JP6120758B2

JP6120758B2 - 医用システム

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Publication number: JP6120758B2
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Inventors: 俊二武井
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Publication date: 2017-04-26
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Description

本発明は、医用システムに関し、特に、蛍光薬剤から発せられる蛍光に基づく観察が可能な医用システムに関するものである。

近年、分子標的薬剤を用いた癌診断技術が注目され始めている。具体的には、例えば、癌細胞において特異的に発現する生体タンパク質をターゲットとした蛍光薬剤（蛍光プローブ）を生体の観察対象部位へ投与した後、該観察対象部位から発せられる蛍光に基づいて癌の有無を判別する、という診断手法が近年研究されている。そして、このような手法は、消化管分野の癌の早期発見において有用である。

そして、前述の診断手法に利用可能な構成として、例えば、特許文献１には、一つの観察モードで、反射画像による観察対象の形態情報と蛍光画像による病変部の位置情報とを同時に取得するように構成された蛍光内視鏡装置が開示されている。

また、特許文献１には、生体組織で反射した反射画像取得用の光の強度が、当該生体組織から発生した蛍光の強度と略同程度となるように、光源から出射された当該反射画像取得用の光または当該生体組織で反射した当該反射画像取得用の光の強度を光強度調節手段により調整するための構成が開示されている。

ところで、前述の診断手法の実施の際には、広帯域な蛍光が観察対象部位から発せられる。そのため、例えば、特許文献１に開示された構成を用いて前述の診断手法を実施した場合には、前述の一つの観察モードにおいて、生体組織から発生した蛍光と、当該生体組織で反射した反射画像取得用の光と、が同一の画素群で撮像（受光）されるような状況が発生し得る。

しかし、特許文献１には、前述のような状況の発生を考慮しつつ、光強度調節手段による反射画像取得用の光の強度の調整を行うための構成等について、特に開示されていない。

そのため、特許文献１に開示された構成によれば、例えば、反射画像取得用の光の強度を蛍光の強度に対して低減させるような調整が行われた際に、当該反射画像取得用の光を撮像するための一の画素群により生成される撮像信号に含まれる蛍光の成分の割合が増加し、その結果、当該撮像信号に基づいて生成される分光画像のＳ／Ｎが低下してしまう、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、蛍光薬剤から発せられる蛍光に基づく観察を行う場合において、Ｓ／Ｎの高い分光画像を生成することが可能な医用システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様の医用システムは、第１の波長帯域にピーク波長を有するとともに、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域において強度を有する蛍光を被写体に投与された蛍光薬剤から発生させるための励起光と、前記第２の波長帯域にピーク波長を有する一方で前記第１の波長帯域には強度を有さない反射光を前記被写体から発生させるための参照光と、を同時に発生するように構成された光源部と、前記第１の波長帯域において最大感度を有する第１の画素群で前記蛍光を撮像して第１の撮像信号を生成し、前記第２の波長帯域に最大感度を有する第２の画素群で前記蛍光及び前記反射光を撮像して第２の撮像信号を生成するように構成された撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記第２の撮像信号が所定の階調数で階調化される際に、前記第２の撮像信号に含まれる前記蛍光の成分が階調値として再現されないようにまたは略再現されないように、前記光源部から発せられる前記励起光及び前記参照光の光量を設定するように構成された光量設定部と、前記所定の階調数で階調化された前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号に基づいて前記蛍光の分光画像及び前記反射光の分光画像をそれぞれ生成するための演算処理に適合させるように、前記撮像素子により受光される光の受光強度と、前記第１の画素群及び前記第２の画素群における露光時間と、前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号の信号増幅率と、のうちの少なくとも１つを調整するように構成された調整部と、を有する。

本発明における医用システムによれば、蛍光薬剤から発せられる蛍光に基づく観察を行う場合において、Ｓ／Ｎの高い分光画像を生成することができる。

第１の実施例に係る医用システムの要部の構成を示す図。第１の実施例に係るフィルタ群の構成の一例を示す模式図。第１の実施例に係る撮像素子の各画素群における分光感度の一例を示す図。第２の実施例に係る医用システムにおいて行われる処理等の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

（第１の実施例）
図１から図３は、本発明の第１の実施例に係るものである。図１は、実施例に係る医用システムの要部の構成を示す図である。

医用システム１０１は、図１に示すように、生体である被検体内に挿入可能な細長形状の挿入部を具備するとともに、当該被検体内の生体組織等の被写体を撮像することにより撮像信号を生成して出力する内視鏡１と、内視鏡１の内部に挿通配置されたライトガイド６を介して当該被写体の観察に用いられる光を供給する光源装置２と、内視鏡１から出力される撮像信号に応じた映像信号を生成して出力するプロセッサ３と、プロセッサ３から出力される映像信号に応じた観察画像等を表示する表示装置４と、ユーザの入力操作に応じた指示等をプロセッサ３に対して行うことが可能なスイッチ及び／またはボタン等を備えた入力装置５と、を有して構成されている。

内視鏡１は、ライトガイド６により伝送された光を被写体へ照射する照明光学系１１と、照明光学系１１から照射された光に応じて当該被写体から発せられる戻り光を撮像することにより撮像信号を生成して出力する撮像部１２と、を挿入部の先端部に設けて構成されている。また、内視鏡１は、医用システム１０１の観察モードの設定に係る指示を行うことが可能なモード切替スイッチ１３と、内視鏡１に関連付けられた内視鏡情報が格納されているスコープメモリ１４と、を有して構成されている。

撮像部１２は、被写体から発せられる戻り光を結像する対物光学系１２ａと、フィルタ群１２１を備えた撮像面が対物光学系１２ａの結像位置に合わせて配置された撮像素子１２ｂと、プロセッサ３から出力されるフィルタ切替信号に基づき、対物光学系１２ａからフィルタ群１２１に至る光路上における対物フィルタ１２２の配置（介在）の有無を切り替えるための動作を行うフィルタ切替装置１２ｃと、を有して構成されている。

撮像素子１２ｂは、例えば、ＣＭＯＳ等を具備し、プロセッサ３から出力される撮像素子駆動信号に応じて駆動するとともに、撮像面に結像された被写体からの戻り光を撮像することにより撮像信号を生成して出力するように構成されている。

撮像素子１２ｂは、プロセッサ３から出力される撮像素子駆動信号に基づき、後述の画素群ＰＧ１〜ＰＧ３における露光時間をそれぞれ設定することが可能な電子シャッタを有している。また、撮像素子１２ｂは、プロセッサ３から出力される撮像素子駆動信号に基づき、後述の画素群ＰＧ１〜ＰＧ３により生成される撮像信号の信号増幅率をそれぞれ設定することが可能なアンプを有して構成されている。

フィルタ群１２１は、可視光領域Ｂ（青色）及び近赤外領域ＩＲ１を透過させつつ他の波長帯域を遮断または略遮断するような透過特性を備えた複数のフィルタＢ＋ＩＲ１と、可視光領域Ｇ（緑色）及び近赤外領域ＩＲ２を透過させつつ他の波長帯域を遮断または略遮断するような透過特性を備えた複数のフィルタＧ＋ＩＲ２と、可視光領域Ｒ（赤色）及び近赤外領域ＩＲ３のみを透過させつつ他の波長帯域を遮断または略遮断するような透過特性を備えた複数のフィルタＲ＋ＩＲ３と、を市松状に配置して構成されている。図２は、第１の実施例に係るフィルタ群の構成の一例を示す模式図である。

具体的には、フィルタ群１２１は、例えば、図２に示すように、ベイヤ配列における青色フィルタの配置位置にフィルタＢ＋ＩＲ１を設け、ベイヤ配列における緑色フィルタの配置位置にフィルタＧ＋ＩＲ２を設け、ベイヤ配列における赤色フィルタの配置位置にフィルタＲ＋ＩＲ３を設けて構成されている。

すなわち、以上に述べたような構成によれば、図３の点線で示すような分光感度を有する（可視光領域Ｂ及び近赤外領域ＩＲ１に感度を有する）画素群ＰＧ１と、図３の一点鎖線で示すような分光感度を有する（可視光領域Ｇ及び近赤外領域ＩＲ２に感度を有する）画素群ＰＧ２と、図３の二点鎖線で示すような分光感度を有する（可視光領域Ｒ及び近赤外領域ＩＲ３に感度を有する）画素群ＰＧ３と、が撮像素子１２ｂに設けられている。図３は、第１の実施例に係る撮像素子の各画素群における分光感度の一例を示す図である。なお、本実施例によれば、例えば、後述の蛍光ＦＬ及び参照光ＲＥＦが共に可視の波長帯域である場合において、画素群ＰＧ１が可視光領域Ｂに感度のピークを有し、画素群ＰＧ２が可視光領域Ｇに感度のピークを有し、画素群ＰＧ３が可視光領域Ｒに感度のピークを有していてもよい。

なお、本実施例においては、可視光領域Ｒと近赤外領域ＩＲ１との境界が略７００ｎｍに設定されているものとする。また、本実施例においては、ＩＲ１＜ＩＲ２＜ＩＲ３の関係が成り立つものとする。

フィルタ切替装置１２ｃは、プロセッサ３から出力されるフィルタ切替信号に基づき、医用システム１０１の観察モードが白色光観察モードに設定された場合においては、対物光学系１２ａからフィルタ群１２１に至る光路上に対物フィルタ１２２が配置されないようにする（対物光学系１２ａからフィルタ群１２１に至る光路上から対物フィルタ１２２を退避させる）ための動作を行うように構成されている。

フィルタ切替装置１２ｃは、プロセッサ３から出力されるフィルタ切替信号に基づき、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された場合においては、対物光学系１２ａからフィルタ群１２１に至る光路上に対物フィルタ１２２を配置させる（対物光学系１２ａからフィルタ群１２１に至る光路上に対物フィルタ１２２を介挿させる）ための動作を行うように構成されている。

対物フィルタ１２２は、蛍光観察モードにおいて、蛍光の撮像信号と参照光の撮像信号とがプロセッサ３における処理に適した強度比となるように、被検体から発せられる戻り光に含まれる蛍光ＦＬと参照光ＲＥＦとの光強度比に基づき撮像素子１２ｂにおいて受光される光の強度を調整するような機能を具備して構成されている。対物フィルタ１２２は、例えば、蛍光観察モードにおいて、蛍光ＦＬと参照光ＲＥＦとの光強度比の値がＴ２／Ｔ１となる場合に、蛍光薬剤の最大蛍光波長が属する波長帯域を透過率Ｔ１で透過させ、光源装置２から発せられる参照光のピーク波長が属する波長帯域を透過率Ｔ２で透過させ、光源装置２から発せられる励起光の波長帯域を含む他の波長帯域の透過率が０であるような透過特性を具備して構成されている。

モード切替スイッチ１３は、ユーザの操作に応じ、医用システム１０１の観察モードを白色光観察モードまたは蛍光観察モードのいずれかに設定するための指示をプロセッサ３に対して行うことができるように構成されている。

スコープメモリ１４は、例えば、不揮発性メモリ等により構成されている。また、スコープメモリ１４には、フィルタ群１２１の各フィルタの透過特性に応じて決定される撮像素子１２ｂの分光感度に関する情報と、対物フィルタ１２２の透過特性に関する情報と、を含む内視鏡情報が格納されている。そして、スコープメモリ１４に格納された内視鏡情報は、内視鏡１とプロセッサ３とが接続された際に制御部３６（後述）により読み込まれる。

光源装置２は、光源制御部２１と、白色光発生部２２ａ、励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃを備えた発光ユニット２２と、を有して構成されている。

光源制御部２１は、例えば、ＦＰＧＡ等の回路を具備して構成されている。また、光源制御部２１は、プロセッサ３から出力される調光信号に基づき、医用システム１０１の観察モードが白色光観察モードに設定された場合においては、白色光発生部２２ａから所定の光量の白色光を発生させるとともに、励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃを消光させるための発光制御信号を生成し、当該生成した発光制御信号を発光ユニット２２へ出力するように構成されている。

光源制御部２１は、プロセッサ３から出力される調光信号に基づき、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された場合においては、白色光発生部２２ａを消光させるとともに、当該調光信号に応じた光量を具備する励起光を励起光発生部２２ｂから発生させ、当該調光信号に応じた光量を具備する参照光を参照光発生部２２ｃから発生させるための発光制御信号を生成し、当該生成した発光制御信号を発光ユニット２２へ出力するように構成されている。

白色光発生部２２ａは、光源制御部２１から出力される発光制御信号に基づき、可視光領域Ｒに含まれる波長帯域の光であるＲ光と、可視光領域Ｇに含まれる波長帯域の光であるＧ光と、可視光領域Ｂに含まれる波長帯域の光であるＢ光と、を含む白色光を発生することができるように構成されている。具体的には、白色光発生部２２ａは、例えば、Ｒ光を発するＬＥＤ群と、Ｇ光を発するＬＥＤ群と、Ｂ光を発するＬＥＤ群と、を有して構成されている。

励起光発生部２２ｂは、光源制御部２１から出力される発光制御信号に基づき、生体組織に投与された蛍光薬剤を励起して蛍光を発生させるための励起光を発することができるように構成されている。

参照光発生部２２ｃは、光源制御部２１から出力される発光制御信号に基づき、生体組織の構造または形態を視覚化するために用いられる狭帯域な参照光を発生することができるように構成されている。

プロセッサ３は、前処理部３１と、分光画像生成部３２と、画像処理部３３と、撮像素子駆動部３４と、調光部３５と、制御部３６と、を有して構成されている。

前処理部３１は、例えば、信号処理回路等を具備し、内視鏡１から出力される撮像信号に対してノイズ除去及びＡ／Ｄ変換等を施すことにより所定の階調数の画像データを生成し、当該生成した画像データを分光画像生成部３２に出力するように構成されている。

分光画像生成部３２は、例えば、演算処理回路等を具備し、医用システム１０１の観察モードが白色光観察モードに設定された際に制御部３６から出力されるマトリクス係数ＭＣ１に基づき、前処理部３１から出力される所定の階調数の画像データを、白色光発生部２２ａから発せられた白色光に含まれるＲ、Ｇ及びＢの各色成分に分離するためのマトリクス演算処理を行うとともに、当該マトリクス演算処理により分離されたＲ成分の分光画像データと、Ｇ成分の分光画像データと、Ｂ成分の分光画像データと、をそれぞれ生成して画像処理部３３へ出力するように構成されている。

分光画像生成部３２は、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された際に制御部３６から出力されるマトリクス係数ＭＣ２に基づき、前処理部３１から出力される所定の階調数の画像データを、画素群ＰＧ１〜ＰＧ３のうちの一の画素群により撮像された蛍光の色成分と、画素群ＰＧ１〜ＰＧ３のうちの他の画素群により撮像された参照光の反射光の色成分と、に分離するためのマトリクス演算処理を行うとともに、当該マトリクス演算処理により分離された蛍光の色成分の分光画像データと、参照光の反射光の色成分の分光画像データと、をそれぞれ生成して画像処理部３３へ出力するように構成されている。

画像処理部３３は、例えば、画像処理回路等を具備し、分光画像生成部３２から出力される分光画像データに対して同時化及びガンマ補正等の画像処理を施すことにより映像信号を生成し、当該生成した映像信号を表示装置４へ出力するように構成されている。

画像処理部３３は、制御部３６の制御に応じたＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）を生成して表示装置４に表示させることができるように構成されている。

撮像素子駆動部３４は、例えば、撮像素子駆動回路等を具備し、制御部３６の制御に応じた撮像素子駆動信号を生成して内視鏡１へ出力するように構成されている。

調光部３５は、例えば、調光回路等を具備し、制御部３６の制御に応じた調光信号を生成して光源装置２へ出力するように構成されている。

制御部３６は、例えば、ＣＰＵ及びメモリ等を具備し、モード切替スイッチ１３において選択された観察モードに応じてフィルタ切替装置１２ｃを動作させるためのフィルタ切替信号を生成して出力するように構成されている。

制御部３６は、医用システム１０１の各部の処理に用いられる情報の入力をユーザに促すような種々のＧＵＩを生成させるための制御を画像処理部３３に対して行うことができるように構成されている。具体的には、制御部３６は、例えば、蛍光観察モードにおいて使用する蛍光薬剤の選択をユーザに促すような選択画面を生成させるための制御を画像処理部３３に対して行うことができるように構成されている。

制御部３６は、入力装置５の操作に応じてなされた指示等に基づく動作を行うことができるように構成されている。具体的には、制御部３６は、例えば、前述の選択画面が表示装置４に表示されている際に入力装置５の操作に応じて選択された蛍光薬剤を示す情報を取得することができるように構成されている。

制御部３６のメモリには、例えば、励起波長、蛍光波長（最大蛍光波長を含む）及び蛍光強度等の情報が個々の蛍光薬剤毎に関連付けられたテーブルデータＴＢＡが格納されている。また、制御部３６のメモリには、前処理部３１のＡ／Ｄ変換処理により生成される画像データの階調数の情報が格納されている。

制御部３６は、医用システム１０１が白色光観察モードに設定された際に、観察に適した所定の光量の白色光を光源装置２から発生させるための制御を調光部３５に対して行うように構成されている。また、制御部３６は、医用システム１０１が蛍光観察モードに設定された際に、後述の処理を行うことにより設定した光量の励起光及び参照光を光源装置２から発生させるための制御を調光部３５に対して行うように構成されている。

制御部３６は、画素群ＰＧ１〜ＰＧ３における露光時間と、画素群ＰＧ１〜ＰＧ３により生成される撮像信号の信号増幅率と、をそれぞれ設定して撮像素子１２ｂを駆動させるための制御を撮像素子駆動部３４に対して行うことができるように構成されている。具体的には、制御部３６は、例えば、医用システム１０１が白色光観察モードに設定された場合には、撮像素子１２ｂの各画素群における露光時間を相互に同一にするとともに、撮像素子１２ｂの各画素群における信号増幅率を相互に同一にするための制御を行う。また、制御部３６は、例えば、医用システム１０１が蛍光観察モードに設定された場合において、後述のように設定した露光時間及び／または信号増幅率で撮像素子１２ｂを駆動させるための制御を撮像素子駆動部３４に対して行う。

制御部３６は、モード切替スイッチ１３においてなされた指示に基づき、医用システム１０１の観察モードが白色光観察モードに設定された場合においては、所定のマトリクス係数ＭＣ１を分光画像生成部３２へ出力するように構成されている。

制御部３６は、モード切替スイッチ１３においてなされた指示に基づき、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された場合においては、テーブルデータＴＢＡと、入力装置５の操作に応じて選択された蛍光薬剤と、スコープメモリ１４から読み込んだ内視鏡情報に含まれる撮像素子１２ｂの分光感度と、当該内視鏡情報に含まれる対物フィルタ１２２の透過率Ｔ１及びＴ２と、に基づいて算出したマトリクス係数ＭＣ２を分光画像生成部３２へ出力するように構成されている。

なお、本実施例においては、例えば、プロセッサ３の少なくとも一部がＦＰＧＡ等のハードウェアで構成されていてもよく、または、プロセッサ３の少なくとも一部がソフトウェアで構成されていてもよい。

続いて、本実施例の作用について説明する。なお、本実施例においては、蛍光観察モードにおいて蛍光薬剤ＦＭが使用され、当該蛍光薬剤ＦＭが近赤外領域ＩＲ１に最大蛍光波長（ピーク波長）を有する広帯域な蛍光を発生し、参照光発生部２２ｃが近赤外領域ＩＲ３にピーク波長を有する狭帯域な参照光を発生し、当該蛍光薬剤ＦＭの蛍光波長の一部と参照光のピーク波長とが近赤外領域ＩＲ３において重複している（蛍光薬剤ＦＭから発せられる蛍光が近赤外領域ＩＲ３において最大値未満の強度を具備する）場合を例に挙げつつ説明を行う。

ユーザは、医用システム１０１の各部を接続して電源を投入する。

制御部３６は、内視鏡１とプロセッサ３とが接続された際にスコープメモリ１４から内視鏡情報を読み込み、さらに、当該読み込んだ内視鏡情報に基づいて撮像素子１２ｂの分光感度を検出する。具体的には、制御部３６は、内視鏡１とプロセッサ３との接続に伴ってスコープメモリ１４から読み込んだ内視鏡情報に基づき、可視光領域Ｂ及び近赤外領域ＩＲ１のみに感度を有する画素群ＰＧ１と、可視光領域Ｇ及び近赤外領域ＩＲ２のみに感度を有する画素群ＰＧ２と、可視光領域Ｒ及び近赤外領域ＩＲ３のみに感度を有する画素群ＰＧ３と、が撮像素子１２ｂに設けられていることを検出する。

一方、制御部３６は、スコープメモリ１４から内視鏡情報を読み込んだ後に、蛍光観察モードにおいて使用する蛍光薬剤の選択をユーザに促すような選択画面を生成させるための制御を画像処理部３３に対して行う。そして、このような制御部３６の制御に応じ、例えば、「使用する蛍光薬剤を選択してください」のような文字列等を含む選択画面が表示装置４に表示される。

ユーザは、表示装置４に表示される選択画面を見ながら入力装置５を操作することにより、蛍光観察モードにおいて使用する蛍光薬剤ＦＭを選択する。そして、このような選択の実施に伴い、蛍光薬剤ＦＭが選択されたことを示す情報が制御部３６により取得される。

制御部３６は、テーブルデータＴＢＡを参照することにより、入力装置５の操作に応じて選択された蛍光薬剤ＦＭの励起波長、蛍光波長及び蛍光強度を検出する。

なお、本実施例においては、Ｔ１＝１かつＴ２＝１／１５０である場合、すなわち、蛍光薬剤ＦＭが投与された被写体から発せられる戻り光に含まれる蛍光ＦＬの最大蛍光波長が属する波長帯域をそのまま透過させる一方で、当該戻り光に含まれる参照光の反射光ＲＥＦの波長帯域を１／１５０に減光するような透過特性を対物フィルタ１２２が有する場合を例に挙げつつ説明を行う。

光量設定部としての機能を具備する制御部３６は、前処理部３１のＡ／Ｄ変換処理により生成される画像データの階調数と、蛍光薬剤ＦＭの蛍光強度の検出結果と、に基づき、例えば、当該画像データが８ビット（２５６階調）の階調数を有する場合において、被写体から発せられる戻り光に含まれる蛍光ＦＬと参照光の反射光ＲＥＦとの光強度比の値が１／１５０になるように、蛍光観察モードにおいて光源装置２（の励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃ）から発せられる励起光及び参照光の光量を設定する。

すなわち、以上に述べたような処理によれば、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された際に、蛍光薬剤ＦＭが投与された被写体から、蛍光ＦＬの強度の１５０倍の強度を有する参照光の反射光ＲＥＦが発生するように、励起光及び参照光の光量を調整するための制御が調光部３５に対して行われる。

ここで、蛍光ＦＬが近赤外領域ＩＲ１から近赤外領域ＩＲ３までの広い波長帯域を有するとともに、参照光の反射光ＲＥＦが近赤外領域ＩＲ３内の狭い波長帯域を有する場合においては、画素群ＰＧ１により生成される撮像信号には蛍光ＦＬの色成分のみが含まれる一方で、画素群ＰＧ３により生成される撮像信号には参照光の反射光ＲＥＦの色成分及び蛍光ＦＬの色成分が含まれる。

そのため、本実施例によれば、撮像素子１２ｂから出力される撮像信号が（所定の階調数で）階調化される際に、画素群ＰＧ３により撮像された蛍光ＦＬが階調値として再現されないようにまたは略再現されないように、光源装置２（励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃ）から発せられる励起光及び参照光の光量が設定される。すなわち、本実施例によれば、光源装置２（励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃ）から発せられる励起光及び参照光の光量を前述のように設定することにより、画素群ＰＧ３により生成される撮像信号に含まれる蛍光ＦＬの色成分の割合を、当該画像データの階調値として再現されない程度または略再現されない程度（０〜１程度）の割合に抑制することができる。

また、本実施例によれば、画素群ＰＧ１により生成される撮像信号に含まれる蛍光ＦＬの色成分と、画素群ＰＧ３により生成される撮像信号に含まれる参照光の反射光ＲＥＦの色成分と、の信号強度比の値を、分光画像生成部３２によるマトリクス演算処理に適した値にすることができる。

従って、本実施例によれば、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された際に撮像部１２から出力される撮像信号に基づき、Ｓ／Ｎの高い分光画像を生成することができる。

なお、本実施例によれば、例えば、Ｔ１＝１かつＴ２＝１である場合、すなわち、蛍光ＦＬ及び参照光の反射光ＲＥＦをそのまま透過させるような透過特性を透過特性を対物フィルタ１２２が有する場合において、画素群ＰＧ３における露光時間を画素群ＰＧ１における露光時間の１／１５０倍に設定するための制御、または、画素群ＰＧ１により生成される撮像信号の信号増幅率を画素群ＰＧ３により生成される撮像信号の信号増幅率の１５０倍に設定するための制御が制御部３６により行われるものであってもよい。

（第２の実施例）
図４は、本発明の第２の実施例に係るものである。

なお、本実施例においては、システムの各部の構成が第１の実施例（の医用システム１０１）と同じである一方で、励起光及び参照光の光量の設定に係る動作等が第１の実施例とは異なっている。そのため、本実施例においては、システムの各部の構成に関する詳細な説明を省略するとともに、励起光及び参照光の光量の設定に係る動作等に関して主に説明を行う。

続いて、本実施例の作用について、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。図４は、第２の実施例に係る医用システムにおいて行われる処理等の一例を示すフローチャートである。なお、以降においては、蛍光観察モードにおいて蛍光薬剤ＦＮが使用され、当該蛍光薬剤ＦＮが近赤外領域ＩＲ１に最大蛍光波長を有する広帯域な蛍光を発生し、参照光発生部２２ｃが近赤外領域ＩＲ３にピーク波長を有する狭帯域な参照光を発生し、当該蛍光薬剤ＦＮの蛍光波長の一部と参照光のピーク波長とが近赤外領域ＩＲ３において重複している場合を例に挙げつつ説明を行う。

制御部３６は、内視鏡１とプロセッサ３とが接続された際にスコープメモリ１４から内視鏡情報を読み込み、さらに、当該読み込んだ内視鏡情報に基づいて撮像素子１２ｂの分光感度及び対物フィルタ１２２の透過特性を検出する（図４のステップＳ１）。具体的には、制御部３６は、内視鏡１とプロセッサ３との接続に伴ってスコープメモリ１４から読み込んだ内視鏡情報に基づき、可視光領域Ｂ及び近赤外領域ＩＲ１のみに感度を有する画素群ＰＧ１と、可視光領域Ｇ及び近赤外領域ＩＲ２のみに感度を有する画素群ＰＧ２と、可視光領域Ｒ及び近赤外領域ＩＲ３のみに感度を有する画素群ＰＧ３と、が撮像素子１２ｂに設けられていることを検出する。また、制御部３６は、内視鏡１とプロセッサ３との接続に伴ってスコープメモリ１４から読み込んだ内視鏡情報に基づき、近赤外領域ＩＲ１の透過率がＴ１であり、近赤外領域ＩＲ３の透過率がＴ２であり、当該近赤外領域ＩＲ１及びＩＲ３以外の他の波長帯域の透過率が０であるような透過特性を対物フィルタ１２２が有していることを検出する。

ユーザは、表示装置４に表示される選択画面を見ながら入力装置５を操作することにより、蛍光観察モードにおいて使用する蛍光薬剤ＦＮを選択する。そして、このような選択の実施に伴い、蛍光薬剤ＦＮが選択されたことを示す情報が制御部３６により取得される。

制御部３６は、テーブルデータＴＢＡを参照することにより、入力装置５の操作に応じて選択された蛍光薬剤ＦＮの励起波長、蛍光波長及び蛍光強度を検出する（図４のステップＳ２）。

なお、以降においては、Ｔ１＝１かつＴ２＝１／Ｙ（Ｙ≧１）である場合、すなわち、蛍光薬剤ＦＮが投与された被写体から発せられる戻り光に含まれる蛍光ＦＬの最大蛍光波長が属する波長帯域をそのまま透過させる一方で、当該戻り光に含まれる参照光の反射光ＲＥＦの波長帯域を１／Ｙに減光するような透過特性を対物フィルタ１２２が有する場合を例に挙げつつ説明を行う。

制御部３６は、対物フィルタ１２２の透過特性の検出結果に基づき、Ｔ１／Ｔ２（＝Ｙ）の値、すなわち、近赤外領域ＩＲ１の透過率Ｔ１と近赤外領域ＩＲ３の透過率Ｔ３との比の値が閾値ＴＨ以上であるか否かを判定する（図４のステップＳ３）。なお、閾値ＴＨは、前処理部３１が撮像素子１２ｂから出力される撮像信号を（Ａ／Ｄ変換処理により）階調化する際の階調数に応じた値として設定される。

そして、光量設定部としての機能を具備する制御部３６は、Ｔ１／Ｔ２の値が閾値ＴＨ以上であるとの判定結果を得た場合には、蛍光薬剤ＦＮの蛍光強度の検出結果に基づき、被写体から発せられる戻り光に含まれる蛍光ＦＬと参照光の反射光ＲＥＦとの光強度比の値ＶＲがＴ２／Ｔ１（＝１／Ｙ）になるように、蛍光観察モードにおいて光源装置２（の励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃ）から発せられる励起光及び参照光の光量を設定する（図４のステップＳ４）。

すなわち、図４のステップＳ３及びステップＳ４の処理によれば、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された際に、蛍光薬剤ＦＮが投与された被写体から、蛍光ＦＬの強度のＹ倍の強度を有する参照光の反射光ＲＥＦが発生するような光量の励起光及び参照光を発生させるための制御が調光部３５に対して行われる。

一方、光量設定部としての機能を具備する制御部３６は、Ｔ１／Ｔ２の値が閾値ＴＨ未満であるとの判定結果を得た場合には、蛍光薬剤ＦＮの蛍光強度の検出結果に基づき、被写体から発せられる戻り光に含まれる蛍光ＦＬと参照光の反射光ＲＥＦとの光強度比の値ＶＲが１／ＴＨになるように、蛍光観察モードにおいて光源装置２（の励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃ）から発せられる励起光及び参照光の光量を設定する（図４のステップＳ５）。

すなわち、図４のステップＳ３及びステップＳ５の処理によれば、医用システム１０１の観察モードが蛍光観察モードに設定された際に、蛍光薬剤ＦＮが投与された被写体から、蛍光ＦＬの強度のＴＨ倍の強度を有する参照光の反射光ＲＥＦが発生するような光量の励起光及び参照光を発生させるための制御が調光部３５に対して行われる。

制御部３６は、撮像素子１２ｂの分光感度の検出結果と、対物フィルタ１２２の透過特性の検出結果と、図４のステップＳ５の処理結果と、に基づき、画素群ＰＧ１により生成される撮像信号に含まれる蛍光ＦＬの色成分と、画素群ＰＧ３により生成される撮像信号に含まれる参照光の反射光ＲＥＦの色成分と、の信号強度比の値が、分光画像生成部３２によるマトリクス演算処理（分光画像データの生成に係る処理）に適した値（例えば１または略１）になるように、画素群ＰＧ１及びＰＧ３における露光時間と、画素群ＰＧ１及びＰＧ３により生成される撮像信号の信号増幅率と、を設定する（図４のステップＳ６）。

具体的には、制御部３６は、例えば、画素群ＰＧ３における露光時間を画素群ＰＧ１における露光時間のＫ×（Ｙ／ＴＨ）倍に設定し、画素群ＰＧ１により生成される撮像信号の信号増幅率を画素群ＰＧ３により生成される撮像信号の信号増幅率のＫ倍に設定する。または、制御部３６は、例えば、画素群ＰＧ３における露光時間を画素群ＰＧ１における露光時間のＬ倍に設定し、画素群ＰＧ１により生成される撮像信号の信号増幅率を画素群ＰＧ３により生成される撮像信号の信号増幅率のＬ×（ＴＨ／Ｙ）倍に設定する。

なお、本実施例の制御部３６は、図４のステップＳ６の処理を行わない場合において、撮像素子１２ｂの各画素群における露光時間を相互に同一にするとともに、撮像素子１２ｂの各画素群における信号増幅率を相互に同一にするための制御を行うものとする。

そのため、本実施例によれば、撮像素子１２ｂから出力される撮像信号が（所定の階調数で）階調化される際に、画素群ＰＧ３により撮像された蛍光ＦＬが階調値として再現されないようにまたは略再現されないように、光源装置２（励起光発生部２２ｂ及び参照光発生部２２ｃ）から発せられる励起光及び参照光の光量が設定される。具体的には、例えば、前処理部３１のＡ／Ｄ変換処理により８ビット（２５６階調）の階調数を有する画像データが生成されるような場合において、閾値ＴＨを１５０程度の値（略６０ＩＲＥに相当する値）に設定するとともに、蛍光ＦＬの強度のＴＨ倍以上の強度を有する参照光の反射光ＲＥＦを発生させるように、光源装置２から発せられる励起光及び参照光の光量を設定することにより、画素群ＰＧ３により生成される撮像信号に含まれる蛍光ＦＬの色成分の割合を、当該画像データの階調値として再現されない程度または略再現されない程度（０〜１程度）の割合に抑制することができる。

一方、前述の図４のステップＳ６の処理によれば、対物フィルタ１２２の透過特性と、撮像素子１２ｂの（画素群ＰＧ１及びＰＧ３の）露光時間と、撮像素子１２ｂの（画素群ＰＧ１及びＰＧ３の）信号増幅率と、のうちの２つ以上のパラメータの組合せに基づき、画素群ＰＧ１により生成される撮像信号に含まれる蛍光ＦＬの色成分と、画素群ＰＧ３により生成される撮像信号に含まれる参照光の反射光ＲＥＦの色成分との比の値を、分光画像生成部３２によるマトリクス演算処理に適した比の値に調整することができる。そのため、本実施例によれば、例えば、相互に異なる蛍光強度を有する複数の蛍光薬剤のうちの一の蛍光薬剤が選択的に使用されるような場合であっても、撮像素子１２ｂの露光時間及び信号増幅率のうちの少なくともいずれか一方を変更するような制御を行うことにより、当該一の蛍光薬剤に応じたＳ／Ｎの高い分光画像を生成することができる。

なお、以上に述べた各実施例は、図３に示したような分光感度を具備する撮像素子１２ｂが撮像部１２に設けられている場合に限らず、例えば、可視光領域Ｂに感度を有する画素群と、可視光領域Ｇに感度を有する画素群と、可視光領域Ｒに感度を有する画素群と、を具備する撮像素子が撮像部１２に設けられている場合においても適用可能である。

なお、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

１内視鏡
２光源装置
３プロセッサ
４表示装置
５入力装置
６ライトガイド
１１照明光学系
１２撮像部
１３モード切替スイッチ
１４スコープメモリ
２１光源制御部
２２発光ユニット
３１前処理部
３２分光画像生成部
３３画像処理部
３４撮像素子駆動部
３５調光部
３６制御部
１０１医用システム
１２１フィルタ群
１２２対物フィルタ

日本国特開２０１１−１７７４３６号公報

Claims

第１の波長帯域にピーク波長を有するとともに、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域において強度を有する蛍光を被写体に投与された蛍光薬剤から発生させるための励起光と、前記第２の波長帯域にピーク波長を有する一方で前記第１の波長帯域には強度を有さない反射光を前記被写体から発生させるための参照光と、を同時に発生するように構成された光源部と、
前記第１の波長帯域において最大感度を有する第１の画素群で前記蛍光を撮像して第１の撮像信号を生成し、前記第２の波長帯域に最大感度を有する第２の画素群で前記蛍光及び前記反射光を撮像して第２の撮像信号を生成するように構成された撮像素子と、
前記撮像素子から出力される前記第２の撮像信号が所定の階調数で階調化される際に、前記第２の撮像信号に含まれる前記蛍光の成分が階調値として再現されないようにまたは略再現されないように、前記光源部から発せられる前記励起光及び前記参照光の光量を設定するように構成された光量設定部と、
前記所定の階調数で階調化された前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号に基づいて前記蛍光の分光画像及び前記反射光の分光画像をそれぞれ生成するための演算処理に適合させるように、前記撮像素子により受光される光の受光強度と、前記第１の画素群及び前記第２の画素群における露光時間と、前記第１の撮像信号及び前記第２の撮像信号の信号増幅率と、のうちの少なくとも１つを調整するように構成された調整部と、
を有することを特徴とする医用システム。
前記調整部には、前記被写体から前記撮像素子の撮像面に至る光路上に配置され、前記第１の波長帯域の透過率が第１の透過率であり、前記第２の波長帯域の透過率が第２の透過率であるような透過特性を具備して構成された対物フィルタが含まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の医用システム。
前記光量設定部は、前記第１の透過率が１であり、かつ、前記第２の透過率が１未満の所定値である場合において、前記蛍光と前記反射光との光強度比の値が前記所定値になるように、前記光源部から発せられる前記励起光及び前記参照光の光量を設定する
ことを特徴とする請求項２に記載の医用システム。
前記光量設定部は、前記第１の透過率と前記第２の透過率との比の値が、前記所定の階調数に応じた値として設定される所定の閾値以上である場合には、前記蛍光と前記反射光との光強度比の値が前記比の値の逆数になるように、前記光源部から発せられる前記励起光及び前記参照光の光量を設定し、前記比の値が前記所定の閾値未満である場合には、前記光強度比の値が前記所定の閾値の逆数になるように、前記光源部から発せられる前記励起光及び前記参照光の光量を設定する
ことを特徴とする請求項２に記載の医用システム。
前記調整部は、前記比の値が前記所定値未満である場合に、前記第１の撮像信号に含まれる前記蛍光の成分と、前記第２の撮像信号に含まれる前記参照光の反射光の成分と、の信号強度比の値が１または略１になるように、前記露光時間及び前記信号増幅率のうちの少なくとも一方を設定する
ことを特徴とする請求項４に記載の医用システム。