(57)【要約】【課題】構造の簡素化を図りつつ、観察に適した画像を生成すること。【解決手段】医療用制御装置９は、第１の期間に観察対象を介した通常光を撮像素子５２１にて撮像させて第１の撮像画像を生成させるとともに第２の期間に観察対象を介した励起光と励起光によって励起された観察対象からの蛍光とを撮像素子５２１にて撮像させて第２の撮像画像を生成させる撮像制御部９４２と、第２の撮像画像に含まれる励起光の成分を削除する調整処理を実行する調整処理実行部９３３と、第１の撮像画像に調整処理が実行された後の第２の撮像画像を重畳して重畳画像を生成する重畳画像生成部９３４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像することで撮像画像を生成する撮像素子を有する撮像装置の動作を制御し、第１の期間に光源装置から出射され観察対象を介した通常光を前記撮像素子にて撮像させて第１の撮像画像を生成させるとともに、第２の期間に前記光源装置から出射され前記観察対象を介した励起光と前記励起光によって励起された前記観察対象からの蛍光とを前記撮像素子にて撮像させて第２の撮像画像を生成させる撮像制御部と、
前記第２の撮像画像に含まれる前記励起光の成分を削除する調整処理を実行する調整処理実行部と、
前記第１の撮像画像に前記調整処理が実行された後の前記第２の撮像画像を重畳して重畳画像を生成する重畳画像生成部とを備える医療用制御装置。
【請求項２】
前記通常光は、
白色光であり、
前記励起光は、
赤、緑、及び青の各波長帯域のうちの２つの波長帯域の一方の波長帯域の光であり、
前記蛍光は、
前記２つの波長帯域の他方の波長帯域の光である請求項１に記載の医療用制御装置。
【請求項３】
前記励起光は、
プロトポルフィリンを励起する前記青の波長帯域の光である請求項２に記載の医療用制御装置。
【請求項４】
前記調整処理では、
前記第２の撮像画像に含まれる前記赤、緑、及び青の各波長帯域の光の成分のうちの前記蛍光の成分以外の成分を削除する請求項２または３に記載の医療用制御装置。
【請求項５】
前記調整処理は、
ホワイトバランス調整処理であって、前記第２の撮像画像に含まれる前記赤、緑、及び青の各波長領域の光の成分に対して特定のゲインをそれぞれ乗算することによって、前記蛍光の成分以外の成分を削除する請求項４に記載の医療用制御装置。
【請求項６】
前記調整処理は、
色補正マトリクス処理であって、前記第２の撮像画像に含まれる前記赤、緑、及び青の各波長帯域の光の成分を行列要素とする入力マトリクスを特定の色補正マトリクスに乗算することによって、前記蛍光の成分以外の成分を削除する請求項４に記載の医療用制御装置。
【請求項７】
前記重畳画像を表示するための映像信号を生成する表示制御部をさらに備える請求項１〜６のいずれか一つに記載の医療用制御装置。
【請求項８】
前記第１の撮像画像と前記調整処理が実行された後の前記第２の撮像画像と前記重畳画像との少なくとも２つの画像をそれぞれ表示するための映像信号を生成する表示制御部をさらに備える請求項１〜６のいずれか一つに記載の医療用制御装置。
【請求項９】
前記調整処理実行部は、
前記第２の撮像画像に含まれる前記蛍光の成分の色を特定の色に変更する色変更処理を実行する請求項１〜８のいずれか一つに記載の医療用制御装置。
【請求項１０】
前記光源装置の動作を制御し、前記第１の期間に前記光源装置から前記通常光を出射させるとともに、前記第２の期間に前記光源装置から前記励起光を出射させる光源制御部をさらに備える請求項１〜９のいずれか一つに記載の医療用制御装置。
【請求項１１】
前記第１の撮像画像に対して第１の画像処理を実行する画像処理部をさらに備え、
前記調整処理実行部は、
前記第２の撮像画像に対して前記第１の画像処理とは異なる第２の画像処理を実行する請求項１〜１０のいずれか一つに記載の医療用制御装置。
【請求項１２】
前記第１の画像処理及び前記第２の画像処理は、
オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、及びＹＣ処理の少なくともいずれかの処理を含む請求項１１に記載の医療用制御装置。
【請求項１３】
第１の波長帯域の通常光、及び前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の励起光をそれぞれ出射可能とする光源装置と、
撮像することで撮像画像を生成する撮像素子を１つのみ有する撮像装置と、
前記光源装置及び前記撮像装置の動作をそれぞれ制御する請求項１〜１２のいずれか一つに記載の医療用制御装置とを備える医療用観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療用制御装置及び医療用観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、癌細胞を検出する癌診断法の一つである光線力学診断（Photo  Dynamic  Diagnosis：PDD）を行うための光線力学診断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
光線力学診断では、例えば5-アミノレブリン酸（以下、5-ALAと記載）等の光感受性物質が用いられる。当該5-ALAは、元来、動植物の生体内に含まれる天然アミノ酸である。この5-ALAは、体内投与後に細胞内に取り込まれ、ミトコンドリア内でプロトポルフィリンに生合成される。そして、癌細胞では、当該プロトポルフィリンが過剰に集積する。また、当該癌細胞に過剰集積するプロトポルフィリンは、光活性を有する。このため、当該プロトポルフィリンは、励起光（例えば375nm〜445nmの波長帯域の青色可視光）で励起すると、蛍光（例えば600nm〜740nmの波長帯域の赤色蛍光）を発光する。このように、光感受性物質を用いて癌細胞を蛍光発光させる癌診断法を光線力学診断という。
そして、特許文献１に記載の光線力学診断装置は、励起光によって励起された光感受性物質からの蛍光を撮像して蛍光撮像画像を生成する蛍光撮像装置と、当該蛍光撮像装置の光路前段に設けられ、当該蛍光撮像装置に向かう全ての励起光をカットする光学フィルタとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０２７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光学フィルタによって蛍光撮像装置に向かう全ての励起光をカットした場合には、蛍光撮像装置は、光感受性物質からの蛍光のみを撮像することとなる。このように蛍光のみを撮像した場合には、蛍光撮像画像は、蛍光成分（癌細胞）のみを含む画像であって、背景（当該蛍光部分の周囲にある組織）を視認することができない画像となる。このため、医師等は、蛍光撮像画像を観察しても、背景を視認することができないため、癌細胞がどの位置にあるかを認識することが難しい。特許文献１に記載の光線力学診断装置は、蛍光撮像装置とは別に、観察対象にて反射された照明光（可視光）を撮像して照明光撮像画像を生成する照明光撮像装置を備える。すなわち、照明光撮像画像を観察することにより、上述した背景を視認することができる。しかしながら、撮像装置が２つ必要となり、構造の簡素化を図ることができない、という問題がある。
【０００５】
ここで、蛍光撮像装置を１台のみ用いる構成として、光学フィルタによって蛍光撮像装置に向かう全ての励起光をカットせずに一部の励起光を透過させることで、蛍光撮像画像において、上述した背景を励起光成分で視認可能とすることが考えられる。しかしながら、光学フィルタの製造バラつきや温度変化及び経年劣化等により、蛍光撮像画像において、蛍光成分と励起光成分との明るさのバランスが所望のバランスとはならず、当該蛍光撮像画像が観察に適した画像とならない場合がある。
【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、構造の簡素化を図りつつ、観察に適した画像を生成することができる医療用制御装置及び医療用観察システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る医療用制御装置は、撮像することで撮像画像を生成する撮像素子を有する撮像装置の動作を制御し、第１の期間に光源装置から出射され観察対象を介した通常光を前記撮像素子にて撮像させて第１の撮像画像を生成させるとともに、第２の期間に前記光源装置から出射され前記観察対象を介した励起光と前記励起光によって励起された前記観察対象からの蛍光とを前記撮像素子にて撮像させて第２の撮像画像を生成させる撮像制御部と、前記第２の撮像画像に含まれる前記励起光の成分を削除する調整処理を実行する調整処理実行部と、前記第１の撮像画像に前記調整処理が実行された後の前記第２の撮像画像を重畳して重畳画像を生成する重畳画像生成部とを備える。
【０００８】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記通常光は、白色光であり、前記励起光は、赤、緑、及び青の各波長帯域のうちの２つの波長帯域の一方の波長帯域の光であり、前記蛍光は、前記２つの波長帯域の他方の波長帯域の光である。
【０００９】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記励起光は、プロトポルフィリンを励起する前記青の波長帯域の光である。
【００１０】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記調整処理では、前記第２の撮像画像に含まれる前記赤、緑、及び青の各波長帯域の光の成分のうちの前記蛍光の成分以外の成分を削除する。
【００１１】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記調整処理は、ホワイトバランス調整処理であって、前記第２の撮像画像に含まれる前記赤、緑、及び青の各波長領域の光の成分に対して特定のゲインをそれぞれ乗算することによって、前記蛍光の成分以外の成分を削除する。
【００１２】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記調整処理は、色補正マトリクス処理であって、前記第２の撮像画像に含まれる前記赤、緑、及び青の各波長帯域の光の成分を行列要素とする入力マトリクスを特定の色補正マトリクスに乗算することによって、前記蛍光の成分以外の成分を削除する。
【００１３】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記重畳画像を表示するための映像信号を生成する表示制御部をさらに備える。
【００１４】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記第１の撮像画像と前記調整処理が実行された後の前記第２の撮像画像と前記重畳画像との少なくとも２つの画像をそれぞれ表示するための映像信号を生成する表示制御部をさらに備える。
【００１５】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記調整処理実行部は、前記第２の撮像画像に含まれる前記蛍光の成分の色を特定の色に変更する色変更処理を実行する。
【００１６】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記光源装置の動作を制御し、前記第１の期間に前記光源装置から前記通常光を出射させるとともに、前記第２の期間に前記光源装置から前記励起光を出射させる光源制御部をさらに備える。
【００１７】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記第１の撮像画像に対して第１の画像処理を実行する画像処理部をさらに備え、前記調整処理実行部は、前記第２の撮像画像に対して前記第１の画像処理とは異なる第２の画像処理を実行する。
【００１８】
また、本開示に係る医療用制御装置では、上記開示において、前記第１の画像処理及び前記第２の画像処理は、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、及びＹＣ処理の少なくともいずれかの処理を含む。
【００１９】
本開示に係る医療用観察システムは、第１の波長帯域の通常光、及び前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の励起光をそれぞれ出射可能とする光源装置と、撮像することで撮像画像を生成する撮像素子を１つのみ有する撮像装置と、前記光源装置及び前記撮像装置の動作をそれぞれ制御する上述した医療用制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本開示に係る医療用制御装置及び医療用観察システムによれば、構造の簡素化を図りつつ、観察に適した画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る医療用観察システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、カメラヘッド及び制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、制御装置の動作を説明する図である。
【図５】図５は、制御装置の動作を説明する図である。
【図６】図６は、制御装置の動作を説明する図である。
【図７】図７は、制御装置の動作を説明する図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態３に係る医療用観察システムの構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態４に係る医療用観察システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
【００２３】
（実施の形態１）
〔医療用観察システムの概略構成〕
図１は、実施の形態１に係る医療用観察システム１の構成を示す図である。
医療用観察システム１は、医療分野において用いられ、被写体となる生体内（観察対象）を撮像（観察）するシステムである。この医療用観察システム１は、図１に示すように、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、カメラヘッド５と、第１伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３伝送ケーブル１０とを備える。
【００２４】
実施の形態１では、挿入部２は、硬性内視鏡で構成されている。すなわち、挿入部２は、全体が硬質、または一部が軟質で他の部分が硬質である細長形状を有し、生体内に挿入される。この挿入部２内には、１または複数のレンズを用いて構成され、被写体からの光を集光する光学系が設けられている。
【００２５】
光源装置３は、ライトガイド４の一端が接続され、制御装置９による制御の下、当該ライトガイド４の一端に生体内に照射する光を供給する。この光源装置３は、図１に示すように、第１の光源３１と、第２の光源３２とを備える。
第１の光源３１は、第１の波長帯域の通常光を出射（発光）する。実施の形態１では、第１の光源３１は、白色光を発光するＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）で構成されている。
【００２６】
第２の光源３２は、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の励起光を出射（発光）する。実施の形態１では、第２の光源３２は、プロトポルフィリンを励起する青の波長帯域（例えば375nm〜445nmの波長帯域）の励起光を発光する半導体レーザで構成されている。また、当該プロトポルフィリンは、当該励起光で励起すると、赤の波長帯域（例えば600nm〜740nmの波長帯域）の蛍光を発光する。
なお、実施の形態１では、励起光を青の波長帯域の光とし、蛍光を赤の波長帯域の光とした場合を例示しているが、これに限らない。例えば、励起光が赤、緑、及び青の各波長帯域の２つの波長帯域の一方の波長帯域の光であり、蛍光が当該２つの波長帯域の他方の波長帯域の光であれば、その他の構成を採用しても構わない。
【００２７】
そして、光源装置３では、制御装置９による制御の下、交互に繰り返される第１，第２の期間のうち、第１の期間において、第１の光源３１が駆動する。すなわち、第１の期間では、光源装置３は、通常光（白色光）を発光する。また、光源装置３では、制御装置９による制御の下、第２の期間において、第２の光源３２が駆動する。すなわち、第２の期間では、光源装置３は、励起光を発光する。
なお、実施の形態１では、光源装置３は、制御装置９とは別体で構成されているが、これに限らず、当該制御装置９内部に設けられた構成を採用しても構わない。
【００２８】
ライトガイド４は、一端が光源装置３に着脱自在に接続されるとともに、他端が挿入部２に着脱自在に接続される。そして、ライトガイド４は、光源装置３から供給された光（通常光や励起光）を一端から他端に伝達し、挿入部２に供給する。挿入部２に供給された光は、当該挿入部２の先端から出射され、生体内に照射される。生体内に通常光（白色光）が照射された場合には、当該生体内を介した通常光（当該生体内で反射された通常光）が挿入部２内の光学系により集光される。なお、以下では、説明の便宜上、挿入部２内の光学系により集光された当該通常光を第１の被写体像と記載する。また、生体内に励起光が照射された場合には、当該生体内を介した励起光（当該生体内で反射された励起光）と、当該生体内における病変部に集積するプロトポルフィリンが励起され、当該プロトポルフィリンから発せられた蛍光とが挿入部２内の光学系により集光される。なお、以下では、説明の便宜上、挿入部２内の光学系により集光された励起光と蛍光とを第２の被写体像と記載する。
【００２９】
カメラヘッド５は、本開示に係る撮像装置に相当する。このカメラヘッド５は、挿入部２の基端（接眼部２１（図１））に着脱自在に接続される。そして、カメラヘッド５は、制御装置９による制御の下、挿入部２にて集光された第１の被写体像（通常光）や第２の被写体像（励起光及び蛍光）を撮像し、当該撮像による画像信号（ＲＡＷ信号）を出力する。当該画像信号は、例えば、４Ｋ以上の画像信号である。
なお、カメラヘッド５の詳細な構成については、後述する。
【００３０】
第１伝送ケーブル６は、一端がコネクタＣＮ１（図１）を介して制御装置９に着脱自在に接続され、他端がコネクタＣＮ２（図１）を介してカメラヘッド５に着脱自在に接続される。そして、第１伝送ケーブル６は、カメラヘッド５から出力される画像信号等を制御装置９に伝送するとともに、制御装置９から出力される制御信号、同期信号、クロック、及び電力等をカメラヘッド５にそれぞれ伝送する。
なお、第１伝送ケーブル６を介したカメラヘッド５から制御装置９への画像信号等の伝送は、当該画像信号等を光信号で伝送してもよく、あるいは、電気信号で伝送しても構わない。第１伝送ケーブル６を介した制御装置９からカメラヘッド５への制御信号、同期信号、クロックの伝送も同様である。
【００３１】
表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）等を用いた表示ディスプレイで構成され、制御装置９による制御の下、当該制御装置９からの映像信号に基づく画像を表示する。
第２伝送ケーブル８は、一端が表示装置７に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第２伝送ケーブル８は、制御装置９にて処理された映像信号を表示装置７に伝送する。
【００３２】
制御装置９は、本開示に係る医療用制御装置に相当する。この制御装置９は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）等で構成され、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を統括的に制御する。
なお、制御装置９の詳細な構成については、後述する。
第３伝送ケーブル１０は、一端が光源装置３に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第３伝送ケーブル１０は、制御装置９からの制御信号を光源装置３に伝送する。
【００３３】
〔カメラヘッドの構成〕
次に、カメラヘッド５の構成について説明する。
図２は、カメラヘッド５及び制御装置９の構成を示すブロック図である。
なお、図２では、説明の便宜上、制御装置９及びカメラヘッド５と第１伝送ケーブル６との間のコネクタＣＮ１，ＣＮ２、制御装置９及び表示装置７と第２伝送ケーブル８との間のコネクタ、制御装置９及び光源装置３と第３伝送ケーブル１０との間のコネクタの図示を省略している。
カメラヘッド５は、図２に示すように、レンズユニット５１と、撮像部５２と、通信部５３とを備える。
【００３４】
レンズユニット５１は、１または複数のレンズを用いて構成され、挿入部２にて集光された第１の被写体像（通常光）や第２の被写体像（励起光及び蛍光）を撮像部５２（撮像素子５２１）の撮像面に結像する。
撮像部５２は、制御装置９による制御の下、生体内を撮像する。この撮像部５２は、図２に示すように、撮像素子５２１と、信号処理部５２２とを備える。
撮像素子５２１は、レンズユニット５１が結像した第１の被写体像（通常光）や第２の被写体像（励起光及び蛍光）を受光して電気信号（アナログ信号）に変換するＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）またはＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等で構成されている。そして、撮像素子５２１は、制御装置９による制御の下、光源装置３の発光タイミングに同期して、交互に繰り返される第１，第２の期間毎に撮像を行う。以下では、説明の便宜上、撮像素子５２１により第１の期間において第１の被写体像（通常光）を撮像することで生成された画像を通常光画像（本開示に係る第１の撮像画像に相当）と記載し、撮像素子５２１により第２の期間において第２の被写体像（励起光及び蛍光）を撮像することで生成された画像をＰＤＤ画像（本開示に係る第２の撮像画像に相当）と記載する。また、通常光画像及びＰＤＤ画像を纏めて撮像画像と記載する。
信号処理部５２２は、撮像素子５２１にて生成された撮像画像（アナログ信号）に対して信号処理を行って撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））を出力する。
【００３５】
通信部５３は、第１伝送ケーブル６を介して、撮像部５２から出力される撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））を制御装置９に送信するトランスミッタとして機能する。この通信部５３は、例えば、第１伝送ケーブル６を介して、制御装置９との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで撮像画像の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。
【００３６】
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置９の構成について図２を参照しながら説明する。
制御装置９は、図２に示すように、通信部９１と、メモリ９２と、観察画像生成部９３と、制御部９４と、入力部９５と、出力部９６と、記憶部９７とを備える。
通信部９１は、第１伝送ケーブル６を介して、カメラヘッド５（通信部５３）から出力される撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））を受信するレシーバとして機能する。この通信部９１は、例えば、通信部５３との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで撮像画像の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。
メモリ９２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）等で構成されている。このメモリ９２は、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力される撮像画像を複数フレーム分、一時的に記憶可能とする。
【００３７】
観察画像生成部９３は、制御部９４による制御の下、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力され、通信部９１にて受信した撮像画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））を処理する。この観察画像生成部９３は、図２に示すように、メモリコントローラ９３１と、第１の画像処理部９３２と、第２の画像処理部９３３と、重畳画像生成部９３４と、表示制御部９３５とを備える。
【００３８】
メモリコントローラ９３１は、メモリ９２への撮像画像の書込み及び読出しを制御する。より具体的に、メモリコントローラ９３１は、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力され、通信部９１にて受信した撮像画像（通常光画像及びＰＤＤ画像）をメモリ９２に順次、書き込む。また、メモリコントローラ９３１は、メモリ９２から通常光画像を特定のタイミングで読み出すとともに、当該読み出した通常光画像を第１の画像処理部９３２に入力させる。さらに、メモリコントローラ９３１は、メモリ９２からＰＤＤ画像を特定のタイミングで読み出すとともに、当該読み出したＰＤＤ画像を第２の画像処理部９３３に入力させる。
【００３９】
第１の画像処理部９３２は、本開示に係る画像処理部に相当する。この第１の画像処理部９３２は、入力した通常光画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））に対して、第１の画像処理を実行する。
当該第１の画像処理としては、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、ＲＧＢ信号（通常光画像）を輝度信号及び色差信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）に変換するＹＣ処理等を例示することができる。
【００４０】
第２の画像処理部９３３は、入力したＰＤＤ画像（ＲＡＷ信号（デジタル信号））に対して、第１の画像処理とは異なる第２の画像処理を実行する。
当該第２の画像処理としては、上述した第１の画像処理と同様に、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、ＲＧＢ信号（ＰＤＤ画像）を輝度信号及び色差信号（Ｙ，ＣＢ／ＣＲ信号）に変換するＹＣ処理等を例示することができる。
【００４１】
また、当該第２の画像処理は、以下に示す調整処理及び色変更処理を含む。
調整処理は、ＰＤＤ画像に含まれる蛍光の成分以外の成分（励起光の成分を含む）を削除する処理である。具体的に、励起光は、青の波長帯域の光である。また、蛍光は、赤の波長帯域の光である。このため、調整処理では、ＰＤＤ画像に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各画素値のうち、蛍光の成分（Ｒ値）以外の成分（Ｇ値及び励起光の成分（Ｂ値））を削除する（Ｇ，Ｂ値をそれぞれ「０」にする）。例えば、ホワイトバランス調整処理において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素値に乗算するゲインを適宜、調整することによって、ＰＤＤ画像に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各画素値のうち、Ｒ値以外のＧ，Ｂ値を削除することができる。また、例えば、色補正マトリクス処理において、ＰＤＤ画像に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各画素値を行列要素とする入力マトリクスに乗算する色補正マトリクスを適宜、調整することによって、ＰＤＤ画像に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各画素値のうち、Ｒ値以外のＧ，Ｂ値を削除することができる。
色変更処理は、ＰＤＤ画像の全画像領域において、輝度値が特定の閾値以上となる画素位置（プロトプルフィリンが励起された画素位置）を特定の色（例えば、蛍光（赤）とは異なる色）に変更する処理である。
すなわち、第２の画像処理部９３３は、本開示に係る調整処理実行部に相当する。
【００４２】
重畳画像生成部９３４は、第１の画像処理部９３２にて第１の画像処理が実行された後の通常光画像に、第２の画像処理部９３３にて第２の画像処理が実行された後のＰＤＤ画像を重畳して重畳画像を生成する重畳処理を実行する。
ここで、重畳処理としては、以下に示す第１の重畳処理及び第２の重畳処理を例示することができる。なお、以下では、ＰＤＤ画像において、輝度値が特定の閾値以上となる画素で構成される領域を蛍光領域と記載する。
第１の重畳処理は、通常光画像において、蛍光領域と同一の画素位置となる領域をＰＤＤ画像における蛍光領域の画像に置き換える処理である。
第２の重畳処理は、ＰＤＤ画像の蛍光領域における各画素位置の輝度値に応じて、通常光画像における蛍光領域と同一の画素位置となる領域の各画素に付す蛍光を示す色の明るさを変更する処理である。
【００４３】
表示制御部９３５は、制御部９４による制御の下、重畳画像生成部９３４にて生成された重畳画像を表示するための映像信号を生成する。そして、表示制御部９３５は、第２伝送ケーブル８を介して、当該映像信号を表示装置７に出力する。
【００４４】
制御部９４は、例えば、ＣＰＵやＦＰＧＡ等を用いて構成され、第１〜第３伝送ケーブル６，８，１０を介して制御信号を出力することで、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を制御するとともに、制御装置９全体の動作を制御する。この制御部９４は、図２に示すように、光源制御部９４１と、撮像制御部９４２とを備える。なお、光源制御部９４１及び撮像制御部９４２の機能については、後述する「制御装置の動作」において説明する。
【００４５】
入力部９５は、マウス、キーボード、及びタッチパネル等の操作デバイスを用いて構成され、医師等のユーザによるユーザ操作を受け付ける。そして、入力部９５は、当該ユーザ操作に応じた操作信号を制御部９４に出力する。
出力部９６は、スピーカやプリンタ等を用いて構成され、各種情報を出力する。
記憶部９７は、制御部９４が実行するプログラムや、制御部９４の処理に必要な情報等を記憶する。
【００４６】
〔制御装置の動作〕
次に、上述した制御装置９の動作について説明する。
図３は、制御装置９の動作を示すフローチャートである。図４ないし図７は、制御装置９の動作を説明する図である。具体的に、図４は、１フレームの通常光画像ＷＬＩを示す図である。図５は、メモリコントローラ９３１によってメモリ９２から読み出され、第２の画像処理部９３３に入力された１フレームのＰＤＤ画像ＳＰＢを示す図である。なお、図５では、ＰＤＤ画像ＳＰＢにおいて、生体内で励起光によって励起されたプロトポルフィリンが蛍光発光した蛍光成分の領域（蛍光領域）を白で表現し、当該蛍光領域以外の領域（励起光成分の領域）をドットで表現している。図６は、ＰＤＤ画像ＳＰＢに対して第２の画像処理が実行された後のＰＤＤ画像ＳＰＡを示す図である。図７は、重畳画像生成部９３４にて生成された１フレームの重畳画像Ｄ１を示す図である。
【００４７】
先ず、光源制御部９４１は、第１，第２の光源３１，３２の時分割駆動を実行する（ステップＳ１）。具体的に、光源制御部９４１は、ステップＳ１において、同期信号に基づいて、交互に繰り返される第１，第２の期間のうち、第１の期間において第１の光源３１を発光させ、第２の期間において第２の光源３２を発光させる。
【００４８】
ステップＳ１の後、撮像制御部９４２は、同期信号に基づいて、第１，第２の光源３１，３２の発光タイミングに同期させ、撮像素子５２１に第１，第２の期間において第１，第２の被写体像をそれぞれ撮像させる（ステップＳ２〜Ｓ４）。すなわち、撮像素子５２１は、第１の期間である場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、言い換えれば、生体内に通常光（白色光）が照射された場合には、第１の被写体像（通常光）を撮像して通常光画像を生成する（ステップＳ３）。一方、撮像素子５２１は、第２の期間である場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、言い換えれば、生体内に励起光が照射された場合には、第２の被写体像（励起光及び蛍光）を撮像してＰＤＤ画像を生成する（ステップＳ４）。
【００４９】
ステップＳ３，Ｓ４の後、メモリコントローラ９３１は、同期信号に基づいて、メモリ９２への撮像画像の書込み及び読出しを制御する（ステップＳ５）。
ステップＳ５の後、第１，第２の画像処理部９３２，９３３は、以下に示す処理を実行する（ステップＳ６）。
すなわち、第１の画像処理部９３２は、メモリコントローラ９３１によってメモリ９２から順次、読み出された各通常光画像（例えば、図４に示した通常光画像ＷＬＩ）に対して順次、第１の画像処理を実行する。
また、第２の画像処理部９３３は、メモリコントローラ９３１によってメモリ９２から順次、読み出された各ＰＤＤ画像（例えば、図５に示したＰＤＤ画像ＳＰＢ）に対して順次、第２の画像処理を実行する。ここで、第２の画像処理は、調整処理を含む。このため、例えば、図５及び図６に示すように、ＰＤＤ画像ＳＰＢに対して調整処理が実行されると、ＰＤＤ画像ＳＰＢに含まれる蛍光領域（図５では白で表現）以外の励起光成分の領域（図５ではドットで表現）の画素値が「０」に設定（図６では黒で表現）されたＰＤＤ画像ＳＰＡが生成される。また、第２の画像処理は、色変更処理を含む。このため、例えば、図５及び図６に示すように、ＰＤＤ画像ＳＰＢに対して色変更処理が実行されると、ＰＤＤ画像ＳＰＢに含まれる蛍光領域（図５では白で表現）が特定の色（図６では斜線で表現）に変更されたＰＤＤ画像ＳＰＡが生成される。
【００５０】
ステップＳ６の後、重畳画像生成部９３４は、第１の画像処理部９３２から順次、出力される各通常光画像（例えば、図４に示した通常光画像ＷＬＩ）に、第２の画像処理部９３３から順次、出力される各ＰＤＤ画像（例えば、図６に示したＰＤＤ画像ＳＰＡ）を重畳して順次、重畳画像（例えば、図７に示した重畳画像Ｄ１）を生成する重畳処理を実行する（ステップＳ７）。
【００５１】
ステップＳ７の後、表示制御部９３５は、重畳画像生成部９３４にて順次、生成された各重畳画像（例えば、図７に示した重畳画像Ｄ１）を表示するための映像信号を順次、生成し、当該映像信号を表示装置７に順次、出力する（ステップＳ８）。これにより、表示装置７には、重畳画像（例えば、図７に示した重畳画像Ｄ１）が順次、表示される。
【００５２】
以上説明した実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
実施の形態１に係る制御装置９は、交互に繰り返される第１，第２の期間のうち、第１の期間に光源装置３から通常光を出射させ、第２の期間に光源装置３から励起光を出射させる。また、制御装置９は、第１の期間に第１の被写体像（通常光）を撮像させて通常光画像を生成させ、第２の期間に第２の被写体像（励起光及び蛍光）を撮像させてＰＤＤ画像を生成させる。そして、制御装置９は、通常光画像に対して第１の画像処理を実行し、ＰＤＤ画像に対して調整処理を含む第２の画像処理を実行する。すなわち、調整処理によってＰＤＤ画像に含まれる励起光成分が削除されるため、従来の励起光をカットする光学フィルタを用いる必要がない。
そして、医師等は、第２の調整処理が実行された後のＰＤＤ画像（例えば、図６に示したＰＤＤ画像ＳＰＡ）の他、通常光画像（例えば、図４に示した通常光画像ＷＬＩ）を観察（実施の形態１では、重畳画像（例えば、図７に示した重畳画像Ｄ１を観察）することにより、蛍光成分の領域に相当する癌細胞が生体内のどの位置にあるかを認識することができる。したがって、制御装置９は、観察に適した画像を生成することができる。
また、医療用観察システム１の構成として、撮像素子５２１を１つのみ有する単板型の構成とし、かつ、従来の光学フィルタを用いない構成とすることにより、構造の簡素化を図ることができる。
【００５３】
特に、調整処理では、ＰＤＤ画像に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各画素値のうち、蛍光成分（Ｒ値）以外の成分（Ｇ値及び励起光の成分（Ｂ値））を削除する。また、第２の画像処理は、色変更処理を含む。
このため、蛍光成分の領域（癌細胞に相当する領域）を他の領域に対して強調して表示することが可能となる。したがって、制御装置９は、より一層、観察に適した画像を生成することができる。
【００５４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図８は、実施の形態２に係る制御装置９の動作を示すフローチャートである。
実施の形態２では、上述した実施の形態１に対して、表示装置７に表示させる画像が異なるのみである。すなわち、実施の形態２では、上述した実施の形態１に対して、表示制御部９３５の機能が異なるのみである。
以下、図８を参照しつつ、表示制御部９３５の機能について説明する。
【００５５】
実施の形態２に係る制御装置９の動作では、図８に示すように、ステップＳ８の代わりにステップＳ８Ａを採用した点が異なるのみである。
具体的に、表示制御部９３５は、ステップＳ８Ａにおいて、ピクチャインピクチャ処理等を実行し、第１の画像処理部９３２から順次、出力される各通常光画像（例えば、図４に示した通常光画像ＷＬＩ）と、第２の画像処理部９３３から順次、出力される各ＰＤＤ画像（例えば、図６に示したＰＤＤ画像ＳＰＡ）と、重畳画像生成部９３４にて順次、生成された各重畳画像との対応する３つの画像をそれぞれ同時に表示するための映像信号を順次、生成し、当該映像信号を表示装置７に順次、出力する。これにより、表示装置７には、通常光画像（例えば、図４に示した通常光画像ＷＬＩ）とＰＤＤ画像（例えば、図６に示したＰＤＤ画像ＳＰＡ）と重畳画像（例えば、図７に示した重畳画像Ｄ１）とがそれぞれ同時に表示される。
【００５６】
以上説明した実施の形態２のような表示態様を採用した場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００５７】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
上述した実施の形態１では、硬性内視鏡（挿入部２）を用いた医療用観察システム１に本開示を適用していた。
これに対して、実施の形態３では、挿入部の先端側に撮像部を有する所謂ビデオスコープを用いた医療用観察システムに本開示を適用している。
【００５８】
図９は、実施の形態３に係る医療用観察システム１Ｂの構成を示す図である。
実施の形態３に係る医療用観察システム１Ｂは、図９に示すように、生体内に挿入部２Ｂを挿入することによって観察部位の体内画像を撮像して画像信号を出力する内視鏡１１と、内視鏡１１の先端から出射する照明光を発生する光源装置３と、内視鏡１１から出力された画像信号を処理する制御装置９と、制御装置９に第２伝送ケーブル８を介して接続し、制御装置９にて処理された映像信号に基づく画像を表示する表示装置７とを備える。
【００５９】
内視鏡１１は、図９に示すように、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２Ｂと、挿入部２Ｂの基端側に接続され、各種の操作を受け付ける操作部１１１と、操作部１１１から挿入部２Ｂが延びる方向と異なる方向に延び、光源装置３及び制御装置９に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード１１２とを備える。
挿入部２Ｂは、図９に示すように、先端部２２と、先端部２２の基端側に接続され、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２３と、湾曲部２３の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２４とを備える。
そして、先端部２２内部には、具体的な図示は省略したが、上述した実施の形態１で説明した撮像部５２と略同様の構成が内蔵されている。また、操作部１１１内部には、具体的な図示は省略したが、上述した実施の形態１で説明した通信部５３と略同様の構成が内蔵されている。そして、先端部２２（撮像部）にて撮像された画像信号は、操作部１１１及びユニバーサルコード１１２を介して、制御装置９に出力される。
【００６０】
以上説明した実施の形態３のように軟性内視鏡（内視鏡１１）を用いた場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
なお、実施の形態３に係る医療用観察システム１Ｂにおいて、上述した実施の形態２で説明した表示態様を実行する構成を採用しても構わない。
【００６１】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
上述した実施の形態１では、硬性内視鏡（挿入部２）を用いた医療用観察システム１に本開示を適用していた。
これに対して、実施の形態４では、被検体内部（生体内）や被検体表面（生体表面）の所定の視野領域を拡大して撮像する手術用顕微鏡を用いた医療用観察システムに本開示を適用している。
【００６２】
図１０は、実施の形態４に係る医療用観察システム１Ｃの構成を示す図である。
実施の形態４に係る医療用観察システム１Ｃは、図１０に示すように、被検体を観察するための画像を撮像して画像信号を出力する手術用顕微鏡１２と、手術用顕微鏡１２から出力された画像信号を処理する制御装置９と、制御装置９に第２伝送ケーブル８を介して接続し、制御装置９にて処理された映像信号に基づく画像を表示する表示装置７とを備える。
【００６３】
手術用顕微鏡１２は、図１０に示すように、被写体の微小部位を拡大して撮像し、画像信号を出力する顕微鏡部１２１と、顕微鏡部１２１の基端部に接続し、顕微鏡部１２１を回動可能に支持するアームを含む支持部１２２と、支持部１２２の基端部を回動可能に保持し、床面上を移動可能なベース部１２３とを備える。
そして、制御装置９は、図１０に示すように、ベース部１２３に設置されている。また、具体的な図示は省略したが、ベース部１２３には、手術用顕微鏡１２から被写体に照射する照明光を生成する光源装置３も設置されている。
なお、ベース部１２３は、床面上に移動可能に設けるのではなく、天井や壁面等に固定して支持部１２２を支持する構成としてもよい。
【００６４】
顕微鏡部１２１には、具体的な図示は省略したが、上述した実施の形態１で説明した撮像部５２及び通信部５３と略同様の構成が内蔵されている。そして、顕微鏡部１２１（撮像部）にて撮像された画像信号は、支持部１２２に沿って配線された第１伝送ケーブル６を介して、制御装置９に出力される。
【００６５】
以上説明した実施の形態４のように手術用顕微鏡１２を用いた場合であっても、上述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
なお、実施の形態４に係る医療用観察システム１Ｃにおいて、上述した実施の形態２で説明した表示態様を実行する構成を採用しても構わない。
【００６６】
（その他の実施の形態）
ここまで、本開示を実施するための形態を説明してきたが、本開示は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１〜４では、光源装置３は、第１の波長帯域の通常光として白色光を出射可能とするとともに、第２の波長帯域の励起光として青の波長帯域の光を出射可能としていたが、これに限らず、第１の波長帯域の通常光及び第２の波長帯域の励起光としてその他の光をそれぞれ採用しても構わない。この際、第１，第２の波長帯域は、一部が重複する帯域であってもよく、あるいは、全く重複しない帯域であっても構わない。
【００６７】
上述した実施の形態１〜４では、第１，第２の期間が交互に繰り返すように設定されていたが、これに限らず、第１，第２の期間の少なくともいずれかが連続し、第１，第２の期間の頻度の比率が１：１以外の比率となるように構成しても構わない。
【００６８】
上述した実施の形態２では、通常光画像、ＰＤＤ画像、及び重畳画像の３つの画像を表示装置７にそれぞれ同時に表示させていたが、これに限らず、当該３つの画像の少なくとも２つの画像（例えば、通常光画像及びＰＤＤ画像の２つの画像）をそれぞれ同時に表示するように構成しても構わない。また、表示装置７を複数、設け、当該３つの画像の少なくとも２つの画像を異なる表示装置７にそれぞれ同時に表示する構成を採用しても構わない。
【００６９】
上述した実施の形態１，２において、カメラヘッド５の一部の構成や制御装置９の一部の構成を例えばコネクタＣＮ１やコネクタＣＮ２に設けても構わない。
【符号の説明】
【００７０】
１，１Ｂ，１Ｃ  医療用観察システム
２，２Ｂ  挿入部
３  光源装置
４  ライトガイド
５  カメラヘッド
６  第１伝送ケーブル
７  表示装置
８  第２伝送ケーブル
９  制御装置
１０  第３伝送ケーブル
１１  内視鏡
１２  手術用顕微鏡
２１  接眼部
２２  先端部
２３  湾曲部
２４  可撓管部
３１  第１の光源
３２  第２の光源
５１  レンズユニット
５２  撮像部
５３  通信部
９１  通信部
９２  メモリ
９３  観察画像生成部
９４  制御部
９５  入力部
９６  出力部
９７  記憶部
１１１  操作部
１１２  ユニバーサルコード
１２１  顕微鏡部
１２２  支持部
１２３  ベース部
５２１  撮像素子
５２２  信号処理部
９３１  メモリコントローラ
９３２  第１の画像処理部
９３３  第２の画像処理部
９３４  重畳画像生成部
９３５  表示制御部
９４１  光源制御部
９４２  撮像制御部
ＣＮ１，ＣＮ２  コネクタ
Ｄ１  重畳画像
ＳＰＡ，ＳＰＢ  ＰＤＤ画像
ＷＬＩ  通常光画像
【図１】
2020137955.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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