JP5393215B2 - 蛍光観察装置、蛍光観察システムおよび蛍光観察装置の作動方法 - Google Patents
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Description
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、除算した画像に残存する距離と角度に対する依存性を十分に除去して定量性の高い蛍光画像によって観察を行うことができる蛍光観察装置、蛍光観察システムおよび蛍光観察装置の作動方法を提供することを目的としている。
本発明は、照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、被写体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得する蛍光撮像部と、被写体から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得する戻り光撮像部と、該戻り光撮像部により取得された参照画像を用いて前記蛍光撮像部により撮像された蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、該画像補正部が、以下の処理を行う蛍光観察装置を提供する。
FLrevice=FLafter/RLafter
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x=(cn−dm)/(bc−ad) (1)
y=(an−bm)/(bc−ad) (2)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(3)を満たす任意の定数
emax:(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min−1
(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値
ただし、bc−ad=0の場合には、x,yは、x:y=c:a=d:bを満たす任意の実数から設定される。
FLrevice=(FLafter/RLafter)1/x
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x:y=c:(a−m)=d:(b−n) (4)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(4)および式(3)を満たす任意の定数
emax:(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min−1
(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値
このようにすることで、影響の大きな観察距離に対する依存性をなくし、観察角度に対する依存性を許容誤差の範囲内に納めることができ、さらに定量性の高い蛍光観察を行うことができる。
このようにすることで、最終的に得られる補正された蛍光画像の輝度値と被写体内に含まれる蛍光物質の濃度との比例関係を保つことができる。
このようにすることで、着脱部品を着脱して観察条件を変更すると、着脱部品に記憶されている識別情報が、識別情報読取手段によって読みとられ、記憶部に識別情報と対応づけて記憶されている指数x,yを設定することができる。着脱部品としては、例えば、内視鏡装置におけるスコープ等を挙げることができ、その場合に変更される観察条件としては、対物光学系のNAや瞳径、観察可能な蛍光の波長および観察対象部位(胃、大腸など)等を挙げることができる。これにより、観察条件に合わせて、最適な指数x,yを設定でき、観察条件が変動した場合においても定量性の高い蛍光観察を行うことができる。
このようにすることで、照明光の波長によっても変化する指数a〜dに対して、観察距離および観察角度の依存性を低減することができる。
FLrevice=FLafter/RLafter
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x=(cn−dm)/(bc−ad) (1)
y=(an−bm)/(bc−ad) (2)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(1)を満たす任意の定数
emax:(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min−1
(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値
ただし、bc−ad=0の場合には、x,yは、x:y=c:a=d:bを満たす任意の実数から設定される。
FLrevice=(FLafter/RLafter)1/x
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x:y=c:(a−m)=d:(b−n) (4)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(4)および式(3)を満たす任意の定数
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(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値
本実施形態に係る蛍光観察装置1は、内視鏡装置であって、図1に示されるように、体内に挿入される細長い挿入部2と、光源(照明部)3と、該光源3からの照明光および励起光を挿入部2の先端から被写体Xに向けて照射する照明ユニット(照明部)4と、挿入部2の先端に設けられ、被写体Xである生体組織の画像情報を取得する撮像ユニット5と、挿入部2の基端側に配置され、撮像ユニット5により取得された画像情報を処理する画像処理部6と、該画像処理部6により処理された画像Gを表示するモニタ7とを備えている。
照明ユニット4は、挿入部2の長手方向のほぼ全長にわたって配置され、カップリングレンズ10によって集光された励起光および照明光を導光するライトガイドファイバ11と、挿入部2の先端に設けられ、ライトガイドファイバ11によって導光されてきた励起光および照明光を拡散させて、挿入部2の先端面2aに対向する被写体Xに照射する照明光学系12とを備えている。
画像合成部23は、例えば、参照画像G1と補正された蛍光画像G3とを並列に配置してモニタ7に同時に表示させるよう画像Gを合成し、モニタ7に出力するようになっている。
FLafter=A×FLbefore x (5)
RLafter=B×RLbefore y (6)
ここで、
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像G2、参照画像G1の輝度値
FLafter,RLafter:前処理された蛍光画像G2、参照画像G1の輝度値
A,B:定数
x,y:以下の方法により予め定められた指数
である。
一般に、蛍光画像G2および参照画像G1は、観察距離Dと観察角度θに対して概ね以下のような依存性を有している。
FLbefore∝Dacosbθ、RLbefore∝Dccosdθ
前式を後式で除算すると、
FLbefore/RLbefore∝Da−ccosb−dθ
となる。ここで、観察距離Dは、例えば、挿入部2の先端から被写体X表面までの距離、観察角度θは、例えば、被写体Xの表面の法線と対物レンズ13の光軸(または挿入部2の長軸方向)とのなす角度とすることができる。
FLbefore x/RLbefore y∝Dax−cycosbx−dyθ
となるので、ここで、m=ax−cy、n=bx−dyとして、m,nが許容限度となるように指数x,yを設定する。
すなわち、
x=(cn−dm)/(bc−ad) (1)
y=(an−bm)/(bc−ad) (2)
であり、分母bc−ad=0となる場合には、x:y=c:a=d:bとなるように指数x,yを設定する。
rD=Dmax/Dmin,rθ=cosθmin/cosθmax
となり、補正蛍光画像における最大許容誤差率emaxを用いて、
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
となるm,nを選択する。
また、emaxは、
(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min=1+emax
により求められる。
したがって、まず、予め最大許容誤差率emaxを設定し、次に式(3)を満たすようなm、nを設定し、それに基づき式(1)および式(2)を満たすようなx、yを設定すればよい。
すなわち、照明ユニット4から被写体Xまでの距離Dを変更しながら、照明ユニット4から被写体Xに対して励起光および照明光を照射して得られた蛍光画像G2および参照画像G1の予め定められた領域の輝度値の平均値を、距離Dに対してプロットする。このようにして、得られた距離特性を累乗近似、すなわち、累乗関数Da,Dcに回帰することにより観察距離Dに対する依存性を示す指数a,cを得る。
FLrevice=FLafter/RLafter
また、不適切なx、yを設定することにより、m、nが大きな値となり、蛍光画像G3の定量性が低くなってしまうことを未然に防ぐことができる。
例えば、一般に、消化器内視鏡の視野角は片側75°程度である。したがって、θは最大でも75°程度であると想定できる。また、許容誤差emaxは、この範囲内で10%程度に抑えるとすると、
rθ=cosθmin/cosθmax=cos0°/cos75°=3.86
したがって、
n=log(1+0.1)/log3.86=0.07
a=−1.518、b=0.514、c=−1.605、d=0.675
を用いると、x≒0,563、y≒0.532となる。
このようにして求められた指数x、yを用いて蛍光画像G2を補正することにより、距離依存性をなくし、角度依存性による輝度の変化を10%以下に低減した蛍光画像G3を得ることができる。
そこで、前処理部24において、蛍光画像G2に対しては、暗電流や読み出しに由来するノイズ成分を除去するようなオフセットを与え、参照画像G1には、暗電流や読み出しに由来するノイズ成分を除去する上に、全ての画素の輝度値がゼロとならないようなオフセットを与えることにしてもよい。
また、モニタ7に表示する画像は、補正後の蛍光画像G3に並べて表示する画像として、参照画像G1の代わりに別途取得した白色反射画像を表示しても良い。
ただし、ad−bc=εとして、ε=0となるような観察距離Dに対する依存性または観察角度θに対する依存性が得られるように照明光の波長を設定することができれば、m=ax−cy、n=bx−dyに対して、m、nをm=n=0と設定しても、x:y=c:a=d:bとなるようなx、yを設定することができる。
したがって、照明光の波長が、ε=0あるいは、できる限り0に近い値になるように設定されていることが好ましい。このようにすることで、補正後の蛍光画像G3の観察距離Dと観察角度θに対する依存性を両方ともほぼ消去することができ、誤差をおおむねゼロにすることができ、蛍光画像G3の定量性を最大限に向上させることができる。
ここで、例として、照明光が光軸を中心にガウシアン分布を有し、開口が有限の大きさを有するときの被写体X上の照射面への照度と距離との関係を考える。図5に示されるように、照明光の光軸上にあり、照明光学系12の開口から距離d1だけ離れた被写体X上の照射面における照度と距離の変化を考える。開口の半径a1、距離d1とする。ここで、照明光光学系の開口平面上において、光軸からa1’〜a1’+da1’だけ離れ、角度θ〜θ+dθの範囲から放出される光が照射面に到達するときの照度を表す。角度θは、図5の下側の図(照明光学系の開口を下方から見た図)のように定義される。2本の一点鎖線は証明光学系の光軸と交わり、互いに垂直な直線である。照明光の広がりに比例する定数α、照明光の総強度Eとして、照射面における照度は、以下の通りとなる。
例えば、E=10,α=1,β=1.5とし、観察距離2〜15における回帰曲線をa1=0.2,1,1.5としてそれぞれ算出すると、図6(a)〜(c)に示されるように、距離の−1.997乗、−1.931乗および−1.849乗に比例する関数に近似することができる。
これにより、より定量性の高い蛍光観察を行うことができる。
このようにすることで、光源3に対して挿入部2が交換されても、該挿入部2に最適の指数x,yが設定され、定量性の高い蛍光画像G3を常に取得することができるという利点がある。
蛍光画像G2の蛍光強度は蛍光色素の濃度に比例する。具体的には、例えば、病変部等に集積した蛍光色素(または蛍光薬剤)の濃度をC(mol/L)、蛍光色素が集積した病変部の体積をV(cm3)、病変部の上表面と平行な平面で切断したときの断面積をS(cm2)とすると、病変部から発生する蛍光の輝度E(W/cm2・sr)は、
E∝CV/S≒Ct
となる。
しかしながら、上述のように、蛍光画像G2の輝度値を指数xで累乗する前処理を施す場合には、補正された蛍光画像G3の階調値FLreviceとCtは
FLrevice∝(Ct) x
という関係となり、x=1以外の場合には、蛍光濃度をリニアに表した蛍光画像G3とはならない。そこで、後処理部34において指数1/xで累乗することにより、蛍光濃度をリニアに表した蛍光画像G 3 ‘を取得することができる。したがって、蛍光画像の定量性を高め、かつ蛍光濃度および蛍光色素が集積した病変部の厚さをより正確に反映したものとすることができる。
ここで、これらの式が、x,yに関して、x=y=0以外の解を持つためには、
x:y=c:(a−m)=d:(b−n) (4)
を満たすことが必要である。
したがって、式(4)および式(3)を満たすm、nを設定し、設定したm、nをもとに、式(4)からx,yを設定すればよい。
なお、本実施形態の説明において、上述した一実施形態に係る蛍光観察装置1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態においては、蛍光観察装置1は、較正装置41から送られてくる距離および角度情報と、参照画像生成部20から送られてくる参照画像G1および蛍光画像生成部21から送られてくる蛍光画像G2とに基づいて、指数x,yを算出する依存定数決定部42を備えている。
依存定数決定部42は、較正装置41から送られてくる距離および角度情報と、参照画像生成部20から送られてくる参照画像G1および蛍光画像生成部21から送られてくる蛍光画像G2とを逐次対応づけて、予め定められた数のデータ群が集められるまで記憶するようになっている。そして、予め定められた数のデータ群が集められたところで、蛍光画像G2の輝度値および参照画像G1の輝度値から、観察距離特性および観察角度特性をそれぞれプロットするようになっている。さらに、依存定数決定部42は、生成された観察距離特性および観察角度特性をそれぞれ累乗近似して指数a〜dを算出するようになっている。
例えば、蛍光観察装置1として内視鏡に適用する場合には、硬性鏡や軟性鏡のような種類の違い、あるいは、上部消化器内視鏡や下部消化器内視鏡のような観察部位の違いなどがあったとしても、それぞれに対応した最適な補正用の指数x,yを設定することができる。また、同一種類の蛍光観察装置1であったとしても、個体差に拘わらず、個々の装置に対して最適な指数x,yを設定することができる。
照明光として白色光および蛍光薬剤の励起光を含む帯域(波長帯域400〜740nm)の光を用い、参照画像G1としては試料Y表面において反射して戻る照明光の反射光画像を採用した。また蛍光画像G1としては、試料Yの内部に注入された蛍光色素Cy7から発生する蛍光画像を採用した。試料Yとしては、ブタの摘出直腸を採用した。
距離依存性の測定は、挿入部2の軸線が直動ステージ45の載置面48の法線と平行となる位置で、直動ステージ45を下降させて観察距離Dを増大させつつ、複数の観察距離Dにおいて照明光および励起光を照射して参照画像G1および蛍光画像G2を取得した。その結果、図13(a),(c)に示されるような観察距離特性を示すプロットが得られた。
1 蛍光観察装置
2 挿入部(着脱部品)
3 光源
4 照明ユニット(照明部)
6 画像補正部
17 撮像素子(戻り光撮像部)
18 撮像素子(蛍光撮像部)
32 読取装置(識別情報読取手段)
33 記憶部
40 蛍光観察システム
41 較正装置
42 依存定数決定部(指数算出部)
44 標準試料
45 直動ステージ(観察状態設定機構)
46 チルトステージ(観察状態設定機構)
Claims (9)
- 照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、
被写体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得する蛍光撮像部と、
被写体から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得する戻り光撮像部と、
該戻り光撮像部により取得された参照画像を用いて前記蛍光撮像部により撮像された蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、
該画像補正部が、以下の処理を行う蛍光観察装置。
FLrevice=FLafter/RLafter
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x=(cn−dm)/(bc−ad) (1)
y=(an−bm)/(bc−ad) (2)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(3)を満たす任意の定数
emax:(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min−1
(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値
ただし、bc−ad=0の場合には、x,yは、x:y=c:a=d:bを満たす任意の実数から設定される。 - 照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、
被写体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を取得する蛍光撮像部と、
被写体から戻る戻り光を撮影し参照画像を取得する戻り光撮像部と、
該戻り光撮像部により取得された参照画像を用いて前記蛍光撮像部により撮像された蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、
該画像補正部が、以下の処理を行う蛍光観察装置。
FLrevice=(FLafter/RLafter)1/x
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x:y=c:(a−m)=d:(b−n) (4)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(4)および式(3)を満たす任意の定数
emax:(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min−1
(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値 - m=0である請求項1または請求項2に記載の蛍光観察装置。
- 前記画像補正部が、補正後の蛍光画像の輝度値FLreviceに、さらに1/xを累乗する請求項1に記載の蛍光観察装置。
- 観察条件を変更するために着脱される着脱部品を備え、
該着脱部品に識別情報が記録され、
該着脱部品に記憶された識別情報を読み取る識別情報読取手段と、
前記識別情報と指数x,yとを対応づけて記憶する記憶部とを備える請求項1から請求項3のいずれかに記載の蛍光観察装置。 - 前記照明部が、所定の波長の照明光を出射し、
前記指数x,yが、x:y=c:aまたはx:y=d:bのいずれかを概略満たすように設定され、
該照明光の波長が、ad−bc=εとして、εの絶対値が最小値となるように設定されている請求項2に記載の蛍光観察装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正するための較正装置とを備え、
該較正装置が、標準試料と、該標準試料に対して前記蛍光観察装置の観察距離および観察角度を変更可能に設定する観察状態設定機構とを備え、
前記蛍光観察装置または較正装置のいずれかに、前記観察状態設定機構により設定された観察距離および観察角度と、前記標準試料を撮影して取得された蛍光画像および参照画像とに基づいて上記指数a〜dを算出する指数算出部とを備える蛍光観察システム。 - 照明部から励起光を被写体に照射し、被写体から発生した蛍光を撮像して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を被写体に照射し、被写体から戻る戻り光を撮像して取得された参照画像を用いて、以下の補正処理を行う蛍光観察装置の作動方法。
FLrevice=FLafter/RLafter
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x=(cn−dm)/(bc−ad) (1)
y=(an−bm)/(bc−ad) (2)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(1)を満たす任意の定数
emax:(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min−1
(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値
ただし、bc−ad=0の場合には、x,yは、x:y=c:a=d:bを満たす任意の実数から設定される。 - 照明部から励起光を被写体に照射し、被写体から発生した蛍光を撮像して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を被写体に照射し、被写体から戻る戻り光を撮像して取得された参照画像を用いて、以下の補正処理を行う蛍光観察装置の作動方法。
FLrevice=(FLafter/RLafter)1/x
ここで、
FLrevice:補正後の蛍光画像の輝度値
FLafter=A×FLbefore x
RLafter=B×RLbefore y
FLbefore,RLbefore:取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
A,B:定数
x:y=c:(a−m)=d:(b−n) (4)
a:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
b:所定の強度の励起光を前記被写体に向けて照射したときに前記蛍光撮像部により得られる前記蛍光画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
c:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの距離特性を累乗近似して得られた指数
d:所定の強度の照明光を前記被写体に向けて照射したときに前記戻り光撮像部により得られる前記参照画像の輝度の前記照明部から前記被写体までの余弦特性を累乗近似して得られた指数
rD |m|・rθ |n|≦1+emax (3)
rD=Dmax/Dmin
rθ=cosθmin/cosθmax
Dmax:想定される最大の観察距離
Dmin:想定される最小の観察距離
θmax:想定される最大の観察角度
θmin:想定される最小の観察角度(ただし、0°≦θmin<θmax≦90°)
m,n:式(4)および式(3)を満たす任意の定数
emax:(FLafter/RLafter)max÷(FLafter/RLafter)min−1
(FLafter/RLafter)max:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最大値
(FLafter/RLafter)min:想定される最小の観察距離から最大の観察距離の範囲かつ最小の観察角度から最大の観察角度の範囲内における最小値
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