(57)【要約】【課題】動画の場合であっても、良好な表示画像を生成することを可能とする。【解決手段】照明光Ｌ１および波長８０５ｎｍの補助光Ｌ２を被観察部１０へ照射、取得したＲＧＢ画像信号を推定分光データ算出部１８０および画像処理部１８２へ出力する。推定分光データ算出部１８０では、画素毎に、ＲＧＢ画像信号と推定分光マトリクスデータを用いて、８０５nｍの推定分光データ値（ｑ８２）および７００nmの推定分光データ値（ｑ６１）を算出する。特殊重畳画像生成部１８７では、光強度比ｒ＝データ値（ｑ８２）／データ値（ｑ６１）を算出し、この光強度比ｒに基づいて、ゲインｇを設定し、信号ｍ＝データ値（ｑ８２）・ｇを生成し、この信号ｍとメモリ１９０に記憶されている対応テーブルＴとを用いて、被観察部の各領域における補助光の波長帯域の光の反射率を反映する準反射率情報に基づく特殊画像を生成する。【選択図】図１
2010068924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光および該照明光とは波長帯域が異なる補助光を同時に被観察部へ照射し、
前記被観察部における前記照明光の反射光および前記補助光の反射光とからなる像を撮像し、
前記撮像された画像信号の画素毎に、画像信号値と、予め記憶されている前記補助光の波長帯域の推定分光マトリクスとを用いて、前記補助光の波長帯域の推定分光データを算出し、
前記補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて、前記補助光の波長帯域における前記被観察部の反射率を反映する準反射率情報を求め、該準反射率情報に基づいて特殊画像を生成することを特徴とする画像取得方法。
【請求項２】
前記被観察部が、前記補助光の波長の光を吸収する薬剤が投与されているものであることを特徴とする請求項１記載の画像取得方法。
【請求項３】
照明光および該照明光とは波長帯域が異なる補助光を同時に被観察部へ照射する光照射手段と、前記被観察部における前記照明光の反射光および前記補助光の反射光とからなる像を撮像する撮像手段と、
少なくとも、前記補助光の波長帯域の推定分光データを算出する推定マトリクスを記憶する記憶手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号の画素毎に、画像信号値と前記推定マトリクスとを用いて、前記補助光の波長帯域の推定分光データを算出する推定分光データ算出手段と、
前記画素毎に、前記補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて、前記補助光の波長帯域における前記被観察部の反射率を反映する準反射率情報を求め、該準反射率情報に基づいて特殊画像を生成する画像処理手段とを備えることを特徴とする画像取得装置。
【請求項４】
前記被観察部が、前記補助光の波長の光を吸収する薬剤が投与されているものであることを特徴とする請求項３記載の画像取得装置。
【請求項５】
前記光照射手段が、前記補助光の照射と同時に、該補助光とは波長帯域が異なる参照光を前記被観察部へ照射するものであり、
前記撮像手段が、前記被観察部における前記参照光の反射光を含む像を撮像するものであり、
前記画像処理手段が、前記撮像手段から出力された画像信号から前記参照光の反射光の強度である参照光強度を算出し、前記補助光の波長帯域の推定分光データを前記参照光強度により除算することにより前記反射率情報を算出するものであることを特徴とする請求項３または４記載の画像取得装置。
【請求項６】
前記画像処理手段が、前記準反射率情報と所定の基準値とを比較し、前記準反射率情報が前記基準値より大きい場合には、前記補助光の波長帯域の推定分光データを増加し、該増加した補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて前記特殊画像を生成するものであることを特徴とする請求項３から５いずれか1項記載の画像取得装置。
【請求項７】
前記画像処理手段が、前記準反射率情報と所定の基準値とを比較し、前記準反射率情報が所定の基準値より小さい場合には、前記補助光の波長帯域の推定分光データを増加し、該増加した補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて前記特殊画像を生成するものであることを特徴とする請求項３から５いずれか1項記載の画像取得装置。
【請求項８】
前記画像処理手段が、前記準反射率情報と所定の基準値とを比較し、前記準反射率情報が所定の基準値より小さい場合にはＲＧＢ画像信号として飽和する値を設定することにより前記特殊画像を生成するものであることを特徴とする請求項３から５いずれか１項記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記画像処理手段が、前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて生成した画像へ、前記特殊画像を重畳した特殊重畳画像を生成するものであることを特徴とする請求項３から８いずれか１項記載の画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
補助光の波長の光を吸収する薬剤が投与されている被観察部へ、照明光および補助光を照射し、被観察部における照明光の反射光および補助光の反射光とからなる像を撮像する画像取得方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、体腔内の組織を観察する内視鏡装置が広く知られており、白色光によって照明された体腔内の被観察部を撮像して通常画像を得、この通常画像をモニタ画面上に表示する電子式の内視鏡が広く実用化されている。
【０００３】
また、固体撮像素子を用いた電子内視鏡装置の分野では、近年、胃粘膜等の消化器管における分光反射率に基づいて、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージングを行う装置、すなわち狭帯域フィルタ内蔵電子内視鏡装置(Narrow Band Imaging-NBl)が注目されている。この装置は、面順次式のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の回転フィルタの代わりに、狭（波長）帯域のバンドパスフィルタを設け、これら狭帯域バンドパスフィルタを介して照明光を順次出力し、これらの照明光で得られた信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらＲ，Ｇ，Ｂ（ＲＧＢ）信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を形成するものである。このような分光画像によれば、胃、大腸等の消化器において、従来では得られなかった微細構造等が抽出される。
【０００４】
一方、特許文献１および特許文献２では、上記の狭帯域バンドパスフィルタを用いる面順次式のものではなく、固体撮像素子に微小モザイクの色フィルタを配置する同時式において、白色光が照射された被観察部を撮像して得た画像信号を基に、演算処理にて分光画像を形成することが提案されている。この特許文献１には、照明光の分光特性と、撮像素子のカラー感度特性および色フィルタの透過率等を含む撮像システム全体の分光特性とを加味した推定マトリクスデータを求め、撮像素子により撮像されたＲＧＢ画像信号と、この推定マトリクスデータとの演算により、照明光の種類や、撮像システムの固有の分光特性等に依存しない、被観察部の分光データを得る手法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−９３３３６号公報
【特許文献２】特開２００７−２０２６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、被観察部を白色光で照明して観察するばかりでなく、被観察部に所定の波長の光を吸収する薬剤、例えばIGC（インドシアニングリーン）を投与し、この被観察部へ、薬剤が吸収する波長の光である補助光を照射し、被観察部における補助光の反射光からなる像を撮像し、被観察部における薬剤の分布を観察するための特殊画像を生成する画像取得装置の開発が進められている。
【０００６】
通常、このような画像取得装置においては、照明光のみを被観察部へ照射して通常画像を取得することと、補助光のみを被観察部へ照射して特殊画像を取得することとを時分割で行う。
【０００７】
しかしながら、時分割で補助光の反射光に基づく特殊画像と通常画像とを取得した場合には、補助光の反射光に基づく特殊画像の単位時間あたりのコマ数が少なくなり、この特殊画像を動画として表示する場合に良好な表示画像が得られないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、補助光の反射光に基づく特殊画像を取得して表示する場合であっても、良好な表示画像を生成することが可能となる画像取得方法および画像取得装置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】
【０００９】
本発明の画像取得方法は、照明光および該照明光とは波長帯域が異なる補助光を同時に被観察部へ照射し、
前記被観察部における前記照明光の反射光および前記補助光の反射光とからなる像を撮像し、
前記撮像された画像信号の画素毎に、画像信号値と、予め記憶されている前記補助光の波長帯域の推定分光マトリクスとを用いて、前記補助光の波長帯域の推定分光データを算出し、
前記補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて、前記補助光の波長帯域における前記被観察部の反射率を反映する準反射率情報を求め、該準反射率情報に基づいて特殊画像を生成することを特徴とするものである。
【００１０】
前記被観察部は、前記補助光の波長の光を吸収する薬剤が投与されているものであることが好ましい。
【００１１】
本発明の画像取得装置は、照明光および該照明光とは波長帯域が異なる補助光を同時に被観察部へ照射する光照射手段と、前記被観察部における前記照明光の反射光および前記補助光の反射光とからなる像を撮像する撮像手段と、
少なくとも、前記補助光の波長帯域の推定分光データを算出する推定マトリクスを記憶する記憶手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号の画素毎に、画像信号値と前記推定マトリクスとを用いて、前記補助光の波長帯域の推定分光データを算出する推定分光データ算出手段と、
前記画素毎に、前記補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて、前記補助光の波長帯域における前記被観察部の反射率を反映する準反射率情報を求め、該準反射率情報に基づいて特殊画像を生成する画像処理手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
なお、ここで「照明光とは波長帯域が異なる補助光」とは、補助光の波長大域が、照明光の波長帯域とは重なっていないことを意味している。また、「前記補助光の波長帯域の推定分光データを算出する推定マトリクス」とは、補助光の分光特性および撮像手段の分光特性とを加味したマトリクスであり、画像信号とマトリクス演算を行うことにより、補助光の波長帯域における、被観察部の推定分光反射率情報を含む推定分光データが算出可能なマトリクスである。
【００１３】
前記被観察部は、前記補助光の波長の光を吸収する薬剤が投与されているものであることが好ましい。
【００１４】
前記光照射手段が、前記補助光の照射と同時に、該補助光とは波長帯域が異なる参照光を前記被観察部へ照射するものであり、
前記撮像手段が、前記被観察部における前記参照光の反射光を含む像を撮像するものであれば、
前記画像処理手段は、前記撮像手段から出力された画像信号から前記参照光の反射光の強度である参照光強度を算出し、前記補助光の波長帯域の推定分光データを前記参照光強度により除算することにより前記反射率情報を算出するものであってもよい。
【００１５】
なお、ここで「参照光」とは、照明光とは異なる波長帯域の光、例えばＩＲ光等であってもよいし、照明光の波長帯域に含まれる波長の光であってもよい。参照光の波長帯域が、照明光の波長帯域に含まれる場合には、照明光全体、あるいは照明光の一部の波長帯域の光を参照光として使用することができる。
【００１６】
また例えば、参照光として照明光の中の赤領域の光を使用する場合であればＲＧＢ画像信号の中のＲ画像信号の光強度を「参照光強度」として使用することができる。また照明光の中の所定の波長帯域の光を参照光として使用する場合であれば、照明光の画像信号と推定マトリクスを用いて、参照光の波長帯域の推定分光データを算出し、該推定分光データを「参照光強度」として用いることもできる。
【００１７】
前記画像処理手段は、前記準反射率情報と所定の基準値とを比較し、前記準反射率情報が前記基準値より大きい場合には、前記補助光の波長帯域の推定分光データを増加し、該増加した補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて前記特殊画像を生成するものであってもよい。
【００１８】
また、前記画像処理手段は、前記準反射率情報と所定の基準値とを比較し、前記準反射率情報が所定の基準値より小さい場合には、前記補助光の波長帯域の推定分光データを増加し、該増加した補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて前記特殊画像を生成するものであってもよい。
【００１９】
さらに、前記画像処理手段は、前記準反射率情報と所定の基準値とを比較し、前記準反射率情報が所定の基準値より小さい場合にはＲＧＢ画像信号として飽和する値を設定することにより前記特殊画像を生成するものであってもよい。
【００２０】
前記画像処理手段は、前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて生成した画像へ、前記特殊画像を重畳した特殊重畳画像を生成するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による画像取得方法および画像取得装置においては、照明光および該照明光とは波長帯域が異なる補助光を、例えば補助光の波長の光を吸収する薬剤が投与されている被観察部へ同時に照射し、この被観察部における照明光の反射光および補助光の反射光とからなる像を撮像し、撮像された画像信号の画素毎に、画像信号値と、予め記憶されている補助光の波長帯域の推定分光マトリクスとを用いて、補助光の波長帯域の推定分光データを算出し、補助光の波長帯域の推定分光データに基づいて、補助光の波長帯域における被観察部の反射率を反映する準反射率情報を求め、該準反射率情報に基づいて特殊画像を生成するため、補助光の反射光に基づく特殊画像の単位時間あたりのコマ数の低減を防止でき、この特殊画像を例えば動画として表示する場合であっても良好な表示画像が得ることができる。また、照明光の射出と補助光の射出とを切り替える必要がないため、光照射手段の構造を簡易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の画像取得装置を適用した実施形態である内視鏡装置の概略構成図を示すものである。本内視鏡装置１００は、波長８０５ｎｍにおいて吸光特性を有する薬剤であるICG（インドシアニングリーン）が予め投与されている被観察部１０へ、可視光である照明光Ｌ１および中心波長８０５ｎｍの補助光Ｌ２を照射し、撮像した画像信号から、擬似通常画像と、８０５ｎｍにおける被観察部１０の反射率を反映した反射率情報を反映した特殊画像が重畳された特殊重畳画像とを生成し、それぞれ動画として表示するものである。
【００２３】
図示の通りこの内視鏡装置１００は、被験者の体腔内に挿入され、被観察部１０を観察するためのスコープユニット１１０と、このスコープユニット１１０が電気的に着脱自在に接続されるプロセッサユニット１７０と、スコープユニット１１０が光学的に着脱自在に接続され、照明光Ｌ１および補助光Ｌ２を射出するキセノンランプ１５１を収納する光源ユニット１５０とを備えている。なお、プロセッサユニット１７０と光源ユニット１５０とは、一体的に構成されているものであってもよいし、あるいは別体として構成されているものであってもよい。
【００２４】
上記スコープユニット１１０の先端には照明用のレンズ１１１が設けられている。このレンズ１１１には、照明光Ｌ１および補助光Ｌ２が導光されるライトガイド１１２の一端が対面している。ライトガイド１１２は、スコープユニット１１０の外部へ延伸するものであり、その他端には、光コネクタ１１３が設けられ、後述する光源ユニット１５０の光コネクタ１５３と着脱自在に接続されている。
【００２５】
また、スコープユニット１１０の先端部には、結像レンズ１１５と、固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）１１７とが同軸上にこの順に設けられている。結像レンズ１１５は、被観察部１０の像をＣＣＤ１１７上に結像するものである。なお、ＣＣＤ１１７の撮像面には例えばＲＧＢの色フィルタを有する原色型の色フィルタ１１６が取り付けられている。ＣＣＤ１１７には、同期信号に基づいて駆動パルスを形成するＣＣＤ駆動回路１１８が接続されると共に、このＣＣＤ１１７が出力した画像（映像）信号をサンプリングして増幅するＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）回路１１９接続されている。またＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１９には、そのアナログ出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器１２０が接続されている。さらにスコープユニット１１０内には、そこに設けられた各種回路を制御するとともに、プロセッサユニット１７０との間の通信制御を行う制御部１２１が配置されている。またスコープユニット１１０の根元近傍には、制御部１２１に接続され、動作モードの切換を行う押圧型のスイッチ１２２が設けられている。なお、Ａ／Ｄ変換器１２０には信号ライン１２５の一端が接続され、制御部１２１には信号ライン１２６の一端が接続されている。信号ライン１２５および信号ライン１２６は、スコープユニット１１０の本体から外部へ延伸するものであり、その他端にはコネクタ１２７が設けられている。このコネクタ１２７は、後述するプロセッサユニット１７０のコネクタ１９４と着脱自在に接続されている。
【００２６】
光源ユニット１５０は、キセノンランプ１５１と、このキセノンランプ１５１を駆動する駆動回路１５２と、スコープユニット１１０のライトガイド１１２の先端に設けられている光コネクタ１１３と着脱自在に接続される光コネクタ１５３とを備えている。また、キセノンランプ１５１と光コネクタ１５３との間には、波長フィルタ１５５と集光レンズ１５８とが配置されている。
【００２７】
図２はキセノンランプ１５１から射出された光の分光スペクトルと、照明光Ｌ１および補助光Ｌ２の分光スペクトルとを示す図である。点線はキセノンランプ１５１から射出された光の分光スペクトルを実線は照明光Ｌ１および補助光Ｌ２の分光スペクトルを示している。
【００２８】
波長フィルタ１５５は、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光と、波長８０５ｎｍの光を透過するものである。このため、キセノンランプ１５１から射出された光は波長フィルタ１５５を透過すると、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の照明光Ｌ１と、波長８０５ｎｍの補助光Ｌ２となる。また、光源ユニット１５０には、駆動回路１５２を制御する制御部１５９が配置されている。
【００２９】
一方プロセッサユニット１７０には、各種信号処理および制御を行うプロセッサ部１７２が設けられている。プロセッサ部１７２には、推定分光データ算出部１８０、画像処理部１８２および表示処理部１８４と、メモリ１９０およびキーボード型の入力部１９２およびスコープユニット１１０のコネクタ１２７と着脱自在に接続されるコネクタ１９５が接続されている。またプロセッサ部１７２は、スコープユニット１１０の制御部１２１および光源ユニット１５０の制御部１５９と接続されている。
【００３０】
推定分光データ算出手段１８０では、画素毎に、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号と、メモリ１９０に予め記憶されている補助光の波長帯域である８０５ｎｍの推定分光データを用いて、補助光の波長帯域の推定分光データを算出し、画像処理部１８２へ出力する。また同様に、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号と、メモリ１９０に予め記憶されている７００ｎｍの推定分光データを用いて、７００ｎｍの推定分光データを算出し、画像処理部１８２へ出力する。
【００３１】
画像処理部１８２には、擬似通常画像データを生成する擬似通常画像生成部１８６と特殊重畳画像データを生成する特殊重畳画像生成部１８７とが設けられている。なお、擬似通常画像生成部１８６および特殊重畳画像生成部１８７における動作の詳細は後述する。
【００３２】
表示処理部１８４では、擬似通常画像データと特殊重畳画像データを並べて表示した表示用のカラー画像信号を生成し、モニタ１１へ出力する。
【００３３】
メモリ１９０には、被観察部１０の推定分光データを算出するための推定マトリクスデータが記憶されている。推定マトリクスデータはテーブルとしてメモリ１９０にあらかじめ記憶されている。この推定マトリクスデータは、被観察部１０へ照射される光、すなわち照明光Ｌ１および補助光Ｌ２の分光特性と、撮像素子のカラー感度特性および色フィルタの透過率等を含む撮像システム全体の分光特性とを加味したマトリクスデータであり、ＣＣＤ１１７により撮像されたＲＧＢ画像信号と、この推定マトリクスデータとの演算により、照明光および補助光の分光特性あるいは撮像システムの固有の分光特性等に依存しない、被観察部１０の分光データを得ることができる。なお、この推定マトリクスデータの詳細は、特開２００３−９３３３６号公報あるいは特開２００７−２０２６２１号公報などに開示されている。本実施形態において、このメモリ１９０に格納されている推定マトリクスデータの一例は次の表１のようになる。
【表１】
2010068924.tif 000003
【００３４】
この表１のマトリクスデータは、例えば４００ｎｍから７００ｎｍの波長域を５ｎｍ間隔で分けた６１の波長域パラメータ（係数セット）ｐ１〜ｐ６１と、波長８０５ｎｍに対応する波長域パラメータｐ８２とから構成されている。なお、本実施の形態においては、波長７０５ｎｍ〜８００ｎｍの光は被観察部１０へ照射されていないため、波長域パラメータ（係数セット）ｐ６２〜ｐ８１は省略されている。
【００３５】
例えば、３色画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対して、メモリ１９０に記憶されている推定マトリクスデータの全てのパラメータからなる３×６２のマトリクスを用いて、次式で示すマトリクス演算を行って、推定分光データ（ｑ１〜ｑ６１，ｑ８２）を作成することができる。
【数１】
2010068924.tif 000004
【００３６】
図３および図４は、この推定分光データ（ｑ１〜ｑ６１，ｑ８２）の一例をスペクトル分布として示したものである。図３は、被観察部１０内のICG（インドシアニングリーン）が存在しない領域に対応する画素における推定分光データ、すなわち８０５ｎｍの補助光Ｌ２がICG（インドシアニングリーン）により吸収されていない場合の推定分光データを示している。
【００３７】
一方、図４は、ICG（インドシアニングリーン）が存在する領域に対応する画素における推定分光データ、すなわち８０５ｎｍの補助光Ｌ２がICG（インドシアニングリーン）により吸光されている場合の推定分光データを示している。それぞれ、横軸は推定分光データの各データ値ｑ１〜ｑ６１，ｑ８２が対応する波長を、縦軸は各データ値ｑ１〜ｑ６１，ｑ８２の強度を示している。
【００３８】
ICG（インドシアニングリーン）が存在しない領域では、図３に示すように、８０５ｎｍの補助光Ｌ２はかなり反射されるが、ICG（インドシアニングリーン）が存在する領域では８０５ｎｍの補助光Ｌ２は、ICG（インドシアニングリーン）により吸収されているため、ほとんど反射されない。すなわち、８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）は、被観察１０における８０５ｎｍの補助光Ｌ２の反射率を反映する値であり、同時に、ICG（インドシアニングリーン）による吸収の有無を反映するものである。本実施の形態では、この８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）に基づいて特殊画像を生成する。
【００３９】
さらに、メモリ１９０には、実測により求められた８０５ｎｍの光強度とＲＧＢ信号との対応テーブルＴが予め記憶されている。
【００４０】
以下、上記構成を有する本実施形態の内視鏡装置の動作について説明する。本内視鏡装置の使用に先立って、洗浄および殺菌されたスコープユニット１１０がプロセッサユニット１７０および光源ユニット１５０へ取り付けられる。スコープユニット１１０の信号ライン１２５および信号ライン１２６の先端に設けられているコネクタ１２７は、プロセッサユニット１７０のコネクタ１９５へ接続される。また、ライトガイド１１２に先端に設けられている光コネクタ１１３は、光源ユニット１５０の光コネクタ１５３と接続される。
【００４１】
その後、スコープユニット１１０が、被検者の体腔、例えば食道等へ挿入され、被観察部１０の画像の取得が行われるが、被観察部１０の画像取得が行われる所定時間前あるいは画像取得が行われている最中に、被検者にはICG（インドシアニングリーン）が、例えば、静脈内注射により投与される。ICG（インドシアニングリーン）は、被検者の血流により被観察部１０へ運ばれる。
【００４２】
使用者が入力部１９２の所定のキーもしくはスコープユニット１１０のスイッチ１２２を押圧すると、光源ユニット１５０では、駆動回路１５２によりキセノンランプ１５１が点灯する。キセノンランプ１５１から射出された光は、波長フィルタ１５５を透過して波長帯域が制限され、波長帯域４００ｎｍ〜７００ｎｍの照明光Ｌ１および波長８０５ｎｍの補助光Ｌ２となり、集光レンズ１５８により光コネクタ１１３の端面へ集光され、ライトガイド１１２へ入射する。ライトガイド１１２内を伝播した照明光Ｌ１および補助光Ｌ２は、ライトガイド１１２の先端から射出して、レンズ１１１を介して被観察部１０へ照射される。
【００４３】
ＣＣＤ駆動回路１１８によって駆動されたＣＣＤ１１７がこの被観察部１０の像を撮像し、撮像信号を出力する。この撮像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１９で相関二重サンプリングと自動利得制御による増幅を受けた後、Ａ／Ｄ変換器１８でＡ／Ｄ変換されて、ＲＧＢ画像信号としてプロセッサユニット１７０のプロセッサ部１７２の推定分光データ算出手段１８０および画像処理部１８２へ入力される。
【００４４】
推定分光データ算出手段１８０では、画素毎に、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号と、メモリ１９０に予め記憶されている補助光の波長帯域である８０５ｎｍの推定分光マトリクスデータを用いて、次式で示すマトリクス演算を行なって８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）を算出し、画像処理部１８２の擬似通常画像生成部１８６および特殊重畳画像生成部１８７へ出力する。
【数２】
2010068924.tif 000005
【００４５】
また同様に、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号と、メモリ１９０に予め記憶されている７００ｎｍの推定分光マトリクスデータを用いて、次式で示すマトリクス演算を行なって、７００ｎｍの推定分光データ値（ｑ６１）を算出し、画像処理部１８２の特殊重畳画像生成部１８７へ出力する。
【数３】
2010068924.tif 000006
【００４６】
擬似通常画像生成部１８６では、画素毎に、まず上述の８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）と、メモリ１９０に記憶されている、８０５ｎｍの光強度とＲＧＢ信号との対応テーブルＴとにより、補助光Ｌ２に起因するＲＧＢ画像信号を算出し、これらの画像信号からなる補助光画像を生成する。
【００４７】
一方、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの３色画像信号からなる画像は、照明光Ｌ１の反射光からなる通常画像と、補助光Ｌ２の反射光からなる画像とが重なっている混合画像であり、上記補助光画像は、補助光Ｌ２の反射光からなる画像であるとみなすことができる。
【００４８】
擬似通常画像生成部１８６では、各画素毎に、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲＧＢ画像信号から８０５ｎｍにおけるＲＧＢ画像信号を減算すること、すなわち混合画像から補助光画像を減算することにより、擬似的に通常画像とみなすことのできる擬似通常画像を生成し、表示処理部１８４へ出力する。
【００４９】
次に、特殊重畳画像生成部１８７における特殊重畳画像の生成手順を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
ステップＳ１０１では、まず画素毎に、８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）を７００ｎｍの推定分光データ値（ｑ６１）により除算することにより光強度比ｒを算出する。
【００５１】
なお、被観察部１０で反射された補助光Ｌ２、すなわち補助光Ｌ２の反射光の強度は、補助光Ｌ２の照度にほぼ比例するが、補助光Ｌ２照度は距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から遠くにあるICG（インドシアニングリーン）が存在しない領域からよりも近くにあるICG（インドシアニングリーン）が存在する領域から方が、強い反射光を受光する場合があり、受光した補助光の反射光強度の情報だけでは、その領域にICG（インドシアニングリーン）が存在するか否かを知ることはできない。そのため、補助光とは異なる波長帯域の光を参照光として被観察部に照射し、この参照光の照射を受けた被観察部によって反射された反射光の強度（以下参照光強度と記載）を検出して、補助光の反射光強度をこの参照光強度により除算して光強度比を求め、この光強度比に基づいて画像を生成する方法が知られている。この光強度比は、スコープユニット１１０の先端から被観察部１０の各領域までの距離差の影響、あるいは補助光Ｌ２の照射強度のバラツキによる影響が軽減されている。なお、この光強度比は、被観察部の各領域における補助光の波長帯域の光の反射率を反映する値であり、本発明の準反射率情報に相当するものである。
【００５２】
本実施の形態では、上記の補助光の反射光強度として、８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）を用い、また参照光強度として、７００ｎｍの推定分光データ値（ｑ６１）を用いる。なお、波長７００ｎmは、照明光Ｌ１の波長帯域内で酸化ヘモグロビンによる吸光度が最小となる波長であり、被観察部における血管の有無の影響を受けにくい波長である。また、７００ｎｍの推定分光データ値（ｑ６１）が０であった場合には、光強度比が発散してしまうため、光強度比を算出する際には、予め７００ｎｍの推定分光データ値（ｑ６１）が０ではないことを確認し、その後で光強度比を算出することが好ましい。
【００５３】
また、参照光としては、補助光Ｌ２と同程度に組織に浸透する赤〜赤外領域の波長の光が好ましく、例えば照明光Ｌ１の赤成分などを用いてよい。また、例えば７００ｎｍ〜１０００ｎｍ（除く８０５ｎｍ近傍）の範囲の所望の波長の近赤外光を用いてもよい。擬似通常画像を生成する場合に補助光Ｌ２と同様な処理により、参照光の成分を除去することができる。
【００５４】
ステップＳ１０２では、信号強度が小さい場合のノイズの影響を低減するために、上記光強度比ｒを予め設定されている上下限値と比較し、上限値以上の光強度比ｒは上限値に設定し、また下限値以下の光強度比ｒは下限値へ設定する。なお、上限値以上の光強度比ｒおよび下限値以下の光強度比ｒは、無効として０を設定してもよい。
【００５５】
ステップＳ１０３では、各画素毎に、光強度比と予めメモリ１９０に記憶されている基準値Ｓとを比較し、図６に示すように、光強度比が基準値Ｓより小さい場合には1より小さいゲインｇを設定し、光強度比が基準値１以上である場合には1より大きいゲインｇを設定する。
【００５６】
ステップ１０４では、各画素毎に、８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）にステップ１０３で算出したゲインｇを乗算して、強調光強度信号ｍ＝推定分光データ値（ｑ８２）・ｇを生成する。
【００５７】
ステップ１０５では、各画素毎に、ステップ１０４で算出した強調光強度信号ｍと、メモリ１９０に記憶されている８０５ｎｍの光強度とＲＧＢ信号との対応テーブルＴとを用いて、強調光強度信号ｍと対応するＲＧＢ画像信号を算出する。なお、強調光強度信号ｍと対応するＲＧＢ画像信号から構成される画像は、本発明の被観察部の各領域における補助光の波長帯域の光の反射率を反映する準反射率情報に基づいて作成される特殊画像に相当するものである。
【００５８】
ステップ１０６では、各画素毎に、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲＧＢ画像信号へステップ１０５で算出された強調光強度信号ｍと対応するＲＧＢ画像信号を加算する。すなわち、スコープユニット１１０のＡ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲＧＢ画像信号からなる混合画像へ、ステップ１０５で作成されたＲＧＢ画像信号からなる特殊画像を重畳することにより、特殊重畳画像を生成し、表示処理部１８４へ出力する。
【００５９】
表示処理部１８４では、擬似通常画像と特殊重畳画像とを並べて表示した表示画像を生成し、モニタ１１へ出力して表示させる。特殊重畳画像では、光強度比ｒが大きい領域、すなわちICG（インドシアニングリーン）が存在しない領域では、光強度が増加されているため明るく表示され、ICG（インドシアニングリーン）が存在する領域が相対的に暗く表示されるため、ICG（インドシアニングリーン）が存在する領域の視認性が向上する。
【００６０】
以上の説明で明らかなように、擬似通常画像と特殊重畳画像とを同時に取得できるため、例えば擬似通常画像と特殊重畳画像とを動画として表示する場合であっても、単位時間あたりのコマ数が低減することはなく、良好な表示画像を得ることができる。また、照明光Ｌ１の射出と補助光Ｌ２の射出とを切り替える必要がないため、光源ユニット１５０の構造を簡易化することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、ステップＳ１０３において、図６に示すように、光強度比ｒが基準値Ｓより小さい場合には1より小さいゲインを設定し、また光強度比ｒが基準値Ｓ以上の場合には1より大きいゲインを設定したが、ゲインの設定方法は、種々の方法が可能である。例えば、図７Ａに示すように、連続的にゲインを設定する、あるいは図７Ｂに示すように段階的にゲインを設定してもよい。
【００６２】
あるいは、図５に示すように、ステップＳ１０３の変わりに、ステップＳ２０１を行ってもよい。ステップＳ２０１では、図８に示すように、光強度比ｒが基準値Ｓより小さい場合には1より大きいゲインを設定し、また光強度比ｒが基準値Ｓ以上の場合には1より小さいゲインを設定する。また、ステップＳ２０１では、図９に示すように連続的にゲインを設定してもよい。このような場合には、光強度比ｒが小さい領域、すなわちICG（インドシアニングリーン）が存在する領域が明るく表示され、ICG（インドシアニングリーン）が存在する領域の視認性が向上する。
【００６３】
さらに、図１０に示すように、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の代わりにステップＳ２０２〜Ｓ２０４を行ってもよい。ステップＳ２０２では、図１１に示すように光強度比ｒが基準値Ｓより小さい場合には1より大きい正のオフセット値ｆを設定し、また光強度比ｒが基準値Ｓ以上の場合には負のオフセット値ｆを設定する。ステップ２０３では、各画素毎に、８０５ｎｍにおける推定分光データ値（ｑ８２）にステップ２０２で算出したオフセット値ｆを加算して、強調光強度信号ｍ’＝推定分光データ値（ｑ８２）+オフセット値ｆを生成する。ステップ２０４において、各画素毎に、ステップ２０３で算出した強調光強度信号ｍ’と、メモリ１９０に記憶されている８０５ｎｍの光強度とＲＧＢ信号との対応テーブルＴとに基づいて、強調光強度信号ｍ’と対応するＲＧＢ画像信号を算出して、特殊画像を生成する。この場合にも、光強度比ｒが小さい領域、すなわちICG（インドシアニングリーン）が存在する領域が明るく表示され、ICG（インドシアニングリーン）が存在する領域の視認性が向上する。
【００６４】
また、図１２に示すように、ステップ１０３〜１０５の代わりにステップ２０５を行ってもよい。ステップ２０５では、光強度比ｒが基準値Ｓより小さい場合にはＲＧＢ信号として飽和する値を設定し、また光強度比ｒが基準値Ｓ以上の場合には、ＲＧＢ信号として０値を設定して、特殊画像を生成する。このような場合には、ICG（インドシアニングリーン）が存在する領域は白く輝き、他の領域は通常のカラー画像が表示される。例えば、腫瘍からのリンパ流が最初に到達するリンパ節であるセンチネルリンパ節の検出を行うような場合には、ICG（インドシアニングリーン）が存在するリンパ節は白く輝くため、容易にセンチネルリンパ節を検出することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、光源ユニット１５０から射出され、スコープユニット１１０内を伝播した照明光Ｌ１と補助光Ｌ２とを同時に被観察部１０へ照射して、ＣＣＤ１１７で撮像して画像を生成する内視鏡装置を用いて説明を行ったが、本発明の画像取得装置の形態は、上記のような実施形態に限定されるものではなく、照明光と補助光と同時に被観察部へ照射し、画像を取得する形態であればいかなる形態であってもよい。補助光光源はＬＥＤであってもよい。また、例えばスコープユニット１１０の先端にＬＥＤ等の光源ユニットを備えた内視鏡装置、コルポスコープ、あるいはカプセル内視鏡装置等であってもよいし、また画像取得機能を備える顕微鏡等であってもよい。
【００６６】
また、ＣＣＤ１１７のモザイクフィルタとしては、原色型の３色フィルタを用いて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、４色型あるいは補色型等のモザイクフィルタ等を用いることもできる。この場合には、ＣＣＤ１１７から出力される信号を信号処理により原色型の信号へ変換してもよいし、予めこれらのモザイクフィルタの分光特性に合わせた推定マトリクスデータをメモリへ記憶させておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図
【図２】照明光および補助光の分光スペクトルを示す図
【図３】推定分光データをスペクトル分布として示す図
【図４】推定分光データをスペクトル分布として示す図
【図５】特殊重畳画像の生成手順の説明図
【図６】ゲインの設定方法の説明図
【図７Ａ】ゲインの設定方法の説明図
【図７Ｂ】ゲインの設定方法の説明図
【図８】ゲインの設定方法の説明図
【図９】ゲインの設定方法の説明図
【図１０】特殊重畳画像の生成手順の説明図
【図１１】オフセットの設定方法の説明図
【図１２】特殊重畳画像の生成手順の説明図
【符号の説明】
【００６８】
１０    被観察部
１１    モニタ
１００    内視鏡装置
１１０    スコープユニット
１１１    レンズ
１１２    ライトガイド
１１３    光コネクタ
１１５    結像レンズ
１１６    色フィルタ
１１７    ＣＣＤ
１１８    ＣＣＤ駆動回路
１２１    制御部
１２２    スイッチ
１２５    信号ライン
１２６    信号ライン
１２７    コネクタ
１５０    光源ユニット
１５１    キセノンランプ
１５２    駆動回路
１５３    光コネクタ
１５５    波長フィルタ
１５８    集光レンズ
１７０    プロセッサユニット
１７２    プロセッサ部
１８０    推定分光データ算出部
１８２    画像処理部
１８４    表示処理部
１８６    擬似通常画像生成部
１８７    特殊重畳画像生成部
１９０    メモリ
１９２    入力部
１９５    コネクタ
【図１】
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【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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