電子内視鏡システム
【課題】微弱な特殊光によって被検体内を撮像する場合に、鮮明な画像を得られる電子内視鏡システムを提供する。
【解決手段】被検体内に撮像用の照明光として白色光を照明する投光ユニット３６と、被検体内に挿入する挿入部１４の先端１９に設けられ、被検体内を白色光によって撮像するＣＣＤ４３と、被検体内から蛍光を発生させるための励起光を照射する投光ユニット３７と、挿入部１４の先端１９に設けられ、励起光の照射によって発生した蛍光によって被検体内を撮像するとともに、蛍光を光電変換して蓄積した信号電荷を増倍する電荷増倍部とを有するＥＭＣＣＤ４６と、ＥＭＣＣＤ４６とともに設けられ、ＥＭＣＣＤ４６に入射する励起光を遮蔽する励起光カットフィルタと、白色光または励起光を被検体内に照射することによって被検体内から入射する光をＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６の２方向に分岐させるビームスプリッタ４２と、を備える。
【解決手段】被検体内に撮像用の照明光として白色光を照明する投光ユニット３６と、被検体内に挿入する挿入部１４の先端１９に設けられ、被検体内を白色光によって撮像するＣＣＤ４３と、被検体内から蛍光を発生させるための励起光を照射する投光ユニット３７と、挿入部１４の先端１９に設けられ、励起光の照射によって発生した蛍光によって被検体内を撮像するとともに、蛍光を光電変換して蓄積した信号電荷を増倍する電荷増倍部とを有するＥＭＣＣＤ４６と、ＥＭＣＣＤ４６とともに設けられ、ＥＭＣＣＤ４６に入射する励起光を遮蔽する励起光カットフィルタと、白色光または励起光を被検体内に照射することによって被検体内から入射する光をＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６の２方向に分岐させるビームスプリッタ４２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡によって被検体内を撮影する電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、電子内視鏡システムを利用した検査が広く普及している。電子内視鏡システムは、被検体（患者）の体内に挿入される挿入部を有する電子内視鏡と、電子内視鏡に接続されるプロセッサ装置及び光源装置等から構成される。
【０００３】
電子内視鏡は、被検体内に照明光を照射する照射窓や、被検体内を撮像する撮像素子を挿入部の先端（以下、先端部という）に有する。プロセッサ装置は、撮像素子から出力される撮像信号に対して各種処理を施し、診断に供する観察画像を生成する。観察画像は、プロセッサ装置に接続されたモニタに表示される。光源装置は、光量を調節可能な白色光源を有し、電子内視鏡に照明光を供給する。照明奥は、電子内視鏡内に挿通されたライトガイドを通じて先端部に導光され、レンズ等からなる照明光学系を介して照明窓から被検体内に照射される。
【０００４】
挿入部は、被検体への負荷を低減するために細径であることが望まれる。このため、先端部に搭載する撮像素子は通常１個であるが、被検体内をより明瞭に観察するために、先端部に複数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１，２）。例えば、特許文献１には、ハーフミラーで光路を２方向に分岐し、各光路上に配置された撮像素子で各々露光時間を違えて撮像し、これらの画像を合成することでダイナミックレンジを拡大する技術が開示されている。また、特許文献２には、ダイクロイックプリズムによって緑色光（以下、Ｇ光という）と、赤色光（以下、Ｒ光という）及び青色光（以下、Ｂ光という）に分岐させ、Ｇ光によって撮像した画像と、Ｒ光及びＢ光によって撮像した画像を合成することによって解像度を向上させる技術が開示されている。
【０００５】
また、近年では、腫瘍や粘膜表層の毛細血管等、特定の組織が強調するように、特定の波長帯の光（以下、特殊光という）によって被検体内を観察する方法が知られている。例えば、青色の狭い波長帯の光を照射し、その反射光で被検体内を撮像する狭帯域観察法や、励起光を照射することにより被検体内組織から発せられる自家蛍光を用いて被検体内を撮像する自家蛍光観察法、励起光を照射することにより投与した薬剤から発せられる薬剤蛍光を用いて被検体内を撮像する薬剤蛍光観察法、被検体内に赤外光を照射して撮像する赤外観察法等が知られている。
【０００６】
なかでも、自家蛍光や薬剤蛍光、赤外光の信号によって得られる信号は微弱である。このため、微弱な特殊光によって被検体内を観察するために、専用の撮像素子を設ける例が知られている（特許文献３）。特許文献３には、被験体内から入射する光を、プリズムによって波長５００ｎｍを境に２つの波長に分岐させ、波長が５００ｎｍ以下の光で撮像した画像と、波長が５００ｎｍより大きい光で撮像した画像の２種類の画像を各々取得することにより、高画質な特殊光画像を取得する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４０４８０号公報
【特許文献２】特開２００８−７９８２３号公報
【特許文献３】特開２００７−５０１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
微弱な特殊光によって被検体内を撮像する場合、励起光の波長帯等、他の波長帯の光の入射を制限して特殊光だけで撮像するようにしても、特殊光自体が微弱であることから、微弱な特殊光によって撮像した画像は必ずしも観察しやすい画像ではない。このため、例えば特許文献２の場合、自家蛍光による画像を得る場合には、一方の撮像素子から得た信号を増幅して自家蛍光による画像を生成している。しかしながら、画像処理による信号の増幅は、ノイズ成分も同様に増幅されるという欠点がある。このため、微弱な特殊光で被検体を撮像する場合、励起光をカットするのみならず、微弱な特殊光による信号自体を増幅して、鮮明な画像を取得することが望まれる。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、微弱な特殊光によって被検体内を撮像する場合に、鮮明な画像を得ることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子内視鏡システムは、被検体内に撮像用の照明光として白色光を照射する白色光照射手段と、前記被検体内に挿入する挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を前記白色光によって撮像する第１撮像手段と、前記挿入部の先端に設けられ、前記被検体内から入射する光量が微弱な光によって、前記被検体内を撮像するとともに、前記微弱な光を光電変換して蓄積した信号電荷を増倍する電荷増倍手段を有する第２撮像手段と、前記被検体内から入射する光を前記第１撮像手段と前記第２撮像手段の２方向に分岐させる分岐手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【００１１】
前記微弱な光は蛍光であり、前記被検体内から前記蛍光を発生させるための励起光を照射する励起光照射手段と、前記第２撮像手段とともに設けられ、前記第２撮像手段に入射する前記励起光を遮蔽する励起光遮蔽手段と、を備え、前記第２撮像手段は前記蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【００１２】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像及び前記第２撮像手段によって撮像された第２画像を表示する表示手段を備え、前記表示手段には、前記第１画像と前記第２画像とが並べて表示されることが好ましい。
【００１３】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像と前記第２撮像手段によって撮像された第２画像とを重畳した合成画像を生成する画像合成手段と、前記合成画像を生成する表示手段と、を備えることが好ましい。
【００１４】
前記第１撮像手段と前記第２撮像手段は、前記分岐手段に対して画角が等しくなるように等価配置されることが好ましい。
【００１５】
前記第２撮像手段を冷却する冷却手段を備えることが好ましい。
【００１６】
前記冷却手段は、ペルチェ素子であることが好ましい。
【００１７】
前記第２撮像手段には放熱板が設けられ、前記冷却手段は前記第２撮像手段で発生する熱を前記放熱板に放熱することが好ましい。
【００１８】
前記分岐手段はビームスプリッタであることが好ましい。
【００１９】
前記分岐手段はハーフミラーであることが好ましい。
【００２０】
前記第１撮像手段はＣＣＤ型のイメージセンサであることが好ましい。
【００２１】
前記第１撮像手段による撮像と前記第２撮像手段による撮像は、前記第２撮像手段の読み出し開始を前記第１撮像手段のいずれかのフレームの読み出し開始タイミングと同期して行われることが好ましい。
【００２２】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織から自家蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、前記第２撮像手段は、前記自家蛍光によって前記被検体内を撮像することが好ましい。
【００２３】
前記励起光は波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍの青紫光であることが好ましい。
【００２４】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織からの蛍光あるいは前記被検体内に投与された薬剤から薬剤蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、前記第２撮像手段は、前記薬剤蛍光によって前記被検体内を撮像することが好ましい。
【００２５】
前記第２撮像手段は赤外蛍光を撮像し、前記第１撮像手段で撮像した通常光画像と比較表示することが好ましい。
【００２６】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、前記第２撮像手段は、２フレーム期間で前記信号電荷の蓄積を行ない、次の１フレーム期間で前記信号電荷を読み出すことが好ましい。
【００２７】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、前記第１撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行い、前記第２撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行うことが好ましい。
【００２８】
前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段は、同じフレーム期間に前記信号電荷の蓄積及び前記信号電荷の読み出しを行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、微弱な特殊光によって被検体内を撮像する場合に、鮮明な画像を得ることができる。なお、ＥＭＣＣＤとは、電荷転送部にアバランシェ増幅効果を利用して、微弱な画像信号を増幅して読み出す方式を言う。（Electronically Magnified CCD）
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示すである。
【図２】電子内視鏡システムの電気的構成を示す図である。
【図３】カメラヘッドアセンブリの構成を示す図である。
【図４】ＣＣＤの構成を模式的に示す図である。
【図５】ＥＭＣＣＤの構成を模式的に示す図である。
【図６】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図７】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図８】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図９】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図１０】通常光画像と自家蛍光画像をモニタに並べて表示する例を示す図である。
【図１１】通常光画像と自家蛍光画像を重畳した重畳画像をモニタに表示する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に示すように、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、及び光源装置１３を備える。電子内視鏡１１は、被検者の体内に挿入される可撓性の挿入部１４と、挿入部１４の基端部分に連接された操作部１６と、プロセッサ装置１２及び光源装置１３に接続されるコネクタ１７と、操作部１６とコネクタ１７間を繋ぐユニバーサルコード１８とを有する。挿入部１４の先端である先端部１９には、白色光で撮像するＣＣＤ４３（図２参照）と特殊光で撮像するＥＭＣＣＤ４６（図２参照）の２種類のイメージセンサを搭載したが設けられている。
【００３２】
操作部１６には先端部１９を上下左右に湾曲させるためのアングルノブや、先端部１９からエアーや水を噴出させるための送気／送水ボタン、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタン、モニタ２１に表示された観察画像の拡大／縮小を指示するズームボタンといった操作部材が設けられている。また、操作部１６の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部１４内の鉗子チャネルを介して先端部１９に設けられた鉗子出口に連通している。
【００３３】
プロセッサ装置１２は、電子内視鏡１１及び光源装置１３と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１２は、ユニバーサルコード１８や挿入部１４内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１１に給電を行い、ＣＣＤ４３及びＥＭＣＣＤ４６の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１２は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ４３及びＥＭＣＣＤ４６から出力された撮像信号を取得し、各種画像データを生成する。プロセッサ装置１２で生成された画像データは、プロセッサ装置１２にケーブル接続されたモニタ２１に観察画像として表示される。
【００３４】
図２に示すように、電子内視鏡１１には、観察窓２６の奥に対物光学系２７やカメラヘッドアセンブリ（ＣＨＡ）３１が設けられ、照明窓３２，３３の奥にそれぞれ投光ユニット３６，３７が設けられている。
【００３５】
観察窓２６は、先端部１９の端面に設けられ、透明な材料からなる。観察窓２６は、被検体内から入射する光を対物光学系２７を介してＣＨＡ３１に導く。対物光学系２７は、レンズ等からなり、ＣＨＡ３１内に設けられたビームスプリッタ４２を介して、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の撮像面に被検体内の像を結像させる。
【００３６】
ＣＨＡ３１は、ＣＰＵ４１の制御のもとに被検体内を撮像するアセンブリであり、ビームスプリッタ４２、ＣＣＤ４３、ＥＭＣＣＤ４６、ＣＣＤ制御回路４４、ＥＭＣＣＤ制御回路４７等を備える。ビームスプリッタ４２、ＣＣＤ４３、ＥＭＣＣＤ４６は先端部１９に設けられている。ＣＰＵ４１、ＣＣＤ制御回路４４、ＥＭＣＣＤ制御回路４７は、操作部１６やユニバーサルコード１８のコネクタ１７等に設けられている。
【００３７】
ビームスプリッタ４２は、対物光学系２７から入射される光を、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６の２方向に分岐して入射させる。ビームスプリッタ４２は三角柱状のプリズムを斜面を合わせて、立方体形状に形成されるとともに、プリズムの界面には半透膜５１が設けられる。半透膜５１は、入射光の一部を透過し、残りを反射する。また、半透膜５１による入射光の分岐は入射光の波長によらず、半透膜５１は全波長域の光をほぼ同じ比率で透過／反射する。半透膜５１は、例えば入射光量の３０％〜７０％を透過し、残り７０％〜３０％を反射するように形成される。但し、半透膜５１の透過率及び反射率は、５０％ずつに分岐させる等、他の比率でも良く、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の感度等に応じて任意に定められる。ビームスプリッタ４２は、半透膜５１によって被検体内からの入射光のうち３０％〜７０％をＥＭＣＣＤ４６に入射させ、７０％〜３０％をＣＣＤ４３に入射させる。プリズム４２とＥＭＣＣＤ４６との間には励起光をカットするフィルター９５を挿入する。励起光の反射光をＥＭＣＣＤ４６が受光することを避けるためである。フィルター９５の励起光透過率は０．１％以下とすることが望ましい。また、プリズム４２のＥＭＣＣＤ側出射部にフィルターを形成することでフィルター９５の代替としても良い。
【００３８】
ＣＣＤ４３は、被検体内を白色光（以下、通常光という）によって撮像するイメージセンサであり、撮像面をビームスプリッタ４２の出射面に向けて配置される。ＣＣＤ４３の動作は、ＣＣＤ制御回路４４によって行われる。ＣＰＵ４１はＣＣＤ制御回路４４を通じてＣＣＤ４３の動作タイミングを制御するとともに、ＣＣＤ制御回路４４はＣＣＤ４３から出力される撮像信号を取得し、Ａ／Ｄ変換してプロセッサ装置１２のＤＳＰ６２に入力する。ＣＣＤ４３の動画撮像時のフレームレートは通常３０ｆｐｓまたは６０ｆｐｓであるが、１〜２００ｆｐｓの間の任意のフレームレートでも良い。また、静止画記録も可能である。
【００３９】
ＥＭＣＣＤ４６は、微弱な特殊光である被検体内組織の自家蛍光によって撮像するイメージセンサである。また、後述するように、ＥＭＣＣＤ４６は自家蛍光を光電変換することにより発生した信号電荷を増倍し、撮像信号として出力する。ＥＭＣＣＤ４６の動作は、ＥＭＣＣＤ制御回路４７によって行われる。ＣＰＵ４１はＥＭＣＣＤ制御回路４７を通じてＥＭＣＣＤ４６の動作タイミングを制御するとともに、ＥＭＣＣＤ制御回路４７はＥＭＣＣＤ４６から出力される撮像信号を取得し、Ａ／Ｄ変換してプロセッサ装置１２のＤＳＰ６３に入力する。
【００４０】
照明窓３２，３３は、被検体内の組織から自家蛍光を発生させる励起光（以下、単に励起光という）や、通常光を照射して、被検体内を照明するために先端部１９の端面に設けられ、透明な材料から形成される。後述するように照明窓３２，３３は、投光ユニット３６，３７と一体に設けられる。図面を簡略化するために、照明窓３２，３３及び投光ユニット３６，３７は、それぞれ一つずつを図示するが、照明窓３２，３３及び投光ユニット３６，３７はそれぞれ複数箇所に設けられており、通常光や励起光を電子内視鏡１１の視野内（撮像する範囲内）に均一に照射することができるようになっている。
【００４１】
投光ユニット３６，３７は、光源装置１３から光ファイバ５２，５３によって導光される光を、照明窓３２，３３を介して被検体内に照射するユニットである。投光ユニット３６，３７の先端は、保護ガラスによって封止されている。これらの保護ガラスは先端部１９の端面に露呈され、それぞれ照明窓３２，３３として機能する。
【００４２】
投光ユニット３６は、通常光を被検体内に照射するユニットであり、光ファイバ５２によって光源装置１３から青色レーザー光が導光される。投光ユニット３６の先端部分には、蛍光体５４が設けられている。蛍光体５４は、例えばＹＡＧやＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）からなり、光ファイバ５２から出射される青色レーザー光の一部を吸収して緑色〜黄色を中心に励起発光する。このため、投光ユニット３６は、蛍光体５４を拡散しながら透過する青色の光と、蛍光体５４から励起発光された光とが合わさって擬似白色の通常光を出射する。
【００４３】
投光ユニット３７は、励起光を被検体内に照射するユニットである。励起光は、光源装置１３から光ファイバ５３によって投光ユニット３７に導光される。投光ユニット３７の先端には、光ファイバ５３から出射される励起光を拡散させる光拡散部材５６が設けられている。このため、投光ユニット３７が被検体内に照射する光は、一定の広がりを持った照射範囲となり、電子内視鏡１１による撮影範囲をすべてカバーする。
【００４４】
プロセッサ装置１２は、ＣＰＵ６１、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）６２，６３、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）６４、表示制御回路６５、操作部６６、ＲＯＭ６７、ＲＡＭ６８等を備える。
【００４５】
ＣＰＵ６１は、データバスやアドレスバス、制御線（いずれも図示しない）を介して各部と接続されており、プロセッサ装置１２全体の動作を統括的に制御する。ＲＯＭ６７にはプロセッサ装置１２を制御するための各種プログラム（ＯＳ，アプリケーションプログラム等）やグラフィックデータ等の各種データが記憶されている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６７から必要なプログラムやデータを読み出して、作業メモリであるＲＡＭ６８に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ６１は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報を、操作部５１やＬＡＮ等のネットワークより取得し、ＲＡＭ６８に記憶する。
【００４６】
さらに、ＣＰＵ６１は、被検体内に照射する光の種類や照射タイミング等、撮影の態様に応じてＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間やその開始／終了のタイミングを調節する制御信号を電子内視鏡１１のＣＰＵ４１に入力する。電子内視鏡１１のＣＰＵ４１は、ＣＰＵ６１から入力される制御信号にしたがってＣＣＤ駆動回路９８やＥＭＣＣＤ駆動回路９８を駆動させることにより、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の動作を制御する。また、ＣＣＤ４３における通常光による撮像とＥＭＣＣＤ４６における自家蛍光による撮像を交互に行う場合、これを指示するタイミング調節信号をＣＣＤ制御回路４４及びＥＭＣＣＤ制御回路４７に入力する。ＣＣＤ４３，ＥＭＣＣＤ４６による撮像は交互でも良く、またそれぞれのフレーム蓄積時間が異なっても良い。さらに、フレーム選択を１：１でなく、２：１，４：１，８：１，１６：１の様にＥＭＣＣＤでの撮像を少なくしても良い。表示においては、通常光画像・蛍光画像それぞれの画像更新に合わせて、静止画像を更新しても良い。双方の画像が同時更新される必要はない。
【００４７】
また、ＣＰＵ６１は、電子内視鏡１１のＣＰＵ４１に入力するものと同じ制御信号を光源装置１３のＣＰＵ７１に入力する。これにより、撮影態様に応じて、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６による撮像のタイミングに同期して、光源装置１３から通常光や励起光を被検体内に照射させる。
【００４８】
ＤＳＰ６２は、ＣＣＤ４３から入力される撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調節、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、通常光による撮影画像（以下、通常光画像という）を生成する。ＤＳＰ６２で生成された通常光画像は、ＤＩＰ６４の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ６２は、例えば生成した通常光画像の各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要な第１ＡＬＣ制御用データを生成し、ＣＰＵ６１に入力する。ＣＰＵ６１は、ＤＳＰ６２から入力される第１ＡＬＣ制御用データを光源装置１３のＣＰＵ７１に入力する。
【００４９】
ＤＳＰ６３は、ＥＭＣＣＤ４６から入力される撮像信号に対して、ゲイン補正、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、自家蛍光による撮影画像（以下、自家蛍光画像という）を生成する。ＤＳＰ６３で生成された自家蛍光画像は、ＤＩＰ６４の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ６３は、生成した自家蛍光画像のコントラストやシャープネスに基づいて第２ＡＬＣ制御用データを生成し、ＣＰＵ６１に入力する。ＣＰＵ６１は、自家蛍光画像に基づいた第２ＡＬＣ制御用データを光源装置１３のＣＰＵ７１に入力する。
【００５０】
ＤＩＰ６４は、ＤＳＰ６２及びＤＳＰ６３で生成された通常光画像及び自家蛍光画像に対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。また、ＤＩＰ６４は、モニタ２１への表示画像の設定によっては、通常光画像と自家蛍光画像を重畳した合成画像を生成する。ＤＩＰ６４で各種画像処理が施された通常光画像や自家蛍光画像、及びＤＩＰ６４が生成した合成画像は、観察画像としてＶＲＡＭ７２に一時的に記憶された後、表示制御回路６５に入力される。
【００５１】
表示制御回路６５は、ＶＲＡＭ７２から観察画像を取得してモニタ２１に表示する。また、表示制御回路６５は、ＣＰＵ６１からＲＯＭ６７及びＲＡＭ６８に記憶されたグラフィックデータ等を受け取る。グラフィックデータ等には、観察画像のうち被検体内が写された有効画素領域だけを表示させる表示マスク、検査日時，被検体や術者の情報等の文字情報、ＧＵＩといったものがある。表示制御回路６５は、ＶＲＡＭ７２から取得した観察画像に対してグラフィックデータ等の重畳処理を行うとともに、モニタ２１の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換してモニタ２１に出力する。これにより、モニタ２１に観察画像が表示される。
【００５２】
操作部６６は、プロセッサ装置１２に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の入力デバイスである。ＣＰＵ６１は、操作部６６や電子内視鏡１１の操作部１６から入力される操作信号に基づいて電子内視鏡システム１０の各部を動作させる。
【００５３】
プロセッサ装置１２には、上記の他にも各種画像に対して所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮処理を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して、圧縮された画像をリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらは、データバス等を介してＣＰＵ６１と接続されている。
【００５４】
光源装置１３は、通常光用ＬＤ８１と励起光用ＬＤ８２を備える。
【００５５】
通常光用ＬＤ８１は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザー光を発する光源であり、レンズ８６等を介して光ファイバ８３に入射される。光ファイバ８３はコネクタ１７を介して電子内視鏡１１の光ファイバ５２に接続される。これにより、通常光用ＬＤ８１が発光した青色レーザー光は、投光ユニット３６に導光され、蛍光体５４によって通常光となって被検体内に照射される。
【００５６】
通常光用ＬＤ８１の発光量は可変であり、光源ドライバ８９を介してＣＰＵ７１によって制御される。ＣＰＵ７１は、プロセッサ装置１２のＣＰＵ６１から入力される第１ＡＬＣ制御用データや第２ＡＬＣ制御用データに基づいて、通常光用ＬＤ８１の発光量を自動調節することにより、被検体内に照射する通常光の光量を調節する。例えば、通常光画像を単独で撮像する場合、ＣＰＵ７１は、第１ＡＬＣ制御用データに基づいて通常光用ＬＤ８１の発光量を、通常光画像の撮像に最適になるように自動調節する。また、通常光画像と自家蛍光画像を同時撮影する場合、ＣＰＵ７１は、前述のように第１ＡＬＣ制御用データに基づいて通常光の光量を自動調節するときに、ＥＭＣＣＤ４６に入射する通常光の反射光で自家蛍光画像のシャープネスやコントラストが低下しないように、第２ＡＬＣ制御用データを勘案して、通常光の光量を自動調節する。
【００５７】
励起光用ＬＤ８２は、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザー光を発する光源であり、レンズ８７等を介して光ファイバ８４に入射される。光ファイバ８４はコネクタ１７を介して電子内視鏡１１の光ファイバ５３に接続される。これにより、励起光用ＬＤ８２が発光した青紫色レーザー光は、投光ユニット３７から被検体内に照射される。励起光の照射によって被検体内から発生する自家蛍光の光量は微弱であるため、自家蛍光画像を撮像する場合には、自家蛍光の光量ができるだけ多くなるように、励起光用ＬＤ８２は常に最大発光量となるように制御される。
【００５８】
通常光用ＬＤ８１及び励起光用ＬＤ８２のオン／オフするタイミングは、光源ドライバ８９を介してＣＰＵ７１によって各々制御される。ＣＰＵ７１は、プロセッサ装置１２から入力される制御信号に基づいて、通常光用ＬＤ８１及び励起光用ＬＤ８２をオン／オフを制御する。
【００５９】
図３に示すように、ＣＨＡ３１は、ビームスプリッタ４２、ＣＣＤ４３、ＥＭＣＣＤ４６とともに、ペルチェ素子９１，９２、放熱板９３，９４、励起光カットフィルタ９５を備える。
【００６０】
ＣＣＤ４３は、前述のように撮像面をビームスプリッタ４２に向けて配置されるとともに、背面にはペルチェ素子９１と放熱板９３が設けられる。ペルチェ素子９１は、直流電流で駆動されることにより、ＣＣＤ４３に接する面を吸熱し、放熱板９３に接する面から放熱する。これにより、ＣＣＤ４３から発生する熱は放熱板９３から効率よく放熱され、ＣＣＤ４３は冷却される。同様に、ＥＭＣＣＤ４６は、撮像面をビームスプリッタ４２に向けて配置されるとともに、背面にはペルチェ素子９２と放熱板９４が設けられ、ＥＭＣＣＤ４６で発生する熱は放熱板９３から効率良く放熱され、ＥＭＣＣＤ４６は冷却される。
【００６１】
励起光カットフィルタ９５は、ＥＭＣＣＤ４６とビームスプリッタ４２の間に設けられ、ビームスプリッタ４２からＥＭＣＣＤ４６に入射する光のうち、励起光を遮蔽し、自家蛍光をＥＭＣＣＤ４６に入射させる。これにより、被検体内に励起光だけを照射する場合、ＥＭＣＣＤ４６は自家蛍光によって被検体内を撮像することができる。なお、自家蛍光の光量は励起光と比較すると極めて小さい。また、自家蛍光の波長は、これを発する組織等の種類によって異なるが、例えば波長５００ｎｍ近傍にピークを持ち、波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍにわたって広がるブロードな波長域を持つ。したがって、励起光カットフィルタ９５は、例えば励起光の４０５ｎｍを含む青色光を０．１％以下に減衰させ、緑色〜赤色の光をほぼ透過するように形成される。
【００６２】
ＣＣＤ制御回路４４は、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）９６、駆動回路９８、アナログ信号処理回路（以下、ＡＦＥという）１０１を備える。ＴＧ９６は、ＣＰＵ４１から入力される制御信号に基づいて、駆動回路９８にクロック信号を入力する。駆動回路９８は、ＴＧ９６から入力されるクロック信号を制御パルスに変換してＣＣＤ４３に入力することによりＣＣＤ４３の動作を制御する。ＡＦＥ１０１は、ＣＣＤ４３が出力する撮像信号からノイズを除去しながらサンプリングし、増幅した後にデジタルな撮像信号に変換してＤＳＰ６２に入力する。ＡＦＥ１０１は、ＣＰＵ４１の制御のもとＴＧ９６から入力されるクロック信号に基づいて動作し、例えば、ＣＰＵ４１はプロセッサ装置１２のＣＰＵ６１から入力される制御信号に基づいて撮像信号の増幅率を調節する。
【００６３】
ＥＭＣＣＤ制御回路４７は、ＣＣＤ制御回路４４と同様に、ＴＧ９７、駆動回路９９、ＡＦＥ１０２を備える。ＥＭＣＣＤ制御回路４７の各部の動作は、ＥＭＣＣＤ４６の制御を行う点以外は上述のＣＣＤ制御回路４４の各部と同様である。
【００６４】
図４に示すように、ＣＣＤ４３は、受光素子（以下、ＰＤという）１０５、垂直転送部（以下、ＶＣＣＤという）１０６、水平転送部（以下、ＨＣＣＤという）１０７、出力部１０８を有する。
【００６５】
ＰＤ１０５は、マトリクス状に配置され、入射光を光電変換により信号電荷に変換して蓄積する。ＰＤ１０５の配列された領域が撮像面である。また、ＣＣＤ４３では、各ＰＤ１０５に対応するように、複数の色セグメントからなるカラーフィルタが形成されている。カラーフィルタは、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）あるいは補色（ＣＭＹまたはＣＭＹＧ）カラーフィルタである。
【００６６】
ＶＣＣＤ１０６は、垂直方向（Ｙ方向）に並ぶＰＤ１０５の列毎に設けられ、読み出しゲート１０９を介して各々のＰＤ１０５と接続される。ＶＣＣＤ１０６は、読み出しゲート１０９を介してＰＤ１０５から読み出された信号電荷を垂直方向に転送し、ＨＣＣＤ１０７に入力する。
【００６７】
ＶＣＣＤ１０６は、複数の垂直転送電極を有し、駆動回路９８のＶＣＣＤドライバ１１１から印加される垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４によって４相駆動される。これらの垂直転送電極のうち、第１及び第３の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３が印加される垂直転送電極は、読み出しゲート１０９のゲート電極を兼ねている。
【００６８】
ＨＣＣＤ１０７は、各ＶＣＣＤ１０６から順次転送される１行分の信号電荷を水平方向（Ｘ方向）に転送する。ＨＣＣＤ１０７は複数の水平転送電極を有し、駆動回路９８のＨＣＣＤドライバ１１２から水平転送電極に印加される水平転送パルスφＨ１，φＨ２によって２相駆動される。
【００６９】
ＨＣＣＤ１０７の出力端には、フローティングディフュージョンアンプが出力部１０８として設けられている。出力部１０８は、ＨＣＣＤ１０７から転送された信号電荷を１画素（１つのＰＤ１０５）分ずつ電圧信号に変換して、撮像信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００７０】
駆動回路９８は、ＶＣＣＤドライバ１１１、ＨＣＣＤドライバ１１２、リセットドライバ１１３を備える。
【００７１】
ＶＣＣＤドライバ１１１は、垂直転送用のクロック信号をレベル変換することにより垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４を発生させる。ＶＣＣＤドライバ１１１は、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４をＶＣＣＤ１０６を制御する垂直転送電極に入力することにより、各画素における信号電荷の蓄積期間や、垂直方向への信号電荷の転送を制御する。
【００７２】
ＨＣＣＤドライバ１１２は、水平転送用のクロック信号をレベル変換して水平転送パルスφＨ１，φＨ２を発生させる。ＨＣＣＤドライバ１１２は、水平転送パルスφＨ１，φＨ２をＨＣＣＤ１０７を制御する水平転送電極に入力することにより、水平方向への信号電荷の転送を制御する。
【００７３】
リセットドライバ１１３は、電荷リセット用のクロック信号をレベル変換することによりリセットパルスφＲＳを発生させる。リセットドライバ１１３は、リセットパルスφＲＳを出力部１０８に入力することにより、電荷電圧変換が終了して撮像信号Ｖｏｕｔとして出力された信号電荷を画素毎に破棄させる。
【００７４】
ＡＦＥ１０１は、相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳという）１１４、自動ゲイン調節回路（以下、ＡＧＣという）１１５、Ａ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄという）１１６を備える。ＣＤＳ１１４は、ＣＣＤ４３が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４３が駆動することによって生じるノイズを除去する。ＡＧＣ１１５は、ＣＤＳ１１４によってノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄ１１６は、ＡＧＣ１１５で増幅された撮像信号を所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換する。
【００７５】
図５に示すように、ＥＭＣＣＤ４６は、ＣＣＤ４３と同様にＰＤ１２１、ＶＣＣＤ１２２、ＨＣＣＤ１２３、出力部１２４等を備える。これらの作用はＣＣＤ４３と同様である。また、ＶＣＣＤドライバ１３１、ＨＣＣＤドライバ１３２、リセットドライバ１３３、ＣＤＳ１３４、ＡＧＣ１３５、Ａ／Ｄ１３６も同様である。但し、ＥＭＣＣＤ４６は、ＨＣＣＤ１２３と出力部１２４の間に、電荷増倍部１２５が設けられている。なお、ＥＭＣＣＤとは、電荷転送部にアバランシェ増幅効果を利用して、微弱な画像信号を増幅して読み出す方式を言う。（Electronically Magnified CCD）
【００７６】
電荷増倍部１２５は、ＨＣＣＤ１２３よりも高電圧で駆動される電荷転送路であり、ＥＭドライバ１３７から入力されるＥＭパルスによって駆動される。ＥＭドライバ１３７は、駆動回路９９に設けられ、ＴＧ９７から入力されるクロック信号からＥＭパルスを生成する。電荷増倍部１２５は、ＨＣＣＤ１２３から転送される信号電荷を、転送時に駆動電圧に応じた高電界によって加速することによって、結晶格子と衝突させ、新たな電荷（電子‐ホール対）を発生させる。このインパクトイオン効果により発生した新たな信号電荷もまた、高電界によって加速され、アバランシェ効果によってさらに新たな信号電荷を生み出す。これにより、電荷増倍部１２５は、ＨＣＣＤ１２３から転送された信号電荷を増倍する。電荷増倍部１２５によって増倍された信号電荷は、出力部１２４に入力される。
【００７７】
ＥＭＣＣＤ４６は、上述のように電荷増倍部１２５によって信号電荷を増倍する。また、電荷増倍部１２５で信号電荷を増倍すると、撮像信号を増幅する場合と比較してノイズを抑えながら信号電荷だけを増倍することができるため、Ｓ／Ｎが良い。したがって、ＥＭＣＣＤ４６は、微弱な自家蛍光であっても、明瞭に被検体内を撮像することができる。
【００７８】
上述のように構成される電子内視鏡システム１０は、ビームスプリッタ４２によって光路を分岐させ、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６に常に同時に被検体内の像を結像させるため、通常光画像と自家蛍光画像をほぼ同時に取得することが可能である。
【００７９】
図６に示す態様は、通常光画像と自家蛍光画像をほぼ同時に取得する場合の、ＣＣＤ４３及びＥＭＣＣＤ４６の動作態様の一例である。１フレーム期間は、ＣＰＵ４１からＴＧ９６，９７に制御信号として入力される垂直同期信ＶＤが入力される間隔である。ＴＧ９６，９７は垂直同期信号ＶＤが入力されると、これに応じたクロック信号をＶＣＣＤドライバ１１１，１３１に入力する。ＶＣＣＤドライバ１１１，１３１は、垂直同期信号ＶＤから生成された垂直転送パルスが入力されると、ＰＤ１０５に蓄積された信号電荷をＶＣＣＤ１０６に読み出して転送する。
【００８０】
ＣＣＤ４３は、１フレーム期間で蓄積した信号電荷を次のフレーム期間で読み出し、撮像信号として出力する。具体的には、ＣＣＤ４３への電子シャッタパルスの入力時から次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間がＣＣＤ４３の電荷蓄積期間であり、電荷蓄積期間終了後、次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間が読み出し期間になる。これにより、ＣＣＤ４３は２フレーム期間に１枚の通常光画像を撮像する。なお、通常光はＣＣＤ４３が信号電荷を蓄積するタイミングに同期して被検体内に照射され、ＣＣＤ４３が蓄積した信号電荷の読み出しを行う読み出し期間や、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間中は照射されない。ここで、電子シャッタパルスの入力タイミングは、次のＶＤタイミングまでの間で可変であり、入射光量に応じて決めることが可能である。
【００８１】
また、励起光はＥＭＣＣＤ４６が信号電荷を蓄積するタイミングに同期して被検体内に照射され、その他の期間には照射されない。そして、ＥＭＣＣＤ４６は、ＣＣＤ４３と同様に、１フレーム期間で蓄積した信号電荷を次のフレーム期間で読み出して撮像信号として出力することにより、２フレーム期間に１枚の自家系光画像を撮像する。ＥＭＣＣＤ４６の駆動態様は、ＣＣＤ４３と同様であり、ＥＭＣＣＤ４６への電子シャッタパルスの入力時から次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間がＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間であり、電荷蓄積期間終了後、次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間が読み出し期間になる。但し、ＣＣＤ４３の電荷蓄積期間及び読み出し期間と、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間及び読み出し期間は１フレーム期間分ずれており、ＣＣＤ４３による通常光画像の撮像と、ＥＭＣＣＤ４６による自家系光画像の撮像は１フレーム期間毎に交互に行われる。ここで、電子シャッタパルスの入力タイミングは、次のＶＤタイミングまでの間で可変であり、入射光量に応じて決めることが可能である。
【００８２】
こうして通常光画像と自家蛍光画像をフレーム期間毎に交互に取得することにより、通常光画像と自家蛍光画像をほぼ同時に観察できる。これにより、観察モードの切り替え等の操作を省略し、術者の負担を低減することができる。また、厳密に同時撮影された通常光画像と自家蛍光画像を比較することができるため、正確な診断を助ける。
【００８３】
なお、上述の実施形態では、垂直同期信号ＶＤの入力間隔を１フレーム期間とし、ＣＣＤ４３による通常光画像の撮像と、ＥＭＣＣＤ４６による自家蛍光画像の撮像を１フレーム期間毎に交互に行う例を説明したが、自家系光は微弱な光であるため、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間をより長くすることが好ましい。例えば、図７に示すように、ＥＭＣＣＤ４６では２フレーム期間をかけて信号電荷を蓄積するようにしても良い。この場合でも、信号電荷の読み出しに要する時間は１フレーム期間であり、ＣＣＤ４３はＥＭＣＣＤ４６の読み出し期間に合わせて信号電荷を蓄積して通常光画像を撮像する。また、図８に示すように、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を３フレーム期間とする等、１フレーム期間を単位としてその整数倍になるように、さらにＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を長く取っても良い。
【００８４】
なお、上述の実施形態では、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６に共通のタイミングで垂直同期信号ＶＤが入力され、垂直同期信号ＶＤ間の間隔を１フレーム期間として、１フレーム期間毎に交互に通常光画像と自家系光画像を交互に撮像する例を説明したが、これに限らない。例えば、図９に示すように、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６で各々異なる垂直同期信号ＶＤを入力する。また、ＥＭＣＣＤ４６の垂直同期信号ＶＤとＣＣＤ４３の電子シャッタパルスの入力タイミングを同期させるとともに、ＣＣＤ４３の垂直同期信号とＥＭＣＣＤ４６の電子シャッタパルスの入力タイミングを同期させる。そして、ＣＣＤ４３の電荷蓄積期間を前述の１フレーム期間よりも短くし、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を前述の１フレーム期間よりも長くする。なお、読み出し期間は、ＣＣＤ４３，ＥＭＣＣＥ４６ともに前述の１フレーム期間と同じ長さである。こうして、ＣＣＤ４３の電荷蓄積期間を短くし、その代わりに、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を１フレーム期間を長くすることにより、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間の空きが少なくなり、自家系光画像の撮影タイミング（ＥＭＣＣＤ４６による撮像のフレームレート）を向上させることができる。
【００８５】
なお、電子内視鏡システム１０では、図１０に示すように、通常光画像１４１と自家蛍光画像１４２をモニタ２１に並べて表示しても良く、図１１に示すように、通常光画像１４１に自家蛍光画像１４２を重畳した合成画像１４３をモニタ２１に表示させても良い。
【００８６】
なお、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６は、画角を合わせて等価配置することが好ましい。また、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６は、撮像面のサイズ、画素（ＰＤ１０５，１２１）のサイズ、画素数が等しいことが好ましいが、これらの条件は等しくなくても良い。このように、撮像面のサイズや画素サイズ、画素数等が異なる場合に通常光画像１４１と自家蛍光画像１４２は、モニタ２１に表示されるサイズが等しくなるようにＤＩＰ６４で画像処理される。合成画像１４３を生成する場合も同様である。
【００８７】
なお、上述の実施形態では、通常光画像を撮像するためのイメージセンサとしてＣＣＤ４３を用いる例を説明したが、ＣＣＤ４３の代わりにＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いても良い。但し、ＣＭＯＳ型イメージセンサではノイズを抑えて撮像信号を増幅することが難しいため、上述の実施形態のようにＣＣＤ４３を用いることが好ましい。上述の形態ではＥＭＣＣＤ４６で自家発光画像を撮像する例を説明したが、薬剤投与と合わせた薬剤発光画像を撮像する場合も同様である。
【００８８】
上述の説明にはＣＣＤ／ＥＭＣＣＤ共にＶ：４相、Ｈ：２相のＣＣＤについて駆動の説明をしたが良く知られている２相、３相、４相のいずれのＣＣＤあるいはvirtual駆動ＣＣＤをＶＣＣＤ／ＨＣＣＤに用いても同様である。なお、上述の実施形態では、ＥＭＣＣＤ４６で自家蛍光画像を撮像する例を説明したが、ＥＭＣＣＤ４６で赤外光を照明光として用いて被検体を撮像するようにしても良い。また、赤外光の反射光によって撮像することによって、赤外光の吸収度合いを描出する撮像態様でも良い。この場合、励起光カットフィルタ９５の特性を、励起光として用いる赤外光に合わせる必要がある。他の薬剤蛍光等、微弱な光によって被検体を撮像する場合も同様である。
【００８９】
なお、上述の実施形態では、ビームスプリッタ４２によって被検体からの光をＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６に分岐して入射させるが、ビームスプリッタ４２の代わりにハーフミラーを用いても良い。
【００９０】
なお、上述の実施形態では、ＥＭＣＣＤ４６にもＣＣＤ４３と同様にカラーフィルタを設ける例を説明したが、ＥＭＣＣＤ４６はカラーフィルタを設けない白黒センサであっても良い。このようにＥＭＣＣＤ４６として白黒センサを用いる場合には、ＥＭＣＣＤ４６の前面（撮像面）に自家蛍光を選択的に透過する波長選択フィルタを設けて用いても良い。また、ＥＭＣＣＤ４６として白黒センサを用い、波長選択フィルタを併用して自家蛍光画像を撮像する場合、全ての画素で自家蛍光を受光することができるため、高解像度で自家蛍光画像を撮像することができる。
【符号の説明】
【００９１】
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 挿入部
１６ 操作部
１７ コネクタ
１８ ユニバーサルコード
１９ 先端部
２１ モニタ
２６ 観察窓
２７ 対物光学系
３１ ＣＨＡ（カメラヘッドアセンブリ）
３２，３３ 照明窓
３６，３７ 投光ユニット
４１，６１，７１ ＣＰＵ
４２ ビームスプリッタ
４３ ＣＣＤ
４４ ＣＣＤ制御回路
４６ ＥＭＣＣＤ
４７ ＥＭＣＣＤ制御回路
５１ 半透膜
５２，５３ 光ファイバ
５４ 蛍光体
５６ 光拡散部材
６２，６３ デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
６４ デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）
６５ 表示制御回路
６６ 操作部
６７ ＲＯＭ
６８ ＲＡＭ
７２ ＶＲＡＭ
８１ 通常光用ＬＤ
８２ 励起光用ＬＤ
８３，８４ 光ファイバ
８６，８７ レンズ
８９ 光源ドライバ
９１，９２ ペルチェ素子
９３，９４ 放熱板
９５ 励起光カットフィルタ
９６，９７ ＴＧ
９８，９９ 駆動回路
１０１，１０２ ＡＦＥ
１０５，１２１ ＰＤ
１０６，１２２ ＶＣＣＤ
１０７，１２３ ＨＣＣＤ
１０８，１２４ 出力部
１０９ 読み出しゲート
１１１，１３１ ＶＣＣＤドライバ
１１２，１３２ ＨＣＣＤドライバ
１１３，１３３ リセットドライバ
１１４，１３４ ＣＤＳ
１１５，１３５ ＡＧＣ
１１６，１３６ Ａ／Ｄ
１２５ 電荷増倍部
１３７ ＥＭドライバ
１４１ 通常光画像
１４２ 自家蛍光画像
１４３ 合成画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡によって被検体内を撮影する電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野において、電子内視鏡システムを利用した検査が広く普及している。電子内視鏡システムは、被検体（患者）の体内に挿入される挿入部を有する電子内視鏡と、電子内視鏡に接続されるプロセッサ装置及び光源装置等から構成される。
【０００３】
電子内視鏡は、被検体内に照明光を照射する照射窓や、被検体内を撮像する撮像素子を挿入部の先端（以下、先端部という）に有する。プロセッサ装置は、撮像素子から出力される撮像信号に対して各種処理を施し、診断に供する観察画像を生成する。観察画像は、プロセッサ装置に接続されたモニタに表示される。光源装置は、光量を調節可能な白色光源を有し、電子内視鏡に照明光を供給する。照明奥は、電子内視鏡内に挿通されたライトガイドを通じて先端部に導光され、レンズ等からなる照明光学系を介して照明窓から被検体内に照射される。
【０００４】
挿入部は、被検体への負荷を低減するために細径であることが望まれる。このため、先端部に搭載する撮像素子は通常１個であるが、被検体内をより明瞭に観察するために、先端部に複数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１，２）。例えば、特許文献１には、ハーフミラーで光路を２方向に分岐し、各光路上に配置された撮像素子で各々露光時間を違えて撮像し、これらの画像を合成することでダイナミックレンジを拡大する技術が開示されている。また、特許文献２には、ダイクロイックプリズムによって緑色光（以下、Ｇ光という）と、赤色光（以下、Ｒ光という）及び青色光（以下、Ｂ光という）に分岐させ、Ｇ光によって撮像した画像と、Ｒ光及びＢ光によって撮像した画像を合成することによって解像度を向上させる技術が開示されている。
【０００５】
また、近年では、腫瘍や粘膜表層の毛細血管等、特定の組織が強調するように、特定の波長帯の光（以下、特殊光という）によって被検体内を観察する方法が知られている。例えば、青色の狭い波長帯の光を照射し、その反射光で被検体内を撮像する狭帯域観察法や、励起光を照射することにより被検体内組織から発せられる自家蛍光を用いて被検体内を撮像する自家蛍光観察法、励起光を照射することにより投与した薬剤から発せられる薬剤蛍光を用いて被検体内を撮像する薬剤蛍光観察法、被検体内に赤外光を照射して撮像する赤外観察法等が知られている。
【０００６】
なかでも、自家蛍光や薬剤蛍光、赤外光の信号によって得られる信号は微弱である。このため、微弱な特殊光によって被検体内を観察するために、専用の撮像素子を設ける例が知られている（特許文献３）。特許文献３には、被験体内から入射する光を、プリズムによって波長５００ｎｍを境に２つの波長に分岐させ、波長が５００ｎｍ以下の光で撮像した画像と、波長が５００ｎｍより大きい光で撮像した画像の２種類の画像を各々取得することにより、高画質な特殊光画像を取得する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４０４８０号公報
【特許文献２】特開２００８−７９８２３号公報
【特許文献３】特開２００７−５０１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
微弱な特殊光によって被検体内を撮像する場合、励起光の波長帯等、他の波長帯の光の入射を制限して特殊光だけで撮像するようにしても、特殊光自体が微弱であることから、微弱な特殊光によって撮像した画像は必ずしも観察しやすい画像ではない。このため、例えば特許文献２の場合、自家蛍光による画像を得る場合には、一方の撮像素子から得た信号を増幅して自家蛍光による画像を生成している。しかしながら、画像処理による信号の増幅は、ノイズ成分も同様に増幅されるという欠点がある。このため、微弱な特殊光で被検体を撮像する場合、励起光をカットするのみならず、微弱な特殊光による信号自体を増幅して、鮮明な画像を取得することが望まれる。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、微弱な特殊光によって被検体内を撮像する場合に、鮮明な画像を得ることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子内視鏡システムは、被検体内に撮像用の照明光として白色光を照射する白色光照射手段と、前記被検体内に挿入する挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を前記白色光によって撮像する第１撮像手段と、前記挿入部の先端に設けられ、前記被検体内から入射する光量が微弱な光によって、前記被検体内を撮像するとともに、前記微弱な光を光電変換して蓄積した信号電荷を増倍する電荷増倍手段を有する第２撮像手段と、前記被検体内から入射する光を前記第１撮像手段と前記第２撮像手段の２方向に分岐させる分岐手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【００１１】
前記微弱な光は蛍光であり、前記被検体内から前記蛍光を発生させるための励起光を照射する励起光照射手段と、前記第２撮像手段とともに設けられ、前記第２撮像手段に入射する前記励起光を遮蔽する励起光遮蔽手段と、を備え、前記第２撮像手段は前記蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【００１２】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像及び前記第２撮像手段によって撮像された第２画像を表示する表示手段を備え、前記表示手段には、前記第１画像と前記第２画像とが並べて表示されることが好ましい。
【００１３】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像と前記第２撮像手段によって撮像された第２画像とを重畳した合成画像を生成する画像合成手段と、前記合成画像を生成する表示手段と、を備えることが好ましい。
【００１４】
前記第１撮像手段と前記第２撮像手段は、前記分岐手段に対して画角が等しくなるように等価配置されることが好ましい。
【００１５】
前記第２撮像手段を冷却する冷却手段を備えることが好ましい。
【００１６】
前記冷却手段は、ペルチェ素子であることが好ましい。
【００１７】
前記第２撮像手段には放熱板が設けられ、前記冷却手段は前記第２撮像手段で発生する熱を前記放熱板に放熱することが好ましい。
【００１８】
前記分岐手段はビームスプリッタであることが好ましい。
【００１９】
前記分岐手段はハーフミラーであることが好ましい。
【００２０】
前記第１撮像手段はＣＣＤ型のイメージセンサであることが好ましい。
【００２１】
前記第１撮像手段による撮像と前記第２撮像手段による撮像は、前記第２撮像手段の読み出し開始を前記第１撮像手段のいずれかのフレームの読み出し開始タイミングと同期して行われることが好ましい。
【００２２】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織から自家蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、前記第２撮像手段は、前記自家蛍光によって前記被検体内を撮像することが好ましい。
【００２３】
前記励起光は波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍの青紫光であることが好ましい。
【００２４】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織からの蛍光あるいは前記被検体内に投与された薬剤から薬剤蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、前記第２撮像手段は、前記薬剤蛍光によって前記被検体内を撮像することが好ましい。
【００２５】
前記第２撮像手段は赤外蛍光を撮像し、前記第１撮像手段で撮像した通常光画像と比較表示することが好ましい。
【００２６】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、前記第２撮像手段は、２フレーム期間で前記信号電荷の蓄積を行ない、次の１フレーム期間で前記信号電荷を読み出すことが好ましい。
【００２７】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、前記第１撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行い、前記第２撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行うことが好ましい。
【００２８】
前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段は、同じフレーム期間に前記信号電荷の蓄積及び前記信号電荷の読み出しを行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、微弱な特殊光によって被検体内を撮像する場合に、鮮明な画像を得ることができる。なお、ＥＭＣＣＤとは、電荷転送部にアバランシェ増幅効果を利用して、微弱な画像信号を増幅して読み出す方式を言う。（Electronically Magnified CCD）
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示すである。
【図２】電子内視鏡システムの電気的構成を示す図である。
【図３】カメラヘッドアセンブリの構成を示す図である。
【図４】ＣＣＤの構成を模式的に示す図である。
【図５】ＥＭＣＣＤの構成を模式的に示す図である。
【図６】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図７】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図８】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図９】ＣＣＤ及びＥＭＣＣＤの撮像タイミングを示す図である。
【図１０】通常光画像と自家蛍光画像をモニタに並べて表示する例を示す図である。
【図１１】通常光画像と自家蛍光画像を重畳した重畳画像をモニタに表示する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に示すように、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、及び光源装置１３を備える。電子内視鏡１１は、被検者の体内に挿入される可撓性の挿入部１４と、挿入部１４の基端部分に連接された操作部１６と、プロセッサ装置１２及び光源装置１３に接続されるコネクタ１７と、操作部１６とコネクタ１７間を繋ぐユニバーサルコード１８とを有する。挿入部１４の先端である先端部１９には、白色光で撮像するＣＣＤ４３（図２参照）と特殊光で撮像するＥＭＣＣＤ４６（図２参照）の２種類のイメージセンサを搭載したが設けられている。
【００３２】
操作部１６には先端部１９を上下左右に湾曲させるためのアングルノブや、先端部１９からエアーや水を噴出させるための送気／送水ボタン、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタン、モニタ２１に表示された観察画像の拡大／縮小を指示するズームボタンといった操作部材が設けられている。また、操作部１６の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部１４内の鉗子チャネルを介して先端部１９に設けられた鉗子出口に連通している。
【００３３】
プロセッサ装置１２は、電子内視鏡１１及び光源装置１３と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１２は、ユニバーサルコード１８や挿入部１４内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡１１に給電を行い、ＣＣＤ４３及びＥＭＣＣＤ４６の駆動を制御する。また、プロセッサ装置１２は、伝送ケーブルを介してＣＣＤ４３及びＥＭＣＣＤ４６から出力された撮像信号を取得し、各種画像データを生成する。プロセッサ装置１２で生成された画像データは、プロセッサ装置１２にケーブル接続されたモニタ２１に観察画像として表示される。
【００３４】
図２に示すように、電子内視鏡１１には、観察窓２６の奥に対物光学系２７やカメラヘッドアセンブリ（ＣＨＡ）３１が設けられ、照明窓３２，３３の奥にそれぞれ投光ユニット３６，３７が設けられている。
【００３５】
観察窓２６は、先端部１９の端面に設けられ、透明な材料からなる。観察窓２６は、被検体内から入射する光を対物光学系２７を介してＣＨＡ３１に導く。対物光学系２７は、レンズ等からなり、ＣＨＡ３１内に設けられたビームスプリッタ４２を介して、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の撮像面に被検体内の像を結像させる。
【００３６】
ＣＨＡ３１は、ＣＰＵ４１の制御のもとに被検体内を撮像するアセンブリであり、ビームスプリッタ４２、ＣＣＤ４３、ＥＭＣＣＤ４６、ＣＣＤ制御回路４４、ＥＭＣＣＤ制御回路４７等を備える。ビームスプリッタ４２、ＣＣＤ４３、ＥＭＣＣＤ４６は先端部１９に設けられている。ＣＰＵ４１、ＣＣＤ制御回路４４、ＥＭＣＣＤ制御回路４７は、操作部１６やユニバーサルコード１８のコネクタ１７等に設けられている。
【００３７】
ビームスプリッタ４２は、対物光学系２７から入射される光を、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６の２方向に分岐して入射させる。ビームスプリッタ４２は三角柱状のプリズムを斜面を合わせて、立方体形状に形成されるとともに、プリズムの界面には半透膜５１が設けられる。半透膜５１は、入射光の一部を透過し、残りを反射する。また、半透膜５１による入射光の分岐は入射光の波長によらず、半透膜５１は全波長域の光をほぼ同じ比率で透過／反射する。半透膜５１は、例えば入射光量の３０％〜７０％を透過し、残り７０％〜３０％を反射するように形成される。但し、半透膜５１の透過率及び反射率は、５０％ずつに分岐させる等、他の比率でも良く、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の感度等に応じて任意に定められる。ビームスプリッタ４２は、半透膜５１によって被検体内からの入射光のうち３０％〜７０％をＥＭＣＣＤ４６に入射させ、７０％〜３０％をＣＣＤ４３に入射させる。プリズム４２とＥＭＣＣＤ４６との間には励起光をカットするフィルター９５を挿入する。励起光の反射光をＥＭＣＣＤ４６が受光することを避けるためである。フィルター９５の励起光透過率は０．１％以下とすることが望ましい。また、プリズム４２のＥＭＣＣＤ側出射部にフィルターを形成することでフィルター９５の代替としても良い。
【００３８】
ＣＣＤ４３は、被検体内を白色光（以下、通常光という）によって撮像するイメージセンサであり、撮像面をビームスプリッタ４２の出射面に向けて配置される。ＣＣＤ４３の動作は、ＣＣＤ制御回路４４によって行われる。ＣＰＵ４１はＣＣＤ制御回路４４を通じてＣＣＤ４３の動作タイミングを制御するとともに、ＣＣＤ制御回路４４はＣＣＤ４３から出力される撮像信号を取得し、Ａ／Ｄ変換してプロセッサ装置１２のＤＳＰ６２に入力する。ＣＣＤ４３の動画撮像時のフレームレートは通常３０ｆｐｓまたは６０ｆｐｓであるが、１〜２００ｆｐｓの間の任意のフレームレートでも良い。また、静止画記録も可能である。
【００３９】
ＥＭＣＣＤ４６は、微弱な特殊光である被検体内組織の自家蛍光によって撮像するイメージセンサである。また、後述するように、ＥＭＣＣＤ４６は自家蛍光を光電変換することにより発生した信号電荷を増倍し、撮像信号として出力する。ＥＭＣＣＤ４６の動作は、ＥＭＣＣＤ制御回路４７によって行われる。ＣＰＵ４１はＥＭＣＣＤ制御回路４７を通じてＥＭＣＣＤ４６の動作タイミングを制御するとともに、ＥＭＣＣＤ制御回路４７はＥＭＣＣＤ４６から出力される撮像信号を取得し、Ａ／Ｄ変換してプロセッサ装置１２のＤＳＰ６３に入力する。
【００４０】
照明窓３２，３３は、被検体内の組織から自家蛍光を発生させる励起光（以下、単に励起光という）や、通常光を照射して、被検体内を照明するために先端部１９の端面に設けられ、透明な材料から形成される。後述するように照明窓３２，３３は、投光ユニット３６，３７と一体に設けられる。図面を簡略化するために、照明窓３２，３３及び投光ユニット３６，３７は、それぞれ一つずつを図示するが、照明窓３２，３３及び投光ユニット３６，３７はそれぞれ複数箇所に設けられており、通常光や励起光を電子内視鏡１１の視野内（撮像する範囲内）に均一に照射することができるようになっている。
【００４１】
投光ユニット３６，３７は、光源装置１３から光ファイバ５２，５３によって導光される光を、照明窓３２，３３を介して被検体内に照射するユニットである。投光ユニット３６，３７の先端は、保護ガラスによって封止されている。これらの保護ガラスは先端部１９の端面に露呈され、それぞれ照明窓３２，３３として機能する。
【００４２】
投光ユニット３６は、通常光を被検体内に照射するユニットであり、光ファイバ５２によって光源装置１３から青色レーザー光が導光される。投光ユニット３６の先端部分には、蛍光体５４が設けられている。蛍光体５４は、例えばＹＡＧやＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）からなり、光ファイバ５２から出射される青色レーザー光の一部を吸収して緑色〜黄色を中心に励起発光する。このため、投光ユニット３６は、蛍光体５４を拡散しながら透過する青色の光と、蛍光体５４から励起発光された光とが合わさって擬似白色の通常光を出射する。
【００４３】
投光ユニット３７は、励起光を被検体内に照射するユニットである。励起光は、光源装置１３から光ファイバ５３によって投光ユニット３７に導光される。投光ユニット３７の先端には、光ファイバ５３から出射される励起光を拡散させる光拡散部材５６が設けられている。このため、投光ユニット３７が被検体内に照射する光は、一定の広がりを持った照射範囲となり、電子内視鏡１１による撮影範囲をすべてカバーする。
【００４４】
プロセッサ装置１２は、ＣＰＵ６１、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）６２，６３、デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）６４、表示制御回路６５、操作部６６、ＲＯＭ６７、ＲＡＭ６８等を備える。
【００４５】
ＣＰＵ６１は、データバスやアドレスバス、制御線（いずれも図示しない）を介して各部と接続されており、プロセッサ装置１２全体の動作を統括的に制御する。ＲＯＭ６７にはプロセッサ装置１２を制御するための各種プログラム（ＯＳ，アプリケーションプログラム等）やグラフィックデータ等の各種データが記憶されている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６７から必要なプログラムやデータを読み出して、作業メモリであるＲＡＭ６８に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、ＣＰＵ６１は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報を、操作部５１やＬＡＮ等のネットワークより取得し、ＲＡＭ６８に記憶する。
【００４６】
さらに、ＣＰＵ６１は、被検体内に照射する光の種類や照射タイミング等、撮影の態様に応じてＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間やその開始／終了のタイミングを調節する制御信号を電子内視鏡１１のＣＰＵ４１に入力する。電子内視鏡１１のＣＰＵ４１は、ＣＰＵ６１から入力される制御信号にしたがってＣＣＤ駆動回路９８やＥＭＣＣＤ駆動回路９８を駆動させることにより、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６の動作を制御する。また、ＣＣＤ４３における通常光による撮像とＥＭＣＣＤ４６における自家蛍光による撮像を交互に行う場合、これを指示するタイミング調節信号をＣＣＤ制御回路４４及びＥＭＣＣＤ制御回路４７に入力する。ＣＣＤ４３，ＥＭＣＣＤ４６による撮像は交互でも良く、またそれぞれのフレーム蓄積時間が異なっても良い。さらに、フレーム選択を１：１でなく、２：１，４：１，８：１，１６：１の様にＥＭＣＣＤでの撮像を少なくしても良い。表示においては、通常光画像・蛍光画像それぞれの画像更新に合わせて、静止画像を更新しても良い。双方の画像が同時更新される必要はない。
【００４７】
また、ＣＰＵ６１は、電子内視鏡１１のＣＰＵ４１に入力するものと同じ制御信号を光源装置１３のＣＰＵ７１に入力する。これにより、撮影態様に応じて、ＣＣＤ４３やＥＭＣＣＤ４６による撮像のタイミングに同期して、光源装置１３から通常光や励起光を被検体内に照射させる。
【００４８】
ＤＳＰ６２は、ＣＣＤ４３から入力される撮像信号に対して、色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調節、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、通常光による撮影画像（以下、通常光画像という）を生成する。ＤＳＰ６２で生成された通常光画像は、ＤＩＰ６４の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ６２は、例えば生成した通常光画像の各画素の輝度を平均した平均輝度値等、照明光量の自動制御（ＡＬＣ制御）に必要な第１ＡＬＣ制御用データを生成し、ＣＰＵ６１に入力する。ＣＰＵ６１は、ＤＳＰ６２から入力される第１ＡＬＣ制御用データを光源装置１３のＣＰＵ７１に入力する。
【００４９】
ＤＳＰ６３は、ＥＭＣＣＤ４６から入力される撮像信号に対して、ゲイン補正、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、自家蛍光による撮影画像（以下、自家蛍光画像という）を生成する。ＤＳＰ６３で生成された自家蛍光画像は、ＤＩＰ６４の作業メモリに入力される。また、ＤＳＰ６３は、生成した自家蛍光画像のコントラストやシャープネスに基づいて第２ＡＬＣ制御用データを生成し、ＣＰＵ６１に入力する。ＣＰＵ６１は、自家蛍光画像に基づいた第２ＡＬＣ制御用データを光源装置１３のＣＰＵ７１に入力する。
【００５０】
ＤＩＰ６４は、ＤＳＰ６２及びＤＳＰ６３で生成された通常光画像及び自家蛍光画像に対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。また、ＤＩＰ６４は、モニタ２１への表示画像の設定によっては、通常光画像と自家蛍光画像を重畳した合成画像を生成する。ＤＩＰ６４で各種画像処理が施された通常光画像や自家蛍光画像、及びＤＩＰ６４が生成した合成画像は、観察画像としてＶＲＡＭ７２に一時的に記憶された後、表示制御回路６５に入力される。
【００５１】
表示制御回路６５は、ＶＲＡＭ７２から観察画像を取得してモニタ２１に表示する。また、表示制御回路６５は、ＣＰＵ６１からＲＯＭ６７及びＲＡＭ６８に記憶されたグラフィックデータ等を受け取る。グラフィックデータ等には、観察画像のうち被検体内が写された有効画素領域だけを表示させる表示マスク、検査日時，被検体や術者の情報等の文字情報、ＧＵＩといったものがある。表示制御回路６５は、ＶＲＡＭ７２から取得した観察画像に対してグラフィックデータ等の重畳処理を行うとともに、モニタ２１の表示形式に応じたビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号等）に変換してモニタ２１に出力する。これにより、モニタ２１に観察画像が表示される。
【００５２】
操作部６６は、プロセッサ装置１２に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の入力デバイスである。ＣＰＵ６１は、操作部６６や電子内視鏡１１の操作部１６から入力される操作信号に基づいて電子内視鏡システム１０の各部を動作させる。
【００５３】
プロセッサ装置１２には、上記の他にも各種画像に対して所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮処理を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して、圧縮された画像をリムーバブルメディアに記録するメディアＩ／Ｆ、ＬＡＮ等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークＩ／Ｆ等が設けられている。これらは、データバス等を介してＣＰＵ６１と接続されている。
【００５４】
光源装置１３は、通常光用ＬＤ８１と励起光用ＬＤ８２を備える。
【００５５】
通常光用ＬＤ８１は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザー光を発する光源であり、レンズ８６等を介して光ファイバ８３に入射される。光ファイバ８３はコネクタ１７を介して電子内視鏡１１の光ファイバ５２に接続される。これにより、通常光用ＬＤ８１が発光した青色レーザー光は、投光ユニット３６に導光され、蛍光体５４によって通常光となって被検体内に照射される。
【００５６】
通常光用ＬＤ８１の発光量は可変であり、光源ドライバ８９を介してＣＰＵ７１によって制御される。ＣＰＵ７１は、プロセッサ装置１２のＣＰＵ６１から入力される第１ＡＬＣ制御用データや第２ＡＬＣ制御用データに基づいて、通常光用ＬＤ８１の発光量を自動調節することにより、被検体内に照射する通常光の光量を調節する。例えば、通常光画像を単独で撮像する場合、ＣＰＵ７１は、第１ＡＬＣ制御用データに基づいて通常光用ＬＤ８１の発光量を、通常光画像の撮像に最適になるように自動調節する。また、通常光画像と自家蛍光画像を同時撮影する場合、ＣＰＵ７１は、前述のように第１ＡＬＣ制御用データに基づいて通常光の光量を自動調節するときに、ＥＭＣＣＤ４６に入射する通常光の反射光で自家蛍光画像のシャープネスやコントラストが低下しないように、第２ＡＬＣ制御用データを勘案して、通常光の光量を自動調節する。
【００５７】
励起光用ＬＤ８２は、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザー光を発する光源であり、レンズ８７等を介して光ファイバ８４に入射される。光ファイバ８４はコネクタ１７を介して電子内視鏡１１の光ファイバ５３に接続される。これにより、励起光用ＬＤ８２が発光した青紫色レーザー光は、投光ユニット３７から被検体内に照射される。励起光の照射によって被検体内から発生する自家蛍光の光量は微弱であるため、自家蛍光画像を撮像する場合には、自家蛍光の光量ができるだけ多くなるように、励起光用ＬＤ８２は常に最大発光量となるように制御される。
【００５８】
通常光用ＬＤ８１及び励起光用ＬＤ８２のオン／オフするタイミングは、光源ドライバ８９を介してＣＰＵ７１によって各々制御される。ＣＰＵ７１は、プロセッサ装置１２から入力される制御信号に基づいて、通常光用ＬＤ８１及び励起光用ＬＤ８２をオン／オフを制御する。
【００５９】
図３に示すように、ＣＨＡ３１は、ビームスプリッタ４２、ＣＣＤ４３、ＥＭＣＣＤ４６とともに、ペルチェ素子９１，９２、放熱板９３，９４、励起光カットフィルタ９５を備える。
【００６０】
ＣＣＤ４３は、前述のように撮像面をビームスプリッタ４２に向けて配置されるとともに、背面にはペルチェ素子９１と放熱板９３が設けられる。ペルチェ素子９１は、直流電流で駆動されることにより、ＣＣＤ４３に接する面を吸熱し、放熱板９３に接する面から放熱する。これにより、ＣＣＤ４３から発生する熱は放熱板９３から効率よく放熱され、ＣＣＤ４３は冷却される。同様に、ＥＭＣＣＤ４６は、撮像面をビームスプリッタ４２に向けて配置されるとともに、背面にはペルチェ素子９２と放熱板９４が設けられ、ＥＭＣＣＤ４６で発生する熱は放熱板９３から効率良く放熱され、ＥＭＣＣＤ４６は冷却される。
【００６１】
励起光カットフィルタ９５は、ＥＭＣＣＤ４６とビームスプリッタ４２の間に設けられ、ビームスプリッタ４２からＥＭＣＣＤ４６に入射する光のうち、励起光を遮蔽し、自家蛍光をＥＭＣＣＤ４６に入射させる。これにより、被検体内に励起光だけを照射する場合、ＥＭＣＣＤ４６は自家蛍光によって被検体内を撮像することができる。なお、自家蛍光の光量は励起光と比較すると極めて小さい。また、自家蛍光の波長は、これを発する組織等の種類によって異なるが、例えば波長５００ｎｍ近傍にピークを持ち、波長４５０ｎｍ〜７００ｎｍにわたって広がるブロードな波長域を持つ。したがって、励起光カットフィルタ９５は、例えば励起光の４０５ｎｍを含む青色光を０．１％以下に減衰させ、緑色〜赤色の光をほぼ透過するように形成される。
【００６２】
ＣＣＤ制御回路４４は、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）９６、駆動回路９８、アナログ信号処理回路（以下、ＡＦＥという）１０１を備える。ＴＧ９６は、ＣＰＵ４１から入力される制御信号に基づいて、駆動回路９８にクロック信号を入力する。駆動回路９８は、ＴＧ９６から入力されるクロック信号を制御パルスに変換してＣＣＤ４３に入力することによりＣＣＤ４３の動作を制御する。ＡＦＥ１０１は、ＣＣＤ４３が出力する撮像信号からノイズを除去しながらサンプリングし、増幅した後にデジタルな撮像信号に変換してＤＳＰ６２に入力する。ＡＦＥ１０１は、ＣＰＵ４１の制御のもとＴＧ９６から入力されるクロック信号に基づいて動作し、例えば、ＣＰＵ４１はプロセッサ装置１２のＣＰＵ６１から入力される制御信号に基づいて撮像信号の増幅率を調節する。
【００６３】
ＥＭＣＣＤ制御回路４７は、ＣＣＤ制御回路４４と同様に、ＴＧ９７、駆動回路９９、ＡＦＥ１０２を備える。ＥＭＣＣＤ制御回路４７の各部の動作は、ＥＭＣＣＤ４６の制御を行う点以外は上述のＣＣＤ制御回路４４の各部と同様である。
【００６４】
図４に示すように、ＣＣＤ４３は、受光素子（以下、ＰＤという）１０５、垂直転送部（以下、ＶＣＣＤという）１０６、水平転送部（以下、ＨＣＣＤという）１０７、出力部１０８を有する。
【００６５】
ＰＤ１０５は、マトリクス状に配置され、入射光を光電変換により信号電荷に変換して蓄積する。ＰＤ１０５の配列された領域が撮像面である。また、ＣＣＤ４３では、各ＰＤ１０５に対応するように、複数の色セグメントからなるカラーフィルタが形成されている。カラーフィルタは、例えばベイヤー配列の原色（ＲＧＢ）あるいは補色（ＣＭＹまたはＣＭＹＧ）カラーフィルタである。
【００６６】
ＶＣＣＤ１０６は、垂直方向（Ｙ方向）に並ぶＰＤ１０５の列毎に設けられ、読み出しゲート１０９を介して各々のＰＤ１０５と接続される。ＶＣＣＤ１０６は、読み出しゲート１０９を介してＰＤ１０５から読み出された信号電荷を垂直方向に転送し、ＨＣＣＤ１０７に入力する。
【００６７】
ＶＣＣＤ１０６は、複数の垂直転送電極を有し、駆動回路９８のＶＣＣＤドライバ１１１から印加される垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４によって４相駆動される。これらの垂直転送電極のうち、第１及び第３の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３が印加される垂直転送電極は、読み出しゲート１０９のゲート電極を兼ねている。
【００６８】
ＨＣＣＤ１０７は、各ＶＣＣＤ１０６から順次転送される１行分の信号電荷を水平方向（Ｘ方向）に転送する。ＨＣＣＤ１０７は複数の水平転送電極を有し、駆動回路９８のＨＣＣＤドライバ１１２から水平転送電極に印加される水平転送パルスφＨ１，φＨ２によって２相駆動される。
【００６９】
ＨＣＣＤ１０７の出力端には、フローティングディフュージョンアンプが出力部１０８として設けられている。出力部１０８は、ＨＣＣＤ１０７から転送された信号電荷を１画素（１つのＰＤ１０５）分ずつ電圧信号に変換して、撮像信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００７０】
駆動回路９８は、ＶＣＣＤドライバ１１１、ＨＣＣＤドライバ１１２、リセットドライバ１１３を備える。
【００７１】
ＶＣＣＤドライバ１１１は、垂直転送用のクロック信号をレベル変換することにより垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４を発生させる。ＶＣＣＤドライバ１１１は、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４をＶＣＣＤ１０６を制御する垂直転送電極に入力することにより、各画素における信号電荷の蓄積期間や、垂直方向への信号電荷の転送を制御する。
【００７２】
ＨＣＣＤドライバ１１２は、水平転送用のクロック信号をレベル変換して水平転送パルスφＨ１，φＨ２を発生させる。ＨＣＣＤドライバ１１２は、水平転送パルスφＨ１，φＨ２をＨＣＣＤ１０７を制御する水平転送電極に入力することにより、水平方向への信号電荷の転送を制御する。
【００７３】
リセットドライバ１１３は、電荷リセット用のクロック信号をレベル変換することによりリセットパルスφＲＳを発生させる。リセットドライバ１１３は、リセットパルスφＲＳを出力部１０８に入力することにより、電荷電圧変換が終了して撮像信号Ｖｏｕｔとして出力された信号電荷を画素毎に破棄させる。
【００７４】
ＡＦＥ１０１は、相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳという）１１４、自動ゲイン調節回路（以下、ＡＧＣという）１１５、Ａ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄという）１１６を備える。ＣＤＳ１１４は、ＣＣＤ４３が出力する撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４３が駆動することによって生じるノイズを除去する。ＡＧＣ１１５は、ＣＤＳ１１４によってノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄ１１６は、ＡＧＣ１１５で増幅された撮像信号を所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換する。
【００７５】
図５に示すように、ＥＭＣＣＤ４６は、ＣＣＤ４３と同様にＰＤ１２１、ＶＣＣＤ１２２、ＨＣＣＤ１２３、出力部１２４等を備える。これらの作用はＣＣＤ４３と同様である。また、ＶＣＣＤドライバ１３１、ＨＣＣＤドライバ１３２、リセットドライバ１３３、ＣＤＳ１３４、ＡＧＣ１３５、Ａ／Ｄ１３６も同様である。但し、ＥＭＣＣＤ４６は、ＨＣＣＤ１２３と出力部１２４の間に、電荷増倍部１２５が設けられている。なお、ＥＭＣＣＤとは、電荷転送部にアバランシェ増幅効果を利用して、微弱な画像信号を増幅して読み出す方式を言う。（Electronically Magnified CCD）
【００７６】
電荷増倍部１２５は、ＨＣＣＤ１２３よりも高電圧で駆動される電荷転送路であり、ＥＭドライバ１３７から入力されるＥＭパルスによって駆動される。ＥＭドライバ１３７は、駆動回路９９に設けられ、ＴＧ９７から入力されるクロック信号からＥＭパルスを生成する。電荷増倍部１２５は、ＨＣＣＤ１２３から転送される信号電荷を、転送時に駆動電圧に応じた高電界によって加速することによって、結晶格子と衝突させ、新たな電荷（電子‐ホール対）を発生させる。このインパクトイオン効果により発生した新たな信号電荷もまた、高電界によって加速され、アバランシェ効果によってさらに新たな信号電荷を生み出す。これにより、電荷増倍部１２５は、ＨＣＣＤ１２３から転送された信号電荷を増倍する。電荷増倍部１２５によって増倍された信号電荷は、出力部１２４に入力される。
【００７７】
ＥＭＣＣＤ４６は、上述のように電荷増倍部１２５によって信号電荷を増倍する。また、電荷増倍部１２５で信号電荷を増倍すると、撮像信号を増幅する場合と比較してノイズを抑えながら信号電荷だけを増倍することができるため、Ｓ／Ｎが良い。したがって、ＥＭＣＣＤ４６は、微弱な自家蛍光であっても、明瞭に被検体内を撮像することができる。
【００７８】
上述のように構成される電子内視鏡システム１０は、ビームスプリッタ４２によって光路を分岐させ、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６に常に同時に被検体内の像を結像させるため、通常光画像と自家蛍光画像をほぼ同時に取得することが可能である。
【００７９】
図６に示す態様は、通常光画像と自家蛍光画像をほぼ同時に取得する場合の、ＣＣＤ４３及びＥＭＣＣＤ４６の動作態様の一例である。１フレーム期間は、ＣＰＵ４１からＴＧ９６，９７に制御信号として入力される垂直同期信ＶＤが入力される間隔である。ＴＧ９６，９７は垂直同期信号ＶＤが入力されると、これに応じたクロック信号をＶＣＣＤドライバ１１１，１３１に入力する。ＶＣＣＤドライバ１１１，１３１は、垂直同期信号ＶＤから生成された垂直転送パルスが入力されると、ＰＤ１０５に蓄積された信号電荷をＶＣＣＤ１０６に読み出して転送する。
【００８０】
ＣＣＤ４３は、１フレーム期間で蓄積した信号電荷を次のフレーム期間で読み出し、撮像信号として出力する。具体的には、ＣＣＤ４３への電子シャッタパルスの入力時から次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間がＣＣＤ４３の電荷蓄積期間であり、電荷蓄積期間終了後、次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間が読み出し期間になる。これにより、ＣＣＤ４３は２フレーム期間に１枚の通常光画像を撮像する。なお、通常光はＣＣＤ４３が信号電荷を蓄積するタイミングに同期して被検体内に照射され、ＣＣＤ４３が蓄積した信号電荷の読み出しを行う読み出し期間や、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間中は照射されない。ここで、電子シャッタパルスの入力タイミングは、次のＶＤタイミングまでの間で可変であり、入射光量に応じて決めることが可能である。
【００８１】
また、励起光はＥＭＣＣＤ４６が信号電荷を蓄積するタイミングに同期して被検体内に照射され、その他の期間には照射されない。そして、ＥＭＣＣＤ４６は、ＣＣＤ４３と同様に、１フレーム期間で蓄積した信号電荷を次のフレーム期間で読み出して撮像信号として出力することにより、２フレーム期間に１枚の自家系光画像を撮像する。ＥＭＣＣＤ４６の駆動態様は、ＣＣＤ４３と同様であり、ＥＭＣＣＤ４６への電子シャッタパルスの入力時から次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間がＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間であり、電荷蓄積期間終了後、次の垂直同期信号ＶＤの入力までの期間が読み出し期間になる。但し、ＣＣＤ４３の電荷蓄積期間及び読み出し期間と、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間及び読み出し期間は１フレーム期間分ずれており、ＣＣＤ４３による通常光画像の撮像と、ＥＭＣＣＤ４６による自家系光画像の撮像は１フレーム期間毎に交互に行われる。ここで、電子シャッタパルスの入力タイミングは、次のＶＤタイミングまでの間で可変であり、入射光量に応じて決めることが可能である。
【００８２】
こうして通常光画像と自家蛍光画像をフレーム期間毎に交互に取得することにより、通常光画像と自家蛍光画像をほぼ同時に観察できる。これにより、観察モードの切り替え等の操作を省略し、術者の負担を低減することができる。また、厳密に同時撮影された通常光画像と自家蛍光画像を比較することができるため、正確な診断を助ける。
【００８３】
なお、上述の実施形態では、垂直同期信号ＶＤの入力間隔を１フレーム期間とし、ＣＣＤ４３による通常光画像の撮像と、ＥＭＣＣＤ４６による自家蛍光画像の撮像を１フレーム期間毎に交互に行う例を説明したが、自家系光は微弱な光であるため、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間をより長くすることが好ましい。例えば、図７に示すように、ＥＭＣＣＤ４６では２フレーム期間をかけて信号電荷を蓄積するようにしても良い。この場合でも、信号電荷の読み出しに要する時間は１フレーム期間であり、ＣＣＤ４３はＥＭＣＣＤ４６の読み出し期間に合わせて信号電荷を蓄積して通常光画像を撮像する。また、図８に示すように、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を３フレーム期間とする等、１フレーム期間を単位としてその整数倍になるように、さらにＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を長く取っても良い。
【００８４】
なお、上述の実施形態では、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６に共通のタイミングで垂直同期信号ＶＤが入力され、垂直同期信号ＶＤ間の間隔を１フレーム期間として、１フレーム期間毎に交互に通常光画像と自家系光画像を交互に撮像する例を説明したが、これに限らない。例えば、図９に示すように、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６で各々異なる垂直同期信号ＶＤを入力する。また、ＥＭＣＣＤ４６の垂直同期信号ＶＤとＣＣＤ４３の電子シャッタパルスの入力タイミングを同期させるとともに、ＣＣＤ４３の垂直同期信号とＥＭＣＣＤ４６の電子シャッタパルスの入力タイミングを同期させる。そして、ＣＣＤ４３の電荷蓄積期間を前述の１フレーム期間よりも短くし、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を前述の１フレーム期間よりも長くする。なお、読み出し期間は、ＣＣＤ４３，ＥＭＣＣＥ４６ともに前述の１フレーム期間と同じ長さである。こうして、ＣＣＤ４３の電荷蓄積期間を短くし、その代わりに、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間を１フレーム期間を長くすることにより、ＥＭＣＣＤ４６の電荷蓄積期間の空きが少なくなり、自家系光画像の撮影タイミング（ＥＭＣＣＤ４６による撮像のフレームレート）を向上させることができる。
【００８５】
なお、電子内視鏡システム１０では、図１０に示すように、通常光画像１４１と自家蛍光画像１４２をモニタ２１に並べて表示しても良く、図１１に示すように、通常光画像１４１に自家蛍光画像１４２を重畳した合成画像１４３をモニタ２１に表示させても良い。
【００８６】
なお、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６は、画角を合わせて等価配置することが好ましい。また、ＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６は、撮像面のサイズ、画素（ＰＤ１０５，１２１）のサイズ、画素数が等しいことが好ましいが、これらの条件は等しくなくても良い。このように、撮像面のサイズや画素サイズ、画素数等が異なる場合に通常光画像１４１と自家蛍光画像１４２は、モニタ２１に表示されるサイズが等しくなるようにＤＩＰ６４で画像処理される。合成画像１４３を生成する場合も同様である。
【００８７】
なお、上述の実施形態では、通常光画像を撮像するためのイメージセンサとしてＣＣＤ４３を用いる例を説明したが、ＣＣＤ４３の代わりにＣＭＯＳ型のイメージセンサを用いても良い。但し、ＣＭＯＳ型イメージセンサではノイズを抑えて撮像信号を増幅することが難しいため、上述の実施形態のようにＣＣＤ４３を用いることが好ましい。上述の形態ではＥＭＣＣＤ４６で自家発光画像を撮像する例を説明したが、薬剤投与と合わせた薬剤発光画像を撮像する場合も同様である。
【００８８】
上述の説明にはＣＣＤ／ＥＭＣＣＤ共にＶ：４相、Ｈ：２相のＣＣＤについて駆動の説明をしたが良く知られている２相、３相、４相のいずれのＣＣＤあるいはvirtual駆動ＣＣＤをＶＣＣＤ／ＨＣＣＤに用いても同様である。なお、上述の実施形態では、ＥＭＣＣＤ４６で自家蛍光画像を撮像する例を説明したが、ＥＭＣＣＤ４６で赤外光を照明光として用いて被検体を撮像するようにしても良い。また、赤外光の反射光によって撮像することによって、赤外光の吸収度合いを描出する撮像態様でも良い。この場合、励起光カットフィルタ９５の特性を、励起光として用いる赤外光に合わせる必要がある。他の薬剤蛍光等、微弱な光によって被検体を撮像する場合も同様である。
【００８９】
なお、上述の実施形態では、ビームスプリッタ４２によって被検体からの光をＣＣＤ４３とＥＭＣＣＤ４６に分岐して入射させるが、ビームスプリッタ４２の代わりにハーフミラーを用いても良い。
【００９０】
なお、上述の実施形態では、ＥＭＣＣＤ４６にもＣＣＤ４３と同様にカラーフィルタを設ける例を説明したが、ＥＭＣＣＤ４６はカラーフィルタを設けない白黒センサであっても良い。このようにＥＭＣＣＤ４６として白黒センサを用いる場合には、ＥＭＣＣＤ４６の前面（撮像面）に自家蛍光を選択的に透過する波長選択フィルタを設けて用いても良い。また、ＥＭＣＣＤ４６として白黒センサを用い、波長選択フィルタを併用して自家蛍光画像を撮像する場合、全ての画素で自家蛍光を受光することができるため、高解像度で自家蛍光画像を撮像することができる。
【符号の説明】
【００９１】
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 挿入部
１６ 操作部
１７ コネクタ
１８ ユニバーサルコード
１９ 先端部
２１ モニタ
２６ 観察窓
２７ 対物光学系
３１ ＣＨＡ（カメラヘッドアセンブリ）
３２，３３ 照明窓
３６，３７ 投光ユニット
４１，６１，７１ ＣＰＵ
４２ ビームスプリッタ
４３ ＣＣＤ
４４ ＣＣＤ制御回路
４６ ＥＭＣＣＤ
４７ ＥＭＣＣＤ制御回路
５１ 半透膜
５２，５３ 光ファイバ
５４ 蛍光体
５６ 光拡散部材
６２，６３ デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
６４ デジタル画像処理回路（ＤＩＰ）
６５ 表示制御回路
６６ 操作部
６７ ＲＯＭ
６８ ＲＡＭ
７２ ＶＲＡＭ
８１ 通常光用ＬＤ
８２ 励起光用ＬＤ
８３，８４ 光ファイバ
８６，８７ レンズ
８９ 光源ドライバ
９１，９２ ペルチェ素子
９３，９４ 放熱板
９５ 励起光カットフィルタ
９６，９７ ＴＧ
９８，９９ 駆動回路
１０１，１０２ ＡＦＥ
１０５，１２１ ＰＤ
１０６，１２２ ＶＣＣＤ
１０７，１２３ ＨＣＣＤ
１０８，１２４ 出力部
１０９ 読み出しゲート
１１１，１３１ ＶＣＣＤドライバ
１１２，１３２ ＨＣＣＤドライバ
１１３，１３３ リセットドライバ
１１４，１３４ ＣＤＳ
１１５，１３５ ＡＧＣ
１１６，１３６ Ａ／Ｄ
１２５ 電荷増倍部
１３７ ＥＭドライバ
１４１ 通常光画像
１４２ 自家蛍光画像
１４３ 合成画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に撮像用の照明光として白色光を照射する白色光照射手段と、
前記被検体内に挿入する挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を前記白色光によって撮像する第１撮像手段と、
前記挿入部の先端に設けられ、前記被検体内から入射する光量が微弱な光によって、前記被検体内を撮像するとともに、前記微弱な光を光電変換して蓄積した信号電荷を増倍する電荷増倍手段を有する第２撮像手段と、
前記被検体内から入射する光を前記第１撮像手段と前記第２撮像手段の２方向に分岐させる分岐手段と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記微弱な光は蛍光であり、
前記被検体内から前記蛍光を発生させるための励起光を照射する励起光照射手段と、
前記第２撮像手段とともに設けられ、前記第２撮像手段に入射する前記励起光を遮蔽する励起光遮蔽手段と、を備え、
前記第２撮像手段は前記蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像及び前記第２撮像手段によって撮像された第２画像を表示する表示手段を備え、
前記表示手段には、前記第１画像と前記第２画像とが並べて表示されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像と前記第２撮像手段によって撮像された第２画像とを重畳した合成画像を生成する画像合成手段と、
前記合成画像を生成する表示手段と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記第１撮像手段と前記第２撮像手段は、前記分岐手段に対して画角が等しくなるように等価配置されることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記第２撮像手段を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記冷却手段は、ペルチェ素子であることを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記第２撮像手段には放熱板が設けられ、前記冷却手段は前記第２撮像手段で発生する熱を前記放熱板に放熱することを特徴とする請求項６または７に記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記分岐手段はビームスプリッタであることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記分岐手段はハーフミラーであることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
前記第１撮像手段はＣＣＤ型のイメージセンサであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１２】
前記第１撮像手段による撮像と前記第２撮像手段による撮像は、前記第２撮像手段の読み出し開始を前記第１撮像手段のいずれかのフレームの読み出し開始タイミングと同期して行われることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１３】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織から自家蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、
前記第２撮像手段は、前記自家蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項２〜１２いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１４】
前記励起光は波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍの青紫光であることを特徴とする請求項１３に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１５】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織からの蛍光あるいは前記被検体内に投与された薬剤から薬剤蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、
前記第２撮像手段は、前記薬剤蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項２〜１２いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１６】
前記第２撮像手段は赤外蛍光を撮像し、前記第１撮像手段で撮像した通常光画像と比較表示することを特徴とする請求項１５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１７】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、
前記第２撮像手段は、２フレーム期間で前記信号電荷の蓄積を行ない、次の１フレーム期間で前記信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項１〜１６いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１８】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、
前記第１撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行い、
前記第２撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行うことを特徴とする請求項１〜１６いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１９】
前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段は、同じフレーム期間に前記信号電荷の蓄積及び前記信号電荷の読み出しを行うことを特徴とする請求項１８に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１】
被検体内に撮像用の照明光として白色光を照射する白色光照射手段と、
前記被検体内に挿入する挿入部の先端に設けられ、前記被検体内を前記白色光によって撮像する第１撮像手段と、
前記挿入部の先端に設けられ、前記被検体内から入射する光量が微弱な光によって、前記被検体内を撮像するとともに、前記微弱な光を光電変換して蓄積した信号電荷を増倍する電荷増倍手段を有する第２撮像手段と、
前記被検体内から入射する光を前記第１撮像手段と前記第２撮像手段の２方向に分岐させる分岐手段と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記微弱な光は蛍光であり、
前記被検体内から前記蛍光を発生させるための励起光を照射する励起光照射手段と、
前記第２撮像手段とともに設けられ、前記第２撮像手段に入射する前記励起光を遮蔽する励起光遮蔽手段と、を備え、
前記第２撮像手段は前記蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像及び前記第２撮像手段によって撮像された第２画像を表示する表示手段を備え、
前記表示手段には、前記第１画像と前記第２画像とが並べて表示されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記第１撮像手段によって撮像された第１画像と前記第２撮像手段によって撮像された第２画像とを重畳した合成画像を生成する画像合成手段と、
前記合成画像を生成する表示手段と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記第１撮像手段と前記第２撮像手段は、前記分岐手段に対して画角が等しくなるように等価配置されることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記第２撮像手段を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記冷却手段は、ペルチェ素子であることを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記第２撮像手段には放熱板が設けられ、前記冷却手段は前記第２撮像手段で発生する熱を前記放熱板に放熱することを特徴とする請求項６または７に記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記分岐手段はビームスプリッタであることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記分岐手段はハーフミラーであることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
前記第１撮像手段はＣＣＤ型のイメージセンサであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１２】
前記第１撮像手段による撮像と前記第２撮像手段による撮像は、前記第２撮像手段の読み出し開始を前記第１撮像手段のいずれかのフレームの読み出し開始タイミングと同期して行われることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１３】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織から自家蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、
前記第２撮像手段は、前記自家蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項２〜１２いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１４】
前記励起光は波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍの青紫光であることを特徴とする請求項１３に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１５】
前記励起光照射手段は、前記被検体内の組織からの蛍光あるいは前記被検体内に投与された薬剤から薬剤蛍光を発生させる励起光を前記被検体内に照射するとともに、
前記第２撮像手段は、前記薬剤蛍光によって前記被検体内を撮像することを特徴とする請求項２〜１２いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１６】
前記第２撮像手段は赤外蛍光を撮像し、前記第１撮像手段で撮像した通常光画像と比較表示することを特徴とする請求項１５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１７】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、
前記第２撮像手段は、２フレーム期間で前記信号電荷の蓄積を行ない、次の１フレーム期間で前記信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項１〜１６いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１８】
前記第１撮像手段が信号電荷を蓄積するために、または前記信号電荷を読み出すために費やす期間をフレーム期間とするときに、
前記第１撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行い、
前記第２撮像手段は、１フレーム期間おきに交互に、前記信号電荷の蓄積と読み出しを行うことを特徴とする請求項１〜１６いずれか１項に記載の電子内視鏡システム。
【請求項１９】
前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段は、同じフレーム期間に前記信号電荷の蓄積及び前記信号電荷の読み出しを行うことを特徴とする請求項１８に記載の電子内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１５７５５９（Ｐ２０１２−１５７５５９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５６５（Ｐ２０１１−１９５６５）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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