(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視帯域の照明光及び紫外帯域の励起光とを切り替えて生体に照射する照明装置を有するとともに、可視帯域の照明光を照射された前記生体の通常観察画像及び前記励起光を前記生体に照射することによって生じる前記生体の自家蛍光の画像を夫々撮像する撮像装置と、
前記通常観察画像から第１の閾値より高い輝度領域を抽出し、前記自家蛍光画像から第２の閾値より低い輝度領域を抽出し、前記通常観察画像から抽出された領域のうち、自家蛍光画像から抽出された領域にも含まれる領域を特定領域として検出する検出部と、
前記特定領域を示す画像信号を出力する表示制御装置
とを備えたことを特徴とする蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記表示制御装置は、前記特定領域のみが所定の色で示された蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項３】
前記表示制御装置は、前記通常観察画像のうち前記特定領域のみを単色で示すとともに前記特定領域以外をカラーで示す蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記照明装置によって赤,緑,青の各照明光を順番に前記生体に照射しつつ、各照明光が照射された時の前記生体の通常観察画像を夫々撮像し、
前記表示制御装置は、前記各照明光が照射された時の前記生体の通常観察画像に基づいてカラー画像を合成するとともに、前記自家蛍光画像から前記特定領域のみを抽出した特定領域画像を生成し、前記カラー画像上に前記特定領域画像をスーパーインポーズしてなる蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力する
ことを特徴とする請求項３記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項５】
前記表示制御装置は、前記カラー画像と前記蛍光観察画像とを同時に表示するための画像信号を出力する
ことを特徴とする請求項４記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項６】
前記表示制御装置は、前記通常観察画像を動画として表示するための画像信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【請求項７】
操作者によって操作され、前記通常観察画像のみを表示するための画像信号と前記通常観察画像及び前記蛍光診断用画像を同時に表示するための画像信号とを前記表示制御装置に対して切り替えさせるための切換信号を生じるスイッチをさらに備えた
ことを特徴とする請求項５記載の蛍光診断用電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光に基づいて体腔内を撮像して、生体が正常であるか異常であるかの診断に供される画像データを出力する蛍光診断用電子内視鏡装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体に対して特定波長の励起光を照射すると、生体から蛍光が発せられることが知られている（この蛍光は「自家蛍光」と言われる）。さらに、自家蛍光の緑光領域の強度は生体の異常部位（腫瘍，癌）の方が正常部位よりも低いので、画像として表されると、異常部位が正常部位よりも暗く表示されることも、知られている。
【０００３】
このような知識をベースに、世界に先駆けて、東京医科大学の加藤治文教授より、生体の自家蛍光を撮像し、生体が正常であるか異常であるかの診断に供される自家蛍光画像を表示する蛍光診断用の電子内視鏡装置が発案され、この発案に基づいて、本件出願人が開発を推し進め、その結果として、生まれた一例が、特開平９−７０３８４号において開示されたものである。
【０００４】
この公報に開示された蛍光診断用電子内視鏡装置では、自家蛍光が非常に微弱な光であることが考慮され、電子内視鏡の先端部における対物光学系と撮像素子との間に、自家蛍光を増幅するイメージインテンシファイアが設けられている。従って、この蛍光診断用電子内視鏡装置によると、イメージインテンシファイアによって増幅された自家蛍光の像が撮像素子によって撮像されるので、明るい自家蛍光画像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように電子内視鏡の先端部にイメージインテンシファイアが組み込まれると、この先端部の外径が大きくなってしまう。この先端部は患者の体腔内に挿入される部位であるので、この先端部が太くなり過ぎると、患者に負担が掛かる問題がある。また、イメージインテンシファイアは比較的高価であるので、イメージインテンシファイアを電子内視鏡の先端部に組み込むと、蛍光診断用電子内視鏡装置全体のコストが上昇してしまう問題もある。
【０００６】
本発明の課題は、イメージインテンシファイアを用いなくても適正な蛍光診断用画像を得ることができる蛍光診断用電子内視鏡装置を、提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
【０００８】
即ち、請求項１記載の発明は、可視帯域の照明光及び紫外帯域の励起光とを切り替えて生体に照射する照明装置を有するとともに、可視帯域の照明光を照射された前記生体の通常観察画像及び前記励起光を前記生体に照射することによって生じる前記生体の自家蛍光の画像を夫々撮像する撮像装置と、前記通常観察画像から第１の閾値より高い輝度領域を抽出し、前記自家蛍光画像から第２の閾値より低い輝度領域を抽出し、前記通常観察画像から抽出された領域のうち、自家蛍光画像から抽出された領域にも含まれる領域を特定領域として検出する検出部と、前記特定領域を示す画像信号を出力する表示制御装置とを、備えた蛍光診断用電子内視鏡装置である。
【０００９】
このように構成されると、検出部が特定領域を抽出し、表示制御装置がこの特定領域を示す画像信号を出力するので、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等の表示装置上でこの特定領域の形状及び位置を示す画像が表示され得る。従って、検出部が抽出する特定領域の輝度範囲を生体の異常部位から発せられる自家蛍光の輝度が属する範囲に設定すれば、異常部位が特定領域として表示される。このため、イメージインテンシファイアを有していなくても、適正な蛍光診断用の画像を蛍光観察用電子内視鏡装置の利用者(医師等)に提供でき、利用者が適正に自家蛍光に基づく診断を行うことができる。
【００１０】
ここに、検出部及び表示制御装置は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）のプログラム実行による機能として構成でき、また、ＬＳＩやＡＳＩＣ等でも構成できる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１の表示制御装置が、前記特定領域のみが所定の色で示された蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力することで、特定したものである。このように構成されると、被写体となる生体に異常部位があれば、蛍光診断用画像中において、その異常部位が特定領域として所定の色で表示される。このため、装置利用者が容易に異常部位か否かの診断を行うことができる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項1の表示制御装置が、前記通常観察画像のうち前記特定領域のみを単色で示すとともに前記特定領域以外をカラーで示す蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力することで、特定したものである。蛍光観察画像は、その全体がモノクロで表示されても良いし、特定領域以外が疑似カラーで表示されても良い。但し、特定領域のみが所定色で表示されるとともに特定領域以外がカラー表示されるように構成すれば、診断がより容易になる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項３の撮像装置が、前記照明装置によって赤,緑,青の各照明光を順番に前記生体に照射しつつ、各照明光が照射された時の前記生体の通常観察画像を夫々撮像し、上記表示制御装置が、前記各照明光が照射された時の前記生体の通常観察画像に基づいてカラー画像を合成するとともに、前記自家蛍光画像から前記特定領域のみを抽出した特定領域画像を生成し、前記カラー画像上に前記特定領域画像をスーパーインポーズしてなる蛍光観察画像を表示するための画像信号を出力することで、特定したものである。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項４の表示制御装置が、前記カラー画像と前記蛍光観察画像とを同時に表示するための画像信号を出力することで、特定したものである。このように構成されると、利用者が二つの画像を対比観察することができるので、生体の正常／異常の診断が容易に行われ得る。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項１の表示制御装置が、前記通常観察画像を動画として表示するための画像信号を出力することで、特定したものである。
【００１８】
また、請求項７記載の発明は、請求項６において、操作者によって操作され、前記通常観察画像のみを表示するための画像信号と前記通常観察画像及び前記蛍光診断用画像を同時に表示するための画像信号とを前記表示制御装置に対して切り替えさせるための切換信号を生じるスイッチをさらに備えたことで、特定したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔電子内視鏡装置の構成〕
図１は、本実施形態による蛍光観察用電子内視鏡装置（以下、単に「電子内視鏡装置」という）１０の概略構成図である。図１において、電子内視鏡装置１０は、電子内視鏡１１と、電子内視鏡１１に接続された光源装置１２及びビデオプロセッサ１３と、ビデオプロセッサ１３に接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１４及びモニタ１５とから、構成されている。以下、これらの各装置の説明を、個別に行う。
【００２０】
電子内視鏡１１は、図１では挿入部１６のみ図示されているが、実際には、この挿入部の先端近傍に設けられた湾曲部を湾曲操作するためのダイアルや各種の操作スイッチが設けられた操作部，光源装置１２に接続されるライトガイド可撓管等、各種の部品から構成されている。図１に図示された挿入部１６は、被写体としての生体の体腔内に挿入されるパーツであり、この挿入部１６の先端には、軸方向に沿って少なくとも２本の貫通孔が開けられた硬質部材からなる先端部（図示略）が、固定されている。
【００２１】
これら二つの貫通孔の挿入部１６先端側の開口には、夫々、対物光学系１８及び配光レンズ２１が填め込まれている。この対物光学系１８は、被写体の像を形成する結像光学系であり、その後方（基端側）には、順番に、カットオフフィルタ１９及び固体撮像素子（ＣＣＤ）１７が固定されている。このカットオフフィルタ１９は、自家蛍光を励起するための励起光（紫外線）が被写体に照射された際に、この被写体表面で反射して対物光学系１８を透過した励起光を遮光する。ＣＣＤ１７は、対物光学系１８による被写体の結像位置に配置され、信号線１７ａを介してビデオプロセッサ１３に接続されている。このＣＣＤ１７が対物光学系１８による被写体像を撮像して得た画像信号は、この信号線１７ａを介してビデオプロセッサ１３に入力され、このビデオプロセッサ１３によって処理される。
【００２２】
一方、配光レンズ２１の基端側には、電子内視鏡１１の図示せぬライトガイド可撓管及び操作部を通って挿入部１６に引き通されたライトガイドファイババンドル（以下、「ライトガイド」という）２０の出射端面が配置されている。このライトガイド２０の入射端面は、光源装置１２の内部に配置されるので、ライトガイド２０は、光源装置１２から供給される照明光を挿入部１６の先端まで伝達する。このライトガイド２０の出射端面から出射された照明光は、配光レンズ２１によって広げられ、対物光学系１８及びＣＣＤ１７による撮像範囲を照明する。
【００２３】
光源装置１２は、ライトガイド２０に照明光を供給する装置であり、その内部には、白色光源２２が設けられている。白色光源２２は、通常観察用の照明光としての白色光を出射するランプと、このランプから出射された白色光を収束するリフレクタとから、構成されている。上記したライトガイド２０の入射端面は、白色光源２２のリフレクタの光軸上において白色光が収束される位置に配置されているので、白色光源２２から出射された照明光が効率よくこのライトガイド２０に入射する。
【００２４】
ライトガイド２０と白色光源２２との間における照明光の光路途中には、ＲＧＢ回転フィルタ２３が配置されている。ＲＧＢ回転フィルタ２３は、等角度の扇状の平面形状を有するとともに互いの間に遮光部を挟んで配置されたＲ（赤），Ｇ（緑）及びＢ（青）の三色のカラーフィルタを有しており、図示せぬモータによって等速度で回転する。従って、ＲＧＢ回転フィルタ２３に組み込まれた各カラーフィルタは、Ｒ，Ｇ，Ｂの順で、白色光源２２から発せられた照明光の光路に繰り返し挿入される。これによって、Ｒ光，Ｇ光及びＢ光の各照明光が、ライトガイド２０の入射端面に繰り返し入射され、ライトガイド２０を通って挿入部１６の先端から出射され、配光レンズ２１を介して被写体を照明する。そして、各照明光によって照明された被写体の対物光学系１８による像（即ち、被写体像）をＣＣＤ１７が撮像し、ビデオプロセッサ１３がカラー画像として合成する。このようにして、いわゆるＲＧＢ面順次方式による撮像が行われる。
【００２５】
さらに、光源装置１２の内部には、自家蛍光の励起光としての紫外線を出射するランプとこのランプから出射された励起光を収束するリフレクタとから構成される光源（ＵＶ光源）２４，このＵＶ光源２４から発せられた励起光をライトガイド２０の入射端面に導く第１ミラー２５及び第２ミラー２６が、設けられている。この第１ミラー２５は、通常観察時には、ＵＶ光源２４から発せられる励起光の光路外に配置され、蛍光診断時には、励起光の光路内に挿入され、励起光を第２ミラー２６へ向けて反射する。第２ミラー２６は、通常観察時には、白色光源２２から出射される照明光の光路外に配置され、蛍光診断時には、ＲＧＢ回転フィルタ２３とライトガイド２０との間における照明光の光路内に挿入されて、白色光源２２からの照明光を遮光するとともに、第１ミラー２５によって反射された励起光をライトガイド２０の入射端面へ向けて反射する。以上の構成により、通常観察時にはＲＧＢ回転フィルタ２３を経た照明光（Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光）がライトガイド２０の入射端面に入射し、蛍光診断時にはＵＶ光源２４から出射された励起光がライトガイド２０の入射端面に入射する。
【００２６】
さらに、光源装置１２は、光源制御部２７を有している。この光源制御部２７は、例えばＰＣ１４からの指示に従って、ライトガイド２０に入射される照明光や励起光の光量を調整するとともに、白色光源２２，ＲＧＢ回転フィルタ２３，第１ミラー２５及び第２ミラー２６の動作を制御する。また、光源制御部２７は、ＲＧＢの各カラーフィルタが白色光源２２から出射された照明光の光路を通過するタイミングを示す信号（同期信号）を、ＰＣ１４に与える。
【００２７】
ビデオプロセッサ１３は、信号線１７ａに接続されたスイッチＳＷを有している。スイッチＳＷは、二つの出力端子Ｔ１，Ｔ２とこれら各出力端子Ｔ１，Ｔ２に対して選択的に接触し得るスイッチ片に導通した入力端子とからなるスイッチであるが、実際にはこのような構成のスイッチと等価な電子回路として構成される。このスイッチＳＷのスイッチ片は、通常観察時には出力端子Ｔ１と接触し、蛍光診断時には出力端子Ｔ２と接触する。スイッチＳＷの出力端子Ｔ１は、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）２８の入力端子に接続されている。
【００２８】
このＡ／Ｄコンバータ２８は、通常観察時におけるＣＣＤ１７の出力信号（画像信号）をアナログ・ディジタル変換して、その出力端子に出力する。このＡ／Ｄコンバータ２８の出力端子は、Ｒメモリ２９，Ｇメモリ３０及びＢメモリ３１の夫々の入力端子に接続されている。
【００２９】
Ｒメモリ２９は、被写体にＲ光が照射された際にＣＣＤ１７から出力された画像信号（「Ｒ画像信号」と称する）を格納する。また、Ｇメモリ３０は、被写体にＧ光が照射された際にＣＣＤ１７から出力された画像信号（「Ｇ画像信号」と称する）を格納する。また、Ｂメモリ３１は、被写体にＢ光が照射された際にＣＣＤ１７から出力された画像信号（「Ｂ画像信号」と称する）を格納する。
【００３０】
一方、スイッチＳＷの出力端子Ｔ２は、アンプ３２の入力端子に接続されている。このアンプ３２は、蛍光診断時にＣＣＤ１７から出力された画像信号（「Ｆ画像信号」と称する）を増幅して、その出力端子に出力する。このアンプ３２の出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ３３の入力端子に接続されている。このＡ／Ｄコンバータ３３は、アンプ３２によって増幅されたＦ画像信号をアナログ・ディジタル変換して、その出力端子に出力する。このＡ／Ｄコンバータ３３の出力端子は、Ｆメモリ３４の入力端子に接続されている。このＦメモリ３４は、Ａ／Ｄコンバータ３３から出力されるＦ画像信号を格納する。
【００３１】
これらＲメモリ２９，Ｇメモリ３０，Ｂメモリ３１及びＦメモリ３４の各出力端子は、スキャンコンバータ３６に接続されている。このスキャンコンバータ３６の各出力端子は、ＰＣ１４に接続されている。このスキャンコンバータ３６は、ＰＣ１４から入力される同期信号に従って、Ｒメモリ２９，Ｇメモリ３０，及び、Ｂメモリ３１に格納されたＲＧＢの各画像信号を読み出し、同期をとってＰＣ１４へ向けて出力する。同様に、スキャンコンバータ３６は、ＰＣ１４から入力される同期信号に従って、Ｆメモリ３４からＦ画像信号を読み出し、ＰＣ１４へ向けて出力する。
【００３２】
なお、ビデオプロセッサ１３は、マイクロコンピュータ（ＭＩＣ）３５を有している。このＭＩＣ３５は、ＰＣ１４に接続されるとともに、ビデオプロセッサ１３の外部に設けられた外部スイッチ３６ａに接続されている。また、ＭＩＣ３５は、スイッチＳＷ，アンプ３２，Ｒメモリ２９，Ｇメモリ３０，Ｂメモリ３１及びＦメモリ３４の各制御端子にも接続されている。このＭＩＣ３５は、ＰＣ１４からの制御命令に従って、スイッチＳＷのスイッチ片を出力端子Ｔ１及び出力端子Ｔ２の何れか一方に対して選択的に接触させる。また、ＭＩＣ３５は、ＰＣ１４からの制御命令に従って、アンプ３２の増幅率を調整する。また、ＭＩＣ３５は、ＰＣ１４から入力される同期信号に従って、各Ａ／Ｄコンバータ２８，３３からの出力信号を、Ｒメモリ，Ｇメモリ，Ｂメモリ，Ｆメモリのうち、該当するメモリに格納する。
【００３３】
さらに、ビデオプロセッサ１３は、ＰＣ１４に接続されたディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａコンバータ）３７を有している。Ｄ／Ａコンバータ３７は、ＰＣ１４から出力されるＲＧＢ画像信号をディジタル・アナログ変換し、モニタ１５に入力する。これによって、モニタ１５には、アナログＲＧＢ画像信号に基づく被写体の画像が表示される。
【００３４】
ＰＣ１４は、ビデオプロセッサ１３から出力された各画像信号に対して更に画像処理を施すコンピュータである。このＰＣ１４は、図２のブロックに詳細に図示されているように、光源装置１２の光源制御部２７及びビデオプロセッサ１３のＭＩＣ３５に接続されたＣＰＵ（中央処理装置）３８と、ＣＰＵ３８に接続されたビデオキャプチャー３９，メモリ部４０及びＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）４１とから、構成されている。
【００３５】
このビデオキャプチャー３９は、ビデオプロセッサ１３のスキャンコンバータ３６から出力されるＲＧＢの各画像信号，或いはＦ画像信号を一旦蓄積し、ＣＰＵ３８からの指示に従ってメモリ部４０に入力する。
【００３６】
このメモリ部４０は、ビデオキャプチャー３９から出力されたＲＧＢの各画像信号を格納するメモリＭ１（ｍｅｍ＿ＲＧＢ）の領域と、ビデオキャプチャー３９から出力されたＦ画像信号を格納するメモリＭＦ（ｍｅｍ＿ＦＬ）の領域と、蛍光診断用画像の作成処理に使用されるメモリＭ２（ｍｅｍ＿ＲＧＢ２）の領域とに区別されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）であり、ＣＰＵ３８による処理に際して使用される。
【００３７】
ＶＲＡＭ４１は、ＣＰＵ３８から出力されたモニタ１５に表示されるべき内容を示すデータ（ＲＧＢ画像信号）を保持し、ＣＰＵ３８からの指示に従って、保持しているＲＧＢ画像信号をＤ／Ａコンバータ３７へ出力する。
【００３８】
ＣＰＵ３８は、図示せぬＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することによって、光源制御部２７，ＭＩＣ３５，ビデオキャプチャー３９，メモリ部４０及びＶＲＡＭ４１の動作を制御する。
【００３９】
以下、上記した構成を有する各装置からなる電子内視鏡装置の動作例を、ＰＣ１４のＣＰＵ３８による処理に沿って説明する。
【００４０】
図３は、ＣＰＵ３８による処理（メインルーチン）を示すフローチャートであり、図４は、図３のＳ８にて実行される蛍光診断用画像生成処理のサブルーチンを示すフローチャートである。図３に示された処理は、光源装置１２，ビデオプロセッサ１３，及びＰＣ１４の主電源が夫々投入されることをトリガに、スタートする。
【００４１】
スタート後、最初に、ＣＰＵ３８は、光源装置１２を通常観察状態にて動作させる旨の制御命令を、光源制御部２７に対して与える（Ｓ１）。すると、光源装置１２の光源制御部２７は、ＵＶ光源２４から出射された励起光の光路外に第１ミラー２５を待避させるとともに、白色光源２２から出射された照明光の光路外に第２ミラー２６を待避させる（図１の破線参照）。続いて、光源制御部２７は、白色光源２２及びＵＶ光源２４を点灯させるとともに、ＲＧＢ回転フィルタ２３を回転させる。そして、光源制御部２７は、ＲＧＢ回転フィルタ２３の同期信号をＣＰＵ３８に与える。ＣＰＵ３８は、この同期信号をＭＩＣ３５及びスキャンコンバータ３６に与える（Ｓ２）。また、ＣＰＵ３８が、スイッチＳＷのスイッチ片を出力端子Ｔ１に接触させる旨の制御命令を、ＭＩＣ３５に与える（Ｓ３）。これによって、ＭＩＣ３５が、スイッチＳＷのスイッチ片と出力端子Ｔ１とを接触させる。
【００４２】
これまでのＳ１からＳ３までの制御が実行されることにより、白色光源２２から白色照明光が出射され、この白色照明光は、ＲＧＢ回転フィルタ２３を通過することによってＲ光，Ｇ光，Ｂ光の各照明光となり、順番に、ライトガイド２０に入射される。そして、各色の照明光は、ライトガイド２０を通じて電子内視鏡１１の先端部まで伝達され、ライトガイド２０の出射端面から出射され、配光レンズ２１によって拡散されつつ、被写体（即ち、体腔内壁）を順番に照明する。
【００４３】
被写体が各照明光によって順番に照射されると、被写体からの反射光が対物光学系１８によってＣＣＤ１７の撮像面に被写体の像を結び、この被写体像がＣＣＤ１７によって撮像される。すると、ＣＣＤ１７から、各照明光に基づく画像信号（Ｒ画像信号，Ｇ画像信号，Ｂ画像信号）が、順次出力される。各画像信号は、信号線１７ａ，スイッチＳＷを経てＡ／Ｄコンバータ２８に入力され、Ａ／Ｄコンバータ２８によってアナログ・ディジタル変換され、各メモリ２９，３０，３１の入力端子に入力される。この時、ＣＰＵ３８からの同期信号に基づいてＭＩＣ３５が各メモリ２９，３０，３１の制御端子に対して順番に制御信号を入力する。
【００４４】
この制御信号が入力されると、各メモリ２９，３０，３１は、その時点でＡ／Ｄコンバータ２８から出力されている画像信号を取り込み、次の制御信号が入力されるまでその画像信号を保持し続ける。従って、Ｒ画像信号はＲメモリ２９に格納され、Ｇ画像信号はＧメモリ３０に格納され、Ｂ画像信号はＢメモリ３１に格納される。このようにして、Ｒメモリ２９，Ｇメモリ３０及びＢメモリ３１には、夫々、ＲＧＢの各画像信号が１画面分記憶される。すると、スキャンコンバータ３６が、各メモリ２９〜３１からＲＧＢの各画像信号を読み出し、同期をとってＰＣ１４へ向けて出力する。このようにしてＰＣ１４に送信されたＲＧＢの各画像信号は、ＰＣ１４のビデオキャプチャー３９に蓄積される。
【００４５】
すると、ＣＰＵ３８は、ビデオキャプチャー３９に蓄積されたＲＧＢの画像信号を、順次、メモリ部４０のメモリＭ１に書き込む（Ｓ４）。その結果、メモリＭ１上では、夫々８ビットの輝度値であるＲ画像信号，Ｇ画像信号及びＢ画像信号から各画素が構成される２４ビットＲＧＢ画像信号（通常観察画像のデータ）が、合成される。
【００４６】
続いて、ＣＰＵ３８は、メモリＭ１に格納された通常観察画像のデータ（ＲＧＢ画像信号）を読み出してＶＲＡＭ４１に書き込む（Ｓ５）。続いて、ＣＰＵ３８は、ＶＲＡＭ４１に格納されたＲＧＢ画像信号をＤ／Ａコンバータ３７へ向けて出力させる（Ｓ６）。すると、Ｄ／Ａコンバータ３７は、ＶＲＡＭ４１から出力されたＲＧＢ画像信号をディジタル・アナログ変換し、モニタ１５に供給する。これによって、図５に示すように、モニタ１５の左側の表示領域には、照明光によって照明された際における被写体（生体）の画像，即ち、通常観察画像が、カラー表示される。本実施形態では、ＶＲＡＭ４１からは、例えば１／３０秒毎に１画面分のＲＧＢ画像信号が出力され、この画像信号に基づく画像がモニタ１５に表示されるようになっている。このため、モニタ１５の左側の表示領域には、通常観察画像が動画で表示される。
【００４７】
以上の動作が通常観察時における動作である。図５には、被写体の通常観察画像として、気管の管空部Ａと、気管の管壁部Ｂとからなる通常観察画像が示されている。但し、実際には管壁部Ｂには腫瘍部位Ｃが含まれているが、通常観察画像の輝度分布は図６に示す通りであるので、この腫瘍部位Ｃは、通常観察画像では正常部分と殆ど見分けがつかない。
【００４８】
次に、蛍光診断時における電子内視鏡装置１０の動作を説明する。
【００４９】
外部スイッチ３６ａが投入されると、ビデオプロセッサ１３のＭＩＣ３５は、この投入によって生じる信号（ＯＮ信号）を検出し、その旨をＰＣ１４（ＣＰＵ３８）に通知する。一方、ＣＰＵ３８は、上記Ｓ１〜Ｓ６の処理が終了する毎に、ＭＩＣ３５からＯＮ信号を検出した旨の通知があったかを判定し（Ｓ７）、なかった場合には処理をＳ１に戻し、あった場合にはＳ８において、蛍光診断用画像作成処理を実行する。
【００５０】
図４は、このＳ８において実行される蛍光診断用画像作成処理サブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンに入ると、ＣＰＵ３８は、最初に、最新に得られた通常観察画像のデータ（ＲＧＢ画像信号）を、メモリＭ１に格納させる（Ｓ１０１）。ここでは、メモリＭ１には、図５に示したのとほぼ同じ通常観察画像のデータが、格納されたものとする。
【００５１】
続いて、ＣＰＵ３８は、光源装置１２を蛍光観察状態にて動作させる旨の制御命令を、光源制御部２７に与える（Ｓ１０２）。すると、光源装置１２の光源制御部２７が、ＵＶ光源２４からの励起光の光路内に第１ミラー２５を挿入するとともに、この第１ミラー２５によって反射された励起光をライトガイド２０の入射端面に向けて反射させる位置に第２ミラー２６を移動させる。続いて、ＣＰＵ３８は、スイッチＳＷのスイッチ片を出力端子Ｔ２に接触させるとともにアンプ３２を起動させる旨の制御命令を、ＭＩＣ３５に与える（Ｓ１０３）。これによって、ＭＩＣ３５は、スイッチＳＷのスイッチ片を出力端子Ｔ２と接触させるとともに、アンプ３２の制御端子に制御信号を与える。
【００５２】
Ｓ１０２及びＳ１０３の制御が実行されることにより、ＵＶ光源２４から出射された励起光が、第１ミラー２５及び第２ミラー２６によって反射され、ライトガイド２０に入射される。そして、この励起光は、ライトガイド２０を通じて電子内視鏡１１の先端部まで伝達されて、ライトガイド２０の出射端面から出射され、配光レンズ２１によって拡散されつつ、被写体に照射される。すると、被写体たる気管の生体組織から自家蛍光が発せられる。このとき、生体組織の正常部位から発する自家蛍光中の緑光帯域成分の強度は腫瘍部位Ｃから発する自家蛍光中の緑光帯域成分の強度よりも高い。
【００５３】
この自家蛍光及び励起光の反射光を含む被写体からの光は、対物光学系１８に入射し、カットオフフィルタ１９を透過する。このカットオフフィルタ１９は紫外帯域の光をカットするので、自家蛍光成分のみがカットオフフィルタ１９を透過し、ＣＣＤ１７の撮像面に被写体の像を結ぶ。これによって、ＣＣＤ１７は、励起光が照射された際における被写体（生体）の画像，即ち、自家蛍光画像を、撮像する。このとき、生体の正常部位からの自家蛍光の強度は異常部位からの自家蛍光の強度よりも高いので、図９に示されるように、ＣＣＤ１７の各画素のうち正常部位の像を撮像した画素の受光量は、腫瘍部位Ｃの像を撮像した画素の受光量よりも大きくなる。そして、ＣＣＤ１７は、これら各画素の受光量に対応する画像信号（Ｆ画像信号）を出力する。
【００５４】
その後、Ｆ画像信号は、信号線１７ａ及びスイッチＳＷを通ってアンプ３２に伝達され、このアンプ３２によって増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３３にてアナログ・デジタル変換され、Ｆメモリ３４に格納される。このようにして１画面分のＦ画像信号がＦメモリ３４に記憶されると、スキャンコンバータ３６が、Ｆメモリ３４内部のＦ画像信号をＰＣ１４へ向けて出力する。これによって、Ｆ画像信号がビデオキャプチャー３９に蓄積される。
【００５５】
すると、ＣＰＵ３８は、ビデオキャプチャー３９に蓄積されたＦ画像信号（自家蛍光画像のデータ）を、メモリＭＦに格納する（Ｓ１０４）。このようにして、ほぼ同一の撮像範囲について、メモリＭ１には通常観察画像のデータ（ＲＧＢ画像信号）が格納され、メモリＭＦには自家蛍光画像のデータ（Ｆ画像信号）が格納される。
【００５６】
続いて、ＣＰＵ３８は、この時点でメモリＭ１に格納されているＲＧＢ画像信号（通常観察画像のデータ）における同じ画素についてのＲ画像信号の輝度値，Ｇ画像信号の輝度値及びＢ画像信号の輝度値に対して所定のマトリックス演算を施すことによって、その画素全体の輝度値（８ビットで表される二進値）を算出する（ＲＧＢ−ＹＣＣ変換）。ＣＰＵ３８は、このようにして全画素について夫々算出された輝度値（Ｙ信号）をメモリＭ２に書き込む（Ｓ１０５）。その結果メモリＭ２に格納された画像信号は、図５及び図６に示されるように、管空部Ａの輝度が低く、腫瘍部位Ｃを含む管壁部Ｂの輝度が高いものとなる。
【００５７】
次に、ＣＰＵ３８は、メモリＭ２に格納されている画像信号の各画素の輝度値を所定の第１閾値（図６において破線で示される）と比較して、２値化する（Ｓ１０６）。即ち、ＣＰＵ３８は、第１閾値より輝度値が低い画素の、当該輝度値を表す８個のビットを全て“０”に書き換える。他方、第１閾値より輝度値が高い画素の、当該輝度値を表す８個のビットを全て“１”に書き換える。これによって、図７及び図８に示されるように、管空部Ａと管壁部Ｂとが区分けされ、管壁部Ｂに対応する画素のみが輝度値“１１１１１１１１”を有するようになる。
【００５８】
ところで、メモリＭＦには、図９に示すような輝度値（８ビットで表される二進値）の分布を有するＦ画像信号が、格納されている。そこで、ＣＰＵ３８は、メモリＭ２に格納された各画素の輝度値を構成する各ビットの値とメモリＭＦに格納された各画素の輝度値を構成する各ビットの値とについて論理積（ＡＮＤ）演算を行い、その演算結果をメモリＭＦに上書きする（Ｓ１０７）。これによって、図１０及び図１１に示すように、Ｆ画像信号のうち管空部Ａに対応する部分がマスクされ、残りの管壁部Ｂ（腫瘍部位Ｃを含む）に対応する部分のみが元の状態のままとなっている画像信号が、メモリＭＦに保持されるようになる。なお、このメモリＭＦに格納された画像信号のうち管壁部Ｂを示す部分の輝度値は、図１１に示すように、正常部位の方が腫瘍部位Ｃよりも高くなっている。
【００５９】
次に、ＣＰＵ３８は、メモリＭＦに格納された画像信号の各画素の輝度値を所定の第２閾値（図１１において破線で示されるように第１閾値よりも大きい値）と比較して、２値化する（Ｓ１０８）。即ち、ＣＰＵ３８は、第２閾値よりも低いβ領域及びγ領域に輝度値が存する画素の、当該輝度値を表す８個のビットを全て“０”に書き換える。他方、第２閾値より高いα領域に輝度値が存する画素の、当該輝度値を表す８個のビットを全て“１”に書き換える。これによって、管壁部Ｂから正常部位のみが抽出され、この正常部位のみが輝度値“１１１１１１１１”を有するようになる。
【００６０】
次に、ＣＰＵ３８は、メモリＭ２に格納された各画素の輝度値を構成する各ビットの値とメモリＭＦに格納された各画素の輝度値を構成する各ビットの値とについて排他ＯＲ演算を行い、その演算結果をメモリＭ２に上書きする（Ｓ１０９）。これによって、図１２及び図１３に示されるように、腫瘍部位Ｃの形状及び位置を示す画像信号が、メモリＭ２に保持されるようになる。
【００６１】
続いて、ＣＰＵ３８は、メモリＭ１に格納されている画像信号（通常観察画像のデータ）をＶＲＡＭ４１の左側の領域に書き込む（Ｓ１１０）。次に、ＣＰＵ３８は、通常観察画像の静止画像と自家蛍光の強度に基づいて判定された腫瘍部位Ｃの画像（輝度値がβ領域に属する画素からなる特定領域を示す画像）とを合成した画像（通常観察画像中に特定領域を青色でスーパーインポーズした画像）を、生成する。即ち、ＣＰＵ３８は、メモリＭ２に格納されている画像信号中の輝度値が“１１１１１１１１”である画素（腫瘍部位Ｃに属する画素）をメモリＭ１にマッピングし、メモリＭ１上において、マッピングされた画素のカラーを例えばＢ（青）に設定する（Ｓ１１１）。これにより、メモリＭ１上では、通常観察画像のうちの腫瘍部位Ｃ（異常部位）に対応する領域が青で示された蛍光診断用画像の静止画データが、生成される。そして、ＣＰＵ３８は、メモリＭ１に格納された蛍光診断用画像のデータをＶＲＡＭ４１の右側の領域に書き込む（Ｓ１１２）。  以上のようにしてＶＲＡＭ４１全体が画像データで満たされると、ＣＰＵ３８は、ＶＲＡＭ４１の格納内容（モニタ１５に表示すべき画像を示す画像データ）を、Ｄ／Ａコンバータ３７へ向けて出力する（Ｓ１１３）。
【００６２】
ＶＲＡＭ４１の格納内容は、Ｄ／Ａコンバータ３７を経てモニタ１５に供給される。これによって、モニタ１５の右側の表示領域に、腫瘍部位Ｃを青で示した蛍光診断用画像の静止画が表示される。
【００６３】
その後、ＣＰＵ３８は、光源装置１２及びビデオプロセッサ１３を通常観察状態にて動作させる旨の制御命令を、光源制御部２７及びＭＩＣ３５に与え（Ｓ１１４）、このサブルーチンを終了させる。Ｓ１１４の制御命令を受けたＭＩＣ３５は、スイッチＳＷのスイッチ片を出力端子Ｔ１と接触させる。また、光源制御部２７は、第１ミラー２５及び第２ミラー２６を照明光及び励起光の光路から退避させる。これによって、電子内視鏡装置１０が再び通常観察時の状態となり、図１４に示すように、モニタ１５の左側の表示領域に表示される通常観察画像が動画となる。
〔電子内視鏡装置の使用例〕
次に、上述した電子内視鏡装置１０の使用例を説明する。最初に、電子内視鏡装置１０の操作者は、光源装置１２，ビデオプロセッサ１３，ＰＣ１４及びモニタ１５の電源を投入する。これによって、ＰＣ１４のＣＰＵ３８が図３に示したメインルーチンを実行し、モニタ１５の左側の表示領域には、被写体の通常観察画像が表示される。
【００６４】
続いて、操作者は、電子内視鏡１１の挿入部１６を体腔内に挿入し、モニタ１５に表示される通常観察画像を観察しながら腫瘍部位Ｃと予想される部位を探索する。
【００６５】
その後、腫瘍部位Ｃと予想される部位がモニタ１５に表示されると（図５参照）、操作者は、外部スイッチ３６ａを投入する。すると、ＰＣ１４のＣＰＵ３８は、図４に示した蛍光診断用画像生成処理を実行する。これによって、モニタ１５の右側の表示領域に蛍光診断用画像が表示される。
【００６６】
このとき、蛍光診断用画像に青で表示された領域がある場合には、腫瘍部位Ｃと予想される部位が実際に腫瘍部位である可能性が高く、青で表示された領域がない場合には、腫瘍部位Ｃと予想される部位が正常部位である可能性が高い。そして、操作者は、通常観察画像と蛍光診断用画像とに基づいて、腫瘍部位Ｃと予想される部位が実際に腫瘍部位か否かの診断を行う。
〔実施形態の効果〕
本実施形態の電子内視鏡装置１０によると、操作者が腫瘍部位Ｃと予想される部位にて外部スイッチ３６ａを投入すれば、ＰＣ１４のＣＰＵ３８が、自家蛍光の強度の相違に基づいて、自家蛍光画像から腫瘍部位Ｃ（輝度値がβ領域に属する画素からなる部位）を抽出し、腫瘍部位Ｃが青で表示された蛍光診断用画像をモニタ１５に表示させる。このため、操作者は、腫瘍部位Ｃと予想される部位が実際に主要部であるか否かを適正に診断することができる。
【００６７】
また、本実施形態の電子内視鏡装置１０によると、イメージインテンシファイアを有していなくても腫瘍部位Ｃを適正に示す蛍光診断画像をモニタ１５に表示させることができる。このため、電子内視鏡装置１０の構成を簡易にでき、コストの低減を図ることができる。特に、イメージインテンシファイアを電子内視鏡の先端部に配置する必要がないので、電子内視鏡の先端部が太くなってしまうのを防止することができ、患者の負担を軽減することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、メモリＭ１に格納された通常観察画像のうち腫瘍部位（自家蛍光画像において輝度値がβ領域に属している部位）に対応する領域を青で示した蛍光診断用画像をモニタ１５に表示させる構成としたが、メモリＭＦに格納された自家蛍光画像のうちの腫瘍部位（自家蛍光画像において輝度値がβ領域に属している部位）を青で示した蛍光診断画像をモニタ１５に表示させるようにしても良い。
【００６９】
また、本実施形態では、蛍光診断時におけるＣＣＤ１７の出力信号をアンプ３２で増幅する構成としたが、アンプ３２の他にフレーム加算を用いてＣＣＤ１７の出力信号を増幅しても良い。
【００７０】
【発明の効果】
本発明による蛍光診断用電子内視鏡装置によれば、イメージインテンシファイアを有していなくても、適正な蛍光診断用の画像を得ることができ、蛍光診断用電子内視鏡装置の構成を簡易にすることができるとともに、コストの低減を図ることができる。
【００７１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である蛍光診断用電子内視鏡装置の構成図
【図２】図１に示したＰＣの構成図
【図３】図２に示したＣＰＵによる処理のメインルーチンを示すフローチャート
【図４】図３に示した蛍光診断用画像生成処理サブルーチンを示すフローチャート
【図５】通常観察画像の表示例を示す図
【図６】通常観察画像における輝度分布を示すグラフ
【図７】第１閾値に基づく二値化後の通常観察画像の表示例を示す図
【図８】第１閾値に基づく二値化後の通常観察画像における輝度分布を示すグラフ
【図９】自家蛍光画像における輝度分布を示すグラフ
【図１０】論理積処理後の自家蛍光画像の表示例を示す図
【図１１】論理積処理後の自家蛍光画像における輝度分布を示すグラフ
【図１２】第２閾値に基づく二値化後の自家蛍光画像の表示例を示す図
【図１３】第２閾値に基づく二値化後の自家蛍光画像における輝度分布を示すグラフ
【図１４】モニタ上に表示される画面例を示す図
【符号の説明】
１０  蛍光診断用電子内視鏡装置
１１  電子内視鏡
１２  光源装置
１３  ビデオプロセッサ
１４  パーソナルコンピュータ
１７  ＣＣＤ
３６  外部スイッチ
３８  ＣＰＵ
【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７】
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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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【図１３】
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【図１４】
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