(57)【要約】  画質を低下させることなく、より適正な感度で観察する。被写体（Ａ）に照射する励起光を射出する励起光源（３）と、該励起光源（３）から射出された励起光が照射されることにより被写体（Ａ）において発生した蛍光を撮影して蛍光画像（Ｇ２）を取得する撮像素子（１８）を備える蛍光画像取得部（２１）と、該蛍光画像取得部（２１）の撮像素子（１８）により取得された蛍光画像（Ｇ２）の輝度情報に基づいて、蛍光画像（Ｇ２）におけるＳＮ比が所定の閾値以上となるように撮像素子（１８）におけるビニング加算画素数（Ｂ）および／または露光時間（ｔ）を調節する感度調節部（２２）とを備える蛍光観察装置（１）を提供する。
2012114934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に照射する励起光を射出する励起光源と、
該励起光源から射出された励起光が照射されることにより前記被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を取得する撮像素子を備える蛍光画像取得部と、
該蛍光画像取得部の前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度情報から揺らぎを算出し、算出された揺らぎと前記輝度情報とから蛍光画像におけるＳＮ比を算出する画質評価部と、
該画質評価部により算出されたＳＮ比が所定の閾値以上となるように前記撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節する感度調節部とを備える蛍光観察装置。
【請求項２】
前記画質評価部が、前記蛍光画像取得部により異なる時刻に取得された複数の蛍光画像内における所定の関心領域内において、該関心領域に含まれる各画素の階調値の時間軸方向の平均値と揺らぎとを算出し、算出された平均値を揺らぎによって除算した値の前記関心領域における平均値をＳＮ比として算出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項３】
前記画質評価部が、前記蛍光画像取得部により取得された蛍光画像内における複数の関心領域内において、各関心領域に含まれる各画素の階調値の空間的な平均値と揺らぎとを算出し、算出された平均値を揺らぎによって除算した値の前記関心領域間の平均値をＳＮ比として算出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項４】
前記閾値を設定する閾値設定部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項５】
前記蛍光画像取得部により取得された蛍光画像の輝度情報から蛍光画像のコントラストを算出するコントラスト算出部を備え、
前記閾値設定部が、前記コントラスト算出部により算出されたコントラストに基づいて閾値を設定する請求項４に記載の蛍光観察装置。
【請求項６】
被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、
該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部とを備え、
前記閾値設定部が、該参照画像取得部により取得された参照画像の輝度情報に基づいて閾値を設定する請求項４に記載の蛍光観察装置。
【請求項７】
被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、
該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部と、
該参照画像取得部により取得された参照画像の輝度情報からブレ量を算出するブレ量算出部とを備え、
前記感度調節部が、前記ブレ量算出部により算出されたブレ量に基づいて、ビニング加算画素数および／または露光時間を調節する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項８】
被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、
該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部とを備え、
前記感度調節部が、前記参照画像取得部により取得された参照画像の輝度情報に基づいて、ビニング加算画素数および／または露光時間を調節する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項９】
被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、
該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部と、
該参照画像取得部により取得された複数の参照画像の輝度情報から動き量を算出する動き量算出部とを備え、
前記感度調節部が、前記動き量算出部により算出された動き量に基づいて、ビニング加算画素数および／または露光時間を調節する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項１０】
識別情報が記憶され、観察条件を変更するために着脱される着脱部品と、
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部とを備え、
前記閾値設定部が、前記識別情報読取部により読み取られた識別情報に基づいて閾値を設定する請求項４に記載の蛍光観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光内視鏡のような蛍光観察装置において、被写体からの微弱な蛍光を検出するために、画像の明るさに応じてビニング加算画素数や露光時間を変化させ、蛍光の光量が低い場合にはビニング加算画素数を増やしたり露光時間を長くしたりすることで感度を上げて観察する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１４３２４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、撮像素子や画像生成回路においてはノイズが発生するため、検出された蛍光の光量だけで、最適なビニング加算画素数や露光時間に調整することは必ずしも容易ではない。すなわち、蛍光の光量が低い場合であってもノイズが少ない場合には、ビニング加算画素数を増やすといたずらに解像度を下げるだけであり、その反対に、蛍光の光量が高い場合であってもノイズが多く含まれる場合には、ビニング加算画素数を減らすと鮮明な画像を得ることができない。【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる蛍光観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、被写体に照射する励起光を射出する励起光源と、該励起光源から射出された励起光が照射されることにより前記被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を取得する撮像素子を備える蛍光画像取得部と、該蛍光画像取得部の前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度情報から揺らぎを算出し、算出された揺らぎと前記輝度情報とから蛍光画像におけるＳＮ比を算出する画質評価部と、該画質評価部により算出されたＳＮ比が所定の閾値以上となるように前記撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節する感度調節部とを備える蛍光観察装置を提供する。【０００７】
本発明の第１の態様によれば、励起光源から射出された励起光が被写体に照射されることにより、被写体において蛍光物質が励起され、発生した蛍光が蛍光画像取得部の撮像素子により撮影されて蛍光画像が取得される。その後、画質評価部において蛍光画像の輝度情報から揺らぎが算出され、揺らぎと輝度情報から蛍光画像におけるＳＮ比が算出される。そして、算出されたＳＮ比に基づいて、感度調節部において撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間が調節されることにより、その後に撮像素子により取得される蛍光画像のＳＮ比が所定の閾値以上となり、蛍光画像の画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる。【０００８】
本発明の第１の態様においては、前記画質評価部が、前記蛍光画像取得部により異なる時刻に取得された複数の蛍光画像内における所定の関心領域内において、該関心領域に含まれる各画素の階調値の時間軸方向の平均値と揺らぎとを算出し、算出された平均値を揺らぎによって除算した値の前記関心領域における平均値をＳＮ比として算出してもよい。【０００９】
このようにすることで、蛍光画像取得部により取得する蛍光画像の視野範囲が大きく変動しない場合に、所定の関心領域内における各画素の階調値の時間軸方向の平均値と揺らぎとによって、ＳＮ比を正確に算出することができる。すなわち、撮像素子の個体差による影響を受けることなく、蛍光画像の画質を低下させない適正な感度で観察することができる。【００１０】
本発明の第１の態様においては、前記画質評価部が、前記蛍光画像取得部により取得された蛍光画像内における複数の関心領域内において、各関心領域に含まれる各画素の階調値の空間的な平均値と揺らぎとを算出し、算出された平均値を揺らぎによって除算した値の前記関心領域間の平均値をＳＮ比として算出してもよい。【００１１】
このようにすることで、蛍光画像取得部により取得する蛍光画像の視野範囲が大きく変動する場合に、所定の関心領域内における各画素の階調値を時間軸方向に遡ることなく、各画素の階調値の空間的な平均値と揺らぎとによって、ＳＮ比を正確に算出することができ、蛍光画像の画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる。【００１２】
本発明の第１の態様においては、前記閾値を設定する閾値設定部を備えていてもよい（第２の態様）。
このようにすることで、使用する蛍光薬剤の性能やアプリケーションに応じた適切な閾値を、閾値設定部により設定して、適正な蛍光観察を行うことができる。【００１３】
本発明の第２の態様においては、前記蛍光画像取得部により取得された蛍光画像の輝度情報から蛍光画像のコントラストを算出するコントラスト算出部を備え、前記閾値設定部が、前記コントラスト算出部により算出されたコントラストに基づいて閾値を設定してもよい。
このようにすることで、取得された蛍光画像からコントラスト算出部により算出されたコントラストを用いて、自動的に適正な閾値を設定し、観察条件が変動しても、自動的に、蛍光画像の画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる。【００１４】
本発明の第２の態様においては、被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部とを備え、前記閾値設定部が、該参照画像取得部により取得された参照画像の輝度情報に基づいて閾値を設定してもよい。【００１５】
このようにすることで、取得された蛍光画像の輝度情報を用いて、自動的に適正な閾値を設定し、観察条件が変動しても、自動的に、蛍光画像の画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる。【００１６】
本発明の第１の態様においては、被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部と、該参照画像取得部により取得された参照画像の輝度情報からブレ量を算出するブレ量算出部とを備え、前記感度調節部が、前記ブレ量算出部により算出されたブレ量に基づいて、ビニング加算画素数および／または露光時間を調節してもよい。【００１７】
このようにすることで、照明光源から射出された照明光が被写体に照射されると、被写体における反射光が参照画像取得部により撮影されて参照画像が取得される。ブレ量算出部は、取得された参照画像からブレ量を算出し、算出されたブレ量に基づいて、感度調節部においては、ビニング加算画素数および／または露光時間が調節される。ブレ量が大きいときには露光時間を短くすることを優先してビニング加算画素数を調節し、ブレ量が小さいときには露光時間を長くすることを優先してビニング加算画素数を調節することにより、ビニング加算画素数を減らして解像度の高い蛍光観察を行うことができる。【００１８】
本発明の第１の態様においては、被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部とを備え、前記感度調節部が、前記参照画像取得部により取得された参照画像の輝度情報に基づいて、ビニング加算画素数および／または露光時間を調節してもよい。【００１９】
このようにすることで、照明光源から射出された照明光が被写体に照射されると、被写体における反射光が参照画像取得部により撮影されて参照画像が取得される。感度調節部においては、取得された参照画像の輝度情報に基づいてビニング加算画素数および／または露光時間が調節される。【００２０】
参照画像の輝度が高いときは、観察距離が短いときであり、観察対象は画像上において相対的に大きくなる。したがって、解像度が若干低下しても観察対象を鮮明に視認できるのでビニング加算画素数を多めに設定し、露光時間を短く抑えることで、像ブレを低減することができる。逆に、参照画像の輝度が低いときには、観察距離が長いときであり、観察対象は画像上において相対的に小さくなる。したがって、ビニング加算画素数を少なめに設定して解像度を高くすることができる。【００２１】
本発明の第１の態様においては、被写体に照射する照明光を射出する照明光源と、該照明光源からの照明光の前記被写体からの反射光を撮影して参照画像を取得する参照画像取得部と、該参照画像取得部により取得された複数の参照画像の輝度情報から動き量を算出する動き量算出部とを備え、前記感度調節部が、前記動き量算出部により算出された動き量に基づいて、ビニング加算画素数および／または露光時間を調節してもよい。【００２２】
参照画像の視野範囲が大きく変動するときには、時間軸方向の階調値の変動によってＳＮ比を算出する方法ではＳＮ比を精度よく算出することができない。一方、参照画像の視野範囲が変動しないときには、空間的な階調値の変動によってＳＮ比を算出する方法では、撮像素子の個体差の影響が大きく、ＳＮ比を精度よく算出することができない。このようにすることで、動き量算出部により算出された動き量に基づいてビニング加算画素数および／または露光時間が調節され、状況に応じて適切な感度で観察を行うことができる。【００２３】
本発明の第２の態様においては、識別情報が記憶され、観察条件を変更するために着脱される着脱部品と、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部とを備え、前記閾値設定部が、前記識別情報読取部により読み取られた識別情報に基づいて閾値を設定してもよい。【００２４】
このようにすることで、観察条件を変更するために、内視鏡スコープのような着脱部品が着脱されても、該着脱部品に記憶されている識別情報に応じて適切な閾値が設定されるので、適切なビニング加算画素数との対応関係を設定して、簡易に適正な感度で鮮明な蛍光観察を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の蛍光観察装置により異なる時間に取得された蛍光画像と関心領域の一例を示す図である。
【図３】図１の蛍光観察装置の感度調節部の処理を説明するフローチャートである。
【図４】図１の蛍光観察装置に感度設定部の処理を説明するフローチャートである。
【図５】図１の蛍光観察装置の第１の変形例を示す全体構成図である。
【図６】図１の蛍光観察装置の第２の変形例を示す全体構成図である。
【図７】図６の蛍光観察装置の感度設定部に記憶されるコントラストとＳＮ比の閾値との対応関係のテーブルを示す図である。
【図８】図１の蛍光観察装置の第３の変形例を示す全体構成図である。
【図９】図８の蛍光観察装置の感度設定部に記憶される参照画像の輝度とＳＮ比の閾値との対応関係のテーブルを示す図である。
【図１０】図１の蛍光観察装置の第４の変形例を示す全体構成図である。
【図１１】図１０の蛍光観察装置の感度設定部の処理を説明するフローチャートである。
【図１２】図８の蛍光観察装置の感度設定部の処理を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置を示す全体構成図である。
【図１４】図１の蛍光観察装置の第５の変形例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
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の先端から観察対象Ａ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、観察対象Ａ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（表示部）７とを備えている。
【００２８】
光源３は、キセノンランプ８と、該キセノンランプ８から発せられた照明光から、励起光および照明光（波長帯域４００〜７４０ｎｍ）を切り出すフィルタ９と、フィルタ９により切り出された励起光および照明光を集光するカップリングレンズ１０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に対向する観察対象Ａに照射する照明光学系１２とを備えている。
【００２９】
撮像ユニット５は、観察対象Ａの所定の観察範囲から戻る取り光を集光する対物レンズ１３と、該対物レンズ１３によって集光された戻り光の内、励起波長以上の光（励起光および蛍光）を反射し、励起波長より短い波長の照明光を透過するダイクロイックミラー（分岐部）１４と、ダイクロイックミラー１４を透過した照明光の反射光およびダイクロイックミラー１４により反射された蛍光をそれぞれ集光する２つの集光レンズ（撮像光学系）１５，１６と、集光レンズ１５，１６によって集光された蛍光および照明光の反射光を撮像するＣＭＯＳのような２個の撮像素子１７，１８とを備えている。図中、符号１９は、ダイクロイックミラー１４によって反射された光から励起光を遮断する励起光カットフィルタである。
【００３０】
画像処理部６は、撮像素子１７により取得された参照画像情報Ｓ１から参照画像Ｇ１を生成する参照画像生成部２０と、撮像素子１８により取得された蛍光画像情報Ｓ２から蛍光画像Ｇ２を生成する蛍光画像生成部２１と、該蛍光画像生成部２１により生成された蛍光画像Ｇ２に基づいて、撮像素子１８の感度を調節する感度調節部２２と、該感度調節部２２により感度が調節された状態で取得された蛍光画像Ｇ２と参照画像生成部２０において生成された参照画像Ｇ１とを合成して画像Ｇを生成する画像合成部２３とを備えている。
【００３１】
感度調節部２２は、蛍光画像Ｇ２の輝度情報に基づいて、ＳＮ比ＳＮＲを算出するＳＮ比算出部（画質評価部）２４と、該ＳＮ比算出部２４により算出されたＳＮ比ＳＮＲに基づいて感度を設定する感度設定部２５とを備えている。
ＳＮ比算出部２４は、図２に示されるように、蛍光画像Ｇ２における関心領域ＲＯＩを設定しておき、蛍光画像生成部２１から送られてくる異なる時刻に取得された複数枚の蛍光画像Ｇ２のＲＯＩ内の各画素の階調値から時間軸方向に平均値と揺らぎ（標準偏差値）とを、数１および数２により算出するようになっている。
【００３２】
【数１】
2012114934.tif 000003
【数２】
2012114934.tif 000004
【００３３】
ここで、
Ｖ（ｘ，ｙ，ｊ）は、ｊ番目の時刻に取得された蛍光画像Ｇ２のＲＯＩ内における座標（ｘ，ｙ）の画素の階調値、
Ｖ＊（ｘ，ｙ）は、１からｎ番目までの階調値Ｖ（ｘ，ｙ，ｊ）の平均値、
ｎは、予め設定された蛍光画像Ｇ２の枚数、
Ｓ（ｘ，ｙ）は、１からｎ番目までの階調値Ｖ（ｘ，ｙ，ｊ）の時間的な揺らぎ
である。
【００３４】
ＳＮ比ＳＮＲは、数１および数２により、ＲＯＩ内の全画素について算出された平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）と揺らぎＳ（ｘ，ｙ）とを用いて、数３により算出されるようになっている。数３においては、平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）を揺らぎＳ（ｘ，ｙ）で除算した値をＲＯＩ内の全画素について平均することにより算出している。
【００３５】
【数３】
2012114934.tif 000005
【００３６】
すなわち、ＳＮ比算出部２４は、蛍光画像生成部２１から蛍光画像Ｇ２が送られてくるたびに、ＲＯＩ内の全画素の階調値を記憶し、予め定められたｎ番目の蛍光画像Ｇ２が送られてきた時点で、ＲＯＩ内の全画素について平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）と揺らぎＳ（ｘ，ｙ）とを算出し、平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）を揺らぎＳ（ｘ，ｙ）で除算する。そして、ＲＯＩ内の全画素について平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）の揺らぎＳ（ｘ，ｙ）による除算が終了した時点で、これらを加算平均することによりＳＮ比ＳＮＲを算出するようになっている。
【００３７】
感度設定部２５は、予め定められた第１の閾値と第２の閾値とを記憶していて、ＳＮ比算出部２４により算出されたＳＮ比ＳＮＲが２つの閾値の間となるように撮像素子１８の感度をビニング加算画素数Ｂや露光時間ｔによって調節するようになっている。
【００３８】
具体的には、図４に示されるように、ＳＮ比算出部２４により算出されたＳＮ比ＳＮＲと第１の閾値とを比較して（ステップＳ７１）、ＳＮ比ＳＮＲが第１の閾値より小さい場合には、ビニング加算画素数Ｂが上限であるか否かを判断し（ステップＳ７２）、上限ではない場合にはビニング加算画素数Ｂを増やすようになっている（ステップＳ７３）。
【００３９】
ステップＳ７２において、ビニング加算画素数Ｂが上限である場合には、露光時間ｔが上限であるか否かを判断し（ステップＳ７４）、上限ではない場合には露光時間ｔを長くするようになっている（ステップＳ７５）。そして、新たなビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔは、撮像素子１８に設定されるようになっている（ステップＳ８１）。
ステップＳ７４において、露光時間ｔが上限である場合には、処理を行うことなく次の感度設定に戻るようになっている。
【００４０】
また、ＳＮ比ＳＮＲが第１の閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲと第２の閾値とを比較して（ステップＳ７６）、ＳＮ比ＳＮＲが第２の閾値より大きい場合には、ビニング加算画素数Ｂが下限であるか否かを判断し（ステップＳ７７）、下限ではない場合にはビニング加算画素数Ｂを減らすようになっている（ステップＳ７８）。
【００４１】
ステップＳ７７において、ビニング加算画素数Ｂが下限である場合には、露光時間ｔが下限であるか否かを判断し（ステップＳ７９）、下限ではない場合には露光時間を短くするようになっている（ステップＳ８０）。そして、新たなビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔは、撮像素子１８に設定されるようになっている（ステップＳ８１）。ステップＳ７９において、露光時間ｔが下限である場合には、処理を行うことなく次の感度設定に戻るようになっている。
【００４２】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１を用いて蛍光観察を行うには、光源３から射出させた照明光および励起光をライトガイドファイバ１１を介して挿入部２の先端まで導光し、照明光学系１２によって拡散させて観察対象Ａに照射する。観察対象Ａ中に蛍光物質が存在する場合には、励起光によって蛍光物質が励起され蛍光が発生する。また、観察対象Ａの表面においては照明光が反射される。
【００４３】
観察対象Ａ内部において発生した蛍光および観察対象Ａ表面において反射された照明光の反射光は、対物レンズ１３により集光された後、ダイクロイックミラー１４によって２つに分岐されて２つの撮像素子１７，１８により撮影される。単一の対物レンズ１３により集光された２種類の光をダイクロイックミラー１４によって分岐するので、観察対象Ａにおける同一範囲を２種類の観察方法で観察することができる。
【００４４】
撮像素子１７によって撮影されることにより取得された参照画像情報Ｓ１は、画像処理部６の参照画像生成部２０に送られて参照画像Ｇ１が生成される。一方、撮像素子１８によって撮影されることにより取得された蛍光画像情報Ｓ２は、画像処理部６の蛍光画像生成部２１に送られて蛍光画像Ｇ２が生成される。
【００４５】
図３に示されるように、異なる時刻に取得され生成された複数の蛍光画像Ｇ２が感度調節部２２に送られて（ステップＳ１）、ＳＮ比算出部２４に記憶される（ステップＳ２）。次に、予め設定されたｎ枚の蛍光画像Ｇ２が蓄積されたか否かが判定され（ステップＳ３）、蓄積された場合には、ＳＮ比算出部２４において、各蛍光画像Ｇ２の予め設定されたＲＯＩ内の各画素の階調値に基づいて階調値の平均値と揺らぎとが算出され（ステップＳ４）、画素毎に平均値が揺らぎによって除算される（ステップＳ５）。さらに、ＲＯＩ内の全画素について平均値を揺らぎで除算した値の平均値がＳＮ比ＳＮＲとして算出され（ステップＳ６）、感度設定部２５に送られる（ステップＳ７）。
【００４６】
感度設定部２５においては、送られてきたＳＮ比ＳＮＲと第１の閾値とが比較される（ステップＳ７１）。ＳＮ比ＳＮＲが第１の閾値より小さい場合には、設定されているビニング加算画素数Ｂが上限値であるか否かが判定され（ステップＳ７２）、上限値ではない場合には、ビニング加算画素数Ｂが予め定められた増加分だけ増加させられて（ステップＳ７３）、撮像素子１８に設定される（ステップＳ８１）。
【００４７】
一方、ビニング加算画素数Ｂが上限である場合には、露光時間ｔが上限値であるか否かが判定される（ステップＳ７４）。露光時間ｔが上限値ではない場合には、露光時間ｔが所定の増加分だけ長くされて撮像素子１８に設定され（ステップＳ８１）、露光時間ｔが上限値である場合には、感度変更が行われることなく感度設定処理が終了する。
【００４８】
また、ステップＳ７１における比較の結果、ＳＮ比ＳＮＲが第１の閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲが第２の閾値と比較される（ステップＳ７６）。ＳＮ比ＳＮＲが第２の閾値より大きい場合には、設定されているビニング加算画素数Ｂが下限値であるか否かが判定され（ステップＳ７７）、下限値ではない場合にはビニング加算画素数Ｂが所定の減少分だけ減少させられて（ステップＳ７８）、撮像素子１８に設定される（ステップＳ８１）。
【００４９】
一方、ステップＳ７７においてビニング加算画素数Ｂが下限値である場合には、露光時間ｔが下限値であるか否かが判定される（ステップＳ７９）。露光時間ｔが下限値ではない場合には、露光時間ｔが所定の減少分だけ短くされて（ステップＳ８０）、撮像素子１８に設定され（ステップＳ８１）、露光時間ｔが下限値である場合には、感度変更が行われることなく、感度設定処理が終了する。感度設定処理終了は、観察が終了するまでステップＳ１からの処理が繰り返される（ステップＳ８）。
【００５０】
そして、このようにして、ビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔが新たに設定された撮像素子１８によって蛍光画像情報Ｓ２が取得され、蛍光画像生成部２１において生成された蛍光画像Ｇ２が、参照画像生成部２０により生成された参照画像Ｇ１と画像合成部２３において合成され、合成画像Ｇがモニタ７に表示される。
【００５１】
このように、本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、蛍光画像Ｇ２の輝度情報から求めた、ＳＮ比ＳＮＲが第１の閾値以上となるようにビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔを撮像素子１８に設定することができ、最低限必要な画質を確保した蛍光観察を行うことができる。また、ＳＮ比ＳＮＲが第２の閾値以下となるようにビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔを撮像素子１８に設定することができ、像ブレの影響を最小限に抑えた蛍光観察を行うことができる。
【００５２】
この場合において、ＳＮ比ＳＮＲの算出を実際に取得された蛍光画像Ｇ２の輝度情報を用いて行うので、状況に適した感度調節を行うことができるという利点がある。また、ＳＮ比ＳＮＲの算出を実際に取得された蛍光画像Ｇ２の輝度情報を用いて行うので、観察条件に応じて交換される挿入部２その他の個体差や誤差の影響を受けることなく、常に適切な感度調節を行うことができる。
【００５３】
本実施形態においては、ビニング加算画素数Ｂの調節後に調節不可能となった場合に露光時間ｔを調節することとしたが、順序は逆でも交互に行ってもよい。
また、２つの閾値によってビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔを調節することとしたが、これに代えて、単一の閾値によって調節することとしてもよい。
【００５４】
上記本実施形態においては、ＳＮ比算出部２４が時間軸方向の平均値および揺らぎを算出することとしたが、これに代えて、空間的な平均値および揺らぎに基づいてＳＮ比ＳＮＲを算出してもよい。
この場合には、ＳＮ比算出部２４は、蛍光画像生成部２１から送られてくる蛍光画像Ｇ２に設定された複数の関心領域ＲＯＩについて、各ＲＯＩ内の各画素の階調値の平均値と揺らぎ（標準偏差値）とを数４および数５により算出するようになっている。
【００５５】
【数４】
2012114934.tif 000006
【数５】
2012114934.tif 000007
【００５６】
ここで、
Ｖ（ｘ，ｙ）は、蛍光画像Ｇ２のＲＯＩ内における座標（ｘ，ｙ）の画素の階調値、
ｎ（ｊ）は、ｊ番目のＲＯＩ内の画素数、
Ｖ＊（ｊ）は、ｊ番目のＲＯＩ内の階調値Ｖ（ｘ，ｙ）の平均値、
Ｓ（ｊ）は、ｊ番目のＲＯＩ内の階調値Ｖ（ｘ，ｙ）の空間的な揺らぎ
である。
【００５７】
そして、算出された複数のＲＯＩにおける平均値と揺らぎとから平均値を揺らぎで除算した値の全てのＲＯＩについての平均値を数６によって算出するようになっている。
【数６】
2012114934.tif 000008
【００５８】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、例えば、視野範囲を大きく動かす用途においては、複数の蛍光画像Ｇ２を蓄積してＳＮ比ＳＮＲを算出することよりも、単一の蛍光画像からＳＮ比ＳＮＲを算出する方が、正確にＳＮ比ＳＮＲを算出でき、適切な感度調節を行うことができるという利点がある。
【００５９】
上記各実施形態においては、感度設定部２５に、予め定められた２つの閾値を設定しておくこととしたが、これに代えて、薬剤の性能やアプリケーションに応じて閾値を可変にすることとしてもよい。
【００６０】
例えば、図５に例示するように、感度設定部２５においてビニング加算画素数Ｂを求める際の閾値Ｓ３を外部から入力させる閾値入力部（閾値設定部）２６を備えていてもよい。
閾値入力部２６は、例えば、切替スイッチやボタン等であり、ＳＮ比ＳＮＲの閾値Ｓ３を選択することができるようになっている。
【００６１】
また、閾値入力部２６から入力された閾値Ｓ３を用いることに代えて、図６に例示されるように、蛍光画像生成部２１により生成された蛍光画像Ｇ２から画像のコントラストＴ／Ｃを算出するコントラスト算出部２７を設け、該コントラスト算出部２７により算出されたコントラストＴ／Ｃに基づいて、ＳＮ比ＳＮＲの閾値Ｓ３を設定することとしてもよい。
この場合には、感度設定部２５には、図７に示されるようなコントラストＴ／Ｃと閾値とを対応させるテーブルが記憶されていればよい。
【００６２】
コントラスト算出部２７としては、例えば、蛍光画像Ｇ２のヒストグラムを生成し、その階調値全体の平均値Ｃとヒストグラムの上位５％の平均値Ｔとの比Ｔ／Ｃをコントラストとして算出すればよい。
テーブルとしては、使用する蛍光薬剤のコントラストＴ／Ｃが高い場合には、ＳＮ比ＳＮＲの閾値を低く設定し、コントラストＴ／Ｃが低い場合にはＳＮ比ＳＮＲの閾値を高くするようなテーブルが好ましい。このようにすることで、実際に得られた蛍光画像Ｇ２に基づいてＳＮ比ＳＮＲの閾値を設定するので、手動で入力する場合よりも適切な閾値を設定することができる。
【００６３】
コントラストＴ／Ｃとして、ヒストグラムの上位５％の平均値Ｔを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、観察する病変が大きいアプリケーション、例えば、大腸ポリープ等の観察に際しては、蛍光画像Ｇ２内の高輝度領域の占める割合が多いと考えられるので、例えば、ヒストグラムの上位１０％の平均値Ｔを用いることにしてもよい。
【００６４】
また、蛍光画像Ｇ２のコントラストＴ／ＣからＳＮ比ＳＮＲの閾値を設定することに代えて、参照画像Ｇ１の輝度値からＳＮ比ＳＮＲの閾値を設定することとしてもよい。
この場合には、図８に示されるように、参照画像生成部２０により生成された参照画像Ｇ１の輝度値の平均値等の代表値Ｄを露光時間ｔで除算することにより参照画像Ｇ１の輝度Ｄ／ｔを算出する輝度算出部２８を設け、感度設定部２５に、参照画像Ｇ１の輝度Ｄ／ｔと閾値とを対応させるテーブルが記憶されていればよい。
【００６５】
テーブルとしては、図９に示されるように、観察距離が遠くなるようなアプリケーション、すなわち、参照画像Ｇ１の輝度Ｄ／ｔが低い場合には、観察対象Ａの視認性を向上するために、ＳＮ比ＳＮＲの閾値Ｓ３を高めに設定することが好ましく、観察距離が近くなるアプリケーション、すなわち、参照画像Ｇ１の輝度Ｄ／ｔが高い場合には、ＳＮ比ＳＮＲの閾値Ｓ３を低めに設定するようなテーブルとすればよい。
【００６６】
また、これとは逆に、観察距離が近づく場合には観察部位が大きく表示されるので、解像度が低下したり像ブレが発生したりしてもある程度許容される。この場合にはＳＮ比ＳＮＲの閾値Ｓ３を高めに設定して、ビニング加算画素数Ｂを多めにすることにしてもよい。
図９における輝度Ｄ／ｔの値は、輝度値を１２ｂｉｔ階調、露光時間を単位ｓｅｃで表したときの値を例としている。つまり、Ｄ／ｔ＝１０００００というのは、露光時間２４ｍｓｅｃのときは階調値２４００となる。
【００６７】
また、観察距離が遠い場合には観察部位が小さく表示されるので、解像度の低下や像ブレの影響を大きく受けやすい。そこで、この場合には、ＳＮ比ＳＮＲの閾値Ｓ３を低めに設定して、露光時間ｔが長すぎたりビニング加算画素数Ｂが多くなりすぎたりしないような設定としてもよい。
【００６８】
また、図１０に示されるように、参照画像生成部２０により生成された参照画像Ｇ１から像ブレＭを算出する像ブレ算出部２９を設け、感度設定部２５が、算出された像ブレＭの大きさに応じて露光時間ｔおよびビニング加算画素数Ｂを設定することにしてもよい。像ブレＭは、公知技術を用いて像ぶれ量を算出し、そのぶれ量を用いて数値化することにより算出することができる。
【００６９】
この場合には、感度設定部２５は、図１１に示されるように、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１の閾値より小さいか否かを判断する（ステップＳ７１）。そして、第１の閾値より小さい場合には、像ブレ算出部２９から送られてきた像ブレＭを所定の閾値Ｍ１と比較して、Ｍ＞Ｍ１か否かを判断し（ステップＳ８２）、像ブレＭが閾値Ｍ１より大きい場合にステップＳ７２に進み、像ブレＭが閾値Ｍ１以下の場合にステップＳ７４に進むこととしている。
【００７０】
また、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１の閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第２の閾値より大きいかを判断する（ステップＳ７６）。そして、第２の閾値より大きい場合には、像ブレ算出部２９から送られてきた像ブレＭを所定の閾値Ｍ１と比較して、Ｍ＞Ｍ１か否かを判断し（ステップＳ８３）、像ブレＭが閾値Ｍ１より大きい場合にステップＳ７７に進み、像ブレＭが閾値Ｍ１以下の場合にステップＳ７９に進むこととしている。
【００７１】
このようにすることで、像ブレＭが大きいときには露光時間ｔを短くすることを優先し、像ブレＭが小さいときには露光時間ｔを長くすることを優先し、ビニング加算画素数Ｂを減らして解像度の高い蛍光観察を行うことができるという利点がある。これにより、より状況に適した感度調節を行うことができる。
【００７２】
また、像ブレ算出部２９に代えて、図８に示されるように、参照画像生成部２０により生成された参照画像Ｇ１の輝度Ｉを算出する輝度算出部２８を設け、感度設定部２５が、算出された参照画像Ｇ１の輝度Ｉの大きさに応じて露光時間ｔおよびビニング加算画素数Ｂを設定することにしてもよい。
【００７３】
この場合には、感度設定部２５は、図１２に示されるように、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１の閾値より小さいか否かを判断する（ステップＳ７１）。そして、第１の閾値より小さい場合には、輝度算出部２８から送られてきた輝度Ｉを所定の閾値Ｉ１と比較して、Ｉ＞Ｉ１か否かを判断し（ステップＳ８４）、輝度Ｉが閾値Ｉ１より大きい場合にステップＳ７２に進み、輝度Ｉが閾値Ｉ１以下の場合にステップＳ７４に進むこととしている。
【００７４】
また、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１の閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第２の閾値より大きいかを判断する（ステップＳ７６）。そして、第２の閾値より大きい場合には、輝度算出部２８から送られてきた輝度Ｉを所定の閾値Ｉ１と比較して、Ｉ＞Ｉ１か否かを判断し（ステップＳ８５）、輝度Ｉが閾値Ｉ１より大きい場合にステップＳ７７に進み、輝度Ｉが閾値Ｉ１以下の場合にステップＳ７９に進むこととしている。
【００７５】
輝度Ｉが高いとき、つまり、観察距離が比較的小さくなるときには、観察部位が比較的大きく画像上に表示されるので、解像度を若干低下させても十分に観察部位を視認することができる。したがって、この場合にはビニング加算画素数Ｂを多めに設定し、逆に露光時間ｔは短くてもよいので像ブレを抑えることができるという利点がある。
【００７６】
逆に、輝度Ｉが低いときには、観察距離が比較的小さくなるので、観察部位が比較的小さく画面上に表示される。このような場合には解像度は高く維持する必要があるので、ビニング加算画素数Ｂを少なめに設定している。
【００７７】
このように構成することで、より適切な感度調節を行うことができる。特に、腹腔内視鏡や胃の中の観察のような観察距離が比較的大きくなる用途や、腹膜播種転移巣のような小さい病変を観察するときなど、高い解像度が求められる用途に有効な方法である。
【００７８】
次に、第２の実施形態に係る蛍光観察装置３０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置３０は、図１３に示されるように、感度調節部２２が、参照画像生成部２０により生成された参照画像Ｇ１に基づいて、挿入部２の動きの速さを計測する動き計測部３１と、蛍光画像生成部２１により生成された蛍光画像Ｇ２に基づいて、時間軸方向の平均値と揺らぎとからＳＮ比ＳＮＲを算出するＳＮ比算出部３２と、空間的な平均値と揺らぎとからＳＮ比ＳＮＲを算出するＳＮ比算出部３３とを備えている。
【００７９】
そして、感度設定部２５は、動き計測部３１により計測された動きの速さＮに応じて、どちらのＳＮ比算出部３２，３３によって出力されたＳＮ比ＳＮＲを使用するかを選択するようになっている。具体的には動きの速さＮが所定の閾値Ｎ１より大きい場合には、ＳＮ比算出部３３から出力される空間的な平均値と揺らぎから算出したＳＮ比ＳＮＲを用い、閾値Ｎ１以下の場合には、ＳＮ比算出部３２から出力される時間軸方向の平均値と揺らぎとから算出したＳＮ比ＳＮＲを用いるようになっている。
【００８０】
挿入部２の動きが早いときには、複数枚の蛍光画像Ｇ２を必要とする時間軸方向の揺らぎを用いたＳＮ比ＳＮＲより、単一の蛍光画像Ｇ２により算出できる空間的な平均値と揺らぎを用いたＳＮ比ＳＮＲの方が正確に算出できるため、より好ましい。動きが遅いときには、ほぼ同じ場所を見ているので、撮像素子１８ごとの個体差によるばらつきの影響を受けにくい時間軸方向の平均値と揺らぎを用いたＳＮ比ＳＮＲの方が、正確に算出できるため、より好ましい。
【００８１】
また、本実施形態においては、図１４に示されるように観察条件を変更するために着脱される挿入部２に識別情報を記憶したＩＣチップ３４を取り付けておくとともに、光源３に、取り付けられた挿入部２のＩＣチップ３４内の識別情報を読み取るＩＣリーダ３５を設けることにしてもよい。そして、感度設定部２５内には、挿入部２の識別情報毎に適切な閾値を記憶しておくことにしてもよい。
【００８２】
このようにすることで、挿入部２を交換すると、挿入部２に設けられたＩＣチップ３４内の識別情報が、ＩＣリーダ３５で読み取られて感度設定部２５に送られる。感度設定部２５においては、その挿入部２の識別情報に対応する閾値が自動的に選択されるので、観察条件に適した感度で観察を行うことができる。
また、本実施形態においては、撮像素子１７，１８としてＣＭＯＳを用いることとしたが、これに代えて、ＣＣＤを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
Ａ  観察対象（被写体）
Ｂ  ビニング加算画素数
Ｇ１  参照画像
Ｇ２  蛍光画像
ＲＯＩ  関心領域
ＳＮＲ  ＳＮ比
ｔ  露光時間
１，３０  蛍光観察装置
２  挿入部（着脱部品）
３  励起光源、照明光源
１８  撮像素子（蛍光画像取得部）
２０  参照画像取得部
２１  蛍光画像生成部（蛍光画像取得部）
２２  感度調節部
２４  ＳＮ比算出部（画質評価部）
２５  感度設定部（閾値設定部）
２６  閾値入力部（閾値設定部）
２７  コントラスト算出部
２９  像ブレ算出部（ブレ量算出部）
３１  動き計測部（動き量算出部）
３５  ＩＣリーダ（識別情報読取部）
【図１】
2012114934.tif 000009
【図２】
2012114934.tif 000010
【図３】
2012114934.tif 000011
【図４】
2012114934.tif 000012
【図５】
2012114934.tif 000013
【図６】
2012114934.tif 000014
【図７】
2012114934.tif 000015
【図８】
2012114934.tif 000016
【図９】
2012114934.tif 000017
【図１０】
2012114934.tif 000018
【図１１】
2012114934.tif 000019
【図１２】
2012114934.tif 000020
【図１３】
2012114934.tif 000021
【図１４】
2012114934.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月26日(2013.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このようにすることで、取得された蛍光画像の輝度情報を用いて、自動的に適正な閾値を設定し、観察条件が変動しても、自動的に、参照画像の画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
撮像ユニット５は、観察対象Ａの所定の観察範囲から戻る戻り光を集光する対物レンズ１３と、該対物レンズ１３によって集光された戻り光の内、励起波長以上の光（励起光および蛍光）を反射し、励起波長より短い波長の照明光を透過するダイクロイックミラー（分岐部）１４と、ダイクロイックミラー１４を透過した照明光の反射光およびダイクロイックミラー１４により反射された蛍光をそれぞれ集光する２つの集光レンズ（撮像光学系）１５，１６と、集光レンズ１５，１６によって集光された照明光の反射光および蛍光を撮像するＣＭＯＳのような２個の撮像素子１７，１８とを備えている。図中、符号１９は、ダイクロイックミラー１４によって反射された光から励起光を遮断する励起光カットフィルタである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ステップＳ７２において、ビニング加算画素数Ｂが上限である場合には、露光時間ｔが上限であるか否かを判断し（ステップＳ７４）、上限ではない場合には露光時間ｔを長くするようになっている（ステップＳ７５）。そして、新たなビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔは、撮像素子１８に設定されるようになっている（ステップＳ８１）。
ステップＳ７４において、露光時間ｔが上限である場合には、処理を行うことなく次の感度設定に進むようになっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
観察対象Ａ表面において反射された照明光の反射光および観察対象Ａ内部において発生した蛍光は、対物レンズ１３により集光された後、ダイクロイックミラー１４によって２つに分岐されて２つの撮像素子１７，１８により撮影される。単一の対物レンズ１３により集光された２種類の光をダイクロイックミラー１４によって分岐するので、観察対象Ａにおける同一範囲を２種類の観察方法で観察することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
逆に、輝度Ｉが低いときには、観察距離が比較的大きくなるので、観察部位が比較的小さく画面上に表示される。このような場合には解像度は高く維持する必要があるので、ビニング加算画素数Ｂを少なめに設定している。
【国際調査報告】
2012114934.tif 000023
2012114934.tif 000024
2012114934.tif 000025
2012114934.tif 000026