以下、本発明の散乱体内部計測装置につ� ��て説明する。本発明において、散乱体とは� ��散乱媒質で構成される任意のものを意味し� ��その例として生体が挙げられる。本発明の� ��乱体内部計測装置は、散乱体内部の散乱媒� ��中に存在する測定対象について計測するも� ��である。本発明における測定対象とは、例� ��ば血管などであってよいがこれに限定され� ��い。

 以下、本発明の実施形態を図面に従って説� ��する。なお、以下の説明において、略同一� ��機能及び構成を有する構成要素については� ��同一符号を付し、重複説明は必要な場合に� ��み行う。  
 (第1の実施形態)  
 図1は本発明の第1の実施形態に係る散乱体� �部計測装置1のブロック構成図である。同図� ��示すように、散乱体内部計測装置1は、可動 性の光照射部10、検出部11、制御/解析部12、� �モリ13、表示部14、入力部15を具備している� �

 光照射部10は、散乱体8内部の測定対象7と その周囲の散乱媒質6とで光学特性の異なる� �を照射する照明手段である。光照射部には� �えばLDなどを用いることができるがこれらに 限定されない。この光照射部10から照射され� ��光には、例えば、測定対象には吸収される� ��散乱媒質には吸収されない波長の光を使用� ��ることができる。光照射部10は、制御/解析� ��12からの制御信号に基づいて光を散乱体8に� ��けて照射する。

 検出部11は、光照射部10によって照射され た光が、散乱体8の散乱媒質6と測定対象7によ り、反射、散乱、吸収され、散乱体表面から 出射された後方散乱光強度を検出するもので ある。本実施形態においては、検出部11に光� ��号を2次元画像データとして検出できる撮像 素子を用いる。例えばCCDを用いることができ るがこれに限定されない。検出部11は、制御/ 解析部12からの制御に基づいて後方散乱光を� ��出する。

 上記の光照射部10、検出部11、表示部14及� ��入力部15は、電気信号が伝送される信号回� �によって制御/解析部12に接続される。

 制御/解析部12は、光照射部10、検出部11の 動作を制御すると共に、検出部11によって検� ��された2次元画像データを解析し、測定対象 7が散乱体8の内部に存在しているか否かを確� ��する。散乱体8の内部に測定対象7が存在し� �いる場合、2次元画像データ上での光の照射� ��置と測定対象7が確認された位置との距離な どから、散乱体8において測定対象7が実際に� ��在する位置や深度が解析される。また制御/ 解析部12は、検出されたデータを記憶するメ� ��リ13を備える。

 本実施形態においては検出部11として2次� ��画像データを取得できる撮像素子を用いる� ��、撮像素子の光学系の画角の観点から、検� ��部11が散乱体8に接触せずに離れているほう� ��広い領域を計測できる。そこで、本実施形� ��における光照射部10及び検出部11は、散乱体 に接触せずに一定距離を隔てて照射及び検出 を行う。これにより、検出部11は散乱体の広� ��領域を一度に計測することができる。この� ��出部11により一度に検出される領域をここ� �は計測領域と称する。

 次に、本実施形態に係る散乱体内部計測� ��置1の作用を説明する。

 図2は本発明に係る散乱体内部計測装置1� �動作を表したフローチャートである。S1にお いて、散乱体に光を照射する位置を決定する 。S2において、光照射部10により散乱体に光� �照射する。S3において、検出部11により、散� ��体8内部の散乱媒質6により反射、散乱、吸� �され、再度散乱体表面に戻ってきた後方散� �光強度を2次元画像として検出する。検出さ� ��たデータはS4においてメモリ13中に記憶され る。S5において、測定が終了か否か判断し、� ��了でなければS1に戻って測定を続ける。終� �の場合はS6へ移行する。

 S6において、制御/解析部12がメモリ13に記 憶されたデータを解析する。解析結果はS7に� ��いて表示部14に表示される。S8において計測 を終了するか否かを判断し、終了でなければ 、S1に戻って計測を続けるかS6に戻って解析� �続ける。

 S6における解析は、以下のような解析手法� �より行われる。  
 一つの解析方法として、得られた2次元画像 データから、測定対象の位置と深度が解析さ れる。  
 図3は散乱体内部の光の伝搬の様子を表す概 念図である。一般的に散乱体に照射された光 は、散乱体内部で散乱を繰り返すうちに散乱 の異方性が失われて等方散乱に近づく。この 結果、平均的な光経路の断面はバナナ状にな ることが知られている。

 図3において、光の照射位置から近い位置I ₁ では散乱体の表面近くを伝搬してきた光が多 く検出される。一方、照射位置から離れた位 置I ₂ では散乱体のより深部を伝搬してきた光が多 く検出される。このように、光の照射位置か ら検出位置までの距離に応じて、検出された 光が伝播してきた深度が変化する。この性質 を利用して、測定対象が散乱体内部のいずれ の深度に存在するかを解析する。

 例えば、図3(a)において測定対象は検出位置 I ₁ とI ₂ の間の表面近くにある。この場合、検出位置 I ₁ とI ₂ における検出光には変化が見られない。一方 、図3(b)において測定対象は検出位置I ₁ とI ₂ の間のより深い位置にある。このとき、検出 位置I ₁ における検出光には変化が見られないが、検 出位置I ₂ における検出光は減弱する。これによって、 測定対象の位置と深度が決定される。

 このように、2次元画像データ上で後方散 乱光強度の弱いポイントが見出された場合、 そのポイントと光照射位置との距離を基に解 析を行い、深度と位置を算出する。

 また他の解析方法として、得られた2次元画 像データから、一定深度での断層画像が作成 される(すなわち画像構築)。  
 図4に、計測領域で計測される後方散乱光の 模式図を示した。光照射部10から散乱体上に� ��が照射された位置をバツ印で示し、検出部1 1によって撮像される計測領域40を点線で示し た。散乱体8によって反射、散乱、吸収され� �散乱体表面から出射された後方散乱光は、� �に示すように照射位置を中心とする同心円� �になる。ここで、図4(a)に示すように、同心� ��の直径が大きくなるほど、散乱体のより深� ��を通ってきた光である。図4(b)においては同 心円領域41、42及び43は、それぞれが略同じ深 度の情報を有すると見なすことができる。ま たその深度は照射位置からその同心円までの 距離に対応するため、同心円領域41、42及び43 の順に深度が深い。よって、2次元画像デー� �から、同心円領域の画像データを抽出する� �とにより、一定の深度における画像データ� �選択的に取り出すことができ、選択された� �ータから該深度での断層画像を作成するこ� �ができる。

 なお、上記の解析方法は、光照射部10の位� �を変化させて計測を行うことにより、解析� �使用できる情報を簡便により多く取得する� �とができる。  
 図5は、光照射部10による照射位置を変化さ� ��て測定した様子を示す。検出部11は固定さ� �ており、計測領域50も移動しない。しかし、 光照射部10によって照射する位置を変動させ� ��ことにより、上述したような同心円領域が� ��動する。この様子を図6に示す。

 図6(a)~(c)は、同心円領域51、52及び53のそ� �ぞれが移動した軌跡を示す模式図である。� �れぞれの同心円領域は同じ深度の情報を有� �ている。従って、複数の計測結果を図6に示� ��ように重ね合わせることにより、その深度� ��の断層画像を作成することができる。なお� ��データを重ね合わせる際に重複する部分が� ��じるが、重複するデータから任意のデータ� ��選択的に用いるか、重複するデータの平均� ��を用いればよい。

 このように、照射位置を移動させること� ��より、より多くの情報を簡便に取得するこ� ��ができる。なお、照射位置を移動させる場� ��、光照射部10が可動可能なように構成され� �。光照射部10は、それ自体が自由に移動でき る構成であってもよく、また或いは光を照射 する角度を変動させて照射位置を移動させる 構成であってもよい。

 光照射部10のみを移動させることにより� �散乱体内部計測装置自体を移動させること� �く、複数の2次元画像データを容易に取得す� ��ことができ、断層画像作成に必要な検出デ� ��タを効率よく取得することができる。これ� ��より、測定時間を短縮することが出来る。

 さらに他の解析方法として、得られた2次 元画像データから、所望の位置の任意の深度 における情報を得ることができる。

 上述したように、光照射部10の位置を変� �させて計測を行うことにより、解析に使用� �きる多くの情報を容易に取得することがで� �る。さらに、検出されるデータが2次元画像� ��あるため、画像中の所望の位置におけるデ� ��タを任意に使用することがきる。従って、� ��記のように得られた複数の2次元画像データ 上で、所望の位置と前記照射位置との間の距 離と等しい距離だけ前記所望の位置から離れ た位置におけるデータを解析することにより 、前記所望の位置の任意の深度における情報 を簡便に得ることができる。この場合、情報 を得たい深度に応じて、所望の位置と、照射 位置並びに解析するデータの位置との距離が 決定される。

 なお、上述した各解析方法においては、� ��2のデータ解析工程S6において、照射位置と� ��出位置との距離を求める際、検出部11の光� �系の焦点距離や倍率などを考慮に入れる。� �らに、内視鏡などの検出手段で用いられる� �像系の場合、歪曲収差がおこることがある� �この場合は、あらかじめ格子チャートなど� �歪曲収差の影響の大きさを求めておき、照� �位置と検出位置との距離を求める際に考慮� �入れる。

 図7~9は、本第1の実施形態に係る散乱体内 部計測装置1の変形例を表すブロック図であ� �。図7は、スポット状の照明光を発する光照� ��部70が複数備えられた装置である。図8は、� ��イン状の照明光を発する光照射部80が備え� �れた装置である。図9は、ライン状の照明光� ��発する光照射部90が複数備えられた装置で� �る。これらの変形例によれば、一度の測定� �多くのデータを検出することができ、測定� �間をより短縮することが出来る。なお、ラ� �ン状の照明光は光強度が均一であることが� �ましい。或いは、光の強度に応じて補正を� �う手段を備えることが好ましい。また、光� �射部が複数備えられる場合、各光照射部は� �それぞれの光によって得られる検出データ� �互いに干渉しない程度離れた位置に配置さ� �る。

 以上説明したように、本実施形態では、� ��測されるデータが2次元画像データであるた め、照射位置から任意の距離だけ離れた位置 のデータを自由に選択することが出来る。そ れ故、照射位置及び検出位置を設定する際の 自由度が高い。また、2次元画像データであ� �ため一度の計測でより多くの情報を取得す� �ことができる。その上、散乱体と非接触で� �測を行うため、より広い領域を一度に計測� �ることができ、深部の情報も簡便に取得で� �る。そのため装置を大型化する必要がない� �さらに、照射位置及び検出位置の自由度が� �いため、所望の位置の任意の深度における� �報を容易に得ることができる。

 (第2の実施形態)
 次に、本発明の第2の実施形態を説明する。 図10は、第2の実施形態に係る散乱体内部計測 装置100のブロック構成図である。本散乱体内 部計測装置100においては、光照明部109が可動 可能に備えられる。また、検出部101は光検出 素子107を複数具備する。光検出素子107は、散 乱体8の表面に沿って光照射部109から遠ざか� �一方向に沿って配列されてもよく、或いは� �散乱体8の表面に沿って二次元マトリックス� ��に配列されてもよい。

 このような第2の実施形態に係る散乱体内 部計測装置100によれば、光照射部109を可動さ せ、所望の位置を中心として、照射位置と対 称となる位置にある光検出素子107によって取 得されたデータを解析することにより、所望 の位置における任意の深度の情報を容易に得 ることができる。

 (第3の実施形態)
 次に、本発明の第3の実施形態を説明する。 図11は、第3の実施形態に係る散乱体内部計測 装置110のブロック構成図である。本散乱体内 部計測装置110においては、光照明部119及び検 出部120が可動可能に備えられる。

 このような第3の実施形態に係る散乱体内 部計測装置110によれば、光照射部119と検出部 120を可動させ、所望の位置を中心として、等 距離となる位置にそれぞれを配置する。これ により、所望の位置における任意の深度の情 報を得ることができる。得られる情報の深度 は、所望の位置と光照射部119及び検出部120と の距離を適宜調節することによって容易に変 化させることができる。

 本発明は上記実施形態に限定されるもの� ��はなく、その要旨を逸脱しない範囲におい� ��様々な変形や変更が可能である。また、上� ��実施形態に開示されている複数の構成要素� ��適宜組合せることも可能である。例えば、� ��施形態に示される全構成要素から幾つかの� ��成要素を削除してもよい。さらに、異なる� ��施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせ� ��もよい。

 上述した発明の他の側面として、以下に� ��す側面1~5が考えられる。

 <側面1>
 側面1は、散乱体による後方散乱光を計測す ることにより散乱体内部を観測する装置及び 方法に関する。

〔背景技術〕
 生体等の散乱体の内部を観測するには様々� ��手法がある。その一つである光を用いた観� ��は、用いる光の波長を選択することにより� ��定の対象を観測できるという利点を有して� ��る。この手法では、特定の対象(すなわち異 質部分)に吸収される波長の光を散乱体に照� �し、その後方散乱光強度を計測することに� �り、散乱体内部に存在する異質部分の位置� �深度情報を得ることができる。後方散乱光� �、照射位置と計測位置との距離が大きくな� �ほど、散乱体のより深部を通ってきた光で� �ることが知られている。

 またさらに、異質部分の位置と深度の情� ��を得るだけでなく、照射位置と計測位置と� ��距離が同じである後方散乱光のデータを集� ��ることにより、その深度での断層画像を作� ��することができる。

 特開2006-200943号公報には、光照射手段の� �置から順次遠ざかる位置に複数の光検出手� �を備えた構成を有する生体光観測装置が開� �されている。また、該装置による計測結果� �基づいて、生体の断層画像を再構成する手� �も開示されている。

 特開2007-20735号公報には、光照射部から同 心円状等のような所定の間隔で配置された複 数の光検出部を備えた構成を有する生体光観 測装置が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕
 上記のような従来の装置では光照射手段と� ��検出手段が一体に構成されているために、� ��射位置と検出位置との距離が固定されてい� ��。そのため、観測できる深度が決まってお� ��、一定の深度でしか断層画像を作製できな� ��という問題がある。

 また、断層画像を得るためには、多くの� ��定点で測定を行わなければならず、断層画� ��を取得するのに多くの時間を要するという� ��題がある。

 上記問題に鑑み、側面1は、異質部分が存 在する深度における断層画像を効率的に取得 することが可能な散乱体内部観測装置を提供 することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕
 側面1によれば、散乱体内部の異質部分(す� �わち観察対象)の情報を取得する散乱体内部� ��測装置(すなわち散乱体内部観察装置)であ� �て、前記散乱体を構成する散乱媒質と前記� �質部分とで光学特性の異なる波長を少なく� �も含む光を前記散乱体に照射する照明手段(� ��なわち光照射手段)と、前記照明手段により 照射された光の後方散乱光を検出し、該後方 散乱光の光強度データを取得する検出手段と 、前記取得された光強度データを解析し、そ れぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製す る画像化手段(すなわち画像構築手段)と、前� ��作製された複数の断層画像から、前記異質� ��分が表示された断層画像を選択する解析手� ��(すなわち選択手段)と、前記選択された断� �画像を表示する表示手段を備えることを特� �とする散乱体内部観測装置並びに該装置を� �いた散乱体内部観測方法が提供される。

 側面1の他の態様によれば、散乱体内部の 異質部分の情報を取得する散乱体内部観測装 置であって、前記散乱体を構成する散乱媒質 と前記異質部分とで光学特性の異なる波長を 少なくとも含む光を前記散乱体に照射する照 明手段と、前記照明手段により照射された光 の後方散乱光を検出し、該後方散乱光の光強 度データを取得する検出手段と、前記取得さ れた光強度データを解析し、それぞれ深度が 異なる複数の断層画像を作製する画像化手段 と、作製された断層画像を表示する表示手段 と、前記表示された複数の断層画像から、所 望の断層画像を選択して表示させる入力手段 とを備えることを特徴とする散乱体内部観測 装置並びに該装置を用いた散乱体内部観測方 法が提供される。

 一つの態様において、上記散乱体内部観� ��装置は、前記照明手段によって照射される� ��明範囲(すなわち照射範囲)の形状を認識す� �照明範囲認識手段(すなわち照射範囲認識手� ��)と、前記照明範囲認識手段によって認識さ れた照明範囲の形状に基づいて、断層画像を 作製するための光強度データの抽出位置を決 定する抽出位置決定手段とを含む画像化手段 を具備する。

〔発明の効果〕
 側面1によれば、異質部分が存在する深度に おける断層画像を効率的に取得することが可 能な散乱体内部観測装置を提供するができる 。

〔発明を実施するための最良の形態〕
 側面1において、散乱体とは、主に散乱媒質 から構成される物体を指し、例として生体が 挙げられる。散乱媒質とは、少なくとも光を 散乱する性質を示し、吸収よりも散乱のほう が支配的であるものである。

 側面1の散乱体内部観測装置は、散乱体内 部の散乱媒質中に存在する異質部分を観測す るための装置である。側面1において異質部� �とは、透過率、屈折率、反射率、散乱係数� �吸収係数などの光学特性が散乱媒質と異な� �ものである。例として血管が挙げられるが� �これに限定されない。

 以下、側面1の実施形態を図面に従って説明 する。なお、以下の説明において、略同一の 機能及び構成を有する構成要素については、 同一符号を付し、重複説明は必要な場合にの み行う。  
 図12は側面1の一つの実施形態に係る散乱体� ��部観測装置1001のブロック構成図である。同 図に示すように、散乱体内部観測装置1001は� �光照射部1010、検出部1011、制御部1012、表示� �1014、入力部1015を具備している。

 光照射部1010は、散乱体1008内部の異質部� �1007とその周囲の散乱媒質1006とで光学特性の 異なる波長を少なくとも含む光を照射する照 明手段である。光照射部には例えばLDなどを� ��いることができるがこれらに限定されない� ��この光照射部1010から照射される光には、例 えば、異質部分には吸収されるが散乱媒質に は吸収されない波長を少なくとも含む光を使 用することができる。光学特定の異なる波長 を少なくとも含む光は、例えば、生体中の散 乱特性が異なる異質物質が血管の場合、ヘモ グロビンに吸収を持つ近赤外領域の波長を含 む光が好適に用いられる。光照射部1010は、� �御部1012からの制御信号に基づいて光を散乱� ��1008に向けて照射する。

 検出部1011は、光照射部1010によって照射� �れた光が、散乱体1008の散乱媒質1006と異質部 分1007により、反射、散乱、吸収され、散乱� �表面から出射された後方散乱光強度を検出� �、該後方散乱光の光強度データを取得する� �のである。本実施形態においては、検出部10 11に光信号を2次元画像データとして検出でき る撮像素子を用いる。例えばCCDを用いること ができるがこれに限定されない。検出部1011� �、制御部1012からの制御に基づいて後方散乱� ��を検出する。

 制御部1012は、光照射部1010、検出部1011の� ��作を制御すると共に、検出部1011によって検 出された2次元画像データを解析し、それぞ� �深度が異なる複数の断層画像を作製する画� �化手段1016と、作製された複数の断層画像か� ��、異質部分が表示された断層画像を選択す� ��解析手段1017とを含む。解析手段によって選 択された断層画像は、表示部1014によって表� �されることができる。

 上記の光照射部1010、検出部1011、表示部10 14及び入力部1015は、電気信号が伝送される信 号回路によって制御部1012に接続される。

 次に、本実施形態に係る散乱体内部観測� ��置1001の作用を説明する。

 まず、光照射部1010により散乱体1008に光� �照射される。次いで、散乱体1008内部の散乱� ��質1006により反射、散乱、吸収され、再度散 乱体表面に戻ってきた後方散乱光強度が、検 出部1011により2次元画像として検出される。

 次に、画像化手段1016において、得られた 2次元画像データが解析され、それぞれ深度� �異なる断層画像が作製される。ここで、断� �画像の作製原理について説明する。

 図13(a)は、側面1の散乱体内部観測装置を� ��用した硬性鏡1100の模式図である。硬性鏡110 0は、照明部1102及び検出部1101を備え、また図 示されない制御部及び表示部を備える。図13( b)は散乱体の断面模式図を示し、図13(c)は散� �体の表面を上面から見た模式図である。図13 (c)では、光照射部1102から散乱体1008上に光が� ��射された位置をバツ印で示し、検出部1101に よって後方散乱光が検出される検出範囲1050� �点線で示した。

 光照射部1102から散乱体1008に照射された� �の後方散乱光は、図13(b)に示すように伝播し 、これを散乱体表面上からみると図13(c)に示� ��ように照射位置を中心とした同心円状とな� ��。この同心円の直径が大きいほど、散乱体� ��より深部を通ってきた後方散乱光である。� ��えば符号1051、1052及び1053で示されるリング� ��領域のように、同心円領域はそれぞれが略� ��じ深度を通ってきた後方散乱光であり、そ� ��同心円領域での光強度データを抽出するこ� ��により、その深度における断層画像を作製� ��ることができる。

 また、照射位置から同心円領域までの距� ��は、深度に対応するため、照射位置から同� ��円領域までの距離を変化させることにより� ��所望の深度の断層画像を得ることができる� ��

 さらに、側面1の一つの態様における走査 可能な照明手段を具備する散乱体内部観測装 置の場合、図14に示すように、検出範囲1050中 で照明点が移動される。このとき、照明点の 移動に伴って同心円領域も移動する。そのた め、常に照明点から一定距離にある同心円領 域での光強度データを抽出することにより、 同じ深度の情報を得ることができる。これに ついて図15を参照して説明する。

 図15(a)は、各走査点における同心円領域10 51、1052及び1053を重ね合わせた図である。換� �すれば、同心円領域1051、1052及び1053のそれ� �れが移動した軌跡を示す図である。それぞ� �の同心円領域は同じ深度の情報を有してい� �。従って、複数の検出結果を図15(a)に示すよ うに重ね合わせることにより、図15(b)に示す� ��うに、その深度での断層画像を作製するこ� ��ができる。

 なお、データを重ね合わせる際に重複す� ��部分が生じるが、重複するデータから任意� ��データを選択的に用いるか、重複するデー� ��の平均値を用いればよい。

 図14及び15に示すように、照明を走査して 検出を行うことにより、多くの光強度データ を取得することができ、より精度の高い断層 画像を得ることができる。

 上記で説明した原理に基づいて、深度の� ��なる複数の断層画像が作製されると、次に� ��解析手段1017により、例えば図15(c)に示すよ� ��に、異質部分が表示された断層画像が選択� ��れる。この選択は、所定のコントラスト条� ��を満たす断層画像を決定することにより行� ��れる。

 断層画像に異質部分が存在する場合、画� ��中の光強度に変化が生じる。即ち、画像が� ��質でなくなり、コントラストが生じる。こ� ��とき、画面上にコントラストが生じたと判� ��する条件を「コントラスト条件」と称する� ��解析手段1017は、各断層画像がコントラスト 条件を満たすかどうかを判断し、コントラス ト条件を満たす断層画像を異質部分が存在す る断層画像であると決定する。

 断層画像がコントラスト条件を満たすか� ��うかを判断する方法には、次の(1)~(4)の方法 を用いることができるが、これらに限定され ず、種々の方法を用いることができる。

(1)断層画像の画面をいくつかに分割し、そ れぞれの区分で平均強度を算出する。次いで 、この区分間の平均強度に一定以上の相違が あるかどうかを判断する。この場合、相違が あると見なす条件がコントラスト条件である 。

(2)断層画像の画面における各画像の光強度 を比較し、画素間で光強度に一定以上の相違 があるかどうかを判断する。この場合、相違 があると見なす条件がコントラスト条件であ る。

(3)深度の異なる断層画像同士を比較し、光 強度が異なる部分を検出する。各断層画像間 で強度変化が同じ箇所はノイズと見なすこと ができる。断層画像間で、光強度の変化に相 違がある場合は、異質部分が存在すると見な すことができる。この場合、断層画像間で光 強度の変化に相違があると見なす条件がコン トラスト条件である。

(4)取得された光強度データから、空間的な 光強度分布データ画像を作製し、光強度の変 化をみる。例えば、画像上の任意の点を通る ライン上において、光強度が大きく減少した 箇所は異質部分であるとみなすことができる 。また、光強度の減少の程度が小さければ、 ノイズであると判断できる。

 以上に説明した何れかの方法によって、� ��質部分が表示された断層画像が選択される� ��、その断層画像は表示部1014によって表示さ れる。このとき、選択された断層画像のみを 表示してもよく、選択された断層画像を他の 画像より大きく表示するなどして他の断層画 像とともに表示してもよい。

 なお、上記した一連の工程は、散乱体の� ��測の間、繰り返し連続的に行われ、表示さ� ��る断層画像は逐次更新される。

 以上説明したように、側面1の態様によれ ば、2次元画像として光強度データを取得す� �ことにより、任意の深度の断層画像を容易� �得ることができ、さらに、異質部分が存在� �る深度における断層画像を自動で選択する� �とにより、簡便且つ効率的に、散乱体内部� �観測することができる。

 次に、側面1の他の態様について説明する 。本態様における散乱体内部観測装置は、画 像化手段により作製された複数の断層画像を 表示し、使用者が所望の断層画像を選択する ことができる構成を有する。

 本態様における散乱体内部観測装置は、� ��記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質部� ��とで光学特性の異なる波長を少なくとも含� ��光を前記散乱体に照射する照明手段と、前� ��照明手段により照射された光の後方散乱光� ��検出し、該後方散乱光の光強度データを取� ��する検出手段と、前記取得された光強度デ� ��タを解析し、それぞれ深度が異なる複数の� ��層画像を作製する画像化手段と、作製され� ��断層画像を表示する表示手段と、前記表示� ��れた複数の断層画像から、所望の断層画像� ��選択して表示させる入力手段とを備える。� ��態様で用いられる照明手段及び検出手段は� ��上記の散乱体内部観測装置1001と同様である 。

 表示手段は、画像化手段により作製され� ��複数の断層画像を同時に表示することがで� ��、さらに、使用者によって選択された断層� ��像を拡大して表示するか、或いは選択され� ��断層画像のみを拡大して表示することがで� ��る。例えばモニター画面などが好適に用い� ��れるがこれに限定されない。

 入力手段は、表示された複数の断層画像� ��ら使用者が所望の断層画像を選択し、その� ��果を入力するためのものである。例えば、� ��択画像を指示するキーボードなどであって� ��よく、或いは、表示された画像にタッチし� ��り、入力ペンで囲むなどして指示したりす� ��、タッチパネルを用いたモニターなどであ� ��てもよいが、これらに限定されず、種々の� ��力手段が用いられ得る。

 本態様における散乱体内部観測装置を用い� ��場合、
 照明手段によって、散乱体に光を照射し、� ��出手段によって該照射された光の後方散乱� ��を検出し、後方散乱光の光強度データを取� ��する。次いで、画像が手段によって、取得� ��れた光強度データが解析され、それぞれ深� ��が異なる複数の断層画像が作製される。

 次いで、表示手段によって、作製された� ��数の断層画像を表示される。複数の断層画� ��の全てを同時に表示してもよく、或いは幾� ��かを同時に表示してもよい。

 次いで、表示された複数の断層画像から� ��使用者が所望の画像を選択し、その結果を� ��力手段を用いて入力する。表示部は、入力� ��れた指示に基づいて、選択された断層画像� ��表示する。

 上記した一連の工程は、散乱体の観測の� ��、繰り返し連続的に行われ、表示される断� ��画像は逐次更新される。断層画像の選択は� ��用者が定期的に行ってもよいが、使用者に� ��り選択された断層画像の条件を記憶し、そ� ��後の選択は該条件に従って自動で行っても� ��い。ここで、断層画像の条件とは、例えば� ��度などである。

 以上に説明した各態様における散乱体内� ��観測装置は、さらに、画像化手段に、照明� ��段によって照射される照明範囲の形状を認� ��する照明範囲認識手段と、該照明範囲認識� ��段によって認識された照明範囲の形状に基� ��いて、断層画像を作製するための光強度デ� ��タの抽出位置を決定する抽出位置決定手段� ��を含むことができる。

 図16に示すように、散乱体に斜めに光を� �射した場合、散乱体から出射される後方散� �光は、同心円状にならず、歪んだ円形状に� �る。このため、照明点から同心円上での光� �度データを元に断層画像を作製することが� �きない。

 従って、断層画像の作製に先立って、光� ��度データを抽出する位置を検討する必要が� ��る。そこで、まず、照明範囲認識手段によ� ��て照明範囲の形状を認識する。まず、撮像� ��れた後方散乱光の2次元画像において、照明 点から近い場所で後方散乱光を検出する。こ こで照明範囲には、ごく浅い深度からの後方 散乱光と表面反射光の両方が含まれる。

 次いで、照明点を含むライン上で光強度� ��プロットしグラフを作成する。グラフ上に� ��いて、照明点を挟んで強度が同じ2点が、同 じ深度からの後方散乱光が出射される位置と 見なすことができる。このプロットと解析を 繰り返し行うことにより、照明範囲の形状を 認識することができる。例えば、照明点を中 心としてプロットするラインの角度を変更し ながら行う。

 上記のように照明範囲の形状が認識され� ��と、次いで、抽出位置決定手段により、そ� ��形状に基づいて断層画像を作製するために� ��強度データを抽出する位置が決定される。� ��れは例えば、照明範囲の形状を順次拡大す� ��ことにより決定することができる。

 以上にように、画像化手段が照明範囲認� ��手段と抽出位置決定手段とを含み、照射範� ��の形状を認識し、光強度データを抽出する� ��置を決定した上で、断層画像を作製するこ� ��により、精度が向上した断層画像を取得す� ��ことができる。

 なお、上記の散乱体内部観測装置では、� ��明手段として、スポット状の照明光を発す� ��光照射部を単独で用いた例を説明したが、� ��れに限定されず、スポット状の照明光を発� ��る光照射部が複数備えられてもよい。或い� ��、ライン状の照明光を発する光照射部が備� ��られてもよい。これらの変形例によれば、� ��度の測定で多くのデータを検出することが� ��き、測定時間をより短縮することが出来る� ��なお、ライン状の照明光は光強度が均一で� ��ることが好ましい。或いは、光の強度に応� ��て補正を行う手段を備えることが好ましい� ��また、光照射部が複数備えられる場合、各� ��照射部は、それぞれの光によって得られる� ��出データが互いに干渉しない程度離れた位� ��に配置される。

 以上説明したように、側面1によれば、散 乱体の断層画像を効率的且つ高精度に取得す ることができる。また、異質部分が存在する 断層画像を簡便に選択、表示することができ 、実用の際の便宜を向上させることができる 。

 側面1は上記実施形態に限定されるもので はなく、その要旨を逸脱しない範囲において 様々な変形や変更が可能である。また、上記 実施形態に開示されている複数の構成要素を 適宜組合せることも可能である。例えば、実 施形態に示される全構成要素から幾つかの構 成要素を削除してもよい。さらに、異なる実 施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせて もよい。

 以上の説明によれば、側面1は以下に示す ように表現される発明であると理解できる。

 1.散乱体内部の異質部分の情報を取得する� �乱体内部観測装置であって、
 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質� ��分とで光学特性の異なる波長を少なくとも� ��む光を前記散乱体に照射する照明手段と、
 前記照明手段により照射された光の後方散� ��光を検出し、該後方散乱光の光強度データ� ��取得する検出手段と、
 前記取得された光強度データを解析し、そ� ��ぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製す� ��画像化手段と、
 前記作製された複数の断層画像から、前記� ��質部分が表示された断層画像を選択する解� ��手段と、
 前記選択された断層画像を表示する表示手� ��を備えることを特徴とする、散乱体内部観� ��装置。

 2.前記異質部分が表示された断層画像が� �所定のコントラスト条件を満たす断層画像� �ある、前記1.に記載の散乱体内部観測装置。

 3.散乱体内部の異質部分の情報を取得する� �乱体内部観測装置であって、
 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質� ��分とで光学特性の異なる波長を少なくとも� ��む光を前記散乱体に照射する照明手段と、
 前記照明手段により照射された光の後方散� ��光を検出し、該後方散乱光の光強度データ� ��取得する検出手段と、
 前記取得された光強度データを解析し、そ� ��ぞれ深度が異なる複数の断層画像を作製す� ��画像化手段と、
 作製された断層画像を表示する表示手段と� ��
 前記表示された複数の断層画像から、所望� ��断層画像を選択して表示させる入力手段と� ��備えることを特徴とする、散乱体内部観測� ��置。

 4.前記画像化手段が、
 前記照明手段によって照射される照明範囲� ��形状を認識する照明範囲認識手段と、
 前記照明範囲認識手段によって認識された� ��明範囲の形状に基づいて、断層画像を作製� ��るための光強度データの抽出位置を決定す� ��抽出位置決定手段と、
を備えることを特徴とする、前記1.~3.の何れ� ��一に記載の散乱体内部観測装置。

 5.前記光学特定の異なる波長を少なくと� �含む光が、ヘモグロビンに吸収を持つ近赤� �領域の波長を含む光である、前記1.~4.の何れ か一に記載の散乱体内部観測装置。

 6.散乱体内部の異質部分を観測する散乱体� �部観測方法であって、
 (a) 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記� �質部分とで光学特性の異なる波長を少なく� �も含む光を前記散乱体に照射する工程と、
 (b) 前記照射された光の後方散乱光を検出� �、該後方散乱光の光強度データを取得する� �程と、
 (c) 前記工程により取得された光強度デー� �を解析し、それぞれ深度が異なる複数の断� �画像を作製する工程と、
 (d) 前記作製された複数の断層画像から、� �記異質部分が表示された断層画像を選択す� �工程と、
 (e) 前記工程により選択された断層画像を� �示する工程と、
を含むことを特徴とする方法。

 7.前記工程(d)が、作製された断層画像が� �定のコントラスト条件を満たすかどうかを� �定する工程を含み、所定のコントラスト条� �を満たす断層画像を異質部分が表示された� �層画像として選択することを特徴とする、� �記6.に記載の方法。

 8.前記工程(a)~(e)が繰り返し行われ、表示� ��れる断層画像が更新されることを特徴とす� ��前記6.又は7.に記載の方法。

 9.散乱体内部の異質部分を観測する散乱体� �部観測方法であって、
 (a) 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記� �質部分とで光学特性の異なる波長を少なく� �も含む光を前記散乱体に照射する工程と、
 (b) 前記照射された光の後方散乱光を検出� �、該後方散乱光の光強度データを取得する� �程と、
 (c) 前記工程により取得された光強度デー� �を解析し、それぞれ深度が異なる複数の断� �画像を作製する工程と、
 (d) 前記作製された断層画像を表示する工� �と、
 (e)前記表示された複数の断層画像から、所� ��の画像を選択して表示させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。

 10.前記工程(a)~(d)が繰り返し行われ、
 前記工程(e)において選択された断層画像と� ��じ条件の断層画像が選択されて表示が更新� ��れることを特徴とする前記9.に記載の方法� �

 11.(C1) 前記工程(b)において照射された光が� ��散乱体表面上で形成する照明範囲の形状を� ��識する工程と、
 (C2) 前記工程において認識された形状に基� ��いて、断層画像を作製するための光強度デ� ��タの抽出位置を決定する工程と、
を含むことを特徴とする、前記6.~10.の何れか 一に記載の方法。

〔産業上の利用可能性〕
 側面1の散乱体内部観測装置は、例えば内視 鏡や硬性鏡などに好適に適用される。

<側面2>
 側面2は、光を用いる非侵襲方法で散乱体内 部を観察する散乱体内部観察装置および観察 方法に関する。

〔背景技術〕
 生体等の散乱体の内部を観察するには様々� ��手法がある。その1つである光を用いた観察 は、用いる光の波長を選択することにより特 定の対象を観察できるという利点を有してい る。この手法では、観察対象に吸収される波 長の光を散乱体に照射し、その後方散乱光強 度を計測することにより、散乱体内部にある 観察対象の位置と深度情報が得られる。後方 散乱光は、照射位置と検出位置との距離が大 きくなるほど、散乱体のより深部を通ってき た光を多く含むことが知られている。

 特開2006-200943号公報には、光照射手段の� �置から順次遠ざかる位置に複数の光検出手� �を備えた構成を有する生体光計測装置が開� �されている。また、該装置による計測結果� �基づいて、生体の断層画像を再構成する手� �も開示されている。

 特開2007-20735号公報には、光照射部から同 心円状等のような所定の間隔で配置された複 数の光検出部を備えた構成を有する生体光計 測装置が開示されている。

 上記のような従来の装置では、光照射手� ��と光検出手段が一体に構成されているため� ��、照射位置と検出位置との距離が固定され� ��いる。従って、照射位置から任意の距離の� ��置で検出を行うことができないという問題� ��ある。

 また、所望の深度での断層画像を得るた� ��には、多くの測定点で測定を行わなければ� ��らず、断層画像を取得するのに多くの時間� ��要するという問題点がある。

 また、より深部の情報を取得するために� ��照射位置と検出位置との距離をより大きく� ��なければならないが、上記のような従来装� ��でそのような構成をとると、装置のサイズ� ��大きくなるという問題がある。

 またさらに、計測される後方散乱光は、� ��射位置と検出位置との間の中点の位置にお� ��て最も深部を通る。即ち、観察される情報� ��うち最深部の情報は、照射位置と検出位置� ��の中点の位置におけるものである。そのた� ��、特開2007-20735号公報のように検出部が光照 射部から順次離れた位置に配置された装置で は、計測される最深部のx、y方向の位置が、� ��照射部と検出部の距離が大きくなるにつれ� ��、照射位置から遠くなってゆく。従って、� ��る特定の位置において、深度(z方向)を変化� ��せた情報を得ることができないという問題� ��ある。

 上記問題を解決する装置として、特願2008 -169459には、散乱体内部の観察対象の情報を� �得するための散乱体内部計測装置が開示さ� �ている。特願2008-169459に記載の装置は、後方 散乱光を2次元画像として検出することによ� �、照射位置から所望の距離に位置するデー� �を任意に解析できることを特徴とする。

 光走査および検出により深部情報画像を� ��る場合には、所望の深度に対応する適切な� ��素領域を選択する必要がある。しかしなが� ��、特願2008-169459に記載の装置では、撮像さ� �ている範囲または散乱体までの距離が通常� �画像からでは判断困難であり、常に最適な� �素領域を用いて画像を構築することが難し� �という問題が新たに生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕
 側面2の目的は、後方散乱光を利用して散乱 体内部の観察対象の情報を取得する際に複数 の画素で撮像される2次元画像において、所� �の深度に対応する適切な画素領域を選択で� �るようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕
 側面2によると、散乱媒質の内部に観察対象 を含んでなる散乱体の表面に、観察対象と散 乱媒質とで光学特性の異なる光を照射する光 照射手段と、前記光照射手段により前記散乱 体表面の任意の光照射位置に照射された光の 後方散乱光を、複数の画素を含んでなる撮像 面を用いて2次元画像として撮像する撮像手� �(すなわち検出手段)と、前記散乱体の表面に おいて前記光照射位置から一定の位置関係に ある後方散乱光検出領域から放出される後方 散乱光を前記撮像手段により検出するために 、前記後方散乱光検出領域から放出された散 乱光が入射する前記撮像面上の画素で構成さ れる画素領域を、前記2次元画像において決� �する画素領域決定手段と、前記画素領域を� �成する各画素からの光強度情報から、前記� �乱体内部の断層画像を構築する画像構築手� �とを備える散乱体内部観察装置が提供され� �。

 側面2によると、散乱媒質の内部に観察対 象を含んでなる散乱体の表面に、観察対象と 散乱媒質とで光学特性の異なる光を照射する 工程と、前記光照射手段により前記散乱体表 面の任意の光照射位置に照射された光の後方 散乱光を、複数の画素を含んでなる撮像面を 用いて2次元画像として撮像する工程と、前� �散乱体の表面において前記光照射位置から� �定の位置関係にある後方散乱光検出領域か� �放出される後方散乱光を前記撮像手段によ� �検出するために、前記後方散乱光検出領域� �ら放出された散乱光が入射する前記撮像面� �の画素で構成される画素領域を、前記2次元� ��像において決定する工程と、前記画素領域� ��構成する各画素からの光強度情報から、前� ��散乱体内部の断層画像を構築する工程とを� ��む散乱体内部観察方法が提供される。

〔発明の効果〕
 側面2によると、後方散乱光を利用して散乱 体内部の観察対象の情報を取得する際に複数 の画素で撮像される2次元画像において、所� �の深度に対応する適切な画素領域を選択す� �ことが可能になる。

〔発明を実施するための最良の形態〕
 以下、側面2の散乱体内部観察装置について 説明する。側面2において、散乱体とは、散� �媒質で構成される任意のものを意味し、そ� �例として生体が挙げられる。散乱体は、散� �媒質の内部に観察対象を含んでなる。側面2� ��散乱体内部観察装置は、散乱体の表面に光� ��照射することにより、散乱体内部に存在す� ��観察対象についての情報を得るためのもの� ��ある。側面2における観察対象とは、観察装 置の観察領域に分布する光散乱成分について 異質の散乱特性を有するような成分から成る 物質を指し、特に生体においては例えば血管 などであってよいがこれに限定されない。こ こで、散乱特性が異質である、という用語は 、他の部分に対し光散乱度が有意に異なるこ とを意味するので、観察対象の光散乱度がそ の周囲の部分と有意に異なるような光を用い る。特に生体内部は光散乱度が高いので、観 察対象において光吸収度が大きい波長の光を 用いることにより、観察対象における光散乱 度を低くし、S/N比を向上することができる。 観察対象が血管の場合、ヘモグロビンに特異 的な光吸収を示す近赤外領域の波長の光を用 いるのが好ましい。

 以下、側面2の態様について、図面を参照 しながら詳細に説明する。なお、各図におい て、同様又は類似した機能を発揮する構成要 素には同一の参照符号を付し、重複する説明 は省略する。

 図17は、側面2に係る散乱体内部観察装置� ��ブロック構成図である。同図に示すように� ��散乱体内部観察装置2001は、光照射手段2010� �検出部(すなわち検出手段)2011、制御/解析部2 012、メモリ2013、表示部2014、入力部2015を具備 している。

 光照射手段2010は、散乱体2008内部の観察� �象2007とその周囲の散乱媒質2006とで光学特性 の異なる光を照射する照明手段である。前記 光照射手段2010には、例えばレーザーダイオ� �ド(LD)などを用いることができるが、これら� ��限定されない。この光照射手段2010から照射 される光には、例えば、観察対象には吸収さ れるが散乱媒質には吸収されない波長の光を 使用することができる。光照射手段2010は、� �御/解析部2012からの制御信号に基づいて光を 散乱体2008に向けて照射する。光照射手段2010� ��、可動性であってよい。

 検出部2011は、光照射手段2010によって照� �された光が、散乱体2008の散乱媒質2006と観察 対象2007により、反射、散乱、吸収され、散� �体表面から出射された後方散乱光強度を検� �するものである。検出部2011としては、光信� ��を2次元画像データとして検出できる撮像素 子を用いることができる。例えばCCDを用いる ことができるが、これに限定されない。検出 部2011は、制御/解析部2012からの制御に基づい て後方散乱光を検出する。検出部2011は、可� �性であってよい。

 上記の光照射手段2010、検出部2011、表示� �2014および入力部2015は、電気信号が伝送され る信号回路によって制御/解析部2012に接続さ� ��る。

 制御/解析部2012は、光照射手段2010、検出� ��2011の動作を制御すると共に、検出部2011に� �って検出された2次元画像データを解析し、� ��察対象2007が散乱体2008の内部に存在してい� �か否かを確認する。また、制御/解析部2012は 、検出されたデータを記憶するメモリ2013を� �える。記憶された複数の2次元画像データを� ��に、所望の深度における断層画像を作成す� ��ことができる。

 側面2においては、検出部2011として2次元� ��像データを取得できる撮像素子を用いるこ� ��ができるが、撮像素子の光学系の画角の観� ��から、検出部2011が散乱体2008に接触せずに� �れている方が広い領域を計測できる。そこ� �、側面2における光照射手段2010および検出部 2011は、散乱体2008に接触せずに照射および検� ��を行う。これにより、検出部2011は散乱体200 8の広い領域を一度に計測することができる� �

 次に、側面2の散乱体内部観察装置の作用 を説明する。

 図18は、散乱体内部の光の伝播の様子を� �す概念図である。一般的には散乱体に照射� �れた光は、散乱体内部で散乱を繰り返すう� �に散乱の異方性が失われて等方散乱に近づ� �。この結果、平均的な光経路の断面はバナ� �状になることが知られている。

 図18において、光の照射位置から近い位置I ₁ では散乱体の表面近くを伝播してきた光が多 く検出される。一方、照射位置から離れた位 置I ₂ では散乱体のより深部を伝播してきた光が多 く検出される。このように、光の照射位置か ら検出位置までの距離に応じて、検出された 光が伝播してきた深度が変化する。

 例えば、図18(a)において、観察対象は検出� �置I ₁ とI ₂ の間の表面近くにある。この場合、検出位置 I ₁ とI ₂ における検出光にはほとんど変化が見られな い。一方、図18(b)においては、観察対象は検� ��位置I ₁ とI ₂ の間のより深い位置にある。このとき、検出 位置I ₁ における検出光にはほとんど変化が見られな いが、検出位置I ₂ における検出光は減弱する。

 この性質を利用して、2次元画像データ上 で後方散乱光強度の弱いポイントが見出され た場合、そのポイントと光照射位置との距離 から観察対象の深度と位置を算出することが できる。また、得られた2次元画像データか� �、一定深度での断層画像を作成することも� �きる。

 図19は、側面2の散乱体内部観察装置によ� ��検出される後方散乱光および得られる2次元 画像データの模式図である。光照射手段2010� �ら散乱体2008上に光が照射された位置をバツ� ��で示し、撮像素子2110によって撮像される撮 像領域2030を点線で示した。ここで、撮像領� �2030とは、撮像素子2110により一度に撮像され る散乱体2008上の領域を意味する。散乱体2008� ��よって反射、散乱、吸収され、散乱体表面� ��ら出射された後方散乱光は、通常、図に示� ��ように照射位置を中心とする同心円状にな� ��。本明細書において、光照射位置から一定� ��位置関係にある後方散乱光が検出される領� ��を後方散乱光検出領域と表す。前記領域は� ��必ずしも同心円状でなくてよい。

 ここで、図19(a)に示すように、後方散乱� �検出領域の同心円の直径が大きくなるほど� �散乱体2008のより深部を通ってきた光を多く� ��出する。図19(b)においては、後方散乱光検� �領域2031、2032および2033で検出される光は、� �れぞれの領域において略同じ深度の情報を� �するとみなすことができる。またその深度� �照射位置からその後方散乱光検出領域まで� �距離に対応するため、後方散乱光検出領域20 31、2032および2033の順に深度が深い。よって� �2次元画像データから所定の後方散乱光検出� ��域の画像データを抽出することにより、一� ��の深度における画像データを選択的に取り� ��すことができ、選択されたデータから該深� ��での断層画像を作成することができる。

 以下、側面2の具体的な態様について説明 する。

 図20は、側面2の第1態様に係る散乱体内部 観察装置のブロック構成図である。同図に示 すように、本散乱体内部観察装置2004は測距� �段2041を具備することを特徴とする。

 測距手段2041は、撮像素子2110先端から散� �体2008表面までの距離zを測定するためのもの である。撮像素子2110の画角θは一定であるた め、撮像素子2110先端から散乱体2008表面まで� ��距離zを測定することにより、前記画角θと� ��関係から撮像領域2040を算出することが可能 となる。

 測距手段2041としては、当該分野で使用さ れる種々の手段を用いることができるが、例 えば、三角法を用いる方法、超音波の反射を 用いる方法等が挙げられる。三角法を用いる 方法は、発光素子からの光を投射レンズ系に 通して散乱体に照射し、前記散乱体からの反 射光を受光レンズ系に通して前記受光素子に スポット状に集光させることにより測定する 方法である。前記集光位置と前記受光レンズ 系の光軸との間の距離をd、前記受光レンズ� �の焦点距離をf、前記受光レンズ系と前記投� ��レンズ系の光軸間距離をLとすると、距離z=L f/dである。超音波の反射を用いる方法は、散 乱体に超音波信号を照射し、戻ってくる超音 波信号を受信して距離を演算する方法である 。

 検出部としては、撮像素子2110を使用する 。撮像素子2110は、光照射手段により散乱体� �面の任意の光照射位置に照射された光の後� �散乱光を、複数の画素を含んでなる撮像面� �用いて2次元画像として撮像する。

 撮像領域2040内で光を走査することにより 、多数の2次元画像データを一度に得ること� �できる。これらのデータはメモリ2013に記憶� ��れる。制御/解析部2012は、測距手段2041と協� ��することにより、所望の後方散乱光検出領� ��に対応する画素領域を2次元画像において決 定する。ここで、画素領域とは、散乱体の表 面において光照射位置から一定の位置関係に ある後方散乱光検出領域から放出される後方 散乱光が入射する撮像面上の画素で構成され る2次元画像上の領域をいう。前記画素領域� �構成する各画素からの光強度情報に基づい� �、散乱体内部の断層画像を構築することが� �きる。

 図21は、側面2の第1態様に係る散乱体内部 観察装置により得られる2次元画像を示す概� �図である。2次元画像2050を解析するためには 、散乱体上の所望の後方散乱光検出領域に対 応する2次元画像2050上の画素領域2051を決定す る必要がある。上述したように、側面2の第1� ��様に係る散乱体内部観察装置は測距手段を� ��備するため、撮像領域を算出することが可� ��である。算出された撮像領域と得られた2次 元画像を比較することにより、散乱体上の所 望の後方散乱光検出領域に対応した適切な画 素領域2051を2次元画像において選択すること� ��可能になる。すなわち、撮像素子先端から� ��乱体表面までの距離zから散乱体上での撮像 領域を決定し、その撮像領域中の光照射位置 および所望の後方散乱光検出領域の位置に基 づいて、その後方散乱光検出領域に対応する 画素領域2051を2次元画像上で決定することが� ��きる。図21において、前記画素領域2051はr1� �よびr2により特定される。

 上記解析方法を利用することにより、撮� ��範囲内で光を走査して複数の2次元画像を得 た場合、異なる撮影距離で撮像された画像で あっても、一定の深度における画像データを それぞれ選択的に取り出すことが可能になる 。結果として、撮影距離に合わせた画像処理 が可能となる。従って、撮影距離が同一でな くても、一定深度における断層画像を作成す ることができる。

 上記方法を逆に利用することにより、着� ��した画素領域から散乱体における後方散乱� ��検出領域を決定することもできる。決定さ� ��た後方散乱光検出領域と光照射位置との距� ��から、観察対象の深度を含めた位置情報を� ��析することができる。

 図22は、側面2の第1態様に係る散乱体内部 観察装置の変形例のブロック構成図である。 図22に示すように、撮像素子2110先端から散乱 体2008表面までの距離zを固定して光照射を行� ��てもよい。距離を固定する手段としては、� ��えば、側面2の第1態様に係る散乱体内部観� �装置に棒部材2061を具備させることが考えら� ��る。散乱体2008に棒部材2061の先端が接触す� �ようにして検出を行うことにより、撮像素� �2110先端から散乱体2008表面までの距離zを固� �して複数の画像データを得ることができる� �棒部材2061を移動可能に設置することにより� ��目的に応じて距離zを調節することも可能で ある。

 このように撮像素子先端から散乱体表面� ��での距離zを固定した場合、所望の後方散乱 光検出領域に対応する画素領域の大きさも固 定される。すなわち、上述した解析方法によ り決定される撮像領域が常に一定の大きさに なるため、前記撮像領域中の光照射位置およ び後方散乱光検出領域から決定されるr1およ� ��r2の大きさも固定される。r1およびr2が一度� ��定されれば、同一の手段で撮像する限り、� ��の画像においても同一のr1およびr2を利用し て同一深度の情報が得られるという利点を有 する。

 図23は、光照射位置を変化させて測定し� �ときの2次元画像データの模式図を示す。散� ��体内部の深さ方向の断層画像を得たい場合� ��光を走査して複数の2次元画像を得る必要が ある。図23の場合、撮像素子2110先端から散乱 体表面までの距離は固定されており、撮像領 域2070も移動しない。しかし、光照射手段2010� ��よって照射する位置を変動させることによ� ��、後方散乱光検出領域が移動する。この様� ��を図24に示す。

 図24は、光照射位置を変えて測定したと� �の等深度データの奇跡を示す模式図である� �図24(a)~(c)は、後方散乱光検出領域2071、2072お よび2073のそれぞれが移動した軌跡を示す。� �れぞれの後方散乱光検出領域は、同じ深度� �情報を有している。従って、複数の検出結� �を図24に示すように重ね合わせることにより 、その深度での断層画像を作成することがで きる。なお、データを重ね合わせる際に重複 する部分が生じるが、重複するデータから任 意のデータを選択的に用いるか、重複するデ ータの平均値を用いればよい。

 上述したように、側面2の第1態様に係る� �乱体内部観察装置は測距手段を備えている� �従って、撮像素子先端から散乱体表面まで� �距離が固定されておらず、撮像領域が異な� �場合であっても、複数の画像データの中か� �同じ深度のデータを選択的に用いることが� �能になる。得られたデータを図23および図24� ��示すように利用して、散乱体内の断層画像� ��構築することができる。

 このように、照射位置を移動させること� ��より、より多くの情報を簡便に取得するこ� ��ができる。なお、光照射手段2010は、移動可 能に設置されてよい。光照射手段2010は、そ� �自体が自由に移動できる構成であってもよ� �、あるいは光を照射する角度を変動させて� �射位置を移動させる構成であってもよい。

 なお、上述した各解析方法においては、� ��射位置と検出位置との距離を求める際、検� ��部の光学系の焦点距離や倍率などを考慮に� ��れる。さらに、内視鏡などの検出手段で用� ��られる撮像系の場合、歪曲収差が起こるこ� ��がある。この場合は、予め格子チャートな� ��で歪曲収差の影響の大きさを求めておき、� ��射位置と検出位置との距離を求める際に考� ��に入れる。

 図25は、側面2の第2態様に係る散乱体内部 観察装置のブロック構成図である。本態様で は、撮像領域内に指標2091を配置し、その像� �大きさに基づいて画素領域が決定されるこ� �を特徴とする。

 指標2091は、実際の指標の大きさと撮像さ れた2次元画像中での指標の大きさとの関係� �基づいて、散乱体2008上の所望の後方散乱光� ��出領域に対応した適切な画素領域を2次元画 像上で選択できるようにするために使用され る。従って、指標2091は、後方散乱光検出領� �と共に同一の2次元画像に撮像される必要が� ��り、そのためには撮像領域内に配置される� ��要がある。指標としては、例えば、予め大� ��さが測定された処置具の一部または測距用� ��治具を使用することができる。

 図26は、側面2の第2態様に係る散乱体内部 観察装置により得られる2次元画像を示す概� �図である。図26(b)は、図26(a)よりも撮像素子� ��散乱体との距離が短く、撮像領域が狭い場� ��の図である。図26(b)のように撮像領域が狭� �場合、指標は大きく写され、同一の後方散� �光検出領域を示す画素領域も大きくなる。� �のように撮像素子と散乱体との距離が一定� �ない画像が得られた場合であっても、指標� �実際の大きさと画像中の像の大きさとの関� �に基づいて、所望の後方散乱光検出領域に� �応する適切な画素領域を2次元画像上で選択� ��ることができる。また、画像間の指標の大� ��さを比較することにより、撮像領域が異な� ��複数の画像が得られた場合であっても、同� ��深度の情報を示す画素領域を選択すること� ��できる。結果として、撮影距離に合わせた� ��像処理が可能となる。すなわち、異なる撮� ��距離で撮像された画像であっても、一定の� ��度における画像データをそれぞれ選択的に� ��り出すことができ、一定深度における断層� ��像を作成することができる。

 また、予め大きさが測定された指標を使� ��することにより、2次元画像データ上の特定 の画素領域を基に、対応する散乱体上の後方 散乱光検出領域を解析することも可能である 。その後方散乱光検出領域と光照射位置との 距離から、観察対象の位置情報を解析するこ とができる。

 他の解析手段として、照射される光の画� ��内での強度分布の情報に基づいて画素領域� ��決定することもできる。

 例えば、レーザー光をある一定の対象に� ��射した場合、図27に示すような強度プロフ� �イルを示すことが既知である。図27において 、グラフの縦軸はレーザー光の強度を示す。 すなわち、光の強さはビーム中心で最も高く 、外側に移動するにつれて弱くなり、裾野が 広がった釣り鐘状の強度分布をなす。このよ うな分布は、ガウシアン分布と呼ばれ、レー ザーの空間強度分布として標準的なものであ る。

 本態様においては、図27のように、予め� �ーム強度が分かっている光源を利用して点� �射画像の強度プロファイルを作成しておく� �i1/i0およびi2/i0が常に一定になるようにr1お� �びr2を決定して画素領域を定めることにより 、複数の画像を解析する場合であっても同じ 深度の画像を切り出すことができる。この手 法を用いることで、撮影距離が不明であって も適切な画素領域を選択することができ、一 定深度における断層画像を作成することが可 能になる。

 側面2の散乱体内部観察装置は、より効率 的に検出を行うために、以下のように変形す ることも可能である。図28~30においては省略� ��るが、いずれの装置も、測距手段を備える� ��、指標を使用するか、または光の強度分布� ��利用して解析を行うものとする。

 図28~30は、側面2に係る散乱体内部観察装� ��の変形例を表すブロック図である。図28は� �スポット状の照明光を発する光照射手段2120� ��複数備えられた装置である。図29は、ライ� �状の照明光を発する光照射手段2130が備えら� ��た装置である。図30は、ライン上の照明光� �発する光照射手段2140が複数備えられた装置� ��ある。これらの変形例によれば、一度の測� ��で多くのデータを検出することができ、測� ��時間をより短縮することができる。なお、� ��イン状の照明光は光強度が均一であること� ��好ましい。あるいは、光の強度に応じて補� ��を行う手段を備えることが好ましい。また� ��光照射手段が複数備えられる場合、各光照� ��手段は、それぞれの光によって得られる検� ��データが互いに干渉しない程度離れた位置� ��配置される。

 以上説明したように、側面2では検出され るデータが2次元画像データであるため、照� �位置から任意の距離だけ離れた位置のデー� �を自由に選択することができる。それ故、� �射位置および検出位置を設定する際の自由� �が高い。また、一度の計測でより多くの情� �を取得することができる。測距手段を備え� �いる、指標を使用する、または光強度分布� �利用することにより、得られた2次元画像デ� ��タの中から、散乱体上の所望の後方散乱光� ��出領域に対応した適切な画素領域を選択す� ��ことが可能である。その上、散乱体と非接� ��で計測を行うため、より広い領域を一度に� ��測することができ、深部の情報も簡便に取� ��することができる。そのため装置を大型化� ��る必要がない。さらに、照射位置および検� ��位置の自由度が高いため、所望の位置の任� ��の深度における情報を容易に得ることがで� ��る。

 側面2は上記実施形態に限定されるもので はなく、その要旨を逸脱しない範囲において 様々な変形や変更が可能である。また、上記 実施形態に開示されている複数の構成要素を 適宜組合せることも可能である。例えば、実 施形態に示される全構成要素から幾つかの構 成要素を削除してもよい。さらに、異なる実 施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせて もよい。

 以上の説明によれば、側面2は以下に示す ように表現される発明であると理解できる。

 12.散乱媒質の内部に観察対象を含んでなる� ��乱体の表面に、観察対象と散乱媒質とで光� ��特性の異なる光を照射する光照射手段と、
 前記光照射手段により前記散乱体表面の任� ��の光照射位置に照射された光の後方散乱光� ��、複数の画素を含んでなる撮像面を用いて2 次元画像として撮像する撮像手段と、
 前記散乱体の表面において前記光照射位置� ��ら一定の位置関係にある後方散乱光検出領� ��から放出される後方散乱光を前記撮像手段� ��より検出するために、前記後方散乱光検出� ��域から放出された散乱光が入射する前記撮� ��面上の画素で構成される画素領域を、前記2 次元画像において決定する画素領域決定手段 と、
 前記画素領域を構成する各画素からの光強� ��情報から、前記散乱体内部の断層画像を構� ��する画像構築手段とを備える散乱体内部観� ��装置。

 13.前記画素領域決定手段は、撮像素子先� ��から散乱体までの距離を測定する測距手段� ��より測定された距離に基づいて画素領域が� ��定されることを特徴とする、前記12.に記載� ��散乱体内部観察装置。

 14.前記画素領域決定手段は、前記撮像手� ��で撮像される範囲内に配置された指標の像� ��大きさに基づいて画素領域が決定されるこ� ��を特徴とする、前記12.に記載の散乱体内部� ��察装置。

 15.前記指標は処置具の一部である、前記1 4.に記載の散乱体内部観察装置。

 16.前記画素領域決定手段は、照射される� ��の画像内での強度分布の情報に基づいて前� ��画素領域が決定されることを特徴とする、� ��記12.に記載の散乱体内部観察装置。

 17.散乱媒質の内部に観察対象を含んでなる� ��乱体の表面に、観察対象と散乱媒質とで光� ��特性の異なる光を照射する工程と、
 前記光照射手段により前記散乱体表面の任� ��の光照射位置に照射された光の後方散乱光� ��、複数の画素を含んでなる撮像面を用いて2 次元画像として撮像する工程と、
 前記散乱体の表面において前記光照射位置� ��ら一定の位置関係にある後方散乱光検出領� ��から放出される後方散乱光を前記撮像手段� ��より検出するために、前記後方散乱光検出� ��域から放出された散乱光が入射する前記撮� ��面上の画素で構成される画素領域を、前記2 次元画像において決定する工程と、
 前記画素領域を構成する各画素からの光強� ��情報から、前記散乱体内部の断層画像を構� ��する工程とを含む散乱体内部観察方法。

<側面3>
 側面3は、散乱体による後方散乱光を計測す ることにより散乱体内部を観測する装置及び 方法に関する。

〔背景技術〕
 生体等の散乱体の内部を観測するには様々� ��手法がある。その一つである光を用いた観� ��は、用いる光の波長を選択することにより� ��定の対象を観測できるという利点を有して� ��る。この手法では、特定の対象(異質部分)� �吸収される波長の光を散乱体に照射し、そ� �後方散乱光強度を計測することにより、散� �体内部に存在する異質部分の位置と深度情� �を得ることができる。後方散乱光は、照射� �置と計測位置との距離が大きくなるほど、� �乱体のより深部を通ってきた光であること� �知られている。

 特開2006-200943号公報には、光照射手段の� �置から順次遠ざかる位置に複数の光検出手� �を備えた構成を有する生体光観測装置が開� �されている。また、該装置による計測結果� �基づいて、生体の断層画像を再構成する手� �も開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕
 上記のような従来の装置では光照射手段と� ��検出手段が一体に構成されているために、� ��射位置と検出位置との距離が固定されてい� ��。そのため、任意の深度で観測を行うこと� ��できないという問題がある。また、従来は� ��必要な後方散乱光をも検出しており、検出� ��ータに無駄が多いという問題がある。

 上記問題に鑑み、側面3では、任意の深度 からの後方散乱光を効率的に取得することが 可能な散乱体内部観測装置及び方法を提供す ること目的とする。

〔課題を解決するための手段〕
 側面3によれば、散乱体内部の異質部分(す� �わち観察対象)の情報を取得する散乱体内部� ��測装置であって、前記散乱体を構成する散� ��媒質と前記異質部分とで光学特性の異なる� ��長を少なくとも含む光を前記散乱体に照射� ��る照明手段(すなわち光照射手段)と、前記� �乱体を撮像する撮像素子と、該撮像素子が� �像する検出範囲を限定する撮像光学系と、� �検出範囲に所望の領域が含まれるように調� �する検出範囲可変機構を含み、前記照明手� �により照射された光の後方散乱光を検出し� �該後方散乱光の光強度データを取得する検� �手段と、前記検出手段により取得された光� �度データを解析し、前記検出範囲可変機構� �制御する解析/制御手段と、前記検出手段に� ��り取得された光強度データから、前記散乱� ��内部の任意の深度における断層画像を作製� ��る画像処理手段(すなわち画像構築手段)と� �具備することを特徴とする散乱体内部観測� �置(すなわち散乱体内部観察装置)、並びに、 該装置を用いた散乱体内部観測方法(すなわ� �散乱体内部観察方法)が提供される。

〔発明の効果〕
 側面3によれば、後方散乱光を2次元画像と� �て検出し、さらに、後方散乱光を検出する� �囲を調節することにより、任意の深度の情� �を簡便且つ効率良く取得することができる� �

〔発明を実施するための最良の形態〕
 以下、側面3の散乱体内部観測装置及び該装 置を用いた観測方法について説明する。側面 3において、散乱体とは、主に散乱媒質から� �成される物体を指し、例として生体が挙げ� �れる。散乱媒質とは、少なくとも光を散乱� �る性質を示し、吸収よりも散乱のほうが支� �的であるものである。

 側面3の散乱体内部観測装置は、散乱体内 部の散乱媒質中に存在する異質部分を観測す るための装置である。側面3において異質部� �とは、透過率、屈折率、反射率、散乱係数� �吸収係数などの光学特性が散乱媒質と異な� �ものである。例として血管が挙げられるが� �これに限定されない。

 以下、側面3の実施形態を図面に従って説明 する。なお、以下の説明において、略同一の 機能及び構成を有する構成要素については、 同一符号を付し、重複説明は必要な場合にの み行う。  
 (第1実施形態)  
 図31は側面3の第1実施形態に係る散乱体内部 観測装置3100の概略機能ブロック図である。� �図に示すように、散乱体内部観測装置3100は� ��照明手段3101、検出手段3102、解析/制御部3103 、画像処理部3107を備える。

 照明手段3101は、散乱媒質と異質部分とで 光学特性の異なる波長を少なくとも含む光を 発生し、散乱体に照射する手段である。本実 施形態の散乱体内部観測装置3100は、図31に示 すように、光源3101aと、発生された光を導光� ��るための光ファイバーを用いた導光体3101b� �、光ファイバーにより伝播され射出される� �散光を限定された領域に照射するために細� �平行の光束に変換する集光体3101cによって構 成される照明手段3101を具備する。この時、� �光体3101cにより、光束を細い平行状にするこ とに限らず、狭い範囲を照明するために集光 しても良いし、広い範囲を照明するための集 光体を用意しても良い。照明手段3101は解析/� ��御部3103からの制御信号に基づいて光を散乱 体Sに向けて照射する。なお、集光体3101cによ って光が照射される散乱体表面上の領域を照 明範囲と称し、図31では符合3104の矢印で示さ れる範囲である。

 光源3101aには、散乱媒質と異質部分で光� �特性の異なる波長の光を発生するものが用� �られる。この時、散乱媒質や異質部分の光� �特性が分かっており、上記特性を有する特� �の波長が特定できている場合は、その波長� �急峻なピークを持つような波長分布を取る� �源3101aを選択することが最も望ましいが、こ れに限定されず、散乱媒質と異質部分で光学 特性が異なることが特定できた波長を含めば 、波長幅の広い光源を用いても良い。一方、 散乱媒質や異質部分の光学特性が分かってい ない場合には、散乱媒質と異質部分で光学特 性が異なる波長をなるべく含むようにより波 長幅の広い光源を選択すると良い。導光体310 1bには、光ファイバーが好適に用いられるが� ��これに限定されず、リレーレンズによって� ��成することもできる。集光体3101cにはレン� �が好適に用いられるがこれに限定されず、� �ラーによって構成してもよい。或いは、プ� �ズムや回折格子で構成してもよい。

 或いは、光源として予め光束を絞ったレ� ��ザ光等を使用し、集光体3101cを用いなくと� �よい。また或いは、集光体3101cを用いる代わ りにマスク等により、照明範囲を限定しても よい。

 検出手段3102は、照明手段3101により発せ� �れる光の波長を含む波長帯に感度を有し、� �乱体表面上から出射される後方散乱光を検� �して、その光強度データを取得する手段で� �る。本実施形態の散乱体内部観測装置3100は� ��光源3101aより発せられる光の波長を含む波� �帯域に感度を有し、散乱体の表面から出射� �れる後方散乱光を撮像する撮像素子3102aと、 該撮像素子が撮像する検出範囲3105を限定す� �撮像光学系3102bと、該検出範囲3105に所望の� �域3106が含まれるように調節する検出範囲可� ��機構3102cによって構成される検出手段3102を� ��備する。

 所望の領域3106とは、所望の深度について の後方散乱光が出射される散乱体表面上の領 域を意味し、検出領域とも称する。その模式 図を図32に示す。図32は、散乱体Sの表面を上� ��から見た図である。照明手段3101から発せら れた光は散乱体Sの表面上の照明範囲3104を照� ��し、照明された光は散乱体内を伝播して散� ��体表面から射出する。照明手段に点照明が� ��いられる場合、後方散乱光は一般に同心円� ��に伝播する。例えば、ある深度の断層画像� ��作製しようとする場合、照明位置からその� ��度と対応する距離を隔てた位置において後� ��散乱光を検出する必要がある。従って、後� ��散乱光を検出する領域は、図32符合3106で示� ��斜線領域のようにリング形状となる。

 そこで、側面3の観測装置に具備される検 出範囲可変機構3102cは、検出範囲3105が所望の 領域3106を無駄なく含むように調節する。検� �範囲可変機構3102cは、例えば光学系であって よく、ズームレンズなどであってよいが、こ れらに限定されない。検出範囲可変機構3102c� ��よって、検出範囲が調節されることにより� ��不要な後方散乱光の検出が減少され、検出� ��データ解析の効率を向上させることができ� ��。

 本実施形態の散乱体内部観測装置におい� ��、撮像素子3102aには、複数点を同時に検出� �るCCD等のような撮像素子を用いることがで� �る。また、撮像光学系3102bには、例えばレン ズ等を用いることができる。

 解析/制御部3103は、検出手段3102により取� ��された光強度データを解析し、解析結果に� ��づいて、撮像素子3102a及び検出範囲可変機� �3102cを制御する手段である。解析/制御部3103� ��、解析のための適宜のソフトウェアが予め� ��ンストールされているコンピュータ等の制� ��装置が好適に用いられる。なお、図31では� �解析/制御部3103は、撮像素子3102a及び検出範� ��可変機構3102cの両者を制御するように構成� �れているが、これに限定されず、検出範囲� �変機構3102cを制御するための第2制御部を備� �、解析/制御部3103からこの第2制御部に信号� �伝達され、それに基づいて、第2制御部が検� ��範囲可変機構3102cを制御する構成であって� �よい。

 画像処理部3107は、検出手段3102により取� �された光強度データに基づいて、散乱体内� �の任意の深度における断層画像を作製する� �段である。

 本実施形態に係る散乱体内部観測装置3100 はさらに、表示部3108及び入力部3109を備える� ��とができる。表示部3108は、撮像素子3102aに� ��って撮像された光強度データの2次元画像や 、画像処理部3107によって作製された断層画� �を表示する手段であり、例えばモニターな� �を用いることができる。入力部3109は、照明� ��検出または表示方法などの指令を入力する� ��段であり、例えばキーボードなどが用いら� ��るがこれに限定されない。

 上記の照明手段3101、検出手段3102、解析/� ��御部3103、画像処理部3107、表示部3108及び入� ��部3109は、電気信号が伝送される信号回路に よって互いに接続されてよい。図31において� ��表示部3108は画像処理部3107と接続され、入� �部3109は解析/制御部3103と接続されているが� �これに限定されず、接続関係は適宜変更可� �である。

 本実施形態に係る散乱体内部観測装置3100 の作用を説明する。

 まず、照明手段3101から散乱体に光を照射 する。この照射光は散乱体S内部の散乱媒質� �より反射、散乱、吸収され、後方散乱光と� �る。この後方散乱光を検出手段3102が2次元画 像として検出し、光強度データを取得する。

 次いで、取得された光強度データを解析� ��、散乱体表面上の所望の領域(検出領域)3106� ��決定する。検出領域の決定は、後述するよ� ��に、予め解析/制御部3103に記憶された設定� �基づいて自動で行われてもよく、或いは、� �示部3108に光強度データの2次元画像を表示さ せ、使用者がその場で領域を決定してもよい 。検出領域3106は、観測したい深度や、得ら� �る断層画像の精度などによって決定される� �

 検出領域3106が決定されると、その結果に 基づいた信号が解析/制御部3103から検出範囲� ��変機構3102cに送信される。検出範囲可変機� �3102cは信号に基づいて検出範囲3105を調節す� �。その結果、検出領域3106は検出範囲3105を無 駄なく含むように調節される。

 次いで、決定された検出範囲内3105におい て、再び後方散乱光を検出し、光強度データ を取得する。これにより取得された光強度デ ータを解析し、画像処理部3107において、断� �画像が作製される。作製された断層画像は� �表示部3108により表示される。

 以上説明したように、側面3の散乱体内部 観測装置によれば、所望の検出領域を含む検 出範囲を決定し、その範囲内で検出を行うこ とにより、効率的にデータを取得することが できる。また、解析するデータ量が低減され るため、解析時間を短縮することもできる。

 (第2実施形態)  
 次に、側面3の第2実施形態を説明する。図33 は、第2実施形態に係る散乱体内部観測3110の� ��略機能ブロック図である。本実施形態に係� ��散乱体内部観測装置3110は、上記第1実施形� �の散乱体内部観測装置3100と同様の構成に加� ��て、さらに、検出部3102にスキャンミラー311 1を備える。

 スキャンミラー3111は、解析/制御部3103か� ��の信号に基づき、散乱体表面上の検出範囲3 105を移動させる。本実施形態に係る散乱体内 部観測装置3110は、スキャンミラー3111を備え� ��ことにより、検出範囲3105を撮像素子の視野 内の任意の位置に移動させることができる。

 (第3実施形態)  
 次に、側面3の第3実施形態を説明する。図34 は、第3実施形態に係る散乱体内部観測3200の� ��略機能ブロック図である。第3実施形態に係 る散乱体内部観測3200は、上記第1実施形態に� ��る散乱体内部観測装置と基本的に同様の構� ��を有し、照明手段3201、検出手段3202、解析/� ��御部3203、画像処理部3207、表示部3208及び入� ��部3209を備える。

 本実施形態に係る散乱体内部観測装置3200 は上記構成に加えて、照明手段に照明用スキ ャンミラー(すなわち照射用スキャンミラー)3 212が備えられ、検出手段に検出用スキャンミ ラー3211が備えられる。

 さらに、本実施形態に係る散乱体内部観� ��装置3200は、スキャンミラー3211及び3212を制� ��するための走査制御部3213を備える。

 スキャンミラーは、ミラーの角度を変化� ��せることにより、検出範囲や照明範囲を散� ��体表面上で任意に移動させることができる� ��本実施形態に係る散乱体内部観測装置3200は 、スキャンミラーを備えることにより、検出 範囲3105が検出領域3106を含むように、検出範� ��3105を移動させることができると共に、照明 範囲3104や検出範囲3105を走査させることがで� ��る。

 本実施形態に係る散乱体内部観測装置3200 は、照明範囲3104及び検出範囲3105が走査可能� ��あるため、観測装置本体を動かすことなく� ��多数の測定点で検出を行うことができる。� ��って、より簡便に多くの光強度データを取� ��することができ、簡便且つ短時間で断層画� ��を得ることができる。

 照明用スキャンミラー3212及び検出用スキ ャンミラー3211は、走査制御部3213によって制� ��される。走査制御部3213は、解析/制御部3103� ��らの信号に基づいて、それぞれのスキャン� ��ラーを制御する。走査制御部3213は、好まし くは、照明範囲3104と検出範囲3105が散乱体表� ��上で一定の位置関係を維持したまま走査さ� ��るように、両スキャンミラーを連動して制� ��する。両スキャンミラーを連動して制御す� ��ことにより、走査の間、一定の条件で検出� ��行うことができる。

 スキャンミラーは、走査用に通常使用さ� ��るミラーを用いればよく、例えば、ガルバ� ��ミラー、ポリゴンミラー、MEMSミラーなどを 用いることができる。ガルバノミラーやポリ ゴンミラーのように2枚のミラーを用いるス� �ャンミラーは、安価であり、制御が容易で� �る。一方、MEMSミラーは制御が難しいが、構� ��を単純化できる。

 本実施形態に係る散乱体内部観測装置3200 の作用を説明する。

 まず、上記第1実施形態について説明した ように、検出領域を決定する。その結果に基 づき、解析/制御部3203がスキャンミラー3211及 び検出範囲可変機構3202cを制御し、該検出領� ��が含まれるように検出範囲を調節する。

 以上の工程によって、検出手段が検出範� ��3105を捉えると、照明用スキャンミラー3212� �検出用スキャンミラー3211の角度を変化させ� ��走査しながら、後方散乱光の検出を行う。� ��査は、解析/制御部3203からの信号に従って� �走査制御部3213がスキャンミラー3211及び3212� �制御し、照明範囲3104と検出範囲3105を移動さ せることによって行われる。走査の際には、 照明範囲3104と検出範囲3105が散乱体表面で一� ��の位置関係を維持されように、照明用スキ� ��ンミラー3212と検出用スキャンミラー3211が� �動して制御される。

 次いで、画像処理部3207において、取得さ れた光強度データから散乱体内部の任意の深 度における断層画像が作製される。

 本実施形態にかかる散乱体内部観測装置3 200によれば、照明範囲及び検出範囲が走査さ れることにより、より簡便に多くの光強度デ ータを取得することができ、簡便且つ短時間 で断層画像を得ることができる。

 なお、照明用スキャンミラー3212と検出用 スキャンミラー3211を、必要であれば、それ� �れ独立して制御及び走査してもよい。

 (第4実施形態)  
 次に、側面3の第4実施形態を説明する。図35 は、第4実施形態に係る散乱体内部観測装置33 00の概略機能ブロック図である。同図に示す� ��うに、散乱体内部観測装置3300は、照明手段 3301、検出手段3302、解析/制御部3303、画像処� �部3307、さらに、ハーフミラー3314、スキャン ミラー3311、及び走査制御部3313を備える。ま� ��任意に、表示部3308及び入力部3309を備える� �とができる。検出手段3302は、撮像素子3302a� �、撮像光学系3302bと、検出範囲可変機構3102c� ��含む。照明手段3301は、光源3301aと、光学系3 301bを含む。

 本実施形態に係る散乱体内部観測装置3300 は、照明手段と検出手段が、それらの光軸が 同軸となるように配置された構成を有する。 ハーフミラー3314は、照明手段と検出手段の� �軸を同軸にするために備えられ、撮像素子33 02aと、撮像光学系3302bとの間に配置される。

 照明手段に含まれる光学系3301bは、光源33 01aとハーフミラー3314の間に備えられ、撮像� �学系3302bと相俟って、照明光を照明範囲3104� �照射する光束に変換する役割を果たすもの� �ある。光学系3301bには、例えばレンズなどが 用いられる。

 スキャンミラー3311は、照明範囲と検出範 囲の両方を走査するために備えられ、ハーフ ミラー3311と撮像光学系3302bとの間に配置され る。

 本実施形態に係る散乱体内部観測装置3300 は、上記構成を有することにより、照明範囲 と検出範囲の走査を同じスキャンミラーで行 うことができる。即ち、散乱体内部観測装置 に備えられるスキャンミラーを一組にするこ とができる。

 上記第3実施形態のように、二組のスキャ ンミラーを連動させて制御することは困難で ある。本実施形態に係る散乱体内部観測装置 3300では、照明範囲と検出範囲を一つのスキ� �ンミラーで走査可能であり、スキャンミラ� �の制御を容易にすることができると共に、� �置の構成を単純化することもできる。

 図36は、第4実施形態の変形例に係る散乱� ��内部観測装置3310の概略機能ブロック図であ る。この散乱体内部観測装置3310では、スキ� �ンミラー3318を備える。本変形例では、1枚の ミラーでスキャンを行うMEMSミラーを用いる� �MEMSミラーを用いる場合、例えば図36に示す� �うに、光源3301a、光学系3301b、ハーフミラー3 314及びスキャンミラー3318までが、撮像光学� �3302bと直角に配置され、ハーフミラー3314か� �、照明手段3301と直角方向に撮像素子3302aが� �置されるが、これに限定されず、種々の配� �をとることができる。本変形例では、MEMSミ� ��ーを用いることにより、装置の構成を単純� ��することができる。

 以上に説明した各実施形態における散乱� ��内部観測装置は、さらに、所望の領域を決� ��する検出領域決定手段を含むことができる� ��該検出領域決定手段は、例えば、解析/制御 手段に含まれることができるが、これに限定 されない。

 検出領域決定手段は、取得された光強度� ��ータを解析し、散乱体表面上の所望の領域( 検出領域)3106を決定する手段である。検出領� ��の決定は、予め解析/制御部などに記憶され た設定に基づいて自動で行われてもよく、或 いは、表示部に光強度データの2次元画像を� �示させ、使用者がその場で領域を決定して� �よい。

 またさらに、散乱体内部観測装置は、所� ��の領域を決定するための設定を入力する入� ��手段(すなわち設定入力手段)を備えること� �できる。入力手段は、例えば、予め解析/制� ��部などに設定を入力するためのキーボード� ��どであってもよく、或いは、表示部に表示� ��れた2次元画像上で領域を指示するタッチパ ネル形式の操作盤などであってもよい。

 ここで、検出領域の例を図37を参照して� �明する。

 図37に、照明範囲3104と検出領域3105の関係 を例示する。図37(a)及び(b)に示すように、照� ��が点照明の場合、後方散乱光は同心円状に� ��播する。検出領域は、観測したい深度に基� ��いて決定される。よって、観測したい深度� ��決定すると、照明範囲3104と検出領域3106と� �距離が決定される。このとき、後方散乱光� �リング形状であるので、検出領域3106の幅も� ��定する必要がある。検出領域3106の幅は、観 測情報の所望の精度に依存して適宜決定する ことができる。これによって、検出領域3106� �決定される。

 次に、検出範囲3105が検出領域3106のどの� �分を含むかが決定される。図37(a)に示すよう に、リング形状の検出領域3106の一部を含め� �場合と、図37(b)に示すように、リング形状の 検出領域3106の全体を含める方法がある。

 図37(a)のように、一部を含める場合は、� �出工程の際に走査点が多くなるが、撮像す� �範囲が小さいため、拡大して撮像すること� �でき、高画素数で撮像することができる。� �って、細かい領域が観察でき、分解能が高� �という利点がある。一方、図37(b)のように、 全体を設定する場合は、解像度は低いが、走 査点が少なくてすみ、簡便且つ短時間で断層 画像を作製することができるという利点があ る。

 なお、図37(a)及び(b)に示したような点照� �以外の照明を用いることもできる。図37(c)は ライン状の照明の例である。また、図37(d)に� ��すように、複数の点照明を用いることもで� ��る。これらの場合も、検出領域は適宜決定� ��ることができる。ライン照明や多点照明を� ��いることにより、一度の測定で多くのデー� ��を検出することができ、測定時間をより短� ��することが出来る。なお、ライン状の照明� ��は光強度が均一であることが好ましい。或� ��は、光の強度に応じて補正を行う手段を備� ��ることが好ましい。また、複数の点照明を� ��いる場合、各照明は、それぞれの光によっ� ��得られる検出データが互いに干渉しない程� ��離れた位置に配置されることが好ましい。

 検出領域の決定と、検出領域の何れの部� ��を検出範囲に含めるかは、種々の条件を鑑� ��て、技術者が適宜設定することができる。

 上記のような検出領域及び検出範囲の設� ��は、使用者が手動で行うこともできるが、� ��動で決定することもできる。次に、検出領� ��を自動で決定する実施形態を説明する。

 まず、後方散乱光を検出して光強度デー� ��を取得する。取得された光強度データを、� ��析/制御手段により解析し、図38(a)に示すよ� ��な空間的な光強度分布データを作製する。

 次に、図38(a)に示したような空間的な光� �度分布データ画像において、光の強度情報� �位置情報を得る。そして、最大強度点、即� �、照明点のX,Y座標を決定する。照明点の決� �に続いて、該照明点を通るライン上におけ� �光強度の変化をプロットすると、図38(b)に示 すようなグラフが得られる。例えば検出領域 の全体を検出範囲に含める場合、このグラフ において、立ち上がり点と収束点を決定し、 その座標を求めることにより、図38(a)に示す� ��間的な光強度分布データ画像において範囲� ��決定することができる。或いは、図38(b)に� �すようなグラフにおいて中心点を決定し、� �計的処理によってグラフの裾野部分を切り� �てることにより、範囲を定めることもでき� �。また或いは、図38(b)に示すようなグラフを 基に光強度の累積グラフを作製し、その傾き から立ち上がり点と収束点を算出して座標を 求めてもよい。

 照明点を通るラインをX,Y座標上の角度を� ��えながら、この工程を繰り返し行うことに� ��り、検出領域を決定することができる。検� ��領域が決定されると、図38(c)に示すように� �不要な部分が排除され、検出範囲がほぼ所� �の領域のみを含むようにすることができる� �

 なお、上記の説明では、照明点を通るラ� ��ン上における光強度の変化をプロットした� ��、これに限定されず、例えば、X,Y座標軸に� ��行なライン上でプロットしてもよい。その� ��合、図38(a)に示す空間的な光強度分布デー� �画像において、ラインを少しずつ移動させ� �がらプロットを行う。また、リング状の検� �領域の一部を検出範囲とする場合は、観測� �たい深度と精度から算定した照明-検出間距� ��と幅に基づいて、図38(b)のグラフ上の該当� �分を決定する。

 以上の実施形態によれば、検出領域を自� ��で設定することができ、散乱体内部の観測� ��より簡便、迅速且つ効率的に行うことがで� ��る。

 次に、側面3の他の態様に従って提供され る、散乱体の表層付近から生じるノイズを除 去する機能を備えた散乱体内部観測装置を説 明する。

 本態様における散乱体内部観測装置は、� ��乱体の表面や表層付近によるノイズを除去� ��た、深部処理画像を作製するものである。� ��出手段によって検出される後方散乱光には� ��散乱体の表面からの反射光も含まれている� ��散乱体の表面には、微小な凹凸が存在する� ��め、反射光が散乱して強弱を生じ、断層画� ��を作製する際のノイズとなり得る。また、� ��出される後方散乱光には比較的浅い深度か� ��の後方散乱光も含まれており、深部からの� ��方散乱光によって断層画像を作製する際に� ��これもノイズとなる。

 そこで、本態様における散乱体内部観測� ��置は、ノイズが除去された断層画像を提供� ��ることを可能にするものである。

 ノイズが除去された断層画像は、以下の( 1)~(3)のいずれかの方法によって作製すること ができる。

 (1)表層断層画像と深部断層画像を別々に� ��製し、深部断層画像から表層断層画像を減� ��する。ここで、表層断層画像とは、散乱体� ��比較的浅い部分からの後方散乱光と、散乱� ��の表面からの反射光とから作製される断層� ��像である。一方、深部断層画像とは、所望� ��深度の断層画像であるが、これには表層か� ��の後方散乱光も含まれている。

 表層断層画像と深部断層画像を別々に作� ��するために、本方法では、図39に示すよう� �、照明手段と検出手段の距離を変化させる� �表層断層画像を作製する際には、図39(a)に示 すように、αの位置で検出する。すると、図3 9(b)に示すような表層断層画像Xが得られる。� ��た、深部断層画像を作製する際には、図39(c )に示すように、βの位置で検出する。すると 、図39(d)に示すような深部断層画像Yが得られ る。

 なお、図39(a)及び(c)では、説明のために� �照明手段と検出手段の距離を変化させたが� �これに限定されず、検出手段によって取得� �れた光強度データを解析する際、表層画像� �作製するためにデータを抽出する点の距離� �、深部断層画像を作製するためにデータを� �出する点の距離よりも短くすることにより� �便にそれぞれの断層画像を得ることができ� �。

 次に、図39(e)に示すように、深部断層画� �Yから表層断層画像Xを減算する。これにより 、表層のノイズが除去された深部処理画像Z� �得ることができる。なお、表層断層画像Xは� ��深部断層画像Yよりも光強度が大きいため、 表層断層画像Xに定数nを掛けて光強度を調節� ��る。定数nは、表層断層画像Xと深部断層画� �Yの光強度の平均が同程度になるように決定� ��ればよい。

 演算方法は、例えば作製された画像上の� ��素毎に、光強度を演算することにより行う� ��とができる。或いは、撮像素子上の画素毎� ��、光強度を演算することにより行うことが� ��きる。また複数の画素の光強度の平均を算� ��し、その平均値を用いて演算してもよいが� ��これらに限定されず、適切な方法を選択す� ��ことができる。

 (2)上記(1)の方法と同様に、表層断層画像� ��深部断層画像を別々に作製する。本方法で� ��、各断層画像を作製するために、異なる波� ��の光を照明として用いる。例えば、図40(a)� �示すように、表層断層画像を作製する場合� �、波長λ1の光を照射する光源1を用いる。す� ��と、図40(b)に示すような表層断層画像Xが得� ��れる。また、深部断層画像を作製する際に� ��、図40(c)に示すように、波長λ2の光を照射� �る光源2を用いる。すると、図40(d)に示すよ� �な深部断層画像Yが得られる。表層断層画像� ��作製する際には、より散乱の強い光、即ち� ��波長の短い光を用いる。反対に、深部断層� ��像を作製する際には、より散乱の弱い光を� ��いる。

 次いで、図40(e)に示すように、深部断層� �像Yから表層断層画像Xを減算する。断層画像 の演算方法は上記方法(1)と同様である。これ により、表層のノイズが除去された断層画像 Zを得ることができる。

 (3)図41(a)に示すように、通常の通りに後� �散乱光の検出を行い、図41(b)に示すような深 部断層画像Yを作製する。この深部断層画像Y� ��2次元フーリエ変換すると、図41(c)に示すよ� ��な、横軸に深部断層画像Yの水平方向周波数 、縦軸に深部断層画像Yの垂直方向周波数を� �り、フーリエ変換後の振幅スペクトルを輝� �値として表した画像が得られる。なお、こ� �での周波数とは、画像上の周波数であり、� �れは空間周波数とも称する。

 図41(c)に示す画像において、深部断層画� �Yの空間周波数の低周波成分は図41(c)に示す� �像の中心部に対応し、高周波成分は図41(c)に 示す画像の周辺部に対応する。画像において 、高周波数部分は、散乱体の表面及び表層か ら得られるノイズ成分に対応する。反対に、 低周波数部分は、散乱体の深部から得られる 成分に対応する。

 このフーリエ変換後の画像において、低� ��波数部分のみを選択し、逆フーリエ変換す� ��ことにより、ノイズが除去された深部処理� ��像Zを得ることができる。

 また或いは、図41(d)に示すように、深部� �層画像Yから、高周波数成分を逆フーリエ変� ��して得られた表層断層画像Xを減算すること によって、深部処理画像Zを得ることもでき� �。

 なお、高周波数と低周波数を区切る閾値� ��、観察対象の異質部分のサイズや位置によ� ��て、適宜設定することができる。

 以上に説明した方法は、上記第1~4実施形� ��にかかる散乱体内部観測装置によって実施� ��ることができる。例えば、深部断層画像と� ��層断層画像は、画像処理手段によって行い� ��演算は解析/処理手段によって行うことがで きる。

 或いは、画像化手段、演算手段を含む制� ��手段を備えてもよく、構成は適宜選択する� ��とができる。

 側面3は上記実施形態に限定されるもので はなく、その要旨を逸脱しない範囲において 様々な変形や変更が可能である。また、上記 実施形態に開示されている複数の構成要素を 適宜組合せることも可能である。例えば、実 施形態に示される全構成要素から幾つかの構 成要素を削除してもよい。さらに、異なる実 施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせて もよい。

 以上の説明によれば、側面3は以下に示す ように表現される発明であると理解できる。

 18.散乱体内部の異質部分の情報を取得する� ��乱体内部観測装置であって、
 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質� ��分とで光学特性の異なる波長を少なくとも� ��む光を前記散乱体に照射する照明手段と、
 前記散乱体を撮像する撮像素子と、該撮像� ��子が撮像する検出範囲を限定する撮像光学� ��と、該検出範囲に所望の領域が含まれるよ� ��に調節する検出範囲可変機構を含み、前記� ��明手段により照射された光の後方散乱光を� ��出し、該後方散乱光の光強度データを取得� ��る検出手段と、
 前記検出手段により取得された光強度デー� ��を解析し、前記検出範囲可変機構を制御す� ��解析/制御手段と、
 前記検出手段により取得された光強度デー� ��から、前記散乱体内部の任意の深度におけ� ��断層画像を作製する画像処理手段とを具備� ��ることを特徴とする散乱体内部観測装置。

 19.前記検出手段がさらに、前記検出範囲� ��移動させ得るスキャンミラーを備えること� ��特徴とする、前記18.に記載の散乱体内部観� ��装置。

 20.前記照明手段が照明用スキャンミラーを� ��え、
 前記検出手段が検出用スキャンミラーを備� ��、
 両スキャンミラーを制御して、前記照明手� ��によって照明される照明範囲と前記検出範� ��を散乱体表面上で走査させる走査制御手段� ��さらに備えることを特徴とする前記18.に記� ��の散乱体内部観測装置。

 21.前記照明手段及び前記検出手段が、それ� ��の光路が同軸になるように配置され、
 前記照明手段によって照明される照明範囲� ��び前記検出範囲を散乱体表面上で走査させ� ��スキャンミラーを備えることを特徴とする� ��記18.に記載の散乱体内部観測装置。

 22.前記所望の領域を決定する検出領域決� ��手段をさらに含むことを特徴とする、前記1 8.~21.の何れか一に記載の散乱体内部観測装置 。

 23.前記所望の領域を決定するための設定� ��入力する入力手段をさらに備える、前記22.� ��記載の散乱体内部観測装置。

 24.散乱体内部の異質部分を観測する散乱体� ��部観測方法であって、
 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質� ��分とで光学特性の異なる波長を少なくとも� ��む光を前記散乱体に照射する工程と、
 前記照射された光の後方散乱光を検出し、� ��後方散乱光の光強度データを取得する工程� ��、
 前記工程により取得された光強度データを� ��析し、散乱体表面における検出領域を決定� ��る工程と、
 前記工程により決定された検出領域の後方� ��乱光を検出し、光強度データを取得する工� ��と、
 前記工程により取得された光強度データか� ��、前記散乱体の断層画像を作製する画像処� ��工程を含むことを特徴とする方法。

 25.前記後方散乱光の検出が行われる検出� ��囲に、前記決定された検出領域が含まれる� ��うに調節する工程を含む、前記24.に記載の� ��法。

 26.前記散乱体に光が照射される照明範囲� ��、前記検出範囲を、散乱体表面上で一定の� ��置関係を維持したまま走査させて後方散乱� ��を検出し、光強度データを取得する工程を� ��らに含む、前記25.に記載の方法。

 27.前記検出領域を決定する工程が自動で� ��われることを特徴とする、前記24.~26.の何れ か一に記載の方法。

〔産業上の利用可能性〕
 側面3は、生体を観測する装置として利用す ることができ、特に内視鏡や硬性鏡などにお いて利用することができる。

<側面4>
 側面4は、生体内を観測するための装置に関 する。

〔背景技術〕
 近年、医療用内視鏡分野において、様々な� ��殊観察手法が提案されている。例えば、特� ��2007-525248号公報に開示される関節強検査装� �は深部散乱光を収集することにより、血管� �内における不安定性プラークを検出するた� �の装置である。

 また、走査機能を持たせた内視鏡として� ��内視鏡先端部に走査機構を設けているもの� ��ある。例えば、特開2008-116922号公報は、電� �石コイルと磁石によりファイバを振動させ� �ことにより走査する走査機構を具備する内� �鏡を開示する。

 外科用内視鏡は1症例毎に滅菌を行う必要 があるために、先端の走査機構は密閉するな ど、滅菌器環境下に耐えられる構成としなく てはならない。また、従来においては、走査 観察専用内視鏡として、通常観察用と別途に 用意する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕
 上記の状況に鑑み、側面4の目的は、効率的 な観察が可能な走査観察用の生体内観測装置 を提供することである。更なる側面4の目的� �、容易に洗浄や滅菌処理を行うことが可能� �構成の走査観察用の生体内観測装置を提供� �ることである。側面4の更なる目的は、特殊� ��察と通常観察とが1つの装置において可能な 生体内観測装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕
 上記目的を解決するための手段は、
 照明光を走査する機能を有する生体内観測� ��置(すなわち生体内観察装置)において、走� �機能を実現する走査手段を、生体内へ挿入� �れる挿入部ではない部位に配置することを� �徴とする生体内観測装置
である。

〔発明の効果〕
 側面4によれば、効率的な観察が可能な走査 観察用の生体内観測装置が提供される。また 、容易に洗浄や滅菌処理を行うことが可能な 構成の走査観察用の生体内観測装置が提供さ れる。更に、特殊観察と通常観察とが1つの� �置において可能な生体内観測装置が提供さ� �る。

〔発明を実施するための最良の形態〕
 以下、側面4の態様および実施形態を図面に 従って説明する。なお、以下の説明において 、ほぼ同一の機能及び構成を有する構成要素 については、同一符号を付し、重複説明は必 要な場合にのみ行う。

 側面4の一態様に従う生体内観測装置4010� �図42に示す。当該生体内観測装置4010は、少� �くとも、供給される光を走査しながら伝達� �る走査手段4002と、前記走査手段4002からの光 を当該被写体に伝達する照明用イメージガイ ド4003と、前記被写体からの光を伝達する撮� �用イメージガイド4004と、前記撮像用イメー� ��ガイド4004からの光をイメージとして検出す るための撮像素子(すなわち検出手段)4005とを 具備する。

 側面4における「生体内観測装置」とは、 内視鏡、例えば、外科用硬性鏡、消化器内視 鏡、耳鼻科用内視鏡、泌尿器科用内視鏡、手 術用顕微鏡、医療用撮像機器など、生体内を 観測するための装置であればよい。

 走査手段4002に光を供給する照明光源4001� �、当該生体内観測装置4010内に具備されても� ��く、或いは、生体内観測装置4010外に配置さ れて所望の光を供給してもよい。照明光源400 1は、使用する光を供給することが可能なそ� �自身公知の何れかの光源であればよい。例� �ば、散乱光を用いて血管の観測をする場合� �どには、近赤外線を照射可能なレーザーで� �ることが好ましい。

 また、走査される照明光の入射時の形状� ��大きさも任意であってよく、例えば、点状� ��も線状(即ち、ラインスキャン)であっても� �い。

 当該性体内観測装置4010は、更に、更なる 光学系を具備してもよい。即ち、走査手段400 2と照明用イメージガイド4003との間に光学系4 006aを、照明用イメージガイド4003の被写体側� ��隣接して光学系4006bを、撮像用イメージガ� �ド4004の被写体側に隣接して光学系4006cを、� �像用イメージガイド4004と撮像素子4005との間 に光学系4006dを具備してもよい。光学系4006a~4 006dは、少なくとも1のレンズおよび/またはミ ラーであればよい。

 走査手段4002は、光を走査しながら伝達す ることが可能なそれ自身公知の何れかの走査 手段であればよい。例えば、ガルバノミラー スキャナーなどのスキャンミラー系、ポリゴ ンミラー、回転ミラー、振動ミラーを用いた スキャンミラー系、ニポウディスクを用いた スキャン系および光ファイバを振動させるス キャン系などを使用してよい。

 照明用イメージガイド4003は、走査手段400 2から出た光を被写体に伝達する。被写体に� �達された光は、撮像用イメージガイド4004に� ��り伝達され、撮像素子4005によりイメージと して検出される。照明用イメージガイド4003� �よび撮像用イメージガイド4004は、リレーレ� ��ズであっても光ファイバであってもよい。

 撮像素子4005は、それ自身公知の何れかの イメージセンサであればよく、例えば、CCDイ メージセンサまたはCMOSイメージセンサであ� �てよい。

 当該生体内観測装置4010は、更に、照明光 源4001、走査手段4002、撮像素子4005を制御する ための制御ユニット4007を具備してもよい。� �御ユニット4007は、プロセッサと記憶手段に� ��憶されたソフトウェアで構築されればよく� ��所望の制御を行うためのソフトウェアが予� ��インストールされているコンピュータなど� ��制御装置であってもよい。また、制御ユニ� ��ト4007に、更に、表示部(図示せず)および/ま たは入力部(図示せず)が機能可能に接続され� ��いてもよい。

 側面4に従うと、以上説明した構成要素は 、ユニット毎に纏まって配置され、当該生体 内観測装置4010に具備される。更に具体的に� �面4の装置について説明する。

 <第1の実施形態>
 図43(A)~図44(B)に第1の実施形態を示す。図43(A )を参照されたい。第1の実施形態において、� ��体内観測装置4010は、照射された光を走査し ながら伝達する走査部4031と、生体内に挿入� �れて当該光を伝達する挿入部4022と、被写体� ��らの光を検出する撮像部4032を具備する。走 査部4031は、照明光源4001および操作手段2を具 備する。挿入部4022は、光学系4006a、照明用イ メージガイド4003、光学系4006b、光学系4006c、� ��像用イメージガイド4004および光学系4006dを� ��備する。撮像部4032は、撮像素子4005を具備� �る。更に、照明光源4001、走査手段4002および 撮像素子4005は、当該生体内観測装置4010の外� ��に設けられた制御ユニット4007により制御さ れる。また、図示はしないが、更に表示部お よび/または入力部が制御ユニット4007に機能� ��能に接続されてもよい。

 図43(A)に示す生体内観測装置4010をユニッ� ��毎に表すと図47(B)に示すような構成となる� �この場合の観測は次のように行われる。

 (1)オペレータの指示に従い、制御ユニッ� ��4007が照射光源4001に照射を指示し、照射が� �始される。(2)照射光源4001からの光は、走査� ��4031において走査手段4002により走査され、� �入部4022の照明用イメージガイド4003に伝達さ れる。(3)照明用イメージガイド4003に伝達さ� �た光は、挿入部4022の先端から照射光として� ��連続する点または不連続の点として被写体� ��スキャン範囲に照射される。(4)挿入部4022の 先端から所望の撮影範囲についての光情報が 取り込まれ、挿入部4022内の撮像用イメージ� �イド4004を通り撮像部4032の撮像素子4005によ� �検出される。(5)検出されたイメージは、必� �に応じて制御ユニット4007において処理され� ��表示部24に表示される。

 このような生体内観測装置4010は、走査部 4031と挿入部4022および撮像部4032とが着脱可能 に接続されてもよい。その場合、走査部4031� �挿入部4022および撮像部4032との接続は、それ 自身公知の嵌合機構により達成されればよい 。着脱可能な構成により、当該生体内観測装 置4010は、使用後に挿入部4022および撮像部4032 のみを洗浄および/または滅菌することが可� �である。これにより走査ユニットについて� �、滅菌操作などにおいて要求される密閉性� �必要とされない。また、走査部4031を他の所� ��の光源系、例えば、白色光源照射部36など� �交換可能としてもよい。そのような構成と� �ることにより、観測中または観測毎に、光� �を交換することが可能である。それにより� �数種類の観測および/または観察を1つの装置 により行うことが可能である。

 また、当該生体内観測装置4010によれば、 走査手段4002により走査され、被写体に照射� �れた点状または線状の光情報は、撮像素子40 05により所望のエリアについてのイメージと� ��て検出される。これにより、効率的に走査� ��察を行うことが可能である。

 図47(B)に示す生体内観測装置4010は、走査� ��4031と共に、撮像部4032と挿入部4022が着脱可� ��に接続されてもよい。その場合、走査部4031 と撮像部4032は、着脱可能に接続されてもよ� �、或いは着脱不可能であってもよい。

  図43(A)に示す生体内観測装置4010は、図43 (B)に示すように変更されてもよい。図43(B)に� ��す生体内観測装置4010は、光学系4006aが、走� ��部4031に具備され、光学系4006dが、撮像部4032 に具備されること以外は図43(A)に示す装置と� ��様であってよい。

 また、図43(A)に示す生体内観測装置4010は� ��図44(A)に示すように、走査ユニット21に、走 査部4031と撮像部4032が具備される構成であっ� ��もよい。

 図44(A)に示すような構造は、図47(A)に示す ような構成と解されてよい。この場合、生体 内観測装置4010における観測は、次のように� �われる。(1)オペレータの指示に従い、制御� �ニット4007が照射光源4001に照射を指示し、照 射が開始される。(2)照射光源4001からの光は� �走査ユニット21内の走査手段4002により走査� �れ、挿入部4022内の照明用イメージガイド4003 に伝達される。(3)照明用イメージガイド4003� �伝達された光は、挿入部4022の先端から照射� ��4025、例えば、照射用レーザー光4025として� �連続する点または不連続の点として被写体� �スキャン範囲4027に照射される。(4)挿入部4022 の先端から、所望の撮影範囲4028についての� �情報が取り込まれ、挿入部4022内の撮像用イ� ��ージガイド4004を通り走査ユニット21に具備� ��れる撮像素子4005により検出される。(5)検出 されたイメージは、必要に応じて制御ユニッ ト4007において処理され、表示部24に表示され る。

 このような生体内観測装置4010は、走査ユ ニット21と挿入部4022が着脱可能に接続されて もよい。その場合、走査ユニット21と挿入部4 022の接続は、それ自身公知の嵌合機構により 達成されればよい。着脱可能な構成により、 当該生体内観測装置4010は、使用後に挿入部40 22のみを洗浄および/または滅菌することが可 能である。従って、走査ユニットについては 、滅菌操作などにおいて要求される密閉性を 必要とされない。

 また、当該生体内観測装置4010によれば、 走査手段4002により走査され、被写体に照射� �れた点状または線状の光情報は、撮像素子40 05により所望のエリアについてのイメージと� ��て検出される。これにより、効率的に走査� ��察を行うことが可能である。

 図44(A)に示す生体内観測装置4010は、図44(B )に示すように変更してもよい。図44(B)に示す 生体内観測装置4010は、光学系4006aおよび4006d� ��、走査ユニット21に具備されること以外は� �44(A)に示す装置と同様であってよい。

 <第2の実施形態>
 第2の実施形態を図45(A)および(B)に示す。図4 5(A)を参照されたい。当該生体内観測装置4010� ��、走査ユニット21と、挿入部4022とを具備す� ��。走査ユニット21は、照明光源4001と走査手� ��4002を具備する。従って、この態様において は、走査ユニット21は走査部と解されてもよ� ��。挿入部4022は、光学系4006aと、照射用イメ� ��ジガイド3と、光学系4006bと、光学系4006cと� �像用イメージガイド4004と撮像素子4005を具備 する。

 照明光源4001、走査手段4002および撮像素� �4005は、当該生体内観測装置4010の外部に設置 された制御ユニット4007により制御される。

 このような生体内観測装置4010は、走査ユ ニット21と挿入部4022が着脱可能に接続されて もよい。当該接続は、それ自身公知の嵌合機 構により達成される。

 当該生体内観測装置4010における観測は、 次のように行われる。(1)オペレータの指示に 従い、制御ユニット4007が走査ユニット21の照 射光源4001に照射を指示し、照射が開始され� �。(2)照射光源4001からの光は、走査ユニット2 1において走査手段4002により走査され、挿入� ��4022の照明用イメージガイド4003に伝達され� �。(3)照明用イメージガイド4003に伝達された� ��は、挿入部4022の先端から照射光として、連 続する点または不連続の点として被写体のス キャン範囲に照射される。(4)挿入部4022の先� �から、所望の撮影範囲についての光情報が� �り込まれ、挿入部4022内の撮像用イメージガ� ��ド4004を通り、撮像素子4005に送られて検出� �れる。(5)検出されたイメージは、必要に応� �て制御ユニット4007において処理され、表示� ��24に表示される。

 図45(A)に示される生体内観測装置4010は、� ��45(B)に示すように変更してもよい。図45(B)に 示される生体内観測装置4010は、光学系4006aが 、走査ユニット21に具備されること以外は図4 5(A)に示す装置と同様である。

 当該生体内観測装置4010によれば、走査手 段4002により走査され、被写体に照射された� �状または線状の光情報は、撮像素子4005によ� ��所望のエリアについてのイメージとして検� ��される。これにより、効率的に走査観察を� ��うことが可能である。

 また、当該生体内観測装置4010は、使用後 に挿入部4022のみを洗浄および/または滅菌す� ��ことが可能である。これにより走査ユニッ� ��については、滅菌走査などにおいて要求さ� ��る密閉性を必要とされない。また、走査ユ� ��ット21を、他の所望の光源系と交換可能と� �ることにより、観測中または観測毎に、光� �を交換することが可能である。それにより� �複数の観測および/または観察を1つの装置に より行うことが可能である。

 <第3の実施形態>
 第2の実施形態を図46(A)および(B)に示す。図4 6(A)を参照されたい。当該生体観測装置4010は� ��走査ユニット21と、挿入部4022とを具備する� ��走査ユニット21は、照明光源4001と走査手段4 002を具備する。従って、この態様においては 、走査ユニット21は走査部と解されてもよい� ��挿入部4022は、光学系4006aと、照射用イメー� ��ガイド3と、光学系4006bと光学系4006cと撮像� �子4005を具備する。

 照明光源4001、走査手段4002および撮像素� �4005は、当該生体内観測装置4010の外部に設置 された制御ユニット4007により制御される。

 このような生体内観測装置4010は、走査ユ ニット21と挿入部4022が着脱可能に接続されて もよい。当該接続は、それ自身公知の嵌合機 構により達成される。

 当該生体内観測装置4010における観察は、 次のように行われる。(1)オペレータの指示に 従い、制御ユニット4007が走査ユニット21の照 射光源4001に照射を指示し、照射が開始され� �。(2)照射光源4001からの光は、走査ユニット2 1において走査手段4002により走査され、挿入� ��4022の照明用イメージガイド4003に伝達され� �。(3)照明用イメージガイド4003に伝達された� ��は、挿入部4022の先端から照射光として、連 続する点または不連続の点として被写体のス キャン範囲に照射される。(4)挿入部4022の先� �から所望の撮影範囲についての光情報が取� �込まれ、撮像素子4005に送られ検出される。( 5)検出されたイメージは、必要に応じて制御� ��ニット4007において処理され、表示部(図示� �ず)に表示される。

 当該生体内観測装置4010によれば、走査手 段4002により走査され、被写体に照射され点� �または線状の光情報は、撮像素子4005により� ��望のエリアについてのイメージとして検出� ��れる。これにより、効率的に走査観察を行� ��ことが可能である。

 また、当該生体内観測装置4010は、走査ユ ニット21と挿入部4022とが着脱可能に接続され てもよい。その場合、走査ユニット21と挿入� ��4022との接続は、それ自身公知の嵌合機構に より達成されればよい。着脱可能な構成によ り、当該生体内観測装置4010は、使用後に挿� �部4022のみを洗浄および/または滅菌すること が可能である。これにより走査ユニットにつ いては、滅菌走査などにおいて要求される密 閉性を必要とされない。また、走査ユニット 21を他の所望の光源系と交換可能としてもよ� ��。このような構成により、観測中または観� ��毎に光源を交換することが可能である。そ� ��により複数種類の観測および/または観察を 1つの装置で行うことができる。

 更に、図46(A)に示す装置を、図46(B)に示す ように変更してもよい。図46(B)に示す生体内� ��測装置4010は、光学系4006aが、走査ユニット2 1に具備されること以外は、図46(A)に示す装置 と同様であってよい。

 <第4の実施形態>
 第4の実施形態を以下に説明する。この実施 形態は、第1の実施形態に示した生体内観測� �置4010を用いて、特殊観測のための特殊光、� ��えば、近赤外線を使用し、散乱画像を撮像� ��て観測を行う装置である。

 図48は、散乱媒質を介した後方散乱光を� �出し、その光強度データを取得する様子を� �す模式図である。図48(a)は、散乱体Sの内部� �散乱媒質101よりも吸収が大きい異質部分(す� ��わち観察対象)102が存在する場合を示す。照 射光源4201により照射された光は、異質部分10 2の影響で減衰し、減衰された後方散乱光4401� ��検出手段4204により検出され、その光強度デ ータが取得される。ここにおいては、図48(a)� ��示すような場合に検出される光強度データ� ��異質部分の影響が支配的なデータ、又は異� ��部分検出信号と称する。一方、図48(b)は、� �乱体Sの内部に異質部分102が存在しない場合� ��示す図である。この場合、照射光源4201によ り照射された光は減衰せず、散乱媒質101で散 乱された後方散乱光4402が検出手段4204により� ��出され、その光強度データが取得される。� ��こでは、図48(b)に示すような場合に検出さ� �る光強度データを、散乱媒質の影響が支配� �なデータ、又は散乱媒質検出信号と称する� �

 例えば、図48(a)および(b)のような散乱体S� ��連続して検出する場合、図48(c)で示すよう� �光強度のグラフが得られる。このグラフで� �、散乱媒質101の影響が支配的な光強度デー� �4402と、異質部分の影響が支配的な光強度デ� ��タ4401とが存在するので、強度の異なるデー タが検出される。このような強度の違いを利 用して、散乱体S中の異質部分102の存在を検� �することが可能である。

 特に散乱光による検出を行う場合には、� ��射光を走査した際に被写体の入射点から放� ��状に浸透して広がった散乱光が、撮像素子� ��受光面によって被写体内の深さに応じた広� ��りのある受光データを走査点毎に一度に検� ��することになるので、検出効率を非常に高� ��することができる。また、被写体において� ��射光が入射する位置から離れた位置から出� ��される光を検出することとなるが、被写体� ��部の異質物質(102)の位置が未知の場合や、� �視鏡のように挿入部と被写体の距離が変わ� �易い場合では、同じ入射位置から入射した� �射光であっても撮像素子における受光位置� �変わってしまうので、撮像素子のような2次� ��的に広がりを持った面で受光することは検� ��ミスを防止できる点でも非常に都合がよい� ��

 以上のような後方散乱光を利用した特殊� ��測により、例えば、散乱体Sとしての筋また は脂肪などの組織中の血管やリンパ管や神経 を異質部分として検出することが可能である 。

 側面3は上記実施形態に限定されるもので はなく、その要旨を逸脱しない範囲において 様々な変形や変更が可能である。また、上記 実施形態に開示されている複数の構成要素を 適宜組合せることも可能である。例えば、実 施形態に示される全構成要素から幾つかの構 成要素を削除してもよい。さらに、異なる実 施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせて もよい。

 以上の説明によれば、側面4は以下に示す ように表現される発明であると理解できる。

 28.照明光を走査する機能を有する生体内� ��測装置において、走査機能を実現する走査� ��段を、生体内へ挿入される挿入部ではない� ��位に配置することを特徴とする生体内観測� ��置。

 29.前記28.に記載の生体内観測装置であっ� ��、更に、前記走査手段からの光を当該被写� ��に伝達する照明用イメージガイドと、前記� ��写体からの光を伝達する撮像用イメージガ� ��ドと、前記撮像用イメージガイドからの光� ��イメージとして検出するための撮像素子と� ��具備し、前記走査手段と撮像素子とが走査� ��ニット内に配置され、前記走査ユニットに� ��続された挿入部内に前記照射用イメージガ� ��ドと撮像用イメージガイドとが配置される� ��とを特徴とする生体内観測装置。

 30.前記28.に記載の生体内観測装置であっ� ��、更に、前記走査手段からの光を当該被写� ��に伝達する照明用イメージガイドと、前記� ��写体からの光をイメージとして検出するた� ��の撮像素子とを具備し、前記走査手段が走� ��ユニット内に配置され、前記走査ユニット� ��接続された挿入部内に前記照射用イメージ� ��イドと撮像素子とが配置されることを特徴� ��する生体内観測装置。

 31.更に、前記走査手段に光を供給するた� ��の照明光源を当該走査ユニット内に具備す� ��前記28.~30.の何れか1に記載の生体内観測装� �。

 32.前記供給される光がレーザー光であり� ��前記被写体からの光が散乱光であることを� ��徴とする前記28.から31.の何れか1に記載の生 体内観測装置。

 33.前記走査ユニットから前記挿入部が着� ��可能である前記28.から32.の何れか1に記載の 生体内観測装置。

 34.前記28.に記載の生体内観測装置であっ� ��、更に、前記走査手段からの光を当該被写� ��に伝達する照明用イメージガイドと、前記� ��写体からの光を伝達する撮像用イメージガ� ��ドと、前記撮像用イメージガイドからの光� ��イメージとして検出するための撮像素子と� ��具備し、前記走査手段が走査部内に配置さ� ��、前記走査部に接続された挿入部内に前記� ��射用イメージガイドと撮像用イメージガイ� ��と撮像素子とが配置されることを特徴とす� ��生体内観測装置。

 35.前記28.に記載の生体内観測装置であっ� ��、更に、前記走査手段からの光を当該被写� ��に伝達する照明用イメージガイドと、前記� ��写体からの光を伝達する撮像用イメージガ� ��ドと、前記撮像用イメージガイドからの光� ��イメージとして検出するための撮像素子と� ��具備し、前記走査手段が走査部内に配置さ� ��、前記撮像素子が撮像部内に配置され、前� ��走査部および撮像部に接続された挿入部内� ��前記照射用イメージガイドと撮像用イメー� ��ガイドとが配置されることを特徴とする生� ��内観測装置。

 36.更に、前記走査手段に光を供給するた� ��の照明光源を当該走査部内に具備する前記3 4.または35.の何れか1に記載の生体内観測装置 。

 37.前記走査部が着脱可能であることを特� ��とする前記34.から36.の何れか1に記載の生体 内観測装置。

 38.供給される光がレーザー光であり、前� ��被写体からの光が散乱光であることを特徴� ��する前記34.から37.の何れか1に記載の生体内 観測装置。

<側面5>
 側面5は、散乱体からの後方散乱光を計測す ることにより、散乱体内部の異質部分の位置 を正確かつ迅速に検出できる装置及び方法に 関する。

〔背景技術〕
 生体内部の異質部分、例えば血管などの位� ��を正確に知ることは困難である。そのため� ��特開2006-102029号公報に示されるような、生� �組織内部の血管の位置を認識する装置が開� �されている。特開2006-102029号公報に開示され た装置は、医師又は看護師が患者の腕等に対 して静脈注射や点滴を行うための血管位置提 示装置である。

 その概要を説明すると、血管内血液によ� ��吸収が顕著な740~950nmの光を生体に照射する� ��とにより、血管と脂肪部位で異なる強度の� ��号を得ている。特開2006-102029号公報では、� �管識別のために検出信号強度の閾値を設定� �、信号が所定の閾値より大きいか小さいか� �血管を識別している。

 また特開2006-102029号公報には、生体表面� �ライン状に走査することにより、血管を識� �する第一ステップSと、識別結果に基づいて� ��度ライン状に走査しながら血管位置をマー� ��する第二ステップSとを具備する方法が開示 されている。

〔発明が解決しようとする課題〕
 しかし、上記特開2006-102029号公報に記載の� �置を用いて散乱体内部の異質部分の位置を� �出する場合、次のような問題がある。第一� �、閾値の設定基準があいまいである。第二� �、散乱体内部の異質部分の位置が深部にな� �ばなるほど、異質部分による光の減衰が顕� �になり、ノイズの影響が大きくなる。その� �め、閾値を一意に与える方法では正確な判� �が困難である。第三に、閾値を一意で与え� �ために散乱媒質及び異質部分の不均質性に� �応できない。第四に、照明部と検出部が固� �されているため、装置を静止した状態で観� �したい場合には適用できない。このため、� �用範囲が限られる。第五に、血管を検出す� �工程と血管位置をマークする工程が別工程� �あるため、操作に時間がかかる。さらに、1� ��インスキャンに対して1点しかマークできず 、広範囲の観察には適さない。第六に、点検 出であるために異質部分の形状が確認できな い。

〔課題を解決するための手段〕
 上記問題に鑑み、側面5は、散乱体内部の異 質部分(すなわち観察対象)を検出する散乱体� ��部検出装置(すなわち散乱体内部観察装置)� �あって、前記散乱体を構成する散乱媒質と� �記異質部分とで光学特性の異なる光を前記� �乱体に照射する照明手段(すなわち光照射手� ��)と、前記照明手段により照射された光の後 方散乱光を検出する検出手段と、前記検出手 段により検出された後方散乱光の光強度デー タを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記 憶された複数の光強度データの頻度分布情報 を作成し、該情報に基づいて、前記散乱体の 所望の位置における内部が散乱媒質であるか 或いは異質部分であるかを判定する解析手段 (すなわち判定手段)と、前記解析手段による� ��定結果を表示する提示手段とを具備するこ� ��を特徴とする散乱体内部検出装置を提供す� ��。

〔発明の効果〕
 側面5によれば、検出された光強度データの 頻度分布情報を作成し、該情報に基づいて判 定を行うために、散乱媒質と異質部分とを正 確に判定することが可能であり、さらに不均 質な部分でも正確に判定することができる。

〔発明を実施するための最良の形態〕
 以下、側面5の散乱体内部検出装置及び該装 置を用いた検出方法について説明する。側面 5において、散乱体とは、主に散乱媒質から� �成される物体を指し、例として生体が挙げ� �れる。散乱媒質とは、少なくとも光を散乱� �る性質を示し、吸収よりも散乱のほうが支� �的であるものである。

 側面5の散乱体内部検出装置は、散乱体内 部の散乱媒質中に存在する異質部分を検出す るための装置である。側面5において異質部� �とは、透過率、屈折率、反射率、散乱係数� �吸収係数などの光学特性が散乱媒質と異な� �ものである。例として血管が挙げられるが� �これに限定されない。

 内部に異質部分が存在する散乱体の例を� ��49に示す。図49(a)では観察範囲となる領域を 観測領域5103として示している。

散乱体の大部分を構成する散乱媒質5101の� �部に異質部分5102が存在している。この異質� ��分5102は散乱体の表面からは見えない。図49( b)は、図49(a)の一点鎖線における断面図であ� �。図49の例では、紐状の異質部分が走行する ような形状を示したが、これに限定されず、 塊状やループ状の異質部分も存在する。

 側面5の散乱体内部検出装置では、散乱媒 質と異質部分とで光学特性の異なる光を散乱 体に照射する。散乱媒質と異質部分とで光学 特性の異なる光とは、透過率、屈折率、反射 率、散乱係数、吸収係数などの光学特性が、 散乱媒質中と異質部分中とで異なる波長の光 を意味する。

 図50は散乱媒質による後方散乱光を検出� �、その光強度データを取得する様子を示す� �式図である。図50(a)は、散乱体Sの内部に散� �媒質5101よりも吸収が大きい異質部分5102が存 在する場合である。照明手段5201により照明� �れた光は異質部分5102の影響で減衰し、減衰� ��れた後方散乱光5401が検出手段5204により検� �され、その光強度データが取得される。側� �5においては、このような場合に検出される� ��強度データを、異質部分の影響が支配的な� ��ータ、又は異質部分検出信号と称する。一� ��、図50(b)は、散乱体Sの内部に異質部分5102が 存在しない場合である。この場合、照明手段 5201により照明された光は減衰せず、散乱媒� �5101で散乱された後方散乱光5402が検出手段520 4により検出され、その光強度データが取得� �れる。側面5においては、このような場合に� ��出される光強度データを、散乱媒質の影響� ��支配的なデータ、又は散乱媒質検出信号と� ��する。

 例えば図49(b)のような散乱体を図49(a)の一 点鎖線に沿って検出する場合、図50(c)で示す� ��うな光強度のグラフが得られる。このグラ� ��では、散乱媒質の影響が支配的な光強度デ� ��タ5402と異質部分の影響が支配的な光強度デ ータ5401として、強度の異なるデータが検出� �れる。側面5では、このように得られたデー� ��を後述するように解析することにより、散� ��媒質と異質部分を判定する。

 なお、図50(c)の例では、異質部分5102の影� ��が支配的な光強度は、散乱媒質5101の影響が 支配的な光強度よりも小さくなっているが、 この関係が逆転している場合でも側面5を適� �することができる。

 (第1実施形態)
 以下、側面5の実施形態を図面に従って説明 する。なお、以下の説明において、略同一の 機能及び構成を有する構成要素については、 同一符号を付し、重複説明は必要な場合にの み行う。

 図51は側面5の第1の実施形態に係る散乱体 内部検出装置5100の概略機能ブロック図であ� �。同図に示すように、散乱体内部検出装置51 00は、照明手段5201、検出手段5204、記憶手段52 07、解析手段5208、及び提示手段5209を備える� �

 照明手段5201は、散乱媒質中と異質部分中 とで光学特性の異なる光を発生し、散乱体に 照射する手段である。本実施形態の散乱体内 部検出装置5100は、図51(a)に示すように、光源 5201aと、発生された光を導光するための光フ� ��イバーを用いた導光体5201bと、光ファイバ� �により伝播され射出される発散光を限定さ� �た検出領域に照射するため、細い平行の光� �に変換する集光体5201cによって構成される照 明手段5201を具備する。

 光源5201aには、散乱媒質と異質部分で光� �特性の異なる波長の光を発生するものが用� �られる。導光体5201bには、光ファイバーが好 適に用いられるが、これに限定されず、リレ ーレンズによって構成することもできる。集 光体5201cにはレンズが好適に用いられるがこ� ��に限定されず、ミラーによって構成しても� ��い。或いは、プリズムや回折格子で構成し� ��もよい。

 或いは、光源として予め光束を絞ったレ� ��ザ光等を使用し、集光体5201cを用いなくと� �よい。また或いは、集光体5201cを用いる代わ りにマスク等により、照明光が当たる検出領 域を限定してもよい。検出領域とは、照明手 段5201によって光が照射される散乱体表面上� �領域を意味し、図51(a)では符号a1で示される� ��

 検出手段5204は、照明手段5201により発せ� �れる光の波長を含む波長帯に感度を有し、� �乱体表面上から出射される後方散乱光を検� �して電気信号に変える手段である。本実施� �態の散乱体内部検出装置5100は、光源5201aよ� �発せられる光の波長を含む波長帯域に感度� �有する少なくとも一つの検出素子5204aと、検 出素子5204aが検出した光強度信号を伝播する� ��号伝達部5204bと、光強度信号を光データに� �換する処理部5204cによって構成される検出手 段5204を具備する。

 検出素子5204aには、一般的な光検出素子� �用いられる。フォトディテクター、光電子� �倍管等を用いることができるがこれに限定� �れない。また或いは、複数点を同時に検出� �るCCD等のような撮像素子を用いてもよい。� �号伝達部5204bには電線を用いてもよく、処理 部5204cには受光電流を電圧に変換するフォト� ��ィテクターアンプを用いることができるが� ��れらに限定されない。

 図51(b)は、散乱体内部検出装置5100によっ� ��光が照射及び検出される散乱体の表面部分� ��上面から見た図である。図に示すように、� ��明手段5201から発せられた光(a1)は散乱体Sの� ��面上の照明領域a2を照射し、照明された光� �散乱体内を伝播して散乱体表面の検出領域a3 から射出する。射出された光(a4)は検出手段52 04により検出され、光強度データに変換され� ��。ここで検出領域とは検出手段、特に検出� ��子によって後方散乱光が検出される領域で� ��り、照明領域とは照明手段によって光が照� ��される領域を指す。

 記憶手段5207は、検出手段5204により検出� �れて変換された光強度データを記憶する手� �であり、メモリが好適に用いられる。

 解析手段5208は、記憶手段5207に記憶され� �光強度データを解析する手段であり、解析� �ための適宜のソフトウェアが予めインスト� �ルされているコンピュータ等の制御装置が� �適に用いられる。

 提示手段5209は、解析手段5208によって解� �された結果を表示する手段である。提示手� �5209は、例えば、観測領域内の検出領域と検� ��領域を含むように散乱体表面上をマークす� ��可視光を照射し、判別結果に基づいてマー� ��を切り替える手段を用いる。可視光を用い� ��方法であれば、マークの方法の自由度が高� ��、また切り替えも光源のオンオフで実現で� ��容易であるため、迅速に判別結果の通知を� ��うことができる。また、散乱体表面を走査� ��に、その検出位置において結果を提示でき� ��ので迅速に結果を提示することができる。� ��た、照明手段と同じ導光体を利用すれば小� ��化した構成を実現することもできる。

 本実施形態の散乱体内部検出装置5100は、 可視光を発生する光源5209aと、発生された光� ��導光するものとして光ファイバーを用いた� ��光体5209bと、光ファイバーにより伝播され� �出される発散光を、照明領域(a2)と検出領域( a3)を含む測定領域(a5)に集光する表示用集光� �5209cによって構成される提示手段5209を具備� �る。解析結果の表示は、散乱媒質検出時と� �質部分検出時で異なるマークを照射するこ� �により行う。図52に示すように円状マーク180 1をオンとオフとで切り替えてもよく、或い� �、丸印とバツ印を切り替えるなど、様々な� �ークの切り替え方法を取ることができる。

 本実施形態の散乱体内部検出装置5100では 、導光体5201b、集光体5201c、検出素子5204a及び 信号伝達部5204bがホルダー5210の内部に配置さ れる。集光体5201cと検出素子5204aがホルダー52 10に固定されることによって、照明領域a2と� �出領域a3が特定の距離に保持される。本実施 形態では、このホルダー5210を移動させるこ� �によって観測領域内を走査することができ� �。

 さらに、ホルダー5210の先端には、集光体 5201c及び検出素子5204aを保護するための保護� �5211を取り付けることができる。保護部5211を 介してホルダー5210を散乱体表面に押し当て� �検出することにより、散乱体表面から照明� �段5201及び検出手段5204までの距離を一定に保 つことができる。保護部5211は、照明手段5201� ��より照射される光の波長に吸収の少ない材� ��から作製されることが好ましい。

 図51cは、ホルダー5210を先端部から見た正 面模式図である。提示手段の表示用集光部520 9cは、集光部5201c及び検出部5204aからずらして 配置する。なお、図51cでは集光部5201c、検出� ��5204a及び表示用集光部5209cが三角形の配置に 示されているが、側面5の提示手段5209が検出� ��置をマークする趣旨を逸脱しない限りいか� ��うにも配置させることが可能である。

 次に、上記第1の実施形態における散乱体 内部検出装置5100の変形例を図53に示す。本変 形例では、散乱体表面を走査可能な照明手段 と複数の検出素子を具備する検出手段を備え る。図53(b)に示すように、検出部5204a'は複数� ��検出素子5206を有する。説明のため複数の検 出素子5206を順にd1~dnとして表す。

 本変形例では、図53cに示すように、集光� ��5201cのみを移動させることにより、ホルダ� �5210を動かすことなく照明領域を移動させる� ��このとき、集光部5201cの移動に伴って、光� �検出に用いる検出素子5206を変更させ、照明� ��域と検出領域の距離を一定に維持する。こ� ��により、照明領域と検出領域が特定の距離� ��保たれ、同じ深度の情報を得ることができ� ��。なお、図53には提示手段5209は図示してい� ��いが、図51と同様の構成で提示手段を備え� �ことができる。

 図54は、上記第1の実施形態の散乱体内部� ��出装置5100における提示手段5209の変形例を� �す図である。図54(a)は、照明手段5201が、解� �結果を表示するための可視光を散乱体表面� �照射する機能をさらに備える変形例である� �提示手段5209の他の変形例として、モニター� ��用いて表示する形態(図54(b))や、音によって 解析結果を提示する形態(図54(c))を用いるこ� �もできる。

 次に、図51に示す散乱体内部検出装置5100� ��用いて、散乱体の内部の異質部分を検出す� ��動作について説明する。図55に、第1の実施� ��態の散乱体内部検出装置5100の概略動作フロ ーを示す。

 図55のステップS801で処理フローを開始す� ��。ステップS802では、処理のスウィッチがオ ンであるか否かを判定し、オンであるときス テップS804以降の処理を実行し、オフである� �きステップS803において処理フロー動作を中� ��又は終了する。なお、スウィッチがオフか� ��うかの判断は随時行われており、オフの場� ��は終了する。

 処理スウィッチがオンである場合は、ス� ��ップS804で生体表面を走査し光強度信号を取 得する。図56に示すように、照明手段5201と検 出手段5204を有するホルダー5210を用いて、生� ��Sの表面上(観測領域内)をランダムに走査し� ��観測領域5103内の様々な位置で後方散乱光の 光強度信号を検出する。検出された光強度信 号は光強度データに変換されて、一定時間間 隔で記憶手段5207に記憶される。

 次に、ステップS805において、取得された 光強度データが頻度分布情報を作成するのに 十分か否かを判定する。十分ではない場合、 ステップS806で再び光強度データを取得し、� �分である場合はステップS807へ進む。ステッ� ��S806では、取得した光強度データをスウィッ チがオンである限り、ステップS804において� �憶手段に記憶する。

 ステップS807では、記憶手段に記憶された 光強度データを用いて頻度分布情報を作成す る。光強度データの頻度分布情報とは、光強 度の頻度をとったヒストグラムのことである 。

 ここで、側面5における解析方法の原理に ついて説明する。検出した光強度に基づいた 頻度分布は、散乱媒質の影響が支配的な光強 度データの分布と、異質部分の影響が支配的 な光強度データの分布の足し合わせになる。 それぞれノイズによる幅を持った分布である ために、足し合わせると分布の裾の重なった 多峰の分布となる。この例を図57に示す。

 図57は、散乱媒質を検出した信号の頻度� �異質部分を検出した信号の頻度よりも高い� �合の頻度分布の例である。分布5602が散乱媒� ��検出信号、分布5601が異質部分検出信号であ る。図57に示すように、散乱媒質検出信号5602 と異質部分検出信号5601に由来する分布は、� �れぞれピークと幅を持つ二峰性の頻度分布� �示す。よって、頻度分布情報に基づいて、� �者の分布を区別することができる。

 図49に示したように散乱媒質の部位が異� �部分の部位よりも大部分を占める場合、観� �領域内をランダムに走査すると、散乱媒質� �検出される頻度が高くなる。この性質を利� �することにより、頻度分布情報から、どち� �の分布が散乱媒質検出信号であるかを区別� �きる。即ち、散乱媒質が観測領域内の大部� �を占める場合、頻度の高い信号を散乱媒質� �影響が支配的な信号とみなすことが出来る� �反対に、異質部分が大部分を占める場合は� �頻度の高い信号を異質部分の影響が支配的� �信号とみなすことが出来る。

 図55に戻って、ステップS807で頻度分布情� ��が作成されると、ステップS808では、該頻度 分布情報に基づいて閾値を設定する。ここで 閾値とは、図58に示したように、散乱媒質信� ��と異質部分検出信号を区分する値である。� ��値は、ステップS807で作成された頻度分布情 報から、散乱媒質検出信号分布と異質部分検 出信号分布の間の谷の部位から設定する。

 閾値が設定されると、ステップS809では、 設定された閾値に基づいて、図58に斜線で示� ��た領域に該当する散乱媒質検出信号のデー� ��のみを選択的に抽出する。そして、抽出さ� ��たデータに基づいて、散乱媒質検出信号の� ��度分布データセットBtを作成する。

 図59に、散乱媒質検出信号データの抽出� �理フローを示す。図59(a)は、分布に正規分布 をフィッティングさせる方法の処理フローで ある。この方法では、ステップS901で生体表� �Sを走査して取得した後方散乱光強度を記憶� ��、ステップS902で頻度分布情報を作成する。 ステップS903で、この頻度分布を二つの正規� �線でフィッティングする。これにより、二� �の正規曲線の交点が明確になり、この交点� �閾値とすることができる(S904)。続いて、ス� �ップS905において、この閾値より強度の大き� ��データを散乱媒質検出信号として抽出する� ��

 図59(b)は、分布の山と谷を抽出して谷の� �分を閾値とする方法の処理フローである。� �の方法では、ステップS901で生体表面Sを走査 して取得した後方散乱光強度を記憶し、ステ ップS902で頻度分布情報を作成する。ステッ� �S906で頻度分布の山のピーク値2点とそれには さまれる谷のピーク値1点を抽出し、ステッ� �S907で谷のピーク値を閾値とする。続いて、� ��テップS907において、この閾値より強度の大 きいデータを散乱媒質検出信号として抽出す る。

 図55に戻って、ステップS809では、上記の� ��うに抽出された散乱媒質検出信号から、頻� ��分布データセットBtを作成する。

 続いて、ステップS810では、散乱体表面上 の任意の測定点において連続的に光強度を検 出し、光強度データセットDtを作成する。こ� ��とき検出した光強度データを検出データと� ��することとする。任意の測定点において連� ��的に光強度を検出するとは、同一の位置で� ��数回(n回)検出を行い、nの光強度データを得 ることを意味する。検出するデータ数nは次� �工程でt検定を行うために、n=4以上が望まし� ��、n=10以下で十分である。

 続いて、ステップS811において、上記ステ ップS810で作成した光強度データセットDtと、 上記ステップS809で作成した頻度分布データ� �ットBtとが、同じ分布に基づくものか否かを 統計的な検定処理に基づいて比較する。

 このとき、統計的な検定処理としてt検定 (分布の平均値の差の検定)を行う。t検定を実 行すると、DtがBtの分布と同一母集団から生� �された分布である確率を、p値というパラメ� ��タで表すことができる。p値は0~1の値を取り 、p値が1に近いほど、DtとBtは同一母集団に由 来する分布である確率が高いことを示し、p� �が0に近いほど、DtとBtは別の母集団に由来す る分布である確率が高いことを意味する。本 実施形態の例では、p値が0に近いほど、Dtは� �乱媒質検出信号データBtとは異なる集合、つ まり異質部分検出信号であることを示す。

 次に、ステップS812において、上記の統計 的性質により算出されたp値が所定の閾値thp� �りも小さいときに、現在のデータDtが異質部 分検出信号であると判定する。閾値thpは判定 の信頼性に影響し、所望する信頼性に依存し て適宜設定することができる。閾値thpを高く 設定すると、信頼性は低いが高ノイズデータ でも判定結果を出すことができる。閾値thpを 低く設定すると、信頼性は高いが高ノイズデ ータで平均値の差が顕著に見えないときには 判定結果を出すことができない場合もある。 閾値Thpは0.1以下且つ0.01以上の値が望ましく� �例えば0.05、0.1などを設定することができる� ��

 ステップS812で、p値が閾値thpよりも小さ� �った場合は、異質部分が検出されたと判定� �、ステップS813で提示手段によりその旨を通� ��する。また、p値が閾値thpよりも大きかった 場合は、散乱媒質が検出されたと判定し、ス テップS814で提示手段によりその旨を通知す� �。

 判定結果を表示した後は、ステップS802に 戻り、スウィッチがオフでない限り、S804~S814 の処理を繰り返す。

 なお、以上の処理フローでは、データの� ��得と頻度分布の作成は随時行われる。特に� ��本実施形態では、散乱媒質検出信号である� ��判定されたデータを、ステップS809での頻度 分布データセットBtを作成するためのデータ� ��組込み、頻度分布図Btを適宜更新する。

 これにより、観測領域内の散乱媒質又は� ��質部分の光学特性が位置によって変化して� ��、散乱媒質と異質部分とで後方散乱光強度� ��与える影響の力関係が変わらなければ、観� ��領域内の走査される位置により適切な閾値� ��設定できる。ここで、散乱媒質と異質部分� ��後方散乱光強度に与える影響の力関係が変� ��らないとは、散乱媒質により光が減衰され� ��度合いと異質部分により光が減衰される度� ��いの大小関係が維持されるということであ� ��。

 次に、図53に示した散乱体内部検出装置5100� ��変形例を用いて、散乱体の内部の異質部分� ��検出する動作について説明する。  
 図53に示す散乱体内部検出装置5100を用いる� ��合、照明を走査させて後方散乱光を検出す� ��。そして、照明領域の移動に伴って、異な� ��検出素子により検出を行う。即ち、照明領� ��と一定の距離だけ離れた検出領域を有する� ��出素子により検出された信号データを解析� ��用いる。

 照明領域-検出領域の距離が等しい光強度 データを取得することにより、異なる検出素 子によって取得されたデータ同士を比較する ことができ、頻度分布情報に基づいた処理を 行うことができる。

 なお、照明の走査は、少なくとも検出領� ��が観測領域内を走査できればよく、ホルダ� ��内で集光体5201cのみを移動させて行っても� �く、また集光体5201cの角度を変化させて照明 領域を移動させてもよい。

 以上説明したように、本実施形態では、� ��度分布情報を利用し統計的処理に基づいて� ��定を行うために、散乱媒質と異質部分を区� ��する閾値を、設定基準が曖昧なままで予め� ��定しておく必要がなく、検出された光強度� ��ータに基づいて適切な閾値が設定される。

 また、散乱媒質の影響が支配的な光強度� ��ータと検出データとを統計的な検定処理に� ��づいて比較することにより、ノイズを含む� ��出データであっても正確な判定を行うこと� ��可能である。

 また、判定を継続しながら頻度分布情報� ��更新し、その都度閾値が更新されるため、� ��乱媒質や異質部分の不均質性に対応するこ� ��ができ、より正確且つ適応性の高い検出を� ��うことが可能である。

 また、照明手段のみを移動させて検出を� ��うことができるため、装置を静止した状態� ��の検出にも適用できる。また、検出及び判� ��と判定結果の提示を同時に行うことができ� ��ため、操作が簡便且つ短時間であり、広範� ��の観察にも適用できるとともに、異質部分� ��形状を容易に確認することができる。

 なお、上記実施形態では異質部分が散乱� ��質よりも吸収が大きい場合を例にして説明� ��たが、異質部分が散乱媒質よりも散乱係数� ��十分に大きい場合や反射が大きい場合等で� ��っても、側面5を適用できることは明らかで ある。

 また、散乱媒質との光学特性がそれぞれ� ��なる複数の異質部分を内在する散乱媒質に� ��しても頻度分布情報に基づいた閾値の決定� ��び検定処理が適用できる。

 本実施形態ではt検定を用いたが、他の統 計的手法を用いることも可能である。また、 上記の実施形態では、予め散乱媒質の影響が 支配的なデータを抽出し、その情報と検出デ ータを比較する場合を示したが、異質部分の 影響が支配的なデータを予め抽出し、その情 報と検出データを比較する方法であってもよ いことは理解されるであろう。

 (第2実施形態)
 次に、側面5の第2実施形態を説明する。図60 は、第2の実施形態に係る散乱体内部検出装� �5200の概略機能ブロック図である。同図に示� ��ように、散乱体内部検出装置5200は、照明手 段5201、検出手段5204、記憶手段5207、解析手段 5208、及び提示手段5209を備える。

 本実施形態に係る散乱体内部検出装置5200 では、照明手段5201、記憶手段5207及び解析手� ��5208は、上記第1実施形態と同様である。一� �、検出手段5204は、散乱体表面Sから射出され る後方散乱光を撮像するための撮像光学系521 4と、光源5201aより発せられる光の波長を含む 波長帯域に感度を持つ複数の検出素子5206(図� ��せず)から構成される検出体5212と、検出素� �5206が検出した光強度信号を伝播する信号伝� ��部5204bと、光強度信号を光データに変換す� �処理部5204cを備える。

 さらに、本実施形態に係る散乱体内部検� ��装置5200は、解析手段5208によって解析され� �結果を画像化して表示する提示手段5213を備� ��る。

 本実施形態に係る散乱体内部検出装置5200 では、導光体5201b、集光体5201c、撮像光学系52 14、検出体5212、及び信号伝達部5204bは、ホル� ��ー5210の内部に固定されて配置される。但し 、集光体5201cはその角度を適宜変更すること� ��でき、照射する光の角度を変えることで検� ��領域を走査することができる。撮像光学系5 214にはマイクロレンズアレイを含むレンズを 用いることができるがこれに限定されない。

 本実施形態の散乱体内部検出装置5200にお ける検出体5212は、複数の検出素子5206を備え� ��ため、検出手体5212を動かすことなく観測領 域全域を検出することができる。よって、ホ ルダー5210を走査せずとも観測領域内を走査� �きる。

 図61は検出体5212の実施例を示す正面図で� ��る。図のように検出素子5206が平面に複数配 置される。図61(a)のような正方形形状や図61(b )のような円形状など、任意に適切な形状の� �出体5212を用いることができる。側面5の要旨 を逸脱しない範囲において様々な変形が施さ れてよい。

 次に、図60に示す散乱体内部検出装置5200� ��用いて、散乱体の内部の異質部分を検出す� ��動作について説明する。

 まず初めに、本実施形態におけるデータ� ��理方法について説明する。図62は、集光体52 01cとその照明領域(c1)、検出体5212を構成する� ��出素子(d1~d6)とそれぞれの検出領域(e1~e6)の� �置を表す模式図である。便宜的に、検出体52 12内に配置される検出素子5206を6つとし、そ� �ぞれd1~d6とする。

 集光体5201cから発せられた光は散乱体表� �上の検出領域c1を照明する。検出部d1~d6はそ� ��ぞれ対応する検出領域e1~e6から射出する後� �散乱光を検出する。ここで、照明領域と検� �領域の距離を照明-検出距離と称することと� ��、図中に両矢印で示してある。

 図62(a)に示すように、集光体5201cが真直ぐ に射出する場合、照明-検出距離が同等であ� �ものを分類すると、[(c1-e1)(c1-e3)]のグループ� ��[(c1-e4)(c1-e6)]のグループ、及びそれ以外に分 けることができる。

 次に、図62(b)に示すように、集光体5201cを 斜めにした場合、検出領域c1が走査され、検� ��領域c2となる。このとき、照明-検出距離が� ��等であるものを分類すると、[(c1-e1)(c1-e3)(c2- e4)(c2-e6)]のグループ、[(c1-e2)(c2-e5)]のグループ 、[(c1-e4)(c1-e6)]のグループ、[(c1-e5)]、[(c2-e1)(c2 -e3)]のグループ、[(c2-e2)]となる。

 本実施形態ではこのように、照明領域を� ��査するとともに複数の検出素子を用いて検� ��することにより、観測領域内の異なる位置� ��おける光強度データを多く取得することが� ��きる。さらに、得られたデータは照明-検出 距離が同等であるデータにグループ化するこ とにより、解析を容易にすることができる。 これは検出素子を6つ以上備える検出体であ� �ても同様である。

 なお、図62(b)に示すように、集光体5201cか ら射出する光の角度を変えた時、散乱体表面 上に光束が斜めに入るために散乱体表面上の 検出領域のサイズが変わるが、集光レンズを 動かす等して照明領域のサイズを変え、検出 領域の大きさが常に維持されるようにするこ ともできる。これにより、照明の角度が変わ っても照明-検出距離が同等となるように調� �することができる。

 次に、図60に示す散乱体内部検出装置5200� ��用いて、散乱体の内部の異質部分を検出す� ��動作について説明する。図63に、第2の実施� ��態の散乱体内部検出装置5200の概略動作フロ ーを示す。

 ステップS1701で処理フローを開始する。� �テップS1702では、処理のスウィッチがオンで あるか否かを判定し、オンであるときステッ プS1704以降の処理を実行し、オフであるとき� ��テップS1703で処理フロー動作を中断又は終� �する。

 処理スウィッチがオンである場合は、ス� ��ップS1706で生体表面を走査し光強度信号を� �得する。本実施例では、照明手段5201が射出� ��る光の角度を変化させることにより照明領� ��を移動させ、観測領域の全領域の光強度信� ��を取得する。得られた光強度信号は光強度� ��ータに変換されて、一定時間間隔で記憶手� ��5207に記憶される。このとき、各光強度デー タが得られた検出領域と照明領域との距離も 同時に記憶しておく。

 次に、ステップS1705において、取得され� �光強度データが頻度分布情報を作成するの� �十分か否かを判定する。十分ではない場合� �ステップS1706で再び光強度データを取得し、 十分である場合はステップS1707へ進む。ステ� ��プS1706では、取得した光強度データをスウ� �ッチがオンである限り、ステップS1704におい て記憶手段に記憶する。

 続いて、ステップS1707において、記憶手� �に記憶された光強度データを、照明-検出距� ��によって分類し、照明-検出距離が同じデー タをグループ化する。以下の工程では、この グループ毎に解析を行うこととなる。照明-� �出距離が異なる光強度データ同士は、異な� �深さの光強度データであるため比較できな� �。よって、照明-検出間距離が同等である光� ��度データを用いて比較を行う。グループの� ��は検出素子の数より少なく、一つのグルー� ��内の照明-検出距離が略同等となるように設 定することができる。

 次に、ステップS1708において、ステップS1 707でグループ化したグループ毎に光強度デー タの頻度分布情報を作成する。頻度分布情報 の作成手順は、上記第1実施形態と同様に行� �。図64に、照明-検出距離が同等な4つのグル� ��プ(g1~g4)について、光強度データの頻度分布 を作成した様子を示す。図64に示すように、� ��ループによって頻度分布は異なる。

 図63に戻って、ステップS1708で頻度分布情 報が作成されると、ステップS1709では、該頻� ��分布情報に基づいて、グループ毎に閾値を� ��定する。閾値の設定は、上記第1実施形態と 同様に行う。設定された閾値の位置を図64で� ��一点鎖線により表している。

 閾値が設定されると、ステップS1710では� �設定された閾値に基づいて、散乱媒質検出� �号のデータのみを選択的に抽出する。そし� �、抽出されたデータに基づいて、散乱媒質� �出信号の頻度分布データセットBtgを作成す� �。この工程はグループ毎に行う。作成され� �頻度分布データセットBtgは記憶手段5207に記� ��する。図65に、各グループについて作成さ� �た頻度分布図Btgを示す。散乱媒質検出信号� �ータの抽出処理と頻度分布図Btgの作成は、� �記第1実施形態と同様に行う。

 続いて図63のステップS1711において、観測 領域全域の光強度を検出する。このとき検出 した光強度データを検出データDtgと称するこ ととする。

 次に、ステップS1712において、ステップS1 711で取得した検出データDtgと、上記ステップ S1710で作成した頻度分布図Btgとが、同じ分布� ��基づくものか否かを統計的な検定処理に基� ��いて比較する。ここで比較に用いられる頻� ��分布図Btgは、その検出データの照明-検出距 離と同等の照明-検出距離を有するグループ� �ついてのものである。

 ステップS1712における統計的な検定はt検� ��により行う。t検定を実行すると、DtgがBtgの 分布と同一母集団から生成された分布である 確率をp値というパラメータで表すことがで� �る。p値は0~1の値を取り、p値が1に近いほど� �DtgとBtgは同一母集団に由来する分布である� �率が高いことを示し、p値が0に近いほど、Dtg とBtgは別の母集団に由来する分布である確率 が高いことを意味する。p値が0に近いほど、D tgは散乱媒質検出信号データBtgとは異なる集� ��、つまり異質部分検出信号であることを示� ��。

 上記検定の結果、算出されたp値が所定の 閾値thpよりも小さいときに、その検出データ Dtgが異質部分検出信号であると判定する。p� �が閾値thpよりも大きかった場合は、散乱媒� �検出信号であると判定する。閾値thpは、所� �する信頼性に依存して適宜設定することが� �き、例えば0.1以下且つ0.01以上の値が望まし� ��、より好ましくは0.05、0.1などである。

 図66に判定結果の例を示す。例えば、図62 (a)の照明範囲で観測領域全域の光強度データ を取得し、検出素子d1~d6によりそれぞれ光強� ��データf1~f6を得たとする。これらの光強度� �ータf1~f6は、それぞれの照明-検出距離に応� �て検定処理され、散乱媒質検出信号か異質� �分検出信号かを判定される。この判定によ� �、図66に示すような結果が得られ、ここでは f3、f5は異質部分検出信号であり、f1、f2、f4� �f6は散乱媒質検出信号である。

 図63に戻って、ステップS1713では、上記判 定結果に対し、情報量を落とした値を対応付 ける。そして、光強度データが検出された領 域と前記光が照射された領域との距離に従っ て、その対応値をモニター上に画像化して表 示する。

 より詳細に説明すると、例えば、散乱媒� ��検出信号に0、異質部分検出信号に1を割り� �てる。図66の例ではf1、f2、f4、f6が0に相当し 、f3、f5が1に相当する。

 続いて、S1714では、各検出データの検出� �域の位置関係に応じて、割り当てた値に基� �いて画像化し表示手段により表示する。例� �ば、図67に示すように、値0は白で表示し、� �1は黒で表示し、各光強度データ(例えばf1~f6) の表示を、対応する検出領域(例えばe1~e6)の� �置関係に対応するように配置する。

 このように、判定結果を、情報量を落と� ��た値に対応付け、さらに検出領域の配置と� ��応付けて配置して表示することにより、異� ��部分の形状を強調表示することができる。

 なお、本実施形態では、散乱媒質検出信� ��に0、異質部分検出信号に1を割り当てたが� �他の値を割り当てても良いし、散乱媒質検� �信号に0~1、異質部分検出信号に1~2のように� �を持たせて値を与えても良い。

 また、散乱体内部に光学特性の異なる複� ��の異質部分が存在する場合は、それぞれの� ��質部分に対して値を割り当てることができ� ��。これにより、各異質部分を色分けして表� ��することもできる。

 図63のステップS1714で判定結果を表示した 後は、ステップS1702に戻り、スウィッチがオ� ��でない限り、S1704~S1714の処理を繰り返す。

 以上説明したように、本実施形態では、� ��数の検出素子から構成される検出体で検出� ��行うことにより、簡便且つ短時間で多くの� ��強度データを得ることができる。ここにお� ��て、得られた光強度データを、各検出素子� ��検出領域と照明領域との距離によってグル� ��プ化して統計処理を行うことにより、多く� ��データを簡便に効率よく解析することがで� ��る。さらに、判定結果を画像表示すること� ��より、異質部分の形状が一見して確認でき� ��という利点を有する。

 側面5は上記実施形態に限定されるもので はなく、その要旨を逸脱しない範囲において 様々な変形や変更が可能である。また、上記 実施形態に開示されている複数の構成要素を 適宜組合せることも可能である。例えば、実 施形態に示される全構成要素から幾つかの構 成要素を削除してもよい。さらに、異なる実 施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせて もよい。

 以上の説明によれば、側面5は以下に示す ように表現される発明であると理解できる。

 39.散乱体内部の異質部分を検出する散乱体� ��部検出装置であって、
 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質� ��分とで光学特性の異なる光を前記散乱体に� ��射する照明手段と、
 前記照明手段により照射された光の後方散� ��光を検出し、該後方散乱光の光強度データ� ��取得する検出手段と、
 前記検出手段により検出された後方散乱光� ��光強度データを記憶する記憶手段と、
 前記記憶手段に記憶された複数の光強度デ� ��タの頻度分布情報を作成し、該情報に基づ� ��て、前記散乱体の所望の位置における内部� ��散乱媒質であるか或いは異質部分であるか� ��判定する解析手段と、
 前記解析手段による判定結果を表示する提� ��手段と、
を具備することを特徴とする散乱体内部検出 装置。

 40.前記解析手段が、
 前記記憶手段に記憶された複数の光強度デ� ��タから、散乱媒質又は異質部分の影響が支� ��的な光強度データの頻度分布図Btを作成し� �
 前記散乱体表面上の任意の測定点において� ��続的に検出された光強度の検出データから� ��度分布図Dtを作成し、
 前記頻度分布図Btと前記頻度分布図Dtを統計 的な検定処理に基づいて比較し、
  前記頻度分布図Btが散乱媒質の影響が支配 的な光強度データに基づくときに、一致する 場合は前記検出データが散乱媒質の影響が支 配的なデータであると判定し、不一致の場合 は前記検出データが異質部分の影響が支配的 なデータであると判定し、
  前記頻度分布図Btが異質部分の影響が支配 的な光強度データに基づくときに、一致する 場合は前記検出データが異質部分の影響が支 配的なデータであると判定し、不一致の場合 は前記検出データが散乱媒質の影響が支配的 なデータであると判定することを特徴とする 、前記39.に記載の散乱体内部検出装置。

 41.前記解析手段が、複数の光強度データ� ��ら頻度分布図を作成して散乱媒質の影響が� ��配的なデータと異質部分の影響が支配的な� ��ータを区分する閾値を設定し、該閾値に基� ��いて、前記複数の光強度データから散乱媒� ��又は異質部分の影響が支配的なデータのみ� ��抽出することにより、散乱媒質又は異質部� ��の影響が支配的な光強度データの頻度分布� ��Btを作成することを特徴とする、前記40.に� �載の散乱体内部検出装置。

 42.前記解析手段が、前記比較の結果とし� ��散乱媒質又は異質部分の影響が支配的なデ� ��タであると判定された検出データを組込ん� ��頻度分布図Btを更新することを特徴とする� �前記40.又は41.に記載の散乱体内部検出装置� �

 43.前記39.~42.の何れか一に記載の散乱体内部 検出装置であって、
 前記散乱体表面を走査可能な照明手段と、
 複数の検出素子を具備する検出手段を備え� ��
 前記照明手段によって光が照射される照明� ��域が照明手段の走査によって移動するのに� ��い、前記照明領域から一定の距離の領域を� ��出できる検出素子によって検出が行われる� ��とを特徴とする散乱体内部検出装置。

 44.前記39.~43.の何れか一に記載の散乱体内部 検出装置であって、
 前記散乱体の所望の位置における判定結果� ��、前記散乱体の該位置上に表示する提示手� ��を備えることを特徴とする散乱体内部検出� ��置。

 45.前記39.~42.の何れか一に記載の散乱体内部 検出装置であって、
 複数の検出素子を具備する検出手段と、
 前記検出手段により検出された光強度デー� ��を、該光強度データが検出された検出領域� ��前記照明手段によって光が照射された照明� ��域との相対位置と共に記憶する記憶手段を� ��え、
 前記解析手段による解析が、前記検出領域� ��前記照明領域との距離が同等な光強度デー� ��のグループ毎に行われることを特徴とする� ��乱体内部検出装置。

 46.前記45.に記載の散乱体内部検出装置であ� ��て、
 前記散乱体表面を走査可能な照明手段を備� ��ることを特徴とする散乱体内部検出装置。

 47.前記45.又は46.に記載の散乱体内部検出装� ��であって、
 前記解析手段による判定結果を表示するモ� ��ターを備え、
 前記グループ毎に行われた解析の結果が、� ��記記憶手段に記憶された前記検出領域と照� ��領域との相対位置に基づいて画像化されて� ��記モニターに提示されることを特徴とする� ��乱体内部検出装置。

 48.散乱体内部の異質部分を検出する散乱体� ��部検出方法であって、
 前記散乱体を構成する散乱媒質と前記異質� ��分とで光学特性の異なる光を前記散乱体に� ��射する工程と、
 前記照射された光の後方散乱光を検出する� ��程と、
 前記検出された後方散乱光の光強度データ� ��記憶する工程と、
 複数の前記記憶された光強度データから頻� ��分布情報を作成し、該情報に基づいて、前� ��散乱体の所望の位置における内部が散乱媒� ��であるか或いは異質部分であるかを判定す� ��工程と、
 前記判定結果を表示する工程と、
を具備することを特徴とする方法。

 49.前記判定する工程が、
 複数の光強度データから、散乱媒質又は異� ��部分の影響が支配的な光強度データの頻度� ��布図Btを作成する工程と、
 前記散乱体表面上の任意の測定点において� ��続的に光強度データを検出し、得られた検� ��データから頻度分布図Dtを作成する工程と� �
 前記頻度分布図Btと前記頻度分布図Dtを統計 的な検定処理に基づいて比較し、
  前記頻度分布図Btが散乱媒質の影響が支配 的な光強度データに基づくときに、一致する 場合は前記検出データが散乱媒質の影響が支 配的なデータであると判定し、不一致の場合 は前記検出データが異質部分の影響が支配的 なデータであると判定し、
  前記頻度分布図Btが異質部分の影響が支配 的な光強度データに基づくときに、一致する 場合は前記検出データが異質部分の影響が支 配的なデータであると判定し、不一致の場合 は前記検出データが散乱媒質の影響が支配的 なデータであると判定する工程と、
を具備することを特徴とする、前記48.に記載 の散乱体内部検出方法。

 50.前記頻度分布図Btを作成する工程が、
 複数の光強度データから頻度分布図を作成� ��て散乱媒質の影響が支配的なデータと異質� ��分の影響が支配的なデータを区分する閾値� ��設定する工程と、
 該閾値に基づいて、前記複数の光強度デー� ��から散乱媒質又は異質部分の影響が支配的� ��データのみを抽出して頻度分布図を作成す� ��工程と
を具備することを特徴とする、前記49.に記載 の散乱体内部検出方法。

 51.前記頻度分布図Btが、前記判定する工� �において、散乱媒質又は異質部分の影響が� �配的なデータであると判定された検出デー� �を組込んで更新されることを特徴とする、� �記49.又は50.に記載の散乱体内部検出方法。

 52.前記48.~51.の何れか一に記載の散乱体内部 検出方法であって、
 前記照射された光の後方散乱光を検出する� ��程において、
 前記散乱体に照射する光を移動させ、前記� ��射された光が移動するのに伴い、該光が照� ��する領域から一定の距離の領域において後� ��散乱光を検出することを特徴とする方法。

 53.前記48.~52.の何れか一に記載の散乱体内部 検出方法であって、
 前記照射された光の後方散乱光を複数の検� ��素子によって検出し、
 前記複数の検出素子のそれぞれによって得� ��れた光強度データを、それぞれの検出素子� ��検出した領域と前記光が照射された領域と� ��距離が同じデータ毎にグループ化し、
 前記判定する工程が、前記グループ毎に行� ��れることを特徴とする方法。

 54.前記53.に記載の散乱体内部検出方法であ� ��て、
 前記グループ毎に行われた判定の結果を、� ��報量を落とした値に対応付け、光強度デー� ��が検出された領域と前記光が照射された領� ��との距離に従って、前記値をモニター上に� ��像化して表示することを特徴とする方法。

〔符号の説明〕
 1…散乱体内部計測装置、6…散乱媒質、7…� ��定対象、8…散乱体、10…光照射部、11…検� �部、12…制御/解析部、13…メモリ、14…表示� ��、15…入力部、40…計測領域、41…同心円領� ��、42…同心円領域、43…同心円領域、50…計� ��領域、51…同心円領域、52…同心円領域、53� ��同心円領域、70…光照射部、71…検出部、72� ��制御/解析部、73…メモリ、80…光照射部、81 …検出部、82…制御/解析部、83…メモリ、90� �光照射部、91…検出部、92…制御/解析部、93� ��メモリ、100…散乱体内部計測装置、101…検� ��部、102…制御/解析部、103…メモリ、104…表 示部、105…入力部、107…光検出素子、109…光 照射部、110…散乱体内部計測装置、112…制御 /解析部、113…メモリ、114…表示部、115…入� �部、119…光照射部、120…検出部
 1001…散乱体内部観測装置、1006…散乱媒質� �1007…異質部分、1008…散乱体、1010…光照射� �、1011…検出部、1012…制御部、1014…表示部� �1015…入力部、1016…画像化手段、1017…解析� �段、1050…検出範囲、1051…同心円領域、1052� �同心円領域、1053…同心円領域、1100…硬性鏡 、1101…検出部、1102…照明部、
 2001…散乱体内部観察装置、2004…散乱体内� �観察装置、2006…散乱媒質、2007…観察対象、 2008…散乱体、2009…散乱体内部観察装置、2010 …光照射手段、2011…検出部、2012…制御/解析 部、2013…メモリ、2014…表示部、2015…入力部 、2030…撮像領域、2031…後方散乱光検出領域� ��2032…後方散乱光検出領域、2033…後方散乱� �検出領域、2040…撮像領域、2041…測距手段、 2050…2次元画像、2051…画素領域、2052…光照� �位置、2060…散乱体内部観察装置、2061…棒部 材、2070…撮像領域、2071…後方散乱光検出領� ��、2072…後方散乱光検出領域、2073…後方散� �光検出領域、2091…指標、2110…撮像素子、212 0…光照射手段、2130…光照射手段、2140…光照 射手段
 3100…散乱体内部観測装置、3101…照明手段� �3102…検出手段、3103…解析/制御部、3104…照� ��範囲、3105…検出範囲、3106…検出領域、3107� ��画像処理部、3108…表示部、3109…入力部、31 10…散乱体内部観測装置、3111、3211、3212…ス� ��ャンミラー、3200…散乱体内部観測装置、320 1…照明手段、3202…検出手段、3203…制御/解� �部、3207…画像処理部、3208…表示部、3209…� �力部、3213…走査制御部、3300…散乱体内部観 測装置、3301…照明手段、3302…検出手段、3303 …解析/制御部、3307…画像処理部、3308…表示 部、3309…入力部、3311…スキャンミラー、3313 …走査制御部、3314…ハーフミラー。

 4001…照明光源、4002…走査手段、4003…照明� ��イメージガイド、4004…撮像用イメージガイ ド、4005…撮像素子、4006…光学系、4007…制御 ユニット、4010…生体内観測装置、4021…走査� ��ニット、4022…挿入部、4024…表示部、4026…� ��写体、4027…スキャン範囲、4028…撮影範囲� �4031…走査部、4032…撮像部、4036…白色光源� �射部
 S…散乱体、5100…散乱体内部検出装置、5103� ��観測領域、5101…散乱媒質、5102…異質部分� �5201…照明手段、5204…検出手段、5206…検出� �子、5207…記憶手段、5208…解析手段、5209…� �示手段、5210…ホルダー、5211…保護部、5212� �検出体、5213…提示手段、5214…撮像光学系、 1801…円状マーク。