JP2014039571A

JP2014039571A - 蛍光内視鏡装置

Info

Publication number: JP2014039571A
Application number: JP2010290927A
Authority: JP
Inventors: Shinya Matsumoto; 伸也松本
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-03-06
Also published as: WO2012090982A1; US9050012B2; US20140005476A1

Abstract

【課題】フレームレートを極力変更させずに、各蛍光成分の明るさが蛍光画像観察に適した明るさとなるように露光条件を変更しても、露光条件の変更如何にかかわらず各蛍光成分を分離して表示できる蛍光内視鏡装置を提供すること。
【解決手段】光源ユニット１１と、内視鏡先端挿入部１２と、制御ユニット１３と、表示ユニット１４と、露光条件設定部１５を有し、濃度演算部が、記録部の蛍光スペクトルより得られる蛍光成分１〜ｍの波長λ１〜λｎの係数をａ１（λ１）〜ａｍ（λｎ）、取得部が取得した波長λ１〜λｎの蛍光画像の強度をＩ_all（λ１）〜Ｉ_all（λｎ）とし、下記式より蛍光成分１〜ｍの濃度Ｄ１〜Ｄｍを計算する。

【選択図】図１

Description

本発明は、最大蛍光波長が異なり少なくとも一部の波長域で蛍光波長が重なる複数種類の蛍光成分を有する生体組織から発生する複数種類の蛍光画像を取得し、取得した蛍光画像を用いて生体組織に存在する複数種類の蛍光成分を分離して表示する蛍光内視鏡装置に関する。

蛍光内視鏡装置を用いた分子イメージング診断においては、生体由来の自家蛍光（組織、残渣等）のノイズを除去して、蛍光プローブからの蛍光を抽出する、いわゆるＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光抽出処理が有効である。また、ＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光抽出処理において光強度の弱い蛍光画像の画質のＳ／Ｎを向上させるためには、例えば、エタロン型の可変分光素子と高感度カメラを備えた分光撮像ユニットを介して露光時間を任意に変更できるようにすることが有効である。

従来、ＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光内視鏡装置としては、例えば、次の特許文献１に記載の内視鏡装置がある。

特許第２００８−４３３９６号公報

ところで、複数種類の蛍光を分光撮像する蛍光内視鏡装置においては、露光時間を長くすると、フレームレートが落ちる。
また、観察対象の生体組織中に存在する各蛍光成分（人組織、残渣、蛍光薬剤）の明るさは一様ではない。

このため、例えば、生体組織中に暗い蛍光成分が存在する場合には、その暗い蛍光成分の蛍光画像が観察に適した明るさとなるように露光時間を長くする必要がある。しかし、その暗い蛍光成分の蛍光画像についての露光時間の変更に合わせて、生体組織中に存在する他の蛍光成分の蛍光画像についての露光時間を同じように長くするのでは、フレームレートが大きく低下してしまう。また、生体組織中に存在する他の蛍光成分が明るすぎる場合に、さらに露光時間を長くすると、その明るすぎる蛍光成分の蛍光画像の明るさが飽和してしまう。

また、例えば、生体組織中に明るすぎる蛍光成分が存在する場合には、その明るすぎる蛍光成分の画像が観察に適した明るさとなるように露光時間を短くする必要がある。しかし、その明るすぎる蛍光成分の蛍光画像についての露光時間の変更に合わせて、生体組織中に存在する他の蛍光成分の蛍光画像についての露光時間を同じように短くするのは、例えば、他の蛍光成分が暗い場合に、その暗い蛍光成分の蛍光画像がさらに暗くなって検出できなくなってしまう。

しかるに、特許文献１に記載の内視鏡装置におけるＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光抽出処理においては、露光時間等の露光条件に関係なく一定のＵＮＭＩＸＩＮＧ係数（蛍光成分の成分比）が用いられていた。このため、夫々の蛍光波長毎に適切な明るさが得られるように露光時間等の露光条件を調整して蛍光画像を検出した場合には、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数が適切なものではなくなり、蛍光成分の分離を適切に行うことができなかった。

従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光内視鏡装置において露光時間等の露光条件を変更したときに生じる問題点を、蛍光波長の異なる３種類の蛍光成分が内在するサンプルを分光観察する場合を一例に用いて詳述する。
図１５はサンプル内に存在する３種類の蛍光成分１〜３の説明図で、(a)は蛍光成分１〜３のサンプル内での分布を概念的に示す図、(b)は蛍光成分１〜３の蛍光スペクトルを示す図である。図１６は蛍光内視鏡装置においてエタロン等の可変分光素子を経て撮像装置で撮像された分光画像の分布及び明るさを概念的に示す説明図で、(a)は蛍光成分１における最大蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光成分２における最大蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光成分３における最大蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。図１６中、Ｉ_all（λ１），Ｉ_all（λ２），Ｉ_all（λ３）は、(a)〜(c)の夫々の分光画像における共通の任意の画素Ｐｉで検出される信号強度である。図１７は蛍光成分１〜３の夫々における最大蛍光波長λ１〜λ３での分光画像についての露光タイミングの一例を示す図で、(a)は可変分光素子による３種類の蛍光成分１〜３の最大蛍光波長λ１〜λ３の透過切り替えタイミングを示す図、(b)は撮像装置で撮像される蛍光波長λ１〜λ３の撮像タイミングを示す図、(c)は蛍光成分１〜３から発生した蛍光が混在する分光画像に対して、従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いて蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出するときの行列式の一例を示す図である。図１７中、ｔλ₁〜ｔλ₂は、夫々蛍光波長λ１〜λ３が可変分光素子等を介して夫々分光される露光時間、Ｍ₁〜Ｍ₃は、可変分光素子等を介して夫々分光された蛍光波長λ１〜λ３が夫々撮像装置で撮像されたデータを格納するメモリーである。

図１５(b)に示すように、波長λ１に最大蛍光波長を持つ蛍光成分１、波長λ２に最大蛍光波長を持つ蛍光成分２、波長λ３に最大蛍光波長を持つ蛍光成分３が、図１５(a)に示すような位置に夫々分布するサンプルを対象として、夫々の蛍光成分１〜３から発する蛍光波長λ１〜λ３を、可変分光素子を介して時分割で透過し撮像装置で撮像するものとする。
このとき、夫々の蛍光波長での分光画像は、図１６(a)〜図１６(c)に示すように、いずれも、夫々の蛍光成分１〜３からの蛍光の強弱は異なるものの、３種類の蛍光成分から発生した蛍光が混在した画像となる。即ち、これらの分光画像においては、蛍光成分１〜３から発する蛍光は分離していない。

ここで、蛍光成分１〜３からの蛍光が混在する分光画像に対して特許文献１に記載したような従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光抽出処理を行うものとする。
従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光抽出処理においては、サンプル中に存在する３種類の蛍光成分１〜３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルのＵＮＭＩＸＩＮＧ係数（蛍光成分の成分比）を、所定の記憶媒体に予め記録しておく。
そして、所定の記憶媒体に記録しておいた蛍光成分１〜３の夫々の基準濃度での蛍光スペクトルのＵＮＭＩＸＩＮＧ係数（蛍光成分の成分比）と検出される各蛍光波長λ１〜λ３での蛍光画像の強度Ｉ_all（λ１）〜Ｉ_all（λ３）とを用いて、図１７(c)に示す行列式より蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

ここで、従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた各蛍光成分の濃度Ｄの演算方法について説明する。
測定対象の波長λｎでの信号強度Ｉ_all（λｎ）は、各蛍光成分の波長λｎでの信号強度の合計であり、次の式（１１）のように表すことができる。
Ｉ_all（λｎ）＝Ｉ１（λｎ）＋Ｉ２（λｎ）・・・＋Ｉｍ（λｎ） …（１１）
但し、Ｉ１は蛍光成分１から得られる波長λｎでの信号強度、Ｉ２は蛍光成分２から得られる波長λｎでの信号強度、Ｉｍは蛍光成分ｍから得られる波長λｎでの信号強度である。

ところで、蛍光成分から得られる信号強度は蛍光成分の濃度に比例する。従って、測定対象中にｍ種類の蛍光成分が存在する場合、波長λｎでの各蛍光成分から得られる信号強度は、次の式（１２ａ）〜（１２ｃ）のように表すことができる。
Ｉ１（λｎ）＝ａ１（λｎ）＊Ｄ１ …（１２ａ）
但し、Ｄ１は蛍光成分１の濃度、ａ１（λｎ）は蛍光成分１の基準濃度での波長λｎでの係数である。
Ｉ２（λｎ）＝ａ２（λｎ）＊Ｄ２ …（１２ｂ）
但し、Ｄ２は蛍光成分２の濃度、ａ２（λｎ）は蛍光成分２の基準濃度での波長λｎでの係数である。
Ｉｍ（λｎ）＝ａｍ（λｎ）＊Ｄｍ …（１２ｃ）
但し、Ｄｍは蛍光成分ｍの濃度、ａｍ（λｎ）は蛍光成分ｍの基準濃度での波長λｎでの係数である。

これらの式（１２ａ）〜（１２ｃ）より、測定対象中にｍ種類の蛍光成分が存在すると想定される場合におけるｎ種類の波長λ１〜波長λｎでの測定対象の信号強度は、例えば、次の行列式（１３）で表すことができる。

ここで、行列式（１３）の左辺の

は測定対象の分光スペクトルを示す。

また、行列式（１３）の右辺における

は各蛍光成分の基準濃度での蛍光スペクトルを示している。

そこで、従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた演算においては、次の行列式（１４）を解くことで、各蛍光成分の濃度Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｍを求めている。

なお、上記行列式において、分光画像の種類と蛍光成分の種類とが同数（即ち、ｎ＝ｍ）場合は、式の数と蛍光成分の濃度の種類とが同数となるので、一意的に行列式を解くことができる。また、分光画像の種類が蛍光成分の種類よりも多い（即ち、ｎ＞ｍ）場合は、式の数が蛍光成分の濃度の種類よりも多くなるが、この場合は最小２乗法を用いることで行列式を解くことができる。これに対し、分光画像の種類が蛍光成分の種類よりも少ない（即ち、ｎ＜ｍ）場合は、式の数が蛍光成分の濃度の種類よりも少なくなるため、行列式を解くことができない。
従って、ＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いる場合には、分光画像の種類を蛍光成分の種類以上（即ち、ｎ≧ｍ）にすることが前提となる。

このように、従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光内視鏡装置では、分光画像に対し、夫々の蛍光成分のスペクトルを用いてＵＮＭＩＸＩＮＧを行うことで、夫々の蛍光成分の分布画像を得ることができる。
図１８はＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の画像処理を示す図で、(a)はＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の蛍光成分１の分布画像、(b)は(a)の分布画像における蛍光成分１の分布領域に所定の色を割り当てた状態を示す図、(c)はＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の蛍光成分２の分布画像、(d)は(c)の分布画像における蛍光成分２の分布領域に所定の色を割り当てた状態を示す図、(e)はＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の蛍光成分３の分布画像、(f)は(e)の分布画像における蛍光成分３の分布領域に所定の色を割り当てた状態を示す図、(g)は(b),(d),(f)の分布画像を一画像に合成した状態を示す図である。

ところで、蛍光成分の単体での明るさや、サンプルである生体内での集積性や病変部への運搬性、生体内での代謝特性（時間）、蛍光体を生体に入れてから測定するまでの（評価）時間や、タイミング等に応じて、サンプル内の蛍光成分ごとに最大蛍光波長での蛍光強度（明るさ）が異なる。
例えば、図１９(a)に示すような蛍光スペクトル特性を持つ蛍光成分１〜３であっても、図１９(b)に示すように蛍光成分２の最大蛍光波長λ２での蛍光強度が異なる場合がある。

このような場合、例えば、図１９における蛍光成分２の蛍光画像についての露光時間を長くする等、適宜、露光時間等の露光条件を変更しないと、暗い蛍光成分を検出することが難しくなる。また、暗い蛍光成分２から検出される蛍光波長λ２は強度が弱いため、検出される信号がノイズの影響を受けやすく、ＵＮＭＩＸＩＮＧ処理を施しても正確な濃度を得ることが難しい。
しかし、例えば、最大蛍光波長の暗い蛍光成分に対する露光時間の適正化に合わせて、全ての蛍光成分の最大蛍光波長での蛍光画像について露光時間を一様に長くすると、フレームレートが著しく低下してしまう。
また、最大蛍光波長の暗い蛍光成分についての最大蛍光波長での蛍光画像の露光時間のみを長くすると、その画像に含まれる他の蛍光成分の蛍光波長の検出量が変動し、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数（蛍光成分の成分比）と乖離を生じ、蛍光成分の分離が困難になってしまう。

また、例えば、図１９に示す場合とは逆に、蛍光成分２の最大蛍光波長が明るすぎる場合においては、蛍光成分２の蛍光画像についての露光時間を短くする等、適宜、露光時間等の露光条件を変更しないと、蛍光成分２の画像の明るさが飽和してしまう。
しかし、例えば、最大蛍光波長の暗い蛍光成分に対する露光時間の適正化に合わせて、全ての蛍光成分の最大蛍光波長での蛍光画像について露光時間を一様に短くすると、他の蛍光成分の最大蛍光波長での蛍光画像が暗くなって、暗い蛍光成分を検出することが難しくなる、あるいは、検出される信号がノイズの影響を受けやすく、ＵＮＭＩＸＩＮＧ処理を施しても正確な濃度を得ることが難しくなってしまう。
また、最大蛍光波長の明るすぎる蛍光成分についての最大蛍光波長での蛍光画像の露光時間のみを短くすると、その画像に含まれる他の蛍光成分の蛍光波長の検出量が変動し、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数（蛍光成分の成分比）と乖離を生じ、蛍光成分の分離が困難になってしまう。

図２０は３種類の蛍光成分１〜３が同等の明るさである場合における最大蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像を示す図で、(a)は蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。図２１は図２０に対する比較例として、３種類の蛍光成分１〜３のうち、蛍光成分２から発する蛍光波長λ２が著しく暗い場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像を示す図で、(a)は蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。図２２は図２１に示す明るさの蛍光成分１〜３が内在するサンプルに対し、蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間から所定時間増加させた場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像を示す図で、(a)は蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。図２３は図２２に示す蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間から増加させた場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像に対して、ＵＮＭＩＸＩＮＧ処理を施した後の蛍光成分１〜３の夫々の分布画像を示す図で、(a)は取得した夫々の分光画像の群を概念的に示す図、(b)は蛍光成分１の分布画像を示す図、(c)は蛍光成分２の分布画像を示す図、(d)は蛍光成分３の分布画像を示す図である。

図２２(b)に示すように、図２１に示す蛍光波長λ２での蛍光画像についてのみ露光時間を増加させた場合、蛍光成分２だけでなく、その他の蛍光成分１、蛍光成分３も明るく検出される。
その場合、取得した分光画像に対してＵＮＭＩＸＩＮＧ処理を施しても、実際の蛍光成分の成分比が、予めメモリー等に記録されているＵＮＭＩＸＩＮＧ係数とは異なったものとなる。このため、上記行列式（１３）を当てはめた図１７(c)に示す行列式を用いて蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を求めても、図２３(b)〜図２３(d)に示すように、夫々の蛍光成分ごとに分離した分布画像を得ることができない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、フレームレートを極力変更させずに、各蛍光成分の明るさが蛍光画像観察に適した明るさとなるように露光条件を変更しても、露光条件の変更如何にかかわらず各蛍光成分を分離して表示できる蛍光内視鏡装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による蛍光内視鏡装置は、最大蛍光波長が異なり少なくとも一部の波長域で蛍光波長が重なる複数種類の蛍光成分を有する生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する複数種類の蛍光画像を取得し、取得した蛍光画像を用いて生体組織に存在する複数種類の蛍光成分を分離して表示にする蛍光内視鏡装置であって、前記複数種類の蛍光成分を励起させる少なくとも１種類以上の励起光を照射する光源部と、前記生体組織から発生する蛍光画像を、ｎ種類[但し、ｍ≦ｎ]の波長λ１〜波長λｎごとに取得する蛍光画像取得部と、前記生体組織中に存在するｍ種類[但し、２≦ｍ]の蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得した波長λ１〜波長λｎごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光成分の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光成分濃度演算部と、前記蛍光成分濃度演算部が求めた夫々の蛍光成分の濃度に基づいて夫々の蛍光成分の分布画像を作成し、作成した夫々の蛍光成分の分布画像に対し夫々の蛍光成分に対応する所定の色を割り当て、所定の色を割り当てた分布画像を一つの画像に合成する蛍光画像合成部と、前記蛍光画像合成部を介して合成された画像を表示する画像表示部を有し、前記蛍光成分濃度演算部が、前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルより得られる、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λｎの係数をａ１（λ１）〜ａ１（λｎ）〜ａｍ（λ１）〜ａｍ（λｎ）、前記蛍光画像取得部が取得した波長λ１〜波長λｎの蛍光画像の強度をＩ_all（λ１）〜Ｉ_all（λｎ）、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの濃度をＤ１〜Ｄｍとしたとき、次の式（１）を用いて、蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍを、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算する内視鏡装置であって、前記蛍光成分濃度演算部が、露光条件構成要素の基準露光条件に対する変更の有無をチェックし、波長λ１〜波長λｎのうちの少なくとも１つの波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた所定の露光条件構成要素の数値の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）を、当該波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定の露光条件構成要素の数値に対する変更後の前記所定の露光条件構成要素の数値の比率を用いて変更することを特徴としている。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた露光時間の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における前記所定波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における露光時間に対する変更後の露光時間の比率を乗算するのが好ましい。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた、フレームレートを一定に保ったままでの露光時間の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の係数ａ１（λ１）〜ａｍ（λ１）〜ａ１（λｎ）〜ａｍ（λｎ）に対し、波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における露光時間に対する変更後の露光時間の比率を乗算するのが好ましい。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた前記所定波長λｘを励起する励起光の強度の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定波長λｘを励起する励起光の強度に対する変更後の前記所定波長λｘを励起する励起光の強度の比率を乗算するのが好ましい。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた夫々の波長を励起する励起光の強度の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の係数ａ１（λ１）〜ａｍ（λ１）〜ａ１（λｎ）〜ａｍ（λｎ）に対し、波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における夫々の波長を励起する励起光の強度に対する変更後の夫々の波長を励起する励起光の強度の比率を乗算するのが好ましい。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた前記所定波長λｘを励起する励起光の励起時間の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定波長λｘを励起する励起光の励起時間に対する変更後の前記所定波長λｘを励起する励起光の励起時間の比率を乗算するのが好ましい。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた前記所定波長λｘを励起する励起光の強度及び励起時間の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定波長λｘを励起する励起光の強度及び励起時間に対する変更後の前記所定波長λｘを励起する励起光の強度及び励起時間の比率を乗算するのが好ましい。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた検出強度の変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における前記所定波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における検出強度に対する変更後の検出強度の比率を乗算するのが好ましい。

また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記蛍光成分濃度演算部が、波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされたゲインの変更があるとき、その変更に連動して、前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における前記所定波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下におけるゲインに対する変更後のゲインの比率を乗算するのが好ましい。

本発明によれば、フレームレートを極力変更させずに、各蛍光成分の明るさが蛍光画像観察に適した明るさとなるように、露光条件を変更しても、露光条件の変更如何にかかわらず各蛍光成分を分離して表示できる蛍光内視鏡装置が得られる。

本発明の各実施例の蛍光内視鏡装置に共通の構成を概略的に示すブロック図である。図１の蛍光内視鏡装置における撮像部の構成を示す説明図である。図２１に示すような３種類の蛍光成分１〜３のうち、蛍光成分２から発する蛍光波長λ２が著しく暗い場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像に対し、特許文献１に記載のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた場合の各蛍光成分の分布画像を示す図で、(a)は蛍光成分１の分布画像を示す図、(b)は蛍光成分２の分布画像を示す図、(c)は蛍光成分３の分布画像を示す図である。図２２に示すような図２１の蛍光成分の組み合わせのサンプルに対し、蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間から所定時間増加させた場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像に対し、特許文献１に記載のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた場合の各蛍光成分の分布画像を示す図で、(a)は蛍光成分１の分布画像を示す図、(b)は蛍光成分２の分布画像を示す図、(c)は蛍光成分３の分布画像を示す図である。図２２に示すような図２１の蛍光成分の組み合わせのサンプルに対し、蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間から所定時間増加させた場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像に対し、本発明の蛍光内視鏡装置における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた場合の各蛍光成分の分布画像を示す図で、(a)は蛍光成分１の分布画像を示す図、(b)は蛍光成分２の分布画像を示す図、(c)は蛍光成分３の分布画像を示す図である。基準露光条件下における蛍光成分１，２の夫々の蛍光スペクトル及び蛍光成分１，２が混在した状態の測定対象の蛍光スペクトルを示す図で、(a)は蛍光成分１，２の夫々の蛍光強度が同程度の場合における各スペクトルを示す図、(b)は蛍光成分１，２の夫々の蛍光強度が著しく異なる場合における各スペクトルを示す図である。実施例１にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(b)は(a)と略同時刻に撮像素子１２ｂ₅を介して光電変換され、各フレームメモリ１３ｃ₁，１３ｃ₂，１３ｃ₃に記録される各波長域の光を時系列で示す図、(c)は実施例１の露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(d)は(c)と略同時刻に撮像素子１２ｂ₅を介して光電変換され、各フレームメモリ１３ｃ₁，１３ｃ₂，１３ｃ₃に記録される各波長域の光を時系列で示す図、(e)は(c)，(d)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。実施例２にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(b)は実施例２の露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。実施例３にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例３の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。実施例４にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例４の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。実施例５にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例５の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。実施例６にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例６の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。実施例７にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例７の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。実施例８にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長の蛍光画像のゲイン及び検出タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例５の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長の蛍光画像のゲイン及び検出タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。サンプル内に存在する３種類の蛍光成分１〜３の説明図で、(a)は蛍光成分１〜３のサンプル内での分布を概念的に示す図、(b)は蛍光成分１〜３の蛍光スペクトルを示す図である。蛍光内視鏡装置において所定の可変分光素子を経て撮像装置で撮像された分光画像の分布及び明るさを概念的に示す説明図で、(a)は蛍光成分１における最大蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光成分２における最大蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光成分３における最大蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。蛍光成分１〜３の夫々における最大蛍光波長λ１〜λ３での分光画像についての露光タイミングの一例を示す図で、(a)は可変分光素子による３種類の蛍光成分１〜３の最大波長λ１〜λ３の透過切り替えタイミングを示す図、(b)は撮像装置で撮像される蛍光波長λ１〜λ３の撮像タイミングを示す図、(c)は蛍光成分１〜３から発生した蛍光が混在する分光画像に対して、従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いて蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出するときの行列式の一例を示す図である。ＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の画像処理を示す図で、(a)はＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の蛍光成分１の分布画像、(b)は(a)の分布画像における蛍光成分１の分布領域に所定の色を割り当てた状態を示す図、(c)はＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の蛍光成分２の分布画像、(d)は(c)の分布画像における蛍光成分２の分布領域に所定の色を割り当てた状態を示す図、(e)はＵＮＭＩＸＩＮＧ処理後の蛍光成分３の分布画像、(f)は(e)の分布画像における蛍光成分３の分布領域に所定の色を割り当てた状態を示す図、(g)は(b),(d),(f)の分布画像を一画像に合成した状態を示す図である。サンプル内に存在する３種類の蛍光成分の蛍光強度を示す説明図で、(a)は夫々の蛍光成分の蛍光スペクトルを示す図、(b)は蛍光成分２の蛍光強度が異なる場合の一例を示す図である。３種類の蛍光成分１〜３が同等の明るさである場合における最大蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像を示す図で、(a)は蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。図２０に対する比較例として、３種類の蛍光成分１〜３のうち、蛍光成分２から発する蛍光波長λ２が著しく暗い場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像を示す図で、(a)は蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。図２１に示す明るさの蛍光成分１〜３が内在するサンプルに対し、蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間から所定時間増加させた場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像を示す図で、(a)は蛍光波長λ１での分光画像を示す図、(b)は蛍光波長λ２での分光画像を示す図、(c)は蛍光波長λ３での分光画像を示す図である。図２２に示す蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間から増加させた場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像に対して、ＵＮＭＩＸＩＮＧ処理を施した後の蛍光成分１〜３の夫々の分布画像を示す図で、(a)は取得した夫々の分光画像の群を示す図、(b)は蛍光成分１の分布画像を示す図、(c)は蛍光成分２の分布画像を示す図、(d)は蛍光成分３の分布画像を示す図である。

図１は本発明の各実施例の蛍光内視鏡装置に共通の構成を概略的に示すブロック図である。図２は図１の蛍光内視鏡装置における撮像部の構成を示す説明図である。
図１の蛍光内視鏡装置は、光源ユニット１１と、内視鏡先端挿入部１２と、制御ユニット１３と、表示ユニット１４と、露光条件設定部１５を有している。
光源ユニット１１は、励起光用光源１１ａと、光源制御回路１１ｂを有している。
励起光用光源１１ａは、光源（図示省略）と、複数種類の蛍光成分をそれぞれ別々に励起させる複数種類の励起フィルタ（図示省略）、あるいは複数種類の蛍光成分を同時に励起させる１種類の励起フィルタ（図示省略）を有しており、所定の励起用の波長域の光を発するように構成されている。
光源制御回路１１ｂは、例えば、円周上に励起フィルタと透明なガラス板を備えたターレットを回転させることによって、あるいは、例えば、エタロン等の可変分光素子を介して、光源ユニット１１から出射する、励起光用光源１１ａからの複数種類の蛍光成分に対応した励起用の光の強度及び照射時間を、露光条件設定部１５で設定された、励起時間や励起強度の数値に応じて、選択的に切替え制御することができるように構成されている。

内視鏡先端挿入部１２は、照明光学系１２ａと、撮像部１２ｂを有している。
照明光学系１２ａは、ライトガイド１２ｃを経由した光源ユニット１１からの光を生体組織９に照射する。

そして、これら光源ユニット１１における励起光用光源１１ａとライトガイド１２ｃと照明光学系１２ａは、互いに相俟って、生体９の観察部に対して、蛍光波長特性の異なる複数種類の蛍光成分を励起させる少なくとも１種類以上の励起光を照射する光源部として機能する。

撮像部１２ｂは、図２に示すように、対物光学系１２ｂ₁と、結像光学系１２ｂ₂と、励起光カットフィルタ１２ｂ₃と、可変分光素子１２ｂ₄と、撮像素子１２ｂ₅を有している。
励起光カットフィルタ１２ｂ₃は、所定の励起波長域の光をカットし、その他の波長域の光を透過させる光学特性を有している。

可変分光素子１２ｂ₄は、エタロン等で構成されている。エタロンは、一対の光学基板１２ｂ₄₁，１２ｂ₄₂と、一対の光学基板１２ｂ₄₁，１２ｂ₄₂の対向する面同士の面間隔を測定する静電容量センサ１２ｂ₄₃，１２ｂ₄₄と、一方の基板１２ｂ₄₁を移動させるためのアクチュエータとして、後述の可変分光素子制御部１３ａにより駆動を制御されるピエゾ素子１２ｂ₄₅を備えている。このような構成により、可変分光素子１２ｂ₄は、後述の可変分光素子制御回路１３ａの制御を介して生体９の観察部から入射する光のうち複数種類の所定波長域の蛍光を時分割で選択して透過させる。

撮像素子１２ｂ₅は、例えば、単板式イメージセンサからなる白黒ＣＣＤで構成されていて、分光光学素子１２ｂ₄により選択されて透過させられた光を光電変換する。光電変換された画像は、後述の制御ユニット１３内に設けられたフレームメモリ１３ｃ₁〜１３ｃ₃に記憶される。
そして、撮像部１２ｂは、生体組織から発生する蛍光画像を、ｎ種類[但し、ｍ≦ｎ]の波長λ１〜波長λｎごとに取得する蛍光画像取得部として機能する。

制御ユニット１３は、可変分光素子制御回路１３ａと、撮像素子制御回路１３ｂと、フレームメモリ１３ｃと、画像処理回路１３ｄを有している。

可変分光素子制御回路１３ａは、露光条件設定部１５で設定された、露光時間の数値に応じて、可変分光素子１２ｂ₄の駆動を制御する。
フレームメモリ１３ｃは、分光画像用のフレームメモリ１３ｃ₁，１３ｃ₂，１３ｃ₃を有している。
分光画像用のフレームメモリ１３ｃ₁，１３ｃ₂，１３ｃ₃は、夫々が、可変分光素子１２ｂ₄を介して選択・透過され、撮像素子１２ｂ₅を介して光電変換された、蛍光検出用波長域の光の画像を記憶する。
撮像素子制御回路１３ｂは、露光条件設定部１５で設定された、露光時間や撮像素子で撮像される検出波長の信号のゲイン等の数値に応じて、撮像素子１２ｂ₅の駆動を制御する。

画像処理回路１３ｄは、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数記録部１３ｄ₁と、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂と、蛍光画像合成部１３ｄ₃を有している。
ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数記録部１３ｄ₁は、生体組織９中に存在するｍ種類[但し、２≦ｍ]の蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルが記録されており、蛍光スペクトル記録部として機能する。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数記録部１３ｄ₁に記録された蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルと撮像部１２ｂが取得した波長λ１〜波長λｎごとの蛍光画像を用いて、生体組織９中に存在する夫々の蛍光成分の濃度を、蛍光画像における全ての画素について演算により求める。

その際、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、露光条件設定部１５で設定された露光条件構成要素の基準露光条件に対する変更の有無をチェックし、波長λ１〜波長λｎのうちの少なくとも１つの波長λｘの蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた所定の露光条件構成要素の数値に変更があるとき、その変更に連動して、後述の式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）を、当該波長λｘの蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における所定の露光条件構成要素の数値に対する変更後の所定の露光条件構成要素の数値の比率を用いて変更する。

なお、本発明における露光条件構成要素とは、蛍光内視鏡装置において操作者が設定可能な、例えば、露光時間、励起強度、励起時間、撮像素子で撮像された検出波長の信号のゲイン、ＮＤフィルタにより調整される検出波長の検出強度などの諸要素をいう。
露光条件設定部１５は、これらの露光条件構成要素の数値を設定入力可能に構成されている。そして、露光条件設定部１５は、設定入力された露光条件のうち、励起時間、励起強度の数値を、光源ユニット１１内の光源制御回路１１ｂに伝送する。また、露光条件設定部１５は、設定入力された露光時間の数値を、制御ユニット１３内の可変分光素子制御回路１３ａ、撮像素子制御回路１３ｂに伝送する。また、露光条件設定部１５は、設定入力された撮像素子で撮像された検出波長の信号のゲインの数値を、制御ユニット１３内の撮像素子制御回路１３ｂに伝送する。さらに、露光条件設定部１５は、設定入力されたこれらの露光条件構成要素の数値を、制御ユニット１３内の画像処理回路１３ｄの蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂に伝送する。
なお、露光条件設定部１５は、パソコン等に準じた画面を介して数値を入力できる装置であってもよいし、或いは、光源ユニット１１、撮像ユニット１２等において操作者が直接的に設定可能なスイッチであっても良い。

蛍光画像合成部１３ｄ₃は、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が求めた夫々の蛍光成分の濃度に基づいて夫々の蛍光成分の分布画像を作成し、作成した夫々の蛍光成分の分布画像に対し、夫々の蛍光成分に対応する例えばＲ・Ｇ・Ｂ等の所定の色を割り当て、所定の色を割り当てた分布画像を一つの画像に合成する。その際、各画像信号に対して、例えば、正常組織部分と病変組織部分等、夫々の蛍光成分が分布する部分が識別し易くなるように、異なる色相の出力信号に変換する。

表示ユニット１４は、画像表示部として機能し、蛍光画像合成部１３ｄ₃を介して合成された画像を表示する。

なお、撮像素子１２ｂ₅は、例えば、モザイクフィルタ（図示省略）と、単板式イメージセンサ（図示省略）とを備えたカラーＣＣＤで構成しても良い。
また、単板式イメージセンサは、夫々の画素が、モザイクフィルタを構成する夫々の波長域の光を透過させる夫々のフィルタに対応し、モザイクフィルタを介して分離された画像の光を異なる画素によって別々に取得するように構成しても良い。

また、その場合、分光画像用のフレームメモリ１３ｃ₁，１３ｃ₂，１３ｃ₃は、夫々が、モザイクフィルタを構成する夫々の波長域の光を透過させる夫々のフィルタに対応し、モザイクフィルタを介して分離され対応する夫々の画素で取得された各画像信号を、別々に記憶するように構成しても良い。

ここで、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂におけるＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光成分の分離手順を説明する。
まず、ＵＮＭＩＸＩＮＧにおける各蛍光成分の濃度Ｄの演算方法について説明する。
上述したように、測定対象の波長λｎでの信号強度Ｉ_all（λｎ）は、各蛍光成分の波長λｎでの信号強度の合計であり、次の式（１１）のように表すことができる。
Ｉ_all（λｎ）＝Ｉ１（λｎ）＋Ｉ２（λｎ）・・・＋Ｉｍ（λｎ） …（１１）但し、Ｉ１は蛍光成分１から得られる波長λｎでの信号強度、Ｉ２は蛍光成分２から得られる波長λｎでの信号強度、Ｉｍは蛍光成分ｍから得られる波長λｎでの信号強度である。

蛍光成分から得られる信号強度は蛍光成分の濃度に比例する。従って、測定対象中にｍ種類の蛍光成分が存在する場合、波長λｎでの各蛍光成分から得られる信号強度は、次の式（１２ａ）〜（１２ｃ）のように表すことができる。
Ｉ１（λｎ）＝ａ１（λｎ）＊Ｄ１ …（１２ａ）
但し、Ｄ１は蛍光成分１の濃度、ａ１（λｎ）は蛍光成分１の基準濃度での基準露光条件下における波長λｎでの係数である。
Ｉ２（λｎ）＝ａ２（λｎ）＊Ｄ２ …（１２ｂ）
但し、Ｄ２は蛍光成分２の濃度、ａ２（λｎ）は蛍光成分２の基準濃度での基準露光条件下における波長λｎでの係数である。
Ｉｍ（λｎ）＝ａｍ（λｎ）＊Ｄｍ …（１２ｃ）
但し、Ｄｍは蛍光成分ｍの濃度、ａｍ（λｎ）は蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における波長λｎでの係数である。

ここで、行列式（１３）の左辺の

は測定対象の分光スペクトルを示す。

また、行列式（１３）の右辺における

は各蛍光成分の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルを示している。

ここで、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、蛍光波長λ１〜蛍光波長λｎでの夫々の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の露光条件に関し、いずれの露光条件構成要素の数値も基準露光条件下における露光条件構成要素の数値と比較して変更がない場合には、次の行列式（１）を解いて、各蛍光成分の濃度Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｍを求める。

なお、上記行列式において、分光画像の種類と蛍光成分の種類とが同数（即ち、ｎ＝ｍ）場合は、式の数と蛍光成分の濃度の種類とが同数となるので、一意的に行列式を解くことができる。また、分光画像の種類が蛍光成分の種類よりも多い（即ち、ｎ＞ｍ）場合は、式の数が蛍光成分の濃度の種類よりも多くなるが、この場合は最小２乗法を用いることで行列式を解くことができる。これに対し、分光画像の種類が蛍光成分の種類よりも少ない（即ち、ｎ＜ｍ）場合は、式の数が蛍光成分の濃度の種類よりも少なくなるため、行列式を解くことができない。
従って、ＵＮＭＩＸＩＮＧの手法は、分光画像の種類を蛍光成分の種類以上（即ち、ｎ≧ｍ）にすることが前提となる。

一方、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、蛍光波長λ１〜蛍光波長λｎでの夫々の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の露光条件に関し、少なくとも１つの波長λｘでの蛍光画像についての露光条件を構成するいずれかの露光条件構成要素の数値が基準露光条件下における露光条件構成要素の数値と比較して変更がある場合には、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）を、当該波長λｘの蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における所定の露光条件構成要素の数値に対する変更後の所定の露光条件構成要素の数値の比率を用いて変更する。
例えば、蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間が基準露光条件下における露光時間と比較して変更がある場合、その変更した露光時間の比率をα₂とすると、上記式（１）におけるＵＮＭＩＮＸＩＮＧ係数を次式（１’）のように補正する。

次いで、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を補正した上記式（１’）を解いて、各蛍光成分の濃度Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｍを求める。

次に、このように構成された本発明の蛍光内視鏡装置の作用効果について説明する。
ここで、例えば、図２１に示したように、３種類の蛍光成分１〜３のうち、蛍光成分２から発する最大蛍光波長λ２が著しく暗い場合における蛍光波長λ１〜λ３での夫々の分光画像が得られるような場合があるとする。その場合には、蛍光成分２の蛍光画像についての露光時間を長くなるように調整しないと、図２１に示すような分光画像に対し、特許文献１に記載のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いても、図３(b)に示すように、蛍光成分２の分布画像が暗くなって観察できない。

次に、蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間よりも長くした場合、図２２に示すような分光画像が得られる。その場合に、特許文献１に記載のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた場合、図４(b)に示すように、蛍光成分２の分布画像においては、蛍光成分２の蛍光成分を明るく抽出できるが、その他の蛍光成分１，３の蛍光成分を分離することができない。

これに対し、本発明によれば、蛍光波長λ２での蛍光画像についての露光時間を基準露光条件下での露光時間から増加させて、図２２のような分光画像が得られる場合に、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂がその露光時間の変化に連動して、ＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いる過程で得られるＵＮＭＩＸＩＮＧ係数に対し、基準露光時間に対する変更した露光時間の比率で調整する。このため、行列式（１）を介して算出される蛍光成分の濃度が、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を適正に補正した値に基づいて求まることになる。その結果、得られる分光画像は、図５(a)〜図５(c)に示すように、蛍光成分１〜３の夫々において、蛍光成分が分離した状態の明るい画像となる。

このことを、ＵＮＭＩＩＸＩＮＧ技術における行列式を用いて説明する。
＜ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて示される分光画像の強度＞
例えば、蛍光成分１〜３の分光画像の強度をＩ_all（λ１），Ｉ_all（λ２），Ｉ_all（λ３）とした場合、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて次の式で示すことができる。
(1)蛍光波長λ１での分光画像
Ｉ_all（λ１）＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ３×ａ３（λ１）
(2)蛍光波長λ２での分光画像
Ｉ_all（λ２）＝Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ２）＋Ｄ３×ａ３（λ２）
(3)蛍光波長λ３での分光画像
Ｉ_all（λ３）＝Ｄ１×ａ１（λ３）＋Ｄ２×ａ２（λ３）＋Ｄ３×ａ３（λ３）

＜上記分光画像より導かれる分布画像＞
上記式より蛍光成分１〜３の分布画像は、夫々次の式で表すことができる。
(1)蛍光成分１の分布画像
[Ｉ_all（λ１）＋Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ３×ａ３（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）＋Ｄ３×ａ３（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ３）＋Ｄ３×ａ３（λ３）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ１×ａ１（λ３）
(2)蛍光成分２の分布画像
[Ｉ_all（λ１）＋Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ３×ａ３（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ３×ａ３（λ２）＋Ｄ１×ａ１（λ３）＋Ｄ３×ａ３（λ３）]＝Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ３）
(3)蛍光成分３の分布画像
[Ｉ_all（λ１）＋Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ２）＋Ｄ１×ａ１（λ３）＋Ｄ２×ａ２（λ３）]＝Ｄ３×ａ３（λ１）＋Ｄ３×ａ３（λ２）＋Ｄ３×ａ３（λ３）

ここで、蛍光成分２の最大蛍光波長λ２での蛍光画像の露光条件を基準露光条件下における露光条件から変更したときの従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いた蛍光成分２の濃度計算における問題点について説明する。
例えば、蛍光成分２の最大蛍光波長λ２が暗いために、蛍光波長λ２での蛍光画像の露光条件を２倍（例えば、露光時間を２倍）に変更したとする。このときにＵＮＭＩＸＩＮＧ係数が変わらないとすると、蛍光成分１〜３の最大蛍光波長λ１〜λ３での分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて夫々次式のように示されることになる。このとき、各蛍光成分の濃度Ｄ１’，Ｄ２’，Ｄ３’は露光条件の変更に伴い基準露光条件下での濃度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３とは異なる値となっている。
＜ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて示される分光画像＞
(1)蛍光波長λ１での分光画像
Ｉ_all（λ１）＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ１）＋Ｄ３’×ａ３（λ１）
(2)蛍光波長λ２での分光画像
２×Ｉ_all（λ２）＝Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）
(3)蛍光波長λ３での分光画像
Ｉ_all（λ３）＝Ｄ１’×ａ１（λ３）＋Ｄ２’×ａ２（λ３）＋Ｄ３’×ａ３（λ３）

しかるに、実際には、蛍光波長λ２についての露光条件を２倍（例えば、露光時間を２倍）に変更したときの蛍光波長λ２での分光画像は、
２×Ｉ_all（λ２）＝２×[Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）]
である。

このため、
(1)蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ２’×ａ２（λ１）＋Ｄ３’×a３（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ３）＋Ｄ３’×ａ３（λ３）]＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ１’×ａ１（λ３）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）
となり、図４(a)に示すように、蛍光成分２の蛍光成分Ｄ２’×ａ２（λ２）、蛍光成分３の蛍光成分Ｄ３’×ａ３（λ２）を分離できない。
(2)また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ３’×a３（λ１）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）＋Ｄ１’×ａ１（λ３）＋Ｄ３’×ａ３（λ３）]＝Ｄ２’×ａ２（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ３）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）
となり、図４(b)に示すように、蛍光成分１の蛍光成分Ｄ１’×ａ１（λ２）、蛍光成分３の蛍光成分Ｄ３’×ａ３（λ２）を分離できない。
(3)また、蛍光成分３の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ２’×a２（λ１）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）＋Ｄ１’×ａ１（λ３）＋Ｄ２’×ａ２（λ３）]＝Ｄ３’×ａ３（λ１）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）＋Ｄ３’×ａ３（λ３）＋Ｄ３’×ａ３（λ２）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）
となり、図４(c)に示すように、蛍光成分１の蛍光成分Ｄ１’×ａ１（λ２）、蛍光成分２の蛍光成分Ｄ２’×ａ２（λ２）を分離できない。

また、例えば、蛍光成分２の最大蛍光波長λ２が明るすぎるために、蛍光波長λ２での蛍光画像の露光条件を１／２（例えば、露光時間を１／２）に変更したとする。このときにＵＮＭＩＸＩＮＧ係数が変わらないとすると、蛍光成分１〜３の最大蛍光波長λ１〜λ３での分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて次のように示されることになる。このとき、各蛍光成分の濃度Ｄ１”，Ｄ２”，Ｄ３”は露光条件の変更に伴い基準露光条件下での濃度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３とは異なる値となっている。
＜ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて示される分光画像＞
(1)蛍光波長λ１での分光画像
Ｉ_all（λ１）＝Ｄ１”×ａ１（λ１）＋Ｄ２”×ａ２（λ１）＋Ｄ３”×ａ３（λ１）
(2)蛍光波長λ２での分光画像
１／２×Ｉ_all（λ２）＝Ｄ１”×ａ１（λ２）＋Ｄ２”×ａ２（λ２）＋Ｄ３”×ａ３（λ２）
(3)蛍光波長λ３での分光画像
Ｉ_all（λ３）＝Ｄ１”×ａ１（λ３）＋Ｄ２”×ａ２（λ３）＋Ｄ３”×ａ３（λ３）

しかるに、実際には、蛍光波長λ２についての露光条件を１／２（例えば、露光時間を１／２）に変更したときの蛍光波長λ２での分光画像は、
１／２×Ｉ_all（λ２）＝１／２×[Ｄ１”×ａ１（λ２）＋Ｄ２”×ａ２（λ２）＋Ｄ３”×ａ３（λ２）]
である。

このため、
(1)蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１／２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ２”×ａ２（λ１）＋Ｄ３”×a３（λ１）＋Ｄ２”×ａ２（λ２）＋Ｄ３”×ａ３（λ２）＋Ｄ２”×ａ２（λ３）＋Ｄ３”×ａ３（λ３）]＝Ｄ１”×ａ１（λ１）＋Ｄ１”×ａ１（λ２）＋Ｄ１”×ａ１（λ３）−１／２×[Ｄ１”×ａ１（λ２）＋Ｄ２”×ａ２(λ２)＋Ｄ３”×ａ３（λ２）]
となり、蛍光成分１の蛍光成分が−１／２×Ｄ１”×ａ１（λ２）だけ、必要以上に暗くなってしまう。
(2)また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１／２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ１”×ａ１（λ１）＋Ｄ３”×a３（λ１）＋Ｄ１”×ａ１（λ２）＋Ｄ３”×ａ３（λ２）＋Ｄ１”×ａ１（λ３）＋Ｄ３”×ａ３（λ３）]＝Ｄ２”×ａ２（λ１）＋Ｄ２”×ａ２（λ２）＋Ｄ２”×ａ２（λ３）−１／２×[Ｄ２”×ａ２（λ２）＋Ｄ１”×ａ１(λ２)＋Ｄ３”×ａ３（λ２）]
となり、蛍光成分２の蛍光成分が−１／２×Ｄ２”×ａ２（λ２）だけ、必要以上に暗くなってしまう。その結果、図３(b)に示すように、蛍光成分２の分布画像が得られない。
(3)蛍光成分３の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１／２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ２”×ａ２（λ１）＋Ｄ３”×a３（λ１）＋Ｄ２”×ａ２（λ２）＋Ｄ３”×ａ３（λ２）＋Ｄ２”×ａ２（λ３）＋Ｄ３”×ａ３（λ３）]＝Ｄ３”×ａ３（λ１）＋Ｄ３”×ａ３（λ２）＋Ｄ３”×ａ３（λ３）−１／２×[Ｄ３”×ａ３（λ２）＋Ｄ１”×ａ１(λ２)＋Ｄ２”×ａ２（λ２）]
となり、蛍光成分３の蛍光成分が−１／２×Ｄ３”×ａ３（λ２）だけ、必要以上に暗くなってしまう。

これに対し、本発明では、上述したように、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂がその露光時間の変化に連動して、ＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いる過程で得られるＵＮＭＩＸＩＮＧ係数に対し、基準露光時間に対する変更した露光時間の比率で調整する。このため、行列式（１）を介して算出されるべき蛍光成分の濃度が、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を適正に補正した値に基づいて求まることになる。

即ち、例えば、蛍光成分２の最大蛍光波長λ２が暗いために、蛍光波長λ２での蛍光画像の露光条件を２倍（例えば、露光時間を２倍）に変更したとする。このときにＵＮＭＩＸＩＮＧ係数が変わるとすると、蛍光成分１〜３の最大蛍光波長λ１〜λ３での分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて次のように示されることになる。
＜ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて示される分光画像＞
(1)蛍光波長λ１での分光画像
Ｉ_all（λ１）＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ３×ａ３（λ１）
(2)蛍光波長λ２での分光画像
２×Ｉ_all（λ２）＝Ｄ１×ａ１（λ２）×２＋Ｄ２×ａ２（λ２）×２＋Ｄ３×ａ３（λ２）×２
(3)蛍光波長λ３での分光画像
Ｉ_all（λ３）＝Ｄ１×ａ１（λ３）＋Ｄ２×ａ２（λ３）＋Ｄ３×ａ３（λ３）

このため、
(1)蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ３×a３（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）×２＋Ｄ３×ａ３（λ２）×２＋Ｄ２×ａ２（λ３）＋Ｄ３×ａ３（λ３）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）×２＋Ｄ１×ａ１（λ３）となり、図５(a)に示すように、蛍光成分２，蛍光成分３の蛍光成分から分離した画像となる。
(2)また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ３×a３（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）×２＋Ｄ３×ａ３（λ２）×２＋Ｄ１×ａ１（λ３）＋Ｄ３×ａ３（λ３）]＝Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）×２＋Ｄ２×ａ２（λ３）となり、図５(b)に示すように、蛍光成分１，蛍光成分３の蛍光成分から分離した画像となる。
(3)また、蛍光成分３の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋２×Ｉ_all（λ２）＋Ｉ_all（λ３）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×a２（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）×２＋Ｄ２×ａ２（λ２）×２＋Ｄ１×ａ１（λ３）＋Ｄ２×ａ２（λ３）]＝Ｄ３×ａ３（λ１）＋Ｄ３×ａ３（λ２）×２＋Ｄ３×ａ３（λ３）となり、図５(c)に示すように、蛍光成分２，蛍光成分３の蛍光成分から分離した画像となる。

ここで、露光条件を変更したときの従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分の濃度計算と本発明による蛍光成分の濃度計算について、さらに具体的な数値を用いて説明する。
なお、説明の便宜上、ここでは２種類の蛍光成分１，２を用いた場合について説明する。
図６は基準露光条件下における蛍光成分１，２の夫々の蛍光スペクトル及び蛍光成分１，２が混在した状態の測定対象の蛍光スペクトルを示す図で、(a)は蛍光成分１，２の夫々の蛍光強度が同程度の場合における各スペクトルを示す図、(b)は蛍光成分１，２の夫々の蛍光強度が著しく異なる場合における各スペクトルを示す図である。

蛍光成分１，２の分光画像の強度をＩ_all（λ１），Ｉ_all（λ２）とした場合、分光画像はＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて次式（２１）のように示すことができる。

式（２１）より、蛍光成分１，２の夫々の濃度Ｄ１，Ｄ２は次式（２２）のように示すことができる。

式（２２）より蛍光成分１，２の濃度Ｄ１，Ｄ２は、次式（２３），（２４）を解くことにより求まる。

まず、図６(a)に示すように蛍光成分１，２の夫々の蛍光強度が同程度の明るさの場合おいて、露光条件を変更したときの従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分の濃度計算と本発明による蛍光成分の濃度計算について説明する。
ここでは、蛍光成分１の最大蛍光波長λ１における蛍光成分１の蛍光波長λ１での強度と蛍光成分２の蛍光波長λ１での強度との比率が１：０．５、蛍光成分２の最大蛍光波長λ２における蛍光成分１の蛍光波長λ２での強度と蛍光成分２の蛍光波長λ２での強度との比率が０．５：１であるものとする。また、波長λ１，λ２での分光画像の強度がそれぞれ１であるものとする。

このときの分光画像は上記式（２１）に当てはめると、次式（２１ａ）のように示すことができる。

蛍光成分１，２の濃度Ｄ１，Ｄ２は、上記式(23)，(24)に当てはめると、

となる。

このときの蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）]
＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）
＝０．６７×ａ１（λ１）＋０．６７×ａ１(λ２)
となり、蛍光成分１の蛍光成分のみ存在し、蛍光成分２の蛍光成分が混在しない画像となる。
また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）]
＝Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）＝０．６７×ａ２（λ１）＋０．６７×ａ２（λ２)
となり、蛍光成分２の蛍光成分のみ存在し、蛍光成分１の蛍光成分が混在しない画像となる。

ここで、蛍光波長λ２の露光時間を１０倍して蛍光強度Ｉ_all（λ２）が１０倍になった場合について、従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分１，２の濃度の算出値と、本発明による蛍光成分１，２の濃度の算出値を示すこととする。
従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分１，２の濃度の算出方法においては、分光画像は上記式（２１）に当てはめると、次式(２１ｂ)のように示すことができる。

蛍光成分１，２の濃度Ｄ１’，Ｄ２’は上記式（２３），（２４）に当てはめると、

となり、上記式（２１ａ）より求まる濃度Ｄ１，Ｄ２とは異なった値となる。

このときの蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ２’×ａ２（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]−｛Ｄ２’×ａ２（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋１０Ｄ１’×ａ１（λ２）＋９Ｄ２’×ａ２（λ２）
となり、蛍光成分２の蛍光成分９Ｄ２’×ａ２（λ２）を分離できない。
ここでの、蛍光成分１の分布画像における蛍光成分１の蛍光成分は、
Ｄ１’×ａ１（λ１）＋１０Ｄ１’×ａ１（λ２）
≒−５．３３×ａ１（λ１）＋１０×（−５．３３）×ａ２（λ２）
である。
蛍光成分１の分布画像における蛍光成分２の蛍光成分は、
９Ｄ２’×ａ２（λ２）≒９×１２．６７×ａ２（λ２）
である。

また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）]＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]−｛Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）]＝Ｄ２’×ａ２（λ１）＋９Ｄ１’×ａ２（λ２）＋１０Ｄ２’×ａ２（λ２）
となり、蛍光成分１の蛍光成分９Ｄ１’×ａ２（λ２）を分離できない。
ここでの、蛍光成分１の分布画像における蛍光成分１の蛍光成分は、
９Ｄ１’×ａ２（λ２）≒９×（−５．３３）×ａ２（λ２）
である。
また、蛍光成分１の分布画像における蛍光成分２の蛍光成分は、
Ｄ２’×ａ２（λ１）＋１０Ｄ２’×ａ２（λ２）≒１２．６７×ａ２（λ１）＋１０×１２．６７×ａ２（λ２）
である。

これに対し、本発明では、上述したように、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が露光時間の変化に連動して、ＵＮＭＩＸＩＮＧ技術を用いる過程で得られるＵＮＭＩＸＩＮＧ係数に対し、基準露光時間に対する変更した露光時間の比率で調整する。このため、行列式（１）を介して算出されるべき蛍光成分の濃度が、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を適正に補正した値に基づいて求まることになる。

即ち、本発明のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分１，２の濃度の算出方法においては、分光画像は上記式（２１）に当てはめると、次式（２１ｃ）のように示すことができる。

蛍光成分１，２の濃度Ｄ１，Ｄ２は上記式（２３），（２４）に当てはめると、

となり、上記式（２１ａ）より求める濃度Ｄ１，Ｄ２と同じ値となる。

このときの蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−[Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ２）]−｛Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）となり、蛍光成分２の蛍光成分から分離した画像となる。
ここでの、蛍光成分１の分布画像は、蛍光成分１の蛍光成分のみ存在し、
Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）≒０．６７×ａ１（λ１）＋１０×０．６７×ａ１（λ２）
である。

また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−[Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ２）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）]＝Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）となり、蛍光成分１の蛍光成分から分離した画像となる。
このときの蛍光成分２の分布画像は、蛍光成分２の蛍光成分のみ存在し、
Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）≒１２．６７×ａ２（λ１）＋１０×１２．６７×ａ２（λ２）
である。

次に、図６(b)に示すように蛍光成分１，２の夫々の蛍光強度が著しく異なる場合について説明する。
ここでは、蛍光成分１の最大蛍光波長λ１における蛍光成分１の蛍光波長λ１での強度と蛍光成分２の蛍光波長λ１での強度との比率が１：０．５、蛍光成分２の最大蛍光波長λ２における蛍光成分１の蛍光波長λ２での強度と蛍光成分２の蛍光波長λ２での強度との比率が０．５：１であるものとする。また、波長λ１，λ２での分光画像の強度がそれぞれ１，０．５５であるものとする。

このときの分光画像は上記式（２１）に当てはめると、次式（２１ａ'）のように示すことができる。

となる。

このときの蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）]
＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）
となり、蛍光成分２の蛍光成分が混在しない画像となる。
ここでの、蛍光成分１の分布画像は、蛍光成分１の蛍光成分のみ存在し、
Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）≒０．９７×ａ１（λ１）＋０．９７×ａ２（λ２）
である。

また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ１×ａ１（λ２）]
＝Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）
となり、蛍光成分１の蛍光成分が混在しない画像となる。
ここでの、蛍光成分２の分布画像は、蛍光成分２の蛍光成分のみ存在し、
Ｄ２×ａ２（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ２）≒０．０７×ａ２（λ１）＋０．０７×ａ２（λ２）
である。

ここで、蛍光波長λ２の露光時間を１０倍して蛍光強度Ｉ_all（λ２）が１０倍になった場合について、従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分１，２の濃度の算出値と、本発明による蛍光成分１，２の濃度の算出値を示す。
従来のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分１，２の濃度の算出方法においては、分光画像は上記式（２１）に当てはめると、次式（２１ｂ'）のように示すことができる。

となり、上記式（２１ａ’）より求まる濃度Ｄ１，Ｄ２とは異なった値となる。

このときの蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ２’×ａ２（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]−｛Ｄ２’×ａ２（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋１０Ｄ１’×ａ１（λ２）＋９Ｄ２’×ａ２（λ２）
となり、蛍光成分２の蛍光成分９Ｄ２’×ａ２（λ２）を分離できない。
ここでの、蛍光成分１の分布画像における蛍光成分１の蛍光成分は、
Ｄ１’×ａ１（λ１）＋１０Ｄ１’×ａ１（λ２）
≒−２．３３×ａ１（λ１）＋１０×（−２．３３）×ａ１（λ２）
である。
また、蛍光成分１の分布画像における蛍光成分２の蛍光成分は、
９Ｄ２’×ａ２（λ２）≒９×６．６７×ａ２（λ２）
である。

また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−｛Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）]＝Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ２’×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１’×ａ１（λ２）＋Ｄ２’×ａ２（λ２）]−｛Ｄ１’×ａ１（λ１）＋Ｄ１’×ａ１（λ２）]＝Ｄ２’×ａ２（λ１）＋９Ｄ１’×ａ１（λ２）＋１０Ｄ２’×ａ２（λ２）
となり、蛍光成分１の蛍光成分９Ｄ１’×ａ１（λ２）を分離できない。
ここでの、蛍光成分２の分布画像における蛍光成分１の蛍光成分は、
９Ｄ１’×ａ１（λ２）≒９×（−２．３３）×ａ１（λ２）
である。
また、蛍光成分２の分布画像における蛍光成分２の蛍光成分は、
Ｄ２’×ａ２（λ１）＋１０Ｄ２’×ａ２（λ２）≒６．６７×ａ２（λ１）＋１０×６．６７×ａ１（λ２）
である。

これに対し、本発明のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分１，２の濃度の算出方法においては、分光画像は上記式（２１）に当てはめると、次式（２１ｃ'）のように示すことができる。

となり、上記式（２１ａ'）により求まる濃度Ｄ１，Ｄ２と同じ値となる。

このときの蛍光成分１の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−[Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ２）]−｛Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）となり、蛍光成分２の蛍光成分から分離した画像となる。
ここでの、蛍光成分１の分布画像は、蛍光成分１の蛍光成分のみ存在し、
Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）≒０．９７×ａ１（λ１）＋１０×０．９７×ａ１（λ２）
である。

また、蛍光成分２の分布画像は、
[Ｉ_all（λ１）＋１０×Ｉ_all（λ２）]−[Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）]＝Ｄ１×ａ１（λ１）＋Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０[Ｄ１×ａ１（λ２）＋Ｄ２×ａ２（λ２）]−｛Ｄ１×ａ１（λ１）＋１０×Ｄ１×ａ１（λ２）]＝Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）となり、蛍光成分１の蛍光成分から分離した画像となる。
このときの蛍光成分２の分布画像は、
Ｄ２×ａ２（λ１）＋１０×Ｄ２×ａ２（λ２）≒０．０７×ａ２（λ１）＋１０×０．０７×ａ２（λ２）
である。

ところで、実際には、検出される蛍光信号には、ノイズ成分も含まれる。このため、特に蛍光強度が小さい場合にはノイズ成分の影響が大きくなりやすい。
ここで、波長λ１での蛍光画像におけるノイズ成分を含めた全体の信号強度をＩ_all(λ１)、波長λ１での蛍光画像における蛍光成分の信号強度をＩ_all(λ１)’、波長λ１での蛍光画像におけるノイズ成分をＮｏｉｓｅ１、波長λ２での蛍光画像におけるノイズ成分を含めた全体の信号強度をＩ_all(λ２)、波長λ２での蛍光画像における蛍光成分の信号強度をＩ_all(λ２)’、波長λ２での蛍光画像におけるノイズ成分をＮｏｉｓｅ２とすると、分光画像はＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いて次式（２１”）のように示すことができる。

式（２１'）より、蛍光成分１，２の夫々の濃度Ｄ１，Ｄ２は、次式（２２”）のように示すことができる。

式（２２”）より蛍光成分１，２の濃度Ｄ１，Ｄ２は、次の式（２３”），（２４”）で示すことができる。

ここで、例えば、図６(b)に示す場合において、波長λ１での蛍光画像におけるノイズ成分を含めた全体の信号強度Ｉ_all(λ１)が１．０３、波長λ１での蛍光画像における蛍光成分の信号強度Ｉ_all(λ１)’が１、波長λ１での蛍光画像におけるノイズ成分の信号強度Ｎｏｉｓｅ１が０．０３、波長λ２での蛍光画像におけるノイズ成分を含めた全体の信号強度Ｉ_all(λ２)が０．５８、波長λ２での蛍光画像における蛍光成分の信号強度Ｉ_all(λ２)’が０．５５、波長λ２での蛍光画像におけるノイズ成分の信号強度Ｎｏｉｓｅ２が０．０３であるとする。

このときの分光画像は上記式（２１”）に当てはめると、次式（２１ａ”）のように示すことができる。

蛍光成分１，２の濃度Ｄ１，Ｄ２は上記式（２３”），（２４”）に当てはめると、

となり、実際の濃度Ｄ１＝0.97、Ｄ２＝0.07
と相違する。

上記例のように、実際の蛍光成分２の濃度が低く、蛍光成分２の蛍光強度が小さい場合、Ｉ_all（λ２）の信号強度が小さい値で検出される。このため、ＵＮＭＩＸＩＮＧ処理による演算においては、ノイズの影響を大きく受けて濃度計算を正確に行うことができない。

そこで、このような場合には、蛍光波長λ２の露光時間を長くして、波長λ２での蛍光成分の信号をノイズ信号に比べて大きく検出されるようにしてノイズ成分の信号の影響を避けるようにすることが望まれる。
例えば、上記の場合において、蛍光波長λ２の露光時間を１０倍して蛍光強度Ｉ_all（λ２）’が１０倍になった場合、本発明によれば、蛍光成分１，２の濃度は次のように算出される。
即ち、本発明のＵＮＭＩＸＩＮＧ技術による蛍光成分１，２の濃度の算出方法においては、分光画像は上記式（２１”）に当てはめると、次式（２１ｃ”）のように示すことができる。

となり、上記（２１ａ”）により求めた値により近い、ノイズの影響を極力排除した値が得られる。

なお、蛍光成分からの蛍光が非常に微弱でノイズ成分を十分に考慮する必要がある場合には、式（１）における信号強度Ｉ_all（λ１）〜Ｉ_all（λｎ）は以下のように扱うことが望ましい。

ただし、Ｉ_all（λ１）は波長λ１での蛍光画像におけるノイズ成分を含めた全体の信号強度、Ｉ_all（λ１）’は波長λ１での蛍光画像における蛍光成分の信号強度、Ｎｏｉｓｅ１は波長λ１での蛍光画像におけるノイズ成分、・・・、Ｉ_all（λｎ）は波長λｎでの蛍光画像におけるノイズ成分を含めた全体の信号強度、Ｉ_all（λｎ）’は波長λｎでの蛍光画像における蛍光成分の信号強度、Ｎｏｉｓｅｎは波長λｎでの蛍光画像におけるノイズ成分である。

このため、本発明の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートを極力変更させずに、各蛍光成分の明るさが蛍光画像観察に適した明るさとなるように露光条件を変更しても、露光条件の変更如何にかかわらず、各蛍光成分を分離して表示できる蛍光内視鏡装置が得られる。

実施例１
図７は実施例１にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(b)は(a)と略同時刻に撮像素子１２ｂ₅を介して光電変換され、各フレームメモリ１３ｃ₁，１３ｃ₂，１３ｃ₃に記録される各波長域の光を時系列で示す図、(c)は実施例１の露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(d)は(c)と略同時刻に撮像素子１２ｂ₅を介して光電変換され、各フレームメモリ１３ｃ₁，１３ｃ₂，１３ｃ₃に記録される各波長域の光を時系列で示す図、(e)は(c)，(d)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例１の蛍光内視鏡装置の基本的な構成は、図１〜図２を用いて説明したとおりである。
実施例１の蛍光内視鏡装置では、図７(c)に示すように、可変分光素子１２ｂ₄を介して透過される蛍光成分２からの蛍光波長λ２の透過時間ｔλ₂’を、図７(a)に示す基準露光条件下における透過時間ｔλ₂に比べて長くすることで、図７(d)に示すように、フレームメモリ１３ｃ₂に記録される時間がその分長くなるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた露光時間の変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における所定波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、所定波長λｘの蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における露光時間ｔλ₂に対する変更後の露光時間ｔλ₂’の比率（ｔλ₂’／ｔλ₂）を乗算するようになっている。
実施例１の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ａ’）のように示すことができる。

蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ａ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

実施例１の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化を極力抑えるために特定の検出波長の分光画像についての露光時間を変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離された状態で明るく検出できる。

実施例２
図８は実施例２にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(b)は実施例２の露光条件下における可変分光素子１２ｂ₄が選択して透過する各波長域の光を時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例２の蛍光内視鏡装置では、図８(b)に示すように、フレームレートを一定にしたまま、各検出波長λ１〜λ３の露光時間ｔλ₁”，ｔλ₂”，ｔλ₃”の比率が図８(a)に示す基準露光条件下での各検出波長λ１〜λ３の露光時間ｔλ₁，ｔλ₂，ｔλ₃の比率と異なるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、波長λ１〜波長λ３の夫々の波長の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた、フレームレートを一定に保ったままでの露光時間の変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分３の濃度Ｄ３の計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λ３の夫々の波長の係数ａ１（λ１）〜ａ３（λ１）〜ａ１（λ３）〜ａ３（λ３）に対し、波長λ１〜波長λ３の夫々の波長の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における露光時間ｔλ₁，ｔλ₂，ｔλ₃に対する変更後の露光時間ｔλ₁”，ｔλ₂”，ｔλ₃”の比率（ｔλ₁”／ｔλ₁，ｔλ₂”／ｔλ₂，ｔλ₃”／ｔλ₃）を夫々乗算するようになっている。
実施例２の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ｂ’）のように示すことができる。

蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ｂ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。
なお、実施例２では上述のようにフレームレートは一定である。従って、上記式（１ｂ’）においては、

である。

実施例２の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化が無いように各検出波長の分光画像についての露光時間を変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離され、かつ、明るさのバランスが取れた状態で明るく検出できる。
その他の構成及び作用効果は実施例１の蛍光内視鏡装置と略同じである。

実施例３
図９は実施例３にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例３の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例３の蛍光内視鏡装置では、図９(b)に示すように、蛍光成分２の蛍光波長λ２を励起する励起光の強度Ｉ_EX2’を、図９(a)に示す基準露光条件下における強度Ｉ_EX2に比べて強くすることで、フレームメモリ１３ｃ₂に記録される強度がその分強くなるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、蛍光波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた蛍光波長λ２を励起する励起光の強度の変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分３の濃度Ｄ３の計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下における当該波長λ２の係数ａ１（λ２）〜ａ３（λ２）に対し、蛍光波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における蛍光波長λ２を励起する励起光の強度Ｉ_EX2に対する変更後の蛍光波長λ２を励起する励起光の強度Ｉ_EX2’の比率（Ｉ_EX2’／Ｉ_EX2）を乗算するようになっている。
実施例３の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ｃ’）のように示すことができる。

蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ｃ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

実施例３の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化が無いように特定の検出波長の分光画像についての励起強度を変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離された状態で明るく検出できる。

実施例４
図１０は実施例４にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例４の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例４の蛍光内視鏡装置では、図１０(b)に示すように、蛍光成分１の蛍光波長λ１〜蛍光成分３の蛍光波長λ３を夫々励起する夫々の励起光の強度Ｉ_EX1”〜Ｉ_EX3”を、図１０(a)に示す基準露光条件下における強度Ｉ_EX1〜に強度Ｉ_EX3に対して変更することで、フレームメモリ１３ｃ₁〜１３ｃ₃に記録される強度がその分、変更されるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、波長λ１〜波長λ３の夫々の波長の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた夫々の波長を励起する励起光の強度の変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分３の濃度Ｄ３の計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λ３の夫々の波長の係数ａ１（λ１）〜ａ３（λ１）〜ａ１（λ３）〜ａ３（λ３）に対し、波長λ１〜波長λ３の夫々の波長の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における夫々の波長を励起する励起光の強度Ｉ_EX1，Ｉ_EX2，Ｉ_EX3に対する変更後の夫々の波長を励起する励起光の強度Ｉ_EX1”，Ｉ_EX2”Ｉ_EX3”の比率（Ｉ_EX1”／Ｉ_EX1，Ｉ_EX2”／Ｉ_EX2，Ｉ_EX3”／Ｉ_EX3）を夫々乗算するようになっている。
実施例４の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ｄ’）のように示すことができる。

蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ｄ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

実施例４の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化が無いように夫々の検出波長の分光画像についての励起強度を変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離され、かつ、明るさのバランスが取れた状態の明るさで明るく検出できる。

実施例５
図１１は実施例５にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例５における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例５の蛍光内視鏡装置では、図１１(b)に示すように、蛍光成分２の蛍光波長λ２を励起する励起光の励起時間ｔ_Ex2’を図１１(a)に示す基準露光条件下における励起時間ｔ_Ex2に比べて短くすることで、フレームメモリ１３ｃ₂に記録される強度がその分弱くなるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、蛍光波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた蛍光波長λ２を励起する励起光の強度の変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分３の濃度Ｄ３の計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下における当該波長λ２の係数ａ１（λ２）〜ａ３（λ２）に対し、蛍光波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における蛍光波長λ２を励起する励起光の励起時間ｔ_EX2に対する変更後の蛍光波長λ２を励起する励起光の励起時間ｔ_EX2’の比率（ｔ_EX2’／ｔ_EX2）を乗算するようになっている。
実施例５の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ｅ’）のように示すことができる。

蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ｅ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

実施例５の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化が無いように特定の検出波長の分光画像についての励起時間を変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離され、かつ、明るさのバランスが取れた状態で明るく検出できる。

実施例６
図１２は実施例６にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例６の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例６の蛍光内視鏡装置では、図１２(b)に示すように、蛍光成分２の蛍光波長λ２を励起する励起光の励起強度Ｉ_Ex2’及び励起時間ｔ_Ex2’を図１２(a)に示す基準露光条件下における励起強度Ｉ_Ex2’及び励起時間ｔ_Ex2に比べて変更することで、フレームメモリ１３ｃ₂に記録される強度がその分変更されるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、波長λ１〜波長λ３のうちの所定波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた所定波長λ２を励起する励起光の強度及び励起時間の変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分３の濃度Ｄ３の計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下における当該波長λ２の係数ａ１（λ２）〜ａ３（λ２）に対し、所定波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における所定波長λ２を励起する励起光の強度Ｉ_EX2及び励起時間ｔ_EX2に対する変更後の所定波長λ２を励起する励起光の強度Ｉ_EX2’及び励起時間ｔ_EX2’の比率（（Ｉ_EX2’／Ｉ_EX2）×（ｔ_EX2’／ｔ_EX2））を乗算するようになっている。
実施例６の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ｆ’）のように示すことができる。

ただし、α₂６＝Ｉ_Ex2’×ｔ_Ex2’／Ｉ_Ex2×ｔ_Ex2
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ｆ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

実施例６の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化が無いように特定の検出波長の分光画像についての励起強度及び励起時間を変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離され、かつ、明るさのバランスが取れた状態で明るく検出できる。

実施例７
図１３は実施例７にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例７の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長を励起する各励起光の強度及び照射タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例７の蛍光内視鏡装置では、蛍光成分２の蛍光波長λ２の強度を、ＮＤフィルタを用いて変更することで、図１３(b)に示すように、フレームメモリ１３ｃ₂に記録される検出強度Ｉ₂’がその分弱くなるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、波長λ１〜波長λ３のうちの所定波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされた検出強度の変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分３の濃度Ｄ３の計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下における所定波長λ２の係数ａ１（λ２）〜ａ３（λ２）に対し、所定波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際の基準露光条件下における検出強度Ｉ₂に対する変更後の検出強度Ｉ₂’の比率（Ｉ₂’／Ｉ₂）を乗算するようになっている。
実施例７の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ｇ’）のように示すことができる。

蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ｇ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

実施例７の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化が無いように特定の検出波長の分光画像についての検出強度を変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離され、かつ、明るさのバランスが取れた状態で明るく検出できる。

実施例８
図１４は実施例８にかかる蛍光内視鏡装置における露光条件及び蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行う演算を示す説明図で、(a)は基準露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長の蛍光画像のゲイン及び検出タイミングを時系列で示す図、(b)は実施例８の露光条件下における各蛍光成分の蛍光波長の蛍光画像のゲイン及び検出タイミングを時系列で示す図、(c)は(b)に示す露光条件下における蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が行うＵＮＭＩＸＩＮＧ処理に用いる行列式を示す図である。

実施例８の蛍光内視鏡装置では、図１４(b)に示すように、蛍光成分２の蛍光波長λ２のゲインＧ₂’を変更することで、フレームメモリ１３ｃ₂に記録される強度がその分強くなるように露光条件が、露光条件設定部１５を介して変更されている。
蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、波長λ１〜波長λ３のうちの所定波長λ２の蛍光画像を撮像部１２ｂが取得する際になされたゲインの変更に連動して、式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分３の濃度Ｄ３の計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下における所定波長λ２の係数ａ１（λ２）〜ａ３（λ２）に対し、所定波長λ２の蛍光画像を撮像分１２ｂが取得する際の基準露光条件下におけるゲインＧ₂に対する変更後のゲインＧ₂’の比率（Ｇ２’／Ｇ２）を乗算するようになっている。
実施例８の露光条件における分光画像は、ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数を用いた行列式で表すと次の式（１ｈ’）のように示すことができる。

蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂は、この式（１ｈ’）より、蛍光成分１〜３の濃度Ｄ１〜Ｄ３を算出する。

実施例８の蛍光内視鏡装置によれば、フレームレートの劣化が無いように特定の検出波長の分光画像についてのゲインを変更しても複数の蛍光体を各検出波長が分離され、かつ、明るさのバランスが取れた状態で明るく検出できる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の蛍光内視鏡装置は、これらの実施例に限定されるものではなく、例えば、各実施例における露光条件構成要素を組み合わせた露光条件の変更に対し、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が基準露光条件下における当該露光条件構成要素の組み合せの数値に対する変更後の当該露光条件構成要素の組み合せの数値の比率を蛍光成分１〜蛍光成分３の基準濃度での基準露光条件下におけるＵＮＭＩＸＩＮＧ係数に乗算するようにしてもよい。さらには、蛍光成分濃度演算部１３ｄ₂が任意の露光条件構成要素の変更に連動して、当該変更した露光条件構成要素の変更後の数値の基準露光条件下における当該露光条件構成要素の数値に対する比率を基準露光条件下におけるＵＮＭＩＸＩＮＧ係数に乗算するようにしてもよい。また、本発明の蛍光内視鏡装置は、複数の人組織のみ、複数の蛍光薬剤のみ、または残渣を含め様々な組み合わせの蛍光成分の検出に適用できる。

本発明の蛍光内視鏡装置は、生体組織を観察するために、生体組織から発生する蛍光スペクトルを検出する分野に有用である。

９生体（組織）
１１光源ユニット
１１ａ励起光用光源
１１ｂ照明光用光源
１１ｃ光源制御回路
１２内視鏡先端挿入部
１２ａ照明光学系
１２ｂ撮像部
１２ｂ₁ 対物光学系
１２ｂ₂ 結像光学系
１２ｂ₃ 励起光カットフィルタ
１２ｂ₄ 可変分光素子
１２ｂ₅ 撮像素子
１２ｃライトガイド
１３制御ユニット
１３ａ可変分光素子制御回路
１３ｂ撮像素子制御回路
１３ｃフレームメモリ
１３ｃ₁ Ｒフレームメモリ
１３ｃ₂ Ｇフレームメモリ
１３ｃ₃ Ｂフレームメモリ
１３ｄ画像処理回路
１３ｄ₁ ＵＮＭＩＸＩＮＧ係数記録部
１３ｄ₂ 蛍光成分濃度演算部
１３ｄ₃ 蛍光画像合成部
１４表示ユニット
１５露光条件設定部

Claims

最大蛍光波長が異なり少なくとも一部の波長域で蛍光波長が重なる複数種類の蛍光成分を有する生体組織に励起光を照射し前記生体組織から発生する複数種類の蛍光画像を取得し、取得した蛍光画像を用いて生体組織に存在する複数種類の蛍光成分を分離して表示にする蛍光内視鏡装置であって、
前記複数種類の蛍光成分を励起させる少なくとも１種類以上の励起光を照射する光源部と、
前記生体組織から発生する蛍光画像を、ｎ種類[但し、ｍ≦ｎ]の波長λ１〜波長λｎごとに取得する蛍光画像取得部と、
前記生体組織中に存在するｍ種類[但し、２≦ｍ]の蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルが記録された蛍光スペクトル記録部と、
前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルと前記蛍光画像取得部が取得した波長λ１〜波長λｎごとの蛍光画像を用いて、前記生体組織中に存在する夫々の蛍光成分の濃度を、該蛍光画像における全ての画素について演算により求める蛍光成分濃度演算部と、
前記蛍光成分濃度演算部が求めた夫々の蛍光成分の濃度に基づいて夫々の蛍光成分の分布画像を作成し、作成した夫々の蛍光成分の分布画像に対し夫々の蛍光成分に対応する所定の色を割り当て、所定の色を割り当てた分布画像を一つの画像に合成する蛍光画像合成部と、
前記蛍光画像合成部を介して合成された画像を表示する画像表示部を有し、
前記蛍光成分濃度演算部が、
前記蛍光スペクトル記録部に記録された蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における蛍光スペクトルより得られる、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの夫々の基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λｎの係数をａ１（λ１）〜ａ１（λｎ）〜ａｍ（λ１）〜ａｍ（λｎ）、前記蛍光画像取得部が取得した波長λ１〜波長λｎの蛍光画像の強度をＩ_all（λ１）〜Ｉ_all（λｎ）、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの濃度をＤ１〜Ｄｍとしたとき、次の式（１）を用いて、蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍを、該蛍光画像における画素ごとに全ての画素について計算する内視鏡装置であって、
前記蛍光成分濃度演算部が、
露光条件構成要素の基準露光条件に対する変更の有無をチェックし、
波長λ１〜波長λｎのうちの少なくとも１つの波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた所定の露光条件構成要素の数値の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）を、当該波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定の露光条件構成要素の数値に対する変更後の前記所定の露光条件構成要素の数値の比率を用いて変更することを特徴とする蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた露光時間の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における前記所定波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における露光時間に対する変更後の露光時間の比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた、フレームレートを一定に保ったままでの露光時間の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の係数ａ１（λ１）〜ａｍ（λ１）〜ａ１（λｎ）〜ａｍ（λｎ）に対し、波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における露光時間に対する変更後の露光時間の比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた前記所定波長λｘを励起する励起光の強度の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定波長λｘを励起する励起光の強度に対する変更後の前記所定波長λｘを励起する励起光の強度の比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた夫々の波長を励起する励起光の強度の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の係数ａ１（λ１）〜ａｍ（λ１）〜ａ１（λｎ）〜ａｍ（λｎ）に対し、波長λ１〜波長λｎの夫々の波長の蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における夫々の波長を励起する励起光の強度に対する変更後の夫々の波長を励起する励起光の強度の比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた前記所定波長λｘを励起する励起光の励起時間の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定波長λｘを励起する励起光の励起時間に対する変更後の前記所定波長λｘを励起する励起光の励起時間の比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた前記所定波長λｘを励起する励起光の強度及び励起時間の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における当該波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における前記所定波長λｘを励起する励起光の強度及び励起時間に対する変更後の前記所定波長λｘを励起する励起光の強度及び励起時間の比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされた検出強度の変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における前記所定波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下における検出強度に対する変更後の検出強度の比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
前記蛍光成分濃度演算部が、
波長λ１〜波長λｎのうちの所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際になされたゲインの変更があるとき、その変更に連動して、
前記式（１）を用いた蛍光成分１の濃度Ｄ１〜蛍光成分ｍの濃度Ｄｍの計算に際し、蛍光成分１〜蛍光成分ｍの基準濃度での基準露光条件下における前記所定波長λｘの係数ａ１（λｘ）〜ａｍ（λｘ）に対し、前記所定波長λｘの蛍光画像を前記蛍光画像取得部が取得する際の基準露光条件下におけるゲインに対する変更後のゲインの比率を乗算することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。