明する。
まず、術者等のユーザは、生体観察システム１の各部を接続して電源を投入した後、入力Ｉ／Ｆ４３を操作することにより、生体観察システム１の観察モードを白色光観察モードに設定するための指示を行う。
制御部４４は、入力Ｉ／Ｆ４３からの指示に基づき、白色光観察モードに設定されたことを検出した場合に、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を光源装置３から同時に出射させるためのシステム制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４４は、入力Ｉ／Ｆ４３からの指示に基づき、白色光観察モードに設定されたことを検出した場合に、白色光観察モードに応じた動作を行わせるためのシステム制御信号を生成して解像度調整部４２Ｂ及び観察画像生成部４２Ｃへ出力する。
光源制御部３４は、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、赤色光源３１Ａ、緑色光源３１Ｂ及び青色光源３１Ｃを点灯状態にするための制御を行うとともに、赤外光源３１Ｄを消灯状態にするための制御を行う。
そして、以上に述べたような動作が光源制御部３４において行われることにより、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を含む白色光であるＷＬ光が照明光として被写体に照射され、当該ＷＬ光の照射に応じて当該被写体から発せられた反射光であるＷＬＲ光が戻り光として対物レンズ１７から入射される。また、対物レンズ１７から入射したＷＬＲ光は、リレーレンズ１８及び接眼レンズ１９を経てカメラユニット２２へ出射される。
ダイクロイックミラー２３は、接眼レンズ１９を経て出射されるＷＬＲ光を撮像素子２５Ａ側へ透過させる。
撮像素子２５Ａは、ダイクロイックミラー２３を透過したＷＬＲ光を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を信号処理回路２６へ出力する。
信号処理回路２６は、撮像素子２５Ａから出力される撮像信号に対し、相関二重サンプリング処理及びＡ／Ｄ変換処理等の所定の信号処理を施すことにより、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像を含む画像信号ＣＳを生成し、当該生成した画像信号ＣＳをプロセッサ４へ出力する。
色分離処理部４２Ａは、内視鏡２から出力される画像信号ＣＳをＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像に分離するための色分離処理を行う。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理より得られたＲ画像に対応する画像信号ＲＳと、前述の色分離処理より得られたＢ画像に対応する画像信号ＢＳと、を解像度調整部４２Ｂへ出力する。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理より得られたＧ画像に対応する画像信号ＧＳを観察画像生成部４２Ｃへ出力する。
解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＲＳ及びＢＳをそのまま観察画像生成部４２Ｃへ出力する。
観察画像生成部４２Ｃは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＲＳにより示されるＲ画像を表示装置５のＲチャンネルに割り当て、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＧＳにより示されるＧ画像を表示装置５のＧチャンネルに割り当て、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＢＳにより示されるＢ画像を表示装置５のＢチャンネルに割り当てることにより観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置５へ出力する。そして、このような観察画像生成部４２Ｃの動作によれば、例えば、生体組織等の被写体を肉眼で見た場合と略同様の色調を具備する観察画像が表示装置５に表示される。
一方、ユーザは、表示装置５に表示される観察画像を確認しながら、挿入部６を被検体内に挿入し、挿入部６の先端部を当該被検体内の所望の観察部位の近傍に配置した状態において、入力Ｉ／Ｆ４３を操作することにより、生体観察システム１の観察モードを深部血管観察モードに設定するための指示を行う。
制御部４４は、入力Ｉ／Ｆ４３からの指示に基づき、深部血管観察モードに設定されたことを検出した場合に、Ｒ光、Ｂ光及びＩＲ光を光源装置３から同時に出射させるためのシステム制御信号を生成して光源制御部３４へ出力する。また、制御部４４は、入力Ｉ／Ｆ４３からの指示に基づき、深部血管観察モードに設定されたことを検出した場合に、深部血管観察モードに応じた動作を行わせるためのシステム制御信号を生成して解像度調整部４２Ｂ及び観察画像生成部４２Ｃへ出力する。
光源制御部３４は、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、赤色光源３１Ａ、青色光源３１Ｃ及び赤外光源３１Ｄを点灯状態にするための制御を行うとともに、緑色光源３１Ｂを消灯状態にするための制御を行う。
そして、以上に述べたような動作が光源制御部３４において行われることにより、Ｒ光、Ｂ光及びＩＲ光を含む照明光であるＳＬ光が被写体に照射され、当該ＳＬ光の照射に応じて当該被写体から発せられた反射光であるＳＬＲ光が戻り光として対物レンズ１７から入射される。また、対物レンズ１７から入射したＳＬＲ光は、リレーレンズ１８及び接眼レンズ１９を経てカメラユニット２２へ出射される。
ダイクロイックミラー２３は、接眼レンズ１９を経て出射されるＳＬＲ光に含まれるＲ光及びＢ光を撮像素子２５Ａ側へ透過させるとともに、当該ＳＬＲ光に含まれるＩＲ光を撮像素子２５Ｂ側へ反射する。
撮像素子２５Ａは、ダイクロイックミラー２３を透過したＲ光及びＢ光を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を信号処理回路２６へ出力する。
撮像素子２５Ｂは、ダイクロイックミラー２３により反射されたＩＲ光を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を信号処理回路２６へ出力する。
信号処理回路２６は、撮像素子２５Ａから出力される撮像信号に対し、相関二重サンプリング処理及びＡ／Ｄ変換処理等の所定の信号処理を施すことにより、Ｒ画像及びＢ画像を含む画像信号ＣＳを生成し、当該生成した画像信号ＣＳをプロセッサ４へ出力する。また、信号処理回路２６は、撮像素子２５Ｂから出力される撮像信号に対し、相関二重サンプリング処理及びＡ／Ｄ変換処理等の所定の信号処理を施すことにより、ＩＲ画像に対応する画像信号ＩＲＳを生成し、当該生成した画像信号ＩＲＳをプロセッサ４へ出力する。
色分離処理部４２Ａは、内視鏡２から出力される画像信号ＣＳをＲ画像及びＢ画像に分離するための色分離処理を行う。また、色分離処理部４２Ａは、前述の色分離処理より得られたＲ画像に対応する画像信号ＲＳと、前述の色分離処理より得られたＢ画像に対応する画像信号ＢＳと、を解像度調整部４２Ｂへ出力する。
解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、内視鏡２から出力される画像信号ＩＲＳをそのまま観察画像生成部４２Ｃへ出力する。また、解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＲＳにより示されるＲ画像の解像度ＲＡを解像度ＲＢまで上昇させるための画素補間処理を行い、当該画素補間処理を施したＲ画像に対応する画像信号ＡＲＳを生成し、当該生成した画像信号ＡＲＳを観察画像生成部４２Ｃへ出力する。また、解像度調整部４２Ｂは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、色分離処理部４２Ａから出力される画像信号ＢＳにより示されるＢ画像の解像度ＲＡを解像度ＲＢまで上昇させるための画素補間処理を行い、当該画素補間処理を施したＢ画像に対応する画像信号ＡＢＳを生成し、当該生成した画像信号ＡＢＳを観察画像生成部４２Ｃへ出力する。
観察画像生成部４２Ｃは、制御部４４から出力されるシステム制御信号に基づき、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＩＲＳにより示されるＩＲ画像を表示装置５のＲチャンネルに割り当て、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＲＳにより示されるＲ画像を表示装置５のＧチャンネルに割り当て、解像度調整部４２Ｂから出力される画像信号ＢＳにより示されるＢ画像を表示装置５のＢチャンネルに割り当てることにより観察画像を生成し、当該生成した観察画像を表示装置５へ出力する。そして、このような観察画像生成部４２Ｃの動作によれば、例えば、生体組織の深部に存在する太径の血管がＲ画像とＩＲ画像とのコントラスト比に応じて強調された観察画像が表示装置５に表示される。
以上に述べたように、本実施形態によれば、深部血管観察モードにおいて、Ｒ光及びＩＲ光を生体組織に対して同時に照射して得られるＲ画像及びＩＲ画像を用い、当該生体組織の深部に存在する太径の血管が強調された観察画像を生成して表示装置５に表示させることができる。そのため、本実施形態によれば、例えば、Ｒ光及びＩＲ光を時分割で照射する場合に比べ、表示装置５に表示される観察画像のフレームレートを容易に向上させることができる。また、本実施形態によれば、例えば、Ｒ光及びＩＲ光を生体組織に対して同時に照射してＲ画像及びＩＲ画像を得ることができるため、当該Ｒ画像と当該ＩＲ画像との間における位置ずれの発生を防止することができる。その結果、本実施形態によれば、生体組織の深部に存在する血管の状態を観察する際に表示される画像における画質低下を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、例えば、Ｒ光の波長帯域に感度を有する画素と、ＩＲ光の波長帯域に感度を有する画素と、が同一の撮像面に配置されているような汎用性の低い撮像素子を用いずとも、生体組織の深部に存在する血管の状態の観察に適した解像度を有する観察画像を生成することができる。
なお、本実施形態によれば、カメラユニット２２を構成する際に、例えば、可視域に属する波長帯域の分光透過率が０でありかつ近赤外域に属する波長帯域の分光透過率が１００％になるようなダイクロイックミラーＤＭをダイクロイックミラー２３の代わりに設け、当該ダイクロイックミラーＤＭにより反射された可視域の光を受光可能な位置に撮像素子２５Ａを配置し、当該ダイクロイックミラーＤＭを透過した近赤外域の光を受光可能な位置に撮像素子２５Ｂを配置するようにしてもよい。
また、本実施形態の解像度調整部４２Ｂは、深部血管観察モードに設定された場合において、前述のような画素補間処理を行うものに限らず、例えば、内視鏡２から出力される画像信号ＩＲＳにより示されるＩＲ画像の解像度ＲＢを、Ｒ画像またはＢ画像の解像度ＲＡに一致するまで低下させるための画素加算処理を行うように構成されていてもよい。
また、本実施形態に係る生体観察システム１の各部の構成を適宜変形することにより、例えば、中心波長が６３０ｎｍ付近に設定されかつ可視域に属する狭帯域光であるＲＬ光と、中心波長が６００ｎｍ付近に設定されかつ可視域に属する狭帯域光であるＲ光と、を生体組織に同時に照射して画像を得るようにしてもよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
本出願は、２０１６年５月１９日に日本国に出願された特願２０１６−１００５９３号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (8)

  1. 可視域における赤色域に属し、かつ、ヘモグロビンの吸収特性において極大値を示す波長と極小値を示す波長との間に属する狭帯域光である第１の波長帯域の光と、前記第１の波長帯域よりも長波長側に属し、ヘモグロビンの吸収特性における吸収係数が前記第１の波長帯域よりも低く、かつ、生体組織の散乱特性が抑制された狭帯域光である第２の波長帯域の光と、前記第１の波長帯域よりも短波長側に属する光である第３の波長帯域の光と、を出射することができるように構成された光源部と、
    前記第１の波長帯域の光と、前記第２の波長帯域の光と、前記第３の波長帯域の光と、を含む照明光を前記光源部から出射させるための制御を行うように構成された制御部と、
    前記第１の波長帯域及び前記第３の波長帯域に感度を有するように構成された第１の撮像素子と、
    前記第２の波長帯域に感度を有するように構成された第２の撮像素子と、
    前記照明光が照射された被写体からの反射光が入射された際に、前記被写体からの反射光に含まれる前記第１の波長帯域の光及び前記第３の波長帯域の光を前記第１の撮像素子側へ出射するとともに、前記被写体からの反射光に含まれる前記第２の波長帯域の光を前記第２の撮像素子側へ出射するように構成された分光光学系と、
    を有することを特徴とする生体観察システム。
  2. 前記第１の波長帯域の光を前記第１の撮像素子で撮像して得られる第１の画像を表示装置の緑色に対応する第１のチャンネルに割り当て、前記第２の波長帯域の光を前記第２の撮像素子で撮像して得られる第２の画像を前記表示装置の赤色に対応する第２のチャンネルに割り当て、前記第３の波長帯域の光を前記第１の撮像素子で撮像して得られる第３の画像を表示装置の青色に対応する第３のチャンネルに割り当てることにより観察画像を生成して前記表示装置へ出力するように構成された観察画像生成部をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の生体観察システム。
  3. 前記観察画像生成部による前記観察画像の生成が行われる前に、前記第１の画像の解像度と、前記第２の画像の解像度と、前記第３の画像の解像度と、を一致させるための処理を行うように構成された解像度調整部をさらに有する
    ことを特徴とする請求項２に記載の生体観察システム。
  4. 前記解像度調整部は、前記第１の画像の解像度及び前記第３の画像の解像度を前記第２の画像の解像度まで上昇させるための画素補間処理を行う
    ことを特徴とする請求項３に記載の生体観察システム。
  5. 前記解像度調整部は、前記第２の画像の解像度を前記第１の画像の解像度または前記第３の画像の解像度まで低下させるための画素加算処理を行う
    ことを特徴とする請求項３に記載の生体観察システム。
  6. 前記分光光学系は、前記被写体からの反射光に含まれる前記第１の波長帯域の光及び前記第３の波長帯域の光を前記第１の撮像素子側へ透過させるとともに、前記被写体からの反射光に含まれる前記第２の波長帯域の光を前記第２の撮像素子側へ反射するように構成されたダイクロイックミラーである
    ことを特徴とする請求項１に記載の生体観察システム。
  7. 前記第１の波長帯域の光の中心波長が６００ｎｍ付近に設定され、前記第２の波長帯域の光の中心波長が８００ｎｍ付近に設定され、かつ、前記第３の波長帯域の光の中心波長が４６０ｎｍ付近に設定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の生体観察システム。
  8. 前記光源部は、青色域の光を前記第３の波長帯域の光として出射することができるとともに、緑色域の光を第４の波長帯域の光として出射することができるように構成されており、
    前記制御部は、前記照明光の代わりに、前記第１の波長帯域の光と、前記第３の波長帯域の光と、前記第４の波長帯域の光と、を含む白色光を前記光源部から出射させるための制御を行うことができるように構成されており、
    前記第１の撮像素子は、前記第１の波長帯域、前記第３の波長帯域、及び、前記第４の波長帯域に感度を有するように構成されており、
    前記分光光学系は、前記照明光の代わりに前記白色光が照射された前記被写体からの反射光が入射された際に、前記被写体からの反射光に含まれる前記第１の波長帯域の光、前記第３の波長帯域の光及び前記第４の波長帯域の光を前記第１の撮像素子側へ出射するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の生体観察システム。
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