JP2001314366A - 蛍光画像表示方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 励起光の照射により生体組織から発生する自
家蛍光画像に基づく演算画像を表示する蛍光画像表示方
法および装置において、演算画像のＳ／Ｎおよびコント
ラストを向上させる。 【解決手段】 ＧａＮ系半導体レーザ１１４から励起光
を生体組織１０に照射する。生体組織１０から発せられ
る自家蛍光像Ｚｊは、画像検出ユニットにて、光学透過
フィルタ３０３を透過し、波長帯域の異なる２枚の蛍光
画像として検出される。画像演算ユニット４００では、
各画像にオフセット値を付加した後に規格化演算を行な
って演算画像を生成し、モニタユニット６００に表示す
る。規格化演算前に、各画像それぞれに所定のオフセッ
ト値を付加することにより、演算画像のＳ／Ｎおよびコ
ントラストが大幅に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、励起光の照射によ
り生体組織から発生した蛍光を測定し、生体組織に関す
る情報を表す画像として表示する蛍光画像表示方法およ
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、生体内在色素の励起光波長領
域にある励起光を生体組織に照射した場合に、正常組織
と病変組織では、発する蛍光強度が異なることを利用し
て、生体組織に所定波長領域の励起光を照射し、生体内
在色素が発する蛍光を受光することにより病変組織の局
在、浸潤範囲を蛍光画像として表示する技術が提案され
ている。

【０００３】通常、励起光を照射すると、図１に実線で
示すように正常組織からは強い蛍光が発せられ、病変組
織からは破線で示すように微弱な蛍光が発せられるた
め、蛍光強度を測定することにより、生体組織が正常で
あるか病変状態にあるかを判定することができる。

【０００４】また、励起光による蛍光の強度を画像とし
て表示する場合、生体組織に照射される励起光の照射角
度および距離の違い等により生体組織が受光する励起光
強度が変化し、この励起光の受光強度の違いにより生体
組織から発生する蛍光強度が変化するので、蛍光の強度
情報だけでは生体組織の組織性状を正確に識別すること
ができない。このため、生体組織が受光した励起光の強
度と、この励起光の受光により前記生体組織から発生し
た蛍光の強度との比率、すなわち励起光を照射する距離
や角度によって影響を受けない値である蛍光収率を反映
した値を求めて画像表示することにより、生体組織の組
織性状を識別する方式等が提案されている。

【０００５】蛍光収率を反映した値を求めて画像表示す
る方法として、異なる波長帯域から取得した２種類の蛍
光強度の比を求めることにより規格化演算を行なって演
算画像を表示する手法、また、種々の生体組織に対して
一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に
照射し、この参照光の照射を受けた生体組織によって反
射された反射光の参照画像を検出して、前記蛍光画像と
の比を求めることにより規格化演算を行なって演算画像
を表示する手法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生体組
織からの蛍光強度は非常に弱いために、測定される蛍光
画像のＳ／Ｎは非常に低い。従って、このような蛍光画
像を使って規格化演算を行なうと、得られる演算値に基
づく演算画像のＳ／Ｎも非常に低くなり、正常組織と病
変組織との識別が非常に困難となる。

【０００７】本発明は上記のような従来技術の問題点に
鑑みて、上記互いに異なる波長帯域の蛍光強度の比を求
めることにより規格化演算を行なって演算画像を表示す
る装置および方法、上記蛍光画像と参照画像との比を求
めることにより規格化演算を行なって演算画像を表示す
る装置および方法において、演算画像のＳ／Ｎおよび演
算画像間のコントラストを向上させ、正常組織と病変組
織の画像での識別をより高い精度で行なうことができる
装置および方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による蛍光画像表
示方法は、励起光の照射により生体組織から発生する蛍
光から互いに異なる波長帯域の蛍光画像をそれぞれ検出
し、互いに異なる波長帯域の蛍光画像の比を求めること
により規格化演算を行なって演算画像を生成し、その演
算画像を表示する蛍光画像表示方法において、規格化演
算を行なう前に、互いに異なる波長帯域の蛍光画像に所
望のオフセットを付加することを特徴とするものであ
る。

【０００９】前記蛍光画像の比とは、互いに異なる波長
帯域の蛍光画像の各画像において、同じ座標上にある各
画素値同志の比を意味するものであり、また規格化演算
とは、同じ座標上にある各画素値同志で除算、もしくは
それに類する演算を行なうことを意味し、演算画像と
は、各画素毎に、規格化演算された値を画素値とする画
像を意味するものである。

【００１０】また、互いに異なる波長帯域の蛍光画像に
所望のオフセットを付加する手法とは、各画像の各画素
値にオフセット値を加えることを意味する。各画像にオ
フセット値を付加することにより、規格化演算後の演算
画像の画素値のバラツキが小さくなり、演算画像のＳ／
Ｎを向上させることができる。オフセット値を付加する
部分は、各画像全体でなくても良く、特に画像が暗い部
分、つまりＳ／Ｎの低い部分のみに付加しても良い。す
なわち、各画像の比に基づいて規格化演算を行なったと
きに、正常組織と病変組織の識別の精度が向上するよう
に演算画像のＳ／Ｎを向上させることができる程の大き
さのオフセット値を付加すればよい。

【００１１】ここで、互いに異なる波長帯域の蛍光画像
の比に基づいた規格化演算をＮＦ演算と呼ぶものとす
る。

【００１２】前記互いに異なる波長帯域の蛍光画像を蛍
光画像１、蛍光画像２とすると、 ＮＦ演算値＝（蛍光画像１＋オフセット値）／（蛍光画像２＋オフセット値） …（１） （１）式における蛍光画像１、蛍光画像２は、各画像に
おける各画素値を意味する。

【００１３】また、互いに異なる波長帯域の蛍光画像の
各画像全体に、それぞれ一定のオフセット値を付加する
こともできる。前記各画像全体とは、各画像のすべての
画素を意味する。このとき、必ずしも各画像に同じオフ
セット値を付加する必要はないが、オフセット値を付加
することにより、各画像の比に基づいて規格化演算を行
なったときに、Ｓ／Ｎが十分大きくなる程度に、それぞ
れの画素値に対し、十分大きなオフセット値を付加する
ことが必要である。

【００１４】また、演算画像を生成する手法としては、
前記ＮＦ演算値の大きさに応じて画素毎に異なる色を割
り当てることができる方法を採用することができる。こ
こで、ＮＦ演算値の大きさに応じて異なる色を割り当て
る手法は、要するに病変組織と正常組織の識別ができれ
ば如何なるものでもよい。具体的には、例えば、予め基
準値を設けておき、その基準値に対して、ＮＦ演算値が
大きいか小さいかにより、２値判定し、その２値に対し
て２種類の色を割り当てる手法、また、ＮＦ演算値の大
きさをそのままマンセル表色系における色相（Ｈｕｅ）
に割り当てる手法等を使用することができる。

【００１５】なお、基準値は、予め正常組織または病変
組織であることが明らかである生体組織から算出した値
とすることができる。

【００１６】本発明による蛍光画像表示装置は、生体組
織に励起光を照射する照射手段と、前記励起光の照射に
より前記生体組織から発生する蛍光から互いに異なる波
長帯域の蛍光画像をそれぞれ検出する蛍光画像検出手段
と、前記互いに異なる波長帯域の蛍光画像の比に基づい
て規格化演算を行なって演算画像を生成する手段と、該
演算画像を表示する表示手段とからなる蛍光画像表示装
置において、前記規格化演算を行なう前に、前記互いに
異なる波長帯域の蛍光画像に、それぞれ所望のオフセッ
トを付加する手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１７】また、互いに異なる波長帯域の蛍光画像に
所望のオフセットを付加する手段は、オフセット値を各
画像全体に付加するものでなくても良く、特に画像が暗
い部分、つまりＳ／Ｎの低い部分のみに付加するもので
も良い。

【００１８】また、互いに異なる波長帯域の蛍光画像の
各画像全体に、それぞれ一定のオフセット値を付加する
ものとすることもできる。このとき、必ずしも各画像に
同じオフセット値を付加するものである必要はないが、
オフセット値を付加することにより、各画像の比に基づ
いて規格化演算を行なったときに、Ｓ／Ｎが充分大きく
なる程度に、それぞれの画素値に対し、十分大きなオフ
セット値を付加するものであることが必要である。

【００１９】また、演算画像を生成する手段は、ＮＦ演
算値の大きさに応じて画素毎に異なる色を割り当てる手
段を備えたものとすることができる。

【００２０】また、本発明による蛍光画像表示方法は、
励起光の照射により生体組織から発生する蛍光から蛍光
画像を検出し、参照光の照射により前記生体組織から反
射される反射光による参照画像を検出し、前記蛍光画像
と前記参照画像との比に基づいて規格化演算を行なって
演算画像を生成し、該演算画像を表示する蛍光画像表示
方法において、前記規格化演算を行なう前に、前記蛍光
画像および前記参照画像に所望のオフセットを付加する
ものとしてもよい。

【００２１】蛍光画像と参照画像との比とは、各画像に
おいて、同じ座標上にある各画素値同志の比を意味する
ものである。ここで、蛍光画像と参照画像との比に基づ
いた規格化演算をＡＦ演算と呼ぶものとする。

【００２２】また、本発明による蛍光画像表示装置は、
生体組織に励起光および参照光を照射する照射手段と、
前記励起光の照射により前記生体組織から発生する蛍光
から蛍光画像を検出する蛍光画像検出手段と、前記参照
光の照射により前記生体組織から反射される反射光によ
る参照画像を検出する参照画像検出手段と、前記蛍光画
像と前記参照画像との比に基づいて規格化演算を行なっ
て演算画像を生成する手段と、該演算画像を表示する表
示手段とからなる蛍光画像表示装置において、前記規格
化演算を行なう前に、前記蛍光画像および前記参照画像
に所望のオフセットを付加する手段を備えたものとする
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、２つの画像の比を求め
て前記規格化演算を行なう前に、各画像にオフセット値
を付加するようにしたので、各画像の画素値のバラツキ
に起因する低いＳ／Ｎを、高くすることができるという
効果を奏することができる。以下、その理由を論述す
る。

【００２４】互いに異なる波長帯域の蛍光画像の各画像
全体に、それぞれ一定のオフセット値を付加してＮＦ演
算を行なって演算画像を算出した時の演算画像のＳ／Ｎ
を表１に示す。

【００２５】互いに異なる波長帯域の蛍光画像は、模式
的に各画像における画素値の平均値が１、標準偏差が１
である画像を想定している。この模式的な画像は非常に
Ｓ／Ｎが悪い場合といえる。

【００２６】

【表１】 表１において、バラツキは、ＮＦ演算値の標準偏差を、
平均値は、ＮＦ演算値の平均値を、Ｓ／Ｎは、平均値／
バラツキを意味するものとする。

【００２７】表１より、大きなオフセット値を付加した
ＮＦ演算値の方が、Ｓ／Ｎが大幅に良くなっていること
が分かる。

【００２８】また、互いに異なる波長帯域の蛍光画像の
各画像を表２の条件に基づいて模式的に想定し、各画像
にオフセット値を付加してＮＦ演算を行ない演算画像を
算出し、この時の演算画像のコントラストを分離度とし
て計算した結果を図２に示す。

【００２９】

【表２】 表２において、演算条件１の分子値 １は、病変組織の
蛍光画像１における画素値の平均値、演算条件１の分母
値 １０は、病変組織の蛍光画像２における画素値の平
均値、演算条件１のバラツキ １は、病変組織の蛍光画
像１および蛍光画像２における画素値の標準偏差を模式
的に表した値である。

【００３０】演算条件２の分子値 １０は、正常組織の
蛍光画像１における画素値の平均値、演算条件２の分母
値 ２５は、正常組織の蛍光画像２における画素値の平
均値、演算条件２のバラツキ １は、正常組織の蛍光画
像１および蛍光画像２における画素値の標準偏差を模式
的に表した値である。

【００３１】演算条件１および演算条件２のオフセット
は、オフセット値を５から１０００まで変化させてＮＦ
演算を行ない、分離度を計算したことを意味する。な
お、蛍光画像１、蛍光画像２は互いに異なる波長帯域の
蛍光画像である。分離度は、（３）式により定義され
る。

【００３２】 分離度＝（Ａｖｅ_２−Ａｖｅ₁ ）²／（ＳＤ_２＋ＳＤ₁ ）² … （３） Ａｖｅ₁は、病変組織の蛍光画像１と蛍光画像２にオフ
セットを付加してＮＦ演算した時のＮＦ演算値の平均値
を示す。Ａｖｅ_２は、正常組織の蛍光画像１と蛍光画像
２にオフセットを付加してＮＦ演算した時のＮＦ演算値
の平均値を示す。ＳＤ₁は、病変組織の蛍光画像１と蛍
光画像２にオフセットを付加してＮＦ演算した時のＮＦ
演算値の標準偏差を示す。ＳＤ_２は、正常組織の蛍光画
像１と蛍光画像２にオフセットを付加してＮＦ演算した
時のＮＦ演算値の標準偏差を示す。つまり、この分離度
が、大きい値である程、病変組織と正常組織の演算画像
のコントラストが向上することを意味する。

【００３３】また、互いに異なる波長帯域の蛍光画像の
各画像を表２の条件に基づいて模式的に想定し画像とし
て表示させ、各画像にオフセット値を付加してＮＦ演算
を行ない演算画像を算出し、この演算画像を表示させた
結果を図３の（ａ）〜（ｃ）および図４（ａ）〜（ｈ）
に示す。

【００３４】図３（ａ）は、蛍光画像１を表示させたも
のであり、上段の画像が、病変組織の蛍光画像１を模式
的に表示させたのもであり、下段の画像が、正常組織の
蛍光画像１を模式的に表示させたものである。図３
（ｂ）は、蛍光画像２を表示させたものであり、上段の
画像が、病変組織の蛍光画像２を模式的に表示させたも
のであり、下段の画像が、正常組織の蛍光画像２を模式
的に表示させたものである。図３（ｃ）は、蛍光画像１
と蛍光画像２を用いてＮＦ演算を行なった演算画像を模
式的に表示させたものである。このＮＦ演算時に付加し
たオフセット値は５である。図４（ａ）〜（ｈ）は、蛍
光画像１と蛍光画像２を用いて、オフセット値を５から
１０００までの間で変化させて、ＮＦ演算を行なった演
算画像を模式的に表示させたものである。

【００３５】図２および図４（ａ）〜（ｈ）より、オフ
セット値の増加に伴い、分離度は大きくなり、上段画像
と下段画像のコントラストが向上していることが示され
ている。

【００３６】なお、図２、図４（ａ）〜（ｈ）より、オ
フセット値が１０程度の時は分離度が０になり、このオ
フセット値を境界として演算画像のコントラストも逆転
しているが、この分離度が０になるオフセット値は、演
算条件１、演算条件２の分子値、分母値、バラツキの値
により決定するものであり、予め予測がつくため、この
分離度が０になるオフセット値よりも十分大きいオフセ
ット値を規定することが望ましい。

【００３７】上記結果より、互いに異なる波長帯域の蛍
光画像にオフセットを付加してＮＦ演算を行なうことに
より、そのＮＦ演算値に基づく演算画像のＳ／Ｎとコン
トラストが大幅に向上することがわかる。

【００３８】蛍光画像と参照画像の各画像にオフセット
を付加してＡＦ演算行なった場合においても、同様であ
る。

【００３９】上記のように構成された本発明の蛍光画像
表示方法装置あるいは方法によれば、互いに異なる波長
帯域の蛍光画像の比に基づいてＮＦ演算を行なって演算
画像を生成し表示するにあたり、互いに異なる波長帯域
の蛍光画像にオフセットを付加してＮＦ演算を行なうこ
とにより、そのＮＦ演算値に基づく演算画像のＳ／Ｎと
画像間のコントラストを向上させることができるので、
正常組織と病変組織をより高い精度で検出することがで
きる。

【００４０】また、互いに異なる波長帯域の蛍光画像に
オフセットを付加してＮＦ演算を行なうにあたり、各画
像全体に一定のオフセット値を付加することにより、演
算処理を簡略化することができる。

【００４１】また、ＮＦ演算値に基づく演算画像を生成
するにあたり、ＮＦ演算を行なった演算値の大きさに応
じて異なる色を割り当てることにより、正常組織と病変
組織の識別をより明確に行なうことができる。

【００４２】また、蛍光画像と参照画像の比に基づいて
ＡＦ演算を行ない、演算画像を生成し表示するにあた
り、蛍光画像および参照画像にオフセットを付加してＡ
Ｆ演算を行なうことによっても、そのＡＦ演算値に基づ
く演算画像のＳ／Ｎとコントラストを向上させることが
できるので、正常組織と病変組織をより高い精度で検出
することができる。

【００４３】また、この場合も前述と同様に、蛍光画像
および参照画像にオフセットを付加してＡＦ演算を行な
うにあたり、各画像全体に一定のオフセット値を付加す
ることにより、演算処理を簡略化することができる。

【００４４】また、ＡＦ演算値に基づく演算画像を生成
するにあたり、ＡＦ演算を行なった演算値の大きさに応
じて異なる色を割り当てることにより、正常組織と病変
組織の識別をより明確に行なうことができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を用いて説明する。図５は、本発明の蛍
光画像表示方法を実施する蛍光画像表示装置を蛍光内視
鏡装置に適用した概略構成を示す図である。

【００４６】本実施の形態による蛍光内視鏡装置は、患
者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡１００、通
常画像用白色光Ｌｗおよび自家蛍光画像用励起光Ｌｒを
それぞれ射出する２つの光源を備えた照明ユニット１１
０、この自家蛍光により生体組織１０から発生した自家
蛍光像Ｚｊを撮像し、デジタル値に変換して２次元画像
データとして出力する画像検出ユニット３００、画像検
出ユニット３００から出力された２次元画像データを各
画素について、規定したオフセットを付加し、オフセッ
トを付加した画像を用いて演算画像を算出し、予め記憶
されている基準値と比較をして、比較結果に応じた信号
を出力する画像演算ユニット４００、通常画像をデジタ
ル値に変換して２次元画像データとし、その２次元画像
データおよび画像演算ユニット４００の出力信号をビデ
オ信号に変換して出力する表示信号処理ユニット５０
０、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行
う制御用コンピュータ２００とから構成される蛍光診断
装置１、表示信号処理ユニット５００で処理された信号
を可視画像として表示するモニタユニット６００から構
成されている。

【００４７】内視鏡１００ は、内部に先端まで延びる
ライトガイド１０１ 、ＣＣＤケーブル１０２ およびイ
メージファイバ１０３ を備えている。ライトガイド１
０１およびＣＣＤケーブル１０２ の先端部、即ち内視
鏡１００の先端部には、照明レンズ１０４ および対物
レンズ１０５ を備えている。また、イメージファイバ
１０３は石英ガラスファイバであり、その先端部には集
光レンズ１０６を備えている。ＣＣＤケーブル１０２の
先端部には、通常画像用撮像素子１０７が接続され、そ
の通常画像用撮像素子１０７には、反射用プリズム１０
８ が取り付けられている。ライトガイド１０１は、多
成分ガラスファイバである白色光ライトガイド１０１ａ
および石英ガラスファイバである励起光ライトガイド１
０１ｂがバンドルされ、ケーブル状に一体化されてお
り、白色光ライトガイド１０１ａおよび励起光ライトガ
イド１０１ｂは照明ユニット１１０に接続されている。
ＣＣＤケーブル１０２ の一端は、表示信号処理ユニッ
ト５００ に接続され、イメージファイバ１０３ の一端
は、画像検出ユニット３００ へ接続されている。

【００４８】照明ユニット１１０は、通常画像用白色光
Ｌｗを発する白色光源１１１ 、その白色光源１１１に
電気的に接続された白色光源用電源１１２ 、白色光源
１１１から射出された白色光を集光する白色光用集光レ
ンズ１１３、蛍光画像用の励起光Ｌｒを発するＧａＮ系
半導体レーザ１１４およびそのＧａＮ系半導体レーザ１
１４に電気的に接続されている半導体レーザ用電源１１
５、ＧａＮ系半導体レーザから射出される励起光を集光
する励起光用集光レンズ１１６を備えている。

【００４９】画像検出ユニット３００ には、イメージ
ファイバ１０３が接続され、イメージファイバ１０３に
より伝搬された自家蛍光画像を結像系に導く蛍光用コリ
メートレンズ３０１、自家蛍光画像から励起光近傍付近
の波長をカットする励起光カットフィルタ３０２、その
励起光カットフィルタ３０２を透過した自家蛍光画像か
ら所望の波長帯域を切り出す光学透過フィルタ３０３、
その光学透過フィルタを回転させるフィルタ回転装置３
０４、その光学透過フィルタ３０３を透過した自家蛍光
画像を結像させる蛍光用集光レンズ３０５、蛍光用集光
レンズ３０５により結像された自家蛍光画像を撮像する
蛍光画像用高感度撮像素子３０６、蛍光画像用高感度素
子３０６により撮像された自家蛍光画像をデジタル値に
変換して２次元画像データとして出力するＡＤ変換器３
０７を備えている。

【００５０】上記光学透過フィルタは図６に示すよう
な、２種類の光学フィルタ３０３ａおよび３０３ｂから
構成され、光学フィルタ３０３ａは４３０ｎｍから７３
０ｎｍまでの波長の光を透過させるバンドパスフィルタ
であり、光学フィルタ３０３ｂは４８０ｎｍ±５０ｎｍ
の光を透過させるバンドパスフィルタである。

【００５１】画像演算ユニット４００は、デジタル化さ
れた自家蛍光画像信号データを記憶する画像データメモ
リ４０１、画像データメモリに記憶されたデータから病
変組織であるか正常組織であるかの判定を行なうため予
め基準値ＲＥを記憶している基準値用メモリ４０２、そ
の画像データメモリの各画素のデータに、所望のオフセ
ット値を付加し、オフセット値の付加された画像データ
を用いて演算画像を算出し、基準値用メモリ４０２の基
準値ＲＥと比較を行ない比較結果に応じた演算画像を生
成し出力する画像間演算部４０３を備えている。

【００５２】基準値ＲＥは、予め正常組織または病変組
織であることが明らかである生体組織の自家蛍光画像の
各画素のデータに基づいて設定された値である。

【００５３】なお、互いに異なる波長帯域の自家蛍光画
像に、それぞれ所望のオフセットを付加する手段は、要
するに自家蛍光画像の各画素値にオフセット値を加える
ものであればよく、蛍光画像用高感度撮像素子３０６
に、オフセット値に応じたＤＣ光すなわち一定の強度の
光を与える手段、画像データメモリ４０１にオフセット
値を設定する手段、画像間演算部４０３にオフセット値
を設定する手段、蛍光画像用高感度撮像素子３０６とＡ
／Ｄ変換器３０７の間に増幅部がある場合には、増幅部
にオフセット値に応じたＤＣバイアス電圧を加える手
段、増幅部にオフセット値に応じたＤＣオフセット電圧
を加える手段等を使用することができる。

【００５４】表示信号処理ユニット５００は、通常画像
用撮像素子１０７で得られた映像信号をデジタル化する
Ａ／Ｄ変換器５０１、デジタル化された通常画像信号を
保存する通常画像データメモリ５０２、通常画像データ
メモリ５０２から出力された画像信号および画像間演算
部４０３の演算画像をビデオ信号に変換するビデオ信号
処理回路５０３を備えている。

【００５５】モニタユニット６００は、通常画像用モニ
タ６０１、演算画像用モニタ６０２を備えている。

【００５６】次に以上のように構成された本実施の形態
による蛍光画像表示装置を適用した内視鏡装置の作用に
ついて説明する。まず、通常画像表示時の作用を説明す
る。

【００５７】通常画像表示時には、制御コンピュータ２
００からの信号に基づき白色光源電源１１２ が駆動さ
れ、白色光源１１１から白色光Ｌｗが射出される。白色
光Ｌｗは、白色光用集光レンズ１１３ を経て白色光ラ
イトガイド１０１ａに入射され、内視鏡先端部まで導光
された後、照明レンズ１０４から生体組織１０へ照射さ
れる。

【００５８】白色光Ｌｗの反射光は対物レンズ１０５に
よって集光され、反射用プリズム１０８に反射して、通
常画像用撮像素子１０７に結像される。通常画像用撮像
素子１０７からの映像信号はＡ／Ｄ変換器５０１へ入力
され、デジタル化された後、通常画像データメモリ５０
２に保存される。その通常画像データメモリ５０２によ
り保存された通常画像信号は、ビデオ信号処理回路５０
３によってＤＡ変換後に通常画像用モニタ６０１に入力
され、そのモニタ６０１に可視画像として表示される。
上記一連の動作は、制御コンピュータ２００によって制
御される。

【００５９】次に、互いに異なる波長帯域の蛍光画像を
用いて演算画像を表示する場合の作用について説明す
る。演算画像表示時には、制御コンピュータ２００から
の信号に基づき、励起光源電源１１５が駆動され、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザ１１４から波長４１０nmの励起光Ｌｒ
が射出される。励起光Ｌｒは、励起光用集光レンズ１１
６を透過し、励起光ライトガイド１０１ｂに入射され、
内視鏡先端部まで導光された後、照明レンズ１０４ か
ら生体組織１０へ照射される。

【００６０】励起光Ｌｒを照射されることにより生じる
生体組織１０からの自家蛍光は、集光レンズ１０６ に
より集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射さ
れ、イメージファイバ１０３ を経て、励起光カットフ
ィルタ３０２に入射する。

【００６１】励起光カットフィルタ３０２を透過した自
家蛍光は、光学透過フィルタ３０３に入射される。な
お、励起光カットフィルタ３０２は、波長４２０ｎｍ以
上の全蛍光を透過するロングパスフィルタである。励起
光Ｌｒの波長は４１０ｎｍであるため、生体組織１０で
反射された励起光は、この励起光カットフィルタ３０２
でカットされ、光学透過フィルタ３０３へ入射すること
はない。

【００６２】制御コンピュータ２００により、フィルタ
回転装置３０４が駆動され、自家蛍光像Ｚｊは、面順次
光学フィルタ３０３ａまたは３０３ｂを透過した後、蛍
光用集光レンズ３０５により結像され、蛍光画像用高感
度撮像素子３０６により撮像され、蛍光画像用高感度撮
像素子３０６からの映像信号はＡ／Ｄ 変換回路３０７
へ入力され、デジタルデータに変換された後、画像デー
タメモリ４０１に保存される。

【００６３】演算部４０３では、画像データメモリ４０
１に保存された各画像の各画素値に、所望のオフセット
値を付加し、ＮＦ演算を行う。各画素のＮＦ演算値は、
基準値メモリ部４０２に予め保存された基準値ＲＥとの
比較を行い、各画素について、正常組織であるか病変組
織であるかの判定を行い、その判定に基づいた演算画像
を生成する。基準値メモリ部４０２に保存された基準値
ＲＥは、予め正常組織または病変組織であることが明ら
かである生体組織から算出された画素値であり、正常組
織であるか病変組織であるかの判定は、この基準値ＲＥ
に対してＮＦ演算値が大きいか小さいかにより行なう。

【００６４】演算画像は、演算画像用モニタ６０２によ
り表示される。ＮＦ演算値が基準値ＲＥ以下である場合
と、演算値が基準値ＲＥより大きい場合とで、測定され
た領域の表示色を変えることにより、測定者は、比較結
果を瞬時に認識可能となる。

【００６５】なお、ここでは２値判定としたが、このよ
うな基準値メモリ４０２と演算部４０３の比較判定を行
うことなく、ＮＦ演算値の大きさをそのままマンセル表
色系における色相（Ｈｕｅ）に割り当て演算画像を生成
し表示したり、ＮＦ演算値をアナログ量としてそのま
ま、表示したりすることもできる。

【００６６】以下、本発明の具体的な第二の実施の形態
について説明する。その構成は図５および図６に示す具
体的な第１の実施の形態とほぼ同様であるため、異なる
要素のみ、図５および図６内に要素番号を記載する。な
お、第１の実施の形態と同等の要素についての説明は、
特に必要のない限り省略する。

【００６７】本実施の形態による蛍光内視鏡装置は、上
記第１の実施形態の、白色光源１１１を参照光源として
利用し、画像検出ユニット７００は、光学透過フィルタ
３０３の代わりに光学透過フィルタ７０１を備えたもの
である。白色光源１１１から射出される白色光Ｌｗに
は、参照光Ｌｓとして利用できる波長帯域の光が含まれ
ているため、参照光源として利用できる。

【００６８】また、光学透過フィルタ７０１は、蛍光画
像を透過するフィルタ７０１aおよび参照画像を透過す
るフィルタ７０１ｂとから構成され、光学透７０１ａ
は、４３０ｎｍから７３０ｎｍまでの波長の光を透過さ
せるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ７０１ｂ
は、参照光の波長帯域である７５０ｎｍから９００ｎｍ
までの光を透過させるバンドパスフィルタである。

【００６９】自家蛍光画像と参照画像を用いて演算画像
を表示する場合の作用について説明する。演算画像表示
時には、制御コンピュータ２００からの信号に基づき、
白色光源電源１１２が駆動され、白色光Ｌｗが射出され
る。この白色光Ｌｗには、波長帯域が７５０ｎｍから９
００ｎｍまでの参照光Ｌｓが含まれる。参照光Ｌｓを含
む白色光Ｌｗは、レンズ１１３を透過し、白色光ライト
ガイド１０１ａに入射され、内視鏡先端部まで導光され
た後、照明レンズ１０４ から生体組織１０へ照射され
る。

【００７０】参照光Ｌｓを含む白色光Ｌｗを照射される
ことにより生じる生体組織１０からの反射光は、集光レ
ンズ１０６ により集光され、イメージファイバ１０３
の先端に入射され、イメージファイバ１０３ を経て、
励起光カットフィルタ３０２に入射する。

【００７１】励起光カットフィルタ３０２を透過した蛍
光は、光学透過フィルタ７０１に入射される。

【００７２】制御コンピュータにより、フィルタ回転装
置３０４が駆動され、参照画像Ｚｓは、光学フィルタ７
０１ｂを透過した後、蛍光用集光レンズ３０５により結
像され、蛍光画像用高感度撮像素子３０６により撮像さ
れ、蛍光画像用高感度撮像素子３０６からの映像信号は
Ａ／Ｄ 変換回路３０７へ入力され、デジタルデータに
変換された後、画像データメモリ４０１に保存される。
この時、光学フィルタ７０１ｂでは、白色光Ｌｗに含ま
れる参照光Ｌｓの照射により生体組織１０から反射され
る反射光による参照画像Ｚｓのみを透過する。また、画
像データメモリ４０１には、自家蛍光画像データが保存
されている領域とは異なる領域に保存される。

【００７３】演算部４０３では、画像データメモリ４０
１に保存された各画像の各画素値に、所望のオフセット
値を付加し、ＡＦ演算を行う。各画素のＡＦ演算値は、
基準値メモリ部４０２に予め保存された基準値ＲＥとの
比較を行い、各画素について、正常組織であるか病変組
織であるかの判定を行い、その判定に基づいた演算画像
を生成する。

【００７４】演算画像は、演算画像用モニタ６０２に画
像表示される。ＡＦ演算値が基準値ＲＥ以下である場合
と、演算値が基準値ＲＥより大きい場合とで、測定され
た領域の表示色を変えることにより、測定者は、比較結
果を瞬時に認識可能となる。

【００７５】なお、ここでは２値判定としたが、このよ
うな基準値メモリ４０２と演算部４０３での比較判定を
行うことなく、ＡＦ演算値をマンセル表色系における色
相（Ｈｕｅ）に割り当て演算画像を生成し表示したり、
ＡＦ演算値をアナログ量としてそのまま、表示したりす
ることもできる。

【００７６】その他の作用は第１の実施の形態と同様で
ある。

【００７７】また、演算部４０３での比較は、各画素単
位で行うことに限定されず、蛍光画像用高感度撮像素子
３０６のビニング処理に対応する画素単位で比較処理を
行なったり、計算機を用いて測定者の所望する任意の縦
横ｎ×ｍ画素単位で行っても良い。あるいは、測定者の
指定した領域のみの比較を行なったり、演算量を考慮し
て、適当に画素を間引いて比較を行なうこともできる。

【００７８】また、比較処理を行なっていない領域があ
る場合には、その領域の表示色を所定の色で表示するこ
とにより、比較領域を明確に表示できる。比較画素を間
引いた場合などには、近傍の比較結果により補完表示を
行う。

【００７９】また、演算画像を表示する方法について
は、通常画像用モニタ６０１と演算画像用モニタ６０２
とで別々に表示する形態となっているが、１つのモニタ
で兼用して表示するようにしてもよい。その際、通常画
像と自家蛍光画像の切換え方法は、制御コンピュータ２
００により時系列で自動的に行ってもよいし、測定者が
適当な切替手段で、任意に切り換える形態であってもよ
い。

【００８０】また、ＧａＮ系半導体レーザ１１４および
白色光源１１１を別個の構成としたが、適当な光学透過
フィルタを利用して、単一の光源を励起光源と白色光源
とで兼用することもできる。

【００８１】また、通常画像用撮像素子３０６を内視鏡
先端に設置する形態としたが、イメージファイバを用い
ることにより、蛍光診断装置１内に設置しても良い。さ
らに、通常画像用および蛍光画像用のイメージファイバ
と撮像素子を共通化してもよい。この場合、光学透過フ
ィルタ３０３を３分割するなどして通常画像を得るため
のフィルタ手段を設置しておけばよい。

【００８２】また、光学透過フィルタ３０３と同等の機
能を有するモザイクフィルタを蛍光用高感度撮像素子３
０６の前面に設置すれば、撮像素子を通常画像用と蛍光
画像用とで兼用することも可能となる。

【００８３】さらに、上記のようなモザイクフィルタが
オンチップされた撮像素子を内視鏡先端に設置すれば、
同様に通常画像用と蛍光画像用とで兼用することができ
る。

【００８４】また、励起光源は、波長として４００ｎｍ
から４２０ｎｍ程度のいずれのものを選んでも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】自家蛍光の蛍光スペクトルの強度分布を示す説
明図

【図２】オフセット値の変化に対する分離度の変化を示
す図

【図３】互いに異なる波長帯域の自家蛍光画像を模式化
した画像およびその画像から生成された演算画像を示す
図

【図４】オフセット値の変化に対する演算画像のコント
ラストの変化を示す図

【図５】本発明による蛍光表示装置を適用した第１およ
び第２の具体的な実施の形態である内視鏡装置の概略構
成図

【図６】上記第１および第２の具体的な実施の形態の内
視鏡装置に使用される光学透過フィルタの概略構成図

【符号の説明】

１ 蛍光診断装置 １０ 生体組織 １００ 内視鏡 １０１ ライトガイド １０１ａ 白色光ライトガイド １０１ｂ 励起光ライトガイド １０２ ＣＣＤケーブル １０３ イメージファイバ １０４ 照明レンズ １０５ 対物レンズ １０６ 集光レンズ １０７ 通常画像用撮像素子 １０８ 反射用プリズム １１０ 照明ユニット １１１ 白色光源 １１２ 白色光源用電源 １１３ 白色光用集光レンズ １１４ ＧａＮ系半導体レーザ １１５ 半導体レーザ用電源 １１６ 励起光用集光レンズ ２００ 制御用コンピュータ ３００、７００ 画像検出ユニット ３０１ 蛍光用コリメートレンズ ３０２ 励起光カットフィルタ ３０３、７０１ 光学透過フィルタ ３０３ａ、３０３ｂ、７０１ａ、７０１ｂ 光学フィ
ルタ ３０４ フィルタ回転装置 ３０５ 蛍光用集光レンズ ３０６ 蛍光画像用高感度撮像素子 ３０７、５０１ Ａ／Ｄ変換器 ４００ 画像演算ユニット ４０１ 画像データメモリ ４０２ 基準値用メモリ ４０３ 画像間演算部 ５００ 表示信号処理ユニット ５０２ 通常画像データメモリ ５０３ ビデオ信号処理回路 ６００ モニタユニット ６０１ 通常画像用モニタ ６０２ 演算画像用モニタ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光の照射により生体組織から発生す
   る蛍光から互いに異なる波長帯域の蛍光画像をそれぞれ
   検出し、前記互いに異なる波長帯域の蛍光画像の比に基
   づいて規格化演算を行なって演算画像を生成し、該演算
   画像を表示する蛍光画像表示方法において、 前記規格化演算を行なう前に、前記互いに異なる波長帯
   域の蛍光画像にそれぞれ所望のオフセットを付加するこ
   とを特徴とする蛍光画像表示方法。
2. 【請求項２】 前記互いに異なる波長帯域の蛍光画像の
   各画像全体に、それぞれ一定のオフセット値を付加する
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光画像表示方法。
3. 【請求項３】 励起光の照射により生体組織から発生す
   る蛍光から蛍光画像を検出し、参照光の照射により前記
   生体組織から反射される反射光による参照画像を検出
   し、前記蛍光画像と前記参照画像との比に基づいて規格
   化演算を行なって演算画像を生成し、該演算画像を表示
   する蛍光画像表示方法において、 前記規格化演算を行なう前に、前記蛍光画像および前記
   参照画像にそれぞれ所望のオフセットを付加することを
   特徴とする蛍光画像表示方法。
4. 【請求項４】 前記蛍光画像および前記参照画像の各画
   像全体に、それぞれ一定のオフセット値を付加すること
   を特徴とする請求項３記載の蛍光画像表示方法。
5. 【請求項５】 前記規格化演算した演算値の大きさに応
   じて異なる色を割り当て演算画像を生成することを特徴
   とする請求項１から４いずれか１項記載の蛍光画像表示
   方法。
6. 【請求項６】 生体組織に励起光を照射する励起光照射
   手段と、前記励起光の照射により前記生体組織から発生
   する蛍光から互いに異なる波長帯域の蛍光画像をそれぞ
   れ検出する蛍光画像検出手段と、前記互いに異なる波長
   帯域の蛍光画像の比に基づいて規格化演算を行なって演
   算画像を生成する手段と、該演算画像を表示する表示手
   段とからなる蛍光画像表示装置において、 前記規格化演算を行なう前に、前記互いに異なる波長帯
   域の蛍光画像にそれぞれ所望のオフセットを付加する手
   段を備えたことを特徴とする蛍光画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記互いに異なる波長帯域の蛍光画像に
   オフセットを付加する手段が、各画像全体にそれぞれ一
   定のオフセット値を付加するものであることを特徴とす
   る請求項６記載の蛍光画像表示装置。
8. 【請求項８】 生体組織に励起光および参照光を照射す
   る照射手段と、前記励起光の照射により前記生体組織か
   ら発生する蛍光から蛍光画像を検出する蛍光画像検出手
   段と、前記参照光の照射により前記生体組織から反射さ
   れる反射光による参照画像を検出する参照画像検出手段
   と、前記蛍光画像と前記参照画像との比に基づいて規格
   化演算を行なって演算画像を生成する手段と、該演算画
   像を表示する表示手段とからなる蛍光画像表示装置にお
   いて、 前記規格化演算を行なう前に、前記蛍光画像および前記
   参照画像にそれぞれ所望のオフセットを付加する手段を
   備えたことを特徴とする蛍光画像表示装置。
9. 【請求項９】 前記蛍光画像および前記参照画像にオフ
   セットを付加する手段が、各画像内全体にそれぞれ一定
   のオフセット値を付加するものであることを特徴とする
   請求項８記載の蛍光画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記規格化演算を行なって演算画像を
    生成する手段が、前記規格化演算を行なった演算値の大
    きさに応じて異なる色を割り当てる手段を備えたことを
    特徴とする請求項６から９いずれか１項記載の蛍光画像
    表示装置。
11. 【請求項１１】 前記励起光照射手段が、ＧａＮ系の半
    導体レーザであることを特徴とする請求項６から１０い
    ずれか１項記載の蛍光画像表示装置。