JP2004024497A - 蛍光診断画像生成装置 - Google Patents
蛍光診断画像生成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004024497A JP2004024497A JP2002184610A JP2002184610A JP2004024497A JP 2004024497 A JP2004024497 A JP 2004024497A JP 2002184610 A JP2002184610 A JP 2002184610A JP 2002184610 A JP2002184610 A JP 2002184610A JP 2004024497 A JP2004024497 A JP 2004024497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorescence
- image data
- image
- light
- fluorescent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Endoscopes (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
【課題】観察者が蛍光診断画像に基づいて組織性状を識別する際に、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像の色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる蛍光診断画像を表示する。
【解決手段】測定に先立ち観察者は測定部位の種類を入力する。励起光Ｌｅを照射された生体観察部１から発せられた蛍光による蛍光像Ｚｊから狭帯域蛍光画像および広帯域蛍光画像をＣＣＤ撮像素子１０１ により取得し、蛍光演算値算出部３０３ で画像間の画素値の除算値である規格化蛍光演算値を求める。蛍光診断画像生成部３０４ では、規格化蛍光蛍光演算値と、測定部位に応じて設定された色情報テーブルとに基づいて色情報を割り当てて、蛍光診断画像を生成し、モニタ７０に表示する。この蛍光診断画像は、測定部位に応じて色情報が設定されているため、観察者が組織性状を容易に識別することを可能にする。
【選択図】 図２
【解決手段】測定に先立ち観察者は測定部位の種類を入力する。励起光Ｌｅを照射された生体観察部１から発せられた蛍光による蛍光像Ｚｊから狭帯域蛍光画像および広帯域蛍光画像をＣＣＤ撮像素子１０１ により取得し、蛍光演算値算出部３０３ で画像間の画素値の除算値である規格化蛍光演算値を求める。蛍光診断画像生成部３０４ では、規格化蛍光蛍光演算値と、測定部位に応じて設定された色情報テーブルとに基づいて色情報を割り当てて、蛍光診断画像を生成し、モニタ７０に表示する。この蛍光診断画像は、測定部位に応じて色情報が設定されているため、観察者が組織性状を容易に識別することを可能にする。
【選択図】 図２
Description
【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せられる蛍光に基づいた蛍光画像データと、光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光に基づいた補助画像データとを取得し、蛍光画像データおよび補助画像データに基づいた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の波長帯域の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の励起光を照射し、生体組織が発する蛍光を受光することにより病変組織の局在・浸潤範囲を蛍光診断画像データとして出力する蛍光診断画像生成装置が提案されている。蛍光診断画像データには、蛍光診断薬を予め吸収した生体組織から発せられる薬剤蛍光に基づいて作成されるものと、蛍光診断薬を使用せず、生体組織から発せられる自家蛍光に基づいて作成されるものがあるが、現在では主に自家蛍光から作成される蛍光診断画像データが使用されている。通常、励起光を生体組織に照射すると、正常組織からは強い自家蛍光が発せられ、病変組織からは微弱な自家蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定することにより、病変状態を判定できる。この種の蛍光診断画像生成装置は多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００３】
ところで、生体部位には凹凸があるため励起光照射系から生体組織までの距離は均一ではなく、生体の励起光照射部分における励起光照度は一般に不均一である。一方正常組織から発せられる蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、観察者が蛍光強度のみに基づいた判定を行うと、病変状態の判定を誤ることもあり得る。
【０００４】
このような不具合を低減するため、生体組織の微少領域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微少領域から発せられた蛍光の強度との比率に基づいた蛍光演算値、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ることにより生体組織の組織性状を識別する方式が提案されている。しかし、上記蛍光収率を反映した値を求める際に、励起光は種々の生体組織により異なる吸収を受けるため、反射された励起光の強度分布を測定しても生体組織が受光した励起光の強度分布を正しく測定したことにはならない。
【０００５】
そこで、蛍光収率を求める１つの方策として、種々の生体組織により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、反射された近赤外光をＩＲ反射画像として撮像し、その光強度を生体組織が受光した励起光の強度の代わりとして用いて、蛍光画像の画素値をＩＲ反射画像の画素値により除算した蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値に基づいた疑似カラー画像データを生成して出力する蛍光診断画像生成装置が提案されている。すなわち、上記蛍光収率演算値を求めることにより、励起光光源および蛍光受光部と生体組織との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光収率の違いのみが反映された蛍光診断画像が得られる。
【０００６】
また、特開平１０−２２５４３６号公報では、生体組織から取得した狭波長帯域の光強度を広波長帯域の光強度で規格化した規格化蛍光演算値に基づいて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを出力する装置を本出願人が提案している。本公報においては、波長帯域４８０ｎｍ近傍の狭波長帯域の画像データと、４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍までの広波長帯域の画像データとを取得し、狭波長帯域の画像データの画素値を広波長帯域の画像データの画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値に基づいて色情報、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する色情報を割り当てて蛍光診断画像データを生成している。すなわち上記規格化蛍光演算値を求めることにより励起光光源および蛍光受光部と生体組織との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映された演算値に基づいた蛍光診断画像を出力することができる。
【０００７】
また、例えば狭帯域蛍光画像の画素値と、広帯域蛍光画像の画素値に基づいて加色混合法により蛍光診断画像を作成すれば、蛍光スペクトルの形状および蛍光強度が、その色合いに反映された蛍光診断画像を作成することができる。あるいは蛍光画像と、ＩＲ反射画像の画素値に基づいて加色混合法により蛍光診断画像を作成すれば、蛍光収率および蛍光強度が、その色合いに反映された蛍光診断画像を作成することができる。このような場合には、一方の画素値に例えば赤を割り当て、他方の画素値に緑を割り当て、加色混合法により蛍光診断画像を作成することができる。
【０００８】
さらに、上記規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値に基づいて色情報を割り当てて、ＩＲ反射画像の画素値に応じて輝度情報を割り当てて、両情報に基づいて蛍光診断画像データを生成する蛍光診断画像生成装置も、発明者らにより提案されている。ＩＲ反射画像の画素値に応じて輝度情報を割り当てることにより、生体組織の凹凸や、距離感を備えた蛍光診断画像が表示可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、様々な生体組織の測定部位を対象として、上記蛍光診断画像データを用いた生体組織の性状診断が試みられ、その結果、種々の測定部位から取得した蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率、例えば規格化蛍光演算値（この場合には蛍光画像データとして狭帯域蛍光画像データを用い、補助画像データとしては広帯域蛍光画像データを用いている）等の分布は、各々の測定部位により異なることが判明した。
【００１０】
図１は、規格化蛍光演算値の測定部位毎の分布を示すものであり、食道（一点破線）、胃（実線）、十二指腸（２点破線）および大腸（点線）に関して、それぞれ多数の正常な組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値の値とその頻度の関係をグラフ化したものである。この図１から判るように、例えば食道と十二指腸とでは、規格化蛍光演算値の分布が大きく異なっている。
【００１１】
一例として、規格化蛍光演算値の値が０．７以上であれば緑で表示し、０．７から０．３５までは緑から黄色に順次変化し、規格化蛍光演算値の値が０．３５から０までは黄色から赤に順次変化する順次色で表示する場合について、黄色で表示される生体組織（規格化蛍光演算値＝０．３５）の組織性状について考察する。
【００１２】
測定部位が食道であれば、図１から判るように、規格化蛍光演算値が０．３５である生体組織は正常組織である可能性は非常に低い、一方測定部位が十二指腸であれば、規格化蛍光演算値が０．３５である生体組織は正常組織である可能性が高い。このため、観察者は黄色で表示される生体組織が、正常組織である可能性が非常に低い組織であるのか、正常組織である可能性が高い組織であるのかを、蛍光診断画像の表示色から認識することは困難である。同様に、蛍光収率演算値に基づいて作成される蛍光診断画像や、加色混合法を用いて作成される蛍光診断画像においても、測定部位が複数種類ある場合には、蛍光診断画像の表示色のみから組織性状を類推することが困難である。
【００１３】
すなわち、従来の蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てて作成された蛍光診断画像を観察しても、測定部位が複数種類ある場合には、その表示色のみから組織性状を認識することが困難であるという問題がある。
【００１４】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みて、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値の比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて、組織性状を容易に認識することができる蛍光診断画像データを生成して出力することのできる蛍光診断画像生成装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の蛍光診断画像生成装置は、生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置（以下色情報割当蛍光診断画像生成装置と記載）において、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更する演算条件変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、「再輻射光」とは、光を照射されたことにより生体組織から発せられる光を意味し、具体的には、生体組織で反射された反射光や、生体組織の表面付近で散乱し、その後射出された散乱光あるいは生体組織から発せられる蛍光などを意味している。また、「画素値」としては、撮像素子等における１つの撮像画素に対応した信号値に限らず、ビニング処理などにより複数の撮像画素の信号値が加算された信号値や、複数個の近傍の撮像画素間の信号値から加算処理や減算処理を行って得られた信号値や、コンボリューション処理などにより求めた複数の撮像画素の信号値の平均値である信号値なども含むものである。
【００１７】
なお、「前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値の比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成する」とは、蛍光画像データと補助画像データの画素値の比率を反映する演算値、例えば除算値に基づいて色情報を割り当てて蛍光診断画像データを生成することや、蛍光画像データと補助画像データの画素値に基づいて加色混合法により蛍光診断画像データを生成すること等を意味している。
【００１８】
また、上記除算値としては、通常の除算により得られた値に限られず、例えば発明者が、特開２００１−３１４３６６号公報において提示しているように、除算値の発散を防止するために、画素値にオフセット値を加算した上で、除算を行った値なども含むものである。また蛍光診断画像データを生成する際に使用する蛍光画像データおよび補助画像データは、略同一の生体組織を略同時に撮像したものであることが好ましい。また、「比率に応じて色情報を割り当てる」とは、比率に応じて、ほぼ連続的に色情報を割り当てることを意味し、具体的には、比率を多数の階調に分けて、それらに順次色情報を割り当てること等を意味している。なお「演算条件」としては、乗算を行うための係数、演算テーブルあるいはオフセット量等が考えられる。
【００１９】
本発明による第２の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段と、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記増幅手段における増幅率を変更する増幅率変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明による第３の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記励起光照射手段から射出される前記励起光の強度または前記光照射手段から射出される前記光の強度を変更する光強度変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明による第４の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
なお、上記「撮像条件」とは、撮像手段における露光時間や、あるいは撮像手段が光電変換素子から構成されるものであれば光電変換率等を意味している。
【００２３】
本発明による第５の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段および前記生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更する演算条件変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明による第６の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段と、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段および前記生体組織の測定部位に応じて、前記増幅手段における増幅率を変更する増幅率変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
なお、上記各蛍光診断画像生成装置において、各変更手段は、測定部位が異なっても、組織性状と色情報との関係が略同一となるように、種々の設定を変更するものであることが望ましい。
【００２６】
また、第１の撮像手段および第２の撮像手段は、同一のものを使用してもよいし、別個に設けたものを使用してもよい。また、上記光として励起光を使用する場合であれば、励起光照射手段と光照射手段は同一のものを使用してもよいし、別個に設けたものを使用してもよい。
【００２７】
上記各蛍光診断画像生成装置が、参照光が前記生体組織において反射される反射光の強度に基づいて、反射画像データを取得する反射画像データ取得手段とを備え、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、前記比率に応じて色情報を割り当てるとともに、さらに、前記反射画像データの画素値に応じて、輝度情報を割り当てて前記蛍光診断画像データを生成するものであれば、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記画素値に対して割り当てる輝度情報を変更する輝度情報割当変更手段を備えるものであってもよい。なお、測定部位が平坦で凹凸の少ない構造である場合には、前記反射画像データの画素値が大きい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を設定し、測定部位が凹凸の多い複雑な構造である場合には、前記反射画像データの画素値が小さい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を設定してもよい。
【００２８】
また、蛍光診断画像生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態であってもよい。なお、上記励起光照射手段は、光源として、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザを備えるものであってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明による第１の蛍光診断画像生成装置は、画素毎に、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てた光診断画像データを生成して出力するものであり、生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３０】
本発明による第２の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、生体組織の測定部位に応じて、第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段の増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３１】
本発明による第３の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、生体組織の測定部位に応じて、励起光照射手段から射出される励起光の強度または光照射手段から射出される光の強度を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３２】
本発明による第４の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、生体組織の測定部位に応じて、第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３３】
本発明による第５の蛍光診断画像生成装置は、前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、生体組織の測定部位に応じて、第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件および蛍光演算値を求める際の演算条件を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。また、撮像条件の変更に伴うＳ／Ｎの変化等を考慮して、撮像条件および演算条件の変更量を決定でき、組織性状を一層容易に認識できる蛍光診断画像データを生成することができる。
【００３４】
本発明による第６の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件および増幅手段における増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。また、撮像条件の変更に伴うＳ／Ｎの変化等を考慮して、撮像条件および増幅率の変更量を決定でき、組織性状を一層容易に認識できる蛍光診断画像データを生成することができる。
【００３５】
前記蛍光診断画像データ生成手段が、前記比率に応じて色情報を割り当てるとともに、反射画像データの画素値に応じて、輝度情報を割り当てて前記蛍光診断画像データを生成するものであり、前記生体組織の測定部位に応じて、前記画素値に対して割り当てる輝度情報を変更する輝度情報割当変更手段を備えるものであれば、例えば測定部位が平坦で凹凸の少ない構造である食道などの場合には、前記反射画像データの画素値が大きい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を設定し、測定部位が凹凸の多い複雑な構造である十二指腸等である場合には、前記反射画像データの画素値が小さい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を変更することにより、測定部位が複数種類ある場合であっても、各々の測定部位の構造に適した輝度割当を有する蛍光診断画像データを生成することができ、組織性状の識別精度が向上する。
【００３６】
また本蛍光診断画像生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であれば、本装置の利便性を一層向上することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、図２〜図４を参照して、本発明による第１の蛍光診断画像生成装置を適用した第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図２は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図３および図４は本蛍光内視鏡装置に搭載される光学フィルタおよび切換フィルタの模式図である。
【００３８】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像２を表示する通常画像モード、または生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像と、測定部位情報とに基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像３を表示する蛍光診断画像モードにより動作するものである。２つのモードの切り替え、および測定部位情報の入力は、入力装置６０１ からの手動操作により行われる。
【００３９】
通常画像モードにおいては、面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光Ｌｇ、Ｂ光Ｌｂ）を照射された生体観察部１の反射光による通常像をスコープ部１０の先端に設けられたＣＣＤ撮像素子１０１ により撮像して、通常のカラー信号処理により作成した通常画像２をモニタ７０上に表示する。
【００４０】
蛍光診断画像モードにおいては、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から狭帯域蛍光画像データと広帯域蛍光画像データとを、ＣＣＤ撮像素子１０１ を用いて取得し、両蛍光画像データの画素値の除算値である規格化蛍光演算値を求め、該規格化蛍光演算値と、演算テーブルに基づいて算出された標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光によるＩＲ反射像ＺｓをＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像したＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像３をモニタ７０上に表示するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて演算テーブルが変更され、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報が変更されて、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像３が表示される。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図１に示すように、先端にＣＣＤ撮像素子１０１ を備え、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１０、通常像撮像用の照明光である面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光源と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源と、ＩＲ反射像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源とを備える照明ユニット２０、狭帯域蛍光画像データと広帯域蛍光画像データの画素値から規格化蛍光演算値を算出し、該規格化蛍光演算値と演算テーブルから標準蛍光演算値を算出し、この標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成して、蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット３０、通常画像データの生成と、その通常画像データおよび蛍光画像処理ユニット３０から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力する通常画像処理ユニット４０、ＣＣＤ撮像素子１０１ の動作を制御するＣＣＤ駆動ユニット５０、各ユニットの動作を制御するコントローラ６０、該コントローラ６０に接続されている入力部６０１ および通常画像２または蛍光診断画像３を表示する表示手段としてのモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２０、蛍光画像処理ユニット３０、通常画像処理ユニット４０、ＣＣＤ駆動ユニット５０およびコントローラ６０はプロセッサ部９０を構成し、スコープ部１０とプロセッサ部９０およびプロセッサ部９０とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００４２】
スコープ部１０は、内部に先端まで延びるライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ を備えている。ライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ の先端部、即ちスコープ部１０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。ＣＣＤケーブル１０３ の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１０６ がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１０１ が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１０１ には、プリズム１０７ が取り付けられている。また、プリズム１０７ と対物レンズ１０５ の間には、波長４２０ｎｍ以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ１０８ が取り付けられている。
【００４３】
ライトガイド１０２ は、面順次光用のライトガイド１０２ａ、励起光用のライトガイド１０２ｂおよび参照光用のライトガイド１０２ｃがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット２０へ接続されている。
【００４４】
ケーブル１０３ は、ＣＣＤ撮像素子１０１ の駆動信号が送信される駆動ライン１０３ａと、ＣＣＤ撮像素子１０１ から画像信号を読み出す出力ライン１０３ｂとが組み合わされている。駆動ライン１０３ａの一端は、ＣＣＤ駆動ユニット５０に接続され、出力ライン１０３ｂの一端は、蛍光画像処理ユニット３０および通常画像処理ユニット４０へ接続されている。
【００４５】
モザイクフィルタ１０６ は、図３に示すように、４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長帯域の光を透過させる狭帯域フィルタ１０６ａと、全波長帯域の光を透過させる全波長帯域フィルタ１０６ｂが交互に組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子１０１ の画素に一対一で対応している。
【００４６】
照明ユニット２０は、白色光を射出する白色光源２０１ 、白色光源用電源２０２ 、白色光をＲ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂに、順次色分解するための切換フィルタ２０４ 、切換フィルタ２０４ を回転させるフィルタ回転部２０５ 、蛍光像撮像用の波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体レーザ２０６ および半導体レーザ用電源２０７ 、ＩＲ反射像撮像用の近赤外光である参照光Ｌｓを発する参照光源２０９ 、その参照光源２０９ に電気的に接続される参照光源用電源２１０ を備えている。
【００４７】
上記切換フイルタ２０４ は、図４に示すように、Ｒ光Ｌｒを透過するＲフィルタ２０４ａ、Ｇ光Ｌｇを透過するＧフィルタ２０４ｂ、Ｂ光Ｌｂを透過するＢフィルタ２０４ｃとから構成されている。
【００４８】
蛍光画像処理ユニット３０は、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された画像信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、該信号処理回路３０１ から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路３０２ 、デジタル化された画像信号を、モザイクフィルタ１０６ の狭帯域フィルタ１０６ａと対応する画素で受光した画像信号からなる狭帯域蛍光画像データと、全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した画像信号からなる広帯域蛍光画像データとで、異なる記憶領域に保存する画像メモリ３０３ と、該画像メモリ３０３ に記憶された隣接する画素で撮像された狭帯域蛍光画像データの画素値を広帯域蛍光画像データの画素値で除算した除算値である規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値と後述するコントローラ６０の演算テーブル変更部６０２ により設定された演算テーブルに基づいて、標準蛍光演算値を算出する蛍光演算値算出部３０４ と、予め記憶されている色情報テーブルに基づいて、標準蛍光演算値に対応する色情報を作成し、コントローラ６０の輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、後述する画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応した輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、後述するビデオ信号処理回路４０５ へ出力する蛍光診断画像生成部３０５ と、参照光Ｌｓが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された画像信号のうち、モザイクフィルタ１０６ の全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した画像信号にプロセス処理を施す信号処理回路３０６ 、該信号処理回路３０６ から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路３０７ 、デジタル化された画像信号からなるＩＲ反射画像データを保存する画像メモリ３０８ とを備えている。
【００４９】
通常画像処理ユニット４０は、Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇまたはＢ光Ｌｂが照射された時に、モザイクフィルタ１０６ の全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した画像信号にプロセス処理を施す信号処理回路４０１ 、該信号処理回路４０１ から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路４０２ 、デジタル化された画像信号を各色毎の画像（Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像）として保存する画像メモリ４０３ 、該画像メモリに保存された各色毎の画像から通常画像ータを生成する通常画像生成部４０４ 、通常画像を表示する際には、上記通常画像生成部４０４ から出力された通常画像データをビデオ信号に変換して出力し、また蛍光診断画像を表示する際には、上記の蛍光診断画像生成部３０５ から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路４０５ を備えている。
【００５０】
コントローラ６０は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。また、測定部位情報に応じて演算テーブルを蛍光演算値算出部３０４ へ設定する演算テーブル変更部６０２ および測定部位情報に応じた輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３０５ へ設定する輝度情報割当変更部６０３ とを備えている。なお、演算テーブル変更部６０２ および輝度情報割当変更部６０３ における各テーブルの設定方法に関しては後述する。
【００５１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。通常画像モードにおいては、面順次光の照射、通常像の撮像および通常画像２の表示が行われ、蛍光診断画像モードにおいては、励起光Ｌｅまたは参照光Ｌｓの照射と、蛍光像の撮像またはＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、蛍光像およびＩＲ反射像に基づいた蛍光診断画像３が表示される。
【００５２】
まず、通常画像モードにおける動作を説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１０を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１０先端を生体観察部１の近傍に誘導する。
【００５３】
最初に、Ｒ画像を取得する際の動作を説明する。コントローラ６０からの信号に基づき、白色光源用電源２０２ が駆動され、白色光源２０１ から白色光が射出される。白色光は、集光レンズ２０３ により集光され、切換フィルタ２０４ を透過する。切換フィルタ２０４ では、コントローラ６０からの信号に基づいて、Ｒフィルタ２０４ａが光路上に配置されている。このため、白色光は、切換フイルタ２０４ を透過するとＲ光Ｌｒとなる。Ｒ光Ｌｒは、ライトガイド１０２ａに入射され、スコープ部１０の先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００５４】
生体観察部１で反射されたＲ光Ｌｒの反射光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上にＲ光反射像Ｚｒとして結像される。ＣＣＤ撮像素子１０１ より出力された画像信号の中で、モザイクフィルタ１０６ の全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した信号のみが、通常画像処理ユニット４０の信号処理回路４０１ で、プロセス処理を施されＲ画像信号として出力され、残りの信号は破棄される。Ｒ画像信号は、Ａ／Ｄ 変換回路４０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ４０３ のＲ画像の記憶領域へ記憶される。以後、同様な動作によりＧ画像およびＢ画像が取得され、それぞれ、画像メモリ４０３ のＧ画像の記憶領域およびＢ画像の記憶領域へ記憶される。
【００５５】
Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像が画像メモリ４０３ に記憶されると、表示タイミングに合わせて通常画像生成部４０４ において、３色の画像から通常画像データが生成され出力される。ビデオ信号処理回路４０５ では、通常画像データをビデオ信号に変換し、モニタ７０に出力する。モニタ７０には、カラー画像である通常画像２が表示される。
【００５６】
次に蛍光診断画像を表示する際の動作について説明する。観察者は、入力部６０１ を用いて、蛍光診断画像モードを選択する。また、この際に観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６０の演算テーブル変更部６０２ には、予め各測定部位毎に異なる演算テーブルが記憶されている。
【００５７】
以下、演算テーブル変更部６０２ に記憶された各測定部位ごとの演算テーブルの作成方法を簡単に説明する。予め蛍光診断画像生成部３０５ には、標準蛍光演算値ＮＦ’が１．０から０までの変化に対して緑〜黄〜赤を割り当てる色情報テーブルが記憶されている場合について、食道を例として説明を行う。まず複数の被験者の正常な食道に対して、それぞれ励起光を照射して発せられた蛍光から規格化蛍光演算値ＮＦを取得し、これらの平均値ＮＦＡおよび標準偏差ＮＦＳを算出する。食道では、ＮＦＡ＝０．５９であり、ＮＦＳ＝０．０５となる。次に平均値ＮＦＡと標準偏差ＮＦＳとの和である割当最大値ＮＦＢ＝０．６４を算出する。
【００５８】
本実施の形態においては、図６に１点破線で示すように、上記の割当最大値ＮＦＢ＝０．６４から０までの変化に対して標準蛍光演算値ＮＦ’１．０から０（すなわち緑〜黄〜赤）を割り当てるように演算テーブルを作成する。なお、より詳細に色情報の割り当てを変化させたい場合等には、０点を通らない直線、あるいは曲線等で表すことのできる演算テーブルを作成すればよい。
【００５９】
各測定部位毎に同様に、正常な部位から規格化蛍光演算値を取得し、平均値ＮＦＡおよび標準偏差ＮＦＳを求め、それらの和である割当最大値ＮＦＢを算出する。図５は、食道、胃、十二指腸および大腸の平均値ＮＦＡ、標準偏差ＮＦＳおよび割当最大値ＮＦＢを示す図である。
【００６０】
それぞれの測定部位毎に割当最大値ＮＦＢに基づいて、規格化蛍光演算値が最大割当値ＮＦＢから０に対して、標準蛍光演算値ＮＦ’の１．０から０（すなわち緑〜黄〜赤）を割り当てるように演算テーブルを作成する。図６に示すような４種類の直線で表される演算テーブルが作成される。この４種類の演算テーブルは、測定部位に対応して、予め演算テーブル変更部６０２ に記憶される。
【００６１】
蛍光診断画像モードが選択され、測定部位情報が入力されると、演算テーブル変更部６０２ では、入力された測定部位に対応した演算テーブルを蛍光演算値算出部３０４ に設定する。
【００６２】
また、コントローラ６０の輝度情報割当変更部６０３ には、予め各測定部位毎に異なる輝度情報テーブルが記憶されている。図７に示すように、組織の凹凸が多い胃および十二指腸に対しては、点線で示すガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度情報テーブルが記憶され、比較的平坦な組織である食道や大腸に対しては、実線で示すガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度情報テーブルが記憶されている。
【００６３】
ガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度情報テーブルが選択された場合には、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、この画素値の変化に対して、輝度の変化が大きく画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が小さくなる。このため、この輝度情報テーブルを用いた蛍光診断画像は、画素値が小さい領域、すなわち胃や十二指腸の凹部における組織の凹凸の観察も詳細に行うことができる。
【００６４】
一方、ガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルが選択された場合には、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、規格化蛍光演算値の変化に対して、輝度の変化が小さく、画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が大きくなる蛍光診断画像が表示される。このため、この輝度情報テーブルを用いて生成された蛍光診断画像は、画素値が大きい領域における組織の凹凸の観察を詳細に行うことができるため、画素値の小さい領域が少ない平坦な食道や大腸の観察に適した蛍光診断画像である。
【００６５】
蛍光診断画像モードが選択され、測定部位情報が入力されると、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３０５ に設定する。
【００６６】
上記の各設定が終了後、実際の撮像が開始される。まず、コントローラ６０からの信号に基づき、励起光源用電源２０７ が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ２０６ から波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが射出される。励起光Ｌｅは、レンズ２０８ を透過し、ライトガイド１０２ｂに入射され、スコープ部１０先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００６７】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる生体観察部１からの蛍光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、モザイクフィルタ１０６ を透過して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上に蛍光像Ｚｊとして結像される。この際励起光Ｌｅの反射光は、励起光カットフィルタ１０８ によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子１０１ に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子１０１ では、蛍光像Ｚｊが受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【００６８】
ＣＣＤ撮像素子１０１ から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット３０の信号処理回路３０１ で、プロセス処理を施され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、狭帯域フィルタ１０６ａを透過した狭帯域蛍光画像データと全帯域フィルタ１０６ｂを透過した広帯域蛍光画像データに分けて、画像メモリ３０３ の記憶領域へ記憶される。蛍光演算値算出部３０４ では、隣合う画素毎に、狭帯域蛍光画像データの画素値を広帯域蛍光画像データの画素値で除算した規格化蛍光演算値ＮＦを求め、さら演算テーブル変更部６０２ により設定された演算テーブルに基づいて、各画素毎の標準蛍光演算値ＮＦ’を算出して記憶する。
【００６９】
次に参照光ＬｓのＩＲ反射像Ｚｓを撮像する際の動作を説明する。コントローラ６０からの信号に基づき、参照光源用電源２１０ が駆動され、参照光源から近赤外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌｓは、レンズ２１１ を透過し、ライトガイド１０２ｃに入射され、スコープ部先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００７０】
生体観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、モザイクフィルタ１０６ を透過して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上にＩＲ反射像Ｚｓとして結像される。ＣＣＤ撮像素子１０１ では、ＩＲ反射像Ｚｓが受光されて光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【００７１】
ＣＣＤ撮像素子１０１ から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット３０の信号処理回路３０６ で、全帯域フィルタ１０６ｂに対応する画素で受光された信号のみが、プロセス処理を施されて出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０７ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３０８ へＩＲ反射画像データとして記憶される。
【００７２】
画像メモリ３０８ へＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光診断画像生成部３０５ では、まず、各画素毎に標準蛍光演算値に対応する色情報（標準蛍光演算値の１．０から０への変化に対して、緑〜黄〜赤が割り当てられる）を作成し、また設定されている輝度テーブルを用いて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応する輝度情報を作成し、これらの色情報と輝度情報から蛍光診断画像データを生成してビデオ信号処理回路４０５ へ出力する。
【００７３】
ビデオ信号処理回路４０５ では、この蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ７０に出力する。モニタ７０には、疑似カラー画像である蛍光診断画像３が表示される。
【００７４】
観察者が測定部位情報として、食道を入力した場合であれば、演算テーブルとして図６に１点破線で示す傾きが小さい演算テーブル設定され、規格化蛍光演算値の値が０．６４以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり色情報として緑が割り当てられ、０．６４から０．３２までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり色情報として緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．３２から０までは標準蛍光演算値は０．５から０．０となり色情報として黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は、０．４４となるため、赤みががった黄色で表示される。また輝度情報テーブルとして図７に実線で示されるガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルが選択されているため、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、規格化蛍光演算値の変化に対して、輝度の変化が小さく、画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が大きくなるので、画素値が大きい領域における組織の凹凸の観察を詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が高く、平坦な構造を有する食道の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７５】
観察者が測定部位情報として、胃を入力した場合であれば、演算テーブルとして図６に実線で示す傾きが中程度の演算テーブルが設定され、規格化蛍光演算値の値が０．５６以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり、色情報として緑が割り当てられ、０５６から０．２８までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり、色情報としては緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．２８から０までは標準蛍光演算値は０．５から０となり色情報としては黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は０．５となるため、黄色で表示される。また輝度情報テーブルとして図７にガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルが選択されているため、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、この画素値の変化に対して輝度の変化が大きいため、画素値が小さい領域、例えば胃の凹部における組織の凹凸の観察も詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が中程度で、凹凸が多い胃の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７６】
観察者が測定部位情報として、十二指腸を入力した場合であれば、色情報テーブルとして、図６に２点破線で示す傾きが大きい色情報テーブルが設定され、規格化蛍光演算値の値が０．４６以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり、色情報として緑が割り当てられ、０４６から０．２３までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり、色情報としては緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．２３から０までは標準蛍光演算値は０．５から０となり色情報としては黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は０．６１となるため、緑がかった黄色で表示される。また輝度情報テーブルとしてガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルが選択されているため、画素値が小さい領域、例えば十二指腸の凹部における組織の凹凸の観察も詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が小さく、凹凸が多い十二指腸の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７７】
観察者が測定部位情報として、大腸を入力した場合であれば、色情報テーブルとして図６に点線で示す傾きが中程度の色情報テーブルが設定され、規格化蛍光演算値の値が０．５８以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり、色情報として緑が割り当てられ、０．５８から０．２９までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり、色情報としては緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．２９から０までは標準蛍光演算値は０．５から０となり色情報としては黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は０．４８となるため、かすかに赤みががった黄色で表示される。また輝度情報テーブルとして図７にガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルが選択されているため、ＩＲ反射画像データの画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が大きくなるので、画素値が大きい領域における組織の凹凸の観察を詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が中程度で、平坦な構造を有する大腸の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７８】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、規格化蛍光演算値から標準蛍光演算値を算出する際の演算テーブルを変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像３の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００７９】
また、生体観察部の測定部位に応じて、ＩＲ反射画像データの画素値に対して割り当てる輝度情報を変更しているので、各々の測定部位において、測定部位の構造に適した輝度割当を有する蛍光診断画像データを生成することができ、組織性状の識別精度が向上する。
【００８０】
次に、図８および図９を参照して、本発明による第２の蛍光診断画像生成装置を適用した第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図８は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図９は、本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。なお、図８においては図２中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００８１】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像２’、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像４とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【００８２】
また、蛍光診断画像を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データを所定の増幅率で増幅し、この増幅された蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて蛍光画像データを増幅する増幅率を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更し、各々の測定部位に適した表示色および輝度を有する蛍光診断画像４が表示される。また蛍光収率演算値を算出する際にコンボリューション処理が施されるものであり、入力された測定部位情報に応じて、コンボリューションサイズが変更され、測定部位の蛍光強度に適したコンボリューション処理が施された蛍光診断画像４が表示される。
【００８３】
本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図８に示すように、先端にＣＣＤ撮像素子１０１ を備え、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１１、通常像撮像用の照明光である白色光Ｌｗを射出する光源と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源と、ＩＲ反射像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源とを備える照明ユニット２１、広帯域蛍光画像データの画素値およびＩＲ反射画像データの画素値から蛍光収率演算値を算出し、該蛍光収率演算値から色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値から輝度情報を作成して、蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット３１、通常画像データの生成と、その通常画像データおよび蛍光画像処理ユニット３１から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力する通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ撮像素子１０１ の動作を制御するＣＣＤ駆動ユニット５１、各ユニットの動作を制御するコントローラ６１、該コントローラ６１に接続されている入力装置６０１および通常画像２’および蛍光診断画像４を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３１、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５１およびコントローラ６１はプロセッサ部９１構成し、スコープ部１１とプロセッサ部９１およびプロセッサ部９１とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００８４】
スコープ部１１は、内部に先端まで延びるライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ を備えている。ライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ の先端部、即ちスコープ部１１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。ＣＣＤケーブル１０３ の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１１１ がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１０１ が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１０１ には、プリズム１０７ が取り付けられている。また、プリズム１０７ と対物レンズ１０５ の間には、波長４２０ｎｍ以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ１０８ が取り付けられている。
【００８５】
モザイクフィルタ１１１ は、図９に示すように、５２０ｎｍ〜６００ｎｍの波長帯域の光を透過させるＧフィルタ１１１ａと、波長４３０ｎｍ〜６００ｎｍの波長帯域の光を透過させるＣｙフィルタ１１１ｂと、波長５２０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過させるＹｅフィルタ１１１ｃとが組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子１０１ の画素に一対一で対応している。
【００８６】
照明ユニット２１は、白色光Ｌｗを射出する白色光源２０１ 、白色光源用電源２０２ 、励起光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体レーザ２０６ 、半導体レーザ用電源２０７ 、参照光Ｌｓを発する参照光源２０９ 、および参照光源用電源２１０ を備えている。
【００８７】
蛍光画像処理ユニット３１は、後述するコントローラ６１の増幅率変更部６１１ で設定された増幅率に基づいて、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された信号を増幅する増幅部３１５ 、プロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、該信号処理回路３０１ で得られた画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路３０２ 、デジタル化された画像信号を一時的に記憶する画像メモリ３１１ 、該画像メモリ３１１ に記憶された画像信号から、後述するコントローラ６１のコンボリューションサイズ変更部６１２ により設定されたコンボリューションサイズに従ってコンボリューション処理を施し、広帯域蛍光画像データを算出して記憶する演算・画像メモリ３１２ 、該演算・画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像データの画素値を、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出する蛍光演算値算出部３１３ 、色情報テーブルに基づいて、蛍光収率演算値に対応する色情報を作成し、コントローラ６１の輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応した輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力する蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７およびデジタル化された画像信号のうち、モザイクフィルタ１１１ のＹｅフィルタ１１１ｃと対応する画素で受光した画像信号であるＩＲ反射画像データを保存する画像メモリ３０８ とを備えている。
【００８８】
通常画像処理ユニット４１は、白色光Ｌｗが照射された時に、モザイクフィルタ１１１ の各微少フィルタと対応する画素で受光した信号にプロセス処理を施す信号処理回路４１１ 、該信号処理回路から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路４０２ 、デジタル化された画像信号を保存する画像メモリ４０３ 、該画像メモリに保存された画像信号から通常画像データを生成する通常画像生成部４１２ 、通常画像を表示する際には、該通常画像生成部４１２ から出力された通常画像データをビデオ信号に変換して出力し、また蛍光診断画像を表示する際には、上記の蛍光診断画像生成部３１４ から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路４０５ を備えている。
【００８９】
コントローラ６１は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。また、測定部位情報に応じて蛍光画像信号の増幅率を増幅部３１５ へ設定する増幅率変更部６１１ および測定部位情報に応じた輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ へ設定する輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定するコンボリューションサイズ変更部６１２ を備えている。なお、増幅率変更部６１１ における増幅率の設定方法およびコンボリューションサイズ変更部６１２ におけるコンボリューションサイズの設定方法に関しては後述する。
【００９０】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１１を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１１の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像４が同時にモニタ７０に表示される。
【００９１】
まず、通常画像の表示動作を説明する。コントローラ６１からの信号に基づき、白色光源用電源２０２ が駆動され、白色光源２０１ から白色光Ｌｗが射出される。白色光Ｌｗは、集光レンズ２０３ により集光され、ライトガイド１０２ａに入射され、スコープ部１１の先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００９２】
生体観察部１で反射された白色光Ｌｗの反射光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上に白色光反射像Ｚｗ（通常像）として結像される。ＣＣＤ撮像素子１０１ より出力された信号は、通常画像処理ユニット４１の信号処理回路４１１ で、プロセス処理を施されて出力され、Ａ／Ｄ 変換回路４０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ４０３ へ各画素毎に記憶される。表示タイミングに合わせて通常画像生成部４１２ において、各微少フィルタに対応する３色の画像信号からＲＧＢ信号が算出され、該ＲＧＢ信号に基づいて通常画像データが生成されて出力される。ビデオ信号処理回路４０５ では、通常画像データをビデオ信号に変換し、モニタ７０に出力する。モニタ７０には、カラー画像である通常画像２’が表示される。
【００９３】
次に蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６１の増幅率変更部６１１ には、予め各測定部位毎に異なる増幅率が記憶されている。
【００９４】
以下、各測定部位毎の増幅率の決定方法を簡単に説明する。食道、胃、十二指腸および大腸について、複数の被験者の正常な組織から蛍光収率演算値を取得する。各部位毎に、蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡおよび標準偏差ＡＦＳを算出し、割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを算出する。図１０は、食道、胃、十二指腸および大腸の平均値ＡＦＡ（棒線）、標準偏差ＡＦＳ（縦線）および割当最大値ＡＦＢ（棒線＋縦線）を示す図である。
【００９５】
それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値、例えば０．１５になるように、各測定部位ごとに増幅率が決められている。すなわち、測定部位が食道であれば、増幅率は、０．１５／０．１２＝１．２５である。同様に、胃に対する増幅率は、０．１５／０．１２２＝１．２３であり、十二指腸に対する増幅率は０．１５／０．０８２＝１．８３であり、大腸に対する増幅率は、０．１５／０．１４４＝１．０４である。これらの増幅率は、測定部位に対応して、予め増幅率割当変更部６１１ に記憶される。
【００９６】
また、コントローラ６１のコンボリューションサイズ変更部６１２ には、予め各測定部位毎に異なるコンボリューションサイズが記憶されている。食道および大腸に対しては、発せられる蛍光の強度が大きいため、コンボリューションサイズとしては１＊１が記憶され、胃に対しては、３＊３が記憶され、十二指腸に対しては５＊５が記憶されている。なお、本実施の形態においては、説明を簡単にするために、コンボリューションサイズとして比較しやすい数値を用いたが、実際には、各測定部位毎のＳ／Ｎのバラツキを測定し、これらのＳ／Ｎのバラツキが抑制されるようにコンボリューションサイズを設定することが望ましい。
【００９７】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、増幅率変更部６１１ では、入力された測定部位に対応した増幅率を増幅部３１５ へ設定し、コンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【００９８】
まず、コントローラ６１からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。ＣＣＤ撮像素子１０１ で受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、蛍光画像処理ユニット３１の増幅部３１５ において設定された増幅率で増幅され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶される。
【００９９】
演算・画像メモリ３１２ では、まず、隣接した画素毎に、モザイクフィルタ１１１ のＣｙフィルタ１１１ｂと対応する画素で受光した画像信号の画素値にＹｅフィルタ１１１ｃと対応する画素で受光した画像信号の画素値を加算し、その加算値からＧフィルタ１１１ａと対応する画素で受光した画像信号の画素値を減算して、仮広帯域蛍光画像データを作成する。なお、Ｙｅ（Ｒ＋Ｇ）フィルタ＋Ｃｙ（Ｂ＋Ｇ）フィルタ−Ｇフィルタの波長帯域は、Ｒ＋Ｇ＋Ｂとなりほぼ全波長帯域となる。
【０１００】
測定部位が食道および大腸であれば、コンボリューションサイズは１＊１であるため、上記の仮広帯域蛍光画像データをそのまま広帯域蛍光画像データとして設定する。
【０１０１】
測定部位が胃であれば、コンボリューションサイズは３＊３であるため、上記の仮広帯域蛍光画像データの各画素毎に、その画素を中心とする縦横３×３個の画素値の平均値を算出し、その値を新たな画素値として記憶して、広帯域蛍光画像データを作成する。
【０１０２】
測定部位が十二指腸であれば、コンボリューションサイズは５＊５であるため、上記の仮広帯域蛍光画像データの各画素毎に、その画素を中心とする縦横５×５個の画素値の平均値を算出し、その値を新たな画素値として記憶して、広帯域蛍光画像データを作成する。
【０１０３】
次に参照光Ｌｓが、生体観察部１へ照射され、生体観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上にＩＲ反射像Ｚｓとして結像されて、画像信号に変換されて出力される。
【０１０４】
ＣＣＤ撮像素子１０１ から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット３１の信号処理回路３０６ で、５２０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過させるＹｅフィルタ１１１ｃに対応する画素で受光された信号のみが、プロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０７ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３０８ へＩＲ反射画像データとして記憶される。
【０１０５】
蛍光演算値算出部３１３ では、対応する画素毎に、演算・画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像の画素値を、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出する。
【０１０６】
蛍光診断画像生成部３１４ では、予め設定されている色情報テーブル（蛍光収率演算値の０．１５から０への変化に対して、緑〜黄〜赤が割り当てられる）に基づいて、蛍光収率演算値に対応する色情報を作成し、輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応した輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力する。
【０１０７】
なお、測定部位が食道であれば、増幅率１．２５で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューション処理は施されない）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と図７にガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。
【０１０８】
また、測定部位が胃であれば、増幅率１．２３で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューションサイズ３＊３のコンボリューション処理が施されたもの）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と、図７にガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルとに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。コンボリューション処理により、解像度が多少低下するが、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像４が表示される。すなわち、胃においては、発せられる蛍光の強度がさほど大きくなく、胃の蛍光診断画像はノイズの影響をかなり受けやすいため、解像度を多少低下させても、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像４を表示することが望ましい。
【０１０９】
測定部位が十二指腸であれば、増幅率１．８３で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューションサイズ５＊５のコンボリューション処理が施されたもの）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と、図７にガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルとに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。コンボリューション処理により、解像度が低下するが、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像４が表示される。十二指腸においては、発せられる蛍光の強度が小さいため、十二指腸の蛍光診断画像データはノイズの影響を受けやすいので、解像度を低下させても、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像データを作成することが望ましい。
【０１１０】
測定部位が大腸であれば、増幅率１．０４で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューション処理は施されない）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と図７にガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。
【０１１１】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際の増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１１２】
また、第１の実施の形態と同様に、生体観察部の測定部位に応じて、ＩＲ反射画像データの画素値に対して割り当てる輝度情報を変更しているので、各々の測定部位において、測定部位の構造に適した輝度割当を有する蛍光診断画像データを生成することができ、組織性状の識別精度が向上する。
【０１１３】
さらに、測定部位に応じて、コンボリューションサイズを変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので各測定部位の蛍光診断画像間のＳ／Ｎのバラツキが抑制され、組織性状の識別精度が一層向上する。
【０１１４】
なお、本実施の形態の変型例として、測定部位毎に上記コンボリューションサイズの代わりに、前述したオフセット数を変更するものも考えられる。この際には、発せられる蛍光の強度が小さい測定部位ほと、オフセット数を大きくすればよい。
【０１１５】
次に、図１１を参照して、本発明による第３の蛍光診断画像生成装置を適用した第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１１は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１１においては図８中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１１６】
この蛍光内視鏡装置は、第２の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像５とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１１７】
また、蛍光診断画像５を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて蛍光画像データを取得する際に、生体観察部１へ照射する励起光Ｌｅの光強度を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度を有する蛍光診断画像５が表示される。
【０１１８】
本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１１、通常像撮像用の照明光である白色光Ｌｗを射出する光源と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源と、ＩＲ反射像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源とを備える照明ユニット２２、広帯域蛍光画像データの画素値およびＩＲ反射画像データの画素値から蛍光演算値を算出し、該蛍光演算値から色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値から輝度情報を作成して、蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５１、各ユニットの動作を制御するコントローラ６２、該コントローラ６１に接続されている入力装置６０１および通常画像２’および蛍光診断画像５を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２２、蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５１およびコントローラ６２はプロセッサ部９２を構成し、スコープ部１２とプロセッサ部９２およびプロセッサ部９２とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１１９】
照明ユニット２２は、白色光源２０１ 、白色光源用電源２０２ 、励起光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体レーザ２０６ 、半導体レーザ用電源２２１ 、参照光源２０９ および参照光源用電源２１０ を備えている。半導体レーザ用電源２２１ は、後述するコントローラ６２の光強度変更部６２１ より設定された駆動電圧をＧａＮ系半導体レーザ２０６ へ印加するものである。
【０１２０】
蛍光画像処理ユニット３２は、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ 、画像メモリ３１１ 、演算・画像メモリ３１２ 、蛍光演算値算出部３１３ 、蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７および画像メモリ３０８ とを備えている。
【０１２１】
コントローラ６２は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。また半導体レーザ用電源２２１ へ、測定部位情報に応じて異なるＧａＮ系半導体レーザ２０６ へ印加する駆動電圧を設定する光強度変更部６２１ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、光強度変更部６２１ における駆動電圧の設定方法に関しては後述する。
【０１２２】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１１を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１１の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像５が同時にモニタ７０に表示される。
【０１２３】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６２の光強度変更部６２１ には、予め各測定部位毎に異なる駆動電圧が記憶されている。
【０１２４】
以下、各測定部位毎の駆動電圧の決定方法を簡単に説明する。食道、胃、十二指腸および大腸について、第２の実施形態と同様に、複数の被験者の正常な組織から蛍光収率演算値を取得し、図１０に示すように、各部位毎に、蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡ（棒線）および標準偏差ＡＦＳ（縦線）を算出し、割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを求める。それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値、例えば０．１５になるように、各測定部位ごとにＧａＮ系半導体レーザ２０６ へ印加する駆動電圧が決められる。
【０１２５】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、光強度変更部６２１ では、入力された測定部位に対応した駆動電圧を半導体レーザ用電源２２１ へ設定し、コンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【０１２６】
まず、コントローラ６１からの信号に基づき、半導体レーザ用電源２２１ は、測定部位に応じた駆動電圧をＧａＮ系半導体レーザ２０６へ印加し、所定の光強度を有する励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。ＣＣＤ撮像素子１０１ で受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶される。
【０１２７】
以後第２の実施の形態と同様の動作により、蛍光診断画像データが生成され、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力され、蛍光診断画像５がモニタ７０に表示される。
【０１２８】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際に生体観察部１へ照射する励起光Ｌｅの光強度を変更しているため、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像５の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１２９】
次に、図１２を参照して、本発明による第４の蛍光診断画像生成装置を適用した第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１２は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１２においては図８中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１３０】
この蛍光内視鏡装置は、第２の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像６とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１３１】
また、蛍光診断画像６を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて蛍光画像データを取得する際の露光時間を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像６が表示される。
【０１３２】
本発明の第４の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３、各ユニットの動作を制御するコントローラ６３、該コントローラ６３に接続されている入力装置６０１ および通常画像２’および蛍光診断画像６を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３およびコントローラ６３はプロセッサ部９３を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部９３およびプロセッサ部９３とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１３３】
スコープ部１３のＣＣＤケーブル１０３ の先端部には、モザイクフィルタ１１１ がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１３１ が接続されている。このＣＣＤ撮像素子１３１ は、ＣＣＤ駆動ユニット５３により駆動されるものである。
【０１３４】
ＣＣＤ駆動ユニット５３は、蛍光像を撮像する際には、後述するコントローラ６３の露光時間変更部６３１ より設定された露光時間で、ＣＣＤ撮像素子１３１ を露光させるものである。
【０１３５】
コントローラ６３は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。またＣＣＤ駆動ユニット５３へ、測定部位情報に応じて、蛍光像撮像時の露光時間を設定する露光時間変更部６３１ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、露光時間変更部６３１ における露光時間の設定方法に関しては後述する。
【０１３６】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１３を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１３の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像６が同時にモニタ７０に表示される。
【０１３７】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６３の露光時間変更部６３１ には、予め各測定部位毎に異なる露光時間が記憶されている。
【０１３８】
以下、各測定部位毎の露光時間の決定方法を簡単に説明する。食道、胃、十二指腸および大腸について、第２の実施の形態と同様に、図１０に示すような蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡ、標準偏差ＡＦＳおよび割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを算出する。それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値、例えば０．１５になるように、各測定部位ごとにＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間が決められる。
【０１３９】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、露光時間変更部６３１ では、入力された測定部位に対応した露光時間をＣＣＤ駆動ユニット５３ へ設定し、コンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【０１４０】
まず、コントローラ６３からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。なお、この際には、最も長い露光時間より長い間励起光Ｌｅは照射される。ＣＣＤ撮像素子１３１ は、露光時間変更部６３１ で設定された露光時間の間、蛍光像Ｚｊを受光し、受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶される。
【０１４１】
以後第２の実施の形態と同様の動作により、蛍光診断画像データが生成され、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力され、蛍光診断画像５がモニタ７０に表示される。
【０１４２】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際のＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像６の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１４３】
次に、図１３を参照して、本発明による第５の蛍光診断画像生成装置を適用した第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１３は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１３においては図１２中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１４４】
この蛍光内視鏡装置は、第４の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像７とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１４５】
また、蛍光診断画像７を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値から標準蛍光演算値を求め、該標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際の露光時間および標準蛍光演算値を求める際の演算テーブルを変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像７が表示される。
【０１４６】
本発明の第５の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３、各ユニットの動作を制御するコントローラ６４、該コントローラ６３に接続されている入力装置６０１ および通常画像２’および蛍光診断画像７を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３およびコントローラ６４はプロセッサ部９４を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部９４およびプロセッサ部９４とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１４７】
蛍光画像処理ユニット３５は、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１３１ で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ 、画像メモリ３１１ 、演算・画像メモリ３１２ 、該画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像データの画素値を、画像メモリ３０８ に記憶されたＩＲ反射画像データの画素値で除算した除算値である蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値と後述するコントローラ６４の演算テーブル変更部６４１ により設定された演算テーブルに基づいて、標準蛍光演算値を算出する蛍光演算値算出部３４１ 、蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７および画像メモリ３０８ とを備えている。
【０１４８】
コントローラ６４は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。またＣＣＤ駆動ユニット５３へ、測定部位情報に応じて蛍光像撮像時の露光時間を設定する露光時間変更部６４１ と、測定部位情報に応じて演算テーブルを蛍光演算値算出部３１３ へ設定する演算テーブル変更部６４２ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、露光時間変更部６４１ および演算テーブル変更部６４２ における露光時間および演算テーブルの設定方法に関しては後述する。
【０１４９】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１３を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１３の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像７が同時にモニタ７０に表示される。
【０１５０】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６４の露光時間変更部６４１ および演算テーブル変更部６４２ には、予め各測定部位毎に異なる露光時間および演算テーブルが記憶されている。
【０１５１】
以下、各測定部位毎の露光時間および演算テーブルの決定方法を簡単に説明する。第４の実施形態と同様に、各測定部位毎に図１０に示す蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡ、標準偏差ＡＦＳおよび割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを算出する。
【０１５２】
食道、胃および大腸においては、それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値である０．１５になるように、各測定部位ごとにＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間が決められる。十二指腸においては、割当最大値ＡＦＢが０．１になるように露光時間が決められる。
【０１５３】
また食道、胃および大腸においては、演算テーブルは、図１４に点線で示すように、蛍光収率演算値をそのまま標準蛍光演算値として用いる演算テーブルが記憶され、十二指腸においては、図１４に実線で示すような演算テーブルが記憶されている。
【０１５４】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、露光時間変更部６４１ では、入力された測定部位に対応した露光時間をＣＣＤ駆動ユニット５３へ設定し、演算テーブル変更部６４２ では、測定部位に対応した演算テーブルを蛍光演算値算出部３５１ へ設定する。またコンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【０１５５】
コントローラ６４からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。なお、この際には、最も長い露光時間より長い間励起光Ｌｅは照射されている。ＣＣＤ撮像素子１３１ は、露光時間変更部６４１ で設定された露光時間の間、蛍光像Ｚｊを受光し、受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶され、演算・画像メモリ３１２ において、広帯域蛍光画像データが作成される。
【０１５６】
蛍光演算値算出部３４１ では、対応する画素毎に、演算・画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像の画素値を、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出する。該蛍光収率演算値および演算テーブルに基づいて標準蛍光演算値を算出する。
【０１５７】
蛍光診断画像生成部３１４ では、この標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、コントローラ６４の輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力され、蛍光診断画像７がモニタ７０に表示される。
【０１５８】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際のＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間および標準蛍光演算値を算出する際の演算テーブルを変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像７の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１５９】
また、露光時間の変更と、演算テーブルの変更を組み合わせて使用することにより、露光時間の増加量を抑制することができ、撮像コマ数の低減を抑制できる。
【０１６０】
次に、図１５を参照して、本発明による第６の蛍光診断画像生成装置を適用した第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１５は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１５においては図１３中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１６１】
この蛍光内視鏡装置は、第２の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像８とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１６２】
また、蛍光診断画像８を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値から標準蛍光演算値を求め、該標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際の露光時間および広帯域蛍光画像データを取得する際の画像信号の増幅率を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像６が表示される。
【０１６３】
本発明の第６の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３、各ユニットの動作を制御するコントローラ６５、該コントローラ６５に接続されている入力装置６０１ および通常画像２’および蛍光診断画像８を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３およびコントローラ６５はプロセッサ部９５を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部９５およびプロセッサ部９５とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１６４】
蛍光画像処理ユニット３５は、後述するコントローラ６５の増幅率変更部６５１ で設定された増幅率に基づいて、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１３１ で撮像された信号を増幅する増幅部３５１ 、増幅部で増幅された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ 、画像メモリ３１１ 、演算・画像メモリ３１２ 、蛍光演算値算出部３１３ 、蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７および画像メモリ３０８ とを備えている。
【０１６５】
コントローラ６５は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。露光時間変更部６４１と、増幅部３５１ へ測定部位情報に応じた増幅率を設定する増幅率変更部６５１ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、増幅率変更部６６１ における増幅率の設定方法に関しては後述する。
【０１６６】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１３を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１３の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像８が同時にモニタ７０に表示される。
【０１６７】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６５の増幅率変更部６５１ には、予め、食道、胃および大腸においては増幅率１が記憶され、十二指腸においては増幅率１．５が記憶されている。
【０１６８】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、露光時間変更部６４１ では、入力された測定部位に対応した露光時間をＣＣＤ駆動ユニット５３へ設定し、増幅率変更部６５１ では、測定部位に対応した増幅率を増幅部３５１ へ設定する。
【０１６９】
コントローラ６５からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。なお、この際には、最も長い露光時間より長い間励起光Ｌｅは照射されている。ＣＣＤ撮像素子１３１ は、露光時間変更部６５１ により設定された露光時間の間、蛍光像Ｚｊを受光し、受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、増幅部３５１ において、増幅率変更部６５１ により設定された増幅率で増幅され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶され、演算・画像メモリ３１２ において、広帯域蛍光画像データが作成される。以下第４の実施形態と同様に、蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力し、蛍光診断画像８がモニタ７０に表示される。
【０１７０】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際のＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間および増幅部３５１ の増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像８の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。また、露光時間の変更と、増幅率の変更とを組み合わせて使用することにより、露光時間の増加量を抑制することができ、撮像コマ数の低減を抑制できる。
【０１７１】
なお、第４、第５および第６の実施形態においては、ＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間を変更しているが、これに限定されるものではなく、例えば光電変換率を変更可能なＣＣＤ撮像素子であれば、露光時間の代わりに光電変換率を変更してもよく、露光時間を増加する必要がないため、撮像コマ数の低減を防止できる。
【０１７２】
また、各実施の形態においては、色情報の割り当て範囲を、演算値の平均値＋演算値の標準偏差から０までとしたが、これに限定されるものではなく、例えば演算値の最大値から最小値までの間であってもよいし、演算値の平均値＋演算値の標準偏差から演算値の最小値までの間等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定部位毎の規格化蛍光演算値の説明図
【図２】本発明による第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図３】モザイクフィルタの概略構成図
【図４】切替フィルタの概略構成図
【図５】測定部位毎の規格化蛍光演算値の平均値および標準偏差
【図６】演算テーブルの説明図
【図７】輝度情報テーブルの説明図
【図８】本発明による第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図９】モザイクフィルタの概略構成図
【図１０】測定部位毎の蛍光収率演算値の平均値および標準偏差
【図１１】本発明による第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１２】本発明による第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１３】本発明による第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１４】演算テーブルの説明図
【図１５】本発明による第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【符号の説明】
１ 生体観察部
２，２’ 通常画像
３，４，５，６，７，８ 蛍光診断画像
１０，１１，１３ スコープ部
２０，２１ 照明ユニット
３０，３１，３２，３４，３５ 蛍光画像処理ユニット
４０，４１ 通常画像処理ユニット
５０，５１ ＣＣＤ駆動ユニット
６０，６１，６２，６３，６４，６５ コントローラ
７０ モニタ
１０１，１３１ 撮像素子
１０６，１１１ モザイクフィルタ
３０４，３１３，３４１ 蛍光演算値算出部
３０５，３１４ 蛍光診断画像生成
６０２，６４２ 演算テーブル変更部
６０３ 輝度情報割当変更部
６１１，６５１ 増幅率変更部
６１２，６５１ コンボリューションサイズ変更部
６２１ 光強度変更部
６３１，６４１ 露光時間変更部
【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せられる蛍光に基づいた蛍光画像データと、光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光に基づいた補助画像データとを取得し、蛍光画像データおよび補助画像データに基づいた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の波長帯域の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の励起光を照射し、生体組織が発する蛍光を受光することにより病変組織の局在・浸潤範囲を蛍光診断画像データとして出力する蛍光診断画像生成装置が提案されている。蛍光診断画像データには、蛍光診断薬を予め吸収した生体組織から発せられる薬剤蛍光に基づいて作成されるものと、蛍光診断薬を使用せず、生体組織から発せられる自家蛍光に基づいて作成されるものがあるが、現在では主に自家蛍光から作成される蛍光診断画像データが使用されている。通常、励起光を生体組織に照射すると、正常組織からは強い自家蛍光が発せられ、病変組織からは微弱な自家蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定することにより、病変状態を判定できる。この種の蛍光診断画像生成装置は多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００３】
ところで、生体部位には凹凸があるため励起光照射系から生体組織までの距離は均一ではなく、生体の励起光照射部分における励起光照度は一般に不均一である。一方正常組織から発せられる蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにある正常組織からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、観察者が蛍光強度のみに基づいた判定を行うと、病変状態の判定を誤ることもあり得る。
【０００４】
このような不具合を低減するため、生体組織の微少領域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微少領域から発せられた蛍光の強度との比率に基づいた蛍光演算値、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ることにより生体組織の組織性状を識別する方式が提案されている。しかし、上記蛍光収率を反映した値を求める際に、励起光は種々の生体組織により異なる吸収を受けるため、反射された励起光の強度分布を測定しても生体組織が受光した励起光の強度分布を正しく測定したことにはならない。
【０００５】
そこで、蛍光収率を求める１つの方策として、種々の生体組織により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、反射された近赤外光をＩＲ反射画像として撮像し、その光強度を生体組織が受光した励起光の強度の代わりとして用いて、蛍光画像の画素値をＩＲ反射画像の画素値により除算した蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値に基づいた疑似カラー画像データを生成して出力する蛍光診断画像生成装置が提案されている。すなわち、上記蛍光収率演算値を求めることにより、励起光光源および蛍光受光部と生体組織との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光収率の違いのみが反映された蛍光診断画像が得られる。
【０００６】
また、特開平１０−２２５４３６号公報では、生体組織から取得した狭波長帯域の光強度を広波長帯域の光強度で規格化した規格化蛍光演算値に基づいて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを出力する装置を本出願人が提案している。本公報においては、波長帯域４８０ｎｍ近傍の狭波長帯域の画像データと、４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍までの広波長帯域の画像データとを取得し、狭波長帯域の画像データの画素値を広波長帯域の画像データの画素値により除算した規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値に基づいて色情報、例えば規格化蛍光演算値が大きい方から小さい方へ順次緑色から赤色へ色が変化する色情報を割り当てて蛍光診断画像データを生成している。すなわち上記規格化蛍光演算値を求めることにより励起光光源および蛍光受光部と生体組織との距離に依存する蛍光強度の項はキャンセルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映された演算値に基づいた蛍光診断画像を出力することができる。
【０００７】
また、例えば狭帯域蛍光画像の画素値と、広帯域蛍光画像の画素値に基づいて加色混合法により蛍光診断画像を作成すれば、蛍光スペクトルの形状および蛍光強度が、その色合いに反映された蛍光診断画像を作成することができる。あるいは蛍光画像と、ＩＲ反射画像の画素値に基づいて加色混合法により蛍光診断画像を作成すれば、蛍光収率および蛍光強度が、その色合いに反映された蛍光診断画像を作成することができる。このような場合には、一方の画素値に例えば赤を割り当て、他方の画素値に緑を割り当て、加色混合法により蛍光診断画像を作成することができる。
【０００８】
さらに、上記規格化蛍光演算値または蛍光収率演算値に基づいて色情報を割り当てて、ＩＲ反射画像の画素値に応じて輝度情報を割り当てて、両情報に基づいて蛍光診断画像データを生成する蛍光診断画像生成装置も、発明者らにより提案されている。ＩＲ反射画像の画素値に応じて輝度情報を割り当てることにより、生体組織の凹凸や、距離感を備えた蛍光診断画像が表示可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、様々な生体組織の測定部位を対象として、上記蛍光診断画像データを用いた生体組織の性状診断が試みられ、その結果、種々の測定部位から取得した蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率、例えば規格化蛍光演算値（この場合には蛍光画像データとして狭帯域蛍光画像データを用い、補助画像データとしては広帯域蛍光画像データを用いている）等の分布は、各々の測定部位により異なることが判明した。
【００１０】
図１は、規格化蛍光演算値の測定部位毎の分布を示すものであり、食道（一点破線）、胃（実線）、十二指腸（２点破線）および大腸（点線）に関して、それぞれ多数の正常な組織から発せられた蛍光から取得した規格化蛍光演算値の値とその頻度の関係をグラフ化したものである。この図１から判るように、例えば食道と十二指腸とでは、規格化蛍光演算値の分布が大きく異なっている。
【００１１】
一例として、規格化蛍光演算値の値が０．７以上であれば緑で表示し、０．７から０．３５までは緑から黄色に順次変化し、規格化蛍光演算値の値が０．３５から０までは黄色から赤に順次変化する順次色で表示する場合について、黄色で表示される生体組織（規格化蛍光演算値＝０．３５）の組織性状について考察する。
【００１２】
測定部位が食道であれば、図１から判るように、規格化蛍光演算値が０．３５である生体組織は正常組織である可能性は非常に低い、一方測定部位が十二指腸であれば、規格化蛍光演算値が０．３５である生体組織は正常組織である可能性が高い。このため、観察者は黄色で表示される生体組織が、正常組織である可能性が非常に低い組織であるのか、正常組織である可能性が高い組織であるのかを、蛍光診断画像の表示色から認識することは困難である。同様に、蛍光収率演算値に基づいて作成される蛍光診断画像や、加色混合法を用いて作成される蛍光診断画像においても、測定部位が複数種類ある場合には、蛍光診断画像の表示色のみから組織性状を類推することが困難である。
【００１３】
すなわち、従来の蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てて作成された蛍光診断画像を観察しても、測定部位が複数種類ある場合には、その表示色のみから組織性状を認識することが困難であるという問題がある。
【００１４】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みて、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値の比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて、組織性状を容易に認識することができる蛍光診断画像データを生成して出力することのできる蛍光診断画像生成装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の蛍光診断画像生成装置は、生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置（以下色情報割当蛍光診断画像生成装置と記載）において、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更する演算条件変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、「再輻射光」とは、光を照射されたことにより生体組織から発せられる光を意味し、具体的には、生体組織で反射された反射光や、生体組織の表面付近で散乱し、その後射出された散乱光あるいは生体組織から発せられる蛍光などを意味している。また、「画素値」としては、撮像素子等における１つの撮像画素に対応した信号値に限らず、ビニング処理などにより複数の撮像画素の信号値が加算された信号値や、複数個の近傍の撮像画素間の信号値から加算処理や減算処理を行って得られた信号値や、コンボリューション処理などにより求めた複数の撮像画素の信号値の平均値である信号値なども含むものである。
【００１７】
なお、「前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値の比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成する」とは、蛍光画像データと補助画像データの画素値の比率を反映する演算値、例えば除算値に基づいて色情報を割り当てて蛍光診断画像データを生成することや、蛍光画像データと補助画像データの画素値に基づいて加色混合法により蛍光診断画像データを生成すること等を意味している。
【００１８】
また、上記除算値としては、通常の除算により得られた値に限られず、例えば発明者が、特開２００１−３１４３６６号公報において提示しているように、除算値の発散を防止するために、画素値にオフセット値を加算した上で、除算を行った値なども含むものである。また蛍光診断画像データを生成する際に使用する蛍光画像データおよび補助画像データは、略同一の生体組織を略同時に撮像したものであることが好ましい。また、「比率に応じて色情報を割り当てる」とは、比率に応じて、ほぼ連続的に色情報を割り当てることを意味し、具体的には、比率を多数の階調に分けて、それらに順次色情報を割り当てること等を意味している。なお「演算条件」としては、乗算を行うための係数、演算テーブルあるいはオフセット量等が考えられる。
【００１９】
本発明による第２の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段と、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記増幅手段における増幅率を変更する増幅率変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明による第３の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記励起光照射手段から射出される前記励起光の強度または前記光照射手段から射出される前記光の強度を変更する光強度変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明による第４の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
なお、上記「撮像条件」とは、撮像手段における露光時間や、あるいは撮像手段が光電変換素子から構成されるものであれば光電変換率等を意味している。
【００２３】
本発明による第５の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段および前記生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更する演算条件変更手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明による第６の蛍光診断画像生成装置は、上記色情報割当蛍光診断画像生成装置において、
前記第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段と、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段および前記生体組織の測定部位に応じて、前記増幅手段における増幅率を変更する増幅率変更手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
なお、上記各蛍光診断画像生成装置において、各変更手段は、測定部位が異なっても、組織性状と色情報との関係が略同一となるように、種々の設定を変更するものであることが望ましい。
【００２６】
また、第１の撮像手段および第２の撮像手段は、同一のものを使用してもよいし、別個に設けたものを使用してもよい。また、上記光として励起光を使用する場合であれば、励起光照射手段と光照射手段は同一のものを使用してもよいし、別個に設けたものを使用してもよい。
【００２７】
上記各蛍光診断画像生成装置が、参照光が前記生体組織において反射される反射光の強度に基づいて、反射画像データを取得する反射画像データ取得手段とを備え、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、前記比率に応じて色情報を割り当てるとともに、さらに、前記反射画像データの画素値に応じて、輝度情報を割り当てて前記蛍光診断画像データを生成するものであれば、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記画素値に対して割り当てる輝度情報を変更する輝度情報割当変更手段を備えるものであってもよい。なお、測定部位が平坦で凹凸の少ない構造である場合には、前記反射画像データの画素値が大きい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を設定し、測定部位が凹凸の多い複雑な構造である場合には、前記反射画像データの画素値が小さい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を設定してもよい。
【００２８】
また、蛍光診断画像生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態であってもよい。なお、上記励起光照射手段は、光源として、Ｇａ−Ｎ系半導体レーザを備えるものであってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明による第１の蛍光診断画像生成装置は、画素毎に、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てた光診断画像データを生成して出力するものであり、生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３０】
本発明による第２の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、生体組織の測定部位に応じて、第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段の増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３１】
本発明による第３の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、生体組織の測定部位に応じて、励起光照射手段から射出される励起光の強度または光照射手段から射出される光の強度を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３２】
本発明による第４の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、生体組織の測定部位に応じて、第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００３３】
本発明による第５の蛍光診断画像生成装置は、前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、生体組織の測定部位に応じて、第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件および蛍光演算値を求める際の演算条件を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。また、撮像条件の変更に伴うＳ／Ｎの変化等を考慮して、撮像条件および演算条件の変更量を決定でき、組織性状を一層容易に認識できる蛍光診断画像データを生成することができる。
【００３４】
本発明による第６の蛍光診断画像生成装置は、蛍光画像データの画素値と補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する際に、第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件および増幅手段における増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像データの色情報に基づいて組織性状を容易に認識することができる。また、撮像条件の変更に伴うＳ／Ｎの変化等を考慮して、撮像条件および増幅率の変更量を決定でき、組織性状を一層容易に認識できる蛍光診断画像データを生成することができる。
【００３５】
前記蛍光診断画像データ生成手段が、前記比率に応じて色情報を割り当てるとともに、反射画像データの画素値に応じて、輝度情報を割り当てて前記蛍光診断画像データを生成するものであり、前記生体組織の測定部位に応じて、前記画素値に対して割り当てる輝度情報を変更する輝度情報割当変更手段を備えるものであれば、例えば測定部位が平坦で凹凸の少ない構造である食道などの場合には、前記反射画像データの画素値が大きい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を設定し、測定部位が凹凸の多い複雑な構造である十二指腸等である場合には、前記反射画像データの画素値が小さい領域の凹凸を強調するよう輝度割当を変更することにより、測定部位が複数種類ある場合であっても、各々の測定部位の構造に適した輝度割当を有する蛍光診断画像データを生成することができ、組織性状の識別精度が向上する。
【００３６】
また本蛍光診断画像生成装置の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡装置の形態であれば、本装置の利便性を一層向上することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、図２〜図４を参照して、本発明による第１の蛍光診断画像生成装置を適用した第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図２は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図３および図４は本蛍光内視鏡装置に搭載される光学フィルタおよび切換フィルタの模式図である。
【００３８】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像２を表示する通常画像モード、または生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像と、測定部位情報とに基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像３を表示する蛍光診断画像モードにより動作するものである。２つのモードの切り替え、および測定部位情報の入力は、入力装置６０１ からの手動操作により行われる。
【００３９】
通常画像モードにおいては、面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光Ｌｇ、Ｂ光Ｌｂ）を照射された生体観察部１の反射光による通常像をスコープ部１０の先端に設けられたＣＣＤ撮像素子１０１ により撮像して、通常のカラー信号処理により作成した通常画像２をモニタ７０上に表示する。
【００４０】
蛍光診断画像モードにおいては、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から狭帯域蛍光画像データと広帯域蛍光画像データとを、ＣＣＤ撮像素子１０１ を用いて取得し、両蛍光画像データの画素値の除算値である規格化蛍光演算値を求め、該規格化蛍光演算値と、演算テーブルに基づいて算出された標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光によるＩＲ反射像ＺｓをＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像したＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍光診断画像３をモニタ７０上に表示するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて演算テーブルが変更され、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報が変更されて、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像３が表示される。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図１に示すように、先端にＣＣＤ撮像素子１０１ を備え、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１０、通常像撮像用の照明光である面順次光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光源と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源と、ＩＲ反射像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源とを備える照明ユニット２０、狭帯域蛍光画像データと広帯域蛍光画像データの画素値から規格化蛍光演算値を算出し、該規格化蛍光演算値と演算テーブルから標準蛍光演算値を算出し、この標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成して、蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット３０、通常画像データの生成と、その通常画像データおよび蛍光画像処理ユニット３０から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力する通常画像処理ユニット４０、ＣＣＤ撮像素子１０１ の動作を制御するＣＣＤ駆動ユニット５０、各ユニットの動作を制御するコントローラ６０、該コントローラ６０に接続されている入力部６０１ および通常画像２または蛍光診断画像３を表示する表示手段としてのモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２０、蛍光画像処理ユニット３０、通常画像処理ユニット４０、ＣＣＤ駆動ユニット５０およびコントローラ６０はプロセッサ部９０を構成し、スコープ部１０とプロセッサ部９０およびプロセッサ部９０とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００４２】
スコープ部１０は、内部に先端まで延びるライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ を備えている。ライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ の先端部、即ちスコープ部１０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。ＣＣＤケーブル１０３ の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１０６ がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１０１ が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１０１ には、プリズム１０７ が取り付けられている。また、プリズム１０７ と対物レンズ１０５ の間には、波長４２０ｎｍ以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ１０８ が取り付けられている。
【００４３】
ライトガイド１０２ は、面順次光用のライトガイド１０２ａ、励起光用のライトガイド１０２ｂおよび参照光用のライトガイド１０２ｃがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイドは、照明ユニット２０へ接続されている。
【００４４】
ケーブル１０３ は、ＣＣＤ撮像素子１０１ の駆動信号が送信される駆動ライン１０３ａと、ＣＣＤ撮像素子１０１ から画像信号を読み出す出力ライン１０３ｂとが組み合わされている。駆動ライン１０３ａの一端は、ＣＣＤ駆動ユニット５０に接続され、出力ライン１０３ｂの一端は、蛍光画像処理ユニット３０および通常画像処理ユニット４０へ接続されている。
【００４５】
モザイクフィルタ１０６ は、図３に示すように、４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長帯域の光を透過させる狭帯域フィルタ１０６ａと、全波長帯域の光を透過させる全波長帯域フィルタ１０６ｂが交互に組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子１０１ の画素に一対一で対応している。
【００４６】
照明ユニット２０は、白色光を射出する白色光源２０１ 、白色光源用電源２０２ 、白色光をＲ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂに、順次色分解するための切換フィルタ２０４ 、切換フィルタ２０４ を回転させるフィルタ回転部２０５ 、蛍光像撮像用の波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体レーザ２０６ および半導体レーザ用電源２０７ 、ＩＲ反射像撮像用の近赤外光である参照光Ｌｓを発する参照光源２０９ 、その参照光源２０９ に電気的に接続される参照光源用電源２１０ を備えている。
【００４７】
上記切換フイルタ２０４ は、図４に示すように、Ｒ光Ｌｒを透過するＲフィルタ２０４ａ、Ｇ光Ｌｇを透過するＧフィルタ２０４ｂ、Ｂ光Ｌｂを透過するＢフィルタ２０４ｃとから構成されている。
【００４８】
蛍光画像処理ユニット３０は、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された画像信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、該信号処理回路３０１ から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路３０２ 、デジタル化された画像信号を、モザイクフィルタ１０６ の狭帯域フィルタ１０６ａと対応する画素で受光した画像信号からなる狭帯域蛍光画像データと、全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した画像信号からなる広帯域蛍光画像データとで、異なる記憶領域に保存する画像メモリ３０３ と、該画像メモリ３０３ に記憶された隣接する画素で撮像された狭帯域蛍光画像データの画素値を広帯域蛍光画像データの画素値で除算した除算値である規格化蛍光演算値を求め、この規格化蛍光演算値と後述するコントローラ６０の演算テーブル変更部６０２ により設定された演算テーブルに基づいて、標準蛍光演算値を算出する蛍光演算値算出部３０４ と、予め記憶されている色情報テーブルに基づいて、標準蛍光演算値に対応する色情報を作成し、コントローラ６０の輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、後述する画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応した輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、後述するビデオ信号処理回路４０５ へ出力する蛍光診断画像生成部３０５ と、参照光Ｌｓが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された画像信号のうち、モザイクフィルタ１０６ の全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した画像信号にプロセス処理を施す信号処理回路３０６ 、該信号処理回路３０６ から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路３０７ 、デジタル化された画像信号からなるＩＲ反射画像データを保存する画像メモリ３０８ とを備えている。
【００４９】
通常画像処理ユニット４０は、Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇまたはＢ光Ｌｂが照射された時に、モザイクフィルタ１０６ の全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した画像信号にプロセス処理を施す信号処理回路４０１ 、該信号処理回路４０１ から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路４０２ 、デジタル化された画像信号を各色毎の画像（Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像）として保存する画像メモリ４０３ 、該画像メモリに保存された各色毎の画像から通常画像ータを生成する通常画像生成部４０４ 、通常画像を表示する際には、上記通常画像生成部４０４ から出力された通常画像データをビデオ信号に変換して出力し、また蛍光診断画像を表示する際には、上記の蛍光診断画像生成部３０５ から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路４０５ を備えている。
【００５０】
コントローラ６０は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。また、測定部位情報に応じて演算テーブルを蛍光演算値算出部３０４ へ設定する演算テーブル変更部６０２ および測定部位情報に応じた輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３０５ へ設定する輝度情報割当変更部６０３ とを備えている。なお、演算テーブル変更部６０２ および輝度情報割当変更部６０３ における各テーブルの設定方法に関しては後述する。
【００５１】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。通常画像モードにおいては、面順次光の照射、通常像の撮像および通常画像２の表示が行われ、蛍光診断画像モードにおいては、励起光Ｌｅまたは参照光Ｌｓの照射と、蛍光像の撮像またはＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、蛍光像およびＩＲ反射像に基づいた蛍光診断画像３が表示される。
【００５２】
まず、通常画像モードにおける動作を説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１０を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１０先端を生体観察部１の近傍に誘導する。
【００５３】
最初に、Ｒ画像を取得する際の動作を説明する。コントローラ６０からの信号に基づき、白色光源用電源２０２ が駆動され、白色光源２０１ から白色光が射出される。白色光は、集光レンズ２０３ により集光され、切換フィルタ２０４ を透過する。切換フィルタ２０４ では、コントローラ６０からの信号に基づいて、Ｒフィルタ２０４ａが光路上に配置されている。このため、白色光は、切換フイルタ２０４ を透過するとＲ光Ｌｒとなる。Ｒ光Ｌｒは、ライトガイド１０２ａに入射され、スコープ部１０の先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００５４】
生体観察部１で反射されたＲ光Ｌｒの反射光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上にＲ光反射像Ｚｒとして結像される。ＣＣＤ撮像素子１０１ より出力された画像信号の中で、モザイクフィルタ１０６ の全波長帯域フィルタ１０６ｂと対応する画素で受光した信号のみが、通常画像処理ユニット４０の信号処理回路４０１ で、プロセス処理を施されＲ画像信号として出力され、残りの信号は破棄される。Ｒ画像信号は、Ａ／Ｄ 変換回路４０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ４０３ のＲ画像の記憶領域へ記憶される。以後、同様な動作によりＧ画像およびＢ画像が取得され、それぞれ、画像メモリ４０３ のＧ画像の記憶領域およびＢ画像の記憶領域へ記憶される。
【００５５】
Ｒ画像、Ｇ画像およびＢ画像が画像メモリ４０３ に記憶されると、表示タイミングに合わせて通常画像生成部４０４ において、３色の画像から通常画像データが生成され出力される。ビデオ信号処理回路４０５ では、通常画像データをビデオ信号に変換し、モニタ７０に出力する。モニタ７０には、カラー画像である通常画像２が表示される。
【００５６】
次に蛍光診断画像を表示する際の動作について説明する。観察者は、入力部６０１ を用いて、蛍光診断画像モードを選択する。また、この際に観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６０の演算テーブル変更部６０２ には、予め各測定部位毎に異なる演算テーブルが記憶されている。
【００５７】
以下、演算テーブル変更部６０２ に記憶された各測定部位ごとの演算テーブルの作成方法を簡単に説明する。予め蛍光診断画像生成部３０５ には、標準蛍光演算値ＮＦ’が１．０から０までの変化に対して緑〜黄〜赤を割り当てる色情報テーブルが記憶されている場合について、食道を例として説明を行う。まず複数の被験者の正常な食道に対して、それぞれ励起光を照射して発せられた蛍光から規格化蛍光演算値ＮＦを取得し、これらの平均値ＮＦＡおよび標準偏差ＮＦＳを算出する。食道では、ＮＦＡ＝０．５９であり、ＮＦＳ＝０．０５となる。次に平均値ＮＦＡと標準偏差ＮＦＳとの和である割当最大値ＮＦＢ＝０．６４を算出する。
【００５８】
本実施の形態においては、図６に１点破線で示すように、上記の割当最大値ＮＦＢ＝０．６４から０までの変化に対して標準蛍光演算値ＮＦ’１．０から０（すなわち緑〜黄〜赤）を割り当てるように演算テーブルを作成する。なお、より詳細に色情報の割り当てを変化させたい場合等には、０点を通らない直線、あるいは曲線等で表すことのできる演算テーブルを作成すればよい。
【００５９】
各測定部位毎に同様に、正常な部位から規格化蛍光演算値を取得し、平均値ＮＦＡおよび標準偏差ＮＦＳを求め、それらの和である割当最大値ＮＦＢを算出する。図５は、食道、胃、十二指腸および大腸の平均値ＮＦＡ、標準偏差ＮＦＳおよび割当最大値ＮＦＢを示す図である。
【００６０】
それぞれの測定部位毎に割当最大値ＮＦＢに基づいて、規格化蛍光演算値が最大割当値ＮＦＢから０に対して、標準蛍光演算値ＮＦ’の１．０から０（すなわち緑〜黄〜赤）を割り当てるように演算テーブルを作成する。図６に示すような４種類の直線で表される演算テーブルが作成される。この４種類の演算テーブルは、測定部位に対応して、予め演算テーブル変更部６０２ に記憶される。
【００６１】
蛍光診断画像モードが選択され、測定部位情報が入力されると、演算テーブル変更部６０２ では、入力された測定部位に対応した演算テーブルを蛍光演算値算出部３０４ に設定する。
【００６２】
また、コントローラ６０の輝度情報割当変更部６０３ には、予め各測定部位毎に異なる輝度情報テーブルが記憶されている。図７に示すように、組織の凹凸が多い胃および十二指腸に対しては、点線で示すガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度情報テーブルが記憶され、比較的平坦な組織である食道や大腸に対しては、実線で示すガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度情報テーブルが記憶されている。
【００６３】
ガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度情報テーブルが選択された場合には、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、この画素値の変化に対して、輝度の変化が大きく画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が小さくなる。このため、この輝度情報テーブルを用いた蛍光診断画像は、画素値が小さい領域、すなわち胃や十二指腸の凹部における組織の凹凸の観察も詳細に行うことができる。
【００６４】
一方、ガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルが選択された場合には、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、規格化蛍光演算値の変化に対して、輝度の変化が小さく、画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が大きくなる蛍光診断画像が表示される。このため、この輝度情報テーブルを用いて生成された蛍光診断画像は、画素値が大きい領域における組織の凹凸の観察を詳細に行うことができるため、画素値の小さい領域が少ない平坦な食道や大腸の観察に適した蛍光診断画像である。
【００６５】
蛍光診断画像モードが選択され、測定部位情報が入力されると、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３０５ に設定する。
【００６６】
上記の各設定が終了後、実際の撮像が開始される。まず、コントローラ６０からの信号に基づき、励起光源用電源２０７ が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ２０６ から波長４１０ｎｍの励起光Ｌｅが射出される。励起光Ｌｅは、レンズ２０８ を透過し、ライトガイド１０２ｂに入射され、スコープ部１０先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００６７】
励起光Ｌｅを照射されることにより生じる生体観察部１からの蛍光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、モザイクフィルタ１０６ を透過して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上に蛍光像Ｚｊとして結像される。この際励起光Ｌｅの反射光は、励起光カットフィルタ１０８ によりカットされるため、ＣＣＤ撮像素子１０１ に入射することはない。ＣＣＤ撮像素子１０１ では、蛍光像Ｚｊが受光されて、光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【００６８】
ＣＣＤ撮像素子１０１ から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット３０の信号処理回路３０１ で、プロセス処理を施され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、狭帯域フィルタ１０６ａを透過した狭帯域蛍光画像データと全帯域フィルタ１０６ｂを透過した広帯域蛍光画像データに分けて、画像メモリ３０３ の記憶領域へ記憶される。蛍光演算値算出部３０４ では、隣合う画素毎に、狭帯域蛍光画像データの画素値を広帯域蛍光画像データの画素値で除算した規格化蛍光演算値ＮＦを求め、さら演算テーブル変更部６０２ により設定された演算テーブルに基づいて、各画素毎の標準蛍光演算値ＮＦ’を算出して記憶する。
【００６９】
次に参照光ＬｓのＩＲ反射像Ｚｓを撮像する際の動作を説明する。コントローラ６０からの信号に基づき、参照光源用電源２１０ が駆動され、参照光源から近赤外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌｓは、レンズ２１１ を透過し、ライトガイド１０２ｃに入射され、スコープ部先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００７０】
生体観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、モザイクフィルタ１０６ を透過して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上にＩＲ反射像Ｚｓとして結像される。ＣＣＤ撮像素子１０１ では、ＩＲ反射像Ｚｓが受光されて光電変換され、光の強弱に応じた画像信号に変換されて出力される。
【００７１】
ＣＣＤ撮像素子１０１ から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット３０の信号処理回路３０６ で、全帯域フィルタ１０６ｂに対応する画素で受光された信号のみが、プロセス処理を施されて出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０７ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３０８ へＩＲ反射画像データとして記憶される。
【００７２】
画像メモリ３０８ へＩＲ反射画像データが記憶されると、蛍光診断画像生成部３０５ では、まず、各画素毎に標準蛍光演算値に対応する色情報（標準蛍光演算値の１．０から０への変化に対して、緑〜黄〜赤が割り当てられる）を作成し、また設定されている輝度テーブルを用いて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応する輝度情報を作成し、これらの色情報と輝度情報から蛍光診断画像データを生成してビデオ信号処理回路４０５ へ出力する。
【００７３】
ビデオ信号処理回路４０５ では、この蛍光診断画像データをビデオ信号に変換し、モニタ７０に出力する。モニタ７０には、疑似カラー画像である蛍光診断画像３が表示される。
【００７４】
観察者が測定部位情報として、食道を入力した場合であれば、演算テーブルとして図６に１点破線で示す傾きが小さい演算テーブル設定され、規格化蛍光演算値の値が０．６４以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり色情報として緑が割り当てられ、０．６４から０．３２までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり色情報として緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．３２から０までは標準蛍光演算値は０．５から０．０となり色情報として黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は、０．４４となるため、赤みががった黄色で表示される。また輝度情報テーブルとして図７に実線で示されるガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルが選択されているため、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、規格化蛍光演算値の変化に対して、輝度の変化が小さく、画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が大きくなるので、画素値が大きい領域における組織の凹凸の観察を詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が高く、平坦な構造を有する食道の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７５】
観察者が測定部位情報として、胃を入力した場合であれば、演算テーブルとして図６に実線で示す傾きが中程度の演算テーブルが設定され、規格化蛍光演算値の値が０．５６以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり、色情報として緑が割り当てられ、０５６から０．２８までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり、色情報としては緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．２８から０までは標準蛍光演算値は０．５から０となり色情報としては黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は０．５となるため、黄色で表示される。また輝度情報テーブルとして図７にガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルが選択されているため、ＩＲ反射画像データの画素値が小さい場合には、この画素値の変化に対して輝度の変化が大きいため、画素値が小さい領域、例えば胃の凹部における組織の凹凸の観察も詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が中程度で、凹凸が多い胃の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７６】
観察者が測定部位情報として、十二指腸を入力した場合であれば、色情報テーブルとして、図６に２点破線で示す傾きが大きい色情報テーブルが設定され、規格化蛍光演算値の値が０．４６以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり、色情報として緑が割り当てられ、０４６から０．２３までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり、色情報としては緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．２３から０までは標準蛍光演算値は０．５から０となり色情報としては黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は０．６１となるため、緑がかった黄色で表示される。また輝度情報テーブルとしてガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルが選択されているため、画素値が小さい領域、例えば十二指腸の凹部における組織の凹凸の観察も詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が小さく、凹凸が多い十二指腸の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７７】
観察者が測定部位情報として、大腸を入力した場合であれば、色情報テーブルとして図６に点線で示す傾きが中程度の色情報テーブルが設定され、規格化蛍光演算値の値が０．５８以上であれば標準蛍光演算値は１．０以上となり、色情報として緑が割り当てられ、０．５８から０．２９までは標準蛍光演算値は１．０から０．５となり、色情報としては緑から黄色が割り当てられ、規格化蛍光演算値の値が０．２９から０までは標準蛍光演算値は０．５から０となり色情報としては黄色から赤が割り当てられる。このため、例えば規格化蛍光演算値が、０．２８であれば、標準蛍光演算値は０．４８となるため、かすかに赤みががった黄色で表示される。また輝度情報テーブルとして図７にガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルが選択されているため、ＩＲ反射画像データの画素値が大きくなるにつれ、画素値の変化に対する輝度の変化が大きくなるので、画素値が大きい領域における組織の凹凸の観察を詳細に行うことができる。すなわち、このような蛍光診断画像は、規格化蛍光強度が中程度で、平坦な構造を有する大腸の蛍光診断画像として適切なものである。
【００７８】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、規格化蛍光演算値から標準蛍光演算値を算出する際の演算テーブルを変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像３の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【００７９】
また、生体観察部の測定部位に応じて、ＩＲ反射画像データの画素値に対して割り当てる輝度情報を変更しているので、各々の測定部位において、測定部位の構造に適した輝度割当を有する蛍光診断画像データを生成することができ、組織性状の識別精度が向上する。
【００８０】
次に、図８および図９を参照して、本発明による第２の蛍光診断画像生成装置を適用した第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図８は蛍光内視鏡装置の概略構成図であり、図９は、本蛍光内視鏡装置に搭載されるモザイクフィルタの模式図である。なお、図８においては図２中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００８１】
この蛍光内視鏡装置は、通常のカラー画像である通常画像２’、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像４とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【００８２】
また、蛍光診断画像を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データを所定の増幅率で増幅し、この増幅された蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて蛍光画像データを増幅する増幅率を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更し、各々の測定部位に適した表示色および輝度を有する蛍光診断画像４が表示される。また蛍光収率演算値を算出する際にコンボリューション処理が施されるものであり、入力された測定部位情報に応じて、コンボリューションサイズが変更され、測定部位の蛍光強度に適したコンボリューション処理が施された蛍光診断画像４が表示される。
【００８３】
本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、図８に示すように、先端にＣＣＤ撮像素子１０１ を備え、患者の病巣と疑われる部位に挿入されるスコープ部１１、通常像撮像用の照明光である白色光Ｌｗを射出する光源と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源と、ＩＲ反射像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源とを備える照明ユニット２１、広帯域蛍光画像データの画素値およびＩＲ反射画像データの画素値から蛍光収率演算値を算出し、該蛍光収率演算値から色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値から輝度情報を作成して、蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット３１、通常画像データの生成と、その通常画像データおよび蛍光画像処理ユニット３１から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力する通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ撮像素子１０１ の動作を制御するＣＣＤ駆動ユニット５１、各ユニットの動作を制御するコントローラ６１、該コントローラ６１に接続されている入力装置６０１および通常画像２’および蛍光診断画像４を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３１、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５１およびコントローラ６１はプロセッサ部９１構成し、スコープ部１１とプロセッサ部９１およびプロセッサ部９１とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【００８４】
スコープ部１１は、内部に先端まで延びるライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ を備えている。ライトガイド１０２ およびＣＣＤケーブル１０３ の先端部、即ちスコープ部１１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。ＣＣＤケーブル１０３ の先端部には、微少な帯域フィルタがモザイク状に組み合わされたモザイクフィルタ１１１ がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１０１ が接続され、該ＣＣＤ撮像素子１０１ には、プリズム１０７ が取り付けられている。また、プリズム１０７ と対物レンズ１０５ の間には、波長４２０ｎｍ以下の波長の光をカットする励起光カットフィルタ１０８ が取り付けられている。
【００８５】
モザイクフィルタ１１１ は、図９に示すように、５２０ｎｍ〜６００ｎｍの波長帯域の光を透過させるＧフィルタ１１１ａと、波長４３０ｎｍ〜６００ｎｍの波長帯域の光を透過させるＣｙフィルタ１１１ｂと、波長５２０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過させるＹｅフィルタ１１１ｃとが組み合わされ、各帯域フィルタはＣＣＤ撮像素子１０１ の画素に一対一で対応している。
【００８６】
照明ユニット２１は、白色光Ｌｗを射出する白色光源２０１ 、白色光源用電源２０２ 、励起光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体レーザ２０６ 、半導体レーザ用電源２０７ 、参照光Ｌｓを発する参照光源２０９ 、および参照光源用電源２１０ を備えている。
【００８７】
蛍光画像処理ユニット３１は、後述するコントローラ６１の増幅率変更部６１１ で設定された増幅率に基づいて、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された信号を増幅する増幅部３１５ 、プロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、該信号処理回路３０１ で得られた画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路３０２ 、デジタル化された画像信号を一時的に記憶する画像メモリ３１１ 、該画像メモリ３１１ に記憶された画像信号から、後述するコントローラ６１のコンボリューションサイズ変更部６１２ により設定されたコンボリューションサイズに従ってコンボリューション処理を施し、広帯域蛍光画像データを算出して記憶する演算・画像メモリ３１２ 、該演算・画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像データの画素値を、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出する蛍光演算値算出部３１３ 、色情報テーブルに基づいて、蛍光収率演算値に対応する色情報を作成し、コントローラ６１の輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応した輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力する蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７およびデジタル化された画像信号のうち、モザイクフィルタ１１１ のＹｅフィルタ１１１ｃと対応する画素で受光した画像信号であるＩＲ反射画像データを保存する画像メモリ３０８ とを備えている。
【００８８】
通常画像処理ユニット４１は、白色光Ｌｗが照射された時に、モザイクフィルタ１１１ の各微少フィルタと対応する画素で受光した信号にプロセス処理を施す信号処理回路４１１ 、該信号処理回路から出力された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ 変換回路４０２ 、デジタル化された画像信号を保存する画像メモリ４０３ 、該画像メモリに保存された画像信号から通常画像データを生成する通常画像生成部４１２ 、通常画像を表示する際には、該通常画像生成部４１２ から出力された通常画像データをビデオ信号に変換して出力し、また蛍光診断画像を表示する際には、上記の蛍光診断画像生成部３１４ から出力された蛍光診断画像データをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路４０５ を備えている。
【００８９】
コントローラ６１は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。また、測定部位情報に応じて蛍光画像信号の増幅率を増幅部３１５ へ設定する増幅率変更部６１１ および測定部位情報に応じた輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ へ設定する輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定するコンボリューションサイズ変更部６１２ を備えている。なお、増幅率変更部６１１ における増幅率の設定方法およびコンボリューションサイズ変更部６１２ におけるコンボリューションサイズの設定方法に関しては後述する。
【００９０】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１１を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１１の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像４が同時にモニタ７０に表示される。
【００９１】
まず、通常画像の表示動作を説明する。コントローラ６１からの信号に基づき、白色光源用電源２０２ が駆動され、白色光源２０１ から白色光Ｌｗが射出される。白色光Ｌｗは、集光レンズ２０３ により集光され、ライトガイド１０２ａに入射され、スコープ部１１の先端まで導光された後、照明レンズ１０４ から生体観察部１へ照射される。
【００９２】
生体観察部１で反射された白色光Ｌｗの反射光は、集光レンズ１０５ により集光され、プリズム１０７ に反射して、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上に白色光反射像Ｚｗ（通常像）として結像される。ＣＣＤ撮像素子１０１ より出力された信号は、通常画像処理ユニット４１の信号処理回路４１１ で、プロセス処理を施されて出力され、Ａ／Ｄ 変換回路４０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ４０３ へ各画素毎に記憶される。表示タイミングに合わせて通常画像生成部４１２ において、各微少フィルタに対応する３色の画像信号からＲＧＢ信号が算出され、該ＲＧＢ信号に基づいて通常画像データが生成されて出力される。ビデオ信号処理回路４０５ では、通常画像データをビデオ信号に変換し、モニタ７０に出力する。モニタ７０には、カラー画像である通常画像２’が表示される。
【００９３】
次に蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６１の増幅率変更部６１１ には、予め各測定部位毎に異なる増幅率が記憶されている。
【００９４】
以下、各測定部位毎の増幅率の決定方法を簡単に説明する。食道、胃、十二指腸および大腸について、複数の被験者の正常な組織から蛍光収率演算値を取得する。各部位毎に、蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡおよび標準偏差ＡＦＳを算出し、割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを算出する。図１０は、食道、胃、十二指腸および大腸の平均値ＡＦＡ（棒線）、標準偏差ＡＦＳ（縦線）および割当最大値ＡＦＢ（棒線＋縦線）を示す図である。
【００９５】
それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値、例えば０．１５になるように、各測定部位ごとに増幅率が決められている。すなわち、測定部位が食道であれば、増幅率は、０．１５／０．１２＝１．２５である。同様に、胃に対する増幅率は、０．１５／０．１２２＝１．２３であり、十二指腸に対する増幅率は０．１５／０．０８２＝１．８３であり、大腸に対する増幅率は、０．１５／０．１４４＝１．０４である。これらの増幅率は、測定部位に対応して、予め増幅率割当変更部６１１ に記憶される。
【００９６】
また、コントローラ６１のコンボリューションサイズ変更部６１２ には、予め各測定部位毎に異なるコンボリューションサイズが記憶されている。食道および大腸に対しては、発せられる蛍光の強度が大きいため、コンボリューションサイズとしては１＊１が記憶され、胃に対しては、３＊３が記憶され、十二指腸に対しては５＊５が記憶されている。なお、本実施の形態においては、説明を簡単にするために、コンボリューションサイズとして比較しやすい数値を用いたが、実際には、各測定部位毎のＳ／Ｎのバラツキを測定し、これらのＳ／Ｎのバラツキが抑制されるようにコンボリューションサイズを設定することが望ましい。
【００９７】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、増幅率変更部６１１ では、入力された測定部位に対応した増幅率を増幅部３１５ へ設定し、コンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【００９８】
まず、コントローラ６１からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。ＣＣＤ撮像素子１０１ で受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、蛍光画像処理ユニット３１の増幅部３１５ において設定された増幅率で増幅され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶される。
【００９９】
演算・画像メモリ３１２ では、まず、隣接した画素毎に、モザイクフィルタ１１１ のＣｙフィルタ１１１ｂと対応する画素で受光した画像信号の画素値にＹｅフィルタ１１１ｃと対応する画素で受光した画像信号の画素値を加算し、その加算値からＧフィルタ１１１ａと対応する画素で受光した画像信号の画素値を減算して、仮広帯域蛍光画像データを作成する。なお、Ｙｅ（Ｒ＋Ｇ）フィルタ＋Ｃｙ（Ｂ＋Ｇ）フィルタ−Ｇフィルタの波長帯域は、Ｒ＋Ｇ＋Ｂとなりほぼ全波長帯域となる。
【０１００】
測定部位が食道および大腸であれば、コンボリューションサイズは１＊１であるため、上記の仮広帯域蛍光画像データをそのまま広帯域蛍光画像データとして設定する。
【０１０１】
測定部位が胃であれば、コンボリューションサイズは３＊３であるため、上記の仮広帯域蛍光画像データの各画素毎に、その画素を中心とする縦横３×３個の画素値の平均値を算出し、その値を新たな画素値として記憶して、広帯域蛍光画像データを作成する。
【０１０２】
測定部位が十二指腸であれば、コンボリューションサイズは５＊５であるため、上記の仮広帯域蛍光画像データの各画素毎に、その画素を中心とする縦横５×５個の画素値の平均値を算出し、その値を新たな画素値として記憶して、広帯域蛍光画像データを作成する。
【０１０３】
次に参照光Ｌｓが、生体観察部１へ照射され、生体観察部１で反射された参照光Ｌｓの反射光は、ＣＣＤ撮像素子１０１ 上にＩＲ反射像Ｚｓとして結像されて、画像信号に変換されて出力される。
【０１０４】
ＣＣＤ撮像素子１０１ から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット３１の信号処理回路３０６ で、５２０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過させるＹｅフィルタ１１１ｃに対応する画素で受光された信号のみが、プロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０７ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３０８ へＩＲ反射画像データとして記憶される。
【０１０５】
蛍光演算値算出部３１３ では、対応する画素毎に、演算・画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像の画素値を、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出する。
【０１０６】
蛍光診断画像生成部３１４ では、予め設定されている色情報テーブル（蛍光収率演算値の０．１５から０への変化に対して、緑〜黄〜赤が割り当てられる）に基づいて、蛍光収率演算値に対応する色情報を作成し、輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に対応した輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力する。
【０１０７】
なお、測定部位が食道であれば、増幅率１．２５で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューション処理は施されない）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と図７にガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。
【０１０８】
また、測定部位が胃であれば、増幅率１．２３で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューションサイズ３＊３のコンボリューション処理が施されたもの）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と、図７にガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルとに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。コンボリューション処理により、解像度が多少低下するが、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像４が表示される。すなわち、胃においては、発せられる蛍光の強度がさほど大きくなく、胃の蛍光診断画像はノイズの影響をかなり受けやすいため、解像度を多少低下させても、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像４を表示することが望ましい。
【０１０９】
測定部位が十二指腸であれば、増幅率１．８３で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューションサイズ５＊５のコンボリューション処理が施されたもの）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と、図７にガンマ曲線（γ＝２．５）で表される輝度テーブルとに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。コンボリューション処理により、解像度が低下するが、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像４が表示される。十二指腸においては、発せられる蛍光の強度が小さいため、十二指腸の蛍光診断画像データはノイズの影響を受けやすいので、解像度を低下させても、Ｓ／Ｎが向上した蛍光診断画像データを作成することが望ましい。
【０１１０】
測定部位が大腸であれば、増幅率１．０４で増幅された広帯域蛍光画像データの画素値を用いて算出された蛍光収率演算値（コンボリューション処理は施されない）に基づいて色情報が生成され、またＩＲ反射画像データの画素値と図７にガンマ曲線（γ＝０．４）で表される輝度テーブルに基づいて輝度情報が生成され、両情報が合成された蛍光診断画像４がモニタ７０に表示される。
【０１１１】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際の増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１１２】
また、第１の実施の形態と同様に、生体観察部の測定部位に応じて、ＩＲ反射画像データの画素値に対して割り当てる輝度情報を変更しているので、各々の測定部位において、測定部位の構造に適した輝度割当を有する蛍光診断画像データを生成することができ、組織性状の識別精度が向上する。
【０１１３】
さらに、測定部位に応じて、コンボリューションサイズを変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので各測定部位の蛍光診断画像間のＳ／Ｎのバラツキが抑制され、組織性状の識別精度が一層向上する。
【０１１４】
なお、本実施の形態の変型例として、測定部位毎に上記コンボリューションサイズの代わりに、前述したオフセット数を変更するものも考えられる。この際には、発せられる蛍光の強度が小さい測定部位ほと、オフセット数を大きくすればよい。
【０１１５】
次に、図１１を参照して、本発明による第３の蛍光診断画像生成装置を適用した第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１１は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１１においては図８中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１１６】
この蛍光内視鏡装置は、第２の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像５とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１１７】
また、蛍光診断画像５を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて蛍光画像データを取得する際に、生体観察部１へ照射する励起光Ｌｅの光強度を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度を有する蛍光診断画像５が表示される。
【０１１８】
本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１１、通常像撮像用の照明光である白色光Ｌｗを射出する光源と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源と、ＩＲ反射像撮像用の参照光Ｌｓを射出する光源とを備える照明ユニット２２、広帯域蛍光画像データの画素値およびＩＲ反射画像データの画素値から蛍光演算値を算出し、該蛍光演算値から色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値から輝度情報を作成して、蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５１、各ユニットの動作を制御するコントローラ６２、該コントローラ６１に接続されている入力装置６０１および通常画像２’および蛍光診断画像５を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２２、蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５１およびコントローラ６２はプロセッサ部９２を構成し、スコープ部１２とプロセッサ部９２およびプロセッサ部９２とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１１９】
照明ユニット２２は、白色光源２０１ 、白色光源用電源２０２ 、励起光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体レーザ２０６ 、半導体レーザ用電源２２１ 、参照光源２０９ および参照光源用電源２１０ を備えている。半導体レーザ用電源２２１ は、後述するコントローラ６２の光強度変更部６２１ より設定された駆動電圧をＧａＮ系半導体レーザ２０６ へ印加するものである。
【０１２０】
蛍光画像処理ユニット３２は、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１０１ で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ 、画像メモリ３１１ 、演算・画像メモリ３１２ 、蛍光演算値算出部３１３ 、蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７および画像メモリ３０８ とを備えている。
【０１２１】
コントローラ６２は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。また半導体レーザ用電源２２１ へ、測定部位情報に応じて異なるＧａＮ系半導体レーザ２０６ へ印加する駆動電圧を設定する光強度変更部６２１ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、光強度変更部６２１ における駆動電圧の設定方法に関しては後述する。
【０１２２】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１１を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１１の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像５が同時にモニタ７０に表示される。
【０１２３】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６２の光強度変更部６２１ には、予め各測定部位毎に異なる駆動電圧が記憶されている。
【０１２４】
以下、各測定部位毎の駆動電圧の決定方法を簡単に説明する。食道、胃、十二指腸および大腸について、第２の実施形態と同様に、複数の被験者の正常な組織から蛍光収率演算値を取得し、図１０に示すように、各部位毎に、蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡ（棒線）および標準偏差ＡＦＳ（縦線）を算出し、割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを求める。それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値、例えば０．１５になるように、各測定部位ごとにＧａＮ系半導体レーザ２０６ へ印加する駆動電圧が決められる。
【０１２５】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、光強度変更部６２１ では、入力された測定部位に対応した駆動電圧を半導体レーザ用電源２２１ へ設定し、コンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【０１２６】
まず、コントローラ６１からの信号に基づき、半導体レーザ用電源２２１ は、測定部位に応じた駆動電圧をＧａＮ系半導体レーザ２０６へ印加し、所定の光強度を有する励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。ＣＣＤ撮像素子１０１ で受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶される。
【０１２７】
以後第２の実施の形態と同様の動作により、蛍光診断画像データが生成され、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力され、蛍光診断画像５がモニタ７０に表示される。
【０１２８】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際に生体観察部１へ照射する励起光Ｌｅの光強度を変更しているため、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像５の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１２９】
次に、図１２を参照して、本発明による第４の蛍光診断画像生成装置を適用した第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１２は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１２においては図８中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１３０】
この蛍光内視鏡装置は、第２の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像６とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１３１】
また、蛍光診断画像６を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて蛍光画像データを取得する際の露光時間を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像６が表示される。
【０１３２】
本発明の第４の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３、各ユニットの動作を制御するコントローラ６３、該コントローラ６３に接続されている入力装置６０１ および通常画像２’および蛍光診断画像６を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３２、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３およびコントローラ６３はプロセッサ部９３を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部９３およびプロセッサ部９３とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１３３】
スコープ部１３のＣＣＤケーブル１０３ の先端部には、モザイクフィルタ１１１ がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１３１ が接続されている。このＣＣＤ撮像素子１３１ は、ＣＣＤ駆動ユニット５３により駆動されるものである。
【０１３４】
ＣＣＤ駆動ユニット５３は、蛍光像を撮像する際には、後述するコントローラ６３の露光時間変更部６３１ より設定された露光時間で、ＣＣＤ撮像素子１３１ を露光させるものである。
【０１３５】
コントローラ６３は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。またＣＣＤ駆動ユニット５３へ、測定部位情報に応じて、蛍光像撮像時の露光時間を設定する露光時間変更部６３１ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、露光時間変更部６３１ における露光時間の設定方法に関しては後述する。
【０１３６】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１３を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１３の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像６が同時にモニタ７０に表示される。
【０１３７】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６３の露光時間変更部６３１ には、予め各測定部位毎に異なる露光時間が記憶されている。
【０１３８】
以下、各測定部位毎の露光時間の決定方法を簡単に説明する。食道、胃、十二指腸および大腸について、第２の実施の形態と同様に、図１０に示すような蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡ、標準偏差ＡＦＳおよび割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを算出する。それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値、例えば０．１５になるように、各測定部位ごとにＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間が決められる。
【０１３９】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、露光時間変更部６３１ では、入力された測定部位に対応した露光時間をＣＣＤ駆動ユニット５３ へ設定し、コンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【０１４０】
まず、コントローラ６３からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。なお、この際には、最も長い露光時間より長い間励起光Ｌｅは照射される。ＣＣＤ撮像素子１３１ は、露光時間変更部６３１ で設定された露光時間の間、蛍光像Ｚｊを受光し、受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶される。
【０１４１】
以後第２の実施の形態と同様の動作により、蛍光診断画像データが生成され、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力され、蛍光診断画像５がモニタ７０に表示される。
【０１４２】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際のＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像６の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１４３】
次に、図１３を参照して、本発明による第５の蛍光診断画像生成装置を適用した第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１３は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１３においては図１２中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１４４】
この蛍光内視鏡装置は、第４の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像７とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１４５】
また、蛍光診断画像７を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値から標準蛍光演算値を求め、該標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際の露光時間および標準蛍光演算値を求める際の演算テーブルを変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像７が表示される。
【０１４６】
本発明の第５の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３、各ユニットの動作を制御するコントローラ６４、該コントローラ６３に接続されている入力装置６０１ および通常画像２’および蛍光診断画像７を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３およびコントローラ６４はプロセッサ部９４を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部９４およびプロセッサ部９４とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１４７】
蛍光画像処理ユニット３５は、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１３１ で撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ 、画像メモリ３１１ 、演算・画像メモリ３１２ 、該画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像データの画素値を、画像メモリ３０８ に記憶されたＩＲ反射画像データの画素値で除算した除算値である蛍光収率演算値を求め、この蛍光収率演算値と後述するコントローラ６４の演算テーブル変更部６４１ により設定された演算テーブルに基づいて、標準蛍光演算値を算出する蛍光演算値算出部３４１ 、蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７および画像メモリ３０８ とを備えている。
【０１４８】
コントローラ６４は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。またＣＣＤ駆動ユニット５３へ、測定部位情報に応じて蛍光像撮像時の露光時間を設定する露光時間変更部６４１ と、測定部位情報に応じて演算テーブルを蛍光演算値算出部３１３ へ設定する演算テーブル変更部６４２ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、露光時間変更部６４１ および演算テーブル変更部６４２ における露光時間および演算テーブルの設定方法に関しては後述する。
【０１４９】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１３を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１３の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像７が同時にモニタ７０に表示される。
【０１５０】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６４の露光時間変更部６４１ および演算テーブル変更部６４２ には、予め各測定部位毎に異なる露光時間および演算テーブルが記憶されている。
【０１５１】
以下、各測定部位毎の露光時間および演算テーブルの決定方法を簡単に説明する。第４の実施形態と同様に、各測定部位毎に図１０に示す蛍光収率演算値の平均値ＡＦＡ、標準偏差ＡＦＳおよび割当最大値ＡＦＢ＝平均値ＡＦＡ＋標準偏差ＡＦＳを算出する。
【０１５２】
食道、胃および大腸においては、それぞれの測定部位の割当最大値ＡＦＢが均一の値である０．１５になるように、各測定部位ごとにＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間が決められる。十二指腸においては、割当最大値ＡＦＢが０．１になるように露光時間が決められる。
【０１５３】
また食道、胃および大腸においては、演算テーブルは、図１４に点線で示すように、蛍光収率演算値をそのまま標準蛍光演算値として用いる演算テーブルが記憶され、十二指腸においては、図１４に実線で示すような演算テーブルが記憶されている。
【０１５４】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、露光時間変更部６４１ では、入力された測定部位に対応した露光時間をＣＣＤ駆動ユニット５３へ設定し、演算テーブル変更部６４２ では、測定部位に対応した演算テーブルを蛍光演算値算出部３５１ へ設定する。またコンボリューションサイズ変更部６１２ では、入力された測定部位に対応したコンボシューションサイズを演算・画像メモリ３１２ へ設定し、輝度情報割当変更部６０３ では、入力された測定部位に対応した輝度情報テーブルを蛍光診断画像生成部３１４ に設定する。
【０１５５】
コントローラ６４からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。なお、この際には、最も長い露光時間より長い間励起光Ｌｅは照射されている。ＣＣＤ撮像素子１３１ は、露光時間変更部６４１ で設定された露光時間の間、蛍光像Ｚｊを受光し、受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶され、演算・画像メモリ３１２ において、広帯域蛍光画像データが作成される。
【０１５６】
蛍光演算値算出部３４１ では、対応する画素毎に、演算・画像メモリ３１２ に記憶された広帯域蛍光画像の画素値を、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出する。該蛍光収率演算値および演算テーブルに基づいて標準蛍光演算値を算出する。
【０１５７】
蛍光診断画像生成部３１４ では、この標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、コントローラ６４の輝度情報割当変更部６０３ により設定された輝度情報テーブルに基づいて、画像メモリ３０８ に保存されているＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、色情報と輝度情報を合成して蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力され、蛍光診断画像７がモニタ７０に表示される。
【０１５８】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際のＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間および標準蛍光演算値を算出する際の演算テーブルを変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像７の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。
【０１５９】
また、露光時間の変更と、演算テーブルの変更を組み合わせて使用することにより、露光時間の増加量を抑制することができ、撮像コマ数の低減を抑制できる。
【０１６０】
次に、図１５を参照して、本発明による第６の蛍光診断画像生成装置を適用した第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説明する。図１５は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、図１５においては図１３中の要素で同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【０１６１】
この蛍光内視鏡装置は、第２の実施の形態と同様に通常のカラー画像である通常画像２’と、生体観察部に励起光を照射して、生体観察部から発せられた蛍光による蛍光像と、生体観察部に近赤外光である参照光を照射して生体観察部で反射された反射光によるＩＲ反射像に基づいて生成された疑似カラー画像である蛍光診断画像８とを同時にモニタ上に表示するものである。このため、通常像、蛍光像およびＩＲ反射像の撮像は時分割で行われる。
【０１６２】
また、蛍光診断画像８を生成する際には、励起光Ｌｅが照射された生体観察部１から発せられた蛍光から取得した蛍光画像データから広帯域蛍光画像データを求め、また近赤外光である参照光Ｌｓを照射された生体観察部１の反射光からＩＲ反射画像データを取得し、各画素毎に広帯域蛍光画像データの画素値をＩＲ反射画像データの画素値で除算した蛍光収率演算値を算出し、この蛍光収率演算値から標準蛍光演算値を求め、該標準蛍光演算値に基づいて色情報を作成し、ＩＲ反射画像データの画素値に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報に基づいて蛍光診断画像を生成するものである。なお、入力された測定部位情報に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際の露光時間および広帯域蛍光画像データを取得する際の画像信号の増幅率を変更し、またＩＲ反射画像データの画素値に基づいて割り当てられる輝度情報を変更することにより、各々の測定部位に適した表示色および輝度により蛍光診断画像６が表示される。
【０１６３】
本発明の第６の実施の形態にかかる蛍光内視鏡装置は、スコープ部１３、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３、各ユニットの動作を制御するコントローラ６５、該コントローラ６５に接続されている入力装置６０１ および通常画像２’および蛍光診断画像８を表示するモニタ７０から構成されている。なお、照明ユニット２１、蛍光画像処理ユニット３５、通常画像処理ユニット４１、ＣＣＤ駆動ユニット５３およびコントローラ６５はプロセッサ部９５を構成し、スコープ部１３とプロセッサ部９５およびプロセッサ部９５とモニタ７０は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続されている。
【０１６４】
蛍光画像処理ユニット３５は、後述するコントローラ６５の増幅率変更部６５１ で設定された増幅率に基づいて、励起光Ｌｅが照射された時に、ＣＣＤ撮像素子１３１ で撮像された信号を増幅する増幅部３５１ 、増幅部で増幅された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０１ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ 、画像メモリ３１１ 、演算・画像メモリ３１２ 、蛍光演算値算出部３１３ 、蛍光診断画像生成部３１４ 、参照光Ｌｓが照射された時に撮像された信号のプロセス処理を行う信号処理回路３０６ 、Ａ／Ｄ 変換回路３０７および画像メモリ３０８ とを備えている。
【０１６５】
コントローラ６５は、各部位に接続され動作タイミングを制御している。露光時間変更部６４１と、増幅部３５１ へ測定部位情報に応じた増幅率を設定する増幅率変更部６５１ と、輝度情報割当変更部６０３ と、コンボリューションサイズ変更部６１２ とを備えている。なお、増幅率変更部６６１ における増幅率の設定方法に関しては後述する。
【０１６６】
以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作について説明する。撮像に先立ち、観察者はスコープ部１３を、被験者の体腔内に挿入し、スコープ部１３の先端を生体観察部１の近傍に誘導する。本蛍光内視鏡装置においては、白色光Ｌｗの照射、励起光Ｌｅの照射、参照光Ｌｓの照射と、通常像の撮像、蛍光像の撮像およびＩＲ反射像の撮像とが時分割で行われ、通常画像２’および蛍光診断画像８が同時にモニタ７０に表示される。
【０１６７】
通常画像の表示動作は、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略し、蛍光診断画像の表示動作について説明する。測定を開始する前に、観察者は、食道、胃、十二指腸または大腸の中の１つを測定部位情報として入力する。コントローラ６５の増幅率変更部６５１ には、予め、食道、胃および大腸においては増幅率１が記憶され、十二指腸においては増幅率１．５が記憶されている。
【０１６８】
測定開始前に、測定部位情報が入力されると、露光時間変更部６４１ では、入力された測定部位に対応した露光時間をＣＣＤ駆動ユニット５３へ設定し、増幅率変更部６５１ では、測定部位に対応した増幅率を増幅部３５１ へ設定する。
【０１６９】
コントローラ６５からの信号に基づき、励起光Ｌｅが生体観察部１へ照射される。なお、この際には、最も長い露光時間より長い間励起光Ｌｅは照射されている。ＣＣＤ撮像素子１３１ は、露光時間変更部６５１ により設定された露光時間の間、蛍光像Ｚｊを受光し、受光された蛍光像Ｚｊは、画像信号に変換されて出力され、増幅部３５１ において、増幅率変更部６５１ により設定された増幅率で増幅され、信号処理回路３０１ でプロセス処理を施され画像信号として出力され、Ａ／Ｄ 変換回路３０２ でデジタル信号に変換されて、画像メモリ３１１ へ記憶され、演算・画像メモリ３１２ において、広帯域蛍光画像データが作成される。以下第４の実施形態と同様に、蛍光診断画像データを生成して、ビデオ信号処理回路４０５ へ出力し、蛍光診断画像８がモニタ７０に表示される。
【０１７０】
以上の説明であきらかなように、本実施形態における蛍光内視鏡装置においては、生体観察部の測定部位に応じて、広帯域蛍光画像データを取得する際のＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間および増幅部３５１ の増幅率を変更することにより、従来の蛍光診断画像生成装置に比べ、各測定部位間における組織性状と色情報との対応関係の一致度が向上しているので、測定部位が複数種類ある場合であっても、表示された蛍光診断画像８の表示色に基づいて組織性状を容易に認識することができる。また、露光時間の変更と、増幅率の変更とを組み合わせて使用することにより、露光時間の増加量を抑制することができ、撮像コマ数の低減を抑制できる。
【０１７１】
なお、第４、第５および第６の実施形態においては、ＣＣＤ撮像素子１３１ の露光時間を変更しているが、これに限定されるものではなく、例えば光電変換率を変更可能なＣＣＤ撮像素子であれば、露光時間の代わりに光電変換率を変更してもよく、露光時間を増加する必要がないため、撮像コマ数の低減を防止できる。
【０１７２】
また、各実施の形態においては、色情報の割り当て範囲を、演算値の平均値＋演算値の標準偏差から０までとしたが、これに限定されるものではなく、例えば演算値の最大値から最小値までの間であってもよいし、演算値の平均値＋演算値の標準偏差から演算値の最小値までの間等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定部位毎の規格化蛍光演算値の説明図
【図２】本発明による第１の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図３】モザイクフィルタの概略構成図
【図４】切替フィルタの概略構成図
【図５】測定部位毎の規格化蛍光演算値の平均値および標準偏差
【図６】演算テーブルの説明図
【図７】輝度情報テーブルの説明図
【図８】本発明による第２の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図９】モザイクフィルタの概略構成図
【図１０】測定部位毎の蛍光収率演算値の平均値および標準偏差
【図１１】本発明による第３の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１２】本発明による第４の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１３】本発明による第５の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１４】演算テーブルの説明図
【図１５】本発明による第６の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置の概略構成図
【符号の説明】
１ 生体観察部
２，２’ 通常画像
３，４，５，６，７，８ 蛍光診断画像
１０，１１，１３ スコープ部
２０，２１ 照明ユニット
３０，３１，３２，３４，３５ 蛍光画像処理ユニット
４０，４１ 通常画像処理ユニット
５０，５１ ＣＣＤ駆動ユニット
６０，６１，６２，６３，６４，６５ コントローラ
７０ モニタ
１０１，１３１ 撮像素子
１０６，１１１ モザイクフィルタ
３０４，３１３，３４１ 蛍光演算値算出部
３０５，３１４ 蛍光診断画像生成
６０２，６４２ 演算テーブル変更部
６０３ 輝度情報割当変更部
６１１，６５１ 増幅率変更部
６１２，６５１ コンボリューションサイズ変更部
６２１ 光強度変更部
６３１，６４１ 露光時間変更部
Claims (7)
- 生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置において、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更する演算条件変更手段を備えたことを特徴とする蛍光診断画像生成装置。 - 生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置において、
前記第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段と、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記増幅手段における増幅率を変更する増幅率変更手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断画像生成装置。 - 生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置において、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記励起光照射手段から射出される前記励起光の強度または前記光照射手段から射出される前記光の強度を変更する光強度変更手段を備えたことを特徴とする蛍光診断画像生成装置。 - 生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置において、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段を備えたことを特徴とする蛍光診断画像生成装置。 - 生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置において、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率を反映する蛍光演算値を求め、該蛍光演算値に応じて色情報を割り当てるものであり、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段および前記生体組織の測定部位に応じて、前記蛍光演算値を求める際の演算条件を変更する演算条件変更手段を備えたことを特徴とする蛍光診断画像生成装置。 - 生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
該励起光の照射により前記生体組織から発せられる蛍光の光像を撮像する第１の撮像手段と、
該第１の撮像手段から出力された画像信号に基づいた蛍光画像データを取得する蛍光画像データ取得手段と、
前記生体組織に光を照射する光照射手段と、
前記光の照射により前記生体組織から発せられる再輻射光の光像を撮像する第２の撮像手段と、
該第２の撮像手段から出力された画像信号に基づいた補助画像データを取得する補助画像データ取得手段と、
画素毎に、前記蛍光画像データの画素値と前記補助画像データの画素値との比率に応じて色情報を割り当てた蛍光診断画像データを生成して出力する蛍光診断画像データ生成手段とを備えた蛍光診断画像生成装置において、
前記第１の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記蛍光画像データ取得手段へ出力するか、または前記第２の撮像手段により取得された画像信号を増幅して前記補助画像データ取得手段へ出力する増幅手段と、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記第１の撮像手段または第２の撮像手段における撮像条件を変更する撮像条件変更手段および前記生体組織の測定部位に応じて、前記増幅手段における増幅率を変更する増幅率変更手段とを備えたことを特徴とする蛍光診断画像生成装置。 - 参照光を前記生体組織に照射する参照光照射手段と、
前記参照光が前記生体組織において反射される反射光による光像を撮像する第３の撮像手段と、
該第３の撮像手段から出力される画像信号に基づいて、反射画像データを取得する反射画像データ取得手段を備え、
前記蛍光診断画像データ生成手段が、前記比率に応じて色情報を割り当てるとともに、さらに、前記反射画像データの画素値に応じて、輝度情報を割り当てて前記蛍光診断画像データを生成するものであり、
前記生体組織の測定部位に応じて、前記画素値に対して割り当てる輝度情報を変更する輝度情報割当変更手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の蛍光診断画像生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002184610A JP2004024497A (ja) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | 蛍光診断画像生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002184610A JP2004024497A (ja) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | 蛍光診断画像生成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004024497A true JP2004024497A (ja) | 2004-01-29 |
Family
ID=31180485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002184610A Withdrawn JP2004024497A (ja) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | 蛍光診断画像生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004024497A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006192065A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Pentax Corp | 画像処理装置 |
| JP2006192058A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Pentax Corp | 画像処理装置 |
| JP2007054113A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Pentax Corp | 電子内視鏡、内視鏡光源装置、内視鏡プロセッサ、および内視鏡システム |
| JP2007268047A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fujinon Corp | 電子内視鏡装置およびプログラム |
| JP2007300972A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Olympus Medical Systems Corp | 内視鏡用画像処理装置 |
| JP2007313171A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Olympus Corp | 内視鏡システム |
| JP2010227254A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Olympus Corp | 画像処理装置、撮像装置、画像処理プログラムおよび画像処理方法 |
| WO2011080996A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置、電子機器、プログラム及び画像処理方法 |
| WO2011099425A1 (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-18 | オリンパス株式会社 | 蛍光観察装置 |
| WO2012114934A1 (ja) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | オリンパス株式会社 | 蛍光観察装置 |
| US8451327B2 (en) | 2005-08-18 | 2013-05-28 | Hoya Corporation | Electronic endoscope, endoscope light unit, endoscope processor, and electronic endoscope system |
| KR101356621B1 (ko) | 2012-04-27 | 2014-02-04 | 한국광기술원 | 광파이버 내장형 트랜스듀서를 이용한 형광과 광음향의 신호검출용 형광-광음향 검출용 소형 광학프로브 |
| JP2015029841A (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 撮像装置および撮像方法 |
| US9588046B2 (en) | 2011-09-07 | 2017-03-07 | Olympus Corporation | Fluorescence observation apparatus |
| WO2019203193A1 (ja) * | 2018-04-17 | 2019-10-24 | 富士フイルム株式会社 | 撮影システム、撮影方法及びプログラム |
-
2002
- 2002-06-25 JP JP2002184610A patent/JP2004024497A/ja not_active Withdrawn
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006192058A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Pentax Corp | 画像処理装置 |
| JP2006192065A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Pentax Corp | 画像処理装置 |
| US8451327B2 (en) | 2005-08-18 | 2013-05-28 | Hoya Corporation | Electronic endoscope, endoscope light unit, endoscope processor, and electronic endoscope system |
| JP2007054113A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Pentax Corp | 電子内視鏡、内視鏡光源装置、内視鏡プロセッサ、および内視鏡システム |
| JP4694310B2 (ja) * | 2005-08-22 | 2011-06-08 | Ｈｏｙａ株式会社 | 電子内視鏡、内視鏡光源装置、内視鏡プロセッサ、および内視鏡システム |
| JP2007268047A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fujinon Corp | 電子内視鏡装置およびプログラム |
| JP2007300972A (ja) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Olympus Medical Systems Corp | 内視鏡用画像処理装置 |
| JP2007313171A (ja) * | 2006-05-29 | 2007-12-06 | Olympus Corp | 内視鏡システム |
| JP2010227254A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Olympus Corp | 画像処理装置、撮像装置、画像処理プログラムおよび画像処理方法 |
| US8913111B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-12-16 | Olympus Corporation | Image processing device, electronic apparatus, information storage device, and image processing method |
| WO2011080996A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置、電子機器、プログラム及び画像処理方法 |
| CN102695446A (zh) * | 2009-12-28 | 2012-09-26 | 奥林巴斯株式会社 | 图像处理装置、电子设备、程序和图像处理方法 |
| US20120327205A1 (en) * | 2009-12-28 | 2012-12-27 | Olympus Corporation | Image processing device, electronic apparatus, information storage device, and image processing method |
| CN102695446B (zh) * | 2009-12-28 | 2015-07-08 | 奥林巴斯株式会社 | 图像处理装置、电子设备和图像处理方法 |
| CN102724908A (zh) * | 2010-02-10 | 2012-10-10 | 奥林巴斯株式会社 | 荧光观察装置 |
| US8415641B2 (en) | 2010-02-10 | 2013-04-09 | Olympus Corporation | Fluorescence observation device |
| WO2011099425A1 (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-18 | オリンパス株式会社 | 蛍光観察装置 |
| EP2679136A1 (en) * | 2011-02-21 | 2014-01-01 | Olympus Corporation | Fluorescence observation device |
| WO2012114934A1 (ja) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | オリンパス株式会社 | 蛍光観察装置 |
| EP2679136A4 (en) * | 2011-02-21 | 2014-01-08 | Olympus Corp | FLUORESCENCE OBSERVATION DEVICE |
| US20130314520A1 (en) * | 2011-02-21 | 2013-11-28 | Olympus Corporation | Fluorescence observation device |
| CN103379848A (zh) * | 2011-02-21 | 2013-10-30 | 奥林巴斯株式会社 | 荧光观察装置 |
| US9241139B2 (en) | 2011-02-21 | 2016-01-19 | Olympus Corporation | Fluorescence observation device |
| JP6057890B2 (ja) * | 2011-02-21 | 2017-01-11 | オリンパス株式会社 | 蛍光観察装置 |
| US9588046B2 (en) | 2011-09-07 | 2017-03-07 | Olympus Corporation | Fluorescence observation apparatus |
| KR101356621B1 (ko) | 2012-04-27 | 2014-02-04 | 한국광기술원 | 광파이버 내장형 트랜스듀서를 이용한 형광과 광음향의 신호검출용 형광-광음향 검출용 소형 광학프로브 |
| JP2015029841A (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 撮像装置および撮像方法 |
| WO2019203193A1 (ja) * | 2018-04-17 | 2019-10-24 | 富士フイルム株式会社 | 撮影システム、撮影方法及びプログラム |
| US11327020B2 (en) | 2018-04-17 | 2022-05-10 | Fujifilm Corporation | Imaging system, imaging method, and program |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5081720B2 (ja) | 蛍光内視鏡装置および励起光ユニット | |
| JP3862582B2 (ja) | 蛍光画像取得方法および装置並びにプログラム | |
| JP4311607B2 (ja) | 蛍光診断情報生成方法および装置 | |
| JP4585050B1 (ja) | 蛍光観察装置 | |
| JP2001157658A (ja) | 蛍光画像表示装置 | |
| JP5485191B2 (ja) | 内視鏡装置 | |
| JP5485190B2 (ja) | 内視鏡装置 | |
| JP5191329B2 (ja) | 画像取得装置 | |
| EP2505121B1 (en) | Endoscope apparatus | |
| JP2006263044A (ja) | 蛍光検出システム | |
| JP2014018332A (ja) | 画像処理装置及び内視鏡装置 | |
| JP2006175052A (ja) | 蛍光画像撮像装置 | |
| JP4098402B2 (ja) | 蛍光画像装置 | |
| JP2004024497A (ja) | 蛍光診断画像生成装置 | |
| JP2001178672A (ja) | 蛍光画像表示装置 | |
| JP4327380B2 (ja) | 蛍光画像表示方法および装置 | |
| JP5147538B2 (ja) | 蛍光画像取得装置および蛍光画像取得装置の作動方法 | |
| JP2003164414A (ja) | 蛍光診断画像表示方法および表示装置 | |
| CN100443044C (zh) | 检测及表征生物组织的设备 | |
| US20030216626A1 (en) | Fluorescence judging method and apparatus | |
| JP5191327B2 (ja) | 画像取得装置および画像取得装置の作動方法 | |
| JP2004024496A (ja) | 蛍光診断画像生成方法および装置 | |
| JP2003111716A (ja) | 標準光源、補正係数算出方法および装置並びに蛍光画像生成方法および装置 | |
| JP2003159210A (ja) | 蛍光診断画像表示方法および表示装置 | |
| JP2002336187A (ja) | 規格化蛍光画像生成方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050906 |