JPWO2017149586A1 - 光走査型撮影投影装置および内視鏡システム - Google Patents

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Abstract

光走査型撮影投影装置（１）は、照明光および可視域の投影光を出力する光源部（１０）と、照明光および投影光を所定の走査軌跡に沿って走査する光走査部（３０）と、光源部（１０）から照明光および投影光を択一的に交互に出力させる切替部（２０）と、照明光の照射によって被写体において発生する観察光を検出する光検出部（４０）と、検出された観察光の強度と走査軌跡上における検出位置とを対応付けたデータを記憶する記憶部（５０）と、データに基づいて走査軌跡上の各位置に照射される投影光の強度を制御する投影光制御部（６２）とを備える。

Description

本発明は、光走査型撮影投影装置および内視鏡システムに関するものである。
従来、ビデオスコープと該ビデオスコープの鉗子チャンネル内に挿入可能な走査型内視鏡とを備え、ビデオスコープによる白色観察と走査型内視鏡による蛍光観察とを同時に行い、白色光画像に蛍光画像を重ね合わせた合成画像を表示する内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１１−５００２号公報
しかしながら、特許文献１の内視鏡装置は、白色光画像と蛍光画像との位置関係を合わせるために、ビデオスコープと走査型内視鏡との位置関係を把握するための専用の高度なプロセッサを必要とするという問題がある。
さらに、ビデオスコープによって取得される白色光画像と走査型内視鏡によって取得される蛍光画像は、互いに異なる視点から撮影された画像である。したがって、白色光画像と蛍光画像との間には、視点のずれ（視差）に起因して被写体像の位置および形状にずれが生じてしまうという問題がある。このような白色光画像と蛍光画像とを用いた場合、合成画像内において白色光画像内の被写体像と蛍光画像内の被写体像とを正確に一致させることが難しい。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、専用の高度なプロセッサを必要とせずに、ずれ無く重ね合わされた２種類の被写体像を観察することができる光走査型撮影投影装置および内視鏡システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、照明光および可視域の投影光を出力する光源部と、該光源部から出力された前記照明光および前記投影光を所定の走査軌跡に沿って走査する光走査部と、前記光源部からの出力を、前記照明光および前記投影光が択一的に交互に出力されるように切り替える切替部と、前記照明光の照射によって被写体において発生する観察光を検出する光検出部と、該光検出部によって検出された前記観察光の強度と前記走査軌跡上における検出位置を示す情報とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、該記憶部に記憶されている前記データに基づいて前記走査軌跡上の各位置に照射される前記投影光の強度を制御する投影光制御部とを備える光走査型撮影投影装置である。
本発明によれば、光源部から出力された照明光が光走査部によって被写体上で走査され、被写体において発生した観察光が光検出部によって検出され、検出された観察光の強度が検出位置を示す情報と対応付けて記憶部内のデータに記録される。これにより、被写体において発生した観察光像が撮影され、被写体上の観察光像の強度分布を示すデータが取得される。
次に、光源部からの出力が切替部によって投影光に切り替えられ、投影光が光走査部によって被写体上で走査される。このときに、走査軌跡上の各位置に照射される投影光の強度が、記憶部に記憶されているデータ内の観察光の強度に基づいて投影光制御部によって制御されることにより、観察光像が投影光を用いて被写体上に投影される。
同一の光走査部によって走査される照明光および投影光の照射位置は正確に一致するので、観察光が発生した被写体上の位置に正確に当該観察光の強度に対応する強度を有する投影光が照射される。これにより、被写体上においては、観察光像と同一の位置に観察光像と同一の形状の投影像が可視域の投影光によって形成される。このようにして形成された被写体上の投影像を、照明光とは異なる光を用いた観察装置によって観察することにより、専用の高度なプロセッサを使用せずに、ずれ無く重ね合わされた２種類の被写体像を観察することができる。
上記第１の態様においては、前記切替部が、フレーム周期単位で前記照明光と前記投影光とを切り替えてもよい。
フレーム周期とは、照明光が所定の走査軌跡を一走査される周期である。このようにすることで、観察光像の撮影と投影とを高速で切り替えて、投影像のリアルタイム性を向上することができる。
上記第１の態様においては、前記切替部が、前記光検出部による前記観察光の検出周期単位または前記光走査部による前記照明光および前記投影光の走査周期単位で前記照明光と前記投影光とを切り替えてもよい。
このようにすることで、フレーム周期よりも短い時間間隔で観察光像の撮影と投影とを切り替えて、投影像のリアルタイム性をさらに向上することができる。
上記第１の態様においては、前記光源部が、前記被写体に含まれる蛍光を励起する励起光を前記照明光として出力し、前記光検出部が、前記励起光を遮断し前記蛍光を透過させる励起光カットフィルタを備え、該励起光カットフィルタを透過した蛍光を検出してもよい。
このようにすることで、蛍光像を撮影し、蛍光像を可視域の投影光を用いて投影することができる。
上記第１の態様においては、前記光源部が、赤外光を前記照明光として出力してもよい。
このようにすることで、赤外光像を撮影し、赤外光像を可視域の投影光を用いて投影することができる。
上記第１の態様においては、前記光源部が、生体組織を治療するための治療光をさらに出力可能であり、前記切替部が、前記光源部からの出力を前記照明光、前記投影光および前記治療光の間で切り替えてもよい。
このようにすることで、観察光像の観察と並行して治療光による治療を行うことができる。
上記第１の態様においては、前記記憶部が、前記光検出部によって前記観察光が検出された順番を前記検出位置を示す情報として記憶するとともに、前記データ内において前記順番に従って前記観察光の強度を配列し、前記投影光制御部が、前記データ内おける前記観察光の強度の順番に従って前記投影光の強度を制御してもよい。
このようにすることで、データの生成および投影光の強度の制御に係る処理を簡易にすることができる。
上記第１の態様においては、前記光検出部によって検出された前記観察光の前記検出位置の座標を算出する座標算出部を備え、前記記憶部が、前記座標算出部によって算出された前記座標を前記検出位置を示す情報として記憶してもよい。
このようにすることで、記憶部内に２次元画像データをデータとして生成することができる。
上記第１の態様においては、前記記憶部に記憶された前記データを処理するデータ処理部を備え、前記投影光制御部が、前記データ処理部によって処理された前記データに基づいて前記投影光の強度を制御してもよい。
このようにすることで、被写体上における投影像の視認性が向上するように、データ内の強度のデータを処理することができる。
本発明の第２の態様は、上記いずれかに記載の光走査型撮影投影装置と、前記被写体の内視鏡画像を取得する内視鏡装置とを備える内視鏡システムである。
本発明によれば、専用の高度なプロセッサを使用せずに、ずれ無く重ね合わされた２種類の被写体像を観察することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成図である。 図１の内視鏡システムの使用状態を示す図である。 図１の内視鏡システムにおいて表示装置に表示される内視鏡画像の一例である。 図１の内視鏡システムの変形例の使用状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光走査型撮影投影装置の機能ブロック図である。 図５の光走査型撮影投影装置における、光ファイバの先端の振幅の時間変化（上段）、照明光および投影光の走査軌跡（中段）、および動作のタイミングチャート（下段）を示す図である。 記憶部に記憶されるデータテーブルの一例を示す図である。 図７のデータテーブルにおけるアドレスを説明する図である。 図５の光走査型撮影投影装置の動作を示すフローチャートである。 図５の光走査型撮影投影装置における、光ファイバの先端の振幅の時間変化（上段）、照明光および投影光の走査軌跡（中段）、および動作のタイミングチャート（下段）の変形例を示す図である。 図５の光走査型撮影投影装置の動作の他の変形例を示すタイミングチャートである。 図５の光走査型撮影投影装置の動作の他の変形例を示すタイミングチャートである。 図５の光走査型撮影投影装置における光源部の変形例を示す図である。 図５の光走査型撮影投影装置における光源部の他の形例を示す図である。 図１３の光源部を備える光走査型撮影投影装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図１３の光源部を備える光走査型撮影投影装置の動作の他の例を示すタイミングチャートである。 図１３の光源部を備える光走査型撮影投影装置の動作の他の例を示すタイミングチャートである。 記憶部に記憶されるデータテーブルの変形例を示す図である。 図５の光走査型撮影投影装置の変形例の全体構成図である。 図１６の光走査型撮影投影装置の動作を示すフローチャートである。 図５の光走査型撮影投影装置の他の変形例の全体構成図である。
以下に、本発明の一実施形態に係る光走査型撮影投影装置１および内視鏡システム１００について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム１００は、図１に示されるように、光走査型撮影投影装置１と、内視鏡装置２と、該内視鏡装置２によって取得された内視鏡画像を表示する表示装置３とを備えている。
内視鏡装置２は、一般的な内視鏡装置であり、体内に挿入される内視鏡本体４と、該内視鏡本体４の基端に接続されたプロセッサ５とを備えている。内視鏡本体４には、該内視鏡本体４の先端から白色光を射出する照明光学系（図示略）と、被写体Ａである生体組織からの光を受光して内視鏡画像データを取得する観察光学系（図示略）とが設けられている。内視鏡本体４の内部には、長手方向に貫通する処置具チャネル４ａが設けられている。
光走査型撮影投影装置１は、処置具チャネル４ａ内に挿入可能な細長い挿入部６と、該挿入部６の基端に接続された制御装置７とを備えている。使用時には、処置具チャネル４ａ内に挿入部６が挿入されて光走査型撮影投影装置１と内視鏡本体４とが一体化されるようになっている。一体化した状態において、図２および図３に示されるように、光走査型撮影投影装置１による撮影範囲が内視鏡装置２による撮影範囲内に位置するように、光走査型撮影投影装置１は設計されている。図３は、表示装置３に表示される内視鏡画像を示している。
あるいは、図４に示されるように、光走査型撮影投影装置１と内視鏡装置２とを別体で使用してもよい。この場合には、内視鏡装置２の撮影範囲内に光走査型撮影投影装置１の撮影範囲が位置するように、体内において内視鏡本体４および挿入部６の相対位置が調整される。
次に、光走査型撮影投影装置１の詳細な構成について説明する。
光走査型撮影投影装置１は、図５に示されるように、照明光および投影光を出力する光源部１０と、該光源部１０の出力を照明光と投影光との間で切り替える切替部２０と、光源部１０から出力された照明光および投影光を被写体Ａ上で走査する光走査部３０と、照明光の照射によって被写体Ａにおいて発生した観察光を検出する光検出部４０と、該光検出部４０によって検出された観察光の強度を記憶する記憶部５０と、照明光の強度を制御する照明光制御部６１と、投影光の強度を制御する投影光制御部６２と、切替部２０、光走査部３０および光検出部４０を制御する主制御部７０とを備えている。
光源部１０は、照明光を出力する照明用レーザ光源１１と、投影光を出力する投影用レーザ光源１２と、光結合器１３と、レーザ光源１１，１２を駆動するレーザドライバ１４とを備えている。
照明用レーザ光源１１は、被写体Ａ内に存在する蛍光物質の励起波長を有するレーザ光を照明光として出力する。
投影用レーザ光源１２は、可視域のレーザ光を投影光として出力する。投影光の色は、内視鏡画像内における視認性が高い色（例えば、緑）が好ましい。
光結合器１３は、照明用レーザ光源１１および投影用レーザ光源１２とそれぞれ接続された２つの入力端と、照明用の光ファイバ３１と接続された単一の出力端とを有している。光結合器１３は、照明用レーザ光源１１および投影用レーザ光源１２から入力された照明光および投影光を光ファイバ３１に出力する。
レーザドライバ１４は、切替部２０を介して照明光制御部６１から受信する照明光制御信号に従って照明用レーザ光源１１を駆動し、切替部２０を介して投影光制御部６２から受信する投影光制御信号に従って投影用レーザ光源１２を駆動する。
切替部２０は、照明光制御部６１から受信する照明光制御信号および投影光制御部６２から受信する投影光制御信号のうちいずれか一方を選択してレーザドライバ１４に送信するように、主制御部７０によって制御される。これにより、切替部２０は、レーザ光源１１，１２を択一的に駆動させ、光源部１０から照明光および投影光を択一的に交互に出力させるようになっている。
光走査部３０は、光ファイバ３１と、挿入部６の先端部に設けられ光ファイバ３１の先端から射出される光を走査するスキャナ３２と、主制御部７０からの走査制御信号に基づいて走査駆動信号を生成する信号生成部３３と、該信号生成部３３によって生成された走査駆動信号に基づいてスキャナ３２を駆動するスキャナドライバ３４とを備えている。
光ファイバ３１は、挿入部６内に長手方向に沿って配置され、光ファイバ３１の先端は、挿入部６の先端部に配置されている。
スキャナ３２は、例えば、光ファイバ３１の先端を光ファイバ３１の径方向に振動させることによって照明光および投影光を走査する光ファイバスキャナである。スキャナ３２は、図６に示されるように、光ファイバ３１の先端を該光ファイバ３１の長手方向に直交する略平面内において所定の渦巻状の軌跡に沿ってスパイラル振動させるように、スキャナドライバ３４によって駆動される。これにより、挿入部６の先端から射出された照明光および投影光が、被写体Ａ上において所定の渦巻状の走査軌跡Ｔに沿ってスパイラル走査されるようになっている。
図６において、上段は、スパイラル振動する光ファイバ３１の先端の、一方向における振幅の時間変化を示し、中段は、被写体Ａ上における照明光および投影光の走査軌跡Ｔを示し、下段は、光走査型撮影投影装置１の動作を示している。図６の上段および中段に示されるように、スパイラル走査においては、走査軌跡Ｔの中心から外側へ向かって光が走査される往路と、走査軌跡Ｔの外側から中心に向かって走査される復路とが交互に繰り返される。
なお、スキャナ３２は、光ファイバスキャナに限定されるものではなく、他の方式のスキャナ（例えば、ガルバノミラースキャナ）であってもよい。また、走査軌跡Ｔは、渦巻状に限定されるものではなく、他の形状（例えば、ラスタ状またはリサージュ状）であってもよい。
光検出部４０は、挿入部６内に配置された受光用の光ファイバ４１と、制御装置７内に設けられた光学フィルタ４２、光検出器４３およびアナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）４４とを備えている。
光ファイバ４１の先端は挿入部６の先端面に配置され、光ファイバ４１の基端は制御装置７に接続されている。光ファイバ４１は、照明光の照射によって被写体Ａにおいて発生した蛍光（観察光）を先端面において受光し、制御装置７へ導光する。蛍光の受光量を増大するために、複数本の光ファイバ４１が挿入部６に設けられていることが好ましい。
光学フィルタ４２は、蛍光を選択的に透過させ、蛍光以外の光（照明光および白色光）を遮断する透過特性を有する励起光カットフィルタである。光学フィルタ４２は、光ファイバ４１の基端と光検出器４３との間に配置され、光ファイバ４１によって受光された光のうち蛍光のみが光検出器４３に入射するようになっている。
光検出器４３は、光学フィルタ４２を透過した蛍光を受光し、受光した蛍光を光電変換することによって蛍光の強度に相当する大きさの電気信号を生成し、生成された電気信号をＡＤ変換器４４に出力する。
ＡＤ変換器４４は、光検出器４３から入力される電気信号を所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングした電気信号をデジタル値に変換することによって、蛍光の強度を示すデジタル値（強度値）を得る。ＡＤ変換器４４は、得られた強度値を記憶部５０に送信する。
光検出部４０は、上述した観察光の検出動作を復路においてのみ実行するように、主制御部７０によって制御される。これにより、復路においてのみ蛍光の撮影が実行され、１フレーム分の強度値が得られる。本実施形態においては、走査軌跡Ｔを一往復する期間が、１フレーム周期となる。
記憶部５０は、図７に示されるように、ＡＤ変換器４４から受信した観察光の強度値ＤＮを、当該観察光の走査軌跡Ｔ上の検出位置を示すアドレスＮと対応付けて記録することによってテーブル形式のデータ（データテーブル）を生成する。アドレスは、図８に示されるように、復路の一走査期間中に光検出部４０によって観察光が検出された順番Ｎ＝０，１，２，…，Ｎｅｎｄである。Δｔは、サンプリング周期に相当する。データテーブル内において、強度値は検出された順番に配列される。最後のアドレスＮｅｎｄに対応する強度値が記録された後、記憶部５０はアドレスを０にリセットする。これにより、１フレーム周期単位でデータテーブルが更新され、データテーブルには最新の撮影における強度値が記録されるようになっている。
なお、記憶部５０に記憶されるデータの形式は、例えば、サンプリング順序・検出位置情報・強度値の３つを関連付ける形式であればよく、図７に示されるようなテーブル形式に限定されるものではなく、他の任意の形式であってもよい。
照明光制御部６１は、照明光制御信号を生成し、該照明光制御信号を切替部２０に送信する。
投影光制御部６２は、投影光制御信号を生成し、該投影光制御信号を切替部２０に送信する。
ここで、投影光制御部６２は、強度値ＤＮを小さいアドレスＮに対応付けられているものから順に記憶部５０内のデータテーブルから読み出し、読み出された強度値ＤＮを用いて予め設定された関数Ｆ（ＤＮ）から投影光の強度を算出し、算出された強度を有する投影光を出力させるための投影光制御信号を生成する。関数Ｆ（ＤＮ）は、強度値ＤＮが大きい程、投影光の強度が大きくなるように、設定されている。すなわち、投影光制御部６２は、強い蛍光が検出された位置には強い投影光を照射し、弱い蛍光が検出された位置には弱い投影光を照射し、蛍光が検出されなかった位置には投影光を照射しないように、投影用レーザ光源１２を制御する。これにより、直前の撮影において得られた蛍光像の投影像が投影光によって被写体Ａ上に形成される。
主制御部７０は、レーザドライバ１４への出力を照明光制御信号と投影光制御信号との間で１フレーム周期単位で切り替えるように、切替部２０を制御する。すなわち、主制御部７０は、図６の下段に示されるように、照明光および投影光が１フレーム周期単位で交互に走査されるように、切替部２０を介して光源部１０を制御する。これにより、被写体Ａ上の蛍光像の撮影動作と、撮影された蛍光像の被写体Ａへの投影動作とが、１フレーム周期単位で交互に実行されるようになっている。
次に、このように構成された内視鏡システム１００の作用について説明する。
本実施形態に係る内視鏡システム１００を使用して体内を観察するためには、内視鏡本体４を体内に挿入し、続いて内視鏡本体４の処置具チャネル４ａを介して光走査型撮影投影装置１の挿入部６を体内に挿入し、光走査型撮影投影装置１の撮影範囲（照明光の走査範囲）が内視鏡装置２の撮影範囲内に位置するように挿入部６を配置し、光走査型撮影投影装置１の作動を開始する。
図９に示されるように、主制御部７０は、光走査部３０の駆動を開始し（ステップＳ１）、続いて蛍光像の撮影動作（ステップＳ２〜Ｓ８）と蛍光像の投影動作（ステップＳ９〜Ｓ１５）とを１フレーム周期単位で交互に実行する。
撮影動作において、主制御部７０は、光源部１０から照明光が出力されるように切替部２０を制御する（ステップＳ２）。これにより、被写体Ａ上で照明光が走査され、照明光の照射位置で発生した蛍光が光検出部４０によって検出され（ステップＳ４）、検出された蛍光の強度値が検出された順番Ｎ（ステップＳ３，Ｓ７）と対応付けて記憶部５０内のデータテーブルに書き込まれる（ステップＳ５）。
往路の走査が終了すると（ステップＳ６のＹＥＳ）、主制御部７０は、光源部１０からの出力を照明光から投影光に切り替えるように、切替部２０を制御する（ステップＳ８，９）。これにより、撮影動作が終了し、投影動作が開始する。
投影動作において、投影光制御部６２は、蛍光の強度値を記憶部５０内のデータテーブルからアドレスの小さい順に読み出し（ステップＳ１０，１１，１４）、読み出された強度値に基づいて投影光の強度を設定し（ステップＳ１２）、投影光の強度を設定された強度に制御する。これにより、直前に撮影された被写体Ａ上の蛍光像が、投影光を用いて投影される。投影像は内視鏡本体４によって撮影され、被写体Ａの白色光像と投影像とが重ね合わされた内視鏡画像が内視鏡本体４によって取得される。
往路の走査が終了すると（ステップＳ１３のＹＥＳ）、切替部２０は、光源部１０からの出力を投影光から照明光に切り替えるように、切替部２０を制御する（ステップＳ１５，Ｓ２）。これにより、投影動作が終了し、次の撮影動作が開始する。
投影光は可視光であるので、表示装置３に表示される内視鏡画像内において、観察者は、投影像を観察することができる。したがって、白色光画像では観察することが難しい生体組織内の領域（例えば、病変部または血管）に集積する蛍光色素を使用することによって、このような領域を内視鏡画像において投影像として観察することができる。
この場合に、本実施形態によれば、蛍光像の撮影および投影に同一の光学系を使用しているので、蛍光が検出された位置と同一の位置に投影光が照射される。特に、撮影および投影の両方が復路で実行されるので、照明光および投影光は同一の走査軌跡Ｔに沿って走査され、蛍光の検出位置と投影光の照射位置とが正確に一致する。したがって、撮影された蛍光像と同一の形状を有する投影像が、撮影された蛍光像と同一の位置に形成され、内視鏡画像内において被写体Ａの白色光像と投影像との位置関係は常に正確となる。このように、高度な専用のプロセッサを使用せずとも、白色光像上に投影光の色の蛍光像が位置ずれなく重ね合わされた内視鏡画像を得ることができるという利点ある。
また、撮影と投影とを１フレーム周期単位で高速で切り替えることにより、撮影された蛍光像をリアルタイムで投影することができ、動的な被写体Ａであっても被写体Ａに対する投影像の正確な位置関係を確保することができる。
本実施形態においては、主制御部７０が、撮影動作および投影動作を復路において実行することとしたが、撮影動作および投影動作のタイミングはこれに限定されるものではない。
例えば、撮影動作および投影動作を往路において実行してもよい。
あるいは、図１０に示されるように、撮影動作を往路で実行し、投影動作を復路で実行してもよい。この場合、往路における照明光の走査軌跡と復路における投影光の走査軌跡とが略同一となるように、光走査部３０が制御される。
さらに、撮影動作と投影動作とを１フレーム周期毎に切り替えるのではなく、撮影動作および投影動作のうち少なくとも一方を複数フレーム周期にわたって連続して実行してもよい。
例えば、図１１Ａに示されるように、複数フレーム周期の撮影動作と１フレーム周期の投影動作とを交互に実行してもよい。このように撮影動作を連続して実行することにより、各検出位置からの蛍光の受光量を増大することができ、微弱な蛍光も高感度に検出することができる。あるいは、図１１Ｂに示されるように、１フレーム周期の撮影動作と複数フレーム周期の投影動作とを交互に実行してもよい。このようにすることで、投影時の光量を増大し、投影画像の視認性を向上することができる。
また、本実施形態においては、投影回数に応じて投影光制御部６２の投影光の強度設定を変更してもよい。
本実施形態においては、照明用レーザ光源１１が、励起光を照明光として出力することとしたが、これに代えて、赤外光、狭帯域光または白色光を照明光として出力してもよい。
照明光が赤外光である場合には、赤外光の反射光が観察光として検出される。したがって、この場合には、赤外光を選択的に透過させる特性を有する光学フィルタ４２が使用される。赤外光を照明光として用いることによって、生体組織内の血管像を撮影し、血管像を投影することができる。
照明光が狭帯域光である場合には、狭帯域光の反射光が観察光として検出される。したがって、この場合には、狭帯域光を選択的に透過させる特性を有する光学フィルタ４２が使用される。複数の狭帯域光を照明光として用いる場合、投影光の色は、複数の狭帯域光から構成される色の補色であることが好ましい。例えば、青および赤の２つの狭帯域光を用いる場合、被写体Ａには紫の光が照射される。この場合には、緑の投影光を用いることが好ましい。投影中には、直前の撮影において被写体Ａに照射された照明光の残像が観察者の目に発生する。照明光の色に対して補色の投影光を用いることによって、投影像の視認性を向上することができる。
あるいは、光源部１０１が、図１２に示されるように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のレーザ光をそれぞれ出力する３個のレーザ光源１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを備え、少なくとも１つのレーザ光源を照明用レーザ光源として用い、少なくとも１つのレーザ光源を投影用レーザ光源として用いてもよい。
このような光源部１０１の応用の一例として、血管の像の投影が挙げられる。
ヘモグロビンは、赤い光を強く反射し、青い光を強く吸収するので、血管の存在する位置と血管の存在しない位置との間で、赤い反射光の強度と青い反射光の強度との差分が異なる。したがって、撮影動作においては、被写体Ａに赤および青の照明光を照射し、赤い反射光および青い反射光を検出し、赤い反射光の強度と青い反射光の強度との差分を算出することによって、差分に基づいて血管の存在する位置を特定することができる。投影動作においては、特定された位置に緑の投影光を照射することによって、血管の鮮明な像を被写体Ａ上に投影することができる。
本実施形態においては、図１３に示されるように、光源部１０２が、治療光を出力する治療用レーザ光源１６をさらに備えていてもよい。治療光は、生体組織を治療するためのレーザ光である。
この場合、治療光を用いた治療を、観察光像の撮影および観察光像の投影と組み合わせて実行してもよい。この場合、治療対象部位を観察可能な照明光を用いることが好ましい。例えば、蛍光物質が集積した治療対象部位に励起光が照射される。そして、図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように、治療、撮影および投影を順番に実行することによって、投影された蛍光像に基づいて治療の効果をリアルタイムで確認し、治療の効果に基づいて治療光を制御することができる。治療と撮影とを順番に実行する場合には、治療光の色および照明光の色は、互いに補色であることが好ましい。
治療光および照明光として同一のレーザ光を用いる場合には、図１４Ｃに示されるように、治療および撮影を同時に実行してもよい。
本実施形態においては、データテーブル内において観察光の強度値を該観察光が検出された順番Ｎと対応付けることとしたが、これに代えて、図１５に示されるように、強度値を観察光の検出位置の２次元座標と対応づけてもよい。この場合、光走査型撮影投影装置２００は、図１６に示されるように、各検出位置の２次元座標を算出する座標算出部８０をさらに備える。
図１７は、本変形例における動作を示している。撮影動作において、座標算出部８０は、信号生成部３３から走査駆動信号を受信し、各検出時刻における照明光の走査軌跡Ｔ上の位置を検出位置の座標として駆動信号から演算し（ステップＳ２１）、算出された座標を記憶部５０に送信する。データテーブルにおいて、観察光の検出位置の座標と強度とが対応付けて記録される（ステップＳ２２）。したがって、観察光の２次元画像データがデータテーブルとして生成される。
投影動作において、座標算出部８０は、信号生成部３３から走査駆動信号を受信し、投影光の走査軌跡Ｔ上の位置の座標（Ｘ，Ｙ）を算出し（ステップＳ２３）、算出された座標を投影光制御部６２に送信する。投影光制御部６２は、座標（Ｘ，Ｙ）と対応付けられている強度値Ｄ（Ｘ，Ｙ）を記憶部５０から読み出し（ステップＳ２４）、強度値Ｄ（Ｘ，Ｙ）を用いて関数Ｆ（Ｄ（Ｘ，Ｙ））から投影光の強度を算出する。
本実施形態においては、図１８に示されるように、光走査型撮影投影装置３００が、記憶部５０内に生成されたデータテーブルを処理するデータ処理部９０をさらに備えていてもよい。
データ処理部９０は、撮影動作と投影動作との間（ステップＳ８とステップＳ９との間）でデータテーブルを処理する。したがって、投影光制御部６２は、データ処理部９０によって処理されたデータテーブルに基づいて投影光の強度を制御する。
データ処理は、例えば、強度値の２値化処理またはコントラスト強調処理である。このような処理によって高い強度値と低い強度値との間の差を拡大することにより、被写体Ａ上における投影像の視認性を向上することができる。
データテーブルが２次元の画像データである場合、データ処理部９０は、２値化処理およびコントラストに加えて、エッジ強調処理やノイズ除去処理等の各種画像処理をデータテーブルに施すことができる。
本実施形態においては、フレーム周期単位で撮影動作と投影動作とを切り替えることとしたが、これに代えて、１フレーム周期よりも短い時間単位で撮影動作と投影動作とを切り替えてもよい。
例えば、光検出部４０による観察光の一検出周期（サンプリング周期）単位で撮影動作と投影動作とを切り替え、同一のフレーム周期中に照明光と投影光とが交互に被写体Ａに照射されるようにすることで、被写体Ａ上に形成される投影像のリアルタイム性をさらに向上することができる。
あるいは、光走査部３０による照明光および投影光の走査周期単位で撮影動作と投影動作とを切り替えてもよい。走査周期とは、スパイラル走査においては周回周期（＝１／光ファイバ３１の振動周波数）である。
１，２００，３００ 光走査型撮影投影装置
２ 内視鏡装置
３ 表示装置
４ 内視鏡本体
４ａ 処置具チャネル
５ プロセッサ
６ 挿入部
７ 制御装置
１０，１０１，１０２ 光源部
１１ 照明用レーザ光源
１２ 投影用レーザ光源
１３ 光結合器
１４ レーザドライバ
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ レーザ光源
１６ 治療用レーザ光源
２０ 切替部
３０ 光走査部
３１ 光ファイバ
３２ スキャナ
３３ 信号生成部
３４ スキャナドライバ
４０ 光検出部
４１ 光ファイバ
４２ 光学フィルタ
４３ 光検出器
４４ ＡＤ変換器
５０ 記憶部
６１ 照明光制御部
６２ 投影光制御部
７０ 主制御部
８０ 座標算出部
９０ データ処理部
１００ 内視鏡システム
Ｓ 走査軌跡

Claims (10)

  1. 照明光および可視域の投影光を出力する光源部と、
    該光源部から出力された前記照明光および前記投影光を所定の走査軌跡に沿って走査する光走査部と、
    前記光源部からの出力を、前記照明光および前記投影光が択一的に交互に出力されるように切り替える切替部と、
    前記照明光の照射によって被写体において発生する観察光を検出する光検出部と、
    該光検出部によって検出された前記観察光の強度と前記走査軌跡上における検出位置を示す情報とを対応付けたデータを記憶する記憶部と、
    該記憶部に記憶されている前記データに基づいて前記走査軌跡上の各位置に照射される前記投影光の強度を制御する投影光制御部とを備える光走査型撮影投影装置。
  2. 前記切替部が、フレーム周期単位で前記照明光と前記投影光とを切り替える請求項１に記載の光走査型撮影投影装置。
  3. 前記切替部が、前記光検出部による前記観察光の検出周期単位または前記光走査部による前記照明光および前記投影光の走査周期単位で前記照明光と前記投影光とを切り替える請求項１に記載の光走査型撮影投影装置。
  4. 前記光源部が、前記被写体に含まれる蛍光を励起する励起光を前記照明光として出力し、
    前記光検出部が、前記励起光を遮断し前記蛍光を透過させる励起光カットフィルタを備え、該励起光カットフィルタを透過した蛍光を検出する請求項１から請求項３のいずれかに記載の光走査型撮影投影装置。
  5. 前記光源部が、赤外光を前記照明光として出力する請求項１から請求項４のいずれかに記載の光走査型撮影投影装置。
  6. 前記光源部が、生体組織を治療するための治療光をさらに出力可能であり、
    前記切替部が、前記光源部からの出力を前記照明光、前記投影光および前記治療光の間で切り替える請求項１から請求項５のいずれかに記載の光走査型撮影投影装置。
  7. 前記記憶部が、前記光検出部によって前記観察光が検出された順番を前記検出位置を示す情報として記憶するとともに、前記データ内において前記順番に従って前記観察光の強度を配列し、
    前記投影光制御部が、前記データ内おける前記観察光の強度の順番に従って前記投影光の強度を制御する請求項１から請求項６のいずれかに記載の光走査型撮影投影装置。
  8. 前記光検出部によって検出された前記観察光の前記検出位置の座標を算出する座標算出部を備え、
    前記記憶部が、前記座標算出部によって算出された前記座標を前記検出位置を示す情報として記憶する請求項１から請求項７のいずれかに記載の光走査型撮影投影装置。
  9. 前記記憶部に記憶された前記データを処理するデータ処理部を備え、
    前記投影光制御部が、前記データ処理部によって処理された前記データに基づいて前記投影光の強度を制御する請求項１から請求項８のいずれかに記載の光走査型撮影投影装置。
  10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の光走査型撮影投影装置と、
    前記被写体の内視鏡画像を取得する内視鏡装置とを備える内視鏡システム。
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