JPWO2018008185A1 - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

内視鏡装置１は、ＬＥＤ３２ｄを有する光源装置３と、光学フィルタ５１とを有する。ＬＥＤ３２ｄは、被検体に照射するための照明光として、所定の駆動電流が供給されることにより６００ｎｍにピーク波長を有する光を発生し、かつ所定の駆動電流とは異なる駆動電流が供給されることにより６００ｎｍとは異なる波長にピーク波長がシフトした光を発生する。光学フィルタ５１は、ＬＥＤ３２ｄから被検体からの光を受けて撮像信号を生成する撮像部２１に至る照明光の光路上に設けられ、波長軸上において５９５ｎｍよりも短波長へのシフト方向に位置する波長の光を光路上の光から除去する。

Description

本発明は、内視鏡装置に関し、特に、所定のピーク波長を有する照明光を発生する発光部を有する内視鏡装置に関する。

従来より、照明光を照射し体腔内の内視鏡画像を得る内視鏡装置が広く用いられている。術者は、内視鏡装置を用いて、モニタに表示される生体組織の内視鏡画像を見ながら、各種診断をしたり、必要な処置を行ったりすることができる。

生体観察システムとしての内視鏡装置には、白色光の照明光により生体組織を照明して生体組織を観察する通常光観察モード、及び特殊光の照明光により生体組織を照明して生体組織を観察する特殊光観察モード、等の複数の観察モードを有するものもある。

また、キセノン光源などの熱光源が内視鏡装置の光源として用いられていたが、近年は、特開２０１６−４９４４７号公報に開示のように、照明光のための光源として、半導体発光素子を利用する内視鏡装置が提案されている。半導体発光素子の出射光の光量は、駆動電流に応じて変化する。

しかし、半導体発光素子の場合、駆動電流値によっては、出射光のピーク波長がシフトしてしまい、所望の波長帯域の光からずれた波長の光が出射されるという問題がある。例えば、所定の狭帯域光を照明光として用い、被検体における深部血管などの特定の構造を強調した画像を生成したり、酸素飽和度を測定したりする場合、ピーク波長のシフトにより、特定構造のコントラストが低下したり正確な酸素飽和度の測定ができないという問題がある。

そこで、本発明は、駆動信号の値によってピーク波長がシフトする照明光を出射する光源を用いた場合においても、所望の観察に不適切な波長の光を低減することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡装置は、被検体に照射するための照明光として、所定の駆動電流が供給されることにより第１の波長にピーク波長を有する光を発生し、かつ前記所定の駆動電流とは異なる駆動電流が供給されることにより前記第１の波長とは異なる第２の波長に前記ピーク波長がシフトした光を発生する第１の発光部と、前記第１の発光部から前記被検体からの光を受けて撮像信号を生成する撮像部に至る前記照明光の光路上に設けられ、波長軸上において前記第２の波長よりも前記第１の波長から前記第２の波長へのシフト方向に位置する波長の光を前記光路上の光から除去する除去部と、を有する。

本発明の第１の実施の形態に係わる内視鏡装置の要部を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、ＬＥＤユニット３２から出射される光の波長帯域の強度と、波長に対する酸化ヘモグロビンとヘモグロビンの吸光係数の変化を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わるミラーユニット３４の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、ＤＭ３４ｃの分光反射特性と、光学フィルタ５１の分光透過特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係わる、特殊光観察モードにおける全体の処理の流れを説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、内視鏡２の先端部２ｃが被写体に近づいているときの動作、処理及び作用の流れを説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、ＬＥＤ３２ｄの出射する狭帯域光のピーク波長が、ＬＥＤ３２ｄの駆動電流の減少に伴い、短波長側へシフトすることを示す図である。 本発明の第２の実施の形態のミラーユニット３４Ａの構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係わるＤＭ３４ｃＡの分光反射特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態の変形例に係わる、ＬＥＤ３２ｄに対応するＤＭ７１の構成を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例に係わる、ＬＥＤ３２ｄに対応するＤＭ７１の構成を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本実施の形態に係る内視鏡装置の要部を示す構成図である。
図１に示すように、生体観察システムである内視鏡装置１は、内視鏡２と、光源装置３と、プロセッサ４と、表示装置５と、入力装置６とを有している。

内視鏡２は、被検体内に挿入可能であるとともに、被検体内の生体組織等の被写体を撮像して撮像信号を出力するように構成されている。光源装置３は、内視鏡２の内部に挿通配置されたライトガイド７を介して当該被写体の観察に用いられる照明光を供給するように構成されている。プロセッサ４は、内視鏡２から出力される撮像信号に応じた映像信号等を生成して出力するように構成されている。表示装置５は、プロセッサ４から出力される映像信号に応じた観察画像等を表示する。入力装置６は、術者等のユーザの入力操作に応じた指示等をプロセッサ４に対して行うことが可能なスイッチ及び／またはボタン等を備えている。

内視鏡２は、被検体内に挿入可能な細長形状に形成された挿入部２ａと、挿入部２ａの基端側に設けられた操作部２ｂと、を有している。また、内視鏡２は、撮像信号等の種々の信号の伝送に用いられる複数の信号線が内蔵されたユニバーサルケーブル（不図示）を介し、プロセッサ４に着脱可能に接続されるように構成されている。また、内視鏡２は、ライトガイド７の少なくとも一部が内蔵されたライトガイドケーブル（不図示）を介し、光源装置３に着脱可能に接続されるように構成されている。

挿入部２ａの先端部２ｃには、被検体内の生体組織等の被写体を撮像するための撮像部２１と、ライトガイド７の出射端部と、ライトガイド７により伝送された照明光を被写体へ照射する照明光学系２２と、が設けられている。

撮像部２１は、照明光学系２２を経て出射される照明光により照明された被写体からの光を受けて撮像信号を生成して出力するように構成されている。具体的には、撮像部２１は、被写体からの戻り光を結像するように構成された対物光学系２１ａと、原色のカラーフィルタ２１ｆを配設して構成された撮像素子２１ｂと、を有している。カラーフィルタ２１ｆは、被写体からの戻り光を受光して撮像するための複数の画素が対物光学系２１ａの結像位置に合わせてマトリクス状に、当該複数の画素の前面に配置されている。

撮像素子２１ｂは、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等のイメージセンサを具備し、カラーフィルタ２１ｆを通過した戻り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出力するように構成されている。

カラーフィルタ２１ｆは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）の微小なカラーフィルタを撮像素子２１ｂの各画素に対応する位置にベイヤ配列でモザイク状に配置することにより形成されている。

操作部２ｂは、ユーザが把持して操作することが可能な形状を具備して構成されている。また、操作部２ｂには、ユーザの入力操作に応じた指示をプロセッサ４に対して行うことが可能な１つ以上のスイッチを具備して構成されたスコープスイッチ２３が設けられている。

光源装置３は、ＬＥＤ駆動部３１と、ＬＥＤユニット３２と、集光レンズ３３と、ミラーユニット３４とを有して構成されている。
ＬＥＤ駆動部３１は、例えば、駆動回路等を具備して構成されている。また、ＬＥＤ駆動部３１は、プロセッサ４から出力される照明制御信号及び調光信号に応じてＬＥＤユニット３２の各ＬＥＤを駆動するためのＬＥＤ駆動信号を生成して出力するように構成されている。

ＬＥＤユニット３２は、例えば、図２に示すような、相互に異なる５つの波長帯域の光を発する光源であるＬＥＤ３２ａ〜３２ｅを有して構成されている。また、ミラーユニット３４は、ＬＥＤ３２ａ〜３２ｅから出射された光を偏向して集光レンズ３３に入射させるためのダイクロイックミラー等の光学素子（図３参照）を備えている。

図２は、本実施の形態に係るＬＥＤユニット３２から出射される光の波長帯域の強度と、波長に対する酸化ヘモグロビンとヘモグロビンの吸光係数の変化を示す図である。
ＬＥＤ３２ａ〜３２ｅの各々は、ＬＥＤ駆動部３１から出力されるＬＥＤ駆動信号に応じたタイミングで個別に発光または消光する半導体発光素子である。また、ＬＥＤ３２ａ〜３２ｅは、ＬＥＤ駆動部３１から出力されるＬＥＤ駆動信号に応じた発光強度で発光するように構成されている。

ＬＥＤ３２ａは、例えば、図２に示すように、中心波長が４１５ｎｍに設定され、かつ、波長帯域が青色域に属するように設定された狭帯域光であるＢＳ光を発するように構成されている。すなわち、ＢＳ光は、生体組織の表層に存在する毛細血管において散乱及び／または反射するとともに、血液に対する吸光係数が後述のＢＬ光に比べて高くなるような特性を具備している。

ＬＥＤ３２ｂは、例えば、図２に示すように、中心波長が４６０ｎｍに設定され、かつ、波長帯域が青色域に属するように設定された狭帯域光であるＢＬ光を発するように構成されている。すなわち、ＢＬ光は、生体組織の表層に存在する毛細血管において散乱及び／または反射するとともに、血液に対する吸光係数がＢＳ光に比べて低くなるような特性を具備している。

ＬＥＤ３２ｃは、例えば、図２に示すように、中心波長が５４０ｎｍに設定され、かつ、波長帯域が緑色域に属するように設定された狭帯域光であるＧ光を発するように構成されている。すなわち、Ｇ光は、生体組織の深部よりも表層側の中層に存在する血管において散乱及び／または反射するような特性を具備している。なお、ここでは、Ｇ光は、緑色域以外の波長帯域を含むようなやや広い狭帯域光である。

ＬＥＤ３２ｄは、例えば、図２に示すように、中心波長が６００ｎｍに設定され、かつ、波長帯域が赤色域に属するように設定された狭帯域光であるＲＳ光を発するように構成されている。すなわち、ＲＳ光は、生体組織の深部に存在する太径の血管において散乱及び／または反射するとともに、血液に対する吸光係数が後述のＲＬ光に比べて高くなるような特性を具備している。

ＬＥＤ３２ｅは、例えば、図２に示すように、中心波長が６３０ｎｍに設定され、かつ、波長帯域が赤色域に属するように設定された狭帯域光であるＲＬ光を発するように構成されている。すなわち、ＲＬ光は、生体組織の深部に存在する太径の血管において散乱及び／または反射するとともに、血液に対する吸光係数がＲＳ光に比べて低くなるような特性を具備している。

半導体発光素子の出射光の光量は、駆動電流に応じて変化する。各ＬＥＤ３２ａから３２ｅにおいても、駆動電流の電流値が大きくなるとピーク波長は長波長側へシフトし、駆動電流の電流値が小さくなるとピーク波長は短波長側へシフトする。特に、ＬＥＤ３２ｄは、所定の電流値よりも小さな電流値の駆動電流が供給されると、ピーク波長が短波長側へシフトする。

すなわち、ＬＥＤ３２ｄは、所定の駆動電流が供給されることにより６００ｎｍ以上の波長にピーク波長を有する狭帯域光を発生し、所定の駆動電流よりも低い駆動電流が供給されることにより６００ｎｍ未満の波長にピーク波長を有する狭帯域光を発生する。

よって、ＬＥＤ３２ｄは、被検体に照射するための照明光として、所定の駆動電流が供給されることにより６００ｎｍの波長にピーク波長を有する光を発生し、かつその所定の駆動電流とは異なる駆動電流が供給されることにより６００ｎｍの波長とは異なる波長、例えば５９５ｎｍにピーク波長がシフトした光を発生する発光部を構成する。

そして、ＬＥＤ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃは、ＬＥＤ３２ｄが発生する光より短い波長にピーク波長を有する光を発生する発光部である。ＤＭ３４ｃは、ＬＥＤ３２ｄが発生する光とＬＥＤ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃが発生する光とが通る光路上に配置され、ＬＥＤ３２ｄからの光とＬＥＤ３２ａ等からの光とを合波する。

ヘモグロビンは、６００ｎｍの波長の近辺において光を吸収する度合いが大きく変化する。
図２において、一点鎖線は、酸化ヘモグロビンの吸収スペクトルを示し、二点鎖線は、還元ヘモグロビンの吸収スペクトルを示している。

例えば、一般に、静脈血には、酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ_２）と還元ヘモグロビン（Ｈｂ）（以下、両者を合わせて単にヘモグロビンという）が、略６０：４０〜８０：２０の割合で含まれている。光はヘモグロビンにより吸収されるが、その吸光係数は、光の波長毎で異なっている。略４００ｎｍから略８００ｎｍまでの波長毎の静脈血の光の吸収特性は、５５０ｎｍから、７５０ｎｍの範囲において、吸光係数は、略波長５７６ｎｍの点で極大値を示し、波長７３０ｎｍの点で極小値を示している。

ＲＳ光は、中心波長であるピーク波長が６００ｎｍの狭帯域光であり、ヘモグロビンの吸光特性における極大値（ここでは波長５７６ｎｍにおける吸光係数）となる波長から極小値（ここでは波長７３０ｎｍにおける吸光係数）となる波長までの波長帯域内の光である。

ＲＬ光は、中心波長であるピーク波長が６３０ｎｍの狭帯域光であり、ヘモグロビンの吸光特性の同じ極大値から極小値の波長帯域内の光であるが、ＲＳ光の波長よりも長く、吸光係数が低く、かつ生体組織の散乱特性が抑制された波長帯域の光である。散乱特性が抑制されているとは、散乱係数が、長波長側に向かって低くなっていることを意味する。

図３は、ミラーユニット３４の構成を示す図である。
ミラーユニット３４は、４つのダイクロイックミラー（以下、ＤＭと略す）３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、光学フィルタ５１とを有している。

ＤＭ３４ａは、４６０ｎｍ以上の波長帯域の光を反射する分光反射特性と、４６０ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させる分光透過特性を有している。ＤＭ３４ａは、ＬＥＤ３２ａから出射した光を被写体Ｓへ出射する光路Ｃ０上に、ＬＥＤ３２ｂから出射した光を反射させて光路Ｃ０に沿って被写体Ｓへ出射する位置に配置されている。

ＤＭ３４ｂは、５４０ｎｍ以上の波長帯域の光を反射する分光反射特性と、５４０ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させる分光透過特性を有している。ＤＭ３４ｂは、ＬＥＤ３２ａから出射した光を被写体Ｓへ出射する光路Ｃ０上に、ＬＥＤ３２ｃから出射した光を反射させて光路Ｃ０に沿って被写体Ｓへ出射する位置に配置されている。

ＤＭ３４ｃは、５８５ｎｍ以上の波長帯域の光を反射する分光反射特性と、５８５ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させる分光透過特性を有している。ＤＭ３４ｃは、ＬＥＤ３２ａから出射した光を被写体Ｓへ出射する光路Ｃ０上に、ＬＥＤ３２ｄから出射した光を反射させて光路Ｃ０に沿って被写体Ｓへ出射する位置に配置されている。

ＤＭ３４ｄは、６３０ｎｍ以上の波長帯域の光を反射する分光反射特性と、６３０ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させる分光透過特性を有している。ＤＭ３４ｄは、ＬＥＤ３２ａから出射した光を被写体Ｓへ出射する光路Ｃ０上に、ＬＥＤ３２ｅから出射した光を反射させて光路Ｃ０に沿って被写体Ｓへ出射する位置に配置されている。

光学フィルタ５１は、ＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間に配設されている。

光学フィルタ５１は、５９５ｎｍ以上の波長帯域の光を透過するロングパスフィルタである。図４は、ＤＭ３４ｃの分光反射特性と、光学フィルタ５１の分光透過特性を示すグラフである。

ＤＭ３４ｃは、ＬＥＤ３２ｄから出射された照明光を、被写体へ向けて照射するように反射するが、図４において実線で示すように、ＤＭ３４ｃは、５８５ｎｍ以上の波長帯域の光のみを反射する。
そして、図４において点線で示すように、光学フィルタ５１は、５９５ｎｍ以下の波長帯域の光を除去する。

以上のように、光学フィルタ５１は、ＬＥＤ３２ｄから撮像部２１に至る照明光の光路上、ここではＬＥＤ３２ｄから被写体へ向かう光路上のＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間に設けられている。光学フィルタ５１は、波長軸上において５９５ｎｍよりも６００ｎｍの波長から５９５ｎｍの波長へのシフト方向（すなわち短波長方向）に位置する波長の光（すなわち５９５ｎｍ以下の波長帯域の光）を光路上の光から除去する除去部を構成する。

光学フィルタ５１は、ＬＥＤ３２ｄからの照明光のうち、ピーク波長である６００ｎｍ未満の波長を除去するが、ここでは、５９５ｎｍ未満の波長の光を除去している。

図３に示すように、光学フィルタ５１は、可動式であり、アーム部材５１ａにより、モータなどを有するアクチュエータ５１ｂと接続されている。アクチュエータ５１ｂは、制御部４６により、ＬＥＤ駆動部３１を介して制御されて駆動される。

光学フィルタ５１は、特殊光観察モードのとき、図３において実線で示すようにＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間に配設される。光学フィルタ５１は、通常光観察モードのとき、図３において点線で示すようにＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間に配設されない位置に移動される。光学フィルタ５１は、図３において矢印で示すように、移動可能であり、特殊光観察モードのときに、実線で示すようにＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間に配設される。すなわち、光学フィルタ５１は、所定の波長以下の波長帯域の光を除去する除去部であり、入力装置６またはスコープスイッチ２３における観察モードの切り換えに応じて照明光の光路上から挿脱される。

集光レンズ３３は、ミラーユニット３４から出射される光を集光してライトガイド７の入射端部へ入射させるように構成されている。
図１に戻り、プロセッサ４は、前処理部４１と、Ａ／Ｄ変換部４２と、画像生成部４３と、バッファ部４４と、表示制御部４５と、制御部４６と、調光部４７と、を有して構成されている。

前処理部４１は、例えば、各種処理回路を具備して構成されている。また、前処理部４１は、内視鏡２の撮像部２１から出力される撮像信号に対して増幅及びノイズ除去等の所定の信号処理を施してＡ／Ｄ変換部４２へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換部４２は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路を具備して構成されている。また、Ａ／Ｄ変換部４２は、前処理部４１から出力される撮像信号に対してＡ／Ｄ変換等の処理を施すことにより画像データを生成し、当該生成した画像データを画像生成部４３へ出力するように構成されている。

画像生成部４３は、例えば、色分離処理回路、カラーバランス回路などを含んで構成されている。 画像生成部４３は、カラーバランス処理等を施した画像データをバッファ部４４へ出力するように構成されている。

バッファ部４４は、例えば、バッファメモリ等のバッファ回路を具備して構成されている。また、バッファ部４４は、制御部４６の制御に応じ、画像生成部４３から出力される画像データを一時的に蓄積し、当該蓄積した画像データを表示制御部４５へ出力するように構成されている。
表示制御部４５は、例えば、表示制御回路を具備して構成されている。また、表示制御部４５は、制御部４６の制御に応じ、バッファ部４４から出力される画像データを表示装置５のＲチャンネル、Ｇチャンネル及びＢチャンネルに割り当てることにより映像信号を生成し、当該生成した映像信号を表示装置５へ出力するように構成されている。

制御部４６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成された制御回路を具備している。ＲＯＭには、内視鏡装置１全体の動作を制御するプログラム、各観察モードに応じた動作を制御するプログラムなどが記憶されており、ＣＰＵが、ユーザからの指示に応じて各種プログラムをＲＯＭから読み出して実行し、各部へ制御信号を出力する。

制御部４６は、観察モードに応じて、被写体を照明するための照明制御信号を生成してＬＥＤ駆動部３１へ出力するように構成されている。
制御部４６は、入力装置６及び／またはスコープスイッチ２３に設けられた観察モード切換スイッチ（不図示）において切り換え可能な複数の観察モードの中から選択された所望の観察モードに応じ、表示装置５に表示される観察画像を変更するための制御を表示制御部４５に対して行うように構成されている。よって、入力装置６またはスコープスイッチ２３は、被検体の観察モードを切り換える観察モード切り換え部を構成する。

調光部４７は、例えば、調光回路を具備して構成されている。また、調光部４７は、画像生成部４３から出力される画像データに基づいてＬＥＤユニット３２の各ＬＥＤにおける発光強度を調整するための調光信号を生成し、当該生成した調光信号をＬＥＤ駆動部３１へ出力するように構成されている。

（動作）
術者は、入力装置６及び／またはスコープスイッチ２３に設けられた観察モード切換スイッチを操作することによって、所望の観察モードで被検体を観察することができる。

観察モードが通常光観察モードに設定されると、制御部４６は、ＬＥＤ駆動部３１を制御して、５つのＬＥＤ３２ａ〜３２ｅを発光させ、光学フィルタ５１を、図３において点線で示すようにＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間に配設されない位置に移動させる。

さらに、制御部４６は、通常光観察モードに応じて、通常光観察用の内視鏡画像を表示装置５に表示させるために、画像生成部４３、バッファ部４４及び表示制御部４５を制御する。

通常光観察モードにおける内視鏡画像は、５つのＬＥＤ３２ａ〜３２ｅから出射された５つの狭帯域光の戻り光から生成される。
観察モードが特殊光観察モードに設定されると、制御部４６は、ＬＥＤ駆動部３１を制御して、５つのＬＥＤ３２ａ〜３２ｅの中から、ＬＥＤ３２ｂとＬＥＤ３２ｃのいずれか１つと、ＬＥＤ３２ｄと、ＬＥＤ３２ｅの３つのＬＥＤのみを発光させ、光学フィルタ５１を、図３において実線で示すようにＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間の位置に移動させる。

ここでは、特殊光観察モードでは、４６０ｎｍ（又は５４０ｎｍ），６００ｎｍ及び６３０ｎｍの照明光の各戻り光により得られた３つの狭帯域画像は、それぞれ表示装置５の３つの入力チャンネルの青色チャンネル、緑色チャンネル及び赤色チャンネルに割り当てられて、深部血管強調表示あるいは出血点表示のための狭帯域画像が表示画面５ａ上に表示される。

特殊光観察モードは、ここでは、深部血管強調あるいは出血点表示のための狭帯域光観察モードである。
図５は、本実施の形態に係わる、特殊光観察モードにおける全体の処理の流れを説明するための図である。
術者は、内視鏡の挿入部２ａを体腔内に挿入し、通常観察モード下で、挿入部２ａの先端部２ｃを病変部近傍に位置させ、処置対象の病変部を確認すると、粘膜下の、比較的太い、例えば直径が１〜２ｍｍの、深部血管６１を観察するために、観察モード切換スイッチを操作して、内視鏡装置１を特殊光観察モードに切り換える。ここでは、深部血管６１が、観察対象であり、生体粘膜の深さ方向に存在する対象物である。

狭帯域観察モード下では、制御部４６は、所定の３つの狭帯域光を出射するように、光源装置３のＬＥＤ駆動部３１を制御する。このとき、上述したように、光学フィルタ５１は、図３において実線で示すようにＬＥＤ３２ｄとＤＭ３４ｃの間に挿入される。制御部４６は、特殊光観察のための内視鏡画像を生成するように、プロセッサ４内の各種回路を制御する。

図５に示すように、特殊光観察モードでは、発光部である光源装置３からの３つの狭帯域波長の照明光が、内視鏡２の挿入部２ａの先端部２ｃから出射され、被写体Ｓの粘膜層を透過して、粘膜下層及び固有筋層を走行する深部血管６１に照射される。

中心波長が４６０ｎｍ又は５４０ｎｍ付近の狭帯域光、中心波長が６００ｎｍ付近の狭帯域光及び中心波長が波長６３０ｎｍ付近の狭帯域光の反射光は、撮像部２１で受光される。撮像部２１の出力する撮像信号は、上述した画像生成部４３に供給される。
画像生成部４３で処理されて生成された画像信号は、表示装置５の表示画面５ａ上に出力される。表示画面５ａには、深部血管６１が強調されて表示されたり、出血点が表示されたりする。

特殊光観察モードのとき、先端部２ｃが被写体に接近すると照明光の光量制御が行われるが、本実施の形態の内視鏡装置１によれば、出血点が、コントラストの低下がなく表示されることについて説明する。

図６は、内視鏡２の先端部２ｃが被写体に近づいているときの動作、処理及び作用の流れを説明するための図である。
先端部２ｃが被写体に近づくと、調光部４７の制御により、照明光の光量の低下が必要となる（Ｓ０）。照明光の光量を低下させるために、ＬＥＤ３２ｂとＬＥＤ３２ｃのいずれか１つと、ＬＥＤ３２ｄと、ＬＥＤ３２ｅの３つのＬＥＤは、ＰＷＭにより発光がオンオフされるＰＷＭ制御によるＬＥＤの光量制御が行われる（Ｓ１）。すなわち、適切な明るさの内視鏡画像が生成されるように、調光部４７は、３つのＬＥＤをＰＷＭ制御で駆動するようにＬＥＤ駆動部３１を動作させる。

各ＬＥＤは、所定の駆動電流が供給されることにより所定のピーク波長を有する狭帯域光を出射する。特に、ＬＥＤ３２ｄは、所定の電流値Ｐ、例えば最大駆動電流値の駆動電流ＰＩが供給されることにより、６００ｎｍのピーク波長の狭帯域光を出射する。ＰＷＭ制御時には、所定の電流値Ｐの駆動電流ＰＩの供給がデューティ比に応じてオンオフされる。

先端部２ｃが被写体にさらに近づいて、ＰＷＭ制御による照明光の光量調整だけでは光量の低下ができなくなると、電流値制御によるＬＥＤの光量制御が行われる（Ｓ２）。
ＰＷＭ制御の場合は、３つのＬＥＤは、各ＬＥＤに流れる駆動電流ＰＩは所定の電流値Ｐ（例えば最大電流値）のままで、算出されたデューティ比でオンオフ制御されるので、駆動電流ＰＩの電流値の低下はなく、ＬＥＤ３２ｄのピーク波長のシフトは発生しない。

Ｓ２の電流値制御が行われると、駆動電流ＰＩの電流値は所定の電流値Ｐよりも小さい値ｐに低下するため、ＬＥＤ３２ｄの光の短波長側へのピーク波長の波長シフトが発生する（Ｓ３）。

しかし、ＬＥＤ３２ｄの出射する光に短波長側へのピーク波長の波長シフトが発生しても、光学フィルタ５１は、５９５ｎｍ以下の光を透過させないように帯域制限する。
図７は、ＬＥＤ３２ｄの出射する狭帯域光のピーク波長が、ＬＥＤ３２ｄの駆動電流の減少に伴い、短波長側へシフトすることを示す図である。図７において実線で示すように、所定の電流値Ｐ、例えば最大電流値Ｐｍａｘの駆動電流ＰＩがＬＥＤ３２ｄに供給されているときは、ＬＥＤ３２ｄは、ピーク波長が６００ｎｍの狭帯域光を出射する。

ＬＥＤ３２ｄの駆動電流ＰＩの強度すなわち電流値が減少すると、図７において一点鎖線で示すように、ＬＥＤ３２ｄは、ピーク波長が短波長側へシフトした狭帯域光を出射する。

しかし、光学フィルタ５１は、点線で示すように、５９５ｎｍ未満の波長の光は透過させないので、図７において斜線で示す領域の光が光学フィルタ５１を透過する。
結果として、ＬＥＤ３２ｄからの光のうち、５９５ｎｍ以上の光、すなわち略６００ｎｍ近辺の狭帯域光のみがＤＭ３４ｃにおいて反射されて被写体へ照射されるので、表示装置５の表示画面５ａに表示される深部血管及び出血点のコントラストは、維持される（Ｓ５）。

ピーク波長が短波長側へシフトすると、図７の斜線で示す領域の光が光学フィルタ５１を透過する。そのため、ピーク波長が短波長側へシフトすると、６００ｎｍの狭帯域光の光量が若干低下するが、出願人の実験によれば、深部血管及び出血点は、高いコントラストで表示画面５ａに表示され、かつ所定の電流値Ｐの駆動電流ＰＩを供給しているときに得られる画像の色味と同じ色味で表示画面５ａ上に表示された。

さらに、出願人の実験によれば、光学フィルタ５１が、５９１ｎｍ以上の光を透過させ、５９１ｎｍ未満の波長の光を透過しない分光透過特性を有する場合であっても、深部血管及び出血点は、高いコントラストで表示画面５ａに表示され、かつ所定の電流値Ｐの駆動電流ＰＩを供給しているときに得られる画像の色味と同じ色味で表示画面５ａ上に表示された。よって、除去部としての光学フィルタ５１は、照明光から５９１ｎｍ以下の波長の光を除去するようにしてもよい。

また、５９５ｎｍ未満の光が被写体に照射されないので、出血点が表示されるとき、出血点の周辺部は、血液の量が少ないので６００ｎｍの光は血液による吸収量が少なく血液が透けて見える粘膜の見え方にも大きな差はない。

以上のように、上述した特殊光観察モードでは、深部血管が表示可能であり、その表示画像の品質の低下の抑制がされるが、術中に出血が起こったときには、出血点を表示させることもできる。術者は、表示された出血点の位置を確認して、その出血点に対して止血処置を行う。

駆動信号の値によってピーク波長がシフトすると、従来は出血点が高いコントラストで表示されなくなってしまうが、上述した特殊光観察モードでは、コントラストの低下が抑制されるので、出血点の色再現性も良い。

また、術中に出血が起こったときに、出血点から離れた周辺粘膜の下の深部血管も高いコントラストで表示される。６００ｎｍの狭帯域光には、周辺粘膜上に広がった薄い血液の層を透過すると共に、５９５ｎｍ以下の波長は含まれない。よって、周辺粘膜上に広がった薄い層の血液によって覆われた粘膜の下の深部血管も高いコントラストで表示される。

従って、上述した実施の形態によれば、駆動信号の値によってピーク波長がシフトする照明光を出射する光源を用いた場合においても、所望の観察に不適切な波長の光の照射を低減することができる内視鏡装置を提供することができる。

また、酸素飽和度などの測定のために特定の狭帯域光を用いる場合にも、上述したような狭帯域光のピーク波長のシフトを制限するための除去部を設けることによって、正確な測定結果を得ることができる。

さらにまた、上述した実施の形態は、駆動信号の値が小さくなることによって、短波長側への波長シフトが起こる例であるが、駆動信号の値が大きくなることによって、長波長側への波長シフトが起こる例においても、除去部を設けるようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態は、所定の波長帯域以下の光を透過しない光学フィルタを用いてピーク波長のシフトによる画像の品質の低下を防いでいるが、第２の実施の形態では、所定の波長帯域以下の光を反射させないダイクロイックミラー（ＤＭ）を用いてピーク波長のシフトによる画像の品質の低下を防いでいる。

第２の実施の形態の内視鏡装置の構成は、第１の実施の形態の内視鏡装置１と略同じ構成を有しているので、本実施の形態の内視鏡装置において同じ構成要素については同じ符号を付して説明は省略する。

本実施の形態の内視鏡装置は、図１に示す第１の実施の形態の内視鏡装置１と略同じであるが、ミラーユニットの構成において異なっている。
図８は、本実施の形態のミラーユニット３４Ａの構成を示す図である。図９は、ＤＭ３４ｃＡの分光反射特性を示すグラフである。

ミラーユニット３４Ａは、４つのＤＭ３４ａ、３４ｂ、３４ｃＡ、３４ｄを有している。ＬＥＤ３２ｄに対応するＤＭ３４ｃＡは、５９５ｎｍ以上の波長帯域の光のみを反射する分光反射特性と、５９５ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させる分光透過特性を有している。ＤＭ３４ｃＡは、ＬＥＤ３２ｄから出射した光を反射させて光路Ｃ０に沿って被写体Ｓへ出射する位置に配置されている。

すなわち、ＤＭ３４ｃＡは、ＬＥＤ３２ｄが発生する光とＬＥＤ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃが発生する光とが通る光路上に配置され、かつＬＥＤ３２ｄからの光のうち波長軸上において５９５ｎｍよりも６００ｎｍから５９５ｎｍへの方向に位置する波長の光を反射せず、５９５ｎｍ以上の波長帯域の光のみを反射し、ＬＥＤ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃからの光を透過することによってＬＥＤ３２ｄからの光とＬＥＤ３２ａ、３２ｂ及び３２ｃからの光を合波する除去部を構成する。

結果として、ＤＭ３４ｃＡは、ＬＥＤ３２ｄからの光が短波長側へ波長シフトしても、５９５ｎｍ未満の波長の光は反射させない帯域制限を行うので、図７において斜線で示す領域の光が反射して被写体へ出射する。

その結果、ＬＥＤ３２ｄからの光のうち、５９５ｎｍ以上の光、すなわち略６００ｎｍ近辺の狭帯域光のみがＤＭ３４ｃＡにおいて反射されて被写体へ照射されるので、表示装置５の表示画面５ａに表示される出血点等のコントラストは、維持される。
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

次に変形例について説明する。

（変形例）
第２の実施の形態の場合、通常光観察モードにおいて、ＬＥＤ３２ｄからの光はＤＭ３４ｃＡにおいて反射するが、ピーク波長がシフトすると、被写体へ出射されるＬＥＤ３２ｄからの光の光量は減少してしまう。そこで、本変形例では、通常光観察モードにおけるこのようなＬＥＤ３２ｄからの光の光量の減少を無くすために、観察モードに応じたＤＭの切り換えが行われる。

図１０及び図１１は、本変形例に係わる、ＬＥＤ３２ｄに対応するＤＭ７１の構成を説明するための図である。ＬＥＤ３２ｄに対応するＤＭ７１は、互いに異なる反射特性を有する２つのＤＭを有している。ＤＭ７１は、ＤＭ３４ｃＡに代わって、ＤＭ３４ｂと３４ｄの間に配設されている。

ＤＭ７１は、２つのＤＭ７１ａと７１ｂを有している。ＤＭ７１ａは、上述したＤＭ３４ｃと同様に、５８５ｎｍ以上の波長帯域の光を反射し、５８５ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させる分光反射特性を有している。ＤＭ７１ｂは、上述したＤＭ３４ｃＡと同様に、５９５ｎｍ以上の波長帯域の光を反射し、５９５ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させる分光反射特性を有している。

図１０は、通常光観察モード時における、ＤＭ７１のＤＭ７１ａが光路Ｃ０上に配置されている状態を示し、図１１は、特殊光観察モード時における、ＤＭ７１のＤＭ７１ｂが光路Ｃ０上に配置されている状態を示している。

ＤＭ７１は、円板状で、ＤＭ７１ａとＤＭ７１ｂが半円板状で、モータ７２の軸７２ａに固定されている。モータ７２の駆動に応じて、光路Ｃ０上に、ＤＭ７１ａと７１ｂのいずれかが配置可能となっている。

モータ７２の駆動は、制御部４６によって制御され、円板状のＤＭ７１は、二点鎖線で示すように回動可能となっている。通常光観察モードのときは、制御部４６は、ＤＭ７１ａが光路Ｃ０上に配置されるようにモータ７２を駆動する。特殊光観察モードのときは、制御部４６は、ＤＭ７１ｂが光路Ｃ０上に配置されるようにモータ７２を駆動する。

なお、ＤＭ７１は、ここでは、円板状であるが、板状でもよい。

さらになお、ここでは、モータ７２の軸７２ａの軸回りのＤＭ７１の回動動作によって、ＤＭ７１ａとＤＭ７１ｂのいずれかを光路Ｃ０上に配置するが、２位置間で直線移動させるアクチュエータによって、ＤＭ７１ａとＤＭ７１ｂのいずれかを光路Ｃ０上に配置するようにしてもよい。
従って、本変形例によれば、通常光観察モード時に、ＬＥＤ３２ｄからの光の、ＤＭ７１ａにおける反射光の光量の減少をなくすことができる。

以上のように上述した各実施の形態及び各変形例によれば、駆動信号の値によってピーク波長がシフトする照明光を出射する光源を用いた場合においても、所望の観察に不適切な波長の光を低減することができる内視鏡装置を提供することができる。

なお、上述した各実施の形態及び各変形例では、光源として駆動電流によりピーク波長がシフトするＬＥＤを挙げたが、レーザダイオードなどの固体レーザ、色素レーザなどの液体レーザ、ガスレーザなどで、駆動信号によりピーク波長がシフトする装置を、光源として用いた場合でも、上述した各実施の形態及び各変形例は適用可能である。

さらになお、上述した第１及び第２実施の形態では、特殊光観察モードのときには、照明光として複数の狭帯域光を照射して、そのうちの６００ｎｍの狭帯域光のための５９５ｎｍ以下の光は透過あるいは反射させない光学フィルタ５１あるいはＤＭ３４ｃＡを、帯域制限手段として用いているが、照明光は、所定の広帯域光を用いて、撮像部のカラーフィルタ２１ｆに、５９５ｎｍ以下の波長帯域の光は透過させない帯域制限特性を持たせるようにしてもよい。

例えば、被写体からの戻り光は、カラーフィルタ２１ｆを有する撮像素子２１ｂに入射する。そのカラーフィルタ２１ｆは、ベイヤ-配列などの青色フィルタと緑色フィルタと赤色フィルタを有しているが、青色フィルタは、ピーク波長が４１５ｎｍと４６０ｎｍの２つの狭帯域光を透過する２峰性フィルタとし、緑色フィルタは、ピーク波長が５４０ｎｍの狭帯域光を透過するフィルタとし、赤色フィルタは、ピーク波長が６００ｎｍと６３０ｎｍの２つの狭帯域光を透過する２峰性フィルタとする。そして、赤色フィルタに、６００ｎｍ及び６３０ｎｍの２つの狭帯域光を透過する特性と共に、５９５ｎｍ以下の波長帯域の光は透過しないような特性を持たせる。これにより、照明光にピーク波長のシフトが生じた場合でも、画質の低下を防ぐことができる。

また、撮像素子２１ｂの前に配置されたカラーフィルタに５９５ｎｍ以下の波長帯域の光は透過させない帯域制限特性を持たせる代わりに、図１のライトガイド７の先端部に点線で示すようなフィルタ部２１ｇを設け、そのフィルタ部２１ｇに、５９５ｎｍ以下の波長帯域の光は透過しないような帯域制限特性を持たせるようにしてもよい。

例えば、フィルタ部２１ｇが、５峰性フィルタであり、かつピーク波長が６００ｎｍの狭帯域光については、５９５ｎｍ以下の光は透過しないような特性を有するようにする。照明光にピーク波長のシフトが生じた場合でも、画質の低下を防ぐことができる。

さらにまた、上述した各実施の形態では、照明光として、複数の狭帯域光を用いているが、被写体からの反射光により得られた画像信号を分光推定処理して狭帯域画像信号を生成する場合に、５９５ｎｍ以下の光の画像を生成しないようにしてもよい。

例えば、分光推定処理において、ピーク波長が６００ｎｍの狭帯域光に対応する画像は、５９５ｎｍ以下の波長帯域の光に基づく狭帯域画像を含まないように生成される。照明光にピーク波長のシフトが生じた場合でも、画質の低下を防ぐことができる。

以上説明したように、上述した各実施の形態及び各変形例によれば、駆動信号の値によってピーク波長がシフトする照明光を出射する光源を用いた場合においても、所望の観察に不適切な波長の光を低減することができる内視鏡装置を提供することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本出願は、２０１６年７月６日に日本国に出願された特願２０１６−１３４３６４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。

本発明の一態様の内視鏡装置は、被検体に照射するための照明光として、所定の駆動電流が供給されることにより第１の波長にピーク波長を有する光を発生し、かつ前記所定の駆動電流とは異なる駆動電流が供給されることにより前記第１の波長とは異なる第２の波長に前記ピーク波長がシフトした光を発生する第１の発光部と、前記第１の発光部から撮像部に至る前記照明光の光路上に設けられ、波長軸上において前記第２の波長よりも前記第１の波長から前記第２の波長へのシフト方向に位置する波長の光を除去する除去部と、を有する。

Claims (14)

1. 被検体に照射するための照明光として、所定の駆動電流が供給されることにより第１の波長にピーク波長を有する光を発生し、かつ前記所定の駆動電流とは異なる駆動電流が供給されることにより前記第１の波長とは異なる第２の波長に前記ピーク波長がシフトした光を発生する第１の発光部と、
   前記第１の発光部から前記被検体からの光を受けて撮像信号を生成する撮像部に至る前記照明光の光路上に設けられ、波長軸上において前記第２の波長よりも前記第１の波長から前記第２の波長へのシフト方向に位置する波長の光を前記光路上の光から除去する除去部と、
   を有することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記第１の発光部において、前記第１の波長は、ヘモグロビンの吸光特性における極大値となる波長から極小値となる波長までの帯域内の波長であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記第１の発光部は、前記所定の駆動電流が供給されることにより前記第１の波長としての６００ｎｍ以上の波長に前記ピーク波長を有する狭帯域光を発生し、前記所定の駆動電流よりも低い駆動電流が供給されることにより前記第２の波長としての６００ｎｍ未満の波長に前記ピーク波長を有する狭帯域光を発生することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記除去部は、前記照明光から６００ｎｍ未満の波長の光を除去することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
5. 前記除去部は、前記照明光から５９５ｎｍ以下の波長の光を除去することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
6. 前記除去部は、前記照明光から５９１ｎｍ以下の波長の光を除去することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
7. 更に、前記被検体の観察モードを切り換える観察モード切り換え部を有し、
   前記除去部は、前記観察モード切り換え部における前記観察モードの切り換えに応じて、前記照明光の光路上から挿脱されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
8. さらに、前記第１の発光部が発生する光より短い波長に前記ピーク波長を有する光を発生する第２の発光部と、
   さらに、前記第１の発光部が発生する光と前記第２の発光部が発生する光とが通る光路上に配置され、前記第１の発光部からの光と前記第２の発光部からの光とを合波するダイクロイックミラーと、
   を有し、
   前記除去部は、前記第1の発光部と前記ダイクロイックミラーとの間の光路上に設けられた光学フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
9. さらに、前記第１の発光部が発生する光よりも短い波長に前記ピーク波長を有する光を発生する第２の発光部を有し、
   前記除去部は、前記第１の発光部が発生する光と前記第２の発光部から発生する光とが通る光路上に配置され、かつ前記第１の発光部からの光を反射し、前記第２の発光部からの光を透過することによって前記第１の発光部からの光と第２の発光部からの光を合波する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に記載の内視鏡装置。
10. 前記除去部は、前記照明光が前記第１の発光部から前記被写体へ向かう前記光路上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
11. 前記第１の発光部から出射された前記照明光は、ダイクロイックミラーにおいて反射されて前記被写体へ向けて照射され、
    前記除去部は、前記第１の発光部と前記ダイクロイックミラーの間に配置された光学フィルタであることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
12. 更に、前記被検体の観察モードを切り換える観察モード切り換え部を有し、
    前記除去部は、前記観察モード切り換え部による前記観察モードの切り換えに応じて、前記照明光の光路上から挿脱されることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
13. 前記第１の発光部から出射された前記照明光は、ダイクロイックミラーにおいて反射されて前記被写体へ向けて照射され、
    前記除去部は、前記第２の波長よりも前記シフト方向に位置する波長の光を反射しない前記ダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。
14. 更に、前記被検体の観察モードを切り換える観察モード切り換え部を有し、
    前記ダイクロイックミラーは、前記観察モード切り換え部による前記観察モードの切り換えに応じて、前記照明光の光路上から挿脱されることを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡装置。

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