(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
該蛍光画像生成部により生成された各蛍光画像内において、所定の閾値以上の階調値を有する高輝度位置を抽出する位置抽出部と、
該位置抽出部により抽出された高輝度位置を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された複数の高輝度位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成部と、
該経路画像生成部により生成された経路画像を表示する表示部とを備える蛍光観察装置。
【請求項２】
観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
該蛍光画像生成部により生成された蛍光画像内の各位置において、最大階調値が第１の閾値以上であり、かつ、階調値が第２の閾値以上の幅で変動する高輝度変動位置を抽出する位置抽出部と、
該位置抽出部により抽出された高輝度変動位置を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された複数の高輝度変動位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成部と、
該経路画像生成部により生成された経路画像を表示する表示部とを備える蛍光観察装置。
【請求項３】
前記位置抽出部が、複数の蛍光画像の各同一位置における最大階調値と最小階調値とを抽出し、その差分により階調値の変動幅を算出する請求項２に記載の蛍光観察装置。
【請求項４】
前記位置抽出部が、複数の蛍光画像の各同一位置における階調値の時間微分値を計算し、算出された時間微分値により階調値の変動幅を算出する請求項２に記載の蛍光観察装置。
【請求項５】
前記蛍光画像生成部が、前記観察対象を設定枚数だけ撮影して該設定枚数の蛍光画像を生成し、
前記経路画像生成部により生成された経路画像を複数の領域に分割する領域分割部と、
該領域分割部により分割された領域のうち、階調値を有する画素が存在する領域の数を計数する領域数計数部と、
該領域数計数部により計数された領域数に応じて前記蛍光画像生成部により生成される蛍光画像の前記設定枚数を更新する枚数更新部とを備える請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項６】
前記枚数更新部は、前記領域数計数部により計数された領域数が、領域数閾値より少ない場合に、前記設定枚数を増加させるよう更新する請求項５に記載の蛍光観察装置。
【請求項７】
観察条件を変更するために着脱される着脱部品と、
該着脱部品に設けられ、該着脱部品の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、
該識別情報記憶部に記憶された識別情報を読み取る識別情報読取部とを備え、
前記領域分割部が、前記識別情報読取部により読み取られた識別情報に対応して記憶されている分割数に従って前記蛍光画像を分割する請求項５または請求項６に記載の蛍光観察装置。
【請求項８】
前記観察対象に照明光を照射して前記観察対象から戻る戻り光を撮影し戻り光画像を生成する戻り光画像生成部を備え、
前記領域分割部が、前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像の輝度情報に対応して記憶されている分割数に従って前記蛍光画像を分割する請求項５または請求項６に記載の蛍光観察装置。
【請求項９】
前記位置抽出部が、前記蛍光画像生成部により蛍光画像が生成される都度に前記高輝度位置を抽出し、
前記経路画像生成部が、前記位置抽出部により前記高輝度位置が抽出される都度に経路画像を生成する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項１０】
前記経路画像生成部が、観察対象の観察範囲に対応する経路画像の生成開始時または生成終了時を検出し、生成開始時または生成終了時が検出された時点で、既に生成された経路画像を消去する請求項９に記載の蛍光観察装置。
【請求項１１】
前記蛍光画像生成部が、所定の時間間隔で撮影して蛍光画像を生成し、
前記記憶部が、前記高輝度位置を該高輝度位置が抽出された時刻と対応づけて記憶し、
前記経路画像生成部は、連続して取得された任意の２つの前記高輝度位置の抽出された時刻間の時間が前記時間間隔より長いときには、当該２つの高輝度位置間に仮想経路を生成する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項１２】
前記観察対象に照明光を照射して前記観察対象から戻る戻り光を撮影し戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、
前記経路画像生成部により生成された経路画像と前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像とを重畳する画像合成部とを備え、
前記表示部が、前記画像合成部により生成された重畳画像を表示する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項１３】
蛍光画像生成部により、観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成ステップと、
位置抽出部により、前記蛍光画像生成ステップにより生成された各蛍光画像内において、所定の閾値以上の階調値を有する高輝度位置を抽出する位置抽出ステップと、
記憶部により、前記位置抽出ステップにより抽出された高輝度位置を記憶する記憶ステップと、
経路画像生成部により、前記記憶ステップにおいて記憶された複数の高輝度位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成ステップと、
表示部により、前記経路画像生成ステップにより生成された経路画像を表示する表示ステップとを備える蛍光観察装置の作動方法。
【請求項１４】
蛍光画像生成部により、観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成ステップと、
位置抽出部により、前記蛍光画像生成ステップにより生成された蛍光画像内の各位置において、最大階調値が第１の閾値以上であり、かつ、階調値が第２の閾値以上の幅で変動する高輝度変動位置を抽出する位置抽出ステップと、
記憶部により、前記位置抽出ステップにより抽出された高輝度変動位置を記憶する記憶ステップと、
経路画像生成部により、前記記憶ステップにおいて記憶された複数の高輝度変動位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成ステップと、
表示部により、前記経路画像生成ステップにより生成された経路画像を表示する表示ステップとを備える蛍光観察装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光観察装置および蛍光観察装置の作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光画像を取得し、蛍光画像内に所定の閾値より高い階調値を有する領域が現れた場合にこれを報知する手段を有する蛍光内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５８７８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、尿管のような臓器は、周囲の臓器と外観上区別しにくいため、蛍光物質を含む尿等の液体を内部に流動させつつ蛍光観察によりその形状を特定する方法が考えられる。
しかしながら、尿管内を流れる尿等の液体は、尿管内に満たされるのではなく、蠕動運動によって間欠的に流動する。したがって、特許文献１の蛍光内視鏡装置のように、単に閾値を越える階調値を有する領域が現れたことを報知するだけでは、尿管の形状を把握することが困難である。【０００５】
すなわち、特許文献１の蛍光内視鏡装置により、閾値を越える蛍光が発生したとの報知を受けた観察者が、蛍光画像を連続的に観察し続けることで、蛍光が発せられた位置における尿管等の臓器の存在は確認できる。しかし、尿等の液体が通り過ぎて蛍光が消滅した後には、次の尿等の液体が通過するまで、尿管の位置を把握することができなくなるという不都合がある。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、蛍光を常時発生させておくことができない臓器であっても、その形状を簡易に特定することができる蛍光観察装置および蛍光観察装置の作動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、該蛍光画像生成部により生成された各蛍光画像内において、所定の閾値以上の階調値を有する高輝度位置を抽出する位置抽出部と、該位置抽出部により抽出された高輝度位置を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された複数の高輝度位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成部と、該経路画像生成部により生成された経路画像を表示する表示部とを備える蛍光観察装置である。【０００８】
本発明の第１の態様によれば、蛍光画像生成部により蛍光画像が生成されると、位置抽出部により蛍光画像内における高輝度位置が抽出され、記憶部に記憶される。そして、蛍光画像生成部により時間間隔をあけて生成された複数の蛍光画像毎に抽出された複数の高輝度位置が記憶されるので、経路画像生成部により、複数の高輝度位置に階調値を有する経路画像が生成され、表示部に表示される。【０００９】
すなわち、尿道を流れる蛍光物質を含む液体からの蛍光のように、観察対象内を移動する高い強度の蛍光は、時間間隔をあけて生成された複数の蛍光画像内において異なる位置に配置されることとなる。このような蛍光が、位置抽出部によって、異なる位置に配置される高輝度位置として抽出される。これらの高輝度位置に階調値を有する経路画像は、蛍光の移動経路、つまり、尿道等の臓器の形状を良好に表すことができる。その結果、蛍光を常時発生させておくことができない尿管等の臓器であっても、その形状を簡易に特定することができる。【００１０】
上記第１の態様においては、前記蛍光画像生成部が、前記観察対象を設定枚数だけ撮影して該設定枚数の蛍光画像を生成し、前記経路画像生成部により生成された経路画像を複数の領域に分割する領域分割部と、該領域分割部により分割された領域のうち、階調値を有する画素が存在する領域の数を計数する領域数計数部と、該領域数計数部により計数された領域数に応じて前記蛍光画像生成部により生成される蛍光画像の前記設定枚数を更新する枚数更新部とを備えた構成とされていてもよい。【００１１】
このようにすることで、蛍光画像生成部により設定枚数だけ生成された蛍光画像から経路画像生成部により生成された経路画像が、領域分割部により複数の領域に分割される。分割された領域のうち、階調値を有する画素が存在する領域の数が領域数計数部により計数される。そして、計数された領域数に応じて枚数更新部により設定枚数を更新することで、適正な経路画像を生成することが可能となる。すなわち、観察しようとする高輝度の領域の観察対象における速度が遅い場合に、経路画像において階調値を有する画素が存在する領域数は少なくなるので、設定枚数を増加させるように更新することで、適正な長さの経路が表れた経路画像を生成することができる。【００１２】
上記構成においては、前記枚数更新部は、前記領域数計数部により計数された領域数が、領域数閾値より少ない場合に、前記設定枚数を増加させるよう更新してもよい。
このようにすることで、領域数計数部により計数された高輝度位置の数が領域数閾値より少ない場合には、経路画像に含まれる高輝度の領域の十分な経路を生成するための設定枚数が足りないことが考えられる。そこで、枚数更新部により設定枚数を増加させるよう更新することで、適正な経路画像を生成することができる。【００１３】
また、上記構成においては、観察条件を変更するために着脱される着脱部品と、該着脱部品に設けられ、該着脱部品の識別情報を記憶する識別情報記憶部と、該識別情報記憶部に記憶された識別情報を読み取る識別情報読取部とを備え、前記領域分割部が、前記識別情報読取部により読み取られた識別情報に対応して記憶されている分割数に従って前記蛍光画像を分割してもよい。【００１４】
このようにすることで、観察条件に合わせて着脱部品を交換あるいは装着すると、着脱部品の識別情報記憶部に記憶されている識別情報が識別情報読取部により読み取られる。そして、領域分割部による分割数が、読み取られた識別情報に対応して記憶されている分割数に設定される。これにより、観察条件に合わせて適正な分割数、すなわち、分割される各領域の大きさを簡易に適正な大きさに設定することができる。【００１５】
また、上記構成においては、前記観察対象に照明光を照射して前記観察対象から戻る戻り光を撮影し戻り光画像を生成する戻り光画像生成部を備え、前記領域分割部が、前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像の輝度情報に対応して記憶されている分割数に従って前記蛍光画像を分割してもよい。【００１６】
このようにすることで、領域分割部による分割数が戻り光画像の輝度情報に応じて設定される。戻り光画像の輝度は、照明光の照射位置と観察対象との距離に依存するので、輝度が高い場合には、観察しようとする高輝度の領域が蛍光画像中において大きくなる。したがって、このような場合には、分割数を少なく、すなわち、分割された領域を大きくすることで、適正な経路画像を生成することができる。【００１７】
上記第１の態様においては、前記位置抽出部が、前記蛍光画像生成部により蛍光画像が生成される都度に前記高輝度位置を抽出し、前記経路画像生成部が、前記位置抽出部により前記高輝度位置が抽出される都度に経路画像を生成する構成とされていてもよい。
このようにすることで、高輝度位置の移動に合わせてリアルタイムに経路画像を生成することができる。【００１８】
上記構成においては、前記経路画像生成部が、観察対象の観察範囲に対応する経路画像の生成開始時または生成終了時を検出し、生成開始時または生成終了時が検出された時点で、既に生成された経路画像を消去してもよい。
このようにすることで、高輝度位置の移動に合わせてリアルタイムで生成された経路画像が、生成開始時または生成終了時の検出に応じて消去され、新たな経路画像の生成が開始される。これにより、最新の経路画像を表示部に表示して、観察対象を精度よく観察することができる。【００１９】
上記第１の態様においては、前記蛍光画像生成部が、所定の時間間隔で撮影して蛍光画像を生成し、前記記憶部が、前記高輝度位置を該高輝度位置が抽出された時刻と対応づけて記憶し、前記経路画像生成部は、連続して取得された任意の２つの前記高輝度位置の抽出された時刻間の時間が前記時間間隔より長いときには、当該２つの高輝度位置間に仮想経路を生成してもよい。【００２０】
このようにすることで、記憶部に記憶されたいずれか２つの高輝度位置の抽出された時刻間の時間が、蛍光画像の撮影の時間間隔より長い場合には、その間の時刻における高輝度位置が抽出されなかった可能性が高いことがわかる。例えば、観察しようとする尿管のような臓器が、脂肪等の組織や他の臓器に部分的に隠れてしまっている等の原因が考えられる。そのような場合においても、２つの高輝度位置間に仮想経路を形成することで、抽出されなかった高輝度位置を補間して、見やすい経路画像を生成することができる。【００２１】
上記第１の態様においては、前記観察対象に照明光を照射して前記観察対象から戻る戻り光を撮影し戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、前記経路画像生成部により生成された経路画像と前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像とを重畳する画像合成部とを備え、前記表示部が、前記画像合成部により生成された重畳画像を表示してもよい。【００２２】
このようにすることで、観察対象の形態的特徴を表す戻り光画像に、高輝度位置の経路を示す経路画像が重畳されるので、観察者は、観察対象に直接的に対応させて経路画像を確認することができる。【００２３】
本発明の第２の態様は、観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、該蛍光画像生成部により生成された蛍光画像内の各位置において、最大階調値が第１の閾値以上であり、かつ、階調値が第２の閾値以上の幅で変動する高輝度変動位置を抽出する位置抽出部と、該位置抽出部により抽出された高輝度変動位置を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された複数の高輝度変動位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成部と、該経路画像生成部により生成された経路画像を表示する表示部とを備える蛍光観察装置である。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、蛍光画像生成部により、時間間隔をあけて撮影された複数の蛍光画像が生成された後に、位置抽出部が、蛍光画像内の各位置において階調値が第２の閾値以上の変動幅で変動する位置を抽出することにより、蛍光が移動した位置をより詳細に抽出することができる。さらに、抽出された位置の内、最大階調値が第１の閾値以上である位置を抽出することにより、より強度の高い蛍光を発している位置、すなわち、目的とする高輝度変動位置を精度よく抽出することができる。その結果、連続する経路画像を経路画像生成部により簡易に生成することができる。【００２５】
上記第２の態様発明においては、前記位置抽出部が、複数の蛍光画像の各同一位置における最大階調値と最小階調値とを抽出し、その差分により階調値の変動幅を算出してもよく、または、複数の蛍光画像の各同一位置における階調値の時間微分値を計算し、算出された時間微分値により階調値の変動幅を算出してもよい。
このようにすることで、生成された複数の蛍光画像から、簡易に高輝度変動位置を抽出することができる。【００２６】
本発明の第３の態様は、蛍光画像生成部により、観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成ステップと、位置抽出部により、前記蛍光画像生成ステップにより生成された各蛍光画像内において、所定の閾値以上の階調値を有する高輝度位置を抽出する位置抽出ステップと、記憶部により、前記位置抽出ステップにより抽出された高輝度位置を記憶する記憶ステップと、経路画像生成部により、前記記憶ステップにおいて記憶された複数の高輝度位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成ステップと、表示部により、前記経路画像生成ステップにより生成された経路画像を表示する表示ステップとを備える蛍光観察装置の作動方法である。
【００２７】
本発明の第４の態様は、蛍光画像生成部により、観察対象から発生する蛍光を時間間隔をあけて撮影することにより複数の蛍光画像を生成する蛍光画像生成ステップと、位置抽出部により、前記蛍光画像生成ステップにより生成された蛍光画像内の各位置において、最大階調値が第１の閾値以上であり、かつ、階調値が第２の閾値以上の幅で変動する高輝度変動位置を抽出する位置抽出ステップと、記憶部により、前記位置抽出ステップにより抽出された高輝度変動位置を記憶する記憶ステップと、経路画像生成部により、前記記憶ステップにおいて記憶された複数の高輝度変動位置に階調値を有する経路画像を生成する経路画像生成ステップと、表示部により、前記経路画像生成ステップにより生成された経路画像を表示する表示ステップとを備える蛍光観察装置の作動方法である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、蛍光を常時発生させておくことができない臓器であっても、その形状を簡易に特定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る蛍光観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の蛍光観察装置による重畳画像の生成処理を説明するフローチャートである。
【図３Ａ】図１の蛍光観察装置による経路画像の生成処理を説明する図であって、最初の高輝度画素を示す画像例を示す図である。
【図３Ｂ】図１の蛍光観察装置による経路画像の生成処理を説明する図であって、２番目の高輝度画素を示す画像例を示す図である。
【図３Ｃ】図１の蛍光観察装置による経路画像の生成処理を説明する図であって、経路画像の画像例を示す図である。
【図４】図１の蛍光観察装置の第１の変形例における重複画像の生成処理を説明するフローチャートである。
【図５】図４の蛍光観察装置における設定枚数更新処理を説明するフローチャートである。
【図６】図４の蛍光観察装置における領域分割と領域数のカウントを説明する図である。
【図７】図１の蛍光観察装置の第２の変形例を示す全体構成図である。
【図８】図１の蛍光観察装置の第３の変形例を示す全体構成図である。
【図９】図１の蛍光観察装置の第４の変形例における重複画像の生成処理を説明するフローチャートである。
【図１０】図１の蛍光観察装置の第５の変形例における重複画像の生成処理を説明するフローチャートである。
【図１１Ａ】図１の蛍光観察装置の第６の変形例により生成された、空白を有する経路画像を示す図である。
【図１１Ｂ】図１の蛍光観察装置の第６の変形例により生成された、仮想経路により補間された経路画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の一実施形態に係る蛍光観察装置および蛍光観察方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１は、内視鏡装置であって、図１に示されるように、体内に挿入される細長い挿入部２と、光源３と、該光源３からの励起光および照明光を挿入部２の先端から観察対象Ｆに向けて照射する照明ユニット４と、挿入部２の先端に設けられ、観察対象Ｆである生体組織の画像情報を取得する撮像ユニット５と、挿入部２の基端側に配置され、撮像ユニット５により取得された画像情報を処理する画像処理部６と、該画像処理部６により処理された画像Ｇを表示するモニタ７とを備えている。
【００３１】
光源３は、キセノンランプ８と、該キセノンランプ８から発せられた光から、励起光および白色光（照明光：波長帯域４００ｎｍから７４０ｎｍ）を切り出すフィルタ９と、フィルタ９により切り出された励起光および照明光を集光するカップリングレンズ１０とを備えている。
照明ユニット４は、挿入部２の長手方向のほぼ全長にわたって配置され、カップリングレンズ１０によって集光された励起光および白色光を導光するライトガイドファイバ１１と、挿入部２の先端に設けられ、ライトガイドファイバ１１によって導光されてきた励起光および白色光を拡散させて、挿入部２の先端面２ａに対向する観察対象Ｆに照射する照明光学系１２とを備えている。
【００３２】
撮像ユニット５は、観察対象Ｆの所定の観察範囲から戻る光を集光する対物レンズ１３と、該対物レンズ１３によって集光された光のうち、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（戻り光）を透過するダイクロイックミラー１４と、該ダイクロイックミラー１４により反射された蛍光およびダイクロイックミラー１４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１５，１６と、集光レンズ１５，１６によって集光された白色光および蛍光を撮影するＣＣＤのような２個の撮像素子１７，１８とを備えている。図中、符号１９は、ダイクロイックミラー１４によって反射された光のうち励起光を遮断する（例えば、波長帯域７６０ｎｍから８５０ｎｍの光だけを透過する）励起光カットフィルタである。
【００３３】
画像処理部６は、撮像素子１７により取得された白色光画像情報から白色光画像Ｇ１を生成する白色光画像生成部２０と、撮像素子１８により取得された蛍光画像情報から蛍光画像Ｇ２を生成する蛍光画像生成部２１と、該蛍光画像生成部２１により生成された蛍光画像Ｇ２において、予め設定されている閾値以上の階調値を有する画素（高輝度画素）を抽出し、その画素の位置（座標）を出力する抽出部（位置抽出部）２２と、該抽出部２２により抽出された画素の位置を記憶する位置記憶部２３と、該位置記憶部２３に記憶されている全ての位置に階調値を有する経路画像Ｇ３を生成する経路画像生成部２４と、白色光画像Ｇ１と経路画像Ｇ３とを重畳して重畳画像Ｇを生成する画像合成部２５とを備えている。
【００３４】
図中、符号２６は、観察者による画像の切替指示を入力するための入力部である。符号２７は、入力部２６により画像の切替指示が入力されることにより、モニタ７に送る画像を白色光画像Ｇ１と重畳画像Ｇとで切り替える画像切替部である。
【００３５】
撮像素子１７，１８は、一定のフレームレートで白色光画像情報および蛍光画像情報を取得するようになっている。
抽出部２２は、蛍光画像生成部２１から送られてくる蛍光画像Ｇ２の各画素の階調値と所定の閾値とを比較して、閾値以上の階調値を有する画素を抽出し、その位置を位置記憶部２３に出力するようになっている。
【００３６】
位置記憶部２３は、観察開始後、抽出部２２から最初に画素の位置が送られてきた時点で、その位置の記憶を開始する。その後、位置記憶部２３は、設定枚数（例えば、２５枚）分の蛍光画像Ｇ２についての画素の位置を記憶し続けるようになっている。そして、位置記憶部２３は、設定枚数分の蛍光画像Ｇ２について、画素の位置の記憶が終了した時点で、記憶されている全ての画素の位置を経路画像生成部２４に出力するようになっている。
【００３７】
経路画像生成部２４は、位置記憶部２３から送られてきた全ての画素の位置に、一定の階調値を付与した経路画像Ｇ３を生成するようになっている。すなわち、観察対象Ｆ内において蛍光物質が移動するために、蛍光画像Ｇ２内において高輝度の領域が移動しても、その移動経路が経路画像Ｇ３として生成される。したがって、該経路画像Ｇ３によって蛍光物質が移動した臓器の形状を特定することができるようになっている。
【００３８】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置１を用いて観察対象Ｆである体内の生体組織の観察を行うには、体内に挿入部２を挿入して、挿入部２の先端面２ａを観察対象Ｆに対向させる。そして、光源３を作動させて、励起光および白色光を発生させ、カップリングレンズ１０によってライトガイドファイバ１１に入射させる。ライトガイドファイバ１１内を導光されて挿入部２の先端に達した励起光および白色光は、挿入部２先端の照明光学系１２によって拡散されて観察対象Ｆに照射される。
【００３９】
観察対象Ｆにおいては、内部に含まれている蛍光物質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Ｆ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反射光は、観察対象Ｆから挿入部２の先端面２ａに戻り、その一部の観察範囲内から発せられた蛍光および白色光が対物レンズ１３によって集光される。
【００４０】
図２に、本実施形態に係る蛍光観察方法であって、蛍光観察装置１による重畳画像の生成処理を説明するフローチャートを示す。
対物レンズ１３によって集光された蛍光および白色光はダイクロイックミラー１４によって波長毎に分岐され、例えば４００ｎｍから７００ｎｍの波長帯域の白色光は、集光レンズ１５によって集光され、撮像素子１７により白色光画像情報として取得される（ステップＳ１）。
【００４１】
対物レンズ１３によって集光された蛍光および白色光の内、ダイクロイックミラー１４を反射した光、例えば７００ｎｍから８５０ｎｍの波長帯域の励起光および蛍光を含む光からは、励起光カットフィルタ１９によって励起光（例えば７４０ｎｍ以下の光）が除去された後に、蛍光のみが集光レンズ１６によって集光されて撮像素子１８によって蛍光画像情報として取得される（蛍光画像生成ステップＳ１）。
【００４２】
各撮像素子１７，１８によって取得された画像情報は、画像処理部６に送られる。画像処理部６においては、白色光画像情報が白色光画像生成部２０に入力されて白色光画像Ｇ１が生成される。一方、蛍光画像情報が蛍光画像生成部２１に入力されて蛍光画像Ｇ２が生成される。
【００４３】
生成された蛍光画像Ｇ２は、抽出部２２に送られて、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、所定の閾値以上の階調値を有する画素（高輝度画素）Ｐが抽出される（位置抽出ステップＳ２）。高輝度画素Ｐが存在しない場合にはステップＳ１に戻って次の画像取得が行われる（ステップＳ３）。高輝度画素Ｐが存在する場合には、抽出された高輝度画素Ｐの位置（座標）が、抽出部２２から位置記憶部２３に出力され、位置記憶部２３に記憶される（記憶ステップＳ４）。
【００４４】
そして、所定枚数（ここでは、Ｎ０＝２５）の蛍光画像Ｇ２の高輝度画素Ｐの位置が記憶されたか否かが判定され（ステップＳ５）、所定枚数Ｎ０分だけ記憶された時点で、記憶していた全ての高輝度画素Ｐの位置が位置記憶部２３から経路画像生成部２４に出力される。経路画像生成部２４においては、図３Ｃに示されるように、位置記憶部２３から送られてきた全ての高輝度画素Ｐの位置のみに一定の階調値を有する経路画像Ｇ３が生成される（経路画像生成ステップＳ６）。
【００４５】
生成された経路画像Ｇ３は、画像合成部２５において、白色光画像生成部２０から送られてきた白色光画像Ｇ１と重畳され（ステップＳ７）る。生成された重畳画像Ｇは画像合成部２５から出力される（表示ステップ）。
観察者は入力部２６から切替指示を入力することにより、白色光画像Ｇ１か重畳画像Ｇかを切り替えてモニタ７に表示させるように画像切替部２７を作動させることができる。
【００４６】
このように、本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、観察者が、入力部２６から切替指示を入力することにより、時間間隔をあけて取得された所定枚数の蛍光画像Ｇ２において閾値以上の階調値を有する高輝度画素Ｐの位置に階調値を有する経路画像Ｇ３が、白色光画像Ｇ１に重畳されて表示される。この重畳画像Ｇから、蛍光物質が観察対象Ｆ内において移動する場合においても、その移動経路を特定することが可能となる。
【００４７】
例えば、尿道を流れる蛍光物質を含む液体からの蛍光のように、観察対象Ｆ内を移動する高い強度の蛍光は、時間間隔をあけて生成された複数の蛍光画像Ｇ２内において異なる位置に配置されることとなる。これら全ての高輝度位置Ｐに階調値を有する経路画像Ｇ３は、蛍光の移動経路、つまり、尿道等の臓器の形状を良好に表すことができる。その結果、蛍光を常時発生させておくことができない尿管等の臓器であっても、その形状を簡易に特定することができるという利点がある。
【００４８】
本実施形態においては、以下の変形例を採用することにしてもよい。
第１に、本実施形態においては、高輝度画素Ｐを抽出する蛍光画像Ｇ２の取得枚数を所定の設定枚数Ｎ０（例えば、２５枚）に固定したが、これに代えて、以下のように変動させることにしてもよい。
【００４９】
すなわち、最初の設定枚数Ｎ０分の蛍光画像Ｇ２による経路画像Ｇ３が生成された時点で、図４に示されるように、設定枚数更新ステップＳ８に移行する。
設定枚数更新ステップＳ８においては、図５および図６に示されるように、生成された経路画像Ｇ３全体を複数画素（図６に示す例では、３×３＝９画素）からなる複数の領域Ｒに分割し（ステップＳ８１）、階調値を有する画素（斜線で示す）を少なくとも１つ含む領域Ｒ（破線で囲まれた領域）の数Ａをカウントする（ステップＳ８２）。図６においては領域数Ａは５である。そして、カウントされた領域数Ａが、所定の領域数閾値Ａ０以下であるか否かを判定し（ステップＳ８３）、所定の領域数閾値Ａ０以下である場合には、設定枚数Ｎ０を増加させることにすればよい。
【００５０】
例えば、図５において、最初の設定枚数Ｎ０を１０枚とし、経路画像Ｇ３全体において、十分な長さの経路が表示されていると判定できる領域数閾値Ａ０を５０とする。カウントされた領域数Ａが２０であった場合には、経路画像Ｇ３を生成するために取得する蛍光画像Ｇ２の設定枚数Ｎ０を２．５（＝５０÷２０）倍の２５枚に更新すればよい（ステップＳ８４）。
【００５１】
観察対象Ｆにおける蛍光物質の移動速度が遅い場合には、最初に設定された設定枚数Ｎ０では、経路画像Ｇ３内に表れる経路が非常に短くなってしまうことがある。そこで、上記のように設定枚数Ｎ０を更新することにより、十分な長さの経路が表された経路画像Ｇ３を生成することができるという利点がある。
【００５２】
第２に、分割する領域の大きさは、観察条件に依存する。すなわち、観察対象Ｆにおいて蛍光物質を比較的大きく観察する観察条件においては、分割数を少なくして、分割された個々の領域を大きくする。一方、蛍光物質を比較的小さく観察する観察条件においては、分割数を多くして、分割された個々の領域を小さくすることが好ましい。
【００５３】
この目的から、図７に示されるように、蛍光観察装置１が、観察対象部位に応じて交換できるように、光源３および画像処理部６に対して着脱可能な挿入部（着脱部品）２を備えており、挿入部２には、該挿入部２の識別情報を記憶するＩＣチップ６１が設けられていてもよい。挿入部２が取り付けられる光源３側には、ＩＣチップ６１内の識別情報を読み取る読取装置６２が備えられている。
【００５４】
さらに、画像処理部６には、識別情報と分割数とを対応づけて記憶する分割数記憶部６３が備えられている。該分割数記憶部６３は、抽出部２２に接続されている。
挿入部２が取り付けられると、該挿入部２に設けれられているＩＣチップ６１内の識別情報が読取装置６２によって読み取られ、画像処理部６に送られるようになっている。
【００５５】
画像処理部６においては、送られてきた識別情報に対応する分割数が分割数記憶部６３から読み出され、抽出部２２により抽出された注目領域Ｒの数が、経路画像を生成するために十分な数であるか否かが容易に判断される。
これにより、観察条件に合わせて適正な分割数、すなわち、分割される各領域の大きさを簡易に適正な大きさに設定することができる。
【００５６】
第３に、図８に示されるように、挿入部２の着脱によって分割数を切り替えることに代えて、分割数記憶部６４に、白色光画像の輝度情報と分割数とを対応づけて記憶しておき、白色光画像生成部２０により生成された白色光画像Ｇ１の輝度情報、例えば、平均輝度値に対応する分割数を分割数記憶部６４から読み出して、抽出部２２に設定することにしてもよい。
【００５７】
例えば、白色光画像Ｇ１が明るいほど少なく、暗いほど多くなる分割数で分割することにより、適正な経路画像Ｇ３を生成することができる。すなわち、白色光画像Ｇ１の輝度は、照明光の照射位置と観察対象Ｆとの距離に依存するので、輝度が高い場合には、観察しようとする高輝度の領域が蛍光画像Ｇ２中において大きくなる。したがって、このような場合には、分割数を少なく、すなわち、分割された領域を大きくすることで、適正な経路画像Ｇ３を生成することができる。
【００５８】
第４に、本実施形態においては、設定枚数Ｎ０分の蛍光画像Ｇ２について高輝度画素Ｐが抽出された後に経路画像Ｇ３を生成することとしたが、これに代えて、図９に示されるように、１枚の蛍光画像Ｇ２が取得される毎に経路画像Ｇ３を更新していくことにしてもよい。
このようにすることで、蛍光物質の移動に従って、重畳画像Ｇ中の移動経路が延びていくようにモニタ７に表示することができる。これにより、よりリアルタイムに臓器の形状を観察することができるという利点がある。この場合に、設定枚数Ｎ０分の処理が終了した時点で、それまでに生成された経路画像Ｇ３を消去し新たな経路画像Ｇ３の生成を開始することにより、最新の経路画像Ｇ３を用いた観察を行うことができる。
【００５９】
第５に、本実施形態においては、設定枚数Ｎ０分の各蛍光画像Ｇ２から抽出した高輝度画素Ｐの位置を蓄積して経路画像Ｇ３を生成することとしたが、これに代えて、設定枚数Ｎ０分の蛍光画像Ｇ２を取得した後に、各画素における最大階調値Ｂおよび該最大階調値と最小階調値との差分値Ｃを求め最大階調値Ｂが第１の閾値以上であり、かつ、差分値Ｃが第２の閾値以上である画素を高輝度画素Ｐとして抽出することにしてもよい。
【００６０】
すなわち、図１０に示されるように、設定枚数Ｎ０分の蛍光画像Ｇ２を記憶し、各蛍光画素Ｇ２において最大階調値Ｂを抽出し（位置抽出ステップＳ１０）、抽出された最大階調値Ｂが第１の閾値Ｂ０以上か否かを判定する（位置抽出ステップＳ１１）。最大階調値Ｂが第１の閾値Ｂ０以上の場合には、最大階調値Ｂと最小階調値との差分値Ｃを算出し（位置抽出ステップＳ１２）、算出された差分値Ｃが第２の閾値Ｃ０以上か否かを判定する（位置抽出ステップＳ１３）。この差分値Ｃは、最大階調値Ｂを有する画素の、複数の蛍光画像Ｇ２間における階調値の変動幅、すなわち、時間軸方向の階調値の変動幅であり、当該画素と対応する観察対象Ｆの位置における蛍光強度の時間変化幅に相当する。
【００６１】
差分値Ｃが第２の閾値以上である場合には、その画素の位置を記憶する（記憶ステップＳ１４）。
これにより、最大階調値Ｂが第１の閾値Ｂ０以上であり、かつ、差分値Ｃが第２の閾値Ｃ０以上である画素の位置が記憶される。
【００６２】
最大階調値Ｂが第１の閾値Ｂ０未満である場合、または、差分値Ｃが第２の閾値Ｃ０未満である場合には、画素の位置を記憶することなく、画素をｘ方向またはｙ方向にずらして、次の画素について同様の判定を行う。ステップＳ１０からステップＳ１４の処理を、ｘ＝ｘＭＡＸ、ｙ＝ｙＭＡＸとなるまで繰り返すことにより（ステップＳ１５からステップＳ１８）、全ての画素について上記判定が行われる。
【００６３】
そして、全ての画素について判定が行われた後に、位置記憶部２３は経路画像生成部２４に、上記条件を満たした全ての画素の位置を出力する。経路画像生成部２４は、これらの画素の位置にのみ階調値を有する経路画像Ｇ３を生成する（経路画像生成ステップ）。
このようにすることで、移動しない高輝度位置Ｐが経路として抽出されてしまう不都合を防止して、より正確な蛍光物質の経路を観察者に提供することができるという利点がある。
【００６４】
なお、この第５の変形例においては、蛍光画像Ｇ２内の各位置の階調値の変動幅として、最大階調値Ｂと最小階調値との差分値Ｃに代えて、階調値の時間微分値を用いてもよい。すなわち、最大階調値Ｂを有する画素について、時間軸方向に並ぶ複数の蛍光画像Ｇ２から階調値を抽出し、抽出された階調値の時間軸方向の変化から階調値の時間微分値を求め、算出された時間微分値を第２の閾値と比較する。そして、時間微分値が第２の閾値以上である場合、その画素の位置を記憶する。このようにしても、蛍光強度が十分に大きな幅で時間変化した位置を選択的に抽出することができる。
【００６５】
第６に、高輝度画素Ｐの位置を位置記憶部２３に記憶する際に、高輝度画素Ｐが抽出された時刻に対応づけて記憶することにしてもよい。そして、設定枚数Ｎ０分の蛍光画像Ｇ２について高輝度画素Ｐが抽出された後、経路画像生成部２４による経路画像Ｇ３の生成の際に、高輝度画素Ｐが存在しない時刻が存在する場合に、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、その時刻の前後における最も近い位置の高輝度画素Ｐどうしを接続する仮想経路Ｑを生成することにしてもよい。
【００６６】
このようにすることで、例えば、尿管等の臓器が、脂肪組織や他の臓器の下に部分的に隠れてしまい、内部を流れる蛍光物質からの蛍光が部分的に検出できない場合においても、検出された高輝度画素Ｐどうしを仮想経路Ｑによって結ぶことにより、隠れている尿管等の臓器の位置を推測することが可能となる。
【００６７】
仮想経路Ｑは、高輝度画素Ｐどうしを直線によって接続してもよいし、前後の経路の形状から推測される曲線により接続してもよい。また、経路画像Ｇ３中において仮想経路Ｑであることがわかるように、他の経路部分とは色を変えたり、破線で生成したりしてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ  領域数
Ｂ  最大階調値
Ｃ  差分値（差分）
Ｆ  観察対象
Ｇ１  白色光画像（戻り光画像）
Ｇ２  蛍光画像
Ｇ３  経路画像
Ｐ  高輝度位置
Ｒ  領域
Ｎ０  設定枚数
Ａ０  領域数閾値
１  蛍光観察装置
２  挿入部（着脱部品）
７  モニタ（表示部）
２０  白色光画像生成部（戻り光画像生成部）
２１  蛍光画像生成部
２２  抽出部（位置抽出部、領域分割部）
２３  位置記憶部（記憶部）
２４  経路画像生成部
２５  画像合成部
６１  ＩＣチップ（識別情報記憶部）
６２  読取装置（識別情報読取部）
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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