DE60203559T2

DE60203559T2 - Gerät zur Anzeige eines Fluoreszenzbildes

Info

Publication number: DE60203559T2
Application number: DE60203559T
Authority: DE
Inventors: Sendai Ashigarakami-gun Tomonari
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2002-05-06
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2022-05-07
Also published as: JP3731814B2; EP1256310A3; US7583993B2; EP1256310A2; US7043291B2; US20020177780A1; JP2003024268A; EP1256310B1; DE60203559D1; US20060058684A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung, insbesondere eine solche zum Messen des von einem Zielgegenstand emittierten Fluoreszenzlichts, wenn der Zielgegenstand mit Anregungslicht bestrahlt wird, um die sich auf den Zielgegenstand beziehenden Daten als Bild anzuzeigen.
Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Fluoreszenzlicht-Detektorvorrichtungen wurden zu dem Zweck vorgeschlagen, den Umstand zu nutzen, daß die Intensität des von normalem Gewebe emittierten Fluoreszenzlichts sich von der Intensität solchen Fluoreszenzlichts unterscheidet, welches von einem erkrankten Gewebe emittiert wird, wenn ein Zielgegenstand (das heißt lebendes Gewebe) mit Anregungslicht innerhalb eines Anregungswellenlängenbereichs der intrinsischen Fluorphore des Zielgegenstands bestrahlt wird, wobei durch Detektieren des von einem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit Anregungslicht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich emittierten Fluoreszenzlichts die Stelle und der Bereich der Durchdringung erkrankten Gewebes erkannt wird.
Wenn ein Zielgegenstand mit einem Anregungslicht bestrahlt wird, läßt sich, weil von normalem Gewebe Fluoreszenzlicht mit hoher Intensität emittiert wird, wie dies in 26 durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist, während Fluoreszenzlicht schwacher Intensität von erkranktem Gewebe gemäß der gestrichelten Linie in 26 emittiert wird, normalerweise bestimmen, ob der Zielgegenstand normal ist oder sich in einem erkrankten Zustand befindet. Diese Typen von Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtungen sind in zahlreichen Fällen in Form eines Endoskops ausgebildet zur Einführung in einen Körperhohlraum eines Patienten, oder sind als Kolposkop oder chirurgisches Mikroskop ausgebildet.
In solchen Fällen allerdings, in denen die Intensität des von einem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit Anregungslicht emittierten Fluoreszenzlichts als Bild dargestellt werden soll, ist aufgrund der Unebenheit der Oberfläche des Zielgegenstands die Intensität des den Zielgegenstand beleuchtenden Anregungslichts nicht gleichförmig. Obschon die Intensität des von dem Zielgegenstand emittierten Fluoreszenzlichts im wesentlichen proportional ist zur Intensität des Anregungslichts, wird die Intensität des erwähnten Anregungslichts in umgekehrtem Verhältnis zum Quadrat des Abstands zwischen dem Anregungslicht und dem Zielgegenstand schwächer. Daher gibt es Fälle, in denen das von erkranktem Gewebe, welches sich an einer Stelle befindet, die der Anregungslichtquelle näher liegt als normales Gewebe, empfangene Fluoreszenzlicht eine höhere Intensität besitzt als das von normalem Gewebe empfangene Fluoreszenzlicht, so daß der Zustand des Gewebes des Zielgegenstands basierend ausschließlich auf den Daten über die Intensität des von dem Zielgegenstand empfangenen Fluoreszenzlichts bei dessen Bestrahlung mit Anregungslicht nicht exakt bestimmt werden kann.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wurden Verfahren vorgeschlagen, wie sie in dem US-Patent Nr. 5 647 368 beschrieben sind, und bei denen durch Anfärben und Synthetisieren eines Fluoreszenzbilds, welches gewonnen wird durch Bestrahlen eines Zielgegenstands mit Anregungslicht einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich nahe 500 nm, woraufhin sich die Intensität des von dem Zielgegenstand emittierten Fluoreszenzlichts abhängig vom Gewebezustand des Zielgegenstands deutlich ändert, und eines Fluoreszenzbild, welches erhalten wird durch Bestrahlen des Zielgegenstands mit Anregungslicht einer Frequenz im Wellenlängebereich von nahezu 620 nm, woraufhin die Intensität des von dem Zielgegenstand emittierten Fluoreszenzlichts keine Änderung abhängig vom Gewebezustand des Zielgegenstands aufweist, ein gefärbtes synthetisiertes Bild erzeugt wird. Wenn dieses gefärbte und synthetisierte Bild zur Anzeige gebracht wird, läßt sich der Gewebezustand des Zielgegenstands anhand der visuell erfaßbaren Farbe des Bilds exakt ermitteln.
Weiterhin wurde in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2001-157658 ein Verfahren zum Anfärben und Anzeigen von zwei Typen von Fluoreszenzbildern vor geschlagen, basierend auf der Bestrahlung eines Zielgegenstands mit Anregungslicht verschiedener Wellenlängen (einem schmalbandigen Anregungslicht einer Wellenlänge in der Nähe von 480 nm und einem breitbandigen Anregungslicht mit einer Wellenlänge innerhalb des breiten Bands von 430–730 nm). Weil bei diesem Verfahren das Band des Fluoreszenzlichts breiter ist als bei dem Verfahren nach dem US-Patent Nr. 5 647 368, läßt sich der Rauschabstand (das S/N-Verhältnis) der durch additive Farbmischung erhaltenen Bilder verbessern, und weil die Intensität der Fluoreszenzbilder sich um einen großen Wert entsprechend dem Gewebezustand des Zielgegenstands für beide Bänder ändert, läßt sich die der Änderung des Gewebezustands entsprechende Farbänderung deutlicher hervorgeben, wodurch sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands verbessert.
Bei den oben beschriebenen Verfahren zum Anzeigen von angefärbten, synthetisierten Bildern wird die Farbe des anzuzeigenden Bilds durch die Farbart reguliert, welche sich entsprechend dem Verhältnis der beiden Typen von Fluoreszenzbilder, die farblich addiert und gemischt werden, und durch Helligkeit regulieren, die sich entsprechend der Intensität der Fluoreszenzbilder bestimmt. Weil die Farbart des anzuzeigenden Bilds sich entsprechend dem Verhältnis der beiden Typen von Fluoreszenzbildern bestimmt, die farblich addiert und gemischt werden, läßt sich mit einem Mal die Farbart des anzuzeigenden Bilds bestimmen, die dem Gewebezustand des Zielgegenstands entspricht. Weil aber die Fluoreszenzlicht-Intensität abhängt von dem Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Zielgegenstand, ändert sich auch die Helligkeit des anzufärbenden Bilds abhängig von dem erwähnten Abstand. Diese Typen von Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtungen haben häufig die Ausgestaltung als Endoskop zum Einführen in einen Körperhohlraum eines Patienten, eines Kolposkops oder eines chirurgischen Mikroskops. Weil das Ziel seiner Verwendung die Messung in einem inneren Bereich des Körperhohlraums ist, beträgt der Abstand zwischen dem Zielgegenstand und der Vorrichtung zwischen einigen mm und 50 mm. Wenn daher der Abstand zwischen dem distalen Ende des Einführteils, der in den Körperhohlraum eines Patienten eingeführt wird, und dem Zielgegenstand sich ändert, so ändert sich auch die Intensität des Fluoreszenzlichts. Im Ergebnis ändert sich die Helligkeit des synthetisierten Bilds. Wenn die Helligkeit des angefärbten synthetisierten Bilds sich auf diese Weise ändert, ist, weil die in dem angezeigten, farblich addierten und ge mischten Bild erscheinende Farbe auch dann als unterschiedliche Farbe erkannt wird, wenn ihre Farbart dieselbe ist, zu befürchten, daß selbst dann, wenn Gewebe mit gleichem Gewebezustand vorliegen, diese Gewebe als solche verschiedener Gewebezustände wahrgenommen werden. Andererseits gibt es dann, wenn die Helligkeit des anzufärbenden Bilds gering ist, Fälle, in denen selbst bei verschiedener Farbart die Farbe in dem angezeigten, angefärbten synthetisierten Bild nicht als unterschiedlich erkennbar ist, was zu der Befürchtung Anlaß gibt, daß ein erkrankter Bereich möglicherweise übersehen wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht, und es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, ein Fluoreszenzbild anzuzeigen, mit dem die Möglichkeit besteht, in exakter Weise unabhängig von der Intensität des Fluoreszenzlichts den Gewebezustand des darin enthaltenen Zielgegenstands zu erkennen.
Die Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt:
eine Fluoreszenz-Gewinnungseinrichtung, ausgebildet zum Bestrahlen eines Zielgegenstands mit Anregungslicht, und zum Gewinnen von zwei Fluoreszenzbilddaten, jeweils gebildet aus Fluoreszenzlicht einander ausschließender Wellenlängenbänder, basierend auf der Fluoreszenzlichtintensität, die von dem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit dem Anregungslicht emittiert wird,
eine Reflexionsbild-Gewinnungseinrichtung, ausgebildet zum Bestrahlen eines Zielgegenstands mit einem Referenzlicht und zum Gewinnen von Referenzbilddaten basierend auf der Intensität des von dem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit dem Referenzlicht reflektierten Referenzlichts,
eine Verstärkungsberechnungseinrichtung, ausgebildet zum Berechnen einer Verstärkung, die auf der statistischen Größe der Reflexionsbilddaten basiert und die Verstärkung bedeutet, mit der die beiden Fluoreszenzbilddaten zu multiplizieren sind,
eine Multipliziereinrichtung, ausgebildet zum Multiplizieren der beiden Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung, um zwei multiplizierte Fluoreszenzbilddaten zu erhalten,
eine Bilderzeugungseinrichtung, ausgebildet zum Erzeugen von Pseudofarbbilddaten basierend auf den beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, wobei die Pseudofarbbilddaten ein Pseudofarbbild darstellen, welches den Gewebezustand des Zielgegenstands wiederspiegelt, und
eine Bildanzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Pseudofarbbilds.
Man beachte, daß bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung die Bilderzeugungseinrichtung auch eine Einrichtung sein kann zum Erzeugen des Pseudofarbbilds, basierend auf dem additiven Farbmischverfahren aus beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten.
Weiterhin kann bei der Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung die Bilderzeugungseinrichtung aufweisen: eine Farbbilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Farbadditions- und -mischbilddaten basierend auf einem additiven Farbmischverfahren aus beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, und von Farbbilddaten, basierend auf den Farbadditions- und -mischbilddaten, welche chromatische Komponenten des Farbadditions- und -mischbilds entsprechend den Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentieren,
eine Helligkeitsbilderzeugungseinrichtung zum Gewinnen multiplizierter Reflexionsdaten durch Multiplizieren der Reflexionsbilddaten mit der Verstärkung, und zum Erzeugen von Helligkeitsbilddaten, die ein Helligkeitsbild repräsentieren, indem eine Helligkeits-Anzeigegradation den Pixelwerten des multiplizierten Reflexionsbilds oder den Pixelwer ten des multiplizierten Fluoreszenzbilds zugewiesen wird, repräsentiert durch die einen der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, und
eine Kompositionsbilderzeugungseinrichtung zum Kombinieren der Farbbilddaten und der Helligkeitsbilddaten, um ein Kompositionsbild zu erzeugen.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Möglichkeit besteht, das Bild, dem die Helligkeits-Anzeigegradation zugewiesen wird, umschaltbar ist zwischen dem multiplizierten Reflexionsbild und einem der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilder.
Es ist bevorzugt, wenn das Licht nicht von dem Zielgegenstand leicht absorbierbar ist, beispielsweise Licht im nahen Infrarotbereich oder dergleichen, welches als Referenzlicht verwendet wird.
Außerdem kann die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung sein, welche aufweist:
eine Farbbilderzeugungseinrichtung zum Bilden von Farbadditions- und -mischbilddaten basierend auf einem Additions-Farbmischverfahren aus den beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, basierend auf den Farbadditions- und -mischbilddaten, die die chromatischen Komponenten des durch die Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentierten Farbadditions- und -mischbildes repräsentieren,
eine Helligkeitsbilderzeugungseinrichtung zum Zuweisen einer Helligkeits-Anzeigegradation zu den Pixelwerten des multiplizierten Reflexionsbilds, oder zu den Pixelwerten des durch eine der beiden Fluoreszenzbilddaten repräsentierten Fluoreszenzbilds, und
eine Kompositionsbilderzeugungseinrichtung zum Kombinieren der Farbbilddaten und der Helligkeitsbilddaten, um ein Kompositionsbild zu erzeugen.
Auch in diesem Fall ist bevorzugt, wenn die Möglichkeit besteht, das Bild, dem die Helligkeits-Anzeigegradation zuzuweisen ist, umschaltbar ist zwischen dem multiplizierten Reflexionsbild und einem der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilder.
Eine weitere Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung enthält: eine Fluoreszenzbild-Gewinnungseinrichtung, ausgebildet zum Bestrahlen eines Zielgegenstands mit Anregungslicht und zum Gewinnen von zwei Fluoreszenzbilddaten, jeweils gebildet aus Fluoreszenzlicht einander ausschließender Wellenlängenbänder und basierend auf der Fluoreszenzlichtintensität, die von dem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit dem Anregungslicht emittiert wird,
eine Reflexionsbild-Gewinnungseinrichtung, zum Bestrahlen eines Zielgegenstands mit Referenzlicht, um Referenzbilddaten zu erhalten, basierend auf der Intensität des von dem Zielgegenstand bei dessen Beleuchtung mit dem Referenzlicht reflektierten Referenzlicht,
eine Verstärkungsberechnungseinrichtung, die basierend auf der statistischen Menge der Reflexionsbilddaten eine Verstärkung berechnet, mit welcher die beiden Fluoreszenzbilddaten zu multiplizieren sind,
eine Multipliziereinrichtung zum Multiplizieren der beiden Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung und den Referenzbilddaten, um zwei multiplizierte Fluoreszenzbilddaten und multiplizierte Reflexionsdaten zu erhalten,
eine Differenzberechnungseinrichtung zum Berechnen der Differenzdaten zwischen den multiplizierten Referenzbilddaten und der einen oder der anderen von den beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten,
eine Bilderzeugungseinrichtung, die basierend auf den Differenzdaten und den anderen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten Pseudofarbbilddaten bildet, die ein Pseudofarbbild repräsentieren, welches den Gewebezustand des Zielgegenstands wiederspiegelt, und
eine Bildanzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Pseudofarbbilds.
Man beachte, daß bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung die Bilderzeugungseinrichtung auch eine Einrichtung sein kann zum Bilden des Pseudofarbbilds basierend auf dem additiven Farbmischverfahren aus den beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten.
Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung sein, welche aufweist: eine Farbbilderzeugungseinrichtung zum Bilden von Farbadditions- und -mischbilddaten basierend auf dem additiven Farbmischverfahren, aus den Differenzdaten und den multiplizieren Fluoreszenzbilddaten, und von Farbbilddaten basierend auf den Farbadditions- und -mischbilddaten, welche die chromatischen Komponenten des durch die Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentierten Farbadditions- und -mischbilds repräsentieren,
eine Helligkeitsbild-Erzeugungseinrichtung zum Zuweisen einer Helligkeits-Anzeigegradation zu den Pixelwerten des durch die multiplizierten Referenzbilddaten repräsentierten multiplizierten Reflexionsbilds, oder zu den Pixelwerten des durch die einen der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten repräsentierten multiplizierten Fluoreszenzbilds, um ein Helligkeitsbild repräsentierende Helligkeitsbilddaten zu bilden, und
eine Kompositionsbilderzeugungseinrichtung zum Kombinieren der Farbbilddaten und der Helligkeitsbilddaten, um ein Kompositionsbild zu erzeugen.
In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn es möglich ist, das Bild, dem die Helligkeits-Anzeigegradation zugeordnet wird, umzuschalten zwischen dem multiplizierten Reflexionsbild und einem der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilder.
Bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung kann die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung sein, welche aufweist: eine Farbbilderzeugungseinrich tung zum Erzeugen von Farbadditions- und -mischbilddaten basierend auf dem additiven Farbmischverfahren aus beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, und von Farbbilddaten basierend auf den Farbadditions- und -mischbilddaten, welche die chromatischen Komponenten des durch die Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentierten Farbadditions- und -mischbilds repräsentieren,
eine Helligkeitsbild-Erzeugungseinrichtung zum Zuordnen einer Helligkeits-Anzeigegradation zu den Pixelwerten des Reflexionsbilds, welches durch die multiplizierten Referenzbilddaten repräsentiert wird, oder zu den Pixelwerten des Fluoreszenzbilds, welches durch eine der beiden Fluoreszenzbilddaten repräsentiert wird, um ein Helligkeitsbild darstellende Helligkeitsbilddaten zu erzeugen, und
eine Kompositionsbilderzeugungseinrichtung zum Kombinieren der Farbbilddaten und der Helligkeitsbilddaten, um ein Kompositionsbild zu erzeugen.
Auch in diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Möglichkeit besteht, das Bild, dem die Helligkeits-Anzeigegradation zugewiesen wird, umschaltbar ist zwischen dem multiplizierten Reflexionsbild und einem der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilder.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung eine Dynamikbereich-Expandiereinrichtung aufweisen, um auf der Grundlage der statistischen Menge den Dynamikbereich der Reflexionsbilddaten und/oder beider multiplizierter Fluoreszenzbilddaten derart zu expandieren, daß der Dynamikbereich im wesentlichen die Gesamtheit des dynamischen Bereichs der Anzeigeeinrichtung abdeckt.
Bevorzugt ist dabei, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist zum Umschalten zwischen einem Treibermodus und einem Nicht-Treibermodus für die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung.
Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung die Verstärkungsberechnungseinrichtung eine Einrichtung sein zum Berechnen der Verstärkung auf der Grundlage der statistischen Menge einer gewünschten Zone des durch die Reflexionsbilddaten repräsentierten Reflexionsbilds.
Weiterhin ist es bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung bevorzugt, wenn die statistische Größe gebildet wird aus einem der folgenden Werte: dem Maximalwert der Fluoreszenzbilddaten, dem Minimalwert der Fluoreszenzbilddaten, dem durchschnittlichen Wert der Fluoreszenzbilddaten, einem Wert, der den Maximalwert der Fluoreszenzbilddaten und die Standardabweichung kombiniert, einem Wert, der Maximal- und Minimalwert der Fluoreszenzbilddaten kombiniert, einem Wert, der den Minimalwert der Fluoreszenzbilddaten und die Standardabweichung kombiniert, und einem Wert, welcher den durchschnittlichen Wert der Fluoreszenzbilddaten und die Standardabweichung kombiniert.
Man beachte, daß bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Gewinnen von Umkehr-Fluoreszenzbilddaten durch Umkehren oder Invertieren der Lichtintensität einer der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten sein kann, außerdem zum Erzeugen eines Pseudofarbbilds basierend auf diesen Umkehr-Fluoreszenzbilddaten und den anderen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten von den erwähnten beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten.
Der Ausdruck „Gewinnen von Umkehr-Fluoreszenzbilddaten durch Umkehren oder Invertieren der Lichtintensität einer der multiplizierten Fluoreszenzbilddaten" bezieht sich auf die Subtraktion des Pixelwerts jedes Pixels des durch die multiplizierten Fluoreszenzbilddaten repräsentierten multiplizierten Fluoreszenzbilds von dem größten verfügbaren Wert der multiplizierten Fluoreszenzbilddaten (zum Beispiel ist dieser Wert 255, wenn die Daten 8 Bits umfassen), oder der Begriff bezieht sich auf die Berechnung des Reziprokwerts des Pixelwerts jedes Pixels.
Weiterhin kann bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Gewinnen von Umkehr- Fluoreszenzbilddaten durch Umkehren oder Invertieren der Lichtintensität einer der multiplizierten Fluoreszenzbilddaten sein, ferner zum Multiplizieren der Umkehr-Fluoreszenzbilddaten mit einer vorbestimmten Konstanten, um mit einer Konstanten multiplizierte Umkehr-Fluoreszenzbilddaten zu erhalten, und zum Erzeugen des Pseudofarbbilds basierend auf diesen, mit einer Konstanten multiplizierten Umkehr-Fluoreszenzbilddaten und den anderen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten von den beiden erwähnten multiplizierten Fluoreszenzbilddaten.
Als Konstante kann ein Wert kleiner als 1 verwendet werden.
Man beachte, daß bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung folgendes gilt: in Fällen, in denen die Fluoreszenzbilddaten oder die Reflexionsbilddaten Daten aus 9 Bits oder mehr sind, eine Bitschiebeeinrichtung vorhanden sein kann, um die Bits der Fluoreszenz- oder Reflexionsbilddaten derart zu verschieben, daß die Daten nur die unteren 8 Bits umfassen, und die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung sein kann zum Berechnen der statistischen Größe auf der Grundlage der bitweise verschobenen Daten. Die Verstärkungsberechnungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Berechnen der Verstärkung auf der Grundlage der statistischen Größe des bitweise verschobenen Datenwerts sein.
Der Ausdruck „Verschieben der Bits der Fluoreszenz- oder Reflexionsbilddaten derart, daß die Daten durch deren untere 8 Bits" ausgedrückt wird, bezieht sich auf das Runden der Bitdaten in dem Fall, daß die Fluoreszenzbilddaten durch 9 oder mehr Bits dargestellt werden, so daß ein Datenwert von weniger als 8 Bits erhalten wird; 8-Bit-Daten können nämlich auf einem üblichen Rechner bearbeitet werden.
Darüber hinaus kann ein Teil oder die Gesamtheit der Fluoreszenzbild-Gewinnungseinrichtung und der Reflexionsbild-Gewinnungseinrichtung von erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtungen die Form eines Endoskops mit einem Einführteil, der in einen Körperhohlraum eines Patienten eingeführt wird, annehmen.
Der Ausdruck „Die Form eines Endoskops annehmen" bezieht sich auf die Anordnung eines Teils oder der Gesamtheit der Fluoreszenzbild-Gewinnungseinrichtung und der Reflexionsbild-Gewinnungseinrichtung im Inneren eines Endoskopsystems. Die Bezugnahme auf „ein Teil" beinhaltet das lichtemittierende Ende zum Emittieren des Anregungslichts und des Referenzlichts sowie das Lichtempfangsende zum Aufnehmen des von dem Zielgegenstand bei Bestrahlung mit dem Anregungslicht emittierten Fluoreszenzlichts und des von dem Zielgegenstand bei Bestrahlung mit dem Referenzlicht reflektierten Referenzlichts.
Weiterhin kann die Anregungslichtquelle ein GaN-Halbleiterlaser sein, dessen Wellenlängenband im Bereich von 400–420 nm liegen kann.
Man beachte, daß die erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtungen auch Vorrichtungen sein können, welche mit der Zusatzfunktion kombiniert sind, basierend auf dem von dem Zielobjekt bei dessen Bestrahlung mit weißem Licht reflektierten Licht ein Standardbild zu gewinnen und anzuzeigen.
Bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung wird eine Verstärkung, mit welcher zwei Fluoreszenzbilddaten zu multiplizieren sind, basierend auf der statistischen Größe der Reflexionsbilddaten berechnet, welche ein Reflexionsbild repräsentieren, erzeugt aus dem Licht, welches von einem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit Referenzlicht reflektiert wird; es werden zwei multiplizierte Fluoreszenzbilddaten gewonnen durch Multiplizieren beider Fluoreszenzbilddaten mit dieser Verstärkung; und es werden Pseudofarbbilddaten erhalten, die ein Pseudofarbbild repräsentieren, welches den Gewebezustand des Zielgegenstands wiederspiegelt. Weil ein Pseudofarbbild aus multiplizierten Fluoreszenzbilddaten mit einem gewünschten Datenwert erhalten werden kann, kann das Pseudofarbbild derart gebildet werden, daß es eine gewünschte Helligkeit besitzt, unabhängig von der Intensität des Fluoreszenzlichts. Das bedeutet: die Helligkeit oder die Leuchtkraft des Fluoreszenzbilds, bei der es sich um eine Auswirkung der Intensität oder Stärke des Fluoreszenzlichts handelt, läßt sich so einjustieren, daß sie innerhalb eines Sollbereichs liegt, wodurch die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielge genstands verbessert werden kann. Da weiterhin die Intensität des Reflexionsbilds größer ist als diejenige des Fluoreszenzbilds, läßt sich die Berechnung der Verstärkung, die auf der Grundlage der statistischen Größe erfolgt, angemessener durchführen.
Bei der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung wird eine Verstärkung, mit der zwei Fluoreszenzbilddaten zu multiplizieren sind, basierend auf der statistischen Größe der ein Reflexionsbild repräsentierenden Reflexionsbilddaten berechnet, wobei das Reflexionsbild aus dem Licht gebildet wird, welches von einem Zielgegenstand bei dessen Beleuchtung mit Referenzlicht reflektiert wird; multiplizierte Reflexionsbilddaten und zwei multiplizierte Fluoreszenzbilddaten werden dadurch gewonnen, daß man die Reflexionsbilddaten und beide Fluoreszenzbilddaten mit dieser Verstärkung multipliziert. Die Differenzdaten zwischen dem multiplizierten Reflexionsbild und einem der beiden multiplizierten Fluoreszenzbild wird berechnet, und es werden Pseudofarbbilddaten, die ein Pseudofarbbild repräsentieren, das den Gewebezustand des Zielgegenstands wiederspiegelt, auf der Grundlage der Differenzdaten und der anderen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten der erwähnten beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten gewonnen. Weil also ein Pseudofarbbild aus multiplizierten Fluoreszenzbilddaten mit einem vorbestimmten Datenwert gewonnen werden kann, läßt sich ein Pseudofarbbild so erzeugen, daß das Bild ungeachtet der Intensität des Fluoreszenzlichts eine gewünschte Helligkeit besitzt. Durch Berechnen der Differenzdaten zwischen dem multiplizierten Reflexionsbild und dem multiplizierten Fluoreszenzbild kann außerdem der Unterschied zwischen erkranktem Gewebe und normalem Gewebe deutlicher erkannt werden. Das heißt: durch Justieren der Helligkeit des Fluoreszenzbilds, die Auswirkung der Intensität des Fluoreszenzlichts ist, derart, daß die Helligkeit in einem gewünschten Helligkeitsbereich liegt, läßt sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands verbessern.
Durch Basieren von Pseudofarbbilddaten aus sowohl den multiplizierten Fluoreszenzbilddaten mit Hilfe des additiven Farbmischverfahrens läßt sich der Gewebezustand des Zielgegenstands durch visuelle Farberkennung exakt bestimmen.
Weiterhin gilt: durch Basieren von Pseudofarbbilddaten aus beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten mit Hilfe des additiven Farbmischverfahrens, und von Farbbilddaten auf der Grundlage dieser Farbadditions- und -mischbilddaten, welche die chromatischen Komponenten des Farbadditions- und -mischbilds darstellen, welches durch die Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentiert wird, Zuweisen einer Helligkeits-Anzeigegradation zu den Pixelwerten des multiplizierten Reflexionsbilds oder zu den Pixelwerten eines der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilder, um Helligkeitsbilddaten zu erzeugen, und Kombinieren der Farbbilddaten und der Helligkeitsbilddaten zur Erzeugung eines Kompositionsbilds wird der Farbton des angezeigten Pseudofarbbilds zu einem Farbton, welcher den Gewebezustand des Zielgegenstands wiederspiegelt. Die Helligkeit spiegelt die Lichtintensität in solchen Fällen wieder, in denen das multiplizierte Reflexionsbild zur Erzeugung der Helligkeitsbilddaten verwendet wurde, das heißt die Form des Zielgegenstands. In den Fällen, in denen eines der multiplizierten Fluoreszenzbilder zur Erzeugung der Helligkeitsbilddaten herangezogen wurde, spiegelt die Helligkeit den Gewebezustand des Zielgegenstands zusätzlich zu dessen Form wieder. Folglich können gleichzeitig als einzelnes Bild Daten in Verbindung mit dem Gewebezustand des Zielgegenstands als auch Daten über die Form des Zielgegenstands angezeigt werden. Insbesondere läßt sich dem chromatischen Kontrast des Pseudofarbbilds der Helligkeitskontrast in solchen Fällen hinzufügen, in denen die Helligkeitsbilddaten aus einem der multiplizierten Fluoreszenzbilder gewonnen wurden, auch in Fällen, in denen der Abstand zwischen dem Zielgegenstand und dem Lichtemissionsende der Anregungslichtquelle vergleichsweise gering ist, falls es in dem Zielgegenstand einen erkrankten Bereich gibt.
In den Fällen, in denen eine Helligkeits-Anzeigegradation dem multiplizierten Reflexionsbild oder einem der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilder zugewiesen wird, ändert sich auch die Helligkeit des angezeigten Pseudofarbbilds um einen entsprechend großen Betrag, weil die Verstärkung sich dann beträchtlich ändert, wenn der Abstand zwischen dem Zielgegenstand und der Bildgewinnungseinrichtung sich deutlich ändert. Durch Zuweisen einer Helligkeits-Anzeigegradation zu dem Reflexionsbild oder einem der beiden Fluoreszenzbilder vor deren Multiplikation mit dem Verstärkungswert kann also eine starke Änderung der Helligkeit des Pseudofarbbilds verhindert werden.
Durch Erweitern des dynamischen Bereichs des dynamischen Bereichs der multiplizierten Reflexionsbilddaten und/oder des dynamischen Bereichs beider multiplizierten Fluoreszenzbilddaten derart, daß der dynamische Bereich der multiplizierten Reflexionsbilddaten und/oder der dynamische Bereich beider multiplizierter Fluoreszenzbilddaten im wesentlichen den gesamten dynamischen Bereich der Anzeigeeinrichtung abdeckt, läßt sich, weil der Kontrast des multiplizierten Reflexionsbilds oder des multiplizierten Reflexionsbilds verstärkt werden kann, die Änderung des Gewebezustands des Zielgegenstands, der in dem Pseudofarbbild in Erscheinung tritt, detailliert dargestellt werden, wodurch sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands verbessern läßt.
In diesem Fall läßt sich mit Hilfe einer Umschalteinrichtung eine Umschaltung der Dynamikbereich-Expandiereinrichtung zwischen einem Treibermodus und einem Nicht-Treibermodus vornehmen, weil der Dynamikbereich-Erweiterungsvorgang (Expandiervorgang) so eingerichtet werden kann, daß er dann nicht durchgeführt wird, wenn dieser Vorgang nicht erforderlich ist, ein Pseudofarbbild angezeigt werden, welches den Präferenzen der Bedienungsperson entspricht.
Dadurch, daß man die statistische Größe dazu bringt, aus mindestens einem der folgenden Elemente der Fluoreszenzbilddaten oder der Referenzbilddaten zu bringen, läßt sich ihre Berechnung vergleichsweise einfacher durchführen: der Maximalwert, der Minimalwert, der Durchschnittswert, ein Wert, der den Maximalwert und die Standardabweichung verbindet, ein Wert, der den Maximalwert und den Minimalwert kombiniert, in Wert, der den Minimalwert und die Standardabweichung kombiniert, und in Wert, der den durchschnittlichen Wert und die Standardabweichung kombiniert.
Wenn außerdem die Verstärkungsberechnungseinrichtung eine Einrichtung ist zum Berechnen der Verstärkung auf der Grundlage der statistischen Größe der Fluoreszenzbilddaten oder der Referenzbilddaten innerhalb eines gewünschten Bereichs der Fluoreszenzbilddaten bzw. Referenzbilddaten, läßt sich der Rechenaufwand zum Berechnen der statistischen Größe verringern.
Obschon die Änderung der Intensität des von dem erkrankten Bereich emittierten Fluoreszenzlichts die gleiche Phase hat wie die beiden multiplizierten Fluoreszenzdatenmengen, läßt sich außerdem durch Gewinnen der Umkehr-Fluoreszenzbilddaten durch Invertieren der Intensität einer der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten die Änderung der Intensität zwischen Umkehr-Fluoreszenzbilddaten und den anderen der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten in eine Gegenphasenlage bringen. Folglich läßt sich die Änderung zwischen dem Farbton des erkrankten Bereichs und dem Farbton des normalen Bereichs in dem Pseudofarbbild verstärken, wodurch sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands verbessern läßt.
Man beachte, daß in solchen Fällen, in denen die Intensität umgekehrt wurde, es wiederum Fälle gibt, bei denen die Dunkelbereiche außer den erkrankten Bereichen innerhalb des Pseudofarbbilds die gleiche Farbe annehmen wie der erkrankte Bereich. Durch Multiplizieren des multiplizierten Fluoreszenzbilds, dessen Intensität invertiert wurde, mit einer Konstanten, läßt sich folglich der Effekt unterdrücken, durch den die im Pseudofarbbild erscheinenden dunkleren Bereich die gleiche Farbe annehmen wie der erkrankte Bereich, so daß eine Fehlerkennung des erkrankten Bereichs und der einfach dunkle Bereiche darstellenden Zonen verhindert werden kann, demzufolge sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands deutlich verbessern läßt.
Wenn eine Bitverschiebungseinrichtung vorgesehen ist, um die Bits der Reflexionsbilddaten oder der Fluoreszenzbilddaten in solchen Fällen zu verschieben, in denen diese Daten durch 9 Bits oder mehr dargestellt werden, so daß sich die Daten nach der Verschiebung durch die unteren 8 Bits ausdrücken lassen, bildet die Verstärkungsberechnungseinrichtung eine Einrichtung zum Berechnen der Verstärkung auf der Grundlage der statistischen Größe der bitweise verschobenen Daten, so daß man einen üblichen 8-Bit-Rechner verwenden und dabei die Verarbeitungsgeschwindigkeit steigern kann.
Wenn außerdem ein GaN-Halbleiterlaser als Anregungslichtquelle eingesetzt wird, kann die Lichtquelle als kompakte und billige Lichtquelle vorgesehen werden. Wenn deren Wellenlängenband außerdem im Bereich von 400–420 nm liegt, läßt sich das Fluoreszenzlicht in effizienter Weise erzeugen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform eines Fluoreszenzendoskops als Implementierung der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung,
2 ist eine schematische Darstellung des optischen Transmissionsfilters unter Verwendung des Fluoreszenzendoskops der ersten Ausführungsform (erste Variante),
3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der ersten Ausführungsform der Erfindung,
4 ist eine Zeichnung, die die multiplizierte Verstärkung veranschaulicht,
5 ist eine graphische Darstellung der Anzeigegradationskurven für G und R,
6 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
7A und 7B sind graphische Darstellungen für die Intensitätsinversion,
8 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der dritten Ausführungsform der Erfindung,
9 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der vierten Ausführungsform der Erfindung,
10A und 10B sind graphische Darstellungen zum Veranschaulichen des Dynamikbereich-Expandiervorgangs,
11 ist eine Skizze des Zustands, in welchem das Fluoreszenzendoskop nach der vierten Ausführungsform mit einem Fußschalter oder einem Handbetätigungsschalter ausgerüstet ist,
12 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der fünften Ausführungsform der Erfindung,
13 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der sechsten Ausführungsform der Erfindung,
14 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der siebten Ausführungsform der Erfindung,
15 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der achten Ausführungsform der Erfindung,
16 ist eine schematische Darstellung des optischen Transmissionsfilters, welches in dem Fluoreszenzendoskop der achten Ausführungsform verwendet wird (zweite Variante),
17 ist eine Darstellung, welche die Berechnung der Verstärkung veranschaulicht,
18 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der neunten Ausführungsform der Erfindung,
19 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der zehnten Ausführungsform der Erfindung,
20 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der elften Ausführungsform der Erfindung,
21 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der zwölften Ausführungsform der Erfindung,
22 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der dreizehnten Ausführungsform der Erfindung,
23 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der vierzehnten Ausführungsform der Erfindung,
24 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung,
25 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit des Fluoreszenzendoskops nach der sechzehnten Ausführungsform der Erfindung, und
26 ist eine Skizze, welche die Intensitätsverteilungen der Fluoreszenzlichtspektren eines im erkrankten Zustand befindlichen Gewebes und eines Gewebes im Normalzustand veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert. 1 ist eine schematische Skizze eines Fluoreszenzendoskops, welche eine Implementierung der Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Das Fluoreszenzendoskop nach der ersten Ausführungsform enthält: ein Endoskopeinführteil 100 zum Einführen in den Primärnidus und Bereiche, für die Verdacht auf Sekun därinfektion eines Patienten besteht; einen Bildverarbeitungsteil 1 zum Ausgeben der von einem lebenden Gewebe (im folgenden als Zielgegenstand oder ähnlich bezeichnet) erhaltenen Daten als Bilddaten, und einen Monitor 600 zum Anzeigen der von dem Bilddatenverarbeitungsteil 1 ausgegebenen Bilddaten in Form eines sichtbaren Bilds.
Der Bilddatenverarbeitungsteil 1 enthält: eine Beleuchtungseinheit 110 mit zwei Lichtquellen zum Emittieren von weißem Licht Lw, um ein Standardbild (ein Reflexionsbild) zu gewinnen, und Anregungslicht Lr zum Gewinnen eines Fluoreszenzbilds; eine Bilddetektoreinheit 300 zum Gewinnen eines Fluoreszenzbilds Zj, erzeugt aus dem von einem Zielgegenstand 50 bei dessen Beleuchtung mit dem Anregungslicht Lr emittiertem Fluoreszenzlicht, und zum Gewinnen eines Reflexionsbilds Zs, erzeugt aus dem von dem Zielobjekt 50 bei dessen Beleuchtung mit weißem Licht Lw, welches Referenzlicht Ls beinhaltet, erzeugten Licht, und zum Umwandeln des gewonnenen Fluoreszenzbilds Zj und Reflexionsbilds Zs in jeweiligen Digitalwerte und zum Ausgeben der Digitalwerte als Bilddaten; eine Bildberechnungseinheit 400, die die Bilddaten des Fluoreszenzbilds, welche von der Bilddetektoreinheit 300 ausgegeben werden, Berechnungsprozessen unterzieht und Pseudofarbbilddaten ausgibt; eine Anzeigesignalverarbeitungseinheit 500 zum Umwandeln eines Standardbilds in Digitalwerte, um daraus Bilddaten zu gewinnen, und zum Umwandeln dieser Bilddaten und der Pseudofarbbilddaten, welche von der Bildberechnungseinheit 400 ausgegeben werden, in Videosignale, um diese Videosignale auszugeben; und einen Steuercomputer 200 zum Steuern des Betriebs jeder Einheit. Man beachte, daß bei der ersten Ausführungsform eine Gewinnung eines Reflexionsbilds Zs nicht erfolgt.
Das Endoskopeinführteil 100 ist mit einem Lichtleiter 101 ausgestattet, der sich zu seinem distalen Ende hin im Inneren erstreckt, weiterhin mit einem CCD-Kabel 102 und einer Bildfaser 103. Am distalen Ende des Lichtleiters 101 und des CCD-Kabels 102, das heißt am distalen Ende des Endoskopeinführteils 100, befinden sich eine Beleuchtungslinse 104 und ein Objektiv 105. Weiterhin ist die Bildfaser 103 aus einer Verbundglasfaser gebildet, wobei sich an ihrem distalen Ende eine Fokussierlinse 106 befindet. Mit dem distalen Endbereich des CCD-Kabels 102 ist ein Standardbild-Gewinnungselement 107 gekoppelt, und an dem Standardbild-Gewinnungselement 107 befindet sich ein Reflexionsprisma 108. Der Lichtleiter 101 besteht aus einer gebündelten Anregungslichtleitung 101a, gebildet aus Quarzglasfaser, und dem Weißlichtleiter 101b hergestellt aus Verbundglasfaser in Form eines integrierten Kabels; der Anregungslichtleiter 101a und der Weißlichtleiter 101b sind mit der Beleuchtungseinheit 110 verbunden. Ein Ende des CCD-Kabels 102 ist an die Bildsignalverarbeitungseinheit 500 angeschlossen, und ein Ende der Bildfaser 103 ist an die Bilddetektoreinheit 300 gekoppelt. Obschon in der Zeichnung nicht dargestellt, ist der distale Endbereich des Lichtleiters 101 in Form von zwei Ösen ausgebildet.
Die Beleuchtungseinheit 110 enthält: einen GaN-Halbleiterlaser 111, der Anregungslicht Lr zum Gewinnen von Fluoreszenzbildern emittiert; eine Halbleiterlaser-Energiequelle 112, die elektrisch an dem GaN-Halbleiterlaser 111 angeschlossen ist; eine Anregungslichtfokussierlinse 113 zum Fokussieren des von dem GaN-Halbleiterlaser 111 emittierten Anregungslichts; eine Weißlichtquelle 114, die weißes Licht Lw zum Gewinnen von Standardbildern abgibt; eine Weißlichtquellen-Energiequelle 112, die elektrisch mit der Weißlichtquelle 114 gekoppelt ist; und eine Weißlichtfokussierlinse 116 zum Fokussieren des von der Weißlichtquelle 114 emittierten weißen Lichts. Weil das von der Weißlichtquelle 114 emittierte weiße Licht Lw Licht in dem Wellenlängenband enthält, welches als Referenzlicht Ls verwendet werden kann, kann die Weißlichtquelle 114 auch als weiter unten noch beschriebene Referenzlichtquelle eingesetzt werden.
Die Bilddetektoreinheit 300 enthält: eine Kollimatorlinse 301, die ein ihr über die Bildfaser 103 zugeleitetes Fluoreszenzbild fokussiert; ein Anregungslichtsperrfilter 203, welches Licht mit einer Wellenlänge nahe derjenigen des Anregungslichts aus dem Fluoreszenzbild beseitigt; ein optisches Durchlaßfilter 303, welches Licht in einem gewünschten Wellenlängenband aus dem durch das Anregungslichtsperrfilter 302 durchgelassenen Fluoreszenzbild extrahiert; eine Filterdreheinrichtung 304 zum Drehen des optischen Durchlaßfilters 303; eine Fluoreszenzlichtfokussierlinse 305 zum Fokussieren des durch das optische Durchlaßfilter 303 gelangten Fluoreszenzbilds; ein hochempfindliches Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 zum Gewinnen des von der Fluoreszenzlichtfokussierlinse 305 fokussierten Fluoreszenzbilds; und einen A/D-Wandler 307 zum Umwan deln des von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 erhaltenen Fluoreszenzbilds in Digitalwerte, um die dazugehörigen Bilddaten zu gewinnen.
Wie in 2 gezeigt ist, enthält das optische Durchlaßfilter 303 zwei Typen von Bandpaßfiltern: ein Bandpaßfilter 303a und ein Bandpaßfilter 303b. Das Bandpaßfilter 303a ist ein Bandpaßfilter, welches ein Fluoreszenzbild durchläßt, welches aus Licht mit Wellenlängen innerhalb des 430–730 nm großen breiten Wellenlängenbands gebildet ist; das Bandpaßfilter 303b ist ein Bandpaßfilter, welches ein Fluoreszenzbild durchläßt, welches aus Licht mit Wellenlängen innerhalb des schmalbandigen Bereichs von 430–530 nm gebildet ist. Deshalb werden entsprechend der Bilddetektoreinheit 300 Fluoreszenzbilddaten, die ein breitbandiges Fluoreszenzbild repräsentieren, mit Hilfe des breitbandigen Bandpaßfilters 303a gewonnen, und es werden Fluoreszenzbilddaten, die ein schmalbandiges Fluoreszenzbild repräsentieren, durch Verwendung des schmalbandigen Bandpaßfilters 303b gewonnen.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus der Bildberechnungseinheit 400. Wie in 3 zu sehen ist, enthält die Bildberechnungseinheit 400: einen Fluoreszenzbildspeicher 401, der die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS, die von der Bildverarbeitungseinheit 300 gewonnen wurden, speichert; eine Bitverschiebungseinrichtung 402 zum Verschieben der Daten jedes Pixelwerts unter den Pixelwerten des breitbandigen Fluoreszenzbilds, repräsentiert durch die in dem Fluoreszenzbildspeicher 401 gespeicherten breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS, dargestellt durch 9 Bits oder mehr, so daß jeder der Datenwerte dann durch nur 8 Datenbits oder weniger dargestellt wird; eine Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 mit einem 8-Bit-Statistikgrößenrechner zum Berechnen der statistischen Größe der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS, die von der Bitverschiebungseinrichtung 402 ausgegeben werden; eine Verstärkungsberechnungseinrichtung 404, die basierend auf der von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 ausgegebenen statistischen Größe eine Verstärkung g berechnet, mit der die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS zu multiplizieren sind; eine Verstärkungsmultipliziereinrichtung 405 zum Multiplizieren der breitbandigen Fluo reszenzbilddaten WS und der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS mit der von der Verstärkungsberechnungseinrichtung 404 gewonnenen Verstärkung g, um breitbandige Fluoreszenzbilddaten WS' und schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS' zu erhalten, die mit der Verstärkung g multipliziert sind; eine Farbgradations-Zuordnungseinrichtung 406 zum Zuordnen einer Grün-Farbgradation (G) zu den von der Verstärkungsmultipliziereinrichtung 405 ausgegebenen breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS'; eine Farbgradations-Zuordnungseinrichtung 407 zum Zuordnen einer Rot-Farbgradation (R) zu den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die von der Verstärkungsmultipliziereinrichtung 405 ausgegeben werden; und eine Bildkompositionseinrichtung 408 zum Anfärben und Synthetisieren der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' und der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die von der Farbgradations-Zuordnungseinrichtung 406 bzw. 407 ausgegeben werden, um zusammengesetzte oder Kompositionsbilddaten CS zu gewinnen, die ein Kompositionsbild oder ein zusammengesetztes Bild repräsentieren.
Es sei angemerkt, daß bei dieser Ausführungsform die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS beide in dem Fluoreszenzbildspeicher 401 abgespeichert wurden. Allerdings können die Daten auch in getrennten Speichern abgelegt werden.
Die Anzeigesignalverarbeitungseinheit 500 enthält: einen A/D-Wandler 501, der das durch das Standardbild-Gewinnungselement 107 gewonnene Sichtbildsignal digitalisiert, um Standardbilddaten zu gewinnen; einen Standardbildspeicher 502, der die Standardbilddaten speichert; und eine Videosignalverarbeitungsschaltung 503, die die von dem Standardbildspeicher 502 ausgegebenen Standardbilddaten und die von der Bildkompositionseinrichtung 408 ausgegebenen Kompositionsbilddaten in Videosignale umwandelt und diese ausgibt.
Der Monitor 600 umfaßt einen Standardbildmonitor 601 und einen Kompositionsbildmonitor 602.
Im folgenden soll die Arbeitsweise des Fluoreszenzendoskops der ersten Ausführungsform des oben beschriebenen Aufbaus erläutert werden. Um zwei Fluoreszenzbilder zu gewinnen, jeweils erzeugt aus einem Wellenlängenband des Fluoreszenzlichts, welches das Wellenlängenband für das andere Bild ausschließt, wird als erstes aufgrund eines von dem Steuercomputer 200 ausgegebenen Steuersignals die Halbleiterlaser-Energiequelle 112 aktiviert, und der GaN-Halbleiterlaser 111 emittiert Anregungslicht Lr mit einer Wellenlänge von 410 nm. Das von dem GaN-Halbleiterlaser 111 emittierte Anregungslicht wird von einer Anregungslicht-Fokussierlinse 113 durchgelassen und gelangt in den Anregungslichteiter 101a; nachdem das Anregungslicht Lr zu dem distalen Ende des Endoskopeinführteils 100 geleitet wurde, gelangt es durch die Beleuchtungslinse 104 und wird auf den Zielgegenstand 50 projiziert.
Das Fluoreszenzbild Zj, welches durch das von dem Zielgegenstand 50 bei dessen Beleuchtung mit dem Anregungslicht Lr emittierten Fluoreszenzlicht gebildet ist, wird von der Fokussierlinse 106 fokussiert und gelangt in das distale Ende der Bildfaser 103, und zwar über das Anregungslichtsperrfilter 302. Das durch das Anregungslichtsperrfilter 302 gelangte Fluoreszenzbild Zj gelangt in das optische Durchlaßfilter 303. Das Anregungslichtsperrfilter 302 ist ein langwelliges Durchlaßfilter, welches sämtliches Fluoreszenzlicht mit einer Wellenlänge von 420 nm oder größer durchläßt. Da die Wellenlänge des Anregungslichts 410 nm beträgt, wird das von dem Zielgegenstand 50 reflektierte Anregungslicht durch diese Anregungslichtspenfilter 302 gesperrt und gelangt nicht in das optische Durchlaßfilter 303.
Die Filterdreheinrichtung 304 wird aufgrund eines Signals vom Steuercomputer 200 angetrieben, und nachdem das Fluoreszenzbild Zj das Bandpaßfilter 303a durchlaufen hat, wird es von der Fluoreszenzlicht-Fokussierlinse 305 fokussiert und wird von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 als breitbandiges Fluoreszenzbild gewonnen. Nachdem das Fluoreszenzbild Zj das Bandpaßfilter 303b durchlaufen hat, wird es von der Fluoreszenzlicht-Fokussierlinse 305 fokussiert und von dem hochempfindlichen Fluoreszenz-Gewinnungselement 306 als schmalbandiges Fluoreszenzbild gewonnen. Das Sichtbildsignal von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild- Gewinnungselement 306 wird in den A/D-Wandler 307 eingegeben, und nach der dort erfolgten Digitalisierung wird das Signal als breitbandige Fluoreszenzbilddaten WS und schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS in dem Fluoreszenzbildspeicher 401 abgespeichert. Die von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 erhaltenen breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS werden in einer (nicht gezeigten) Breitband-Fluoreszenzbildzone des Fluoreszenzbildspeichers 401 gespeichert, und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS, die von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 gewonnen wurden, werden in einer Schmalband-Fluoreszenzbildzone (nicht gezeigt) abgespeichert.
Die in dem Fluoreszenzbildspeicher 401 abgespeicherten breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS werden in die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 eingegeben, nachdem sie bitweise mit Hilfe der Bitverschiebungseinrichtung 402 derart verschoben wurden, daß sie 8-Bit-Datenwerte sind. Die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 berechnet den Durchschnittswert m und die Standardabweichung σ jedes Pixels des durch die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS repräsentierten Breitband-Fluoreszenzbilds. Dann werden der Durchschnittswert m und die Standardabweichung σ in die Verstärkungsberechnungseinrichtung 404 eingegeben, und nach der oben angegebenen Formel (2) wird die Verstärkung g berechnet. Man kann den Maximumwert und den Minimumwert jedes Pixelwerts des breitbandigen Fluoreszenzbilds gewinnen, um die Verstärkung g nach der oben angegebenen Formel (1) zu berechnen. Außerdem kann die Verstärkung g basierend auf dem durchschnittlichen Wert m und der Standardabweichung σ berechnet werden, welche nur aus den Pixeln ermittelt wurde, die sich innerhalb einer gewünschten Zone innerhalb des Fluoreszenzbilds befinden (beispielsweise in einer Bildzone, die besonders interessant ist).
Die berechnete Verstärkung g wird in die Verstärkungsmultipliziereinrichtung 405 eingegeben, welche die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS mit der eingegebenen Verstärkung g multipliziert. Man beachte, daß die Verstärkung g, mit der die breitbandigen und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS bzw. NS multipliziert werden, ein und derselbe Wert sein kann. Allerdings kön nen auch unterschiedliche Werte mit einer konstanten Beziehung zueinander verwendet werden.
Die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung g multipliziert sind, werden in die Farbgradations-Zuordnungseinrichtung 406 eingegeben, die ihnen eine Farbgradation G zuordnet. Weiterhin werden die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung g multipliziert sind, in die Farbgradations-Zuordnungseinrichtung 407 eingegeben, die ihnen eine R-Farbgradation zuordnet.
Wie in 4 gezeigt ist, kann in dem Fall, in welchem die Verteilung der Pixelwerte der breitbandigen und der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS bzw. NS eine Verteilung haben, wie sie durch 10, 10' in der Graphik angegeben ist, durch Multiplizieren der Verstärkung g in die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS bzw. NS der Verteilungsbereich von deren Pixelwerten in Richtung der Seite hoher Pixelwerte innerhalb des Graphen verschoben werden, wie in der Darstellung durch 20, 20' dargestellt ist. Basierend auf dem Pixelwert-Verteilungsbereich 20, 20' in der Graphik der 4 wird den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' und den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' die G- bzw. die R-Farbgradation zugeordnet, entsprechend der in 5 gezeigten Gradationsfunktion.
Die breitbandigen und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' bzw. NS', den die G- bzw. R-Farbgradation zugeordnet ist, in die Bildkompositionseinrichtung 408 eingegeben; die Bildkompositionseinrichtung 408 färbt die Bilddaten NS' und WS' an und synthetisiert sie, um zusammengesetzte oder Kompositionsbilddaten CS zu erhalten, die ein Kompositionsbild darstellen.
Die Kompositionsbilddaten CS werden in die Videosignalverarbeitungsschaltung 503 eingegeben, und nach der dort erfolgten DA-Umsetzung werden die Daten in die Monitoreinheit 600 eingegeben und als Kompositionsbild auf dem Kompositionsbildmonitor 602 dargestellt. Dort ist dann das in dem Kompositionsbild auf dem Kompositionsbild monitor 602 erscheinende Normalgewebe durch eine helle gelb-grüne Farbe dargestellt, das dort erscheinende erkrankte Gewebe ist als dunkelgrüne Farbe zu erkennen.
Im folgenden soll der Arbeitsablauf erläutert werden, welcher stattfindet, wenn ein Standardbild angezeigt werden soll. In diesem Fall wird aufgrund eines von dem Steuercomputer 200 kommenden Steuersignals als erstes die Weißlichtquellen-Energiequelle 115 aktiviert, und die Weißlichtquelle 114 emittiert weißes Licht Lw. Das weiße Licht Lw gelangt über die Weißlichtfokussierlinse 116 in den Weißlichtleiter 101b und nachdem das weiße Licht zum distalen Ende des Endoskopeinführteils 100 geleitet ist, wird weißes Licht Lw von der Beleuchtungslinse 104 auf den Zielgegenstand 50 abgestrahlt. Das von dem Zielgegenstand 50 bei dessen Bestrahlung mit Weißlicht Lw reflektierte Licht wird von der Objektivlinse 105 fokussiert, wird von dem reflektierenden Prisma 108 reflektiert und wird auf das Standardbild-Gewinnungselement 107 fokussiert. Das von dem Standardbild-Gewinnungselement 107 erhaltene Sichtbildsignal wird in den A/D-Wandler 501 eingegeben, und nach der dort erfolgten Digitalisierung werden die Werte als Standardbilddaten in dem Standardbildspeicher 502 gespeichert. Die in dem Standardbildspeicher 502 gespeicherten Standardbilddaten werden in die Videosignalverarbeitungsschaltung 503 eingegeben, und nach dort erfolgter DA-Umsetzung werden die Daten in die Monitoreinheit 600 gegeben und auf dem Standardbildmonitor 601 als sichtbares Bild angezeigt.
Die kontinuierlichen Arbeitsabläufe, die stattfinden, wenn ein Kompositionsbild oder ein Standardbild gewonnen werden soll, werden von dem Steuercomputer 200 gesteuert.
Gemäß dem oben beschriebenen Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 vorgesehen, um die statistische Größe der Verteilung der Pixelwerte eines durch breitbandige Fluoreszenzbilddaten WS repräsentierten Breitband-Fluoreszenzbilds zu berechnen. Weil die Verstärkung g auf der Grundlage der statistischen Größe berechnet wird und die breitbandigen und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS bzw. NS mit dieser Verstärkung multipliziert werden, ungeachtet der Intensität des von dem Zielgegenstand 50 emittierten Fluoreszenzlichts, können Kompositionsbilddaten CS erhalten werden, erzeugt aus breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS und schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS, wobei das Kompositionsbild mit gewünschten Pixelwerten eine gewünschte Helligkeit aufweisen kann. Das heißt: die Helligkeit des Fluoreszenzbilds, welches tatsächlich der Intensität des Fluoreszenzlichts entspricht, läßt sich derart justieren, daß sie innerhalb eines gewünschten oder Sollbereichs liegt, wodurch sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands verbessern läßt.
Weil die statistische Größe als Kombination des Durchschnittswerts m und der Standardabweichung σ der Verteilung der Pixelwerte der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS gebildet wurde, läßt sich die Berechnung der statistischen Größe vergleichsweise einfach ausführen, und es kann eine angemessene Anzeigegradation zugeordnet werden.
In den Fällen, in denen die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 eine Einrichtung ist zum Berechnen der statistischen Größe aus einer gewünschten Zone eines Reflexionsbilds, läßt sich außerdem der erforderliche Rechenaufwand reduzieren.
Weil zum Verschieben der Daten der Pixelwerte der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS in solchen Fällen, in denen die Pixelwerte durch 9 oder noch mehr Datenbits dargestellt werden, eine Bitverschiebungseinrichtung 402 vorgesehen ist, so daß die Daten durch 8 Datenbits gebildet werden, und weil die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 eine Einrichtung zum Berechnen der statistischen Größe basierend auf den bitweise verschobenen Daten ist, kann ein üblicher 8-Bit-Rechner als Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 verwendet werden, demzufolge sich die Geschwindigkeit steigern läßt, mit welcher die Berechnungsvorgänge durchgeführt werden.
Als nächstes soll ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert werden. Bei dem Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform sind folgende Merkmale vorgesehen: die Bildberechnungseinheit 400 der ersten Ausführungsform invertiert die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, um invertierte Schmalband-Fluoreszenzbilddaten NS'' zu gewinnen; und sie weist diesen inversen Schmalband-Fluoreszenzbilddaten eine R-Farbgradation zu. Deshalb ist gemäß 6 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der zweiten Ausführungsform mit einer Intensitätsinvertiereinrichtung 410 zum Invertieren der Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, vorgesehen.
Die Intensitätsinvertiereinrichtung 410 subtrahiert dann, wenn die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' durch 8-Bit-Daten dargestellt sind, jeden Pixelwert der von den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' repräsentierten Fluoreszenzbilds von dem Wert 255, um einen Subtraktionswert zu erhalten. Diese Differenz wird hergenommen als Pixelwert für die Pixel des Fluoreszenzbilds, in denen die Intensität invertiert wurde. Man beachte, daß anstelle des Subtrahierens vom Wert 255 auch der Reziprokwert der Pixelwerte (das heißt 1/Pixelwert) als Pixelwerte für das Fluoreszenzbild mit invertierter Intensität hergenommen werden kann.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform erläutert. Man beachte, daß der Prozeß bis zum Multiplizieren der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung g der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform, so daß dieser Teil nicht noch einmal erläutert wird. Bei der zweiten Ausführungsform geschieht folgendes: die Verstärkung g wird auf der Grundlage der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS berechnet; die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS werden mit der Verstärkung g multipliziert, um schmalbandig Fluoreszenzbilddaten NS' zu gewinnen, und diese wiederum werden in die Intensitätsinvertiereinrichtung 410 eingegeben, welche die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' invertiert, um umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten, sie ordnet den umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' eine R-Farbgradation zu, um dann die umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' zu kombinieren mit den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', denen eine Grün-Farbgradation zugeordnet wurde, um so Kompositionsbilddaten CS zu erhalten.
Im folgenden wird der Effekt der Inversion der Intensität erläutert. 7 ist eine graphische Darstellung, die den Effekt der Intensitätsinversion veranschaulicht. Wie in 7A zu sehen ist, ist das Normalgewebe als helle gelb-grüne Farbe im Kompositionsbild dargestellt, wenn ein zweidimensionaler farbiger Raum mit einer horizontalen Achse G und einer vertikalen Achse R betrachtet wird, bevor die Inversion der Intensität vorgenommen wurde, weil das Verhältnis der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' und der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' des Normalgewebes so ist, daß die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS geringfügig größer sind. Andererseits reduziert sich die Intensität des erkrankten Bereichs im Vergleich zum Normalgewebe deshalb, weil das Verhältnis der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zu den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' des Normalgewebes derart beschaffen ist, daß der Wert der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' größer ist, im Gegensatz zu den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', demzufolge das erkrankte Gewebe im Kompositionsbild in dunkelgrüner Farbe erscheint. Obschon also das Normalgewebe und das erkrankte Gewebe als grün-gelbliche Farbe bzw. dunkelgrüne Farbe dargestellt werden in dem Kompositionsbild, bedingt durch den Umstand, daß die Differenz im Farbkontrast nur geringfügig ist, gibt es Fälle, in denen es schwierig ist, zu unterscheiden zwischen Normalgewebe und erkranktem Gewebe.
Im Gegensatz dazu wird gemäß 7B dann, wenn die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' umgekehrt wird, aufgrund der in der Intensität des von dem erkrankten Gewebe emittierten Fluoreszenzlichts erfolgende Änderung als Umkehr-Phasenänderung der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' und der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' der Wert der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' größer als der der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS'. Deshalb zeigt sich das Normalgewebe in hellgrüner Farbe, das erkrankte Gewebe dagegen als hellrote Farbe, so daß der Unterschied im Farbkontrast von Normalgewebe und erkranktem Gewebe größer wird im Vergleich zu dem Zustand vor der Inversion der Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'. Bei der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform läßt sich also durch Invertieren der Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' der Unterschied zwischen normalem Gewebe und erkranktem Gewebe, der in dem Positionsbild in Erscheinung tritt, deutlicher hervorgeben, so daß die Unterscheidbarkeit des Gewebezustand des Zielgegenstands deutlich gesteigert werden kann.
Als nächstes wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dem Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der dritten Ausführungsform sind vorgesehen: die Bildberechnungseinheit 400 der zweiten Ausführungsform invertiert die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten, anschließend multipliziert sie die umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' mit einer vorbestimmten Konstanten α (α > 1), um ein mit einer Konstanten multipliziertes umgekehrtes schmalbandiges Fluoreszenzbild NS'' zu erhalten, und sie weist eine R-Farbgradation diesen Bilddaten NS'' zu, die mit der Konstanten α multipliziert wurden. Wie in 8 gezeigt ist, enthält die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der dritten Ausführungsform folglich: eine Intensitätsinvertiereinrichtung 410 zum Invertieren der Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, um umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten, und eine Konstanten-Multipliziereinrichtung 412 zum Multiplizieren der umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' mit einer vorbestimmten Konstanten α, um mit einer Konstanten multiplizierte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu gewinnen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform erläutert. Man beachte, daß der Prozeß bis zum Multiplizieren der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung g der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist, und daß eine weitere Erläuterung entfällt. Bei der dritten Ausführungsform ist folgendes vorgesehen: die Verstärkung g wird basierend auf den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS berechnet; die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS werden mit dieser Verstärkung g multipliziert, um schmalbandig Fluoreszenzbilddaten NS' zu erhalten, die in die Intensitätsinvertiereinrichtung 410 eingegeben werden, welche die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' invertiert, um umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu gewinnen. Diese werden dann in die Konstanten-Multipliziereinrichtung 412 eingegeben, welche die umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' mit einer vorbestimmten Konstanten α multipliziert, um mit einer Konstanten multiplizierte umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten. Diesen Daten NS'', die mit einer Konstanten α multipliziert wurden, wird eine R-Farbgradation zugeordnet, eine G-Farbgradation wird den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zugeordnet, und diese beiden werden dann zur Bildung von Kompositionsbilddaten CS kombiniert.
Wenn die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' in ihrer Intensität invertiert werden, werden auch die in dem Kompositionsbild enthaltenen, vom erkrankten Gewebe verschiedenen dunklen Bereiche ebenfalls in ihrer Farbe Rot, demzufolge der Unterschied zwischen dem erkrankten Gewebe und diesem dunklen Bereich uneindeutig wird. Bei der dritten Ausführungsform multipliziert folglich die Konstanten-Multipliziereinrichtung 412 eine Konstante α mit den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die in der Intensität invertiert wurden, wodurch der Effekt unterdrückt werden kann, daß die in dem Kompositionsbild auftretenden dunklen Bereiche ebenfalls rote Farbe annehmen, so daß eine Fehlerkennung des erkrankten Gewebes im Unterschied zu lediglich dunklen Bereichen verhindert werden kann, was die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands beträchtlich steigert.
Man beachte, daß bei der zweiten und der dritten Ausführungsform zwar die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' umgekehrt wurde, daß aber auch statt dessen die Intensität der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS umgekehrt werden kann.
Als nächstes wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung nach der vierten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dieser vierten Ausführungsform sind vorgesehen: die Bildberechnungseinheit 400 der ersten Ausführungsform unterzieht die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden einer Dynamikbereich-Erweiterung (Expansion), basierend auf der statistischen Größe, die von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 berechnet wurde. Deshalb ist gemäß 9 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der vierten Ausführungsform mit einer Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 ausgestattet, um die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' einer Dynamikbereich-Erweiterung zu unterziehen.
Wie in der unten angegebenen Formel (3) dargestellt ist, berechnet die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 basierend auf dem durchschnittlichen Wert m und der Standardabweichung σ jedes Pixels des breitbandigen Fluoreszenzbilds, berechnet durch die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403, den Verteilungsbereich der Pixelwerte jedes Fluoreszenzbilds, welches durch die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten DWS' und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten DNS' repräsentiert wird, die der Dynamikbereich-Expansion unterzogen wurden. Man beachte, daß in der Formel (3) beispielsweise b = 2 ist. Verteilungsbereich = m – b x σ bis m + b x σ (3)
Wenn der Minimumwert (Min) durch m – b x σ ausgedrückt wird, der Maximumwert (Max) als m + b x σ ausgedrückt wird, läßt sich jeder Pixelwert jedes Fluoreszenzbilds, welches der Dynamikbereicherweiterung unterzogen wurde, berechnen unter Verwendung der Funktion g(x) (wobei x für die Pixelwerte des schmalbandigen Fluoreszenzbilds und des breitbandigen Fluoreszenzbilds, multipliziert mit der Verstärkung g, steht) entsprechend folgender Formel (4): g(x) = (x – Min)/(Max – Min) (4)
Im folgenden wird die Arbeitsweise der vierten Ausführungsform erläutert. Man beachte, daß, weil der Prozeß bis zum Multiplizieren der Verstärkung g mit den Fluoreszenzbilddaten der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform, dieser Teil nicht noch einmal erläutert wird, bei der vierten Ausführungsform geschieht folgendes: die Verstärkung g wird basierend auf den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS berechnet; die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS wer den mit der Verstärkung g multipliziert, um schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS' und breitbandige Fluoreszenzbilddaten WS' zu erhalten, die mit der Verstärkung g multipliziert sind; die schmalbandigen und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und WS' werden in die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 eingegeben und werden dort der Dynamikbereicherweiterung unterzogen, um breitbandige Fluoreszenzbilddaten DWS' bzw. schmalbandige Fluoreszenzbilddaten DNS' zu erhalten, denen eine R-Farbgradation bzw. eine G-Farbgradation zugeordnet wird, und die dann zu Kompositionsbilddaten CS kombiniert werden.
Wie in 10A gezeigt ist, ist in solchen Fällen, in denen die Verteilung der Pixelwerte des breitbandigen und des schmalbandigen Fluoreszenzbilds vor deren Dynamikbereicherweiterung gemäß 12, 12' in der graphischen Darstellung verläuft, der Kontrast des daraus gebildeten Kompositionsbilds nicht besonders groß, weil der Verteilungsbereich lediglich einen Abschnitt der Anzeigegradationskurve 32 des Kompositionsbildmonitors 602 abdeckt. Im Gegensatz dazu läßt sich durch Verarbeiten der breitbandigen und der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten mit dem Dynamikbereich-Expandierprozeß der Verteilungsbereich von deren Pixelwerten so gestalten, daß er im wesentlichen den gesamten Bereich der Anzeigegradationskurve 32 des Kompositionsbildmonitors 602 überspannt, wie in 14B bei 14, 14' dargestellt ist, so daß der Kontrast des so gebildeten Kompositionsbilds erhöht wird. Die Änderung des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 läßt sich also in dem Kompositionsbild exakter darstellen, wodurch sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 zusätzlich verbessern läßt.
Man beachte, daß in solchen Fällen, in denen die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 den Max- und den Min-Wert jedes Pixels des breitbandigen Fluoreszenzbilds berechnet, die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 den Verteilungsbereich der Pixelwerte für jedes Fluoreszenzbild berechnen kann, welches durch die breitbandigen und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten DWS' bzw. DNS' dargestellt wird, welche der Dynamikbereicherweiterung unterzogen werden, indem man die folgende Formel (5) verwendet. In der Formel (5) sind c und d beliebige Konstanten. Verteilungsbereich = (Max + Min)/2 – c X (Max – Min)/2 bis (Max + Min)/2 + d X (Max – Min)/2 (5)
Wenn außerdem bei der vierten Ausführungsform das Normalgewebe und das erkrankte Gewebe angemessen untereinander verteilt angeordnet sind, gibt es ein Problem. In solchen Fällen allerdings, in denen ausschließlich Normalgewebe oder ausschließlich erkranktes Gewebe im zusammengesetzten Bild erscheint und dieses der Dynamikbereicherweiterung unterzogen wird, wird es unmöglich, zu erkennen, ob das dargestellte Kompositionsbild Normalgewebe oder erkranktem Gewebe entspricht, weil die Änderung innerhalb des Gewebezustand des Normalgewebes oder innerhalb des Zustands des erkrankten Gewebes den Dynamikbereich des Kompositionsbildmonitors 602 zugeordnet bekommt.
Die besondere Leistung der Dynamikbereicherweiterung kann sich außerdem auch nur dann entfalten, wenn dies von dem Bediener des Endoskops erwünscht ist. In diesem Fall läßt sich die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 mit Hilfe eines Fußschalters 210 oder eines Handschalters 212, wie er in 11 gezeigt ist, ein- oder ausschalten.
Bei der oben beschriebenen vierten Ausführungsform ist die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 zusätzlich zu der ersten Ausführungsform hinzugekommen, um den Dynamikbereichprozeß auszuführen. Es ist aber auch möglich, denselben Dynamikbereich-Expansionsprozeß zu der zweiten und der dritten Ausführungsform hinzuzufügen. In diesem Fall kann bei der zweiten Ausführungsform die Dynamikbereicherweiterung die umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' betreffen, die durch die Umkehrung der Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' mit Hilfe der Intensitätsinvertiereinrichtung 410 erhalten wurde. Bei der dritten Ausführungsform kann die Dynamikbereicherweiterung angewendet werden auf die mit einer Konstanten multiplizierten umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS''.
Bei der ersten bis vierten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, ist eine G-Farbgradation den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' hinzugefügt worden (ein schließlich denen, deren Dynamikbereich erweitert wurde), und eine R-Farbgradation wurde den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' zugeordnet (einschließlich denen, deren Dynamikbereich erweitert wurde, deren Intensität invertiert wurde, und auch denen, die mit einer Konstanten α multipliziert wurden); allerdings kann die R-Farbgradation den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zugeordnet werden, während die G-Farbgradation den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' zugeordnet wird. Zusätzlich zu den G- und R-Farbgradationen kann auch eine B-Farbgradation zugeordnet werden. In diesem Fall kann eine G- bzw. eine B-Farbgradation den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zugeordnet werden, und es kann den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' eine R-Farbgradation zugeordnet werden. Alternativ kann eine G- und eine B-Farbgradation den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' zugeordnet werden, während eine R-Farbgradation den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zugeordnet wird. Die Änderung der Zuordnung der Farbgradation kann entweder stattfinden, nachdem die Fluoreszenzbilder der Dynamikbereicherweiterung, der Multiplikation mit einer Konstanten α oder der Intensitätsinversion unterzogen wurden.
Als nächstes wird ein Endoskop, welches eine Implementierung der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung darstellt, erläutert. Bei dem Endoskop als fünfte Ausführungsform des Fluoreszenzbild-Gewinnungsgeräts sind vorgesehen: wie bei der ersten Ausführungsform, werden Farbtonbilddaten aus den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' gewonnen, die mit der Verstärkung g multipliziert sind, und es werden Helligkeitsbilddaten aus den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' gewonnen, und die Farbtonbilddaten und die Helligkeitsbilddaten werden kombiniert, um Kompositionsbilddaten zu erhalten. Wie in 12 dargestellt ist, enthält daher die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der fünften Ausführungsform: eine Farbtonbilddaten-Erzeugungseinrichtung 420 anstelle der Farbtongradations-Zuordnungseinrichtung 406, der Farbtongradations-Zuordnungseinrichtung 407 und der Bildkompositionseinrichtung 408, um Farbtondaten H zu bilden, die einen Farbton aus den schmalbandigen und den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' bzw. WS' repräsentieren, die mit der Verstärkung g multipliziert sind. Eine Helligkeitsdaten-Erzeugungseinrichtung 422 bildet auf der Grundlage der breitbandigen Fluoreszenzbild daten WS' Helligkeitsbilddaten V, welche für eine Helligkeit stehen; und eine Bildkompositionseinrichtung 424 kombiniert die Farbtondaten H und die Helligkeitsbilddaten V, um Kompositionsbilddaten CS' zu gewinnen.
Die Farbtonbilddaten-Erzeugungseinrichtung 420 gibt die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, an zugehörige verschiedene Farbebenen (zum Beispiel G, R) und bildet mit Hilfe des additiven Farbmischverfahrens Farbadditions- und -mischbilddaten, die ein Farbadditions- und -mischbild repräsentieren. Dann erzeugt die Farbtonbilddaten-Erzeugungseinrichtung 420 durch auf der Grundlage dieser Farbadditions- und -mischbilddaten erfolgendes Berechnen den Farbtonwert des durch die Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentierten Farbadditions- und -mischbilds, wobei die Daten in dem Munsell-Farbsystem auftreten, einen Farbtondatenwert H.
Die Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422 nimmt Bezug auf eine vorab aufgezeichnete Nachschlagetabelle, welche den Bereich der Pixelwerte des mit der Verstärkung g multiplizierten breitbandigen Fluoreszenzbilds, dargestellt durch die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', und eine Helligkeit V (einen Helligkeitswert) in dem Munsell-Farbsystem, um Helligkeitsbilddaten V zu erzeugen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der fünften Ausführungsform erläutert. Weil der Prozeß bis zur Multiplikation der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung g der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist, wird er hier nicht noch einmal erläutert. Bei der fünften Ausführungsform werden die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, in die Farbtonbilddaten-Erzeugungseinrichtung 420 eingegeben, die die breitbandigen und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' bzw. NS' in zugehörige unterschiedliche Farbebenen ausgibt und basierend auf dem additiven Farbmischverfahren Farbadditions- und -mischbilddaten erzeugt, die ein Farbadditions- und -mischbild repräsentieren. Basierend auf diesen Farbadditions- und -mischbilddaten erzeugt die Farbtonbilddaten- Erzeugungseinrichtung 420 dann einen Farbtondatenwert H durch Berechnen des Farbtonwerts der durch die Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentierten Bild.
Die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, werden in die Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422 eingegeben. Dann erzeugt diese basierend auf dem Bereich der Pixelwerte des durch die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' repräsentierten breitbandigen Fluoreszenzbilds und der Nachschlagetabelle Helligkeitsbilddaten V, die eine Helligkeit V (einen Helligkeitswert) im Munsell-Farbsystem bestimmen.
Die Farbtonbilddaten H und die Helligkeitsbilddaten V werden in die Bildkompositionseinrichtung 424 eingegeben, welche Kompositionsbilddaten CS' erzeugen. Weil dabei zusätzlich zu dem Farbton und der Helligkeit (Leuchtdichte) eine Farbsättigung erforderlich ist, wird, wenn das Kompositionsbild CS' zusammenzusetzen ist, der größte Wert jedes Farbtons und jeder Helligkeit als ein Sättigungswert S im Munsell-Farbsystem eingestellt, und das Kompositionsbild CS' wird gebildet durch Ausführen eines RGB-Umwandlungsprozesses. Das erzeugte Kompositionsbild CS' wird auf dem Kompositionsbildmonitor 602 angezeigt. Man beachte, daß das Einstellen der Sättigung alternativ gemäß den Präferenzen der Bedienungsperson erfolgen kann.
Bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform wird folglich durch Kombinieren von Farbtonbilddaten H aus dem breitbandigen Fluoreszenzbild und dem schmalbandigen Fluoreszenzbild mit Helligkeitsbilddaten V, um ein Kompositionsbild CS' zu bilden, der auf dem Kompositionsbildmonitor 602 angezeigte Farbton des Kompositionsbilds so, daß der Farbton den Gewebezustand des Zielgegenstands 50 wiederspiegelt, während die Helligkeit die Form des Zielgegenstands 50 darstellt. Folglich können gleichzeitig in einem einzigen Bild Daten bezüglich des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 ebenso wie Daten bezüglich der Form des Zielgegenstands 50 angezeigt werden.
Im folgenden wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Bei diesem Endoskop als Implementierung der erfindungsgemäßen Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung sind vorgesehen: die schmalbandigen und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' bzw. WS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, so wie es bei der fünften Ausführungsform der Fall ist, werden einem Dynamikbereich-Expandierprozeß unterzogen, basierend auf der statistischen Größe, die von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 berechnet wird. Wie in 13 gezeigt ist, ist die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der sechsten Ausführungsform mit einer Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 426 ausgestattet, um die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, einer Dynamikbereich-Expandierung zu unterziehen. Weil die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 426 den gleichen Prozeß ausführt, wie er von der Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 der vierten Ausführungsform ausgeführt wird, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Durch Schaffung der Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 426 läßt sich folglich der Kontrast des Kompositionsbilds erhöhen, weil die Verteilung der Helligkeitsbilddaten V so bearbeitet wird, daß sie im wesentlichen den gesamten Bereich der Anzeigegradationskurve des Kompositionsbildmonitors 602 abdeckt. Folglich läßt sich die Änderung des Gewebezustand des Zielgegenstands 50 in dem Kompositionsbild genauer darstellen, wodurch sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 zusätzlich verbessern läßt.
Man beachte, daß bei der sechsten Ausführungsform die Dynamikbereicherweiterung so voreingestellt werden kann, daß sie bei jedem Bild vorgenommen wird, oder sie kann nur dann ausgeführt werden, wenn dies von dem Bediener des Endoskops erwünscht ist, indem dieser einen Fußschalter 210 oder einen Handschalter 212 betätigt, so, wie dies bei der vierten Ausführungsform der Fall ist.
Bei der oben beschriebenen fünften und der sechsten Ausführungsform ist es, obschon die Farbtonbilddaten H und die Helligkeitsbilddaten V zusätzlich zu den Prozessen der ersten Ausführungsform erzeugt wurden, möglich, daß die Farbbilddaten H und die Helligkeits bilddaten V erzeugt und so kombiniert werden, daß Kompositionsbilddaten CS' wie bei der zweiten bis vierten Ausführungsform nach obiger Beschreibung erhalten werden. Bei der zweiten Ausführungsform können die Farbtonbilddaten H erzeugt werden unter Verwendung der umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS''. Bei der dritten Ausführungsform können die Farbtonbilddaten H erzeugt werden unter Verwendung des mit einer Konstanten multiplizierten, umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilds NS''. Bei der vierten Ausführungsform können die Farbtonbilddaten H erzeugt werden unter Verwendung des breitbandigen Fluoreszenzbilds DWS' und des schmalbandigen Fluoreszenzbilds DNS', die der Dynamikbereicherweiterung unterzogen wurden.
Bei der oben beschriebenen fünften und sechsten Ausführungsform werden zwar die Helligkeitsbilddaten V basierend auf den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, erzeugt mit Hilfe der Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422, allerdings können die Helligkeitsbilddaten V auch auf der Grundlage der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' erzeugt werden, welche mit der Verstärkung g multipliziert wurden.
Man beachte, daß bei der fünften und sechsten Ausführungsform zwar das Farbtonbild H (eine gleichförmige Sättigung) berechnet wurde, daß diese Ausführungsformen aber nicht auf diese besondere Maßnahme beschränkt sind: man kann ebenfalls ein Bild berechnen, welches den X-, Y-Komponenten eines XYZ-Farbraums entspricht, welches den ab-Komponenten des Lab-Farbraums entspricht; welches den uv-Komponenten eines Luv-Farbraums entspricht, welches den a*b*-Komponenten eines gleichförmigen La*b*-Farbraums entspricht, welches den u*v*-Komponenten eines gleichförmigen Lu*v*-Farbraums entspricht, etc.
Weiterhin wurden bei der fünften und der sechsten Ausführungsform zwar Helligkeitsbilddaten V auf der Grundlage der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' erzeugt, die mit der Verstärkung g multipliziert wurden, wozu die Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422 verwendet wird, allerdings können die Helligkeitsbilddaten V auch basierend auf den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS, die noch nicht mit der Verstärkung g multipliziert wurden, wie bei der in 14 gezeigten siebten Ausführungsform erzeugt werden. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Möglichkeit besteht, die Daten, aus denen die Helligkeitsbilddaten V zu bilden sind, umschaltbar sind zwischen den Bilddaten vor deren Multiplikation mit der Verstärkung g einerseits und den Bilddaten, die bereits mit der Verstärkung g multipliziert sind, andererseits.
Im Fall der Erzeugung der Helligkeitsbilddaten V aus den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung g multipliziert sind, schwankt die Helligkeit des angezeigten Kompositionsbilds beträchtlich, wenn es eine starke Schwankung in dem Abstand zwischen dem Zielgegenstand 50 und dem distalen Ende des Endoskopeinführteils 100 gibt, weil es dann eine entsprechend ausgeprägte Änderung in der Verstärkung gibt. Durch Erzeugen der Helligkeitsbilddaten V auf der Grundlage der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS, die noch nicht mit der Verstärkung g multipliziert sind, lassen sich die oben angesprochenen starken Schwankungen der Helligkeit des angezeigten Kompositionsbilds vermeiden.
Bei der sechsten bis siebten Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, wurde die Verstärkung g zwar basierend auf der statistischen Größe der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS berechnet, allerdings läßt sich die Verstärkung g auch basierend auf den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS berechnen.
Als nächstes wird ein Endoskop, welches die erfindungsgemäße Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung nach einer achten Ausführungsform implementiert, erläutert. Bei diesem Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung nach der achten Ausführungsform sind vorgesehen: während bei der ersten Ausführungsform die Verstärkung auf der Grundlage der statistischen Größe der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS berechnet wird, wird bei der achten Ausführungsform die Verstärkung auf der Grundlage der statistischen Größe der Reflexionsbilddaten RS berechnet, die aus dem Reflexionsbild Zs gewonnen werden, welches aus dem Licht gebildet ist, welches von dem Zielgegenstand 50 bei dessen Bestrahlung mit dem Referenzlicht Ls reflektiert wird.
Bei dem Aufbau des Endoskops der achten Ausführungsform sind vorgesehen: das optische Durchlaßfilter 303 der Bilddetektoreinheit 300 der ersten Ausführungsform ist als optisches Durchlaßfilter 701 verwirklicht. Weiterhin ist gemäß 15 der Fluoreszenzbildspeicher 401 der Bildberechnungseinheit 400 als Fluoreszenzbild/Standardbildspeicher 801 ausgebildet; weiterhin sind vorgesehen: eine Bitverschiebungseinrichtung 802 zum Verschieben der Anzahl von Bits, welche die Reflexionsbilddaten RS darstellen, eine Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 zum Berechnen der statistischen Größe der bitweise verschobenen Reflexionsbilddaten RS; und eine Verstärkungsberechnungseinrichtung 804 zum Berechnen einer Verstärkung rg basierend auf der von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 gewonnenen statistischen Größe.
Wie in 16 zu sehen ist, wird das optische Durchlaßfilter 701 aus drei Typen von Bandpaßfiltern gebildet: 701a, 701b und 701c. Das Bandpaßfilter 701a ist ein Bandpaßfilter zum Durchlassen eines breitbandigen Fluoreszenzbilds aus Fluoreszenzlicht mit Wellenlängen im Wellenlängenbereich von 430–730 nm. Das Bandpaßfilter 701b ist ein Bandpaßfilter zum Durchlassen eines schmalbandigen Fluoreszenzbilds aus Fluoreszenzlicht-Wellenlängen im Band von 430–530 nm. Das Bandpaßfilter 701c ist ein Bandpaßfilter zum Durchlassen eines Reflexionsbilds aus Licht mit Wellenlängen im Wellenlängenband von 750–900 nm.
Außerdem enthält der Fluoreszenzbild/Standardbildspeicher 801 eine Breitband-Fluoreszenzbild-Aufzeichnungszone, eine Schmalband-Fluoreszenzbild-Aufzeichnungszone und eine Reflexionsbild-Aufzeichnungszone. Die von den Bandpaßfiltern 701a, 701b durchgelassenen Fluoreszenzbilder werden in der Breitband- bzw. der Schmalband-Fluoreszenzbild-Aufzeichnungszone gespeichert, und das von dem Bandpaßfilter 701c durchgelassene Reflexionsbild wird in der Reflexionsbild-Aufzeichnungszone gespeichert.
Die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 berechnet den Durchschnittswert rm und die Standardabweichung rσ jedes Pixels des durch die Reflexionsbilddaten RS dargestellten Reflexionsbilds. Dann werden der Durchschnittswert rm und die Standardabweichung rσ in die Verstärkungsberechnungseinrichtung 804 eingegeben, und es wird die Verstärkung rg nach folgender Formel (6) berechnet: Verstärkungsobergrenze = f (DR × a/(rm + b × rσ)) (6)
Die Funktion f(x) ist eine Korrekturfunktion, welche das Intensitätsverhältnis der Intensität des reflektierten Lichts (das heißt den Wert der Reflexionsbilddaten RS) zu der Intensität des Fluoreszenzlichts (das sind die Werte der breitbandigen und der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS bzw. NS) wiederspiegelt. 17 ist eine graphische Darstellung, welche die Relation des Abstands zwischen dem Zielgegenstand 50 und dem distalen Ende des Endoskopeinführteils 100 und der Intensität der Reflexions- und Fluoreszenzbilder wiedergibt. Weil der distale Endbereich des Lichtleiters 101 in Form von zwei Ösen ausgebildet ist, reduziert sich die Intensität des Reflexions- und des Fluoreszenzlichts nicht-linear soweit, bis der Abstand z vom Zielgegenstand 50 einen Wert z0 gemäß 17 annimmt. Bei einem Abstand, der größer als z0 ist, reduziert sich die Intensität des Reflexions- und des Fluoreszenzlichts in umgekehrtem Verhältnis zum Quadrat des Abstands z. Dies ist auf den Umstand zurückzuführen, daß, obschon die Vermischung des von zwei Stellen emittierten Lichts nach einer Gauß-Verteilung stattfindet, wenn der Abstand z größer oder gleich z0 ist, in solchen Fällen, in denen der Abstand z kleiner als z0 ist, die Vermischung des von zwei Stellen emittierten Lichts nicht gemäß einer Gauß-Verteilung stattfindet.
In solchen Fällen also, in denen die Verstärkung rg basierend auf den Reflexionsbilddaten RS berechnet wird, ist die Art und Weise, auf die die Verteilung der Pixelwerte von Fluoreszenz- und Reflexionsbildern, die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden, derart, daß die Änderung abhängig von der Größe, also Kürze oder Länge, des Abstands z schwankt.
Beispielsweise drückt sich in dem Fall, daß f(x) = px, an Stellen mit kurzem Abstand die Änderung der Verteilung aus als eine Variable (zum Beispiel ein Wert, der bei kürzer werdendem Abstand z sich dem Wert „1" annähert); durch Einstellen des Koeffizienten p derart, daß der Wert an solchen Stellen, an denen der Abstand groß ist, konstant ist, läßt sich eine Verstärkung rg erhalten, bei der die Änderung der Korrekturfunktion abhängig vom Abstand z reduziert ist. Weil es nicht möglich ist, den Abstand z direkt zu erfassen, kann der Wert des Koeffizienten p basierend auf dem Wert der Reflexionsbilddaten RS bestimmt werden. Das heißt: wenn der Datenwert der Reflexionsbilddaten RS groß ist, wird der Koeffizient p auf einen Wert in der Nähe von 1 gesetzt. Ist der Datenwert klein, kann der Koeffizient p ein Wert sein, welcher basierend auf dem Verhältnis der Fluoreszenzbilder und des Reflexionsbilds berechnet wird.
Man beachte, daß durch Erhalten des Maximalwerts (Max) und des Minimalwerts (Min) jedes Pixels des breitbandigen Fluoreszenzbilds die Verstärkung rg auch mit Hilfe folgender Gleichung (7) berechnet werden kann. Außerdem kann die Verstärkung rg basierend ausschließlich auf den Pixelwerten für eine gewünschte Zone des Reflexionsbilds berechnet werden (zum Beispiel einer Zone des Bilds, die eine Betrachtung mit besonderer Aufmerksamkeit rechtfertigt). Verstärkungsobergrenze = f (Dr x a/((rMax + rMin)/2 + b x (rMax – rMin)/2)) (7)
Im folgenden wird die Arbeitsweise der achten Ausführungsform erläutert. Bei der achten Ausführungsform sind vorgesehen: die Filterdreheinrichtung 304 wird auf der Grundlage eines Signals vom Steuercomputer 200 angetrieben, und nachdem das Fluoreszenzbild Zj durch das Bandpaßfilter 701a gelaufen ist, wird das Fluoreszenzbild Zj von der Fluoreszenzlicht-Fokussierlinse 305 fokussiert, wodurch von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 ein breitbandiges Fluoreszenzbild gewonnen wird. Nachdem das Fluoreszenzbild Zj durch das Bandpaßfilter 701b gelangt ist, wird es von der Fluoreszenzlicht-Fokussierlinse 305 fokussiert und von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 als schmalbandiges Fluoreszenzbild erhalten. Die von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 erhaltenen Sichtbildsignale werden in den A/D-Wandler 307 eingegeben und nach der dort erfolgenden Digitalisierung werden die Signale als breitbandige Fluoreszenzbilddaten WS und schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS in der zugehörigen Breitband- Bildaufzeichnungszone und schmalbandigen Fluoreszenzbild-Aufzeichnungszone des Reflexionsbild/Fluoreszenzbildspeichers 801 gespeichert.
Wenn andererseits ein Reflexionsbild erhalten werden soll, geschieht folgendes: zunächst wird basierend auf einem Steuersignal vom Steuercomputer 200 die Weißlichtquellen-Energieversorgung 115 aktiviert, und es wird weißes Licht Lw emittiert, welches Referenzlicht Ls mit Wellenlängen von 750–900 nm enthält. Das weiße Licht Lw gelangt über die Weißlicht-Fokussierlinse 116 in den Weißlichtleiter 101b, und nach Führung des Lichts zum distalen Ende des Endoskopeinführteils 100 wird weißes Licht Lw von der Beleuchtungslinse 104 auf den Zielgegenstand 50 gegeben.
Das von dem Zielgegenstand 50 bei dessen Bestrahlung mit weißem Licht Lw reflektierte Licht wird von der Fokussierlinse 106 fokussiert, tritt in das distale Ende der Bildfaser 103 ein und gelangt über die Bildfaser 103 in das Anregungslichtsperrfilter 302. Das durch das Anregungslichtsperrfilter 302 gelangte Reflexionsbild Zs gelangt in das optische Durchlaßfilter 303.
Die Filterdreheinrichtung 304 wird auf der Grundlage eines Signals vom Steuercomputer 200 angetrieben, und nachdem das Reflexionsbild Zs das Bandpaßfilter 701c passiert hat, wird das Reflexionsbild Zs von der Fluoreszenzlicht-Fokussierlinse 305 fokussiert und von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 als Standardbild gewonnen. Das Sichtbildsignal von dem hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselement 306 wird in den A/D-Wandler 307 eingegeben, um nach dortiger Digitalisierung als Standardbilddaten RS in der Reflexionsbild-Aufzeichnungszone des Reflexionsbild/Fluoreszenzbildspeichers 801 abgespeichert zu werden.
Die in dem Reflexionsbild/Fluoreszenzbildspeicher 801 gespeicherten Standardbilddaten RS werden nach bitweiser Verschiebung durch die Bitverschiebungseinrichtung 802, wodurch die Daten zu 8-Bit-Daten werden, in die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 eingegeben. Die Statistikgröße wird in die Verstärkungsberechnungseinrichtung 804 eingegeben, welche basierend auf der statistischen Größe die Verstärkung rg berechnet.
Dann werden wie bei der ersten Ausführungsform die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS mit der Verstärkung g multipliziert, um breitbandige bzw. schmalbandige Fluoreszenzbilddaten WS' und NS' zu erhalten. Außerdem wird den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' eine G-Farbgradation zugeordnet, und den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' wird eine R-Farbgradation zugeordnet. Diese beiden angefärbten breitbandigen und schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' und NS' werden dann zur Gewinnung von Kompositionsbilddaten CS kombiniert.
Die Intensität des von dem Zielgegenstand 50 bei Bestrahlung mit dem Referenzlicht Ls reflektierten Lichts ist größer als die Intensität des von dem Zielgegenstand 50 bei dessen Bestrahlung mit dem Anregungslicht emittierten breitbandigen Fluoreszenzlichts. Deshalb läßt sich die Berechnung der Verstärkung rg auf der Grundlage der statischen Größe vorteilhafter ausführen als bei der ersten Ausführungsform, so daß die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 in dem durch diese Ausführungsform erzeugten Kompositionsbild verbessert ist.
Als nächstes wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der neunten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Gemäß diesem Endoskop der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der neunten Ausführungsform sind vorgesehen: die Bildberechnungseinheit 400 der achten Ausführungsform invertiert die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden, um umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' wie bei der zweiten Ausführungsform zu erhalten; außerdem weist sie den umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' eine R-Farbgradation zu. Deshalb besitzt gemäß 18 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der neunten Ausführungsform eine Intensitätsinvertiereinrichtung 410 zum Umkehren der Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der neunten Ausführungsform erläutert. Weil die Prozesse bis hin zur Multiplikation der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung rg die glei chen sind wie bei der ersten Ausführungsform, wird auf deren weitere Erläuterung verzichtet. Bei der neunten Ausführungsform wird die Verstärkung rg basierend auf den Reflexionsbilddaten RS berechnet, die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS werden multipliziert mit der Verstärkung rg, um schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS' zu erhalten, die ihrerseits in die Intensitätsinvertiereinrichtung 410 eingegeben werden, welche die Intensität der Daten NS' invertiert, um umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu gewinnen, wobei die Invertiereinrichtung diesen schmalbandigen umgekehrten Fluoreszenzbilddaten NS'' außerdem eine R-Farbgradation zuordnet und dann die umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', denen eine Grün-Farbgradation zugeordnet wurde, zu kombinieren und Kompositionsbilddaten CS zu erhalten.
Durch Invertieren der Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' läßt sich der Unterschied zwischen normalem Gewebe und erkranktem Gewebe, wie es in dem Kompositionsbild in Erscheinung tritt, deutlicher hervorheben, so daß die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands verbessert werden kann.
Im folgenden wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der zehnten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dieser zehnten Ausführungsform sind vorgesehen: die Bildberechnungseinheit 400 der neunten Ausführungsform invertiert die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden, um umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten. Anschließend multipliziert sie die umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' mit einer vorbestimmten Konstanten α (α > 1), um mit einer Konstanten multiplizierte, umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten, und sie weist diesen Daten NS'', die mit der Konstanten α multipliziert sind, R-Farbgradationsdaten zu. Deshalb enthält gemäß 19 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der zehnten Ausführungsform eine Konstanten-Multipliziereinrichtung 412, welche die gleiche ist wie bei der dritten Ausführungsform.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der zehnten Ausführungsform erläutert. Weil die Prozesse bis hin zur Multiplikation der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung g die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform, wird auf eine weitere Erläuterung verzichtet. Bei der zehnten Ausführungsform geschieht folgendes: die Verstärkung rg wird basierend auf den Reflexionsbilddaten RS berechnet; die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS werden mit der Verstärkung rg multipliziert, um schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS' zu erhalten, die mit der Verstärkung rg multipliziert sind; diese Daten NS' werden in die Intensitätsinvertiereinrichtung 410 eingegeben, welche die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' invertiert, um umgekehrte schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten, die dann in die Konstanten-Multipliziereinrichtung 412 eingegeben werden, welche die Daten NS' mit einer vorbestimmten Konstanten α multipliziert, um die mit einer Konstanten multiplizierten, umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' zu erhalten, außerdem ordnet sie diesen Daten NS'' R-Farbgradationsdaten zu und kombiniert diese angefärbten, mit einer Konstanten multiplizierten und umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' mit den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', denen eine Grün-Farbgradation zugeordnet wurde, um Kompositionsbilddaten CS zu gewinnen.
Auf diese Weise läßt sich durch Multiplizieren der umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' mit einer Konstanten α der Effekt, daß in dem Kompositionsbild auftretende dunkle Bereiche eine rote Farbe annehmen, wie bei der dritten Ausführungsform unterdrücken, was wiederum verhindert, daß es zu einer Fehlerkennung von bloß dunklen Bereichen und von erkranktem Gewebe kommt, so daß die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands verbessert ist.
Man beachte, daß bei der neunten und zehnten Ausführungsform die Intensität der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' umgekehrt wurde. Allerdings kann man statt dessen auch die Intensität der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' invertieren.
Im folgenden wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der elften Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dieser elften Ausführungsform geschieht folgendes: die Verstärkungsmultipliziereinrichtung 405 multipliziert die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS und die Reflexionsbilddaten RS mit der Verstärkung rg, um schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS' und Reflexionsbilddaten RS' zu gewinnen, sie berechnet Differenzdaten zwischen den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und den Reflexionsbilddaten RS'; anschließend multipliziert sie die Differenzdaten mit einer vorbestimmten Konstanten α und weist dem so erhaltenen Produkt eine R-Farbgradation zu. Deshalb enthält gemäß 20 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der elften Ausführungsform eine Differenzdatenberechnungseinrichtung zum Berechnen der Differenzdaten Ssub zwischen schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS', die mit der Verstärkung rg multipliziert sind, und den Reflexionsbilddaten RS', die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden, und eine Konstanten-Multipliziereinrichtung 412, die die gleiche ist wie bei der dritten Ausführungsform.
Die Differenzberechnungseinrichtung 810 berechnet die Differenz zwischen den Werten der entsprechenden Pixel des durch die Referenzbilddaten RS', die mit der Verstärkung rg multipliziert sind, dargestellten Referenzbilds und dem durch die mit der Verstärkung rg multiplizierten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' repräsentierten Fluoreszenzbild, um Differenzdaten Ssub zu gewinnen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der elften Ausführungsform erläutert. Man beachte, daß, weil die Prozesse bis hin zur Multiplikation der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung g die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind, auf eine weitere Erläuterung verzichtet wird. Bei der elften Ausführungsform geschieht folgendes: die Verstärkung rg wird basierend auf den Reflexionsbilddaten RS berechnet; das durch die Reflexionsbilddaten RS dargestellte Referenzbild wird mit der Verstärkung rg multipliziert, um Referenzbilddaten RS' zu erhalten, die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS werden mit der Verstärkung rg multipliziert, um schmalbandige Fluoreszenzbilddaten NS' zu gewinnen; die Reflexionsbilddaten RS' und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' werden in die Differenzberechnungseinrichtung 810 eingegeben; die Differenzberechnungseinrichtung 810 berechnet Differenzdaten Ssub. Außerdem multipliziert die Konstanten-Multipliziereinrichtung 412 die Differenzdaten Ssub mit der Konstanten α, um einen Wert αSsub zu erhalten, und sie ordnet dem Wert αSsub eine R-Farbgradation zu. Als nächstes werden die R-angefärbten Werte αSsub und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', denen eine Grün-Farbgradation zugeordnet wurde, miteinander kombiniert, um Kompositionsbilddaten CS zu erhalten.
Auf diese Weise wird durch Berechnen von Ssub des durch die Reflexionsbilddaten RS', die mit der Verstärkung rg multipliziert sind, und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' repräsentierten Reflexionsbilds die Differenz zwischen erkranktem Gewebe und Normalgewebe deutlicher hervorgehoben. Das heißt: durch Justieren der Helligkeit des Fluoreszenzbilds, was ein Effekt der Intensität des Fluoreszenzlichts ist, derart, daß die Helligkeit in einem gewünschten Helligkeitsbereich liegt, läßt sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands verbessern.
Als nächstes wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der zwölften Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei diesem Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform geschieht folgendes: die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung rg wie bei der achten Ausführungsform multipliziert sind, werden einer Dynamikbereicherweiterung basierend auf der statistischen Größe unterzogen, die von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 berechnet wurde, um breitbandige Fluoreszenzbilddaten DWS' und schmalbandige Fluoreszenzbilddaten DNS' zu erhalten. Deshalb besitzt gemäß 20 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der zwölften Ausführungsform eine Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 814, welche die gleiche ist wie bei der vierten Ausführungsform.
Wie durch die unten angegebene Formel (8) deutlich wird, berechnet die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 814 basierend auf dem Durchschnittswert m und der Standardabweichung σ jedes Pixels des Reflexionsbilds, errechnet von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 den Verteilungsbereich der Pixelwerte jedes Fluoreszenzbilds, welches durch die breitbandigen und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten DWS' bzw. DNS' repräsentiert wird, welche dem Dynamikbereich-Expandierprozeß unterzogen wurde. Man beachte, daß in der Formel (8) beispielsweise b = 2. Verteilungsbereich = rm – b x rσ bis rm + b x rσ (8)
Wenn der Minimumwert (Min) mit rm – b x rσ, der Maximumwert (Max) mit rm + b x rσ bezeichnet wird, läßt sich jeder Pixelwert des der Dynamikbereicherweiterung unterzogenen Fluoreszenzbilds berechnen unter Verwendung der Funktion rg(x) (wobei x für die Pixelwerte des schmalbandigen und des breitbandigen Fluoreszenzbilds stehen, welche mit der Verstärkung rg multipliziert wurden), und zwar gemäß folgender Formel (9): rg(x) = (x – Min)/(Max – Min) (9)
Im folgenden wird die Arbeitsweise der zwölften Ausführungsform erläutert. Weil die Prozesse bis hin zur Multiplikation der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung g die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform, wird auf eine Wiederholung der Erläuterung verzichtet. Bei der zwölften Ausführungsform geschieht folgendes: die Verstärkung g wird basierend auf den Reflexionsbilddaten RS berechnet; die schmalbandigen und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten NS bzw. WS werden mit der Verstärkung g multipliziert, um schmalbandige bzw. breitbandige Fluoreszenzbilddaten NS' bzw. WS' zu erhalten; die schmalbandigen und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' bzw. WS' werden in die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 814 eingegeben und dort einer Dynamikbereicherweiterung unterzogen, um breitbandige bzw. schmalbandige Fluoreszenzbilddaten DWS' und DNS' zu erhalten, denen eine R- bzw. G-Farbgradation zugeordnet wird, und die anschließend kombiniert werden, um Kompositionsbilddaten CS zu erhalten.
Durch Expandieren des dynamischen Bereichs de schmalbandigen und der breitbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' bzw. WS' läßt sich, weil der Kontrast des daraus gebildeten Kompositionsbilds stärker ist, die Änderung des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 in dem Kompositionsbild deutlicher hervorheben, so daß sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 weiter verbessern läßt.
Man beachte, daß in solchen Fällen, in denen die Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 die Werte Max und Min jedes Pixels des Reflexionsbilds berechnet, die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 814 den Verteilungsbereich der Pixelwerte für jedes im dynamischen Bereich erweiterte Fluoreszenzbild, dargestellt durch die breitbandigen bzw. schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten DWS' und DNS', mit folgender Formel (10) berechnen kann, wobei in der Formel (10) c und d beliebige Konstanten sind. Verteilungsbereich = (rMax + rMin)/2 – c X (rMax – rMin)/2 bis (rMax + rMin)/2 + d X (rMax – rMin)/2 (10)
Man beachte, daß bei der zwölften Ausführungsform der Dynamikbereich-Erweiterungsprozeß derart voreinstellbar ist, daß er für jedes Bild ausgeführt wird, oder daß der Prozeß nur auf Wunsch des Bedieners des Endoskops durchgeführt wird, wozu ein Fußschalter 210 oder ein Handschalter 212 verwendet wird, so wie bei der vierten Ausführungsform.
Weiterhin wird bei der oben beschriebenen zwölften Ausführungsform die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 814 der achten Ausführungsform vorgesehen, ebenso wird der Dynamikbereichprozeß ausgeführt. Allerdings ist es auch möglich, den gleichen Dynamikbereichprozeß auszuführen, wie er bei der neunten bis elften Ausführungsform ausgeführt wird. In diesem Fall wird gemäß der neunten Ausführungsform der Dynamikbereich-Erweiterungsprozeß bezüglich der umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' ausgeführt werden. Bei der zehnten Ausführungsform kann der Dynamikbereich-Erweiterungsprozeß bezüglich der mit einer Konstanten multiplizierten, umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS'' ausgeführt werden. Bei der elften Ausführungsform kann der Dynamikbereich-Erweiterungsprozeß durchgeführt werden bezüglich der mit einer Konstanten multiplizierten Differenzdaten αSsub.
Man beachte, daß bei der achten bis zwölften Ausführungsform, die oben erläutert wurden, eine G-Farbgradation den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' (einschließlich solcher mit erweitertem Dynamikbereich) und eine R-Gradation den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' (einschließlich solcher, deren Dynamikbereich erweitert wurde, solcher, deren Intensität invertiert wurde, und solcher, die mit einer Konstanten α multipliziert wurden) zugeordnet wurde, oder den mit einer Konstanten multiplizierten Differenzdaten αSsub zugeordnet wurde. Allerdings können die R-Farbgradationsdaten den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zugeordnet werden, und die G-Farbgradation kann den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' oder den mit einer Konstanten multiplizierten Differenzdaten αSsub zugeordnet werden. Weiterhin kann zusätzlich zu den G- und R-Farbgradationen eine B-Farbgradation zugeordnet werden. In diesem Fall können eine G- und eine B-Farbgradation den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zugeordnet werden, und eine R-Farbgradation kann den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' oder den mit einer Konstanten multiplizierten Differenzdaten αSsub zugeordnet werden. Alternativ können eine G- und eine B-Farbgradation den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' oder den mit einer Konstanten multiplizierten Differenzdaten αSsub zugeordnet werden, während eine R-Farbgradation den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' zugeordnet werden kann. Man beachte, daß die Änderung in der Zuordnung der Farbgradation vorgenommen werden kann, nachdem die Fluoreszenzbilder und die mit einer Konstanten multiplizierten Differenzdaten αSsub der Dynamikbereicherweiterung, der Multiplikation mit einer Konstanten α oder der Intensitätsinversion unterzogen wurden.
Als nächstes wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der dreizehnten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei diesem Endoskop als Implementierung der Fluroeszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der dreizehnten Ausführungsform geschieht folgendes: es werden Farbtonbilddaten H aus den schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung rg multipliziert sind, wie bei der achten Ausführungsform gewonnen, es werden aus den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' Helligkeitsbilddaten V gewonnen, und die Farbtonbilddaten H und die Helligkeitsbilddaten V werden zur Bildung von Kompositionsbilddaten kombiniert. Deshalb besitzt gemäß 22 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der dreizehnten Ausführungsform in einer Konfiguration, die jener der fünften Ausführungsform ähnelt: eine Farbtonbilddaten-Erzeugungseinrichtung 420 anstelle einer Farbtongradations-Zuordnungseinrichtung 406, einer Farbtongradations-Zuordnungseinrichtung 407 und einer Bildkompositionseinrichtung 408, um Farbtondaten H repräsentativ für einen Farbton aus den schmalbandigen und den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' bzw. WS' zu erhalten, die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden; eine Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422, die basierend auf den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' Helligkeitsbilddaten V für eine Helligkeit erzeugt, und eine Bildkompositionseinrichtung 424 zum Kombinieren der Farbtondaten H und der Helligkeitsbilddaten V, um Kompositionsbilddaten CS' zu erhalten.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der dreizehnten Ausführungsform erläutert. Weil die Prozesse bis hin zur Multiplikation der Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung g die gleichen sind wie bei der achten Ausführungsform, wird auf eine zusätzliche Erläuterung verzichtet. Bei der dreizehnten Ausführungsform geschieht folgendes: die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der auf den Reflexionsbilddaten RS basierenden Verstärkung rg multipliziert wurden, werden in die Farbtonbilddaten-Erzeugungseinrichtung 420 eingegeben, welche die breitbandigen und die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' bzw. NS' in verschiedene Farbebenen (zum Beispiel G und R), und die basierend auf dem additiven Farbmischverfahren Farbadditions- und -mischbilddaten für ein Farbadditions- und -mischbild erzeugt. Dann erzeugt die Farbtonbilddaten-Erzeugungseinrichtung 420 durch Berechnung auf der Grundlage dieser Farbadditions- und -mischbilddaten den Farbton des durch diese Daten repräsentierten Farbadditions- und -mischbilds, wobei die Daten im Munsell-Farbsystem liegen, einen Farbtondatenwert H.
Andererseits werden die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung rg multipliziert sind, in die Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422 eingegeben, die dann basierend auf dem Bereich der Pixelwerte des durch diese breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' repräsentierten breitbandigen Fluoreszenzbilds und mit Hilfe einer Nachschlagetabelle Helligkeitsbilddaten V erzeugt, welche eine Helligkeit V (einen Helligkeitswert) bestimmen, der im Munsell-Farbsystem liegt.
Die Farbtonbilddaten H und die Helligkeitsbilddaten V werden in die Bildkompositionseinrichtung 424 eingegeben, die Kompositionsbilddaten CS' erzeugt. Weil hierbei zusätzlich zu dem Farbton und der Helligkeit zum Zusammensetzen des Kompositionsbilds CS' die Sättigung erforderlich ist, wird der größte Wert von jedem Farbton und jeder Helligkeit als Sättigungswert S entsprechend dem Munsell-Farbsystem eingestellt, und die Kompositionsbilddaten CS' werden mit Hilfe eines RGB-Umwandlungsprozesses gebildet. Auf diese Weise können wie bei der fünften Ausführungsform Daten über den Gewebezustand des Zielgegenstands 50 ebenso wie Daten über die Form des Zielgegenstands 50 gleichzeitig in einem einzigen Bild dargestellt werden.
Als nächstes wird ein Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der vierzehnten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dem Endoskop als Implementierung der Fluoreszenzbild-Gewinnungsvorrichtung der vierzehnten Ausführungsform werden die schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' und die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der auf der Grundlage der Reflexionsbilddaten RS erzeugten Verstärkung rg multipliziert wurden, so wie bei der dreizehnten Ausführungsform, einem Dynamikbereich-Expandierprozeß unterzogen, basierend auf der von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 803 berechneten statistischen Größe. Deshalb ist gemäß 23 die Bildberechnungseinheit 400 des Endoskops der vierzehnten Ausführungsform mit einer Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 826 ausgestattet, die die breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden, einem Dynamikbereich-Expansionsprozeß unterzieht. Weil die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 826 den gleichen Prozeß ausführt, wie er von der Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 414 der vierten Ausführungsform ausgeführt wird, soll hier auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet werden.
Indem die Dynamikbereich-Expandiereinrichtung 826 vorhanden ist, wird, weil die Verteilung der Helligkeitsbilddaten V im wesentlichen den gesamten Bereich der Anzeigegradationskurve des Kompositionsbildmonitors 602 abdeckt, der Kontrast des daraus gebildeten Kompositionsbilds stärker. Folglich läßt sich die Änderung des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 in dem Kompositionsbild exakter darstellen, wodurch sich die Unterscheidbarkeit des Gewebezustands des Zielgegenstands 50 weiter verbessert.
Bei der vierzehnten Ausführungsform läßt sich der Dynamikbereich-Expandierprozeß derart voreinstellen, daß er für jedes Bild durchgeführt wird, er kann aber auch lediglich auf Wunsch des Bedieners des Endoskops ausgeführt werden, wozu ein Fußschalter 210 oder ein Handschalter 212 verwendet wird, so wie bei der vierten Ausführungsform.
Bei der oben beschriebenen dreizehnten und vierzehnten Ausführungsform werden zwar Farbtonbilddaten H und Helligkeitsbilddaten V zusätzlich zu den Prozessen der achten Ausführungsform erzeugt, möglich ist es aber auch, Farbtonbilddaten H und Helligkeitsbilddaten V zu erzeugen und sie zu kombinieren, um Kompositionsbilddaten CS' zu erhalten, zusätzlich zu den Prozessen, die bei der neunten bis zwölften oben beschriebenen Ausführungsform ausgeführt werden. In diesem Fall können bei der neunten Ausführungsform die Farbtonbilddaten H unter Verwendung des umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilds NS'' erzeugt werden; bei der zehnten Ausführungsform können die Farbtonbilddaten H unter Verwendung eines mit einer Konstanten multiplizierten umgekehrten schmalbandigen Fluoreszenzbilds NS'' erzeugt werden. Außerdem können bei der elften Ausführungsform die Farbtonbilddaten H unter Verwendung der Differenzdaten αSsub gebildet werden, die mit der Konstanten α multipliziert sind; und bei der zwölften Ausführungsform können die Farbbildaten H unter Verwendung des breitbandigen Fluoreszenzbilds DWS' und des schmalbandigen Fluoreszenzbilds DNS' gebildet werden, die der Dynamikbereich-Erweiterung unterzogen wurden.
Bei dem oben beschriebenen dreizehnten und vierzehnten Ausführungsbeispiel wurden zwar die Helligkeitsbilddaten V erzeugt, basierend auf den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden, wozu die Helligkeits bilddaten-Erzeugungseinrichtung 422 verwendet wurde, allerdings können die Helligkeitsbilddaten V auch auf der Grundlage der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS' erzeugt werden, die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden.
Weiterhin wurden bei der oben beschriebenen dreizehnten und vierzehnten Ausführungsform die Helligkeitsbilddaten V basierend auf den breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS', die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden, von der Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422 erzeugt. Allerdings können bei der in 24 dargestellten fünfzehnten Ausführungsform die Reflexionsbilddaten RS' auch von der Verstärkungsmultipliziereinrichtung 405 mit der Verstärkung rg multipliziert werden, um Reflexionsbilddaten RS' zu gewinnen, die mit der Verstärkung rg multipliziert sind, und die Helligkeitsbilddaten V können auch auf der Grundlage dieser Reflexionsbilddaten RS' erzeugt werden, die mit der Verstärkung rg multipliziert wurden.
Bei der oben beschriebenen und vierzehnten Ausführungsform wurden die Helligkeitsbilddaten V basierend auf den mit der Verstärkung rg multiplizierten breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS' von der Helligkeitsbilddaten-Erzeugungseinrichtung 422 erzeugt, allerdings können bei der in 25 dargestellten sechszehnten Ausführungsform die Helligkeitsbilddaten V auch auf der Grundlage der mit der Verstärkung rg multiplizierten breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS erzeugt werden. Überflüssig zu sagen, daß die Helligkeitsbilddaten V auch auf der Grundlage der schmalbandigen Fluoreszenzbilddaten NS oder der Reflexionsbilddaten RS', die noch nicht mit der Verstärkung rg multipliziert sind, erzeugt werden können. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Möglichkeit besteht, die Bilddaten, auf deren Grundlage die Helligkeitsbilddaten zu erzeugen sind, umschaltbar sind zwischen solchen, die noch nicht mit der Verstärkung rg multipliziert sind, und solchen, die mit der Verstärkung rg multipliziert sind.
In solchen Fällen, in denen die Helligkeitsbilddaten auf der Grundlage der breitbandigen, mit der Verstärkung rg multiplizierten Fluoreszenzbilddaten WS' erzeugt wurden, läßt sich die Helligkeit des dargestellten Kompositionsbilds in großem Umfang ändern, weil sich die Verstärkung in einem großen Maß ändert, wenn der Abstand zwischen dem Ziel gegenstand 50 und dem distalen Ende des Endoskopeinführteils 100 sich ändert. Durch Erzeugen des Helligkeitsdatenbilds V auf der Grundlage der noch nicht mit der Verstärkung rg multiplizierten breitbandigen Fluoreszenzbilddaten WS läßt sich daher eine große Änderung der Helligkeit im Kompositionsbild unterbinden.
Bei der dreizehnten bis sechszehnten Ausführungsform wurden zwar die Farbbilddaten H (eine gleichförmige Sättigung) berechnet, allerdings sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt: man kann auch statt dessen folgende Werte berechnen: ein Bild entsprechend den X, Y-Komponenten im XYZ-Farbraum; die ab-Komponenten des Lab-Farbraums; die uv-Komponenten im Luv-Farbraum; die a*b*-Komponenten in einem gleichförmigen La*b*-Farbraum; die u*v*-Komponenten in einem gleichmäßigen Lu*v*-Farbraum etc.
Weiterhin können bei der oben beschriebenen ersten bis sechszehnten Ausführungsform die von der Statistikgrößen-Berechnungseinrichtung 403 bzw. 803 berechneten Statistikgrößen basierend auf einem Fluoreszenzbild oder einem Reflexionsbild berechnet werden, welches in dem Einzelbild enthalten ist, welches dem Echtzeit-Einzelbild vorausgeht, anstatt das Echtzeit-Einzelbild des Fluoreszenzbilds oder des Reflexionsbilds zu verwenden.
Bei der ersten bis sechszehnten Ausführungsform wurde ein Standardbild-Gewinnungselement 107 in das distale Ende des Endoskopeinführteils 100 eingebracht. Durch Verwendung einer Bildfaser jedoch läßt sich das Standardbild-Gewinnungselement 107 im Inneren des Bilddatenverarbeitungsteils des Endoskops unterbringen. Die Standardbildfaser, die Fluoreszenzbildfaser und das Bildgewinnungselement können eine gemeinsame Einheit bilden. In diesem Fall kann das optische Durchlaßfilter mit einem Filter zum Gewinnen von Standardbildern ausgestattet sein. Durch Versehen des Bildgewinnungselements mit einem Chip-Mosaikfilter, welches funktionell äquivalent demjenigen des Filters zum Gewinnen von Standardbildern ist, die das optische Durchlaßfilter bildet, können das Standardbild-Gewinnungselement und das Fluoreszenzbild-Gewinnungselement im distalen Endbereich des Endoskopeinführteils angeordnet werden.
Nach dem Kompositionsbild-Anzeigeverfahren sind ein Standardbild-Anzeigemonitor 601 und ein Kompositionsbild-Anzeigemonitor 602 getrennt vorgesehen. Allerdings können beide Bildtypen auf einem einzigen Monitor dargestellt werden. In diesem Fall kann das Umschalten zwischen der Anzeige des Standardbilds und der Anzeige des Kompositionsbilds automatisch in zeitlich gestaffelter Weise über den Steuercomputer gesteuert werden, möglich ist aber auch die Verwendung einer passenden Schalteinrichtung, die von dem Bediener betätigt wird, oder man kann eine beliebige Schaltkonfiguration erstellen. Außerdem können das Standardbild und das Kompositionsbild einander überlagert und angezeigt werden.
Die Bildfaser 103 kann als Verbundglasfaser anstatt als Quarzglasfaser ausgebildet sein. Weil in diesem Fall die Verbundglasfaser Fluoreszenzlicht emittiert, wenn Anregungslicht in die Faser eintritt, muß ein Anregungslicht-Sperrfilter 302 zwischen der Fokussierlinse 106 und dem Fluoreszenzlicht-Eintrittsende der Bildfaser 103 vorgesehen werden. Durch Verwendung einer Verbundglasfaser anstelle einer Quarzglasfaser lassen sich die Kosten vermindern.
Bei der ersten bis sechszehnten Ausführungsform sind die Berechnungsvorgänge der Bildberechnungseinheit 400 nicht auf die Ausführung bezüglich jeder Pixeleinheit beschränkt. Die Prozesse können Pixeleinheiten betreffen, welche dem Binning-Prozeß des hochempfindlichen Fluoreszenzbild-Gewinnungselements entsprechen, oder können einem beliebigen sich vertikal und horizontal (n × m)-Block von Pixeln entsprechen, die von dem Bediener ausgewählt werden.
Außerdem kann jede beliebige Lichtquelle als Anregungslichtquelle ausgewählt werden, welche Licht mit einer Wellenlänge im Band von 400 bis 420 nm emittiert.
Außerdem können bei der ersten bis sechszehnten Ausführungsform die Anregungslichtquelle und die Weißlichtquelle getrennt vorgesehen sein. Allerdings kann bei Verwendung eines passenden optischen Filters auch eine gemeinsame Lichtquelle eingesetzt werden.

Claims

Fluoreszenzbild-Anzeigevorrichtung, umfassend: eine Fluoreszenzbild-Gewinnungseinrichtung, ausgebildet zum Bestrahlen eines Zielgegenstands mit Anregungslicht, und zum Gewinnen von zwei Fluoreszenzbilddaten, jeweils gebildet aus Fluoreszenzlicht einander ausschließender Wellenlängenbänder, basierend auf der Fluoreszenzlichtintensität, die von dem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit dem Anregungslicht emittiert wird, eine Reflexionsbild-Gewinnungseinrichtung, ausgebildet zum Bestrahlen eines Zielgegenstands mit einem Referenzlicht und zum Gewinnen von Referenzbilddaten basierend auf der Intensität des von dem Zielgegenstand bei dessen Bestrahlung mit dem Referenzlicht reflektierten Referenzlichts, eine Verstärkungsberechnungseinrichtung, ausgebildet zum Berechnen einer Verstärkung, die auf der statistischen Größe der Reflexionsbilddaten basiert und die Verstärkung bedeutet, mit der die beiden Fluroeszenzbilddaten zu multiplizieren sind, eine Multipliziereinrichtung, ausgebildet zum Multiplizieren der beiden Fluoreszenzbilddaten mit der Verstärkung, um zwei multiplizierte Fluoreszenzbilddaten zu erhalten, eine Bilderzeugungseinrichtung, ausgebildet zum Erzeugen von Pseudofarbbilddaten basierend auf den beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, wobei die Pseudofarbbilddaten ein Pseudofarbbild darstellen, welches den Gewebezustand des Zielgegenstands wiederspiegelt, und eine Bildanzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Pseudofarbbilds.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bilderzeugungseinrichtung auch eine Einrichtung zum Erzeugen des Pseudofarbbilds basierend auf einem additiven Farbmischverfahren aus beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten sein kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bilderzeugungseinrichtung aufweist: eine Farbbilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Farbadditions- und -mischbilddaten basierend auf einem additiven Farbmischverfahren aus beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, und von Farbbilddaten, basierend auf den Farbadditions- und -mischbilddaten, die chromatische Komponenten des Farbadditions- und -Mischbilds entsprechend den Farbadditions- und -mischbilddaten repräsentieren, eine Helligkeitsbilderzeugungseinrichtung zum Gewinnen multiplizierter Reflexionsbilddaten durch Multiplizieren der Reflexionsbilddaten mit der Verstärkung, und zum Erzeugen von Helligkeitsbilddaten, die ein Helligkeitsbild repräsentieren, indem eine Helligkeits-Anzeigegradation den Pixelwerten des multiplizierten Reflexionsbilds oder den Pixelwerten des multiplizierten Fluoreszenzbilds zugewiesen wird, repräsentiert durch die einen der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, und eine Kompositionsbilderzeugungseinrichtung zum Kombinieren der Farbbilddaten und der Helligkeitsbilddaten, um Pseudofarbbilddaten zu erzeugen.
Fluoreszenzbildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Multipliziereinrichtung dazu ausgebildet ist, die beiden Fluoreszenzbilddaten und Reflexionsbilddaten mit der Verstärkung zu multiplizieren, um zwei multiplizierte Fluoreszenzbilddaten und multiplizierte Reflexionsdaten zu erhalten, eine Differenzberechnungseinrichtung vorgesehen ist zum Berechnen der Differenzdaten zwischen den multiplizierten Reflexionsbilddaten und den einen der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, und wobei die Bilderzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf den Differenzdaten und den multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, die nicht zur Berechnung der Differenzdaten verwendet wurden, die Pseudofarbbilddaten zu erzeugen, welche ein Pseudofarbbild repräsentieren, das den Gewebezustand des Zielgegenstands wiederspiegelt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Bilderzeugungseinrichtung auch eine Einrichtung sein kann zum Erzeugen des Pseudofarbbilds basierend auf einem Additions-Farbmischverfahren für beide multiplizierten Fluoreszenzbilddaten.
Fluoreszenzbildanzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Bilderzeugungseinrichtung aufweist: eine Farbbilderzeugungseinrichtung zum Bilden von Farbadditions- und -mischbilddaten basierend auf einem Additions-Farbmischverfahren aus den Differenzdaten und den multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, und von Farbbilddaten, basierend auf den Farbadditions- und -mischbilddaten, die die chro matischen Komponenten des Farbadditions- und -mischbilds entsprechend den Farb-additions- und -mischbilddaten repräsentieren, eine Helligkeitsbilderzeugungseinrichtung zum Zuweisen einer Helligkeits-Anzeigegradation zu den Pixelwerten des multiplizierten Reflexionsbilds, repräsentiert durch die multiplizierten Reflexionsbilddaten, oder zu den Pixelwerten des multiplizierten Fluoreszenzbilds, repräsentiert von den einen der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten, um Helligkeitsbilddaten entsprechend einem Helligkeitsbild zu erzeugen, und eine Kompositionsbilderzeugungseinrichtung zum Kombinieren der Farbbilddaten und der Helligkeitsbilddaten, um Pseudofarbbilddaten zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend eine Dynamikbereich-Expandiereinrichtung, um basierend auf der statistischen Menge den Dynamikbereich der Reflexionsbilddaten und/oder beider multiplizierter Fluoreszenzbilddaten derart zu expandieren, daß der Dynamikbereich im wesentlichen die Gesamtheit des dynamischen Bereichs der Anzeigeeinrichtung abdeckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der ein Teil der Gesamtheit der Beleuchtungseinrichtung, der Bildgewinnungseinrichtung und der Leseeinrichtung in Form eines Endoskops ausgebildet ist, welches mit einem Einführteil ausgestattet ist, welches in einen Körperhohlraum eines Patienten einzuführen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein Teil der Gesamtheit der Beleuchtungseinrichtung, der Bildgewinnungseinrichtung und der Leseeinrichtung in Form eines Endoskops mit einem Einführteil zum Einführen in einen Körperhohlraum eines Patienten ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Erhalten von Umkehr-Fluoreszenzbilddaten ist, indem die Lichtintensität der einen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten invertiert wird, und basierend auf diesen Umkehr-Fluoreszenzbilddaten und den anderen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten der beiden multiplizierten Fluoreszenbilddaten ein Pseudofarbbild erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Erhalten von Umkehr-Fluoreszenzbilddaten ist, indem die Lichtintensität der einen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten invertiert wird, und basierend auf diesen Umkehr-Fluoreszenzbilddaten und den anderen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten der beiden multiplizierten Fluoreszenbilddaten ein Pseudofarbbild erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Bilderzeugungseinrichtung eine Einrichtung zum Erhalten von Umkehr-Fluoreszenzbilddaten ist, indem die Lichtintensität der einen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten invertiert wird, und basierend auf diesen Umkehr-Fluoreszenzbilddaten und den anderen multiplizierten Fluoreszenzbilddaten der beiden multiplizierten Fluoreszenzbilddaten ein Pseudofarbbild erzeugt wird.