(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、
該照明部からの励起光の照射により前記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、
前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、
該画像補正部は、所定の強度の前記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取得さ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る第１の指数の逆数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得し、所定の強度の前記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取得される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る第２の指数の逆数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記補正用蛍光画像を前記補正用参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置。
【請求項２】
前記画像補正部が、前記補正蛍光画像の輝度値を、さらに前記第１の指数で累乗する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項３】
被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、
該照明部からの励起光の照射により前記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、
前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、
該画像補正部は、所定の輝度の前記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取得さ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することにより第１の指数を求め、所定の強度の前記照明光を前記被写体に向けて照射したときに戻り光撮像部により取得される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することにより第２の指数を求め、前記第１の指数を前記第２の指数で除算した第３の指数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記蛍光画像を前記補正用参照画像により除算するか、または、前記第２の指数を前記第１の指数で除算した第４の指数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得し、前記補正用蛍光画像を前記参照画像により除算することにより補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置。
【請求項４】
被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、
該照明部からの励起光の照射により前記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、
前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、
該画像補正部は、前記蛍光画像の輝度値を第１の補正係数で累乗した累乗後の前記蛍光画像の輝度と前記参照画像の輝度との比が前記照明部から前記被写体までの距離が異なる場合において一致するような前記第１の補正係数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得し、該補正用蛍光画像を前記参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置。
【請求項５】
被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、
該照明部からの励起光の照射により前記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、
前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、
該画像補正部は、前記蛍光画像の輝度と前記参照画像の輝度値を第２の補正係数で累乗した累乗後の前記参照画像の輝度との比が前記照明部から前記被写体までの距離が異なる場合において一致するような前記第２の補正係数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記蛍光画像を前記補正用参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置。
【請求項６】
被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、
該照明部からの励起光の照射により前記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、
前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、
該画像補正部は、前記蛍光画像の輝度値を第１の補正係数で累乗した累乗後の前記蛍光画像の輝度と前記参照画像の輝度値を第２の補正係数で累乗した累乗後の前記参照画像の輝度との比が前記照明部から前記被写体までの距離が異なる場合において一致するような前記第１の補正係数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得するとともに前記第２の補正係数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記補正用蛍光画像を前記補正用参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置。
【請求項７】
前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像の輝度値に基づいて撮影条件を調節する撮影条件調節部を備え、
前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度を前記撮影条件によって規格化する請求項１から請求項６のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項８】
前記撮影条件調節部が前記蛍光撮像部の露光時間を調節し、
前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度値を前記露光時間で除算する請求項７に記載の蛍光観察装置。
【請求項９】
前記撮影条件調節部が前記蛍光撮像部のゲイン倍率を調節し、
前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度値を前記ゲイン倍率で除算する請求項７に記載の蛍光観察装置。
【請求項１０】
前記撮影条件調節部が前記照明部からの励起光強度を調節し、
前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度値を前記励起光強度で除算する請求項７に記載の蛍光観察装置。
【請求項１１】
前記戻り光撮像部により取得された前記参照画像の輝度値に基づいて撮影条件を調節する撮影条件調節部を備え、
前記画像補正部が、前記参照画像の輝度を前記撮影条件によって規格化する請求項１から請求項６のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項１２】
前記撮影条件調節部が、前記戻り光撮像部の露光時間を調節し、
前記画像補正部が、前記参照画像の輝度値を前記露光時間で除算する請求項１１に記載の蛍光観察装置。
【請求項１３】
前記撮影条件調節部が、前記戻り光撮像部のゲイン倍率を調節し、
前記画像補正部が、前記参照画像の輝度値を前記ゲイン倍率で除算する請求項１１に記載の蛍光観察装置。
【請求項１４】
前記撮影条件調節部が、前記照明部からの照明光強度を調節し、
前記画像補正部が、前記参照画像の輝度値を前記照明光強度で除算する請求項１１に記載の蛍光観察装置。
【請求項１５】
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と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、
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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第１の指数と前記第２の指数を算出する指数算出部を備える蛍光観察システム。
【請求項１６】
請求項４に記載の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、
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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第１の補正係数を算出する補正係数算出部を備える蛍光観察システム。
【請求項１７】
請求項５に記載の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、
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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第２の補正係数を算出する補正係数算出部を備える蛍光観察システム。
【請求項１８】
請求項６に記載の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、
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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第１の補正係数と前記第２の補正係数を算出する補正係数算出部を備える蛍光観察システム。
【請求項１９】
照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
【請求項２０】
照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
【請求項２１】
照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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＝ＦＬｂｅｆｏｒｅ／ＲＬａｆｔｅｒ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
【請求項２２】
照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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／ＲＬｂｅｆｏｒｅ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＦＬｂｅｆｏｒｅ1/ｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
【請求項２３】
照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬａｆｔｅｒ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
【請求項２４】
照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝（ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬａｆｔｅｒ）１／ｘ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
【請求項２５】
照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬｂｅｆｏｒｅ／ＲＬａｆｔｅｒ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
【請求項２６】
照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬｂｅｆｏｒｅ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＦＬｂｅｆｏｒｅ1/ｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光観察装置、蛍光観察システム、蛍光観察装置の作動方法および蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、癌細胞等の病変部に特異的に集積する蛍光色素を投与した観察対象部位に対し、蛍光色素を励起して薬剤蛍光を発生させる励起光を照射し、発生した薬剤蛍光を撮影することにより、病変部において輝度の高い蛍光画像を得ることができる蛍光観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載の蛍光観察装置は、観察対象部位に照射される励起光の照射強度が距離に依存して変化することから、距離の影響を補正するために観察対象部位における蛍光画像を同一の観察対象部位における反射光画像によって除算する演算処理を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２４７２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内部散乱であるか表面反射であるか等の影響により蛍光と反射光とではその性質が異なるため、同一の観察対象部位において撮像される明るさの距離の依存性が異なる。そのため、特許文献１に記載の蛍光観察装置のように、単に蛍光画像を反射光画像によって除算するだけでは距離の依存性を完全に相殺することができず、精度よく補正することができないという問題がある。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、距離の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、蛍光観察装置の作動方法および蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様は、被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、該照明部からの励起光の照射により前記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、前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、該画像補正部は、所定の強度の前記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取得さ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る第１の指数の逆数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得し、所定の強度の前記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取得される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る第２の指数の逆数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記補正用蛍光画像を前記補正用参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置である。【０００８】
本態様によれば、照明部から発せられた励起光が被写体に照射されると、被写体において発生した蛍光が蛍光撮像部により撮影されて蛍光画像が取得され、照明部から励起光とともに発せられた照明光が被写体に照射されると、その戻り光が戻り光撮像部により撮影されて参照画像が取得される。
【０００９】
この場合に、蛍光撮像部により取得される蛍光画像には照明部から被写体までの蛍光の距離の累乗の情報が含まれており、戻り光撮像部により取得される参照画像には照明部から被写体までの照明光の距離の累乗の情報が含まれている。また、内部散乱であるか表面反射であるか等の影響により蛍光と戻り光の性質が互いに異なるため、蛍光画像の輝度の照明部から被写体までの距離特性と参照画像の輝度の照明部から被写体までの距離特性は異なる。
【００１０】
本発明に係る蛍光観察装置によれば、画像補正部において、蛍光画像の輝度の照明部から被写体までの距離特性を累乗近似して得られる第１の指数の逆数で蛍光画像の輝度値を累乗することで、距離の変化に対して輝度が略一定の補正用蛍光画像を取得することができる。また、参照画像の輝度の照明部から被写体までの距離特性を累乗近似して得られる第２の指数の逆数で参照画像の輝度値を累乗することで、距離の変化に対して輝度が略一定の補正用参照画像を取得することができる。したがって、補正用蛍光画像を補正用参照画像により除算することで、蛍光画像および参照画像の距離の依存性が相殺されて精度よく補正された定量性のある補正蛍光画像を取得することができ、病変部を正確に診断することが可能となる。【００１１】
本態様においては、前記画像補正部が、前記補正蛍光画像の輝度値を、さらに前記第１の指数で累乗することとしてもよい。
このように構成することで、画像補正部により、補正蛍光画像の輝度値と被写体内に含まれる蛍光薬剤の存在量（すなわち、蛍光薬剤の濃度）が正比例の関係を有しつつ、距離の依存性を低減することが可能となる。【００１２】
本発明の第２の態様は、被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、該照明部からの励起光の照射により前記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、前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、該画像補正部は、所定の輝度の前記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取得さ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することにより第１の指数を求め、所定の強度の前記照明光を前記被写体に向けて照射したときに戻り光撮像部により取得される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することにより第２の指数を求め、前記第１の指数を前記第２の指数で除算した第３の指数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記蛍光画像を前記補正用参照画像により除算するか、または、前記第２の指数を前記第１の指数で除算した第４の指数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得し、前記補正用蛍光画像を前記参照画像により除算することにより補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置である。
【００１３】
本態様によれば、画像補正部において、累乗の演算を１回行うだけで距離の影響が精度よく補正され、輝度値と蛍光薬剤の存在量とが正比例の関係を有する補正蛍光画像を取得することができる。【００１４】
本発明の第３の態様は、被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、該照明部からの励起光の照射により前記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、前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、該画像補正部は、前記蛍光画像の輝度値を第１の補正係数で累乗した累乗後の前記蛍光画像の輝度と前記参照画像の輝度との比が前記照明部から前記被写体までの距離が異なる場合において一致するような前記第１の補正係数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得し、該補正用蛍光画像を前記参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置である。
【００１５】
本態様によれば、複数の異なる距離での蛍光画像と参照光画像の輝度の強度の比を取得するだけでよく、距離情報の取得が不要となる。また、距離特性は累乗近似していないので、簡易な演算で第１の補正係数を決定することができる。【００１６】
本発明の第４の態様は、被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、該照明部からの励起光の照射により前記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、前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、該画像補正部は、前記蛍光画像の輝度と前記参照画像の輝度値を第２の補正係数で累乗した累乗後の前記参照画像の輝度との比が前記照明部から前記被写体までの距離が異なる場合において一致するような前記第２の補正係数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記蛍光画像を前記補正用参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置である。
【００１７】
本態様によれば、複数の異なる距離での蛍光画像と参照画像の輝度情報から第２の補正係数を決定するだけで、蛍光画像および参照画像の距離の依存性を軽減した定量性の高い補正蛍光画像を簡易に取得することができる。【００１８】
本発明の第５の態様は、被写体に照明光および励起光を照射する光源を備える照明部と、該照明部からの励起光の照射により前記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、前記照明部からの照明光の照射により前記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前記参照画像を用いて前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像を補正する画像補正部とを備え、該画像補正部は、前記蛍光画像の輝度値を第１の補正係数で累乗した累乗後の前記蛍光画像の輝度と前記参照画像の輝度値を第２の補正係数で累乗した累乗後の前記参照画像の輝度との比が前記照明部から前記被写体までの距離が異なる場合において一致するような前記第１の補正係数で前記蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得するとともに前記第２の補正係数で前記参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得し、前記補正用蛍光画像を前記補正用参照画像により除算して補正蛍光画像を取得する蛍光観察装置である。
【００１９】
本態様によれば、複数の異なる距離での蛍光画像と参照画像の輝度情報から２つの補正係数を決定するだけで、蛍光画像および参照画像の距離の依存性を軽減した定量性の高い補正蛍光画像を簡易に取得することができる。【００２０】
上記態様においては、前記蛍光撮像部により取得された前記蛍光画像の輝度値に基づいて撮影条件を調節する撮影条件調節部を備え、前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度を前記撮影条件によって規格化することとしてもよい。【００２１】
このように構成することで、撮影条件調節部により、被写体において発生した蛍光の輝度にかかわらず適正な明るさの蛍光画像を取得することができる。この場合に、画像補正部により蛍光画像の輝度を撮影条件によって規格化することで、撮影条件調節部の撮影条件が変化しても蛍光画像の輝度値を統一することができる。【００２２】
上記態様においては、前記撮影条件調節部が前記蛍光撮像部の露光時間を調節し、前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度値を前記露光時間で除算することとしてもよい。
このように構成することで、撮影条件調節部により、蛍光撮像部の露光時間を変えて蛍光画像の明るさを調整することができる。また、蛍光撮像部の露光時間が変化しても、画像補正部により、蛍光画像を単位時間当たりの輝度値に統一することができる。【００２３】
上記態様においては、前記撮影条件調節部が前記蛍光撮像部のゲイン倍率を調節し、前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度値を前記ゲイン倍率で除算することとしてもよい。
このように構成することで、撮影条件調節部により、蛍光撮像部のゲイン倍率を変えて蛍光画像の明るさを調整することができる。また、蛍光撮像部のゲイン倍率が変化しても、画像補正部により、蛍光画像を一定の増幅値当たりの輝度値に統一することができる。【００２４】
上記態様においては、前記撮影条件調節部が前記照明部からの励起光強度を調節し、前記画像補正部が、前記蛍光画像の輝度値を前記励起光強度で除算することとしてもよい。
このように構成することで、撮影条件調節部により、被写体に照射する励起光の強度を変えて蛍光画像の明るさを調整することができる。また、照明部からの励起光強度が変化しても、画像補正部により、蛍光画像を一定の励起光強度当たりの輝度値に統一することができる。【００２５】
上記態様においては、前記戻り光撮像部により取得された前記参照画像の輝度値に基づいて撮影条件を調節する撮影条件調節部を備え、前記画像補正部が、前記参照画像の輝度を前記撮影条件によって規格化することとしてもよい。【００２６】
このように構成することで、撮影条件調節部により、被写体から戻る戻り光の輝度にかかわらず適正な明るさの参照画像を取得することができる。この場合に、画像補正部により参照画像の輝度を撮影条件によって規格化することで、撮影条件調節部の撮影条件が変化しても参照画像の輝度値を統一することができる。【００２７】
上記態様においては、前記撮影条件調節部が、前記戻り光撮像部の露光時間を調節し、前記画像補正部が、前記参照画像の輝度値を前記露光時間で除算することとしてもよい。
このように構成することで、撮影条件調節部により、戻り光撮像部の露光時間を変えて参照画像の明るさを調整することができる。また、戻り光撮像部の露光時間が変化しても、画像補正部により、参照画像を単位時間当たりの輝度値に統一することができる。【００２８】
上記態様においては、前記撮影条件調節部が、前記戻り光撮像部のゲイン倍率を調節し、前記画像補正部が、前記参照画像の輝度値を前記ゲイン倍率で除算することとしてもよい。
このように構成することで、撮影条件調節部により、戻り光撮像部のゲイン倍率を変えて参照画像の明るさを調整することができる。また、戻り光撮像部のゲイン倍率が変化しても、画像補正部により、参照画像を一定の増幅値当たりの輝度値に統一することができる。【００２９】
上記態様においては、前記撮影条件調節部が、前記照明部からの照明光強度を調節し、前記画像補正部が、前記参照画像の輝度値を前記照明光強度で除算することとしてもよい。
このように構成することで、撮影条件調節部により、被写体から戻る戻り光の強度を変えて参照画像の明るさを調整することができる。また、照明部からの照明光強度が変化しても、画像補正部により、参照画像を一定の照明光強度当たりの輝度値に統一することができる。【００３０】
本発明の第６の態様は、上記本発明の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第１の指数と前記第２の指数を算出する指数算出部を備える蛍光観察システムである。【００３１】
本態様によれば、蛍光観察に先立って、蛍光観察装置を較正装置にかけることで、標準試料を使用して撮影した画像に基づいて、指数算出部の作動により、蛍光観察装置におけるより正確な第１の指数および第２の指数を算出することができる。【００３２】
本発明の第７の１の態様は、上記本発明の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第１の補正係数を算出する補正係数算出部を備える蛍光観察システムである。
本発明の第７の２の態様は、上記本発明の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第２の補正係数を算出する補正係数算出部を備える蛍光観察システムである。
【００３３】
本発明の第７の３の態様は、上記本発明の蛍光観察装置と、該蛍光観察装置を較正する較正装置とを備え、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前記較正装置が、前記観察状態設定機構により設定された観察距離と前記蛍光観察装置により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前記第１の補正係数と前記第２の補正係数を算出する補正係数算出部を備える蛍光観察システムである。
本態様によれば、蛍光観察に先立って、蛍光観察装置を較正装置にかけることで、標準試料を使用して撮影した画像に基づいて、指数算出部の作動により、蛍光観察装置におけるより正確な第１の補正係数および第２の補正係数を算出することができる。
【００３４】
本発明の第８の１の態様は、照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬａｆｔｅｒ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
本発明の第８の２の態様は、照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬａｆｔｅｒ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
【００３５】
本発明の第９の１の態様は、照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝（ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬａｆｔｅｒ）１／ｘ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
本発明の他の第９の２の態様は、照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝（ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬａｆｔｅｒ）１／ｘ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ａ，Ｂ：定数
ｘ：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の逆数
ｙ：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の逆数。
【００３６】
本発明の第１０の１の態様は、照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬｂｅｆｏｒｅ／ＲＬａｆｔｅｒ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
本発明の他の第１０の２の態様は、照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬｂｅｆｏｒｅ／ＲＬａｆｔｅｒ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
【００３７】
本発明の第１１の１の態様は、照明部から励起光を被写体に照射して該被写体において発生した蛍光を撮影して取得された蛍光画像を、前記照明部から照明光を前記被写体に照射して該被写体から戻る戻り光を撮影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である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬｂｅｆｏｒｅ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＦＬｂｅｆｏｒｅ1/ｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
本発明の他の第１１の２の態様は、照明部からの照明光により被写体から反射した戻り光をもとに生成した参照画像を用いて前記照明部からの励起光により被写体において発生した蛍光をもとに生成した蛍光画像に以下の補正処理を蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法である。
ＦＬｒｅｖｉｃｅ＝ＦＬａｆｔｅｒ／ＲＬｂｅｆｏｒｅ
ここで、
ＦＬｒｅｖｉｃｅ：補正後の蛍光画像の輝度値
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＦＬｂｅｆｏｒｅ1/ｙ
ＦＬｂｅｆｏｒｅ，ＲＬｂｅｆｏｒｅ：取得された蛍光画像、参照画像の輝度値
Ｂ：定数
ｙ：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第１の指数を、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第２の指数で除算した値。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、距離の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という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の蛍光観察装置の挿入部と標準試料との観察距離を変更する様子を示した図である。
【図３】図１の蛍光観察装置の指数の算出方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】関心領域の大きさを変更しない場合の観察距離Ｄ０の状態の画像を示す図である。
【図４Ｂ】関心領域の大きさを変更しない場合の観察距離Ｄ１の状態の画像を示す図である。
【図４Ｃ】関心領域の大きさを変更しない場合の観察距離Ｄ２の状態の画像を示す図である。
【図５Ａ】関心領域の大きさを変更した場合の観察距離Ｄ０の状態の画像を示す図である。
【図５Ｂ】関心領域の大きさを変更した場合の観察距離Ｄ１の状態の画像を示す図である。
【図５Ｃ】関心領域の大きさを変更した場合の観察距離Ｄ２の状態の画像を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置の指数の別の算出方法を示すフローチャートである。
【図７】図１の蛍光観察装置の画像合成部が備える濃度変換テーブルの一例を示す図である。
【図８】図１の画像処理部における画像処理のフローチャートである。
【図９Ａ】補正蛍光画像の輝度値と観察距離との関係を示すグラフである。
【図９Ｂ】参考例としての補正蛍光画像の輝度値と観察距離との関係を示すグラフである。
【図１０】累乗演算処理を施した場合の蛍光画像の輝度値のずれと累乗演算処理を施さない場合の蛍光画像の輝度値のズレを比較したグラフである。
【図１１】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る蛍光観察装置の画像処理部における画像処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る蛍光観察装置の輝度値と蛍光薬剤の存在量との関係を示すグラフである。
【図１４】図１３の蛍光観察装置に対する参考例としての輝度値と蛍光薬剤の存在量との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る蛍光観察装置の画像処理部における画像処理のフローチャートである。
【図１６】本発明の第１の実施形態の第５の変形例に係る蛍光観察装置により異なる観察距離に配置された２つの同一の標準試料を同時に観察する様子を示した図である。
【図１７Ａ】本発明の第１の実施形態の第５の変形例に係る蛍光観察装置による蛍光画像の輝度値と観察距離との関係を示した図である。
【図１７Ｂ】本発明の第１の実施形態の第５の変形例に係る蛍光観察装置による参照画像の輝度値と観察距離との関係を示した図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態の第８の変形例に係る蛍光観察装置により標準試料における観察距離が異なる２箇所の関心領域を同時に観察する様子を示した図である。
【図１９】本発明の第１の実施形態の第９の変形例に係る蛍光観察装置により標準試料における観察距離が異なる３箇所以上の関心領域を同時に観察する様子を示した図である。
【図２０】本発明の第１の実施形態の第１０の変形例に係る蛍光観察装置により標準試料における連続的な距離変化を含む関心領域を同時に観察する様子を示した図である。
【図２１】補正係数ごとの関心領域内のＦＬ／ＲＬａの標準偏差を示す図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２３】図２２の蛍光観察装置の蛍光画像規格部が備えるゲイン変換テーブルの一例を示す図である。
【図２４】図２２の画像処理部における画像処理のフローチャートである。
【図２５】本発明の第３の実施形態に係る蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２６】図２５の蛍光観察装置の蛍光画像規格部が備える励起光強度変換テーブルの一例を示す図である。
【図２７】図２５の画像処理部における画像処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察システム、蛍光観察装置、蛍光観察装置の作動方法および蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察システム１５０は、図１に示すように、蛍光観察装置１０１と、蛍光観察装置１０１に組み合わせられる較正装置１０２とを備える。蛍光観察装置１０１は、内視鏡装置であって、体腔内に挿入される細長い挿入部２と、挿入部２の先端２ａから射出させる照明光を発する光源１０を備える照明ユニット（照明部）２０と、挿入部２内に配置され、被写体である観察対象部位Ｘの画像情報を取得する撮像ユニット３０と、撮像ユニット３０により取得された画像情報を演算処理する画像処理部５０と、画像処理部５０により処理された画像等を表示するモニタ４とを備えている。
【００４１】
光源１０は、照明光を発するキセノンランプ１２と、キセノンランプ１２から発せられた照明光から励起光を含む白色光（照明光）を切り出すフィルタ１４と、フィルタ１４により切り出された励起光を含む白色光を集光するカップリングレンズ１６とを備えている。フィルタ１４は、例えば、波長帯域が４００〜７５０ｎｍの励起光を含む白色光を切り出すようになっている。
【００４２】
照明ユニット２０は、挿入部２の長手方向の略全長にわたって配置され、カップリングレンズ１６によって集光された励起光を含む白色光を挿入部２の先端２ａまで導光するライトガイドファイバ２２と、挿入部２の先端２ａに配置され、ライトガイドファイバ２２により導光されてきた励起光を含む白色光を拡散させて観察対象部位Ｘに照射させる拡散レンズ２４とが備えられている。
【００４３】
撮像ユニット３０は、照明ユニット２０により励起光を含む白色光が照射された観察対象部位Ｘから戻る戻り光を集光する対物レンズ３２と、対物レンズ３２により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白色光を透過するダイクロイックミラー３４とを備えている。対物レンズ３２は、挿入部２の先端２ａに前記拡散レンズ２４と並列して配置されている。
【００４４】
この撮像ユニット３０には、ダイクロイックミラー３４により反射された励起光および蛍光のうち励起光を遮断して蛍光（例えば、近赤外蛍光）のみを透過させる励起光カットフィルタ３６と、この励起光カットフィルタ３６を透過した蛍光およびダイクロイックミラー３４を透過した白色光をそれぞれ集光する２つの集光レンズ３８と、集光レンズ３８により集光された蛍光を撮影して蛍光画像情報を取得する蛍光撮像部４２および集光レンズ３８により集光された白色光を撮影して参照画像情報を取得する白色光撮像部（戻り光撮像部）４４とが備えられている。
【００４５】
励起光カットフィルタ３６は、例えば、波長帯域が７６５〜８５０ｎｍの蛍光のみを透過させるようになっている。
蛍光撮像部４２は、例えば、蛍光用の高感度モノクロＣＣＤである。白色光撮像部４４は、例えば、白色光用のカラーＣＣＤであり、モザイクフィルタ（図示略）を備えている。
【００４６】
画像処理部５０は、蛍光撮像部４２により取得された蛍光画像情報から２次元的な蛍光画像を生成する蛍光画像生成部５２および蛍光撮像部４２の露光時間（撮影条件）を調節する蛍光露光時間調節部（撮影条件調節部）５４と、白色光撮像部４４により取得された参照画像情報から２次元的な参照画像を生成する参照画像生成部５６および白色光撮像部４４の露光時間（撮影条件）を調節する白色光露光時間調節部（撮影条件調節部）５８と、参照画像生成部５６により生成された参照画像を用いて蛍光画像生成部５２により生成された蛍光画像を補正する画像補正部６０とを備えている。
【００４７】
蛍光露光時間調節部５４は、蛍光画像生成部５２により生成された蛍光画像の輝度値に基づいて蛍光撮像部４２の露光時間を調節するようになっている。
同様に、白色光露光時間調節部５８は、参照画像生成部５６により生成された参照画像の輝度値に基づいて白色光撮像部４４の露光時間を調節するようになっている。
【００４８】
画像補正部６０は、蛍光画像生成部５２により生成された蛍光画像の輝度を規格化する蛍光画像規格部６２および輝度が規格化された蛍光画像に演算処理を施す蛍光画像前処理部６４と、参照画像生成部５６により取得された参照画像の輝度を規格化する参照画像規格部６６および輝度が規格化された参照画像に演算処理を施す参照画像前処理部６８と、参照画像前処理部６８により取得された補正用参照画像を用いて蛍光画像前処理部６４により取得された補正用蛍光画像を除算し補正蛍光画像Ｋを取得する除算処理部７２とを備えている。
【００４９】
蛍光画像規格部６２は、蛍光画像生成部５２から蛍光画像の輝度値を読み出して、蛍光露光時間調節部５４により設定された蛍光撮像部４２の露光時間で除算するようになっている。
【００５０】
蛍光画像前処理部６４は、所定の強度の励起光を観察対象部位Ｘに向けて照射したときに蛍光撮像部４２により取得され、蛍光画像規格部６２により規格化された蛍光画像の輝度の観察距離Ｄｎにおける距離特性を累乗近似して得られる第１の指数αの逆数１／α（または−１／α）で、規格化後の蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得するようになっている。具体的には、以下のような累乗演算を行うようになっている。
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｘ・・・（１）
ここで、ＦＬａｆｔｅｒ：補正用蛍光画像の輝度値、ＦＬｂｅｆｏｒｅ：蛍光画像の輝度値、ｘ：１／αまたは−１／α、α：第１の指数、Ａ：定数
この累乗演算により、距離の変化に対して輝度が比例（−１／αの場合は反比例）する補正用蛍光画像が取得される。
【００５１】
同様に、参照画像規格部６６は、参照画像生成部５６から参照画像の輝度情報を読み出して、白色光露光時間調節部５８により設定された白色光撮像部４４の露光時間で除算するようになっている。
【００５２】
また、参照画像前処理部６８は、所定の強度の白色光を観察対象部位Ｘに向けて照射したときに白色光撮像部４４により取得され、参照画像規格部６６により規格化された参照画像の輝度の観察距離Ｄｎにおける距離特性を累乗近似して得られる第２の指数βの逆数１／β（または−１／β）で、規格化後の参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得するようになっている。具体的には、以下のような累乗演算を行うようになっている。
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｙ・・・（２）
ここで、ＲＬａｆｔｅｒ：補正用参照画像の輝度値、ＲＬｂｅｆｏｒｅ：参照画像の輝度値、ｙ：１／βまたは−１／β、β：第２の指数、Ｂ：定数
この累乗演算により、距離の変化に対して輝度が比例（−１／βの場合は反比例）する補正用参照画像が取得される。
【００５３】
この場合において、第１の指数αおよび第２の指数βは、蛍光観察に先立つ測定により、図２に示すように、挿入部２の先端２ａに対して標準試料８１を対向させて配置し、較正装置１０２を用いて以下の通りにして決定される。
較正装置１０２は、挿入部２の先端２ａと標準試料８１との間の距離（以下、「観察距離」とする。）Ｄｎを変更する直動ステージ（観察状態設定機構）９２と、直動ステージ９２の位置を制御するステージ制御部９４と、観察距離Ｄｎの距離情報を検出する距離情報検出部９６と、第１の指数αおよび第２の指数βを算出する依存定数決定部（指数算出部）９８とを備えている。
【００５４】
依存定数決定部９８は、蛍光画像規格部６２および参照画像規格部６６から送られてくる規格化後の蛍光画像および参照画像と、距離情報検出部９６により検出された距離情報とに基づいて第１の指数αおよび第２の指数βを算出するようになっている。
標準試料８１としては、例えば、豚の大腸の組織に蛍光色素を注入したものなど生体の光学特性に近いものが望ましい。
【００５５】
以下、依存定数決定部９８による第１の指数αおよび第２の指数βの算出方法について図３のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステージ制御部９４の作動により、観察距離Ｄｎが設定され（ステップＳＣ１）、そのときの観察距離Ｄｎが距離情報検出部９６により検出されて依存定数決定部９８に送られる。この状態で、標準試料８１に対して照明ユニット２０から励起光を含む白色光が照射される。そして、蛍光撮像部４２および白色光撮像部４４により蛍光および白色光が撮影され、蛍光画像生成部５２および参照画像生成部５６により蛍光画像および参照画像が取得される（ステップＳＣ２）。
【００５６】
次に、取得された蛍光画像および参照画像のあらかじめ定められた領域（以下、「関心領域」という。）の輝度値の平均値を算出する（ステップＳＣ３）。
輝度値の求め方を以下の参考例を例示して説明する。
例えば、図２に示すように、標準試料８１に対し、観察距離ＤｎをＤ０、Ｄ１、Ｄ２（Ｄ０＜Ｄ１＜Ｄ２）に変更しながら照明光を照射し、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃに示すような蛍光画像を取得したとする。同図において、符号８３は蛍光撮像部４２の視野を示し、符号８５は関心領域を示している。
【００５７】
標準試料８１中の蛍光強度が一定の場合、例えば、被写体である標準試料８１の表面が略平坦な場合には、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、観察距離Ｄｎにかかわらず関心領域８５の大きさを一定にして輝度値を算出する。一方、標準試料８１中の蛍光強度が一定ではない場合、例えば、標準試料８１の表面に凹凸がある場合や標準試料８１中の蛍光分布にむらがある場合には、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、観察距離Ｄｎに応じて関心領域８５の大きさを変更して輝度値を算出する。関心領域８５の大きさを変更することで、観察距離Ｄｎを変更しても同一部位の輝度値を得ることができる。
【００５８】
続いて、蛍光画像規格部６２および参照画像規格部６６により、蛍光画像および参照画像から算出された関心領域における輝度値の平均値が露光時間で除算されて規格化された後（ステップＳＣ４）、依存定数決定部９８に送られて輝度値が距離情報と対応づけられてプロットされる（ステップＳＣ５）。
【００５９】
ステージ制御部９４は、あらかじめ定められた回数ａ（ａは少なくとも２以上）だけ上記ステップＳＣ１〜ＳＣ６を複数回にわたって繰り返す（ステップＳＣ６）。例えば、観察距離ＤｎをＤ０、Ｄ１というように変更し、得られた距離特性を累乗近似、すなわち、累乗関数Ｄα，Ｄβに回帰することにより回帰曲線が得られ（ステップＳＣ７）、観察距離Ｄｎに対する依存性を示す第１の指数α、第２の指数βが算出される（ステップＳＣ８）。参考例として、回帰曲線から第１の指数αおよび第２の指数βを求めた結果を図１７Ａ，１７Ｂに示す。図１７Ａ，１７Ｂにおいて縦軸は蛍光画像または参照画像の輝度値を示し、横軸は観察距離Ｄｎを示している。
【００６０】
このようにすることで、依存定数決定部９８により、観察距離Ｄｎとこれに対応する蛍光画像および参照画像の正確な指数を決定することができる。依存定数決定部９８において決定された第１の指数αは蛍光画像前処理部６４に送られ、第２の指数βは参照画像前処理部６６に送られる。
【００６１】
本実施形態においては、距離情報検出部９６を備えず、手動により、依存定数決定部９８に観察距離Ｄｎの距離情報を入力することとしてもよい。
また、本実施形態においては、規格化前の蛍光画像および参照画像の関心領域の輝度値の平均値を算出した後（図３のステップＳＣ３参照）、これを輝度値として露光時間で除算して規格化することとしたが（同ＳＣ４参照）、これに代えて、例えば図６のフローチャートに示すように、蛍光画像全体の輝度および参照画像全体の輝度をそれぞれ露光時間で除算して規格化した後（ステップＳＣ３´）、規格化した蛍光画像および参照画像の関心領域の輝度値の平均値を算出することとしてもよい（ステップＳＣ４´）。
【００６２】
また、前記画像処理部５０には、参照画像生成部５６で生成された参照画像Ｓと画像補正部７５で生成された補正蛍光画像Ｋとを合成した画像を生成する画像合成部７４が備えられている。画像合成部７４は、除算処理部７２により取得された補正蛍光画像Ｋと参照画像生成部５６により生成された参照画像Ｓとを合成してモニタ４に同時に並列に配置して表示させるようになっている。また、画像合成部７４は、図７に示すような、補正蛍光画像Ｋの輝度値と蛍光薬剤の存在量（すなわち、蛍光薬剤の濃度）とが対応づけられた濃度変換テーブル８７を備え、モニタ４に特定の領域の蛍光濃度を表示させるようになっている。
【００６３】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置１０１および蛍光画像処理方法の作用について説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１０１を用いて、例えば、生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察するには、体腔内に挿入部２を挿入して先端２ａを観察対象部位Ｘに対向させる。
【００６４】
この状態で、照明ユニット２０を作動させて、キセノンランプ１２から発せられフィルタ１４によって切り出された励起光を含む白色光をカップリングレンズ１６により集光し、ライトガイドファイバ２２に入射させる。ライトガイドファイバ２２に入射された励起光を含む白色光は挿入部２の先端２ａへと導光され、拡散レンズ２４によって拡散されて観察対象部位Ｘに照射される。
【００６５】
観察対象部位Ｘにおいては、内部に含まれている蛍光薬剤が励起光によって励起されることにより蛍光が発せられるとともに、観察対象部位Ｘの表面において白色光が反射させられる。蛍光および白色光の戻り光は、挿入部２の対物レンズ３２により集光され、ダイクロイックミラー３４により波長ごとに分岐される。
【００６６】
ダイクロイックミラー３４において、励起波長以上の光、すなわち、励起光および蛍光は反射され、励起波長より短い波長の白色光は透過させられる。
ダイクロイックミラー３４により反射された励起光および蛍光は、励起光カットフィルタ３６により励起光が除去されて、蛍光のみが集光レンズ３８によって集光される。そして、蛍光撮像部４２により撮影されて蛍光画像情報として取得される。
また、ダイクロイックミラー３４を透過した白色光は、集光レンズ３８によって集光されて白色光撮像部４４により撮影され、参照画像情報として取得される。
蛍光画像情報と参照画像情報は、どちらから先に取得してもよいし同時に取得することとしてもよい。
【００６７】
蛍光撮像部４２により取得された蛍光画像情報および白色光撮像部４４により取得された参照画像情報は、それぞれ画像処理部５０に入力されて画像処理される。以下、画像処理部５０における画像処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。
画像処理部５０において、蛍光画像情報は蛍光画像生成部５２に入力され、２次元的な蛍光画像が生成される。この場合に、蛍光露光時間調節部５４により、蛍光画像生成部５２によって生成された蛍光画像の輝度値に基づいて蛍光撮像部４２の露光時間が設定される（ステップＳＦ１）。これにより、蛍光画像生成部５２において、観察対象部位Ｘにおいて発生した蛍光の輝度にかかわらず適正な明るさの蛍光画像が取得される（ステップＳＦ２）。
【００６８】
同様にして、参照画像情報は参照画像生成部５６に入力され、２次元的な参照画像が生成される。この場合に、白色光露光時間調節部５８により、参照画像生成部５６によって生成された参照画像の輝度値に基づいて白色光撮像部４４の露光時間が調節される（ステップＳＲ１）。これにより、参照画像生成部５６において、観察対象部位Ｘから戻る白色光の輝度にかかわらず適正な明るさの参照画像が取得される（ステップＳＲ２）。
【００６９】
蛍光画像生成部５２により生成された蛍光画像および参照画像生成部５６により生成された参照画像は、それぞれ画像補正部６０へと送られる。
画像補正部６０においては、まず、蛍光画像規格部６２により蛍光画像の輝度値が蛍光撮像部４２の露光時間で除算される（ステップＳＦ３）。これにより、蛍光画像における露光時間の相違が規格化され、蛍光画像が単位時間当たりの輝度値に統一される。また、参照画像規格部６６により参照画像の輝度値が白色光撮像部４４の露光時間で除算される（ステップＳＲ３）。これにより、参照画像における露光時間の相違が規格化され、参照画像が単位時間当たりの輝度値に統一される。
【００７０】
蛍光画像規格部６２により輝度が規格化された蛍光画像は蛍光画像前処理部６４に送られるとともに、参照画像規格部６６により輝度が規格化された参照画像は参照画像前処理部６８へと送られる。
【００７１】
続いて、蛍光画像前処理部６４において、上記補正演算式（１）により、蛍光画像の画素ごとの輝度値が第１の指数αの逆数１／αで累乗される（ステップＳＦ４）。これにより、距離の累乗の情報が除去され、距離の変化に対して輝度が比例する補正用蛍光画像が取得される。また、参照画像前処理部６８において、上記補正演算式（２）により、参照画像の画素ごとの輝度値が第２の指数βの逆数１／βで累乗される（ステップＳＲ４）。これにより、距離の累乗の情報が除去され、距離の変化に対して輝度が比例する補正用参照画像が取得される。
【００７２】
補正用蛍光画像および補正用参照画像はそれぞれ除算処理部７２に送られ、補正用蛍光画像が補正用参照画像で除算される（ステップＳＦＲ５）。上記累乗演算処理により補正用蛍光画像および補正用参照画像は互いに距離の変化に対して輝度が比例する関係になっているので、補正用蛍光画像を補正用参照画像で除算することで、図９Ａに示されるように、距離の依存性が相殺され精度よく補正された定量性のある補正蛍光画像Ｋを取得することができる。
【００７３】
除算処理部７２により取得された補正蛍光画像Ｋと補正用参照画像は画像合成部７４に送られる。画像合成部７４においては、補正蛍光画像Ｋと参照画像Ｓとが合成されてモニタ４上に同時に表示されたり、濃度変換テーブル８７に基づいて特定の領域の蛍光濃度がモニタ４上に表示されたりする。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る蛍光観察装置１０１および蛍光画像処理方法によれば、蛍光画像および参照画像に含まれる距離の累乗の情報を同様にした後に蛍光画像を補正処理することで、蛍光画像および参照画像の距離の依存性が相殺された定量性の高い補正蛍光画像Ｋを取得して観察を行うことができる。これにより、補正蛍光画像Ｋの輝度値から病変部を正確に診断することが可能となる。
【００７５】
参考例として、累乗演算処理を施さずに蛍光画像を参照画像で除算した場合の蛍光画像の輝度値と観察距離Ｄｎの関係を図９Ｂに示す。累乗演算処理を施していない蛍光画像および参照画像は互いに距離の累乗の情報を含んでいるため、単に蛍光画像を参照画像で除算しただけでは距離の依存性を完全に相殺することができず、除算後の蛍光画像に距離の影響が残る。図１０において、累乗演算を行った場合と累乗演算を行わなかった場合の蛍光画像の観察距離Ｄｎと輝度値の平均値からのずれの関係を示す。同図において、縦軸は輝度値の平均値からのずれ（％）を示し、横軸は観察距離Ｄｎを示している。
【００７６】
また、本実施形態においては、蛍光画像前処理部６４の補正係数としてｘ＝１／α、参照画像前処理部６８の補正係数としてｙ＝１／βを例示したが、ｘ，ｙの両方に定数ｋをかけた補正係数を用いてもよい。このようにした場合も同様の効果が得られる。
また、定数ｋの値としてαまたはβを選んだ場合には、蛍光画像前処理部６４および参照画像前処理部６８の一方の補正係数を１にすることができ、計算量を減らすことができる。
【００７７】
本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、第１の変形例として、図１１に示すように、較正装置を備えない蛍光観察装置１００のみの構成としてもよい。この場合、蛍光画像前処理部６４にはあらかじめ定められた補正係数ｘが保存され、参照画像前処理部６６にはあらかじめ定められた補正係数ｙが保存されていることとすればよい。
【００７８】
第２の変形例としては、例えば、図１２のフローチャートに示されるように、画像補正部６０において、除算処理部７２と画像合成部７４の間に後処理部（図示略）を設け、後処理部が除算処理部７２により取得された補正蛍光画像Ｋの画素ごとの輝度値をさらに第１の指数αで累乗することとしてもよい（ステップＳＦＲ６）。このようにすることで、後処理部により、図１３に示されるように、補正蛍光画像Ｋの輝度値と蛍光薬剤の存在量（すなわち、蛍光薬剤の濃度）が比例関係を保ちつつ距離の依存性を低減することができる。参考例として、図１４において、後処理部において第１の指数αで累乗しない場合の補正蛍光画像Ｋの輝度値と蛍光薬剤の濃度との関係を示す。
【００７９】
本実施形態においては、画像補正部６０が蛍光画像前処理部６４を備えることとしたが、第３の変形例として、例えば、蛍光画像前処理部６４を備えず、参照画像前処理部６８が、第１の指数αを第２の指数βで除算した第３の指数α／β（または−α／β）で参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得することとしてもよい。
【００８０】
この場合、図１５のフローチャートに示すように、蛍光画像規格部６２により規格化された蛍光画像が除算処理部７２に送られ、参照画像前処理部６８において以下のような累乗演算が行われることとすればよい（ステップＳＲ４´）。
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｚ・・・（３）
ここで、ＲＬａｆｔｅｒ：補正用参照画像の輝度値、ＲＬｂｅｆｏｒｅ：参照画像の輝度値、ｚ：第３の指数（α／βまたは−α／β）、α：第１の指数、β：第２の指数、Ｂ：定数
このようにすることで、画像補正部６０において、累乗演算を１回行うだけで距離の影響を精度よく補正し、輝度値と蛍光薬剤の存在量とが正比例の関係を有する補正蛍光画像Ｋを取得することができる。
【００８１】
本実施形態においては、画像補正部６０が参照画像前処理部６６を備えることとしたが、第４の変形例として、例えば、参照画像前処理部６６を備えず、蛍光画像前処理部６４が、第２の指数βを第１の指数αで除算した第４の指数β／α（または−β／α）、すなわち、第３の指数α／β（または−α／β）の逆数で蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得することとしてもよい。
【００８２】
この場合、参照画像規格部６６により規格化された参照画像が除算処理部７２に送られ、蛍光画像前処理部６４において以下のような累乗演算が行われることとすればよい。
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｚ´・・・（４）
ここで、ＦＬａｆｔｅｒ：補正用蛍光画像の輝度値、ＦＬｂｅｆｏｒｅ：蛍光画像の輝度値、ｚ´：第４の指数β／α（または−β／α）、α：第１の指数、β：第２の指数、Ａ：定数
このようにすることで、画像補正部６０において、累乗演算を１回行うだけで距離の影響を精度よく補正することができる。
【００８３】
第３の変形例においては、参照画像前処理部６８が、補正係数ｚとしての第３の指数α／β（または−α／β）で参照画像の輝度値を累乗して補正用参照画像を取得することとしているが、第５の変形例として、図示しない依存定数決定部（補正係数算出部）により、補正係数ｚに代えて、以下の手法で定められた補正係数（第２の補正係数）ａを用いることとしてもよい。
【００８４】
図１６に示すように、蛍光撮像部４２および白色光撮像部４４の視野範囲内に２つの同一の標準試料８１を異なる観察距離Ｄ０、Ｄ１に配置して同時に観察した場合に、観察距離Ｄ０に配置した補正蛍光画像の関心領域８５から得られる輝度値と観察距離Ｄ１に配置した補正蛍光画像の関心領域８５から得られる輝度値がほぼ一致するような補正係数ａを設定する。
【００８５】
具体的には、以下の演算式により得られる補正係数ａ、すなわち、観察距離Ｄ０に配置した標準試料８１の参照画像の輝度値を補正係数ａで累乗した補正用参照画像に対する蛍光画像の比と、観察距離Ｄ１に配置した標準試料８１の参照画像の輝度値を補正係数ａで累乗した補正用参照画像に対する蛍光画像の比とがほぼ一致するような補正係数ａを算出する。
ＦＬ（ＤＯ）／ＲＬ（ＤＯ）ａ＝ＦＬ（Ｄ１）／ＲＬ（Ｄ１）ａ・・・（５）
ａ＝ｌｏｇ（ＦＬ（Ｄ１）／ＦＬ（ＤＯ））／ｌｏｇ（ＲＬ（Ｄ１）／ＲＬ（Ｄ０））・・・（６）
ここで、ＦＬ（ＤＯ）：観察距離ＤＯにおける蛍光画像の輝度値、ＲＬ（ＤＯ）：観察距離ＤＯにおける参照画像の輝度値、ＦＬ（Ｄ１）：観察距離Ｄ１における蛍光画像の輝度値、ＲＬ（Ｄ１）：観察距離Ｄ１における参照画像の輝度値
【００８６】
参照画像前処理部６８は、以下の演算式により生体の体腔内の観察対象部位Ｘの補正用参照画像を取得し、除算処理部７２に送る。
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅａ・・・（７）
【００８７】
（５），（６）式により、観察距離が異なる２点（Ｄ０とＤ１）において、補正蛍光画像Ｋの輝度値が一致するように補正係数ａが算出されている。一方、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）のように蛍光画像の輝度値と参照画像の輝度値の距離依存性は距離の累乗の指数が異なるが、両方ともおおよそ距離の累乗に反比例する関係にある。このため、観察距離が異なる２点で決められた補正係数ａの値は第３の指数α／βと近い値になり、補正係数ａを用いた補正を観察距離Ｄ０，Ｄ１以外の観察距離の画像に対して行なっても、距離の依存性の違いを軽減することができる。
【００８８】
観察距離Ｄ０とＤ１の距離が近いと、それぞれの距離における蛍光画像の輝度値と参照画像の輝度値の違いが小さく誤差が生じ易いため、観察距離Ｄ０とＤ１の距離が離れているほど好ましい。
観察距離Ｄｎを変更して複数回画像を取得し、累乗近似から指数を求めることなく、観察距離ＤＯ，Ｄ１が分からなくても補正係数ａを算出することができ、簡易に補正係数ａを設定することができる。
【００８９】
第４の変形例においては、蛍光画像前処理部６４が、第３の指数の逆数であるβ／α（または−β／α）で蛍光画像の輝度値を累乗して補正用蛍光画像を取得することとしているが、第６の変形例として、第５の変形例で算出した補正係数ａの逆数（第１の補正係数）１／ａで補正することとしてもよい。
具体的には、
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅ（１／ａ）・・・（８）
このような構成にすることで、第５の変形例と同様の効果を奏することができる。
【００９０】
第４の変形例においては、参照画像前処理部６４の補正値として、観察距離Ｄｎが異なる２つの同一の標準試料８１における補正蛍光画像の輝度値がほぼ一致するような補正係数ａを設定することしたが、第７の変形例としては、以下の演算式により得られる補正係数（第１の補正係数、第２の補正係数）ｂ，ｃをそれぞれ蛍光画像前処理部６４，参照画像前処理部６８の補正係数として設定することとしてもよい。
ＦＬ（ＤＯ）ｂ／ＲＬ（ＤＯ）ｃ＝ＦＬ（Ｄ１）ｃ／ＲＬ（Ｄ１）ｃ・・・（９）
ｃ／ｂ＝ｌｏｇ（ＦＬ（Ｄ１）／ＦＬ（ＤＯ））／ｌｏｇ（ＲＬ（Ｄ１）／ＲＬ（Ｄ０））・・・（１０）
【００９１】
（１０）式では、ｂとｃの比は求まるが、数値は決定できない。そこで、ｂの値を任意に設定（例えば２）し、（１０）式からｃの値を決定する。これに代えて、ｃの値を任意に設定した後、（１０）式からｂの値を決定することとしてもよい。
決定した補正係数ｂを蛍光画像前処理部６４に設定し、蛍光画像前処理部６４では以下の演算を行なう。
ＦＬａｆｔｅｒ＝Ａ×ＦＬｂｅｆｏｒｅｂ・・・（１１）
【００９２】
決定した補正係数ｃを参照画像前処理部６８に設定し、参照画像前処理部６８では以下の演算を行なう。
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｃ・・・（１２）
ここで、補正係数ｃを補正係数ｂで割った値は、第４の変形例で算出した補正係数ａと等しく、第３の指数α／βに近い値となる。本変形例においても、第４の変形例と同等の効果を奏する。
【００９３】
第５〜７の変形例においては、２つの同一の標準試料８１を異なる観察距離Ｄ０、Ｄ１に配置してそれぞれの関心領域８５から得られる輝度値により補正係数ａを算出することとしたが、第８の変形例としては、図１８に示すように、蛍光撮像部４２および白色光撮像部４４の視野範囲内に標準試料８１を斜めに配置し、１つの標準試料８１において観察距離Ｄｎが異なる２箇所の関心領域８５から得られる輝度値により補正係数ａを算出することとしてもよい。
【００９４】
この場合、本実施形態と同様に、観察距離Ｄ０における補正蛍光画像の関心領域８５から得られる輝度値と観察距離Ｄ１における補正蛍光画像の関心領域８５から得られる輝度値がほぼ一致するような補正係数ａや補正係数ｂ，ｃを算出することとすればよい。このようにすることで、１つの標準試料８１だけで補正係数ａ，ｂ，ｃを容易に設定することができる。
【００９５】
第５の変形例においては、観察距離Ｄｎが異なる２箇所の関心領域８５から得られる輝度値により補正係数ａを設定することとしたが、第９の変形例としては、図１９に示すように、蛍光撮像部４２および白色光撮像部４４の視野範囲内に斜めに配置した標準試料８１において３箇所以上の関心領域８５から得られる輝度値のうち、観察距離Ｄｎが互いに近い２箇所の関心領域８５どうしの輝度値により補正係数ａを算出することとしてもよい。
【００９６】
例えば、観察距離Ｄ０の関心領域８５から得られる輝度値と観察距離Ｄ１の関心領域８５から得られる輝度値がほぼ一致するような補正係数ａ０１と、観察距離Ｄ１の関心領域８５から得られる輝度値と観察距離Ｄ２の関心領域８５から得られる輝度値がほぼ一致するような補正係数ａ０２を算出し、各補正係数ａ０１，ａ０２の平均値（ａ＝（ａ０１＋ａ０２）／２）により、補正係数ａを決定することとすればよい。このようにすることで、複数の関心領域８５の輝度値に基づき補正係数ａの誤差を低減することができる。
【００９７】
第１０の変形例としては、図２０に示すように、蛍光撮像部４２および白色光撮像部４４の視野範囲内に斜めに配置した標準試料８１において、例えば、観察距離Ｄ０から観察距離Ｄ１の連続的な距離変化を含む範囲内を関心領域８５として設定し、補正係数ａを１から０，０５刻みで変化させて関心領域８５内の全画素ごとにＦＬ／ＲＬａを算出するとともに、図２１に示すように、補正係数ａごとの関心領域８５内のＦＬ／ＲＬａの標準偏差σを算出し、標準偏差σが最小となる補正係数ａを設定することとしてもよい。このようにすることで、補正係数ａの誤差をより低減することができる。
【００９８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置、蛍光観察装置の作動方法および蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法について説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置２００は、図２２に示すように、画像処理部２５０が、蛍光露光時間調節部５４に代えて、蛍光撮像部４２により取得される蛍光画像情報を増幅するゲイン値（撮影条件、ゲイン倍率）を調節する蛍光ゲイン値調節部（撮影条件調節部）２５４を備える点で、第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１００，１０１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００９９】
蛍光ゲイン値調節部２５４は、蛍光画像生成部５２により生成された蛍光画像の輝度値に基づいて蛍光撮像部４２のゲイン値を調節するようになっている。
蛍光画像規格部６２は、蛍光ゲイン値調節部２５４により設定された蛍光撮像部４２のゲイン値が入力されるようになっている。また、蛍光画像規格部６２は、図２３に示すようなゲイン値とゲイン増倍率とが対応づけられたゲイン倍率変換テーブル２８７を備えている。
【０１００】
このように構成された蛍光観察装置２００においては、図２４のフローチャートに示されるように、蛍光ゲイン値調節部２５４により、蛍光画像生成部５２によって生成された蛍光画像の輝度値に基づいて蛍光撮像部４２のゲイン値が設定される（ステップＳＧ１）。これにより、蛍光画像生成部５２において、観察対象部位Ｘにおいて発生した蛍光の入射光量にかかわらず適正な明るさの蛍光画像が得られる（ステップＳＧ２）。
蛍光画像規格部６２においては、蛍光画像生成部５２から読み出される蛍光画像の輝度値が、蛍光撮像部４２による蛍光画像の取得時のゲイン値に対応するゲイン増倍率で除算される（ステップＳＧ３）。これにより、蛍光画像におけるゲイン値の影響が規格化され、蛍光画像を一定の増幅値当たりの輝度値に統一することができる。
【０１０１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る蛍光観察装置、蛍光観察装置の作動方法および蛍光観察装置が行う蛍光画像処理方法について説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置３００は、図２５に示すように、光源３１０が、半導体レーザ３１２をさらに備え、画像処理部３５０が、蛍光露光時間調節部５４および白色光露光時間調節部５８に代えて、照明ユニット２０から発せられる励起光の調光レベルを調節する励起光調光部（撮影条件調節部）３５４および照明光の調光レベルを調節する白色光調光部（撮影条件調節部）３５８を備える点で、第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１００，１０１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
光源３１０は、キセノンランプ１２と、キセノンランプ制御部１３と、キセノンランプ１２から発せられた照明光のうち赤外線を遮断して白色光のみを透過させる赤外線カットフィルタ３１４と、波長帯域が７４０ｎｍの励起光を発する半導体レーザ３１２と、半導体レーザ制御部３１３と、赤外線カットフィルタ３１４を透過した白色光を透過し、半導体レーザ３１２から射出された励起光を反射して白色光と励起光とを同一光路へと導く光源ダイクロイックミラー３１５とを備えている。赤外線カットフィルタ３１４は、例えば、波長帯域が４００〜６８０ｎｍの白色光のみを透過させるようになっている。符号３１６Ａは、赤外線カットフィルタ３１４を透過した白色光を集光する第１のカップリングレンズを示し、符号３１６Ｂは、光源ダイクロイックミラー３１５により同一光路に導光された白色光および励起光を集光する第２のカップリングレンズを示している。
【０１０３】
励起光調光部３５４は、蛍光画像生成部５２により生成された蛍光画像の輝度値に基づき、半導体レーザ制御部３１３による半導体レーザ３１２の調光レベルを調節するようになっている。
同様に、白色光調光部３５８は、参照画像生成部５６により生成された参照画像の輝度値に基づき、キセノンランプ制御部１３によるキセノンランプ１２の調光レベルを調節するようになっている。
【０１０４】
蛍光画像規格部６２には、励起光調光部３５４により設定された半導体レーザ制御部３１３の調光レベルが入力されるようになっている。蛍光画像規格部６２は、図２６に示すような調光レベルと励起光強度とが対応づけられた励起光強度変換テーブル３８７を有している。
同様に、参照画像規格部６６には、白色光調光部３５８により設定されたキセノンランプ制御部１３の調光レベルが入力されるようになっている。参照画像規格部６６は、調光レベルと白色光強度（照明光強度）とが対応づけられた白色光強度変換テーブル（図示略）を有している。励起光強度および白色光強度は、それぞれ最小値を基準とした強度比により決定することとすればよい。
【０１０５】
このように構成された蛍光観察装置３００においては、キセノンランプ１２から発せられ赤外線カットフィルタ３１４を透過して第１のカップリングレンズ３１６Ａにより集光された白色光が光源ダイクロイックミラー３１５を透過させられるとともに、半導体レーザ３１２から発せられた励起光が光源ダイクロイックミラー３１５により反射され、それぞれ同一光路を通って第２のカップリングレンズ３１６Ｂにより集光されライトガイドファイバ２２に入射させられる。
【０１０６】
画像補正部６０においては、図２７のフローチャートに示すように、励起光調光部３５４により、蛍光画像生成部５２によって生成された蛍光画像の輝度値に基づいて半導体レーザ制御部３１３の調光レベルが設定される（ステップＳＬ１）。これにより、蛍光画像生成部５２において、観察対象部位Ｘにおいて発生する蛍光の強度を変えて適正な明るさの蛍光画像が取得される（ステップＳＬ２）。
同様にして、白色光調光部３５８により、参照画像生成部５６によって生成された参照画像の輝度値に基づいてキセノンランプ制御部１３の調光レベルが設定される（ステップＳＭ１）。これにより、参照画像生成部５６において、観察対象部位Ｘから戻る白色光の強度を変えて適正な明るさの参照画像が取得される（ステップＳＭ２）。
【０１０７】
そして、蛍光画像規格部６２により、蛍光画像生成部５２から読み出される蛍光画像の輝度値が、半導体レーザ制御部３１３の調光レベルに対応する励起光強度で除算される（ステップＳＬ３）。これにより、励起光の調光レベルの影響が規格化され、蛍光画像を一定の励起光強度当たりの輝度値に統一することができる。
また、参照画像規格部６６により、参照画像生成部５６から読み出される参照画像の輝度値が、キセノンランプ制御部１３の調光レベルに対応する白色光強度で除算される（ステップＳＭ３）。これにより、照明光の調光レベルの影響が規格化され、参照画像を一定の白色光強度当たりの輝度値に統一することができる。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
また、上記各実施形態においては、近赤外蛍光や白色光を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、近赤外蛍光に代えて可視領域の蛍光を用いることとしてもよいし、白色光に代えて可視領域の励起光を用いることとしてもよい。また、例えば、蛍光画像前処理部６４および参照画像前処理部６８において、蛍光撮像部４２および白色光撮像部４４のノイズ成分を減算してから累乗演算を行なうこととしてもよい。このようにすることで、累乗演算の精度を向上することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０、３１０    光源
２０    照明ユニット（照明部）
４２    蛍光撮像部
４４    白色光撮像部（戻り光撮像部）
５４    蛍光露光時間調節部（撮影条件調節部）
５８    白色光露光時間調節部（撮影条件調節部）
６０、４６０    画像補正部
９２    直動ステージ（観察状態設定機構）
９８    依存定数決定部（指数算出部、補正係数算出部）
１００、１０１、２００、３００、４００    蛍光観察装置
１０２    較正装置
１５０    蛍光観察システム
２５４    蛍光ゲイン値調節部（撮影条件調節部）
３５４    励起光調光部（撮影条件調節部）
３５８    白色光調光部（撮影条件調節部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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