(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に励起光および照明光を照射する光源を有する照明部と、
前記光源からの前記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画像取得部と、
前記光源からの前記照明光の照射により前記被写体から戻る反射光を撮影し参照画像を取得する参照画像取得部と、
前記参照画像に基づく画像を用いて前記蛍光画像に基づく画像を除算し除算画像を生成する除算画像生成部と、
前記除算画像生成部によって生成された前記除算画像に基づく最終蛍光画像を表示する表示部と、
前記除算画像生成部による前記除算画像の生成または前記表示部による前記最終蛍光画像の表示に先立ち前記参照画像および前記蛍光画像のうち少なくとも一方ならびに／もしくは前記除算画像に対して補正処理を施す補正処理部と、
前記被写体の観察条件を決定する観察条件決定部と、
該観察条件決定部によって決定された前記観察条件に応じて前記補正処理部による前記補正処理に係るパラメータを設定する補正条件設定部とを備え、
前記補正処理部が、前記除算画像に対して後補正処理を行うことにより前記最終蛍光画像を生成する後処理部を備え、
該後処理部が、前記除算画像に対して異なる後補正処理を施す複数の後処理モードを有し、
前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記複数の後処理モードのうち少なくとも１つの後処理モードに係る前記パラメータを後処理パラメータとして設定し、
前記補正条件設定部は、前記除算画像と前記蛍光画像とに付す重みを前記後処理パラメータとして設定し、
前記後処理部が、前記補正条件設定部によって設定された重みで前記除算画像と前記蛍光画像とを重み付けし、重み付けされたこれらの画像を乗算または加算する蛍光観察装置。
【請求項２】
前記後処理部が、前記除算画像生成部によって生成された前記除算画像における画素ごとの階調値の平均値と標準偏差と重み付け係数とに基づいて前記除算画像の階調値に対する階調値閾値を算出し、算出された前記階調値閾値より大きい階調値を有する領域と前記階調値閾値より小さい階調値を有する領域との前記最終蛍光画像におけるコントラストを拡大し、
前記補正条件設定部が、前記重み付け係数を前記後処理パラメータとして設定する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項３】
前記補正条件設定部が、前記蛍光画像の階調値に対して第１の閾値を、前記除算画像の階調値に対して第２の閾値をそれぞれ前記後処理パラメータとして設定し、
前記後処理部が、前記蛍光画像の前記第１の閾値より高い階調値を有する第１の領域を抽出し、前記除算画像の前記第２の閾値より高い階調値を有する第２の領域を抽出し、抽出した前記第１の領域と前記第２の領域とが重複する重複領域を前記蛍光画像から抽出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項４】
前記補正処理部が、前記参照画像取得部による前記参照画像および前記蛍光画像取得部による前記蛍光画像の少なくとも一方に対して前補正処理を行うことにより前記除算画像生成部において前記除算画像の生成に用いられる除算用参照画像および除算用蛍光画像を生成する前処理部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項５】
前記前処理部が、前記参照画像および前記蛍光画像のうち少なくとも一方に対して異なる前補正処理を行う複数の前処理モードを有し、
前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記複数の前処理モードのうち少なくとも１つの前処理モードに係る前記パラメータを前処理パラメータとして設定する請求項４に記載の蛍光観察装置。
【請求項６】
前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記蛍光画像におけるＳＮ比に対するＳＮ閾値を前記前処理パラメータとして設定し、
前記前処理部は、前記蛍光画像取得部が備える撮像素子により取得された蛍光画像の輝度情報に基づいて、蛍光画像におけるＳＮ比が前記ＳＮ閾値以上となるように前記撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節する請求項５に記載の蛍光観察装置。
【請求項７】
前記前処理部が、前記蛍光画像取得部の前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度情報から揺らぎを算出し、算出された前記揺らぎと前記輝度情報とから前記蛍光画像におけるＳＮ比を算出し、算出されたＳＮ比が所定の前記ＳＮ閾値以上となるように前記撮像素子における前記ビニング加算画素数および／または露光時間を調節する請求項６に記載の蛍光観察装置。
【請求項８】
前記補正条件設定部が、前記蛍光画像の蛍光強度に対する強度閾値を前記前処理パラメータとして設定し、
前記前処理部は、前記蛍光画像取得部が備える撮像素子により取得された蛍光画像の少なくとも一部における蛍光強度が前記強度閾値以下となるように、前記撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節する請求項５に記載の蛍光観察装置。
【請求項９】
前記補正条件設定部が、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画像取得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の累乗値と、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参照画像取得部により取得さ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る第２の累乗値とを前記前処理パラメータとして設定し、
前記前処理部が、前記第１の累乗値の逆数を前記蛍光画像の輝度値に累乗し、前記第２の累乗値の逆数を前記参照画像の輝度値に累乗する請求項５に記載の蛍光観察装置。
【請求項１０】
前記参照画像取得部と前記被写体との距離情報を取得する距離情報取得部を備え、
前記補正条件設定部が、前記距離情報取得部により取得された前記距離情報に基づいて補正係数を前記前処理パラメータとして設定し、
前記前処理部が、前記補正係数を指数として用いて前記参照画像または前記蛍光画像の少なくとも一方の光強度情報を累乗演算する請求項５に記載の蛍光観察装置。
【請求項１１】
前記前処理部が、標準試料に対して予め取得された蛍光強度の距離特性と反射光強度の距離特性とが相互に正比例関係となる係数、または、標準試料に対して予め取得された蛍光強度の角度特性と反射光強度の角度特性とが相互に正比例関係となる係数を各前記観察条件と対応づけて記憶するとともに、前記係数を前記蛍光画像または前記参照画像の少なくとも一方に乗算し、
前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記前処理部により乗算に用いられる係数を前記前処理パラメータとして選定する請求項５に記載の蛍光観察装置。
【請求項１２】
前記観察条件決定部は、前記参照画像の特徴に基づいて前記観察条件を決定する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項１３】
前記観察条件決定部が、前記観察条件を観察部位と対応付けて記憶し、操作者によって入力された前記観察部位を前記観察条件として決定する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項１４】
前記観察条件決定部は、観察部位と観察に関する情報とを対応づけて記憶し、操作者によって入力された観察に関する情報と前記参照画像の特徴とに基づいて前記観察部位を前記観察条件として決定する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光画像を反射光画像で除算して、観察距離による蛍光画像の明るさの変動を補正する方法が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２４７３３２号公報
【特許文献２】特開平３−５８７２９号公報
【特許文献３】特開２００６−１７５０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、蛍光と反射光とでは、撮像される明るさの観察距離に対する依存性および観察角度に対する依存性が異なるため、単に蛍光画像を反射光画像で除算したのでは、距離および角度の影響を補正しきれないという問題がある。
さらに、内視鏡観察のように様々な条件の下で観察が行われる場合には、除算した画像に距離・角度の依存性が残存する要因が観察部位の形状、構造、色等の性質や観察距離等の観察条件によって異なる。このように観察条件が異なる全ての画像に対して一様の画像処理を行う特許文献１〜３の方法では、蛍光や散乱光の明るさの変化を高精度に補正することが困難である。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、異なる要因により除算した画像に残存する観察距離・観察角度に対する依存性をその要因に応じて高精度に除去することができる蛍光観察装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、被写体に励起光および照明光を照射する光源を有する照明部と、前記光源からの前記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画像取得部と、前記光源からの前記照明光の照射により前記被写体から戻る反射光を撮影し参照画像を取得する参照画像取得部と、前記参照画像に基づく画像を用いて前記蛍光画像に基づく画像を除算し除算画像を生成する除算画像生成部と、前記除算画像生成部によって生成された前記除算画像に基づく最終蛍光画像を表示する表示部と、前記除算画像生成部による前記除算画像の生成または前記表示部による前記最終蛍光画像の表示に先立ち前記参照画像および前記蛍光画像のうち少なくとも一方ならびに／もしくは前記除算画像に対して補正処理を施す補正処理部と、前記被写体の観察条件を決定する観察条件決定部と、該観察条件決定部によって決定された前記観察条件に応じて前記補正処理部による前記補正処理に係るパラメータを設定する補正条件設定部とを備え、前記補正処理部が、前記除算画像に対して後補正処理を行うことにより前記最終蛍光画像を生成する後処理部を備え、該後処理部が、前記除算画像に対して異なる後補正処理を施す複数の後処理モードを有し、前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記複数の後処理モードのうち少なくとも１つの後処理モードに係る前記パラメータを後処理パラメータとして設定し、前記補正条件設定部は、前記除算画像と前記蛍光画像とに付す重みを前記後処理パラメータとして設定し、前記後処理部が、前記補正条件設定部によって設定された重みで前記除算画像と前記蛍光画像とを重み付けし、重み付けされたこれらの画像を乗算または加算する蛍光観察装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、光源から発せられた励起光が被写体に照射されることにより蛍光画像取得部により被写体において発生した蛍光の蛍光画像が取得され、光源から励起光とともに発せられた参照光が被写体に照射されることにより参照画像取得部によりその反射光の参照画像が取得される。除算画像生成部は、同一の被写体に対する蛍光画像に基づく画像を参照画像に基づく画像で除算することにより、観察距離や観察角度に依存する蛍光強度変化を軽減した除算画像を生成する。
【０００８】
この場合に、観察条件決定部によって決定された被写体の観察条件に応じて補正条件設定部が補正処理部による補正処理に用いられるパラメータを設定する。すなわち、観察距離や観察角度の影響を補正しきれない要因となっていた観察条件に応じて、除算画像の基となる蛍光画像および／または参照画像もしくは除算画像に対して行われる補正処理の内容が変更されることにより、異なる要因で除算画像に残存していた観察距離・観察角度に対する依存性が高精度に除去された最終蛍光画像を表示部に表示することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記補正処理部が、前記除算画像に対して前記後補正処理を行うことにより前記最終蛍光画像を生成する後処理部を備え、該後処理部が、前記除算画像に対して異なる後補正処理を施す複数の後処理モードを有し、前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記複数の後処理モードのうち少なくとも１つの後処理モードに係る前記パラメータを後処理パラメータとして設定することで、観察条件によって除算画像に施される処理モードが切り替えられるので、観察距離や観察角度の影響を一層軽減することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記補正条件設定部は、前記除算画像と前記蛍光画像とに付す重みを前記後処理パラメータとして設定し、前記後処理部が、前記補正条件設定部によって設定された重みで前記除算画像と前記蛍光画像とを重み付けし、重み付けされたこれらの画像を乗算または加算する。
【００１１】
除算画像には、バックグラウンドの低輝度領域と、この低輝度領域に対して、蛍光画像の病変部から発せられた蛍光に起因して相対的に高輝度となる領域、及び、参照画像の被検体の色特性等に起因し除算により増幅されたことによって相対的に高輝度となった領域が含まれる。従って、除算画像のうち相対的に高輝度である領域とは、除算画像において例えば上位１０％〜２０％程度の輝度を有する領域であり、病変部から発せられた蛍光によって高輝度となる領域と、被検体の色特性等に起因して高輝度となる領域とを含む領域である。
【００１２】
また、蛍光画像には、バックグラウンドの低輝度領域と、この低輝度領域に対して、病変部から発せられた蛍光によって相対的に高輝度となる領域、及び、被検体の距離が近いために相対的に高輝度となる領域が含まれる。従って、蛍光画像のうち相対的に高輝度の領域とは、蛍光画像において例えば上位１０％〜２０％程度の輝度を有する領域であり、病変部から発せられた蛍光によって高輝度となる領域と、被検体の距離に起因して高輝度となる領域とを含む領域である。
【００１３】
すなわち、除算画像に影響を与える被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する参照光の強度変化をも補正し、正常部からの蛍光（バックグラウンド）と病変部からの蛍光とのコントラストを拡大させた最終蛍光画像を生成することができる。従って、バックグラウンドの影響を抑制して被検体の情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。
【００１４】
さらに、除算画像に蛍光画像を乗算または加算することにより、観察距離や観察角度の影響を抑えるとともに、除算画像に影響を与える被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する参照光の強度変化をも補正し、正常部からの蛍光（バックグラウンド）と病変部とのコントラストを拡大させることができる。従って、最終蛍光画像においては、バックグラウンドの影響を抑制して被検体の情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記後処理部が、前記除算画像生成部によって生成された前記除算画像における画素ごとの階調値の平均値と標準偏差と重み付け係数とに基づいて前記蛍光画像の階調値に対する階調値閾値を算出し、算出された前記階調値閾値より大きい階調値を有する領域と前記階調値閾値より小さい階調値を有する領域との前記最終蛍光画像におけるコントラストを拡大し、前記補正条件設定部が、前記重み付け係数を前記後処理パラメータとして設定することとしてもよい。
【００１６】
このようにすることで、後処理部によって階調値が階調値閾値より大きい領域と小さい領域との蛍光画像におけるコントラストが拡大されることで、バックグラウンドから発生される微弱な蛍光の影響を抑制した鮮明な最終蛍光画像を取得することができる。また、観察距離等が変動して誤差要因により最終蛍光画像における画素ごとの階調値が変動したとしても、補正条件設定部により階調値の変動に追従して階調値閾値を更新し、後処理部により最終蛍光画像の鮮明度を維持することができる。これにより、被写体の定量的な情報を取得することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記補正条件設定部が、前記蛍光画像の階調値に対して第１の閾値を、前記除算画像の階調値に対して第２の閾値をそれぞれ前記後処理パラメータとして設定し、前記後処理部が、前記蛍光画像の前記第１の閾値より高い階調値を有する第１の領域を抽出し、前記除算画像の前記第２の閾値より高い階調値を有する第２の領域を抽出し、抽出した前記第１の領域と前記第２の領域とが重複する重複領域を前記蛍光画像から抽出することとしてもよい。
【００１８】
このようにすることで、後処理部は、病変部等のような階調値が高い領域を第１の領域として抽出し、バックグラウンドのような階調値が低い領域と区別することができる。同様に、後処理部は、病変部等のような階調値が高い領域を第２の領域として抽出し、バックグラウンドのような階調値が低い領域と区別することができる。ここで、蛍光画像上では観察距離や観察角度の影響に起因して階調値が高い領域として識別され第１の領域に含まれてしまう偽陽性部分も、観察距離や観察角度の影響が軽減された除算画像ではバックグラウンドの一部として識別し、第２の領域に含まれる領域と区別することができる。
【００１９】
したがって、後処理部により蛍光画像から第１の領域と第２の領域との重複領域を抽出することで、第１の閾値を下回るバックグラウンドの影響だけでなく、第１の閾値を上回る偽陽性部分の影響をも抑制した最終蛍光画像を生成することができる。また、蛍光画像を基にして最終蛍光画像を生成することで、被写体のエッジ部分や影となる部分等の形状に関する情報や出血部位や血管等の周囲とは異なる色に関する情報といった除算画像に反映されてしまう参照画像特有の画質を悪化させる要因の影響を抑制することができる。これにより、画質を悪化させる要因が少なく高精度な最終蛍光画像を取得することができる。
【００２０】
また、上記発明においては、前記補正処理部が、前記参照画像取得部による前記参照画像および前記蛍光画像取得部による前記蛍光画像の少なくとも一方に対して前補正処理を行うことにより前記除算画像生成部において前記除算画像の生成に用いられる除算用参照画像および除算用蛍光画像を生成する前処理部を備えることとしてもよい。
【００２１】
また、上記発明においては、前記前処理部が、前記参照画像および前記蛍光画像のうち少なくとも一方に対して異なる前補正処理を行う複数の前処理モードを有し、前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記複数の前処理モードのうち少なくとも１つの前処理モードに係る前記パラメータを前処理パラメータとして設定することとしてもよい。
このようにすることで、前処理部による前補正処理により除算画像において観察距離・観察角度の影響を軽減し、最終蛍光画像における観察距離・観察角度の影響を一層軽減することができる。
【００２２】
また、上記発明においては、前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記蛍光画像におけるＳＮ比に対するＳＮ閾値を前記前処理パラメータとして設定し、前記前処理部は、前記蛍光画像取得部が備える撮像素子により取得された蛍光画像の輝度情報に基づいて、蛍光画像におけるＳＮ比が前記ＳＮ閾値以上となるように前記撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節することとしてもよい。
【００２３】
蛍光画像取得部の撮像素子により撮影された蛍光画像には撮像素子におけるノイズや画像生成回路におけるノイズが含まれるが、撮像素子への入射光量に応じて定まっており、入射光量は撮像素子により取得された蛍光画像の輝度情報によって推定できる。したがって、蛍光画像の輝度情報を用いて、後処理部が撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節することにより、ＳＮ比が所定のＳＮ閾値以上となる蛍光画像を取得することができる。これにより、蛍光画像の画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる。
【００２４】
上記発明においては、前記前処理部が、前記蛍光画像取得部の前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度情報から揺らぎを算出し、算出された前記揺らぎと前記輝度情報とから前記蛍光画像におけるＳＮ比を算出し、算出されたＳＮ比が所定の前記ＳＮ閾値以上となるように前記撮像素子における前記ビニング加算画素数および／または露光時間を調節することとしてもよい。
【００２５】
このようにすることで、前処理部は、蛍光画像の輝度情報から揺らぎを算出し、揺らぎと輝度情報から蛍光画像におけるＳＮ比を算出し、算出されたＳＮ比に基づいて、撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節する。したがって、その後に撮像素子により取得される蛍光画像のＳＮ比が所定のＳＮ閾値以上となり、蛍光画像の画質を低下させることなく、より適正な感度で観察することができる。
【００２６】
また、上記発明においては、前記補正条件設定部が、前記蛍光画像の蛍光強度に対する強度閾値を前記前処理パラメータとして設定し、前記前処理部は、前記蛍光画像取得部が備える撮像素子により取得された蛍光画像の少なくとも一部における蛍光強度が前記強度閾値以下となるように、前記撮像素子におけるビニング加算画素数および／または露光時間を調節することとしてもよい。
【００２７】
この場合に、まず、撮像素子の感度が高い状態で撮影が行われ、次いで、感度を低下させて撮影が行われる。撮像素子の感度を高くして撮影することにより、被検体において発生する微弱な蛍光を見逃すことなく撮影することができる。また、撮像素子により取得された放射光画像の少なくとも一部における蛍光強度が所定の強度閾値を越えたときに、ビニング加算画素数および／または露光時間の短縮により撮像素子の感度を低下させることにより、取得される画像の画質を向上することができる。これにより、蛍光強度が所定の強度閾値を越える箇所を有する被検体の鮮明な画像を得ることができる。
【００２８】
また、上記発明においては、前記補正条件設定部が、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画像取得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の累乗値と、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参照画像取得部により取得さ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る第２の累乗値とを前記前処理パラメータとして設定し、前記前処理部が、前記第１の累乗値の逆数を前記蛍光画像の輝度値に累乗し、前記第２の累乗値の逆数を前記参照画像の輝度値に累乗することとしてもよい。
【００２９】
このようにすることで、前処理部において、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の累乗値の逆数を蛍光画像の輝度値に累乗することで、除算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の累乗値の逆数を参照画像の輝度値に累乗することで、距離の変化に対して輝度が略一定の除算用参照画像を取得することができる。したがって、除算用蛍光画像を除算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最終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。
【００３０】
また、上記発明においては、前記参照画像取得部と前記被写体との距離情報を取得する距離情報取得部を備え、前記補正条件設定部が、前記観察条件設定部によって設定された距離情報取得部により取得された前記距離情報に基づいて補正係数を前記前処理パラメータとして設定し、前記前処理部が、前記補正係数を指数として用いて前記参照画像または前記蛍光画像の少なくとも一方の光強度情報を累乗演算することとしてもよい。
【００３１】
このようにすることで、蛍光画像における各画素の強度信号および参照画像の強度信号は、それぞれ、距離に対して依存性を有しているので、参照画像および蛍光画像の強度信号を何らかの指数で累乗することで、これらの依存性を低減することができる。この場合において、参照画像を構成する照明光の反射光と蛍光画像を構成する蛍光とはそのルートが異なるため、距離に対する依存性も距離に依存して変動する。本構成によれば、前処理部が距離情報に基づいて設定された補正係数を指数として除算用参照画像または除算用蛍光画像の少なくとも一方を生成するので、観察距離が大きく変動しても、これを精度よく補正した定量性の高い最終蛍光画像を得ることができ、正確な蛍光観察を行うことができる。
【００３２】
また、上記発明においては、前記前処理部が、標準試料に対して予め取得された蛍光強度の距離特性と反射光強度の距離特性とが相互に正比例関係となる係数、または、標準試料に対して予め取得された蛍光強度の角度特性と反射光強度の角度特性とが相互に正比例関係となる係数を各前記観察条件と対応づけて記憶するとともに、前記係数を前記蛍光画像または前記参照画像の少なくとも一方に乗算し、前記補正条件設定部が、前記観察条件に応じて前記前処理部により乗算に用いられる係数を前記前処理パラメータとして選定することとしてもよい。
【００３３】
このようにすることで、除算画像生成部における補正に先立って、前処理部において蛍光画像および参照画像の少なくとも一方に、標準試料に対して予め取得された蛍光強度の距離特性と反射光強度の距離特性とを相互に正比例関係とする係数が乗算されることにより除算用蛍光画像および除算用参照画像が生成される。
【００３４】
すなわち、蛍光画像を構成する各画素の蛍光強度および参照画像を構成する各画素の反射光強度は、照明部から当該画素に対応する被写体上の位置までの距離に依存して変化し、それぞれ距離の指数関数に近似させることができる。蛍光強度の距離特性における指数は、反射光強度の距離特性における指数とは異なるので、蛍光画像を参照画像でそのまま除算しても距離の依存性を除去することはできない。従って、蛍光強度および反射光強度をそれぞれ距離特性における指数の逆数で予め累乗しておくことで、蛍光強度の距離特性と反射光強度の距離特性とを相互に正比例関係とすることができ、除算したときに距離の依存性を除去することができる。
【００３５】
そこで、標準試料について予め取得した蛍光強度の距離特性と反射光強度の距離特性とから、蛍光画像および参照画像の少なくとも一方に乗算することにより、上述した指数の逆数を累乗したのと同様の効果を得られる係数を予め求めておく。そして、求められた係数を蛍光画像および参照画像の少なくとも一方に乗算して、除算用蛍光画像と除算用参照画像を生成し、除算画像生成部において、除算用蛍光画像を除算用参照画像で除算することにより、距離の依存性を十分に低減するように補正された蛍光画像を得ることができる。すなわち、本構成によれば、指数近似による場合よりも精度よく距離の依存性を低減することができ、定量性の高い蛍光観察を行うことができる。
【００３６】
また、上記発明においては、前記観察条件決定部は、前記参照画像の特徴に基づいて前記観察条件を決定することとしてもよい。
このようにすることで、全て自動で観察条件が選定されるので、操作者による入力操作が不要にすることができる。
【００３７】
また、上記発明においては、前記観察条件決定部が、前記観察条件を観察部位と対応付けて記憶し、操作者によって入力された前記観察部位を前記観察条件として決定ることとしてもよい。
このようにすることで、観察部位が限られている場合には観察部位と補正処理に係るパラメータとを一対一で対応付けておくだけで容易に適切なパラメータ値を決定することができる。
【００３８】
また、上記発明においては、前記観察条件決定部は、観察部位と観察に関する情報とを対応づけて記憶し、操作者によって入力された観察に関する情報と前記参照画像の特徴とに基づいて前記観察部位を前記観察条件として決定することとしてもよい。
このようにすることで、診断内容等を観察に関する情報として観察条件決定部に与えて該観察条件決定部による観察条件の選択肢を限定することにより、例えば、複数の用途に使用される蛍光観察装置であっても複雑な観察条件の中から適切な観察条件を正確に選定することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、異なる要因により除算した画像に残存する観察距離・観察角度に対する依存性をその要因に応じて高精度に除去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】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。
【図６】第１の前処理モードを実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】図６のＣＣＤのビニング設定を（ａ）４×４に設定した状態、（ｂ）２×２に設定した状態、（ｃ）解除した状態を示した図である。
【図８】図７の前処理部による第１の前処理モードを説明するフローチャートである。
【図９】第１の前処理モードの変形例を実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の前処理部の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第１の前処理モードのもう１つの変形例に係る前処理部の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の前処理部の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第１の前処理モードの第１の変形例を実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の前処理部によって処理される蛍光画像のＳＮ比と入射光量との関係のグラフを示す図である。
【図１５】図１４のグラフに基づいて作成された、入射光量とビニング加算画素数との関係のテーブルを示す図である。
【図１６】図１３の前処理部による撮像素子の感度設定手順を示すフローチャートである。
【図１７】第１の前処理モードの第１の変形例を実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７の前処理部によって処理される蛍光画像のＳＮ比と撮像面照度との関係のグラフを示す図である。
【図１９】図１８のグラフに基づいて作成された、撮像面照度とビニング加算画素数および露光時間との関係のテーブルを示す図である。
【図２０】図１７の前処理部による撮像素子の感度設定手順を示すフローチャートである。
【図２１】第１の前処理モードの第１の変形例の変形例を実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図２２】図２１の前処理部の感度設定回路に備えられるテーブルの一例を示す図である。
【図２３】図２１の前処理部の感度設定回路に備えられるグラフの一例を示す図である。
【図２４】図２１の前処理部の第１の変形例を示す構成図である。
【図２５】図２４の前処理部置の感度設定回路に記憶されるコントラストとＳＮ比の閾値との対応関係のテーブルを示す図である。
【図２６】図２１の前処理部の第２の変形例を示す構成図である。
【図２７】図２６の前処理部の感度設定回路に記憶される参照画像の輝度とＳＮ比の閾値との対応関係のテーブルを示す図である。
【図２８】図２１の前処理部の第３の変形例を示す構成図である。
【図２９】図２８の前処理部の感度設定回路に記憶される、像ブレの小さい場合の撮像面照度とビニング加算画素数との対応関係のテーブルを示す図である。
【図３０】図２８の前処理部の感度設定回路に記憶される、像ブレの大きい場合の撮像面照度とビニング加算画素数との対応関係のテーブルを示す図である。
【図３１】図２１の前処理部の第４の変形例を示す構成図である。
【図３２】図２１の前処理部の感度設定回路に記憶される、参照画像の輝度の小さい場合の撮像面照度とビニング加算画素数との対応関係のテーブルを示す図である。
【図３３】図２８の前処理部の感度設定回路に記憶される、参照画像の輝度の大きい場合の撮像面照度とビニング加算画素数との対応関係のテーブルを示す図である。
【図３４】図１７の前処理部の変形例を示す構成図である。
【図３５】第１の前処理モードの第２の変形例を実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図３６】図３５の前処理部により異なる時間に取得された蛍光画像と関心領域の一例を示す図である。
【図３７】図３５の前処理部の感度設定回路の処理を説明するフローチャートである。
【図３８】図３５の前処理部に感度設定回路の処理を説明するフローチャートである。
【図３９】図３５の前処理部の第１の変形例を示すブロック図である。
【図４０】図３５の前処理部の第２の変形例を示すブロック図である。
【図４１】図４０の前処理部の感度設定回路に記憶されるコントラストとＳＮ比の閾値との対応関係のテーブルを示す図である。
【図４２】図３５の前処理部の第３の変形例を示すブロック図である。
【図４３】図４２の前処理部の感度設定回路に記憶される参照画像の輝度とＳＮ比の閾値との対応関係のテーブルを示す図である。
【図４４】図３５の前処理部の第４の変形例を示すブロック図である。
【図４５】図４４の前処理部の感度設定回路の処理を説明するフローチャートである。
【図４６】図４２の前処理部の感度設定回路の処理を説明するフローチャートである。
【図４７】図３５の前処理部の第５の変形例を示すブロック図である。
【図４８】第２の前処理モードを実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図４９】図４８の前処理部を備える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５０】（ａ）は関心領域の大きさを変更しない場合の観察距離Ｄ０の状態の画像を示し、（ｂ）は観察距離Ｄ１の状態の画像を示し、（ｃ）は観察距離Ｄ２の状態の画像を示す図である。
【図５１】（ａ）は関心領域の大きさを変更した場合の観察距離Ｄ０の状態の画像を示し、（ｂ）は観察距離Ｄ１の状態の画像を示し、（ｃ）は観察距離Ｄ２の状態の画像を示す図である。
【図５２】図４８の前処理部を備える画像処理部が備える濃度変換テーブルの一例を示す図である。
【図５３】図４８の前処理部を備える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５４】（ａ)は蛍光画像の輝度値を観察距離に対してプロットしたグラフであり、（ｂ）参照画像の輝度値を観察距離に対してプロットしたグラフである。
【図５５】（ａ)は図７（ａ)の回帰曲線を示すグラフであり、（ｂ）は図７（ｂ）の回帰曲線を示すグラフである。
【図５６】（ａ)は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り、（ｂ）は補正参照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５７】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５８】図４８の前処理部の変形例を備える蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５９】図５８の蛍光観察装置の累乗値の算出方法を示すフローチャートである。
【図６０】第２の前処理モードの変形例に係る画像処理の示すフローチャートである。
【図６１】第２の前処理モードの変形例に係る画像処理のフローチャートである。
【図６２】第２の前処理モードのもう１つの変形例に係る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６３】図６２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６４】第２の前処理モードのもう１つの変形例に係る画像処理のフローチャートである。
【図６５】第２の前処理モードのもう１つの変形例に係る前処理部の構成を示すブロック図である。
【図６６】図６５の前処理部の蛍光画像規格回路が備えるゲイン変換テーブルの一例を示す図である。
【図６７】図６５の前処理部における画像処理のフローチャートである。
【図６８】第２の前処理モードのもう１つ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６９】図６８の蛍光観察装置の蛍光画像規格回路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７０】図６８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７１】第２の前処理モードの第１の変形例を実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図７２】図７１の前処理部において補正係数および境界値を設定する作業を説明する図である。
【図７３】図７２の作業を示すフローチャートである。
【図７４】図７３の作業の内のデータ取得ステップを示すフローチャートである。
【図７５】図７３の作業の内の補正係数等決定ステップを示すフローチャートである。
【図７６】図７３の作業により取得された観察距離と信号強度との関係を示すプロット図である。
【図７７】図７６において累乗近似を行った結果得られたデータベースを示す図である。
【図７８】図７１の前処理部の変形例を示すブロック図である。
【図７９】図７１の前処理部を備える第５の実施形態に係る蛍光観察装置の変形例を示す部分的なブロック図である。
【図８０】図７１の前処理部を備える第５の実施形態に係る蛍光観察装置の他の変形例を示す部分的なブロック図である。
【図８１】図７１の前処理部を備える蛍光観察装置の変形例を示す部分的な構成図である。
【図８２】第３の前処理モードを実行する前処理部の構成を示すブロック図である。
【図８３】図８２の前処理部において使用される係数を導くための画像の階調値、ゲイン、露光時間および規格化画像とこれらにより導かれた係数との対応の一覧表例を示す図である。
【図８４】図８３により導かれた規格化参照画像の階調値と係数との対応の一覧表例を示す図である。
【図８５】図８２の蛍光観察装置の変形例を示す全体構成図である。
【図８６】図８５の前処理部を搭載した蛍光観察装置を備える蛍光観察システムを示す部分的な構成図である。
【図８７】図８２の蛍光観察システムの較正装置を示す図である。
【図８８】第１の後処理モードを実行する後処理部の構成を示すブロック図である。
【図８９】図８７の後処理部を備える蛍光観察装置において生成される（ａ）蛍光画像、（ｂ）参照画像、（ｃ）除算画像及び（ｄ）補正画像の説明図である。
【図９０】図８８の後処理部による処理方法を示すフローチャートである。
【図９１】図１の後処理部の変形例を示すブロック図である。
【図９２】図９１の後処理部によって実行される後処理モードによる処理方法示すフローチャートである。
【図９３】第２の後処理モードを実行する後処理部および補正条件設定部の構成を示すブロック図である。
【図９４】（ａ）は図９３のモニタに表示される参照画像と最終蛍光画像の一例を示し、（ｂ）は（ａ）の最終蛍光画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図９５】第２の後処理モードによる処理方法を示すフローチャートである。
【図９６】（ａ）はモニタに表示される参照画像と最終蛍光画像の一例を示し、（ｂ）は（ａ）の最終蛍光画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図９７】（ａ）は階調値の変動後の除算画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムであり、（ｂ）は（ａ）の除算画像の一例を示した図である。
【図９８】（ａ）は画像調整後の除算における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムであり、（ｂ）は（ａ）の除算の一例を示した図である。
【図９９】第２の後処理モードの第１の変形例を示すフローチャートである。
【図１００】第２の後処理モードの第２の変形例を示すフローチャートである。
【図１０１】第２の後処理モードの第３の変形例を実行する蛍光観察装置の部分的なブロック図である。
【図１０２】図１０１の蛍光観察装置の作用を示すフローチャートである。
【図１０３】第２の後処理モードの第４の変形例を示すフローチャートである。
【図１０４】第３の後処理モードを実行する後処理部および補正条件設定部の構成を示すブロック図である。
【図１０５】第３の後処理モードによる処理方法を示すフローチャートである。
【図１０６】挿入部を観察対象部位に対向配置した状態を示す図である。
【図１０７】（ａ）は蛍光画像の一例を示した図であり、（ｂ）は（ａ）の蛍光画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図１０８】（ａ）は除算画像の一例を示した図であり、（ｂ）は（ａ）の除算画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図１０９】（ａ）はバックグランドを除去した最終蛍光画像の一例を示した図であり、（ｂ）は（ａ）の最終蛍光画像における画素の階調値と画像全体に占める頻度との関係を示すヒストグラムである。
【図１１０】最終蛍光画像の一例を示した図である。
【図１１１】第３の後処理モードの第１の変形例を実行する蛍光観察装置の部分的なブロック図である。
【図１１２】図１１１の変形例に係る蛍光観察装置の概略構成図である。
【図１１３】図１１２の蛍光観察装置の作用を示すフローチャートである。
【図１１４】図１１２の変形例に係る蛍光観察装置の部分的なブロック図である。
【図１１５】図１から図５の蛍光観察装置の変形例であり、第３の後処理モードの第３の変形例を実行する蛍光観察装置の部分的なブロック図である。
【図１１６】図１１５の蛍光観察装置の作用を示すフローチャートである。
【図１１７】観察条件決定部による観察条件及び観察部位と、補正条件設定部による後処理モード及び前処理モードとの対応を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に、本発明の第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００〜５００ついて図面を参照して説明する。なお、第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００〜５００の構成および作用の概要を先に説明し、各蛍光観察装置１００〜５００が備える前処理部６３および後処理部６５による画像処理内容の詳細については概要の説明の後に詳述する。
【００４２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置１００について、図１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１００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（照明部）３と、該光源３からの照明光および励起光を挿入部２の先端から観察対象（被検体）Ａに向けて照射する照明ユニット（照明部）４と、挿入部２の先端に設けられ、観察対象Ａ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に対して観察対象Ａの観察条件を入力する観察条件入力部（観察条件決定部）７と、画像処理部６により処理された画像を表示するモニタ（表示部）２０とを備えている。
【００４３】
光源３は、キセノンランプ８と、該キセノンランプ８から発せられた照明光から、励起光および照明光（波長帯域４００〜７４０ｎｍ）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。
【００４４】
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照明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照明光を拡散させて、挿入部２の先端面２ａに対向する観察対象Ａに照射する照明光学系１２とを備えている。
【００４５】
撮像ユニット５は、観察対象Ａの所定の観察範囲から戻る取り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反射光の内、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照明光を透過するダイクロイックミラー（分岐部）１４と、ダイクロイックミラー１４を透過した照明光の反射光およびダイクロイックミラー１４により反射された蛍光をそれぞれ集光する２つの集光レンズ（撮像光学系）１５，１６と、集光レンズ１５，１６によって集光された蛍光および照明光の反射光を撮像するＣＭＯＳのような２個の撮像素子（参照画像取得部、蛍光画像取得部）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から励起光を遮断する励起光カットフィルタである。
【００４６】
画像処理部６は、撮像素子１７により取得された参照画像情報から参照画像を生成する参照画像生成部６１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を生成する蛍光画像生成部６２と、参照画像生成部６１および蛍光画像生成部６２によりそれぞれ生成された参照画像および蛍光画像に対して前処理を施すことにより除算用参照画像および除算用蛍光画像を生成する前処理部（補正処理部）６３と、該前処理部６３により生成された除算用蛍光画像を除算用参照画像で除算する除算画像生成部６４と、該除算画像生成部６４において生成された除算画像に対して後処理を施すことにより最終蛍光画像を生成する後処理部（補正処理部）６５と、観察条件入力部７からの入力に基づいて前処理部６３および後処理部６５による処理条件を設定する補正条件設定部６６と、後処理部６５により生成された最終蛍光画像と参照画像とから合成画像を生成する画像合成部６７とを備えている。
【００４７】
前処理部６３は、後に詳述するように、参照画像および蛍光画像に対して前補正処理を行う少なくとも１つの前処理モードを搭載している。前処理部６３は、補正条件設定部６６によって設定された前処理モードに係る前処理パラメータ値（パラメータ）に従って参照画像および蛍光画像に対して前補正処理を施すことにより除算用参照画像および除算用蛍光画像を生成し、これらの画像を除算画像生成部６４に出力する。
【００４８】
除算画像生成部６４は、除算用蛍光画像を除算用参照画像によって画素毎に除算処理することにより、除算画像を生成する。
【００４９】
後処理部６５は、後に詳述するように、除算画像に対して後補正処理を行う少なくとも１つの後処理モード（処理モード）を搭載している。後処理部６５は、補正条件設定部６６によって設定された後処理モードに係る後処理パラメータ値（パラメータ）に従って除算画像に対して後補正処理を施すことにより最終蛍光画像を生成する。
【００５０】
補正条件設定部６６は、観察条件入力部７に設定された観察条件（後述）と、前処理部６３による前処理モードに係る前処理パラメータ値と、後処理部６５による後処理モードに係る後処理パラメータ値とを対応づけた処理条件データを記憶している。補正条件設定部６６は、観察条件入力部７から入力された観察条件に基づいて前処理モードおよび後処理モードに係るパラメータ値を設定し、設定したパラメータ値で補正処理を行うように指令する信号を前処理部６３および後処理部６５にそれぞれ出力する。
【００５１】
画像合成部６７は、例えば、参照画像と最終蛍光画像とを並列に配置してモニタ２０に同時に表示させるよう合成画像を作成し、モニタ２０に出力する。
【００５２】
観察条件入力部７は、後述する第１〜第５の項目を記憶し、これらの項目のうち少なくとも１つの項目についての観察条件が操作者による操作によって選択されて入力されるようになっている。観察条件入力部７は、例えば、図示しないパネルに表示されたリストの中からマウス等の入力手段を使用して入力されるように構成されている。観察条件入力部７は、入力された観察条件を補正条件設定部６６に出力する。
【００５３】
次に、観察条件入力部７が記憶している第１〜第５の項目について説明する。なお、観察条件設定部７は、上記５つの項目全てを記憶していてもよく、５つの項目のうち一部のみを記憶していてもよい。
【００５４】
第１の項目は、観察距離に関し、観察条件として「局所視」または「俯瞰視」を決定するものである。すなわち、「局所視」とは挿入部２の先端面２ａを観察対象Ａに接近させて観察対象Ａの一部を局所観察することを示し、「俯瞰視」とは挿入部２の先端面２ａを観察対象Ａから離間させて観察対象Ａの全体を俯瞰観察することを示す。観察距離は、参照画像および蛍光画像の明るさに影響を与える。
【００５５】
第２の項目は、観察対象Ａの遠近の幅の大小に関し、観察条件として「遠近大」または「遠近小」を決定するものである。すなわち、「遠近大」とは管腔等の奥行きがあり遠近の幅の大きい構造を有する観察対象Ａを観察することを示し、「遠近小」とは膜等の奥行きが小さく遠近の幅の小さい構造を有する観察対象Ａを観察することを示す。
【００５６】
第３の項目は、観察対象Ａの色相に関し、観察条件として「多色」または「単色」を決定するものである。すなわち、「多色」とは色相の異なる複数の臓器や組織が混在した観察対象Ａを観察することを示し、「単色」とは色相が似た臓器や組織のみが存在する観察対象Ａを観察することを示す。
【００５７】
第４の項目は、観察対象Ａの表面形状に関し、観察条件として「凸凹」または「平坦」を決定するものである。すなわち、「凸凹」とは凸凹の多い表面形状を有する観察対象Ａを観察することを示し、「平坦」とは凸凹の少ない滑らかな表面形状を有する観察対象Ａを観察することを示す。
【００５８】
第５の項目は、観察対象に存在する脂肪の量に関し、観察条件として「脂肪多量」または「脂肪少量」を決定するものである。すなわち、「脂肪多量」とは脂肪に表面が覆われた臓器や組織等の観察対象Ａを観察することを示し、「脂肪少量」とは脂肪が存在しない、または、少量のみ存在する観察対象Ａを観察することを示す。
【００５９】
次に、このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置１００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１００によれば、光源３からの照明光および励起光が、照明ユニット４を介して挿入部２の先端面２ａから観察対象Ａに向けて照射され、観察対象Ａの表面における反射光が撮像素子１７により取得されて、参照画像生成部６１により参照画像が生成される。一方、励起光が照射されることにより観察対象Ａの内部において発生した蛍光が撮像素子１８により取得されて、蛍光画像生成部６２により蛍光画像が生成される。
【００６０】
ここで、操作者は、これから観察する観察対象Ａに対応する観察条件を観察条件入力部７に入力する。これにより、補正条件設定部６６は、前処理部６３および後処理部６５によって行う各処理モードに係るパラメータ値を設定する。
【００６１】
これにより、参照画像および蛍光画像に対して前処理部６３によって前処理が施されることにより、除算用参照画像および除算用蛍光画像が生成される。生成された除算用参照画像および除算用蛍光画像は除算画像生成部６４に入力され、除算用蛍光画像が除算用参照画像によって除算されることにより除算画像が生成される。生成された除算画像は後処理部６５によって後処理が施されることにより最終蛍光画像が生成される。生成された最終蛍光画像および参照画像は画像合成部６７において合成されてモニタ２０に並列して表示される。
【００６２】
このように、本実施形態に係る蛍光観察装置１００によれば、蛍光画像に基づく除算用蛍光画像を参照画像に基づく除算用参照画像で除算することにより、距離および角度の依存性が相殺される。ここで、距離および角度の依存性は観察対象Ａの形状や構造、色等の性質や観察距離等の複数の観察条件に起因する。本実施形態によれば、観察条件入力部７に入力された観察条件に応じて蛍光画像及び参照画像に対する前処理と、除算画像に対する後処理とに用いられるパラメータ値が設定される。これにより、複数の要因に基づく距離および角度の依存性に対して適切な補正処理が行われることとなり、最終蛍光画像と参照画像との間の距離および角度の依存性を高精度に除去することができるという利点を有する。
【００６３】
（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２００について、図２を参照して以下に説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る蛍光観察装置２００は、図２に示されるように、観察条件入力部７に代えて、画像処理部６が参照画像生成部６１から入力された参照画像の特徴に基づいて観察条件を判定する観察条件判定部６８を備えている点において第１の実施形態と主に異なる。
【００６４】
観察条件判定部６８は、上述した第１〜第５の項目の少なくとも１つについて観察条件を決定する。
第１の項目（観察距離）については、観察条件判定部６８は、参照画像の規格化階調値の平均値を検出し、該平均値と所定の閾値とを比較する。そして、平均値が所定の閾値以上の場合は「局所視」であると判定し、平均値が所定の閾値より小さい場合には「俯瞰視」であると判定する。挿入部２の先端面２ａを観察対象Ａに接近させられている局所視のときには参照画像は明るくなり、挿入部２の先端面２ａが観察対象Ａから離されている俯瞰視のときには参照画像は暗くなる。
【００６５】
第２の項目（観察対象の遠近の幅の大小）については、観察条件判定部６８は、参照画像の全画素の階調値から該階調値の標準偏差を検出し、標準偏差が所定の閾値以上の場合に「遠近大」であると判定し、一方標準偏差が閾値より小さい場合に「遠近小」であると判定する。観察対象Ａが管腔などの奥行きのある構造を有している場合、挿入部２の先端面２ａに近い部分は明るく、先端面２ａから遠い部分は暗くなるため、階調値は広い範囲に分布し標準偏差が大きくなる。一方、観察対象Ａが膜等の平坦な構造を有している場合、挿入部２の先端面２ａと観察対象Ａとの各位置との距離とのばらつきが少ないため、階調値は一部の範囲に集合し標準偏差は小さくなる。
【００６６】
第３の項目（観察対象の色相）については、観察条件判定部６８は、参照画像の全画素のＲＧＢ信号から複数の所定の色相の分布を検出し、検出した各色相の分布に基づいて「多色」または「単色」であると判定する。
【００６７】
第４の項目（観察対象の表面形状）については、観察条件判定部６８は、参照画像から影領域を検出し、検出した影領域が参照画像全体に対して占める割合が所定の閾値以上の場合に「凸凹」であると判定し、影領域が参照画像全体に対して占める割合が所定の閾値より小さい場合に「平坦」であると判定する。影領域の検出方法としては、エッジ強調や輝度値の微分など公知の方法が用いられる。
【００６８】
第５の項目（脂肪の量）については、観察条件判定部６８は、参照画像の各画素のＲＧＢ信号から脂肪の色に相当する黄色の度数を検出し、黄色の度数が所定の閾値以上の場合に「脂肪多量」であると判定し、黄色の度数が所定の閾値より少ない場合には「脂肪少量」であると判定する。
【００６９】
補正条件設定部６６’は、観察条件判定部６８によって決定された各項目の観察条件に基づいて、第１の実施形態と同様にして前処理部および後処理部による各処理モードに係るパラメータ値を設定する。
【００７０】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置２００によれば、観察対象Ａがいずれの観察条件に該当するかが参照画像に基づいて観察条件判定部６８によって判定されるので、操作者による操作を不要にすることができる。また、挿入部２の移動に伴って観察対象Ａが変化したときに、該観察対象Ａの変化に応じて前処理モードおよび後処理モードも切り替わる。従って、挿入部２を体内で移動させて複数の観察対象Ａを連続して観察する際に好適である。
【００７１】
（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３００について、図３を参照して以下に説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る蛍光観察装置３００は、図３に示されるように、観察条件入力部７に代えて、操作者によって観察対象Ａの観察部位が入力される観察部位入力部７１を備えている点において第１の実施形態と主に異なる。
【００７２】
観察部位入力部７１は、予め設定された複数の観察部位のうち一が操作者による操作によって入力されるようになっている。観察部位入力部７１は、例えば、図示しないフットスイッチを備える。挿入部２の挿入経路が予め決まっている場合には、観察部位入力部７１は観察部位を観察する順番に記憶しておき、操作者によってフットスイッチが操作されたときに次の観察部位を補正条件設定部６６”に出力するようになっている。
【００７３】
本実施形態において補正条件設定部６６”は、観察部位と、前処理部６３による前処理モードおよびその前処理パラメータ値と、後処理部６５による後処理モードおよびその後処理パラメータ値とを対応づけた処理条件データを記憶している。補正条件設定部６６”は、まず、観察部位入力部７１から入力された観察部位と処理条件データにおいて対応付けられた前処理モードおよび後処理モードの各処理モードによるパラメータ値を設定し、設定したパラメータ値で補正処理を行うように指令する信号を前処理部６３および後処理部６５にそれぞれ出力する。
【００７４】
このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置３００によれば、操作者によって観察部位が入力され、その入力された観察部位の形状や構造、色等の性質に基づいて前処理部６３および後処理６５による補正処理のパラメータ値が補正条件設定部６６”によって設定される。これにより、複数の要因に基づく距離および角度の依存性に対して適切な補正処理が行われることとなり、最終蛍光画像と参照画像との間の距離および角度の依存性を高精度に除去することができるという利点を有する。
【００７５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る蛍光観察装置４００について、図４を参照して以下に説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る蛍光観察装置４００は、図４に示されるように、観察条件入力部に代えて、操作者によって観察に関する情報が入力される観察情報入力部７２と、該観察情報入力部７２に入力された観察に関する情報と参照画像とに基づいて観察条件を判定する観察部位判定部６９とを備えている点において第１の実施形態と主に異なる。
【００７６】
観察情報入力部７２は、例えば、観察対象Ａの検査名や臓器名等が観察に関する情報として設定されている。操作者は、設定された観察に関する情報のうち１つ以上を選択して観察情報入力部７２に入力する。
【００７７】
観察部位判定部６９は、観察情報入力部７２に設定された観察に関する情報と、参照画像から検出した特徴とから観察部位を判定する。観察部位判定部６９は、例えば、検査名と、観察部位と、観察部位の特徴とを対応付けて記憶している。観察部位判定部６９は、記憶している全ての観察部位の中から、まず観察情報入力部７２から入力された検査名に基づいて一部の観察部位を選択する。次いで、観察部位判定部６９は、選択した一部の観察部位の中から、参照画像から検出した特徴に基づいて１つの観察部位を選択することにより観察部位を判定し、判定結果を補正条件設定部６６”に出力する。
補正条件設定部６６”による処理は、第３の実施形態における補正条件設定部６６”による処理と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
用途が限定されている内視鏡装置の場合、観察部位や観察方法等の観察条件が限られるため、比較的容易に各観察部位に適切な観察条件を判定することができる。一方、汎用の内視鏡装置の場合、様々な構造の観察対象Ａや観察方法に適応するためにはできるだけ多くの処理モードが搭載されていることが望ましいが、補正条件設定部６６”による各処理モードにおけるパラメータ値の選択肢が増加するために判定精度を確保することが難しい。これに対して、本実施形態に係る蛍光観察装置４００によれば、観察情報入力部７２に入力された観察に関する情報から観察部位をある程度絞ることにより、参照画像の特徴に基づいて観察部位を正確に判定することができる。
【００７９】
このように、本実施形態に係る蛍光観察装置４００によれば、操作者によって入力された観察に関する情報に基づいて観察部位を判定し、その観察部位に適した前処理部６３および後処理６５による補正処理におけるパラメータ値が補正条件設定部６６”によって設定される。これにより、複数の要因に基づく距離および角度の依存性に対して適切な補正処理が行われることとなり、最終蛍光画像と参照画像との間の距離および角度の依存性を高精度に除去することができるという利点を有する。
【００８０】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る蛍光観察装置５００について、図５を参照して以下に説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る蛍光観察装置５００は、図５に示されるように、挿入部２に取り付けられたＩＣチップ７３と、光源３に設けられたＩＣリーダ７４と、画像処理部６に設けられた観察部位判定部６９’とを備える点において第１の実施形態と主に異なる。
【００８１】
ＩＣチップ７３は、挿入部２の識別情報として、例えば、挿入部２の種類に関する情報を記憶している。挿入部２は、観察部位や観察方法等の観察条件に応じて種類が異なる。観察条件を変更するために光源３に接続される挿入部２が交換されたときに、挿入部２に設けられたＩＣチップ７３に記憶されている識別情報がＩＣリーダ７４によって読み取られて観察部位判定部６９’に送られる。
【００８２】
観察部位判定部６９’は、挿入部２の種類と、観察部位と、観察部位の特徴とを対応付けて記憶している。観察部位判定部６９’は、記憶している全ての観察部位の中から、まずＩＣリーダ７４から入力された挿入部２の種類に基づいて一部の観察部位を選択する。次いで、観察部位判定部６９’は、選択した一部の観察部位の中から、参照画像から検出した特徴に基づいて１つの観察部位を選択することにより観察部位を判定する。
この後の観察部位判定部６９’及び補正条件設定部６６”による処理は、第３の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８３】
このように、本実施形態に係る蛍光観察装置５００によれば、挿入部２の種類から観察部位の選択肢を絞り、さらに参照画像の特徴から観察部位を１つに判定する。前処理部および後処理部は、観察部位判定部６９’によって判定された観察部位に応じて決定された各処理モードにおけるパラメータ値で補正処理を施す。これにより、複数の要因に基づく距離および角度の依存性に対して適切な補正処理が行われることとなり、最終蛍光画像と参照画像との間の距離および角度の依存性を高精度に除去することができるという利点を有する。
【００８４】
次に、上述した第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１，１００，２００，３００，４００，５００が備える前処理部６３による第１〜第３の前処理モードおよび後処理部６５による第１〜第３の後処理モードについて、図１１７に示す観察条件と処理モードとの対応表を参照して説明する。各実施形態において、前処理部６３および後処理部６５はそれぞれ、後述する全ての処理モードを搭載してもよく、一部の処理モードのみを搭載してもよい。
【００８５】
｛前処理モード｝
［第１の前処理モード］
上述した第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が備える前処理部６３による第１の前処理モードについて説明する。第１の前処理モードは、撮像素子の感度を該撮像素子のビニング加算画素数および／または露光時間によって調節することにより参照画像または／および蛍光画像の全体の明るさを調節する処理モードである。
【００８６】
このような第１の前処理モードは、挿入部２の先端面２ａから観察対象Ａまでの観察距離、及び、組織を覆う脂肪による蛍光強度の減衰に起因して除算画像に残存する観察距離・観察角度の依存性を除去するのに好適である。すなわち、第１及び第２の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００の補正条件設定部６６，６６’は、「局所視」、「俯瞰視」、「脂肪多量」、「脂肪少量」が観察条件として入力または判定されたときに第１の前処理モードに係る前処理パラメータ値を設定する。第３から第５の実施形態に係る蛍光観察装置３００，４００，５００の補正条件設定部６６”は、局所観察される「ダグラス窩」等、俯瞰観察される「大網」、「横隔膜下」、「腸管膜」等、脂肪によって表面が覆われた「胃」、「尿管」等が入力または判定されたときに第１の前処理モードに係る前処理パラメータ値を設定する。
【００８７】
ここで、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、後述する第１の前処理モードにおいて、反射光及び蛍光の受光量が高くなる傾向にある局所観察に対応する観察条件のときには、撮像素子の感度を下げる方向に前処理パラメータ値を設定する。一方、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、反射光及び蛍光の光量が低くなる傾向にある俯瞰観察に対応する観察条件のときには、撮像素子の感度を上げる方向に前処理パラメータ値を設定する。以下に、第１の前処理モードに係る前処理パラメータ値の設定方法について詳細に説明する。
【００８８】
第１の前処理モードは、図６に示されるように、前処理部６３が備える制御回路３１Ａによって実行される。制御回路３１Ａは、撮像素子１８により取得された電気信号に基づく蛍光画像情報の生成および撮像素子１８の感度の制御をする。
【００８９】
具体的には、制御回路３１Ａは、撮像素子１８を駆動させる撮像素子駆動回路３２Ａと、撮像素子１８からの電気信号を読み込む信号読込回路３３Ａと、該信号読込回路３３Ａに読み込まれた電気信号に基づいて撮像素子１８の感度を制御する感度制御回路３４Ａと、信号読込回路３３Ａからの電気信号に基づいて蛍光画像情報を構築する画像情報構築回路３５Ａとを備えている。
【００９０】
感度制御回路３４Ａは、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって設定された強度閾値（前処理パラメータ）Ｓ１，Ｓ２に基づいて、撮像素子１８の感度の制御、すなわち、ビニング設定の制御を行うようになっている。ここで、強度閾値Ｓ１，Ｓ２は、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって、「局所観察」または「脂肪少量」に対応する観察条件のときにはより大きく設定され、「俯瞰観察」または「脂肪多量」に対応する観察条件のときにはより小さく設定されている。
【００９１】
また、感度制御回路３４Ａは、撮像素子１８のビニング設定を解除した場合には、信号読込回路３３Ａを制御して、撮像素子１８のビニング設定を解除した撮像素子１８により取得された電気信号を画像情報構築回路３５Ａへ出力させるようになっている。これにより、画像情報構築回路３５Ａは、信号読込回路３３Ａからの電気信号を受けて、蛍光画像情報を構築するようになっている。また、画像情報構築回路３５Ａは、構築した蛍光画像情報を蛍光画像生成部６２へ出力するようになっている。
【００９２】
このように構成された前処理部６３及び該前処理部６３を備える画像処理部６による第１の前処理モードの作用について、図７（ａ）〜（ｃ）および図８を参照して説明する。
まず、撮像素子駆動回路３２Ａの作動の開始により、撮像素子１８のビニング設定を図７（ａ）に示すようにビニング４×４に設定する（ステップＳＡ１）。そして、画像処理部６のタイマを作動させて、挿入部２を被検体内に挿入し、蛍光画像を撮像素子１８により撮影する（ステップＳＡ２）。撮像素子１８においては、蛍光が電気信号に変換される。
【００９３】
この場合に、撮像素子１８のビニング設定がビニング４×４に設定されているので、４×４＝１６個の画素からなる画素群の電気信号が合計されて１画素の電気信号として取得される。したがって、画素ごとに検出される蛍光が微弱であっても、１６個の画素を合計した画素群による電気信号は比較的大きいので見逃すことがなく、蛍光の有無を容易に検出することができる。
【００９４】
撮像素子１８により取得された電気信号は、制御回路３１Ａへ出力されて信号読込回路３３Ａに読み込まれ、感度制御回路３４Ａの作動により、強度閾値Ｓ１を越える画素群があるか否かが判定される（ステップＳＡ３）。その結果、強度閾値Ｓ１を越える画素群がないと判定された場合には、ステップＳＡ２へと戻り（ステップＳＡ３「ＮＯ」）、強度閾値Ｓ１を越える画素群が確認されるまで、ステップＳＡ２およびステップＳＡ３の動作が繰り返される。
【００９５】
一方、強度閾値Ｓ１を越える画素群があると判定された場合には（ステップＳＡ３「ＹＥＳ」）、感度制御回路３４Ａは、図７（ｂ）に示すように、撮像素子１８のビニング設定をビニング２×２に設定する（ステップＳＡ４）。そして、ビニング２×２に設定された撮像素子１８の作動により、ステップＳＡ２で撮影された部位とほぼ同一の観察部位が撮影される（ステップＳＡ５）。
【００９６】
この場合に、撮像素子１８をビニング２×２に設定したことにより、２×２＝４個の画素からなる画素群の電気信号が合計されて取得される。したがって、感度を低下させて解像度を増加させることができ、蛍光が存在する部位周辺の前回よりも鮮明な画像が得られる。
【００９７】
ビニング２×２に設定された撮像素子１８により取得された各画素群からの電気信号は、制御回路３１Ａの信号読込回路３３Ａに読み込まれ、感度制御回路３４Ａの作動により、所定の強度閾値Ｓ２を越える画素群があるか否かを判定される（ステップＳＡ６）。
【００９８】
強度閾値Ｓ２を越える画素群がないと判定された場合には、感度制御回路３４Ａの作動により、ステップＳＡ１へと戻り（ステップＳＡ６「ＮＯ」）、撮像素子１８のビニング設定を初期設定と同じビニング４×４に設定する。そして、強度閾値Ｓ２を越える画素群が確認されるまで、ステップＳＡ１〜ステップＳＡ６の動作が繰り返される。
【００９９】
一方、強度閾値Ｓ２を越える画素群があると判定された場合には（ステップＳＡ６「ＹＥＳ」）、感度制御回路３４Ａは、図７（ｃ）に示すように、撮像素子１８のビニング設定を解除する（ステップＳＡ７）。そして、ビニング設定が解除された撮像素子１８の作動により、ステップＳＡ５で撮影された部位とほぼ同一の観察部位が撮影される（ステップＳＡ８）。
【０１００】
この場合に、撮像素子１８のビニング設定を解除したことにより、画素ごとに電気信号が取得される。したがって、最も高解像度で撮影を行うことができる。これにより、蛍光強度が強度閾値Ｓ２を越える箇所を有する観察対象Ａの、より鮮明な画像を取得することができる。
【０１０１】
このとき撮像素子１８に取得された電気信号は、感度制御回路３４Ａの作動により、信号読込回路３３Ａから画像情報構築回路３５Ａへ出力されて、蛍光画像情報が構築される。画像情報構築回路３５Ａにおいて構築された蛍光画像情報は画像処理部６の蛍光画像生成部６２に送信される。蛍光画像生成部６２は、入力された蛍光画像情報から生成した蛍光画像を前処理部６３に出力する。
【０１０２】
以上説明したように、第１の前処理モードによれば、撮像素子１８のビニングを制御して撮影することとしたので、病変を見逃す可能性を低減させることができるとともに、病変の有無だけでなく、その形状や大きさも鮮明に撮影することができる。また、取得した画像を時間経過と対応付けることとしたので、病変の位置を検出することができる。
【０１０３】
次に、上述した第１の前処理モードの変形例について説明する。
本変形例の第１の前処理モードは、感度制御回路３４Ａ’が撮像素子１８の露光時間を制御する点において、先に説明した第１の前処理モードと主に異なる。
本第１の前処理モードにおいて、感度制御回路３４Ａ’は、図９に示すように、撮像素子１８の露光時間を、適量な光量を取り込む露光時間Ｔ１と、露光時間Ｔ１より長い露光時間Ｔ０とに切り替えるようになっている。また、感度制御回路３４Ａ’は、露光時間Ｔ１に設定した場合には、信号読込回路３３Ａを制御して、読み込んだ電気信号を画像情報構築回路３５Ａへ出力させるようになっている。
【０１０４】
このよう構成された前処理部６３は、まず、図１０に示すように、初期設定として、撮像素子１８の露光時間をＴ０に設定する（ステップＳＢ１）。被検体内に挿入部２が挿入されると、撮像素子１８の画素ごとに蛍光が検出されて撮影が行われる（ステップＳＢ２）。この場合に、撮像素子１８の露光時間がＴ０に設定されているので露光時間が長く、フレームレートを犠牲にする代わりに、画素ごとに取り込まれる光量を適量より増加することができる。したがって、微弱な蛍光であっても、画素ごとに取得される電気信号が比較的大きくなるので見逃すことがなく、蛍光の有無を容易に検出することができる。
【０１０５】
続いて、感度制御回路３４Ａ’の作動により、所定の強度閾値Ｓ１を越える画素がないと判定された場合には、ステップＳＢ２へと戻されて（ステップＳＢ３「ＮＯ」）、強度閾値Ｓ１を越える画素が確認されるまで、ステップＳＢ２およびステップＳＢ３の動作が繰り返される。
【０１０６】
一方、強度閾値Ｓ１を越える画素があると判定された場合には（ステップＳＢ３「ＹＥＳ」）、感度制御回路３４Ａ’は、撮像素子１８の露光時間を露光時間Ｔ１に設定する（ステップＳＢ４）。そして、ステップＳＢ２で撮影された部位とほぼ同一の体腔内壁４の部位が露光時間Ｔ１で撮影される（ステップＳＢ５）。この場合に、撮像素子１８を適量な光量を取り込む露光時間Ｔ１に設定したことにより、フレームレートを向上させるとともにブレの影響を小さくすることができ、蛍光が存在する部位周辺の前回よりも鮮明な画像を得ることができる。
【０１０７】
以上説明したように、本第１の前処理モードによれば、撮像素子１８の露光時間を制御して撮影することとしたので、病変を見逃す可能性を低減させることができるとともに、病変の有無だけでなく、その形状や大きさも鮮明に撮影することができる。
【０１０８】
第１の前処理モードは、以下のように変形することができる。
上述した第１の前処理モードにおいては、感度制御回路３４Ａ’が撮像素子１８の露光時間を制御し、蛍光の高輝度領域が存在した場合に露光時間を短くして鮮明な蛍光画像情報を取得することとしたが、これに代えて、感度制御回路３４Ａ”がアベレージング処理（すなわち、平均化処理）の回数を切り替えることとしてもよい。例えば、図１１に示すように、画像情報構築回路３５Ａ’が蛍光画像情報を逐次構築して複数回分の蛍光画像情報をアベレージング処理し、蛍光の高輝度領域が存在した場合に、感度制御回路３４Ａ”がアベレージング回数を減らすこととすればよい。
【０１０９】
具体的には、図１２に示すように、初期設定として多くの構築回数分のアベレージング回数Ｎ０に設定する（ステップＳＣ１）。撮像素子１８の画素ごとに蛍光が検出されて撮影が行われ（ステップＳＣ２）、取得された電気信号が信号読込手段３３を介して画像情報構築回路３５Ａ’へと送られる。画像情報構築回路３５Ａ’においては、送られてきた電気信号に基づいて蛍光画像情報が構築され、過去Ｎ０回分の蛍光画像情報がアベレージング処理される（ステップＳＣ３）。多くの構築回数分の蛍光画像情報をアベレージング処理することで、蛍光が存在する画素の輝度を保持したまま、蛍光画像情報にランダムに含まれるノイズのレベルを低減することができる。すなわち、全画素の中で蛍光が存在する画素を際立たせることができ、蛍光を検出し易くすることができる。
【０１１０】
続いて、感度制御回路３４Ａ”により、所定の強度閾値Ｓ１を越える画素がないと判断された場合には（ステップＳＣ４「ＮＯ」）、ステップＳＣ２に戻されて、強度閾値Ｓ１を越える画素が確認されるまでステップＳＣ２〜ステップＳＣ４の動作が繰り返される。
一方、強度閾値Ｓ１を越える画素があると判定された場合には（ステップＳＣ４「ＹＥＳ」）、感度制御回路３４Ａ”は、アベレージング回数Ｎ０より少ない構築回数分のアベレージング回数Ｎ１に設定する（ステップＳＣ５）。そして、ステップＳＣ２で撮影された部位とほぼ同一の体腔内壁４の部位が撮影され（ステップＳＣ６）、画像情報構築回路３５Ａ’により、構築された蛍光画像情報のうち、過去Ｎ１回分の蛍光画像情報がアベレージング処理される（ステップＳＣ７）。この場合に、アベレージング回数をＮ０より少ないＮ１に設定したことにより、ブレの影響を小さくすることができ、蛍光が存在する部位周辺の前回よりも鮮明な画像を得ることができる。
【０１１１】
なお、本変形例においては、感度制御回路３４Ａ”は、アベレージング回数Ｎ０からアベレージング回数Ｎ１に切り替えることとしたが、例えば、アベレージング回数Ｎ０により所定の強度閾値Ｓ１の輝度を超える画素があると判定した場合には、アベレージング処理を解除することとし、画像情報構築回路３５Ａ’により直近に構築された蛍光画像情報が蛍光画像生成部６２に送信されることとしてもよい。
また、本変形例においては、画像情報構築回路３５Ａ’は、蛍光画像情報のアベレージング処理を行うこととしたが、単に蛍光画像情報を加算処理して、これに対応して設定された所定の強度閾値により蛍光の有無を検出することとしてもよい。
【０１１２】
次に、上述した第１の前処理モードの第１の変形例について説明する。
本変形例に係る前処理モードは、図１３に示されるように、前処理部６３が備える入射光量算出回路３１Ｂおよび感度設定回路３２Ｂよって実行される。
【０１１３】
入射光量算出回路３１Ｂは、蛍光画像の輝度情報に基づいて、撮像素子１８への入射光量ｐｉｎを算出する。
【０１１４】
感度設定回路３２Ｂ（記憶部）は、後で詳述するように、ＳＮ比Ｓ／Ｎが予め設定されたＳＮ閾値（前処理パラメータ）以上となるために必要な最小のビニング加算画素数Ｂと入射光量ｐｉｎとの対応関係を示すテーブルを記憶する。ここで、テーブルには、異なるＳＮ閾値について設定された少なくとも２パターンの入射光量Ｓ３とビニング加算画素数Ｂとの対応関係が記憶されている。補正条件設定部６６，６６’，６６”は、「局所観察」または「脂肪少量」に対応する観察条件のときには、より小さいＳＮ閾値について設定されたパターンのテーブルを選択し、「俯瞰観察」または「脂肪多量」に対応する観察条件のときにはより大きいＳＮ閾値について設定されたパターンのテーブルを選択するように、感度設定回路３２Ｂに対して指定する。
前処理部６３は、入射光量算出回路３１Ｂにより算出された入射光量ｐｉｎに対応するビニング加算画素数Ｂを、感度設定回路３２Ｂがテーブルから検索して撮像素子１８に設定するようになっている。
【０１１５】
ここで、入射光量算出回路３１Ｂによる入射光量ｐｉｎの算出方法について説明する。
撮像素子１８の撮像面に光が入射すると、撮像素子１８においては、入射した光が量子収率（光子電荷変換効率）に応じて電荷に変換され、その電荷がアンプにおいて、その電荷圧電変換係数に応じて電圧に変換される。この電圧値は、Ａ／Ｄ変換器のＡＤ変換係数に応じてディジタル信号に変換される。
【０１１６】
したがって、蛍光画像の画素の代表値である階調値（輝度情報）Ｖは、式（１）により求められる。代表値としては、全画素の輝度の平均値や中央値、関心領域の輝度の平均値あるいはヒストグラムの上位数％の輝度の平均値が用いられる。
Ｖ＝ｐｉｎＳＢηＣＩ−ＶＣＡ−Ｄ                            （１）
【０１１７】
ここで、ｐｉｎは入射光量（フォトン／μｍ２）、Ｓは撮像画素面積（μｍ２／画素）、Ｂはビニング加算画素数（画素）、ηは量子収率（電荷／フォトン）、ＣＩ−Ｖは電荷電圧変換係数（ｍＶ／電荷）、ＣＡ−ＤはＡＤ変換係数である。
式（１）から、入射光量ｐｉｎは、式（２）により算出できる。
ｐｉｎ＝Ｖ／（ＳＢηＣＩ−ＶＣＡ−Ｄ）                      （２）
【０１１８】
次に、入射光量ｐｉｎとＳＮ比Ｓ／Ｎの関係について説明する。ＳＮ比Ｓ／Ｎは撮像素子１８の持つノイズ特性にも依存する。
撮像素子１８としてＣＭＯＳを用いた場合には、ＳＮ比Ｓ／Ｎは式（３）により求められる。
Ｓ／Ｎ＝Ｓηｐｉｎ／√（（Ｓηｐｉｎ＋Ｎｄｔ＋Ｎｒ２）／Ｂ）      （３）
【０１１９】
ここで、Ｎｄは１画素当たり単位時間当たりの暗電流（電荷／ｓｅｃ／画素）、Ｎｒは読み出しノイズ（電荷ｒｍｓ）、ｔは露光時間（ｓｅｃ）、Ｂはビニング加算画素数である。
【０１２０】
式（３）から、ビニング加算画素数Ｂを入射光量ｐｉｎとＳＮ比Ｓ／Ｎとの関係を表すと、図１４のようになる。図１４においては、ビニング加算画素数Ｂとしては、ビニング無し（１×１）から１０×１０までを例示している。また、本実施例では、例として、Ｓ≒３．０μｍ２／画素、η≒０．４、Ｎｄ≒５０電荷／ｓｅｃ／画素、Ｎｒ≒５．４電荷ｒｍｓを用いている。この値は、使用する撮像素子等により、適宜変更すればよい。
【０１２１】
図１５に示されるように、前処理部６３の感度設定回路３２Ｂに記憶されているテーブルは、図１４のグラフにおいて、ＳＮ比Ｓ／Ｎが１０以上となるために必要な最小のビニング加算画素数Ｂと入射光量ｐｉｎとの対応関係を示している。このテーブルにおいては、露光時間ｔは、例えば、０．０２４ｓｅｃ（２４ｍｓｅｃ）に固定されている。
【０１２２】
このように構成された前処理部による第１の前処理モードによれば、図１６に示されるように、生成された蛍光画像は前処理部６３に送られて（ステップＳＤ１）、その代表値が求められる（ステップＳＤ２）。そして、求められた代表値が入射光量算出回路３１Ｂに入力されて式（２）に代入されることで、入射光量ｐｉｎが算出される（ステップＳＤ３）。算出された入射光量ｐｉｎは感度設定回路３２Ｂに入力されることにより、入射光量ｐｉｎに対応するビニング加算画素数Ｂが感度設定回路３２Ｂから出力され（ステップＳＤ４）、撮像素子１８に設定される（ステップＳＤ５）。
【０１２３】
これにより、新たなビニング加算画素数Ｂが設定された撮像素子１８により、新たな蛍光画像情報が取得され、蛍光画像生成部２２により生成された蛍光画像が除算用蛍光画像として除算画像生成部６４に出力される。
【０１２４】
この場合において、第１の前処理モードの第１の変形例によれば、蛍光画像の輝度情報から求めた入射光量ｐｉｎに応じて、感度設定回路３２Ｂに記憶されているテーブルからビニング加算画素数Ｂが求められるので、ＳＮ比Ｓ／ＮがＳＮ閾値以上となる最小のビニング加算画素数Ｂを撮像素子１８に設定することができ、画質の低下を防止しつつ解像度を向上することができるという利点がある。
【０１２５】
すなわち、入射光量ｐｉｎ、つまり、単位面積当たりに入射するフォトン数を基準としているため、ビニング加算画素数Ｂが変化してもＳＮ比Ｓ／Ｎを算出するための信号値は変化しない。従来のように画像の明るさを基準にして感度調節を行う場合には、画像の明るさが同じでも信号値は変化して適切なＳＮ閾値を設定することができないことがあるが、本変形例によれば、ビニング加算画素数Ｂの影響を受けることなく適切なＳＮ閾値を設定することができる。
【０１２６】
なお、第１の前処理モードの第１の変形例においては、ビニング加算画素数Ｂを最大（１０×１０）に設定してもなお、入射光量算出回路３１Ｂにより算出された入射光量ｐｉｎが５フォトン／μｍ２より少ない場合には、ＳＮ比Ｓ／Ｎが１０より低くなるので、そのような場合には、モニタ２０上に警告表示を行うこととしてもよい。この場合には観察距離を近づける等の工夫を行うことにより、ＳＮ比Ｓ／Ｎが１０以上となる観察を行うことが可能となる。
【０１２７】
また、最大のビニング加算画素数Ｂは１０×１０に限定されるものではなく、それより大きくても小さくてもよい。
また、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値は、使用する蛍光薬剤の性能等に応じて、１０以外の数値に設定してもよい。例えば、病変特異性が高く、正常組織との蛍光発生量の差が大きい蛍光薬剤を使用する場合には、ＳＮ閾値を低めに設定することにしてもよい。これにより、より高解像かつ高感度の蛍光観察を行うことができる。
【０１２８】
第１の前処理モードの第１の変形例は、以下のように更に変形することができる。すなわち、第１の前処理モードの第１の変形例の変形例において、前処理部６３が、ビニング加算画素数Ｂのみならず露光時間ｔをも調節することとしてもよい。
この場合、前処理部６３は、図１７に示されるように、蛍光画像の輝度情報に基づいて、撮像素子１８の撮像面における撮像面照度Ｅｉｎを算出する照度算出回路３３Ｂと、撮像面照度Ｅｉｎとビニング加算画素数Ｂおよび露光時間ｔとの対応関係を示すテーブルを記憶する感度設定回路３２Ｂとを備える。
【０１２９】
撮像面照度Ｅｉｎは、撮像面における単位時間当たりの入射光量であり、式（４）により算出することができる。
Ｅｉｎ＝Ｖ／（ｔＳＢηＣＩ−ＶＣＡ−Ｄ）              （４）
【０１３０】
これにより、照度算出回路３１により算出された撮像面照度Ｅｉｎに対応するビニング加算画素数Ｂおよび露光時間ｔを、感度設定回路３２Ｂがテーブルから検索して撮像素子１８に設定するようになっている。
ここで、
ｐｉｎ＝Ｅｉｎｔ                                  （５）
であるから、式（３）および式（５）から、ＳＮ比Ｓ／Ｎと撮像面照度Ｅｉｎとの関係は式（６）の通りとなる。
Ｓ／Ｎ＝ＳηＥｉｎｔ／√（（ＳηＥｉｎｔ＋Ｎｄｔ＋Ｎｒ２）／Ｂ）      （６）
【０１３１】
すなわち、ＳＮ比Ｓ／Ｎは、ビニング加算画素数Ｂと、露光時間ｔとをパラメータとして、撮像面照度Ｅｉｎの関数として、図１８に示すように表すことができる。
そして、撮像面照度Ｅｉｎからビニング加算画素数Ｂおよび露光時間ｔを導くテーブルとしては、図１９に示したテーブルにおける露光時間２４ｍｓｅｃを標準としてビニング加算画素数Ｂを調節し、ビニング加算画素数Ｂが最大または最小となった時点で、露光時間ｔを増減させるようになっている。なお、ここで用いているＳ、η、Ｎｄ、Ｎｒは、上述した第１の変形例と同様の値を用いている。
【０１３２】
このような第１の前処理モードの変形例によれば、図２０に示されるように、蛍光画像の輝度情報から撮像面照度Ｅｉｎが求められ（ステップＳＤ３’）、該撮像面照度Ｅｉｎに応じて、感度設定回路３２Ｂに記憶されているテーブルからビニング加算画素数Ｂおよび露光時間ｔが求められる（ステップＳＤ４’）。撮像面照度Ｅｉｎが１００〜２５０フォトン／ｓｅｃ／μｍ２以下の場合には、ビニング加算画素数Ｂが１０×１０に固定された状態で、露光時間ｔとして１００〜２４ｍｓｅｃが選択されるようになっている。
【０１３３】
また、撮像面照度Ｅｉｎが２０８〜４３３０フォトン／ｓｅｃ／μｍ２までは、露光時間ｔが２４ｍｓｅｃに固定された状態で、ビニング加算画素数Ｂとして１０×１０〜１×１までが選択されるようになっている。さらに、撮像面照度Ｅｉｎが６５００フォトン／ｓｅｃ／μｍ２以上の場合には、ビニング加算画素数Ｂが１×１に固定された状態で、露光時間ｔとして２４〜８ｍｓｅｃが選択されるようになっている。
【０１３４】
このようにすることで、入射光量Ｐｉｎが５フォトン／μｍ２より小さい微弱な蛍光を観察する場合においても、露光時間ｔを増大させてＳＮ比Ｓ／Ｎを１０以上に確保することが可能となる。また、撮像面照度Ｅｉｎの大きな領域（４３３０フォトン／ｓｅｃ／μｍ２以上）においては、ビニング加算画素数Ｂを最小の１×１としても十分に高いＳＮ比Ｓ／Ｎが得られるが、撮像面照度Ｅｉｎが大きくなるに従って露光時間ｔを短く設定することにより像ブレを抑える効果を高めることができるという利点がある。
【０１３５】
第１の前処理モードが前処理部６３に搭載される蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００は、図２１に示されるように、感度設定回路３２Ｂにおいてビニング加算画素数Ｂを求める際のＳＮ閾値Ｓ３を外部から入力させる閾値入力部４１を備えることとしてもよい。閾値入力部３４Ｂは、例えば、切替スイッチやボタン等であり、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３として６、１０、１５のいずれかを選択することができるようになっている。
【０１３６】
この構成において、感度設定回路３２Ｂには、図２２に示されるテーブルが記憶されている。感度設定回路３２Ｂは、閾値入力部３４Ｂから入力されたＳＮ閾値Ｓ３および入射光量算出回路３１Ｂにより算出された入射光量ｐｉｎに基づいて、テーブルからビニング加算画素数Ｂを選択し、撮像素子１８に設定するようになっている。
【０１３７】
このように構成された蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００によれば、薬剤の性能やアプリケーションに応じて適切なＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を設定することができる。例えば、コントラストの高い蛍光薬剤を用いる場合には、撮像素子１８に求められるＳＮ比Ｓ／Ｎは低くてもよいので、小さいＳＮ閾値Ｓ３を設定することにより、入射光量ｐｉｎが低くても小さいビニング加算画素数Ｂを設定して、解像度の低下や像ブレの影響を最小限に抑えることができる。
【０１３８】
これとは逆に、硬性鏡で腹腔内を観察したり、軟性鏡で胃の中を観察したりするような観察距離が大きいことが想定されるアプリケーションでは、観察部位が相対的に小さくなって視認性が低下することが考えられるので、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値を大きくすることで、視認性を確保するような感度を得ることができるという利点がある。
【０１３９】
なお、このように構成された蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００においては、閾値入力部３４Ｂから入力されたＳＮ閾値Ｓ３に応じてテーブルに記憶されているビニング加算画素数Ｂを選択することに代えて、感度設定回路３２Ｂが、ビニング加算画素数Ｂ毎の入射光量ｐｉｎとＳＮ比Ｓ／Ｎとの関係を表す図２３に示されるグラフを記憶していて、ＳＮ閾値Ｓ３が入力されたときには、その都度、入力されたＳＮ閾値Ｓ３を用いて、記憶されているグラフから、そのＳＮ閾値Ｓ３以上のＳＮ比Ｓ／Ｎを達成可能な最も小さいビニング加算画素数Ｂを選択したテーブルを作成することとしてもよい。図２３では、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３の例として、６、１０、１５を示す線が描かれている。
このようにすることで、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を、予め記憶されている値に捕らわれることなく自由に設定でき、よりきめの細かい感度調節を行うことができるという利点がある。
【０１４０】
また、入力されたＳＮ閾値Ｓ３を用いて、記憶されているテーブルあるいはグラフから、そのＳＮ閾値Ｓ３以上のＳＮ比Ｓ／Ｎを達成可能な最も小さいビニング加算画素数Ｂを選択することとしたが、これに加えて、第１の変形例の変形例のように、ビニング加算画素数Ｂおよび露光時間ｔを調整することにしてもよい。また、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３は用途に応じて観察開始前に操作者が入力することにしてもよいし、観察中に状況に応じて入力することにしてもよい。
【０１４１】
さらに、また、本変形例においては、閾値入力部３４Ｂから入力されたＳＮ閾値Ｓ３を用いることとしたが、これに代えて、図２４に示されるように、蛍光画像生成部により生成された蛍光画像から画像のコントラストを算出するコントラスト算出回路３５Ｂを設け、該コントラスト算出回路３５Ｂにより算出されたコントラストＴ／Ｃに基づいて、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を設定することとしてもよい。
この場合、感度設定回路３２ＢにはコントラストＴ／ＣとＳＮ閾値Ｓ３とを対応させるテーブルが記憶されていればよい。
【０１４２】
コントラスト算出回路３５Ｂとしては、例えば、蛍光画像のヒストグラムを生成し、その階調値全体の平均値Ｃとヒストグラムの上位５％の平均値Ｔとの比Ｔ／Ｃをコントラストとして算出すればよい。
【０１４３】
テーブルとしては、図２５に示されるように、使用する蛍光薬剤のコントラストＴ／Ｃが高い場合には、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を低く設定し、コントラストＴ／Ｃが低い場合にはＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値を高くするようなテーブルが好ましい。実際に得られた蛍光画像に基づいてＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を設定するので、手動で入力する場合よりも適切なＳＮ閾値を設定することができる。
【０１４４】
なお、コントラストＴ／Ｃとして、ヒストグラムの上位５％の平均値Ｔを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、観察する病変が大きいアプリケーション、例えば、大腸ポリープ等の観察に際しては、蛍光画像内の高輝度領域の占める割合が多いと考えられるので、例えば、ヒストグラムの上位１０％の平均値Ｔを用いることにしてもよい。
【０１４５】
また、蛍光画像のコントラストＴ／ＣからＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を設定することに代えて、参照画像の輝度値からＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を設定することとしてもよい。
この場合には、図２６に示されるように、参照画像生成部６１により生成された参照画像の輝度値の平均値等の代表値Ｄを露光時間ｔで除算することにより参照画像の輝度Ｄ／ｔを算出する輝度算出回路３６Ｂを設け、感度設定回路３２Ｂに、参照画像の輝度Ｄ／ｔとＳＮ閾値Ｓ３とを対応させるテーブルが記憶されていればよい。
【０１４６】
テーブルとしては、図２７に示されるように、観察距離が遠くなるようなアプリケーション、すなわち、参照画像の輝度Ｄ／ｔが低い場合には、観察対象Ａの視認性を向上するために、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を高めに設定することが好ましく、観察距離が近くなるアプリケーション、すなわち、参照画像の輝度Ｄ／ｔが高い場合には、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を低めに設定するようなテーブルとすればよい。
【０１４７】
また、これとは逆に、観察距離が近づく場合には観察部位が大きく表示されるので、解像度が低下したり像ブレが発生したりしてもある程度許容される。この場合にはＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を高めに設定して、ビニング加算画素数Ｂを多めにすることにしてもよい。
【０１４８】
また、観察距離が遠い場合には観察部位が小さく表示されるので、解像度の低下や像ブレの影響を大きく受けやすい。そこで、この場合には、ＳＮ比Ｓ／ＮのＳＮ閾値Ｓ３を低めに設定して、露光時間ｔが長すぎたりビニング加算画素数Ｂが多くなりすぎたりしないような設定としてもよい。
図２７における、輝度Ｄ／ｔの値は、輝度値を１２ｂｉｔ階調、露光時間を単位ｓｅｃで表わしたときの値を例としている。つまり、Ｄ／ｔが１０００００というのは、露光時間２４ｍｓｅｃのときは、階調値は２４００となる。
【０１４９】
また、図２８に示されるように、参照画像生成部６１により生成された参照画像から像ブレＭを算出する像ブレ算出回路３７Ｂを設け、感度設定回路３２Ｂが、算出された像ブレＭの大きさに応じて露光時間ｔおよびビニング加算画素数Ｂと撮像面照度Ｅｉｎとを対応づけるテーブルを選択することにしてもよい。像ブレＭは、例えば、公知技術を用いてブレ量を算出し、そのブレ量を用いて数値化することにより算出できる。
【０１５０】
感度設定回路３２Ｂは、像ブレ算出回路３７Ｂから送られてきた像ブレＭを所定の閾値Ｍ１，Ｍ２と比較して、Ｍ＜Ｍ１、Ｍ１＜Ｍ＜Ｍ２、Ｍ２＜Ｍの３つの場合に分けて、テーブルを選択することとしている。Ｍ＜Ｍ１の場合のテーブルの例は図２９、Ｍ１＜Ｍ＜Ｍ２の場合のテーブルの例は図１９、Ｍ２＜Ｍの場合のテーブルの例は図３０の通りである。
【０１５１】
図２９のテーブルは、像ブレＭが最も小さい場合であり、ビニング加算画素数Ｂを小さく保ったまま露光時間ｔを長くすることを優先して、解像度の高い観察を行うようにしている。図１９のテーブルは、像ブレＭが中程度の場合であり、露光時間ｔを標準値２４ｍｓｅｃとしてビニング加算画素数Ｂを変化させている。図３０のテーブルは、像ブレＭが最も大きい場合であり、露光時間ｔを短くすることを優先して、像ブレＭを抑えて視認性を向上するようにしている。これにより、より観察状況に適した感度調整を行うことができる。
【０１５２】
また、像ブレ算出回路３７Ｂに代えて、図３１に示すように、参照画像生成部６１により生成された参照画像の輝度Ｉを算出する輝度算出回路３６Ｂを設け、感度設定回路３２Ｂが、算出された参照画像の輝度Ｉの大きさに応じて露光時間ｔおよびビニング加算画素数Ｂと撮像面照度Ｅｉｎとを対応づけるテーブルを選択することにしてもよい。
【０１５３】
感度設定回路３２Ｂは、輝度算出回路３６Ｂから送られてきた参照画像の輝度Ｉを所定の閾値Ｉ１，Ｉ２と比較して、Ｉ＜Ｉ１、Ｉ１＜Ｉ＜Ｉ２、Ｉ２＜Ｉの３つの場合に分けて、テーブルを選択することとしている。Ｉ＜Ｉ１の場合のテーブルの例は図２０、Ｉ１＜Ｉ＜Ｉ２の場合のテーブルの例は図７、Ｉ２＜Ｉの場合のテーブルの例は図２１の通りである。
【０１５４】
図３２のテーブルは、参照画像の輝度Ｉが最も小さい場合であり、ビニング加算画素数Ｂを小さく保ったまま露光時間ｔを長くすることを優先して、解像度の高い観察を行うようにしている。図１９のテーブルは、輝度Ｉが中程度の場合であり、露光時間ｔを標準値２４ｍｓｅｃとしてビニング加算画素数Ｂを変化させている。図３３のテーブルは、輝度Ｉが最も大きい場合であり、露光時間ｔを短くすることを優先して、像ブレを抑えて視認性を向上するようにしている。
【０１５５】
これにより、より観察状況に適した感度調整を行うことができる。輝度Ｉが小さいということは、観察距離が大きいことを意味し、画像内の病変の大きさが小さくなるため、高解像の撮像が求められる。したがって、特に、腹腔内視鏡や胃の中の観察のような観察距離が比較的大きくなる用途や、腹膜播種転移巣のような小さい病変を観察するときなど、高い解像度が求められる用途に有効な方法である。
【０１５６】
また、上記第１の変形例においては、ＳＮ比Ｓ／Ｎを基準としてビニング加算画素数Ｂや露光時間ｔを調節しているので、除算用蛍光画像の明るさが変動することがある。
そこで、図３４に示すように、蛍光画像生成部２２により生成された蛍光画像の階調値に以下の式（７）の変換係数Ｃｒａｗ−ｄｉｓｐｌａｙを乗算して補正する表示補正部４５を設けることにしてもよい。
【０１５７】
Ｃｒａｗ−ｄｉｓｐｌａｙ＝Ｂｍａｘｔｍａｘ／Ｂｔ      （７）
ここで、Ｂｍａｘはビニング加算画素数Ｂの上限値、ｔｍａｘは露光時間ｔの上限値である。
【０１５８】
このようにすることで、感度の調整によって実際の蛍光の明るさとは異なる明るさでモニタ２０に表示されてしまうことを回避して、感度を維持しながら定量的な情報を操作者に提供することができるという利点がある。
【０１５９】
また、第１の前処理モードの第１の変形例が、図５に示される第５の実施形態に係る蛍光観察装置５００が備える前処理部６３に搭載される場合、感度設定回路３２Ｂ内には、挿入部２の種類の情報毎に入射光量ｐｉｎ（あるいは撮像面照度）と適切なビニング加算画素数Ｂや露光時間ｔとの対応関係を示す情報を記憶しておくことにしてもよい。
【０１６０】
このようにすることで、挿入部２を交換すると、挿入部２に設けられたＩＣチップ７３７４内の識別情報が、ＩＣリーダ７４で読み取られて感度設定回路３２Ｂに送られる。感度設定回路３２Ｂにおいては、その挿入部２の識別情報に対応するビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔが自動的に選択されるので、観察条件に適した感度で観察を行うことができる。
【０１６１】
また、撮像素子１７，１８としてＣＭＯＳに代えてＣＣＤを用いる場合には、式（３）に代えて、式（８）を用いればよい。
Ｓ／Ｎ＝Ｓηｐｉｎ／√（（Ｓηｐｉｎ＋Ｎｄｔ＋Ｎｒ２／Ｂ）／Ｂ）      （８）
【０１６２】
次に、第１の前処理モードの第２の変形例について説明する。
第１の前処理モードの第２の変形例は、図３５に示されるように、前処理部６３が備えるＳＮ比算出回路（画質評価部）３８Ｂと感度設定回路３２Ｂ’とにより実行される。ＳＮ比算出回路３８Ｂは、蛍光画像の輝度情報に基づいて、ＳＮ比ＳＮＲを算出する。感度設定回路３２Ｂ’は、ＳＮ比算出回路３８Ｂにより算出されたＳＮ比ＳＮＲに基づいて撮像素子１８の感度を設定する。
【０１６３】
ＳＮ比算出回路３８Ｂは、図３６に示されるように、蛍光画像における関心領域ＲＯＩを設定しておき、蛍光画像生成部２２から送られてくる異なる時刻に取得された複数枚の蛍光画像のＲＯＩ内の各画素の階調値から時間軸方向に平均値と揺らぎ（標準偏差値）とを、数１および数２により算出するようになっている。
【０１６４】
【数１】
0005926909.tif 000002
【数２】
0005926909.tif 000003
【０１６５】
ここで、
Ｖ（ｘ，ｙ，ｊ）は、ｊ番目の時刻に取得された蛍光画像のＲＯＩ内における座標（ｘ，ｙ）の画素の階調値、
Ｖ＊（ｘ，ｙ）は、１からｎ番目までの階調値Ｖ（ｘ，ｙ，ｊ）の平均値、
ｎは、予め設定された蛍光画像の枚数、
Ｓ（ｘ，ｙ）は、１からｎ番目までの階調値Ｖ（ｘ，ｙ，ｊ）の時間的な揺らぎ
である。
【０１６６】
ＳＮ比ＳＮＲは、数１および数２により、ＲＯＩ内の全画素について算出された平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）と揺らぎＳ（ｘ，ｙ）とを用いて、数３により算出されるようになっている。数３においては、平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）を揺らぎＳ（ｘ，ｙ）で除算した値をＲＯＩ内の全画素について平均することにより算出している。
【０１６７】
【数３】
0005926909.tif 000004
【０１６８】
すなわち、ＳＮ比算出回路３８Ｂは、図３７に示されるように、蛍光画像生成部６２から蛍光画像が送られてくるたびに、ＲＯＩ内の全画素の階調値を記憶し、予め定められたｎ番目の蛍光画像が送られてきた時点で、ＲＯＩ内の全画素について平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）と揺らぎＳ（ｘ，ｙ）とを算出し、平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）を揺らぎＳ（ｘ，ｙ）で除算する。そして、ＲＯＩ内の全画素について平均値Ｖ＊（ｘ，ｙ）の揺らぎＳ（ｘ，ｙ）による除算が終了した時点で、これらを加算平均することによりＳＮ比ＳＮＲを算出するようになっている。
【０１６９】
感度設定回路３２Ｂ’は、補正条件設定部６６，６６’，６６”から入力された第１のＳＮ閾値と第２のＳＮ閾値とを記憶し、ＳＮ比算出回路３８Ｂにより算出されたＳＮ比ＳＮＲが２つのＳＮ閾値の間となるように撮像素子１８の感度をビニング加算画素数Ｂや露光時間ｔによって調節するようになっている。ここで、第１及び第２のＳＮ閾値（前処理パラメータ）は、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって、「局所観察」または「脂肪少量」に対応する観察条件のときにはより小さい値について設定され、「俯瞰観察」または「脂肪多量」に対応する観察条件のときにはより大きい値に設定されている。
【０１７０】
具体的には、図３８に示されるように、ＳＮ比算出回路３８Ｂにより算出されたＳＮ比ＳＮＲと第１のＳＮ閾値とを比較して（ステップＳＥ７１）、ＳＮ比ＳＮＲが第１のＳＮ閾値より小さい場合には、ビニング加算画素数Ｂが上限であるか否かを判断し（ステップＳＥ７２）、上限ではない場合にはビニング加算画素数Ｂを増やすようになっている（ステップＳＥ７３）。
【０１７１】
ステップＳＥ７２において、ビニング加算画素数Ｂが上限である場合には、露光時間ｔが上限であるか否かを判断し（ステップＳＥ７４）、上限ではない場合には露光時間ｔを長くするようになっている（ステップＳＥ７５）。そして、新たなビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔは、撮像素子１８に設定されるようになっている（ステップＳＥ８１）。
ステップＳＥ７４において、露光時間ｔが上限である場合には、処理を行うことなく次の感度設定に戻るようになっている。
【０１７２】
また、ＳＮ比ＳＮＲが第１のＳＮ閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲと第２のＳＮ閾値とを比較して（ステップＳＥ７６）、ＳＮ比ＳＮＲが第２のＳＮ閾値より大きい場合には、ビニング加算画素数Ｂが下限であるか否かを判断し（ステップＳＥ７７）、下限ではない場合にはビニング加算画素数Ｂを減らすようになっている（ステップＳＥ７８）。
【０１７３】
ステップＳＥ７７において、ビニング加算画素数Ｂが下限である場合には、露光時間ｔが下限であるか否かを判断し（ステップＳＥ７９）、下限ではない場合には露光時間を短くするようになっている（ステップＳＥ８０）。そして、新たなビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔは、撮像素子１８に設定されるようになっている（ステップＳＥ８１）。ステップＳＥ７９において、露光時間ｔが下限である場合には、処理を行うことなく次の感度設定に戻るようになっている。
【０１７４】
このように構成された前処理部６３による第１の前処理モードによれば、図３７に示されるように、異なる時刻に取得され生成された複数の蛍光画像が前処理部６３に送られて（ステップＳＥ１）、ＳＮ比算出回路３８Ｂに記憶される（ステップＳＥ２）。次に、予め設定されたｎ枚の蛍光画像が蓄積されたか否かが判定され（ステップＳＥ３）、蓄積された場合には、ＳＮ比算出回路３８Ｂにおいて、各蛍光画像の予め設定されたＲＯＩ内の各画素の階調値に基づいて階調値の平均値と揺らぎとが算出され（ステップＳＥ４）、画素毎に平均値が揺らぎによって除算される（ステップＳＥ５）。さらに、ＲＯＩ内の全画素について平均値を揺らぎで除算した値の平均値がＳＮ比ＳＮＲとして算出され（ステップＳＥ６）、感度設定回路３２Ｂ’に送られる（ステップＳＥ７）。
【０１７５】
感度設定回路３２Ｂ’においては、送られてきたＳＮ比ＳＮＲと第１のＳＮ閾値とが比較される（ステップＳＥ７１）。ＳＮ比ＳＮＲが第１のＳＮ閾値より小さい場合には、設定されているビニング加算画素数Ｂが上限値であるか否かが判定され（ステップＳＥ７２）、上限値ではない場合には、ビニング加算画素数Ｂが予め定められた増加分だけ増加させられて（ステップＳＥ７３）、撮像素子１８に設定される（ステップＳＥ８１）。
【０１７６】
一方、ビニング加算画素数Ｂが上限である場合には、露光時間ｔが上限値であるか否かが判定される（ステップＳＥ７４）。露光時間ｔが上限値ではない場合には、露光時間ｔが所定の増加分だけ長くされて撮像素子１８に設定され（ステップＳＥ８１）、露光時間ｔが上限値である場合には、感度変更が行われることなく感度設定処理が終了する。
【０１７７】
また、ステップＳＥ７１における比較の結果、ＳＮ比ＳＮＲが第１のＳＮ閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲが第２のＳＮ閾値と比較される（ステップＳＥ７６）。ＳＮ比ＳＮＲが第２のＳＮ閾値より大きい場合には、設定されているビニング加算画素数Ｂが下限値であるか否かが判定され（ステップＳＥ７７）、下限値ではない場合にはビニング加算画素数Ｂが所定の減少分だけ減少させられて（ステップＳＥ７８）、撮像素子１８に設定される（ステップＳＥ８１）。
【０１７８】
一方、ステップＳＥ７７においてビニング加算画素数Ｂが下限値である場合には、露光時間ｔが下限値であるか否かが判定される（ステップＳＥ７９）。露光時間ｔが下限値ではない場合には、露光時間ｔが所定の減少分だけ短くされて（ステップＳＥ８０）、撮像素子１８に設定され（ステップＳＥ８１）、露光時間ｔが下限値である場合には、感度変更が行われることなく、感度設定処理が終了する。感度設定処理終了は、観察が終了するまでステップＳＥ１からの処理が繰り返される（ステップＳＥ８）。
【０１７９】
そして、このようにして、ビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔが新たに設定された撮像素子１８によって蛍光画像情報が取得され、蛍光画像生成部６２において生成された蛍光画像が除算用蛍光画像として除算画像生成部６４に出力される。
【０１８０】
このように、蛍光画像の輝度情報から求めた、ＳＮ比ＳＮＲが第１のＳＮ閾値以上となるようにビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔを撮像素子１８に設定することができ、最低限必要な画質を確保した蛍光観察を行うことができる。また、ＳＮ比ＳＮＲが第２のＳＮ閾値以下となるようにビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔを撮像素子１８に設定することができ、像ブレの影響を最小限に抑えた蛍光観察を行うことができる。
【０１８１】
この場合において、ＳＮ比ＳＮＲの算出を実際に取得された蛍光画像の輝度情報を用いて行うので、状況に適した感度調節を行うことができるという利点がある。また、ＳＮ比ＳＮＲの算出を実際に取得された蛍光画像の輝度情報を用いて行うので、観察条件に応じて交換される挿入部２その他の個体差や誤差の影響を受けることなく、常に適切な感度調節を行うことができる。
【０１８２】
なお、第１の前処理モードの第２の変形例においては、ビニング加算画素数Ｂの調節後に調節不可能となった場合に露光時間ｔを調節することとしたが、順序は逆でも交互に行ってもよい。
また、２つのＳＮ閾値によってビニング加算画素数Ｂおよび／または露光時間ｔを調節することとしたが、これに代えて、単一のＳＮ閾値によって調節することとしてもよい。
【０１８３】
また、第１の前処理モードの第２の変形例においては、ＳＮ比算出回路３８Ｂが時間軸方向の平均値および揺らぎを算出することとしたが、これに代えて、空間的な平均値および揺らぎに基づいてＳＮ比ＳＮＲを算出してもよい。
この場合には、ＳＮ比算出回路３８Ｂは、蛍光画像生成部６２から送られてくる蛍光画像に設定された複数の関心領域ＲＯＩについて、各ＲＯＩ内の各画素の階調値の平均値と揺らぎ（標準偏差値）とを数４および数５により算出するようになっている。
【０１８４】
【数４】
0005926909.tif 000005
【０１８５】
【数５】
0005926909.tif 000006
【０１８６】
ここで、
Ｖ（ｘ，ｙ）は、蛍光画像のＲＯＩ内における座標（ｘ，ｙ）の画素の階調値、
ｎ（ｊ）は、ｊ番目のＲＯＩ内の画素数、
Ｖ＊（ｊ）は、ｊ番目のＲＯＩ内の階調値Ｖ（ｘ，ｙ）の平均値、
Ｓ（ｊ）は、ｊ番目のＲＯＩ内の階調値Ｖ（ｘ，ｙ）の空間的な揺らぎ
である。
【０１８７】
そして、算出された複数のＲＯＩにおける平均値と揺らぎとから平均値を揺らぎで除算した値の全てのＲＯＩについての平均値を数６によって算出するようになっている。
【数６】
0005926909.tif 000007
【０１８８】
このような第１の前処理モードによれば、例えば、視野範囲を大きく動かす用途においては、複数の蛍光画像を蓄積してＳＮ比ＳＮＲを算出することよりも、単一の蛍光画像からＳＮ比ＳＮＲを算出する方が、正確にＳＮ比ＳＮＲを算出でき、適切な感度調節を行うことができるという利点がある。
【０１８９】
上記の第１の前処理モードの変形例においては、感度設定回路３２Ｂ’に、予め定められた２つのＳＮ閾値を設定しておくこととしたが、これに代えて、薬剤の性能やアプリケーションに応じてＳＮ閾値を可変にすることとしてもよい。
【０１９０】
例えば、図３９に例示するように、感度設定回路３２Ｂ’においてビニング加算画素数Ｂを求める際のＳＮ閾値Ｓ３を外部から入力させる閾値入力部３４Ｂ’を備えていてもよい。
閾値入力部３４Ｂ’は、例えば、切替スイッチやボタン等であり、ＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値Ｓ３を選択することができるようになっている。
【０１９１】
また、閾値入力部３４Ｂ’から入力されたＳＮ閾値Ｓ３を用いることに代えて、図４０に例示されるように、蛍光画像生成部６２により生成された蛍光画像から画像のコントラストＴ／Ｃを算出するコントラスト算出回路３５Ｂ’を設け、該コントラスト算出回路３５Ｂ’により算出されたコントラストＴ／Ｃに基づいて、ＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値Ｓ３を設定することとしてもよい。
この場合には、感度設定回路３２Ｂ’には、図４１に示されるようなコントラストＴ／ＣとＳＮ閾値とを対応させるテーブルが記憶されていればよい。
【０１９２】
コントラスト算出回路３５Ｂ’としては、例えば、蛍光画像のヒストグラムを生成し、その階調値全体の平均値Ｃとヒストグラムの上位５％の平均値Ｔとの比Ｔ／Ｃをコントラストとして算出すればよい。
テーブルとしては、使用する蛍光薬剤のコントラストＴ／Ｃが高い場合には、ＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値を低く設定し、コントラストＴ／Ｃが低い場合にはＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値を高くするようなテーブルが好ましい。このようにすることで、実際に得られた蛍光画像に基づいてＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値を設定するので、手動で入力する場合よりも適切なＳＮ閾値を設定することができる。
【０１９３】
なお、コントラストＴ／Ｃとして、ヒストグラムの上位５％の平均値Ｔを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、観察する病変が大きいアプリケーション、例えば、大腸ポリープ等の観察に際しては、蛍光画像内の高輝度領域の占める割合が多いと考えられるので、例えば、ヒストグラムの上位１０％の平均値Ｔを用いることにしてもよい。
【０１９４】
また、蛍光画像のコントラストＴ／ＣからＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値を設定することに代えて、参照画像の輝度値からＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値を設定することとしてもよい。
この場合には、図４２に示されるように、参照画像生成部６１により生成された参照画像の輝度値の平均値等の代表値Ｄを露光時間ｔで除算することにより参照画像の輝度Ｄ／ｔを算出する輝度算出部３６Ｂ’を設け、感度設定回路３２Ｂ’に、参照画像の輝度Ｄ／ｔとＳＮ閾値とを対応させるテーブルが記憶されていればよい。
【０１９５】
テーブルとしては、図４３に示されるように、観察距離が遠くなるようなアプリケーション、すなわち、参照画像の輝度Ｄ／ｔが低い場合には、観察対象Ａの視認性を向上するために、ＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値Ｓ３を高めに設定することが好ましく、観察距離が近くなるアプリケーション、すなわち、参照画像の輝度Ｄ／ｔが高い場合には、ＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値Ｓ３を低めに設定するようなテーブルとすればよい。
【０１９６】
また、これとは逆に、観察距離が近づく場合には観察部位が大きく表示されるので、解像度が低下したり像ブレが発生したりしてもある程度許容される。この場合にはＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値Ｓ３を高めに設定して、ビニング加算画素数Ｂを多めにすることにしてもよい。
なお、図４３における輝度Ｄ／ｔの値は、輝度値を１２ｂｉｔ階調、露光時間を単位ｓｅｃで表したときの値を例としている。つまり、Ｄ／ｔ＝１０００００というのは、露光時間２４ｍｓｅｃのときは階調値２４００となる。
【０１９７】
また、観察距離が遠い場合には観察部位が小さく表示されるので、解像度の低下や像ブレの影響を大きく受けやすい。そこで、この場合には、ＳＮ比ＳＮＲのＳＮ閾値Ｓ３を低めに設定して、露光時間ｔが長すぎたりビニング加算画素数Ｂが多くなりすぎたりしないような設定としてもよい。
【０１９８】
また、図４４に示されるように、参照画像生成部６１により生成された参照画像から像ブレＭを算出する像ブレ算出回路３７Ｂ’を設け、感度設定回路３２Ｂ’が、算出された像ブレＭの大きさに応じて露光時間ｔおよびビニング加算画素数Ｂを設定することにしてもよい。像ブレＭは、公知技術を用いて像ぶれ量を算出し、そのぶれ量を用いて数値化することにより算出することができる。
【０１９９】
この場合には、感度設定回路３２Ｂ’は、図４５に示されるように、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１のＳＮ閾値より小さいか否かを判断する（ステップＳＥ７１）。そして、第１のＳＮ閾値より小さい場合には、像ブレ算出回路３７Ｂ’から送られてきた像ブレＭを所定の閾値Ｍ１と比較して、Ｍ＞Ｍ１か否かを判断し（ステップＳＥ８２）、像ブレＭが閾値Ｍ１より大きい場合にステップＳＥ７２に進み、像ブレＭが閾値Ｍ１以下の場合にステップＳＥ７４に進むこととしている。
【０２００】
また、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１のＳＮ閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第２のＳＮ閾値より大きいかを判断する（ステップＳＥ７６）。そして、第２のＳＮ閾値より大きい場合には、像ブレ算出回路３７Ｂ’から送られてきた像ブレＭを所定の閾値Ｍ１と比較して、Ｍ＞Ｍ１か否かを判断し（ステップＳＥ８３）、像ブレＭが閾値Ｍ１より大きい場合にステップＳＥ７７に進み、像ブレＭが閾値Ｍ１以下の場合にステップＳＥ７９に進むこととしている。
【０２０１】
このようにすることで、像ブレＭが大きいときには露光時間ｔを短くすることを優先し、像ブレＭが小さいときには露光時間ｔを長くすることを優先し、ビニング加算画素数Ｂを減らして解像度の高い蛍光観察を行うことができるという利点がある。これにより、より状況に適した感度調節を行うことができる。
【０２０２】
また、像ブレ算出回路２９に代えて、図４２に示されるように、参照画像生成部６１により生成された参照画像の輝度Ｉを算出する輝度算出部３６Ｂ’を設け、感度設定回路３２Ｂ’が、算出された参照画像の輝度Ｉの大きさに応じて露光時間ｔおよびビニング加算画素数Ｂを設定することにしてもよい。
【０２０３】
この場合には、感度設定回路３２Ｂ’は、図４６に示されるように、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１のＳＮ閾値より小さいか否かを判断する（ステップＳＥ７１）。そして、第１のＳＮ閾値より小さい場合には、輝度算出部３６Ｂ’から送られてきた輝度Ｉを所定の閾値Ｉ１と比較して、Ｉ＞Ｉ１か否かを判断し（ステップＳＥ８４）、輝度Ｉが閾値Ｉ１より大きい場合にステップＳＥ７２に進み、輝度Ｉが閾値Ｉ１以下の場合にステップＳＥ７４に進むこととしている。
【０２０４】
また、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第１のＳＮ閾値以上の場合には、ＳＮ比ＳＮＲが予め設定された第２のＳＮ閾値より大きいかを判断する（ステップＳＥ７６）。そして、第２のＳＮ閾値より大きい場合には、輝度算出部から送られてきた輝度Ｉを所定の閾値Ｉ１と比較して、Ｉ＞Ｉ１か否かを判断し（ステップＳＥ８５）、輝度Ｉが閾値Ｉ１より大きい場合にステップＳＥ７７に進み、輝度Ｉが閾値Ｉ１以下の場合にステップＳＥ７９に進むこととしている。
【０２０５】
輝度Ｉが高いとき、つまり、観察距離が比較的小さくなるときには、観察部位が比較的大きく画像上に表示されるので、解像度を若干低下させても十分に観察部位を視認することができる。したがって、この場合にはビニング加算画素数Ｂを多めに設定し、逆に露光時間ｔは短くてもよいので像ブレを抑えることができるという利点がある。
【０２０６】
逆に、輝度Ｉが低いときには、観察距離が比較的小さくなるので、観察部位が比較的小さく画面上に表示される。このような場合には解像度は高く維持する必要があるので、ビニング加算画素数Ｂを少なめに設定している。
【０２０７】
このように構成することで、より適切な感度調節を行うことができる。特に、腹腔内視鏡や胃の中の観察のような観察距離が比較的大きくなる用途や、腹膜播種転移巣のような小さい病変を観察するときなど、高い解像度が求められる用途に有効な方法である。
【０２０８】
上述した第１の前処理モードの第２の変形例は、以下のようにさらに変形することができる。
すなわち、図４７に示されるように、前処理部６３が、参照画像生成部６１により生成された参照画像に基づいて挿入部２の動きの速さを計測する動き計測回路３９Ｂと、蛍光画像生成部６２により生成された蛍光画像に基づいて時間軸方向の平均値と揺らぎとからＳＮ比ＳＮＲを算出するＳＮ比算出回路３８１Ｂと、空間的な平均値と揺らぎとからＳＮ比ＳＮＲを算出するＳＮ比算出回路３８２Ｂとを備えている。
【０２０９】
そして、感度設定回路３２Ｂ’は、動き計測回路３９Ｂにより計測された動きの速さＮに応じて、どちらのＳＮ比算出回路３８１Ｂ，３８２Ｂによって出力されたＳＮ比ＳＮＲを使用するかを選択するようになっている。具体的には動きの速さＮが所定の閾値Ｎ１より大きい場合には、ＳＮ比算出回路３８２Ｂから出力される空間的な平均値と揺らぎから算出したＳＮ比ＳＮＲを用い、閾値Ｎ１以下の場合には、ＳＮ比算出回路３８１Ｂから出力される時間軸方向の平均値と揺らぎとから算出したＳＮ比ＳＮＲを用いるようになっている。
【０２１０】
挿入部２の動きが早いときには、複数枚の蛍光画像を必要とする時間軸方向の揺らぎを用いたＳＮ比ＳＮＲより、単一の蛍光画像により算出できる空間的な平均値と揺らぎを用いたＳＮ比ＳＮＲの方が正確に算出できるため、より好ましい。動きが遅いときには、ほぼ同じ場所を見ているので、撮像素子１８ごとの個体差によるばらつきの影響を受けにくい時間軸方向の平均値と揺らぎを用いたＳＮ比ＳＮＲの方が、正確に算出できるため、より好ましい。
【０２１１】
本前処理モードが、図５に示される第５の実施形態に係る蛍光観察装置５００に搭載される場合、感度設定回路３２Ｂ’内には、挿入部２の識別情報毎に適切なＳＮ閾値を記憶しておくことにしてもよい。
【０２１２】
このようにすることで、挿入部２を交換すると、挿入部２に設けられたＩＣチップ７３内の識別情報が、ＩＣリーダ７４で読み取られて補正条件設定部６６，６６’，６６”または感度設定回路３２Ｂ’に送られる。補正条件設定部６６，６６’，６６”または感度設定回路３２Ｂ’においては、その挿入部２の識別情報に対応するＳＮ閾値が自動的に選択されるので、観察条件に適した感度で観察を行うことができる。
【０２１３】
［第２の前処理モード］
次に、第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が備える前処理部６３による第２の前処理モードについて説明する。第２の前処理モードは、観察距離に基づく値を参照画像および蛍光画像の少なくとも一方に累乗する処理モードである。
【０２１４】
このような第２の前処理モードは、撮像素子１７，１８から観察対象Ａまでの観察距離に起因して除算画像に残存する観察距離・観察角度の依存性を除去するのに好適である。すなわち、第１及び第２の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００の補正条件設定部６６，６６’は「局所視」、「俯瞰視」が観察条件として入力または判定されたときに第２の前処理モードの前処理パラメータを設定する。第３から第５の実施形態に係る蛍光観察装置３００，４００，５００の補正条件設定部６６”は、局所観察される「ダグラス窩」等、俯瞰観察される「大網」、「横隔膜下」、「腸管膜」等が入力または判定されたときに、第２の前処理モードの前処理パラメータを設定する。
【０２１５】
第２の前処理モードは、所定の強度の励起光を観察対象に照射したときに生成される蛍光画像の輝度の照明ユニット４から観察対象までの距離特性を累乗近似して得られる第１の累乗値（前処理パラメータ）の逆数を蛍光画像の輝度値に累乗し、所定の強度の照明光を観察対象に照射したときに生成される参照画像の輝度の照明ユニットから観察対象までの距離特性を累乗近似して得られる第２の累乗値（前処理パラメータ）の逆数を参照画像の輝度値に累乗するモードである。ここで、補正条件設定部６２，６２’，６２”は、「局所視」に対応する観察条件のときは、第１および第２の累乗値の少なくとも一方を大きくするように前処理部６３に司令を出し、「俯瞰視」に対応する観察条件のときは、第１および第２の累乗値の少なくとも一方を小さくするように前処理６３に司令を出す。
【０２１６】
第２の前処理モードは、図４８に示すように、前処理部６３が備える蛍光露光時間調節回路３１Ｃ、反射光露光時間調節回路３２Ｃ、及び画像補正回路３３Ｃとにより実行される。蛍光露光時間調節回路３１Ｃは、蛍光画像用の撮像素子１８の露光時間（撮影条件）を調節する。反射光露光時間調節回路５８は、参照画像用の撮像素子１７の露光時間（撮影条件）を調節する。画像補正回路３３Ｃは、参照画像生成部６１により生成された参照画像を用いて蛍光画像生成部６２により生成された蛍光画像を補正する。
【０２１７】
蛍光露光時間調節回路３１Ｃは、蛍光画像生成部６２により生成された蛍光画像の輝度値に基づいて撮像素子１８の露光時間を調節するようになっている。
同様に、反射光露光時間調節回路３２Ｃは、参照画像生成部６１により生成された参照画像の輝度値に基づいて撮像素子１７の露光時間を調節するようになっている。
【０２１８】
蛍光画像の輝度値および参照画像の輝度値としては、挿入部２の先端２ａから観察対象Ａまでの距離（以下「観察距離」とする）Ｄｎを変更しながら、照明ユニット２０から観察対象Ａに対して励起光および照明光を照射して得られた蛍光画像および参照画像の予め定められた領域（以下、「関心領域」という。）の輝度値の平均値が用いられる。
【０２１９】
ここで、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４９に示すように、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５０（ａ）〜（ｃ）および図５１（ａ）〜（ｃ）に示すような蛍光画像を取得する。同図において、符号８３は撮像素子１８の視野を示し、符号８５は関心領域を示している。
【０２２０】
標準試料８１中の蛍光強度が一定の場合、例えば、被写体である観察対象Ａの表面が略平坦な場合には、図４９（ａ）〜（ｃ）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、観察対象Ａの表面に凸凹がある場合や観察対象Ａ中の蛍光分布にむらがある場合には、図５０（ａ）〜（ｃ）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。
【０２２１】
画像補正回路３３Ｃは、蛍光画像生成部６２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回路３４Ｃ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回路３５Ｃと、参照画像生成部６１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回路３６Ｃ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回路３７Ｃとを備えている。参照画像前処理回路３７Ｃにより取得された除算用参照画像および蛍光画像前処理回路３５Ｃにより取得された除算用蛍光画像は、除算画像生成部６４に出力される。
【０２２２】
蛍光画像規格回路３４Ｃは、蛍光画像生成部６２から蛍光画像の輝度値を読み出して、蛍光露光時間調節回路３１Ｃにより設定された撮像素子１８の露光時間で除算するようになっている。
【０２２３】
蛍光画像前処理回路３５Ｃは、所定の強度の励起光を観察対象Ａに向けて照射したときに撮像素子１８により取得され、蛍光画像規格回路３４Ｃ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の累乗値αの逆数１／α（または−１／α）を、規格化後の蛍光画像の輝度値に累乗して除算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      （９）
ここで、ＦＬａｆｔｅｒ：除算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：第１の累乗値、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する除算用蛍光画像が取得される。
【０２２４】
同様に、参照画像規格回路３６Ｃは、参照画像生成部６１から参照画像の輝度情報を読み出して、反射光露光時間調節回路３２Ｃにより設定された撮像素子１７の露光時間で除算するようになっている。
【０２２５】
また、参照画像前処理回路３７Ｃは、所定の強度の反射光を観察対象Ａに向けて照射したときに撮像素子１７により取得され、参照画像規格回路３６Ｃ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の累乗値βの逆数１／β（または−１／β）を、規格化後の参照画像の輝度値に累乗して除算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      （１０）
ここで、ＲＬａｆｔｅｒ：除算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の累乗値、Ｂ：定数である。
この累乗演算により、距離の変化に対して輝度が比例する除算用参照画像が取得される。
【０２２６】
第２の前処理モードが搭載された前処理部６３を備えた構成の場合、画像合成部６７は、図５２に示すような、除算画像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２０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ことが好ましい。
【０２２７】
このように構成された前処理部６３による第２の前処理モードによれば、撮像素子１８により取得された蛍光画像情報および撮像素子１７により取得された参照画像情報は、それぞれ画像処理部６に入力されて画像処理される。以下、画像処理部６における画像処理について、図５３のフローチャートを参照して説明する。
【０２２８】
撮像素子１８からの蛍光画像情報は蛍光画像生成部６２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、蛍光露光時間調節回路３１Ｃにより、蛍光画像生成部６２によって生成された蛍光画像の輝度値に基づいて撮像素子１８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６２において、観察対象Ａ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）。
【０２２９】
同様にして、参照画像情報は参照画像生成部６１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、反射光露光時間調節回路３２Ｃにより、参照画像生成部６１によって生成された参照画像の輝度値に基づいて撮像素子１７の露光時間が調節される（ステップＳＧ１）。これにより、参照画像生成部６１において、観察対象Ａから戻る反射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ＳＧ２）。
【０２３０】
蛍光画像生成部６２により生成された蛍光画像および参照画像生成部６１により生成された参照画像は、それぞれ画像補正回路３３Ｃへと送られる。
ここで、撮像素子１８により取得される蛍光画像には、観察距離Ｄｎにおける蛍光の距離の累乗の情報が含まれており、撮像素子１７により取得される参照画像には、観察距離Ｄにおける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反射光の性質が互いに異なるため、蛍光画像の輝度の観察距離Ｄｎにおける距離特性と参照画像の輝度の観察距離Ｄｎにおける距離特性は異なる。さらに、撮像素子１８の露光時間と撮像素子１７の露光時間が異なる場合には、蛍光画像の輝度値と参照画像の輝度値が互いに異なる。
【０２３１】
画像補正回路３３Ｃにおいては、まず、蛍光画像規格回路３４Ｃにより蛍光画像の輝度値が撮像素子１８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、参照画像規格回路３６Ｃにより参照画像の輝度値が撮像素子１７の露光時間で除算される（ステップＳＧ３）。これにより、参照画像における露光時間の影響が規格化され、参照画像が単位時間当たりの輝度値に統一される。
【０２３２】
蛍光画像規格回路３４Ｃにより輝度が規格化された蛍光画像は蛍光画像前処理回路３５Ｃに送られるとともに、参照画像規格回路３６Ｃにより輝度が規格化された参照画像は参照画像前処理回路３７Ｃへと送られる。
【０２３３】
蛍光画像前処理回路３５Ｃおよび参照画像前処理回路３７Ｃにおいては、図５４（ａ),（ｂ）に示されるように、所定の強度の励起光または反射光を観察対象Ａに向けて照射したときの輝度値が、観察距離Ｄｎに対してプロットされる。例えば、観察距離ＤｎをＤ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４（Ｄ０＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４）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、図５５（ａ),（ｂ）に示されるような回帰曲線が求まる。これにより、観察距離Ｄｎに対する依存性を示す第１の累乗値α、第２の累乗値βが得られる。図５４（ａ),（ｂ）および図５５（ａ),（ｂ）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。
【０２３４】
続いて、蛍光画像前処理回路３５Ｃにおいて、上記補正演算式（９）により、第１の累乗値αの逆数１／αが蛍光画像の画素ごとの輝度値に累乗される（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除算用蛍光画像が取得される。また、参照画像前処理回路３７Ｃにおいて、上記補正演算式（１０）により、第２の累乗値βの逆数１／βが参照画像の画素ごとの輝度値に累乗される（ステップＳＧ４）。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除算用参照画像が取得される。
【０２３５】
除算用蛍光画像および除算用参照画像はそれぞれ除算画像生成部６４に送られ、除算用蛍光画像が除算用参照画像で除算される（ステップＳＦＧ５）。上記累乗演算処理により除算用蛍光画像および除算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、除算用蛍光画像を参照用画像で除算することで、図５６（ａ）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除算画像Ｋを取得することができる。
【０２３６】
以上説明したように、第２の前処理モードによれば、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除算用蛍光画像を取得することができる。これにより、除算用蛍光画像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。
【０２３７】
第２の前処理モードの参考例として、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５６（ｂ）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５７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。
【０２３８】
第２の前処理モードは以下のように変形することができる。
例えば、１つ目の変形例として、図５８に示すように、第２の前処理モードを搭載した前処理部６３を備える蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００は、校正装置１０２と組み合わせて蛍光観察システムを構成することとしてもよい。なお、図５８においては、一部の構成について図示を省略している。
【０２３９】
校正装置１０２としては、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、挿入部２の先端２ａと標準試料８１との間の観察距離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の累乗値αおよび第２の累乗値βを算出する依存定数決定部（累乗値算出部）９８とを備えている。依存定数決定部９８は、蛍光画像規格回路３４Ｃおよび参照画像規格回路３６Ｃ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の累乗値αおよび第２の累乗値βを算出するようになっている。
【０２４０】
以下、依存定数決定部９８による第１の累乗値αおよび第２の累乗値βを算出方法について図５９のフローチャートを参照して説明する。
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ＳＨ１）、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から励起光を含む反射光が照射され、蛍光および反射光が撮影されて蛍光画像および参照画像が取得される（ステップＳＨ２）。蛍光画像および参照画像は、輝度値が露光時間で除算されて規格化された後（ステップＳＨ３、ＳＨ４）、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ＳＨ５）。
【０２４１】
ステージ制御部９４は、予め定められた回数ａ（ａは少なくとも２以上）だけ上記ステップＳＨ１〜Ｃ６を複数回にわたって繰り返す（ステップＳＨ６）。これにより、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ＳＨ７）、観察距離Ｄｎに対する依存性を示す第１の累乗値α、第２の累乗値βが算出される（ステップＳＨ８）。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累乗値を決定することができる。
なお、本変形例においては、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。
【０２４２】
また、第２の前処理モードにおいては、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５９のステップＳＨ３参照）、これ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ＳＨ４参照）、これに代えて、例えば図６０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ＳＨ３´）、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ＳＨ４´）。
【０２４３】
また、第２の前処理モードの変形例としては、例えば、図６１のフローチャートに示されるように、画像補正回路３３Ｃにおいて、後処理部６５が除算画像生成部６４により取得された除算画像Ｋの画素ごとの輝度値にさらに第１の累乗値αを累乗することとしてもよい（ステップＳＦＧ６）。このようにすることで、後処理部６５により、図６２に示されるように、除算画像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。なお、参考例として、図６３において、後処理部６５において第１の累乗値αを累乗しない場合の除算画像Ｋの輝度値と蛍光薬剤の濃度との関係を示す。
【０２４４】
また、第２の前処理モードを実行する前処理部６３においては、画像補正回路３３Ｃが蛍光画像前処理回路３５Ｃを備えることとしたが、もう１つの変形例として、例えば、蛍光画像前処理回路３５Ｃを備えず、参照画像前処理回路３７Ｃが、第１の累乗値αを第２の累乗値βで除算した第３の累乗値α／β（または−α／β）を参照画像の輝度値に累乗して除算用参照画像を取得することとしてもよい。
【０２４５】
この場合、図６４のフローチャートに示すように、蛍光画像規格回路３４Ｃにより規格化された蛍光画像が除算画像生成部６４に送られ、参照画像前処理回路３７Ｃ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ＳＧ４´）。
ＲＬａｆｔｅｒ＝Ｂ×ＲＬｂｅｆｏｒｅｚ      （１１）
ここで、ＲＬａｆｔｅｒ：除算用参照画像の輝度値、ＲＬｂｅｆｏｒｅ：参照画像の輝度値、ｚ：第３の累乗値（α／βまたは−α／β）、α：第１の累乗値、β：第２の累乗値、Ｂ：定数である。
このようにすることで、画像補正回路３３Ｃ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除算画像Ｋを取得することができる。
【０２４６】
第２の前処理モードは以下に示すもう１つの変形例によって実行されることもできる。
第２の前処理モードのもう１つの変形例は、図６５に示すように、蛍光露光時間調節回路３１Ｃに代えて、撮像素子１８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回路３８Ｃを備える前処理部６３によって実行される。
【０２４７】
蛍光ゲイン値調節回路３８Ｃは、蛍光画像生成部６２により生成された蛍光画像の輝度値に基づいて撮像素子１８のゲイン値を調節するようになっている。
蛍光画像規格回路３４Ｃは、蛍光ゲイン値調節回路３８Ｃにより設定された撮像素子１８のゲイン値が入力されるようになっている。また、蛍光画像規格回路３４Ｃは、図６６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。
【０２４８】
このように構成された前処理部６３による第２の前処理モードの第１の変形例によれば、図６７のフローチャートに示されるように、蛍光ゲイン値調節回路３８Ｃにより、蛍光画像生成部６２によって生成された蛍光画像の輝度値に基づいて撮像素子１８のゲイン値が設定される（ステップＳＩ１）。これにより、蛍光画像生成部６２において、観察対象Ａ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ＳＩ２）。
【０２４９】
蛍光画像規格回路３４Ｃにおいては、蛍光画像生成部６２から読み出される蛍光画像の輝度値が、撮像素子１８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ＳＩ３）。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。
【０２５０】
第２の前処理モードのもう１つの変形例は、図６８に示すように、半導体レーザ３１２をさらに備えた光源３１０と、蛍光露光時間調節回路３１Ｃおよび反射光露光時間調節回路３２Ｃ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回路（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反射光調光回路（撮影条件調節部）３５８を備えた前処理部６３とを備える蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００によって実行される。
【０２５１】
光源３１０は、キセノンランプ８と、キセノンランプ制御部１３０と、キセノンランプ８から発せられた照明光のうち赤外線を遮断して反射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を透過した反射光を透過し、半導体レーザ３１２から射出された励起光を反射して反射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１４は、例えば、波長帯域が４００〜６８０ｎｍの反射光のみを透過させるようになっている。なお、符号３１６Ａは、赤外線カットフィルタ３１４を透過した反射光を集光する第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反射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。
【０２５２】
励起光調光回路３９Ｃは、蛍光画像生成部６２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、反射光調光回路４０Ｃは、参照画像生成部６１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１３０によるキセノンランプ８の調光レベルを調節するようになっている。
【０２５３】
蛍光画像規格回路３４Ｃには、励起光調光回路３９Ｃ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。また、蛍光画像規格回路３４Ｃは、図６９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、参照画像規格回路３６Ｃには、反射光調光回路４０Ｃにより設定されたキセノンランプ制御部１３０の調光レベルが入力されるようになっている。また、参照画像規格回路３６Ｃは、調光レベルと反射光強度（照明光強度）とが対応づけられた反射光強度変換テーブル（図示略）を有している。なお、励起光強度および反射光強度は、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。
【０２５４】
このように構成された蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００においては、キセノンランプ８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により集光された反射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。
【０２５５】
前処理部６３においては、図７０のフローチャートに示すように、励起光調光回路３９Ｃにより、蛍光画像生成部６２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ＳＪ１）。これにより、蛍光画像生成部６２において、観察対象Ａ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ＳＪ２）。
同様にして、反射光調光回路４０Ｃにより、参照画像生成部６１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１３０の調光レベルが設定される（ステップＳＫ１）。これにより、参照画像生成部６１において、観察対象Ａから戻る反射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ＳＫ２）。
【０２５６】
そして、蛍光画像規格回路３４Ｃにより、蛍光画像生成部６２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ＳＪ３）。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、参照画像規格回路３６Ｃにより、参照画像生成部６１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１３０の調光レベルに対応する反射光強度で除算される（ステップＳＫ３）。これにより、照明光の調光レベルの影響が規格化され、参照画像を一定の反射光強度当たりの輝度値に統一することができる。
【０２５７】
上述した第２の前処理モードおよびその変形例においては、蛍光画像前処理回路３５Ｃおよび参照画像前処理回路３７Ｃにおいて、撮像素子１８および撮像素子１７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。
【０２５８】
次に、第２の前処理モードの第１の変形例について説明する。
第２の前処理モードの第１の変形例は、参照画像用の撮像素子と観察対象との距離情報に基づいて設定された補正係数を指数として用いて参照画像または前記蛍光画像の少なくとも一方の光強度情報を累乗演算するモードである。第２の前処理モードの第１の変形例は、図７１に示すように、前処理部６３が備える露光時間調節回路３１Ｄ，３２Ｄ、規格化参照画像生成回路３３Ｄ、規格化蛍光画像生成回路３４Ｄ、補正係数設定回路３５Ｄによって実行される。
【０２５９】
露光時間調節回路３１Ｄ，３２Ｄは、参照画像生成部６１および蛍光画像生成部２２により生成された参照画像および蛍光画像に基づいて、撮像素子１７，１８の露光時間Ｓ３，Ｓ４を算出する。規格化参照画像生成回路３３Ｄおよび規格化蛍光画像生成回路３４Ｄは、参照画像および蛍光画像から規格化参照画像および規格化蛍光画像をそれぞれ生成する。補正係数設定回路３５Ｄは、規格化参照画像生成回路３３Ｄにより生成された規格化参照画像に基づいて補正係数α，βを設定する。累乗演算処理回路３６Ｄは、補正係数設定回路３５Ｄにより設定された補正係数α，βを指数として用いて、規格化参照画像の累乗演算を行う。規格化蛍光画像生成回路３４Ｄによって生成された規格化蛍光画像および累乗演算処理回路３６Ｄにおいて累乗演算された規格化参照画像はそれぞれ除算用参照画像または除算用蛍光画像として除算画像生成部６４に入力される。
【０２６０】
規格化参照画像生成回路３３Ｄおよび規格化蛍光画像生成回路３４Ｄは、参照画像および蛍光画像を露光時間調節回路３１Ｄ，３２Ｄにより調節された撮像素子１７，１８の露光時間Ｓ３，Ｓ４でそれぞれ除算することにより、規格化参照画像および規格化蛍光画像を生成するようになっている。これにより、撮像素子１７，１８の露光時間Ｓ３，Ｓ４に依存した参照画像および蛍光画像の全体的な信号強度の変動が除去されて規格化された規格化参照画像および規格化蛍光画像が得られる。
【０２６１】
補正係数設定回路３５Ｄは、例えば、挿入部２の先端面２ａから観察対象Ａ表面までの距離情報（以下、観察距離情報という。）と対応づけて、補正係数としての指数α，βを記憶している。具体的には、規格化参照画像の各画素における信号強度と観察距離Ｄとが一対一に対応しているので、信号強度と対応づけて指数α，βを記憶している。
【０２６２】
また、本変形例においては、信号強度の所定の境界値Ｄ（ｎ）を設定し、その境界値Ｄ（ｎ）の前後において異なる２つの補正係数α１，α２および２つの補正係数β１，β２を記憶している。そして、補正係数設定回路３５Ｄは、規格化参照画像生成回路３３Ｄから送られてきた規格化参照画像の各画素における信号強度と境界値Ｄ（ｎ）とを比較し、境界値Ｄ（ｎ）より小さい場合には第１の補正係数α１，β１、境界値Ｄ（ｎ）以上の場合には第２の補正係数α２，β２を設定するようになっている。
【０２６３】
この場合において、２つの補正係数α，βおよび境界値Ｄ（ｎ）は、蛍光観察に先立つ測定によって、以下の通りにして決定されている。
すなわち、補正係数α，βおよび境界値Ｄ（ｎ）の決定に際しては、図７２に示されるように、挿入部２を固定するホルダ３１０と、該ホルダ３１０に固定された挿入部２の先端面２ａに対して観察距離Ｄをあけて対向させられる標準試料３２０と、挿入部２の先端面２ａと標準試料３２０との間の観察距離Ｄを変更する直動ステージ３３０とを準備する。直動ステージ３３０には図示しないエンコーダのような移動量センサが設けられている。
【０２６４】
標準試料３２０としては、観察しようとする生体と同様の散乱や吸収特性を有するファントムを用いてもよいし、ヒトや動物（ブタやマウス等）の切除組織を用いてもよい。
図７３，図７４，図７５に示されるフローチャートに従って、データ取得ステップＳＫ１と、補正係数等決定ステップＳＫ２とを行う。
【０２６５】
まず、データ取得ステップＳＫ１は、図７３に示されるように、ｎを初期化し（ステップＳＫ１１，ＳＫ１２）、直動ステージ３３０を動作させて移動量センサにより観察距離Ｄ（ｎ）（ｎは自然数）を精度よく設定し（ステップＳＫ１３）、そのときの参照画像および蛍光画像を取得し（ステップＳＫ１４）、規格化参照画像および規格化蛍光画像を算出し（ステップＳＫ１５）、予め設定された関心領域における信号強度の平均値を算出し（ステップＳＫ１６）、観察距離Ｄ（ｎ）に対する信号強度の値としてプロットする（ステップＳＫ１７）。この作業を繰り返して（ステップＳＫ１８）、図７６に示されるように、複数点（ａ個）のプロットを得る。
【０２６６】
ここで、関心領域としては、標準試料３２０内の蛍光強度が一定であれば、観察距離Ｄに拘わらず、一定の大きさに設定してもよい。標準試料３２０の表面に凸凹がある場合や標準試料３２０中の蛍光分布にムラがある場合には、観察距離Ｄが大きくなるに連れて関心領域の大きさを小さくすることにより、常に同じ領域の信号強度を取得することが好ましい。
【０２６７】
次いで、補正係数等決定ステップＳＫ２は、図７５に示されるように、まず、ｎ＝３として（ステップＳＫ２１，ＳＫ２２）、ｎ点目の観察距離Ｄ（ｎ）を境界値として設定する（ステップＳＫ２３）。Ｄ（３）を最初の境界値としたのは、最小二乗法等による累乗近似を使用する場合に３点以上のデータが必要となるからである。
【０２６８】
そして、観察距離Ｄ（１）〜Ｄ（ｎ）の領域およびＤ（ｎ）〜Ｄ（ａ）の領域において、累乗近似を行って（ステップＳＫ２４，ＳＫ２５）、それぞれ指数を算出し、その決定係数Ｒ２および境界値Ｄ（ｎ）と共に保存する（ステップＳＫ２６）。
ｎを１つずつインクリメントして（ステップＳＫ２２）、上記作業をｎ＝ａ−２となるまで繰り返し（ステップＳＫ２７）、図７７に示されるデータテーブルを得る。そして、このデータテーブルの中から、決定係数Ｒ２の総和が４に最も近い境界値Ｄ（ｎ）と指数α，βとの組み合わせを選択して（ステップＳＫ２８）、補正係数設定回路３５Ｄに記憶しておく（ステップＳＫ２９）。
本変形例では、蛍光画像に対して得られた指数αを参照画像に対して得られた指数βで除算することにより、指数α／βを補正係数として記憶しておく。
【０２６９】
累乗演算処理回路３６Ｄは、補正係数設定回路３５Ｄにおいて設定された補正係数α／βを指数として規格化参照画像の各画素における強度信号（光強度情報）に累乗演算処理を施して除算用参照画像を生成するようになっている。累乗演算処理回路３６Ｄにおいて生成された除算用参照画像は、除算画像生成部６４に入力されるようになっている。一方、蛍光画像については規格化蛍光画像がそのまま除算用蛍光画像として除算画像生成部６４に入力されるようになっている。
【０２７０】
なお、本前処理モードの説明においては、規格化蛍光画像が累乗演算処理されずにそのまま除算用蛍光画像として除算画像生成部６４に入力される場合、その入力された規格化蛍光画像を除算用蛍光画像と呼ぶこととする。同様に、規格化参照画像が累乗演算処理されずにそのまま除算用参照画像として除算画像生成部６４に入力される場合、その入力された規格化参照画像を除算用参照画像と呼ぶこととする。
【０２７１】
このように構成された前処理部６３による第２の前処理モードによれば、撮像素子１７，１８により参照画像および蛍光画像が生成されると、生成された参照画像および蛍光画像に基づいて、露光時間調節回路３１Ｄ，３２Ｄが撮像素子１７，１８の露光時間Ｓ３，Ｓ４を算出し、撮像素子１７，１８の露光を自動調節する。参照画像、蛍光画像およびそれらを撮影した際の各撮像素子１７，１８の露光時間Ｓ３，Ｓ４が画像補正部６４に送られる。
【０２７２】
前処理部６３においては、規格化参照画像生成回路３３Ｄにおいて、参照画像が撮像素子１７の露光時間Ｓ３によって除算されることにより規格化参照画像が生成され、規格化蛍光画像生成回路３４Ｄにおいて、蛍光画像が撮像素子１８の露光時間Ｓ４によって除算されることにより規格化蛍光画像が生成される。
そして、規格化参照画像の各画素の信号強度に基づいて、補正係数設定回路３５Ｄにおいて補正係数α，βが設定され、累乗演算処理回路３６Ｄにおいて、各画素について設定された補正係数α／βが指数として、該指数で各画素の信号強度を累乗演算することにより、除算用参照画像が生成される。
【０２７３】
その後、除算用参照画像および規格化蛍光画像生成回路３４Ｄから出力された除算用蛍光画像である規格化蛍光画像が除算画像生成部６４に入力され、除算用蛍光画像が除算用参照画像によって除算されることにより除算画像が生成される。
【０２７４】
このように、第２の前処理モードの第１の変形例によれば、所定の観察距離Ｄを境界値Ｄ（ｎ）としてその前後で異なる補正係数α１，β１，α２，β２を指数として累乗演算を行った除算用参照画像を用いて除算用蛍光画像を除算することにより、観察距離Ｄが大きく変動しても、定量性の高い除算画像を得ることができるという利点がある。
【０２７５】
また、第２の前処理モードの第１の変形例においては、規格化蛍光画像の信号強度および規格化参照画像の信号強度の両方において算出した指数α，βを用いて規格化参照画像の信号強度のみに累乗演算を施すこととしたので、規格化蛍光画像および規格化参照画像の両方に累乗演算を施す場合と比較して演算量を低減し、迅速な演算を行うことができるという利点がある。これに代えて、図７８に示されるように、規格化蛍光画像側にも累乗演算処理回路３６１Ｄを設け、補正係数設定回路３５Ｄにおいて設定された指数α，βを用いて、規格化参照画像に対して１／βの累乗演算を施すとともに、規格化蛍光画像に対して１／αの累乗演算を施し、除算用蛍光画像を得ることにしてもよい。
【０２７６】
また、第２の前処理モードの第１の変形例と組み合わせて、後処理部６５が、除算画像生成部６４において除算用蛍光画像を除算用参照画像によって除算して得られた除算画像の画素毎に、規格化蛍光画像に対して得られた指数αで累乗する累乗演算を施すことにしてもよい。これにより、各画素の信号強度と観察対象Ａ内における蛍光の存在量とを比例させることができ、さらに定量的な観察を行うことができる。
これに代えて、除算画像の信号強度と蛍光濃度との対応表（変換テーブル）を備えていて、画像上に特定の領域の蛍光濃度を表示するようにしてもよい。
【０２７７】
また、第２の前処理モードの第１の変形例を、図５に示される第５の実施形態に係る蛍光観察装置５００に搭載する場合には、図７９に示されるように、画像処理部６に、挿入部２の識別情報に対応づけて補正係数α，βおよび境界値Ｄ（ｎ）を記憶する補正係数記憶部３７０を設けておくようにしてもよい。これにより、挿入部２が交換されたときに、挿入部２のＩＣチップ７３に記憶されていた識別情報がＩＣリーダ７４により読み出され、補正係数記憶部３７０に挿入部２の識別情報に対応づけて記憶されている補正係数α，βおよび境界値Ｄ（ｎ）が読み出され、補正係数設定回路３５Ｄに記憶される。この場合、補正係数記憶部３７０は、補正条件設定部６６，６６’，６６”に備えられていることとしてもよい。
【０２７８】
このようにすることで、挿入部２の個体差による補正係数の変動を精度よく較正することができるという利点がある。
また、ＩＣチップ７３が挿入部２の識別情報を保持し、補正係数記憶部３７０に補正係数α，β等を記憶していることに代えて、図８０に示されるように、ＩＣチップ７３が補正係数α，βおよび境界値Ｄ（ｎ）を直接記憶していて、ＩＣリーダ７４により読み出した補正係数α，βおよび境界値Ｄ（ｎ）を補正係数設定回路３５Ｄに送ることにしてもよい。
【０２７９】
また、第２の前処理モードの第１の変形例においては、単一の境界値Ｄ（ｎ）を設定して、その前後において異なる補正係数を設定することとしたが、これに代えて、２以上の境界値Ｄ（ｎ）を設定して、３以上の補正係数を設定することにしてもよい。境界値Ｄ（ｎ）が２以上存在する場合においても、各補正係数の設定方法は、図７３〜図７５のフローチャートに準ずればよい。
【０２８０】
例えば、３以上の補正係数を設定する場合には、観察距離Ｄ（３）≦Ｄ≦Ｄ（ａ−２）の範囲で２つの境界値Ｄ１，Ｄ２を選択し、Ｄ（１）≦Ｄ≦Ｄ１、Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２、Ｄ２≦Ｄ≦Ｄ（ａ−２）のそれぞれの領域において累乗近似を行って、指数、境界値および決定係数を保存することを全ての境界値Ｄ１，Ｄ２の組み合わせについて行う。これにより得られたデータベースから決定係数の総和が６に最も近くなる指数および境界値Ｄ１，Ｄ２を採用することにすればよい。
【０２８１】
また、さらに多くの境界値によって分割する場合には、例えば、観察距離Ｄ（１）≦Ｄ≦Ｄ（ａ）の範囲で連続する３点以上の観察距離Ｄ毎に累乗近似を行って、補正係数を得ることにしてもよい。
【０２８２】
また、第２の前処理モードの第１の変形例においては、撮像素子１７，１８の露光時間Ｓ３，Ｓ４によって参照画像および蛍光画像をそれぞれ規格化することとしたが、これに代えて、参照画像および蛍光画像の信号強度に基づいて撮像素子１７，１８のゲインを調節し、参照画像および蛍光画像をゲインに対応するゲイン増倍率によって除算することにより規格化参照画像および規格化蛍光画像を得ることにしてもよい。
【０２８３】
また、図８１に示されるように、光源３として、Ｘｅランプ８およびレーザ光源３８０を有し、それらの出力をＸｅランプ制御部３９０およびレーザ制御部４０１によって制御することで、調光を行うことができる場合には、照明光調光回路３７Ｄおよび励起光調光回路３８Ｄによって、参照画像および蛍光画像の信号強度に基づいて算出された照明光の強度Ｓ３および励起光の強度Ｓ４によって参照画像および蛍光画像を除算することにより規格化参照画像および規格化蛍光画像を得ることにしてもよい。符号４３０は集光レンズ、符号４４０はダイクロイックミラーである。図８１においては、一部の構成の図示を省略している。
【０２８４】
また、参照画像および蛍光画像の規格化を行う前に、撮像素子１７，１８のノイズ成分を減算することとしてもよい。これにより演算精度を向上することができるという利点がある。
【０２８５】
［第３の前処理モード］
次に、第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が備える前処理部６３による第３の前処理モードについて説明する。
第３の前処理モードは、反射光と蛍光のそれぞれの距離特性に基づいて設定された参照テーブル（ＬＵＴ；Ｌｏｏｋ  ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）に従って参照画像および蛍光画像の階調値を調節することにより参照画像および蛍光画像における観察距離の依存性を一致させる処理モードである。
【０２８６】
このような第３の前処理モードは、波長毎に距離特性が異なることに起因して除算画像に残存する観察距離・観察角度の依存性を除去するのに好適である。すなわち、第１及び第２の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００の補正条件設定部６６，６６’は、「多色」が観察条件として入力または判定されたときに第３の前処理モードの前処理パラメータを設定する。第３から第５の実施形態に係る蛍光観察装置３００，４００，５００の補正条件設定部６６”は、色相の異なる組織や臓器が視野内に混在する「大網」、「胃」等が入力または判定されたときに第３の前処理モードの前処理パラメータを設定する。
【０２８７】
ここで、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、後述する第３の前処理モードにおいて、複数の色相が混在する観察条件に該当する各観察部位について、予め波長（色相）毎に距離特性を測定し、その測定値に基づいて算出した前処理パラメータである階調値に対する係数を記憶しておく。
【０２８８】
第３の前処理モードは、蛍光画像または参照画像の少なくとも一方に、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって設定された係数を乗算して除算用蛍光画像と除算用参照画像とを生成する処理モードである。係数は、標準試料に対して予め取得された蛍光強度の距離特性と反射光強度の距離特性とが相互に正比例関係となるように予め設定されたものである。第３の前処理モードは、上述した第２の前処理モードと択一的に用いられる。第２の処理モードと第３の処理モードのうちいずれを用いるかは、使用者が観察前に任意に選択しても良いし、観察条件に応じて自動的に選択されるものとしてもよい。
【０２８９】
第３の前処理モードは、図８２に示されるように、前処理部６３が備える画像規格化回路３１Ｅと前処理回路３２Ｅとによって実行される。
画像規格化回路３１Ｅは、参照画像生成部６１および蛍光画像生成部６２により生成された参照画像および蛍光画像を規格化して、規格化参照画像および規格化蛍光画像を生成する。
前処理回路３２Ｅは、画像規格化回路３１Ｅにより生成された規格化参照画像および規格化蛍光画像から除算用参照画像および除算用蛍光画像を生成する。
【０２９０】
ここで、蛍光画像としては、たとえば蛍光色素Ｃｙ７からの蛍光画像とすればよい。特に、腫瘍特異的な蛍光薬剤、例えば癌特異的分子ＣＥＡに対する抗体（Ａｎｔｉ−ＣＥＡ抗体）とＣｙ７とを結合させた蛍光薬剤を予め観察対象Ａに投与しておけば、腫瘍特異的な蛍光画像を得ることができる。また、参照画像としては、例えば照明光が観察対象Ａの表面で反射した反射光および観察対象Ａの内部での散乱による反射光に基づく画像を用いればよい。
【０２９１】
画像規格化回路３１Ｅは、数６に示される関係式を用いて参照画像および蛍光画像を規格化するようになっている。
【０２９２】
【数７】
0005926909.tif 000008
【０２９３】
すなわち、参照画像および蛍光画像を取得する際に、撮像素子１７，１８により１６ｂｉｔの階調で取得するものとすると、各画素の階調値がこの範囲内に入るように露光時間とゲインが調節されるので、観察条件を一定にするために規格化が行われる。数１において所定ゲインは、例えば、反射光観察時には１、蛍光観察時には１００と設定されるゲインであるとする。
【０２９４】
第３の前処理モードにおいて、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、標準試料に対する蛍光強度の距離特性と、同じ標準試料に対する反射光強度の距離特性とを相互に正比例させる係数を反射光強度に対応づけて記憶する記憶部（図示略）を備えている。補正条件設定部６６，６６’，６６”は、参照画像の画素毎に色相を測定し、その色相に応じて記憶されている各画素の階調値に対応する係数（前処理パラメータ）を前処理回路３２Ｅに出力する。
【０２９５】
前処理回路３２Ｅは、参照画像生成部６１から入力された参照画像の画素毎に、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって設定された各画素の階調値に対応する係数を乗算することにより、除算用参照画像を生成するようになっている。この場合、前処理回路３２Ｅにおいては、入力された蛍光画像をそのまま除算用蛍光画像として出力するようになっている。
【０２９６】
ここで、観察距離を、例えば１０〜２００ｍｍに変化させ、標準試料としてファントムまたは豚等の臓器を観察したときの参照画像および蛍光画像の階調値に基づいて算出された係数の例を図８３および図８４に示す。
すなわち、取得された参照画像における、一の画素の階調値（反射光強度）が１６．６のときは、係数として２．０２４をこの画素の階調値に乗算する。これを全ての画素について繰り返すことにより、除算用参照画像が得られる。いずれかの画素の階調値が、図８４に示される２つの階調値の間の値である場合には、図８３の階調値に対応する２つの係数を線形補間した係数を乗算するようになっている。
【０２９７】
このように構成された前処理部６３による第３の前処理モードによれば、各画像生成部６１，６２において生成された参照画像および蛍光画像は、画像規格化回路３１Ｅに入力されて、数６により規格化され、規格化参照画像および規格化蛍光画像は、前処理回路３２Ｅにおいて、除算用参照画像および除算用蛍光画像に変換される（前処理ステップ）。第３の前処理モードにおいては、規格化参照画像に係数が乗算されて除算用参照画像となり、規格化蛍光画像はそのまま除算用蛍光画像となる。
【０２９８】
前処理回路３２Ｅにおいて規格化参照画像に乗算される係数は、標準試料を用いて取得された規格化蛍光画像と規格化参照画像との比であり、標準試料における規格化蛍光画像の蛍光強度の距離特性を、同じく標準試料における規格化参照画像の反射光強度の距離特性に一致させるように選定されている。したがって、除算画像生成部６４において、この係数を、観察対象Ａの規格化参照画像に乗算することにより得られた除算用参照画像によって、除算用蛍光画像を除算することにより、観察距離の依存性を十分に低減した補正された蛍光画像を得ることができる。すなわち、定量性の高い蛍光観察を行うことができるという利点がある。
ここで、異なる色相を有する複数種類の標準試料を用いて係数を算出し、補正条件設定部６６，６６’，６６”が色相に応じて係数を記憶しておけば、参照画像の色相に応じて、画素ごとに適切な係数を設定し、前処理部６３に送ることができる。
【０２９９】
なお、第３の前処理モードにおいては、撮像素子１８，１９によって取得された蛍光画像および参照画像には、撮像素子１８，１９の暗電流や読み出しに由来したノイズが含まれている。また、除算処理をする際に、参照画像に輝度値ゼロの画素が存在すると、除算結果が無限大となって適正な補正を行うことができない。
そこで、前処理回路３２Ｅにおいて、蛍光画像に対しては、暗電流や読み出しに由来するノイズ成分を除去するようなオフセットを与え、参照画像には、暗電流や読み出しに由来するノイズ成分を除去する上に、全ての画素の輝度値がゼロとならないようなオフセットを与えることにしてもよい。
【０３００】
また、第３の前処理モードを、図５に示される第５の実施形態に係る蛍光観察装置５００に搭載する場合には、図８５に示されるように、識別情報と各挿入部２に適した係数とを対応づけて記憶する記憶部３３１を備えていることが好ましい。挿入部２が着脱されて他の挿入部２に交換されることによって、対物レンズ１３を始め、挿入部２に含まれる種々の光学系が変更されるので、対物レンズ１３の開口数（ＮＡ）や瞳径等の変化、あるいは、検出する蛍光の波長、観察対象部位（胃組織や大腸組織など）等の変化によって、係数が変化する。
【０３０１】
前処理回路３２Ｅは、記憶部３３１から出力される挿入部２の識別情報に対応する係数を受け取って、上記演算を行う。
このようにすることで、光源３に対して挿入部２が交換されても、該挿入部２に最適な係数が設定され、定量性の高い蛍光画像を常に取得することができるという利点がある。
【０３０２】
また、第３の前処理モード第３の前処理モードにおいては、標準試料に対する反射光強度の距離特性を蛍光強度の距離特性に一致させる係数を採用したが、これに限定されるものではなく、両特性を正比例させる係数でもよい。
また、規格化参照画像に乗算する係数に代えて規格化蛍光画像に乗算する係数を記憶していてもよいし、規格化参照画像および規格化蛍光画像にそれぞれ乗算する係数を記憶していてもよい。
【０３０３】
また、第３の前処理モードにおいては、観察距離の依存性を低減して定量性の高い蛍光観察を行うための構成を採用したが、これに代えて、観察角度の依存性を低減する構成を採用してもよい。具体的には、前処理回路３２Ｅにおいて、標準試料を用いて観察角度を変化させつつ取得された規格化蛍光画像と規格化参照画像との比であり、標準試料における規格化蛍光画像の蛍光強度の角度特性を、同じく標準試料における規格化参照画像の反射光強度の角度特性に正比例させるように選定された係数を、観察対象Ａの規格化参照画像に乗算する。そして、除算画像生成部６４においては、得られた除算用参照画像によって、除算用蛍光画像を除算することにより、観察角度の依存性を十分に低減した補正された蛍光画像を得ることができる。すなわち、定量性の高い蛍光観察を行うことができるという利点がある。
【０３０４】
次に、上述した第３の前処理モードを搭載する蛍光観察装置を備える蛍光観察システム６００について説明する。
蛍光観察システム６００は、図８６に示されるように、蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００（以下、これらをまとめて蛍光観察装置１という。）と、該蛍光観察装置１を装着する較正装置４１１とを備えている。
この構成においては、蛍光観察装置１は、係数を算出する係数決定部４２１を備えている。
【０３０５】
較正装置４１１は、図８６および図８７に示されるように、挿入部２を固定するホルダ４３１と、該ホルダ４３１に固定された挿入部２の先端面２ａに対して観察距離をあけて対向させられる色相が既知である標準試料４４１と、挿入部２の先端面２ａと標準試料４４１との間の観察距離を変更する直動ステージ４５１と、対物レンズ１３の光軸に対する標準試料４４１の表面の角度（観察角度）を変更するチルトステージ４６１と、これらのステージ４５１，４６１を制御する制御部４７１とを備えている。
【０３０６】
制御部４７１は、ステージ４５１，４６１を駆動して、観察距離または観察角度を変化させるとともに、予め設定されたタイミングでトリガ信号を出力するようになっている。
また、係数決定部４２１は、画像規格化回路３１Ｅから送られてくる規格化蛍光画像および規格化参照画像を受信するとともに、制御部４７１からのトリガ信号Ｓの受信時における規格化蛍光画像の輝度値および規格化参照画像の輝度値を保持し、規格化蛍光画像の輝度値を規格化参照画像の輝度値で除算することにより係数を算出し、算出された係数を規格化参照画像の輝度値と色相とに対応づけて記憶するようになっている。
【０３０７】
観察距離を変化させたときの係数を取得する場合には、制御部４７１は、まず、図８７に示されるように、標準試料４４１の表面に対して挿入部２の先端面２ａが観察開始の距離となるように直動ステージ４５１を駆動させる。次いで、ユニット４から照明光および励起光を標準試料４４１に対して照射し、反射光および蛍光が撮影される状態として、制御部４７１は、予め定められた距離ずつステージ４５を移動させ、その都度、トリガ信号Ｓを出力する。これにより、係数決定部４２１には、異なる複数の観察距離において取得された複数の係数が規格化参照画像の輝度値と対応づけて記憶される。
【０３０８】
一方、観察角度を変化させたときの係数を取得する場合には、制御部４７１は、まず、図８７に示されるように、標準試料４４１の表面に対して挿入部２の先端面２ａが観察開始の距離および角度となるように直動ステージ４５１およびチルトステージ４６１を駆動させる。次いで、ユニット４から照明光および励起光を標準試料４４１に対して照射し、反射光および蛍光が撮影される状態として、制御部４７１は、予め定められた距離ずつチルトステージ４６１を移動させ、その都度、トリガ信号Ｓを出力する。これにより、係数決定部４２１には、異なる複数の観察角度において取得された複数の係数が規格化参照画像の輝度値と対応づけて記憶される。
観察距離を変化させたときの係数と、観察角度を変化させたときの係数とは、観察条件に応じて適宜選択することにすればよい。
【０３０９】
また、係数決定部４２１は、前処理回路３２Ｅから規格化参照画像の輝度値が入力されると、該輝度値に対応する係数を算出して、前処理回路３２Ｅに対して出力するようになっている。すなわち、係数決定部４２１には、間隔をあけた複数の規格化参照画像の輝度値に対応づけた複数の係数が記憶されているので、その間の輝度値が入力されたときには、入力された輝度値を挟む輝度値間で係数を補間して新たな係数を算出し、前処理回路３２Ｅに出力するようになっている。
【０３１０】
このように、蛍光観察システム６００によれば、観察対象Ａや観察条件、例えば、各光学系や観察に使用する蛍光波長などが変化しても、その都度、変化に応じた係数を設定することができ、種々の観察対象Ａや観察条件においても定量性の高い蛍光画像により観察することができるという利点がある。
【０３１１】
例えば、蛍光観察装置１として内視鏡に適用する場合には、硬性鏡や軟性鏡のような種類の違い、あるいは、上部消化器内視鏡や下部消化器内視鏡のような観察部位の違いなどがあったとしても、それぞれに対応した最適な係数を設定することができる。また、同一種類の蛍光観察装置１であったとしても、個体差に拘わらず、個々の装置に対して係数を設定することができる。
また、色相に応じて適切な係数を設定することにより、１画面の中に異なる色相のもの（例えば肝臓と胃など異なる色を持つ臓器）が同時に観察されたとしても、それぞれの画素ごとに適切な係数を設定することができるため、より正確な画像を提示することができる。
【０３１２】
なお、標準試料４４１としては、観察しようとする生体と同様の散乱や吸収特性を有するファントムを用いてもよいし、ヒトや動物（ブタやマウス等）の切除組織を用いてもよい。
なお、上述した第１から第３の前処理モードにおいて、前処理パラメータを設定する前処理モードとして選択されなかった前処理モードも、前処理パラメータを一定（初期値のまま）に設定した状態で併用されることとしてもよい。例えば、「脂肪多量」に対応する観察条件のときには第１の前処理モードの前処理パラメータが設定されるが、同時に第３の前処理モードも、前処理パラメータを初期値としたまま用いられてもよい。
【０３１３】
｛後処理モード｝
次に、第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が備える後処理部６５による第１〜第３の後処理モードについて詳細に説明する。
［第１の後処理モード］
第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が備える後処理部６５による第１の後処理モードについて説明する。第１の後処理モードは、除算画像と蛍光画像とが共通して相対的に高輝度となる領域を強調する処理を行うモードである。
【０３１４】
このような第１の後処理モードは、視野内において観察距離が大きく異なることによって生じる反射光および蛍光の光量の偏り、及び、影による光量の部分的な低下に起因して除算画像に残存する観察距離・観察角度の依存性を除去するのに好適である。すなわち、第１及び第２の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００の補正条件設定部６６，６６’は、「遠近大」、「遠近小」、「凸凹」、「平坦」が観察条件として入力または判定されたときに第１の後処理モードの後処理パラメータを設定する。第３から第５の実施形態に係る蛍光観察装置３００，４００，５００の補正条件設定部６６”は、視野の深さ方向に奥行きのある構造を有する「ダグラス窩」、「胃」等、視野に対して比較的平坦な構造を有する「大網」、「腸管膜」等、凸凹した表面形状を有する「大網」、「腸管膜」等、滑らかな表面形状を有する「横隔膜下」等が入力または判定されたときに第１の後処理モードの後処理パラメータを設定する。
【０３１５】
ここで、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、後述する第１の後処理モードにおいて、視野内における遠近の幅が大きい、及び観察対象の表面が滑らかである観察条件のときには、除算画像の重みが大きくなるように後処理パラメータである指数Ａ，Ｂ（後述）を設定する。一方、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、視野内における遠近の幅が小さい、及び観察対象の表面が凸凹である観察条件のときには、蛍光画像の重みが大きくなるように後処理パラメータである指数Ａ，Ｂ（後述）を設定する。
【０３１６】
第１の後処理モードは、除算画像に蛍光画像を乗算または加算することにより最終蛍光画像を生成するモードである。第１の後処理モードは、図８８に示されるように、後処理部６５が備える補正画像生成回路３１Ｆと抽出回路３２Ｆとにより実行される。
【０３１７】
補正画像生成回路３１Ｆは、除算画像生成部６４により生成された除算画像に蛍光画像を乗算して補正画像を生成する。抽出回路３２Ｆは、補正画像のうち予め設定された閾値よりも大きい階調値を有する領域を抽出する。
【０３１８】
蛍光画像生成部６２は、撮像素子１８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し、生成した蛍光画像を除算画像生成部６４及び補正画像生成回路３１Ｆに出力する。ここで、蛍光薬剤は実際には病変部だけでなく正常部にも若干集積し、病変部からの蛍光よりは弱いものの正常部からも蛍光が発せられるため、生成された蛍光画像は、全体にバックグラウンドを持つ画像（図８９（ａ））となる。
従って、蛍光画像には、バックグラウンドの低輝度領域（図８９（ａ）のＡ−１）と、この低輝度領域に比して、病変部から発せられた蛍光によって相対的に高輝度となる領域（図８９（ａ）のＡ−２）、及び、被検体の距離が近いために相対的に高輝度となる領域（図８９（ａ）のＡ−３）が含まれる。
【０３１９】
参照画像生成部６１は、撮像素子１７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Ｇ１を生成し、生成した参照画像Ｇ１を除算画像生成部６４及び画像合成部６７に出力する。ここで、参照画像Ｇ１は、被検体の色特性、すなわち照明光の吸収特性に影響を受けた画像（図８９（ｂ））である。
従って、生成された参照画像Ｇ１には、反射光の全体的な分布によるバックグラウンドの低輝度領域（図８９（ｂ）のＢ−１）、被検体の色特性に起因して低輝度となる領域（図８９（ｂ）のＢ−２）、及び、これらの低輝度領域に比して被検体の距離が近いことにより相対的に高輝度となる領域（図８９（ｂ）のＢ−３）が含まれる。
【０３２０】
除算画像生成部６４は、同一の観察対象Ａの蛍光画像を参照画像で除算した除算画像（図８９（ｃ））を生成する。これにより、観察距離や観察角度による影響を軽減した領域（図８９（ｃ）のＣ−１）を含む画像（除算画像）を生成することができる。
ここで、除算画像は、病変部から発生された蛍光によって相対的に高輝度となる領域（図８９（ｃ）のＣ−２）を含む。さらに、参照画像に、被検体の色特性に起因した低輝度領域が含まれる場合には、低輝度領域に相当する領域の輝度が除算画像において増幅されるため、高輝度となる領域（図８９（ｃ）のＣ−３）を含むこととなる。
【０３２１】
補正画像生成回路３１Ｆは、除算画像と蛍光画像とを、
（除算画像）＾Ａ×（蛍光画像）＾Ｂ
のように、指数Ａ，Ｂ（後処理パラメータ）でべき乗した後に乗算することにより除算画像を補正した補正画像（図８９（ｄ））を生成する。ここで、補正画像は除算画像において観察距離や観察角度による影響を軽減した結果が反映された領域（図８９（ｄ）のＤ−１）を含んでいる。補正画像において、蛍光画像における相対的に高輝度である領域と除算画像における相対的に高輝度である領域との共通する領域とが強調され、すなわち、病変部から発せられた蛍光による高輝度領域（図８９（ｄ）のＤ−２）が強調される。その結果、被検体における照明光の吸収特性の相違に起因する照明光の強度変化を軽減した領域（図８９（ｄ）のＤ−３）を含む画像（補正画像）を生成することができる。
ここで、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、「遠近大」、「平坦」に対応する観察条件のときは指数Ａを大きく、「遠近小」、「凹凸」に対応する観察条件のときは指数Ｂを大きく設定するように、後処理部６５に司令を出す。
【０３２２】
抽出回路３２Ｆは、所定の閾値に基づいて、補正画像の全画素のうち閾値よりも大きい階調値を有する画素を特徴領域として抽出する。
【０３２３】
本後処理モードにおいては、画像合成部６７は、抽出回路３２Ｆにより抽出された特徴領域を、参照画像Ｇ１に重畳することにより合成画像を生成する。
【０３２４】
このように設定された後処理部６５による第１の後処理モードによれば、図９０に示すように、観察対象Ａの画像情報が取得され（ステップＳＬ１１）、各画像情報から参照画像および蛍光画像が生成される（ステップＳＬ１２）。蛍光画像は除算画像生成部６４及び補正画像生成回路３１Ｆに出力される。
【０３２５】
ところで、蛍光薬剤は、実際には病変部だけでなく正常部にも若干集積するため、病変部以外の部分（バックグラウンド）による微弱な蛍光が発せられることになる。また、例えば、挿入部２の先端２ａと観察対象Ａとの距離や角度に起因して、正常部位であっても相対的に蛍光が強く発せられ、得られた蛍光画像において病変部か正常部かの判断が困難な場合がある。
【０３２６】
このため、次のステップＳＬ１３では、除算画像生成部６４において、蛍光画像を参照画像で除算することにより除算画像を生成する。このようにすることで、除算画像において、観察距離や観察角度に依存する蛍光強度変化を軽減することができる。すなわち、参照画像の強度は、観察距離や観察角度に大きく依存するので、参照画像によって蛍光画像を規格化することにより、観察距離や観察角度の影響を軽減することができる。生成された除算画像は、補正画像生成回路３１Ｆに出力される。
【０３２７】
ここで、参照画像において、蛍光と反射光との観察距離や観察角度に対する依存性の相違に加え、被検体における参照光の吸収特性の相違に起因して本来の反射光の強度が得られない場合がある。このため、このような参照画像に基づいて除算画像を生成した場合には、除算画像では、観察距離や観察角度に起因した蛍光強度変化による影響は抑えられるが、被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する反射光の強度変化による影響が生ずる場合がある。
【０３２８】
そこで、次のステップＳＬ１４では、補正画像生成回路３１Ｆにおいて、除算画像に蛍光画像を乗算することにより、観察対象Ａにおける反射光の吸収特性の相違に起因する除算画像の強度変化を補正した補正画像を生成する。すなわち、観察対象Ａにおける吸収に関係しない蛍光画像を除算画像に乗算することで、観察距離や観察角度に起因した蛍光強度変化を軽減するとともに、吸収による影響を軽減した補正画像を生成することができる。より具体的には、補正画像においては、蛍光画像における相対的に高輝度である領域と参照画像における相対的に高輝度である領域との共通する領域、すなわち病変部から蛍光が発生している領域が強調されることとなる。生成された補正画像は抽出回路３２Ｆに出力される。
【０３２９】
次のステップＳＬ１５では、抽出回路３２Ｆにおいて、補正画像生成回路３１Ｆから入力された補正画像から、予め設定された閾値に基づいて補正画像の全画素のうち閾値よりも大きい階調値を有する画素を特徴領域として抽出し、次のステップＳＬ１６に進む。第１の後処理モードにおいては、抽出された領域を表示した画像が最終蛍光画像に相当する。ステップＳＬ１６では、画像合成部６７において合成画像を生成する。このようにすることで、合成画像において、所定の閾値を基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストが拡大される。画像合成部６７は、生成された合成画像をモニタ２０に出力する。次のステップＳＬ１７においては、画像合成部６７から受信した合成画像がモニタ２０に表示される。
【０３３０】
以上説明したように、第１の後処理モードによれば、補正画像生成回路３１Ｆにおいて、除算画像生成部６４により生成された除算画像に対して（除算画像）＾Ａ×（蛍光画像）＾Ｂにより乗算することで、観察距離や観察角度の影響を抑えるとともに、除算画像に影響を与える、被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する反射光の強度変化をも補正し、正常部からの蛍光（バックグラウンド）と病変部とのコントラストを拡大させた補正画像を最終蛍光画像として生成することができる。
【０３３１】
さらに、抽出回路３２Ｆによって閾値よりも階調値が高い、主として病変部からの蛍光が表示される領域を特徴領域として抽出するので、この特徴領域を参照画像に重畳して画像を生成することで、生成された画像において、閾値基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストがより拡大される。従って、バックグラウンドが、被検体の吸収特性による参照光強度の変化に依存して除算画像へ与える影響を抑制した補正画像から病変部をより正確に精度よく抽出することができる。
なお、第１の後処理モードにおいて補正画像を生成するに際し、まず除算画像を生成してから、この除算画像に蛍光画像を乗算することとしたが、計算の順序はこれに限られず、例えば、蛍光画像に蛍光画像を乗算して、これを参照画像で除算などの順序で計算してもよい。
また、除算画像と蛍光画像をもとに、係数Ａ，Ｂを後処理パラメータとして、
Ａ×（除算画像）＋Ｂ×（蛍光画像）
により除算画像と蛍光画像とを加算することで補正画像を生成してもよい。
【０３３２】
第１の後処理モードは以下のように変形することができる。
上記した第１の後処理モードでは、抽出回路３２Ｆが、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって設定された閾値に補正画像から補正画像のうち閾値よりも大きい階調値を有する領域を抽出することとしたが、これに限られるものではなく、上記第１の後処理モードを実行する後処理部６５の構成を図９１に示すように変形することができる。すなわち、図９１の後処理部６５は、補正画像生成回路３１Ｆから補正画像の情報を取得して、この補正画像に基づいて閾値を演算して設定する閾値設定回路３３Ｆを備える構成とすることができる。以下、本変形例に係る第１の後処理モードによる処理方法ついて説明する。
【０３３３】
後処理部６５は、抽出回路３２Ｆによって特徴領域を抽出するための基準となる閾値を演算し、設定する閾値設定回路３３Ｆを備えている。閾値設定回路３３Ｆは、補正画像生成回路３１Ｆから補正画像の情報を取得し、この補正画像における画素ごとの階調値の平均値に基づいて閾値を演算して設定する。より具体的には、以下の式（１２）に示すように、閾値設定回路３３Ｆは、補正画像全体の平均階調値ｍに所定の係数ａを乗算して得られる値を閾値Ｓと設定し、設定した閾値Ｓを抽出回路３２Ｆに出力する。
Ｓ＝ａｍ      （１２）
【０３３４】
このように構成された本変形例に係る後処理部６５による第１の後処理モードの変形例について、図９２のフローチャートに従って説明する。
本変形例に係る後処理部６５によれば、蛍光画像及び参照画像に基づいて除算画像及び補正画像が生成された後（ステップＳＬ２１〜ステップＳＬ２４）、生成された補正画像は閾値設定回路３３Ｆに出力されると共に抽出回路３２Ｆに出力され、次のステップＳＬ２５に進む。
【０３３５】
ステップＳＬ２５では、閾値設定回路３３Ｆにおいて、上述した式（１２）の係数ａを決定すると共に、除算画像生成部６４から出力された補正画像から画像全体の平均階調値ｍを算出し、設定された係数ａと算出された画像全体の平均階調値ｍを用いて、式（１２）により、閾値Ｓを算出する。これにより、除算画像における階調値の閾値Ｓが設定され、設定された閾値Ｓを抽出回路３２Ｆに出力する。
【０３３６】
次のステップＳＬ２６では、ステップＳＬ２５で設定した閾値Ｓを基準として、抽出回路３２Ｆにより補正画像からこの補正画像の全画素のうち閾値Ｓよりも大きい階調値を有する画素を特徴領域として抽出し、次のステップＳＬ２７に進む。ステップＳＬ２７では、画像合成部６７において、抽出回路３２Ｆにより抽出された特徴領域を参照画像に重畳することにより合成画像を生成する。このようにすることで、合成画像において、所定の閾値を基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストが拡大される。画像合成部６７は、生成された合成画像をモニタ２０に出力する。次のステップＳＬ２８において、画像合成部６７から受信した合成画像がモニタ２０に表示される。
【０３３７】
以上説明したように、本変形例に係る第１の後処理モードによれば、上述した第１の後処理モードの効果に加え、さらに、抽出回路３２Ｆによって閾値よりも階調値が高い、主として病変部からの蛍光が表示される領域を特徴領域として抽出するので、この特徴領域を参照画像に重畳して画像を生成することで、生成された画像において、閾値基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストがより拡大される。特に、閾値設定回路３３Ｆにより補正画像全体の平均階調値に基づいて閾値を設定するため、補正画像における階調値の変動に追従して閾値を更新し、取得する補正画像において被験体の個体差や経時変化による影響を軽減し、病変部を精度よく抽出することができる。従って、バックグラウンドの影響を抑制して観察対象Ａの情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。
【０３３８】
なお、本変形例では平均階調値ｍに基づいて閾値を設定することとしたが、これに限られず、例えば、以下の式（１３）に示すように、画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σとの和に基づいて閾値Ｓを設定することもできる。
Ｓ＝ａｍ＋ｂσ      ・・・（１３）
σ：補正画像における各画素の階調値の標準偏差
この場合、補正画像における画素ごとの階調値にばらつきがある場合であっても、平均階調値だけに基づいて閾値を設定する場合と比較してより精度が高い閾値を設定することができる。
【０３３９】
また、閾値設定回路３３Ｆは、次フレームの除算画像ごとに閾値を設定してもよく、また、次フレームの各画素の階調値の平均値が一定の割合を超えて変動した場合に閾値を設定することとしてもよい。
【０３４０】
なお、観察対象Ａの特定は挿入部２の識別情報に基づいて行う構成とすることもできる。すなわち、第５の実施形態に係る蛍光観察装置５００において、ＩＣチップ７３が、識別情報として各挿入部２に対応した観察対象部位に係る情報等を記憶する。
【０３４１】
この場合、挿入部２が光源３に接続されると、ＩＣリーダ７４によりＩＣチップ７３に記憶されている識別情報を読み出して入力部７５に送り、識別情報に基づいて観察対象部位を特定する。そして、特定された観察対象に係る情報が補正条件設定部６６，６６’，６６”に出力される。
【０３４２】
上記の第１の後処理モードの説明では観察対象Ａの色特性について触れたが、距離以外の要因で反射光の強度が落ちる場合（例えば凸凹などの形状など）でも、同様の効果がある。
【０３４３】
［第２の後処理モード］
次に、第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が備える後処理部６５による第２の後処理モードについて説明する。第２の後処理モードは、階調値閾値より大きい階調値を有する領域と階調値閾値より小さい階調値を有する領域との除算画像におけるコントラストを拡大する処理を行う処理モードである。
【０３４４】
このような第２の後処理モードは、挿入部２の先端面２ａから観察対象Ａまでの観察距離に起因して除算画像に残存する観察距離・観察角度の依存性を除去するのに好適である。すなわち、第１及び第２の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００の補正条件設定部６６，６６’は、「局所視」、「俯瞰視」が観察条件として入力または判定されたときに第２の後処理モードの後処理パラメータを設定する。第３から第５の実施形態に係る蛍光観察装置３００，４００，５００の補正条件設定部６６”は、局所観察される「ダグラス窩」等、俯瞰観察される「大網」、「横隔膜下」、「腸管膜」等が入力または判定されたときに第２の後処理モードの後処理パラメータを設定する。
【０３４５】
ここで、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、後述する第２の後処理モードにおいて、反射光及び蛍光の受光量が高くなる傾向にある「局所観察」に対応する観察条件のときには、階調値閾値がより高くなるように後述する重み付け係数ａ（後処理パラメータ）をより大きく設定する。一方、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、反射光及び蛍光の光量が低くなる傾向にある「俯瞰観察」に対応する観察条件のときには、階調値閾値がより低くなるように重み付け係数ａをより小さく設定する。
【０３４６】
第２の後処理モードは、図９３に示すように、後処理部６５が備える画像調節回路３１Ｇと閾値設定回路３２Ｇとにより実行される。
閾値設定回路３２Ｇは、除算画像生成部６４により生成された除算画像における階調値の階調値閾値を設定する。具体的には、閾値設定回路３２Ｇは、以下の数８に示されるように、除算画像における各画素の階調値の平均値（画像全体の平均階調値）ｍに、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって設定された重み付け係数ａを乗算して得られる値を階調値閾値として設定するようになっている。
【０３４７】
【数８】
0005926909.tif 000009
【０３４８】
画像調節回路３１Ｇは、除算画像における階調値を調整する。具体的には、画像調節回路３１Ｇは、閾値設定回路３２Ｇにより設定された階調値閾値Ｓより大きい階調値を有する画素の領域と小さい階調値を有する画素の領域との除算画像におけるコントラストを拡大するように、階調値閾値Ｓ未満の階調値を有する画素を階調値０に置き換えて表示するようになっている。
【０３４９】
このように構成された後処理部６５によって実行される第２の後処理モードによれば、除算画像生成部６４によって生成された除算画像は、閾値設定回路３２Ｇに送られるとともに、図９４（ａ）に示すように、画像調節回路３１によって後処理が施された後に参照画像と一緒にモニタ２０に送られて表示される。
【０３５０】
この除算画像は、図９４（ｂ）に示されるように、主にバックグラウンドからの微弱な蛍光が表示される領域と病変部からの強い蛍光が表示される領域とにより構成されている。同図において、横軸は階調値を示し、縦軸は除算画像全体に占める頻度を示している（９６（ｂ）、図９７（ａ）および図９８（ａ）において同様である。）。なお、図９４（ｂ）に示すようなヒストグラムをモニタ２０に表示することとしてもよい。
【０３５１】
ここで、蛍光と反射光とでは観察距離や観察角度に対する依存性が異なるため、除算画像において観察距離や観察角度の影響を完全に補正することができず一定の誤差が生じてしまう場合がある。
以下、観察対象Ａの定量的な情報を取得するために行う閾値設定回路３２Ｇによる階調値閾値の設定および画像調節回路３１Ｇによる除算画像の調整について、図９５に示すフローチャートを参照して説明する。
【０３５２】
閾値設定回路３２Ｇにおいては、補正条件設定部６６，６６’，６６”からの指令に従って上述した数８の重み付け係数ａ（例えば、ａ＝１．５）が設定される（ステップＳＭ１）。続いて、閾値設定回路３２Ｇは、除算画像生成部６４から送られてきた除算画像を取得すると（ステップＳＭ２）、画像全体の平均階調値ｍを算出する（ステップＳＭ３）。
【０３５３】
画像全体の平均階調値ｍは、例えば、以下の数９により算出される。
【数９】
0005926909.tif 000010
【０３５４】
ここで、除算画像の全画素数を１００万画素とした場合、そのうちの９５万画素がバックグランドからの蛍光を表示し（バックグラウンドの総画素数ｎ１＝９５０，０００）、５万画素が病変部からの蛍光を表示しているものと仮定する（病変部の総画素数ｎ２＝５０，０００）。また、蛍光薬剤のコントラストを１：２とした場合、バックグラウンドの平均階調値ｍ１＝１０００、病変部の平均階調値ｍ２＝２０００と仮定する。
このように仮定した場合、計算式（２）により、画像全体の平均階調値ｍ＝１０５０が算出される。
【０３５５】
次に、閾値設定回路３２Ｇにおいて、設定された重み付け係数ａと算出された画像全体の平均階調値ｍを用いて、数８により、階調値閾値Ｓ＝１５７５が算出される。これにより、除算画像における階調値の階調値閾値Ｓが設定され（ステップＳＭ４）、画像調節回路３１Ｇへ送られる。
【０３５６】
画像調節回路３１Ｇにおいては、除算画像の全画素のうち、階調値閾値Ｓ＝１５７５未満の階調値を有する画素が階調値０に置き換えられる（ステップＳＭ５）。この場合、バックグラウンドを表示する画素の階調値および病変部を表示する画素の階調値の分布が正規分布に従い、標準偏差が、バックグラウンドを表示する画素の階調値および病変部を表示する画素の階調値の平均値の平方根の１０倍と仮定すると、バックグラウンドの表示の９６．５％が消去され、病変部の表示の８２．９％が残されることになる。
【０３５７】
これにより、図９６（ａ）に示すように、病変部を表示する領域とバックグラウンドを表示する領域とのコントラストが拡大した最終蛍光画像がモニタ２０に表示される（ステップＳＭ６）。最終蛍光画像は、図９６（ｂ）に示されるように、階調値閾値Ｓより階調値が高い主に病変部からの蛍光が表示される領域により構成されている。
【０３５８】
次に、観察距離や観察角度が変動し、誤差要因により次フレームの除算画像における各画素の階調値の平均値が図９７（ａ）に示すように高くなる方向に変動するとする。ここで、バックグラウンドを表示する画素の階調値と病変部を表示する画素の階調値の平均値がそれぞれ５０％増加するように変動する、すなわち、ｍ１＝１５００、ｍ２＝３０００となると仮定する。
この場合、仮に、階調値の変動後も現在の階調値閾値を変更せずに階調値閾値Ｓ＝１５７５のままとすると、階調値閾値Ｓを超える階調値を有する領域の増加により、図９７（ｂ）に示すように、病変部の表示の９９．５％が残されるもののバックグラウンドの表示の５７．７％しか消去されず、除算画像の鮮明度が低下することになる。
【０３５９】
第２の後処理モードにおいては、閾値設定回路３２Ｇにより画像全体の平均階調値ｍに基づいて階調値閾値Ｓを設定するため、ステップＳＭ２〜ステップＳＭ６が繰り返される。
【０３６０】
閾値設定回路３２Ｇにより、次フレームの除算画像が取得されると（ステップＳＭ２）、数９に基づき次フレームの画像全体の平均階調値ｍが算出され（ステップＳＭ３）、図９８（ａ）に示されるように、前フレーム時の階調値閾値Ｓ＝１５７５より大きい新たな階調値閾値Ｓ＝２３６３が設定される（ステップＳＭ４）。
【０３６１】
これにより、画像調節回路３１Ｇにおいて、除算画像における階調値が調整され（ステ
ップＳＭ５）、図９８（ｂ）に示されるように、バックグラウンドの表示の９８．７％が消去され、病変部の表示の８７．８％が残された新たな最終蛍光画像が表示される（ステップＳＭ６）。
このように、ステップＳＭ２〜ステップＳＭ６が繰り返され、次フレームの除算画像が生成されるとその画像全体の平均階調値ｍに基づき階調値閾値Ｓが更新されて、階調値が調整された新たな最終蛍光画像がモニタ２０に表示される。
【０３６２】
以上説明したように、第２の後処理モードによれば、画像調節回路３１Ｇにより所定の階調値閾値を基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストが拡大するように除算画像の階調値を調整することで、バックグラウンドから発生される微弱な蛍光の影響を抑制した鮮明な最終蛍光画像を生成することができる。
【０３６３】
また、閾値設定回路３２Ｇにより除算画像の平均階調値に基づいて階調値閾値を設定することで、除算画像における階調値の変動に追従して階調値閾値を更新し、取得する除算画像ごとの鮮明度を維持することができる。これにより、観察対象Ａの定量的な情報を取得することができる。
なお、上記の説明においては、重み付け係数ａ＝１．５を例示したが、上述の通り、補正条件設定部６６，６６’，６６”によって観察状況に応じて重み付け係数ａの値は適宜変更される。
【０３６４】
第２の後処理モードは以下のように変形することができる。
例えば、上述した第２の後処理モードにおいては、除算画像全体の平均階調値ｍに基づいて階調値閾値を設定することとしたが、第１の変形例としては、閾値設定回路３２Ｇが、以下の数１０に示されるように、画像全体の平均階調値ｍと標準偏差と重み付け係数ａ，ｂ（後処理パラメータ）に基づいて階調値閾値Ｓを設定することとしてもよい。ここで、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、「局所観察」に対応する観察条件のときは、重み付け係数ａ，ｂを大きく、「俯瞰観察」に対応する観察条件のときは、重み付け係数ａ，ｂを小さく設定するように後処理部６５に指令する。
【数１０】
0005926909.tif 000011
σ：除算画像における各画素の階調値の標準偏差
【０３６５】
また、画像全体の標準偏差σは、以下の数１１により算出することとすればよい。
【数１１】
0005926909.tif 000012
【０３６６】
ここで、バックグラウンドの標準偏差σ１および病変部の標準偏差σ２は、理想的にはそれぞれ平均階調値の平方根に近い値となるが、照明の配光分布の揺らぎや観察対象Ａの表面における凸凹等の影響により、揺らぎが大きくなる。そこで、標準偏差σ１，σ２は理想的な値（平均階調値の平方根）の１０倍あると仮定し、バックグラウンドの標準偏差σ１＝３１６、病変部の標準偏差σ２＝４４７とする。以下、ａ＝ｂ＝１として説明する。
【０３６７】
このように仮定した場合、図９９のフローチャートに示されるように、閾値設定回路３２Ｇにおいて除算画像が取得されると（ステップＳＮ１）、数９及び数１１により、その画像全体の平均階調値ｍ＝１０５０、その標準偏差σ＝３９１が算出される（ステップＳＮ２）。また、閾値設定回路３２Ｇにおいて、算出された画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σを用いて、数１０により階調値閾値Ｓ＝１４４１が算出されて設定される（ステップＳＮ３）。
【０３６８】
画像調節回路３１Ｇにおいては、除算画像の全画素のうち階調値閾値Ｓ＝１４４１未満の階調値を有する画素が階調値０に置き換えられる（ステップＳＮ４）。これにより、バックグラウンドの表示の９１．８％が消去され、病変部の表示の８９．５％が残された最終蛍光画像がモニタ２０に表示される（ステップＳＮ５）。
【０３６９】
次に、観察距離や観察角度が変動し、誤差要因により次フレームの除算画像における各画素の階調値の平均値が高くなる方向に変動するとした場合、仮に、階調値閾値を変更せずに階調値閾値Ｓ＝１４４１のままとすると、階調値の変動後は病変部の表示の９８．８％が残されるもののバックグラウンドの表示の６５．２％しか消去されず、除算画像の鮮明度が低下する。
【０３７０】
本変形例においては、閾値設定回路３２Ｇにより画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σとの和に基づいて階調値閾値Ｓを設定するため、ステップＳＮ１〜ステップＳＮ５が繰り返される。
例えば、各画素の階調値の平均値が３０％変動したとすると、バックグラウンドの平均階調値ｍ１＝１３００、その標準偏差σ１＝３６１、病変部の平均階調値ｍ２＝２６００、その標準偏差σ２＝５１０と仮定することができる。
【０３７１】
閾値設定回路３２Ｇにより、次フレームの除算画像が取得されると（ステップＳＮ１）、数９及び数１１に基づき算出される次フレームの画像全体の平均階調値ｍ＝１３６５と標準偏差σ＝４６６により（ステップＳＮ２）、数１０に基づいて新たな階調値閾値Ｓ＝１８３１が設定される（ステップＳＮ３）。これにより、画像調節回路３１Ｇにより除算画像の階調値が調整され（ステップＳＮ４）、バックグラウンドの表示の９２．９％が消去されて、病変部の表示の９３．４％が残された新たな最終蛍光画像が表示される（ステップＳＮ５）。
【０３７２】
以上説明したように本変形例によれば、画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σとの和に基づいて階調値閾値Ｓを設定することで、除算画像に観察距離や観察角度に対する誤差要因が残存している場合でも、鮮明な最終蛍光画像を常時取得することができる。また、除算画像における画素ごとの階調値にばらつきがある場合であっても、平均階調値だけに基づいて階調値閾値を設定する場合と比較してより精度が高い階調値閾値を設定することができる。
【０３７３】
ここで、本変形例の比較例について以下に説明する。
例えば、各画素の階調値の平均値が３０％変動し、バックグラウンドの平均階調値ｍ１＝７００、その標準偏差σ１＝２６５、病変部の平均階調値ｍ２＝１４００、その標準偏差σ２＝３７４になったと仮定する。この場合、比較例として、画像全体の平均階調値ｍだけに基づいて階調値閾値Ｓを算出すると、階調値閾値Ｓ＝１１０３となり、バックグラウンドの表示の９３％が消去されるが、病変部の表示の７８％が残されるに留まる。
【０３７４】
一方、本変形例のように画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σとの和に基づいて階調値閾値Ｓを算出すると、階調値閾値Ｓ＝１０４６となり、バックグラウンドの表示の９０％が消去され、病変部の表示の８３％が残される。したがって、病変部の表示をより多く残存させるような階調値閾値を設定することができ、特異度よりも感度を優先する際に特に有効となる。
【０３７５】
また、第２の後処理モードおよびその本変形例においては次フレームの除算画像ごとに階調値閾値Ｓを設定することとしたが、第２の変形例としては、次フレームの各画素の階調値の平均値が一定の割合を超えて変動した場合に階調値閾値を設定することとしてもよい。この場合、図１００のフローチャートに示されるように、閾値設定回路３２Ｇにおいて、除算画像における階調値の階調値閾値Ｓを設定するとともに、このときの画像全体の平均階調値ｍを記憶しておき（ステップＳＮ３´）、ステップＳＮ４，ステップＳＮ５により新たな除算画像を表示する。
【０３７６】
次に、閾値設定回路３２Ｇにおいて、次フレームの除算画像を取得したら（ステップＳＮ６）、その画像全体の平均階調値ｍを算出し（ステップＳＮ７）、記憶しておいた前フレームの画像全体の平均階調値ｍと比較する（ステップＳＮ８)。
【０３７７】
その結果、例えば、次フレームの画像全体の平均階調値ｍが前フレームの画像全体の平均階調値ｍの１．２倍以上または０．８倍以下の場合には、ステップＳＮ２〜ステップＳＮ８が繰り返される。これにより、次フレームの画像全体の標準偏差σが算出され（ステップＳＮ２）、新たな階調値閾値Ｓが設定されるとともに新たな平均階調値ｍが記憶される（ステップＳＮ３´）。
【０３７８】
一方、ステップＳＮ８において、次フレームの画像全体の平均階調値ｍが前フレームの画像全体の平均階調値ｍの０．８倍以上１．２倍以下の場合には、階調値閾値は変更せずに次フレームの除算画像を調整して最終蛍光画像を表示し（ステップＳＮ９）、ステップＳＮ６に戻る。
【０３７９】
観察条件が比較的安定している状態では各画素の階調値の平均値および標準偏差は大きく変動しないため、除算画像を生成するごとに階調値階調値閾値Ｓを設定し直さないでも鮮明度が安定した最終蛍光画像を取得することができる。また、各画素の階調値の平均値が大きく変動しない限り閾値Ｓを維持することで、標準偏差σの計算量を低減し処理速度の向上を図ることができる。
【０３８０】
また、第３の変形例としては、図１０１に示すように、蛍光観察装置が、階調値閾値の変更指令を入力するための閾値変更指令部２６１を備え、操作者が閾値変更指令部２６１を作動させることにより手動で階調値閾値を変更することができることとしてもよい。このようにすることで、次フレームの除算画像を生成するごとに常に階調値閾値を設定するのではなく、観察中に階調値閾値が適切でなくなったと操作者が判断したときに除算画像を調整することができる。
【０３８１】
この場合、図１０２のフローチャートに示されるように、閾値設定回路３２Ｇに次フレームの除算画像が取得された後（ステップＳＮ６）、操作者から閾値変更指令部２６１に変更指令が入力された場合は（ステップＳＯ７「ＹＥＳ」）、ステップＳＮ１〜ステップＳＯ７が繰り返されることとすればよい。これにより、閾値設定回路３２Ｇが作動させられ、次フレームの画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σとの和に基づいて閾階調値値Ｓが設定される（ステップＳＮ３）。
【０３８２】
一方、操作者から閾値変更指令部２６１に変更指令が入力されない場合は（ステップＳＯ７「ＮＯ」）、画像調節回路３１Ｇにより現在の階調値閾値Ｓに基づいてその除算画像の階調値が調整され（ステップＳＯ８）、ステップＳＮ６に戻ることとすればよい。
【０３８３】
また、第４の変形例としては、次フレームの除算画像が生成されるごとに常に階調値閾値を設定するのではなく、数フレーム間隔で階調値閾値を設定することとしてもよい。この場合、例えば、挿入部２には階調値閾値を変更する頻度に関する情報ｎが個別に決められていることとし、蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が、接続された挿入部２の情報ｎを読み出す挿入部２の識別情報読み出し部（図略）を備え、読み出された情報ｎに基づいて閾値設定回路３２Ｇにより階調値閾値が変更されることとすればよい。また、情報ｎは、例えば、フレーム数ｉがｎ枚目に達したら１度階調値閾値を変更することを意味するものとすればよい。情報ｎおよび挿入部２の識別情報読み出し部はそれぞれ、第５の実施形態に係る蛍光観察装置における識別情報およびＩＣリーダ７４に対応することとしてもよい。
【０３８４】
この場合、図１０３のフローチャートに示されるように、ステップＳＮ６において閾値設定回路３２Ｇに取得された次フレームの枚数ｉがｎ枚目に達すると（ステップＳＰ７「ＹＥＳ」）、枚数ｉがリセットされて（ステップＳＰ８）、ステップＳＮ２〜ステップＳＰ７が繰り返されることとすればよい。これにより、次フレームの画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σとの和に基づいて階調値閾値Ｓが設定される（ステップＳＮ２，ステップＳＮ３）。
【０３８５】
一方、次フレームの枚数ｉがｎ枚目に達していない場合は（ステップＳＰ７「ＮＯ」）、枚数ｉに１が加算された後（ステップＳＰ９）、画像調節回路３１Ｇにより現在の階調値閾値Ｓに基づいてその除算画像の階調値が調整され（ステップＳＰ１０）、ステップＳＮ６に戻ることとすればよい。
【０３８６】
このようにすることで、画像全体の平均階調値ｍおよび標準偏差σを計算する回数を低減し、処理の迅速化を図ることができる。例えば、胃のように伸縮に応じて観察距離が大きく変動するような観察条件では比較的頻繁に階調値閾値Ｓを設定し直した方がいいが、大腸のように管腔の径がある程度決まっており観察距離が比較的一定の観察条件では階調値閾値Ｓの設定し直しの頻度を低くしてもよい。
【０３８７】
また、上記第２の後処理モードおよびその変形例においては、画像調節回路３１Ｇが、バックグラウンドの蛍光の表示を消去し、病変部の表示を残すこととしたが、病変部からの蛍光とバックグラウンドからの蛍光とのコントラストを拡大させればよく、例えば、バックグラウンドの表示を消去しない程度にその画素の階調値を下げたり、病変部を表示する画素の階調値を高くしたりすることとしてもよい。
【０３８８】
［第３の後処理モード］
次に、第１〜第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００が備える後処理部６５による第３の後処理モードについて説明する。第３の後処理モードは、蛍光画像の第１の閾値より高い階調値を有する第１の領域を抽出し、除算画像の第２の閾値より高い階調値を有する第２の領域を抽出し、第１の領域と第２の領域とが重複する重複領域を蛍光画像から抽出する処理を行うモードである。
【０３８９】
このような第３の後処理モードは、上述した第１の後処理モードと択一的に用いられる。すなわち、第１から第５の実施形態に係る蛍光観察装置１００，２００，３００，４００，５００の補正条件設定部６６，６６’，６６”は、第１の後処理モードと同様の観察条件に対して第３の後処理モードの後処理パラメータを設定する。第１の後処理モードと第３の後処理モードとのうちいずれを用いるかは、使用者によって観察前に選択されることとしてもよいし、装置を製造する際にどちらか一方だけが搭載されることとしてもよい。
【０３９０】
ここで、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、後述する第３の後処理モードにおいて、視野内における遠近の幅が大きい、及び観察対象の表面が滑らかである観察条件のときには、除算画像の重みが大きくなるように、後述する除算画像用の第２の閾値（後処理パラメータ）を蛍光画像用の第１の閾値（後処理パラメータ）に対して小さい値に設定する。一方、補正条件設定部６６，６６’，６６”は、視野内における遠近の幅が小さい、及び観察対象の表面が凸凹である観察条件のときには、蛍光画像の重みが大きくなるように、蛍光画像用の第１の閾値を除算画像用の第２の閾値に対して小さい値に設定する。
【０３９１】
第３の後処理モードは、図１０４に示すように、補正条件設定部６６，６６’，６６”が備える第１の閾値設定回路３１Ｈ及び第２の閾値設定回路３２Ｈと、後処理部６５が備える座標抽出回路（第２の領域抽出部）３３Ｈ及び蛍光画像補正回路（第１の領域抽出部、補正蛍光画像生成部）３４Ｈとにより実行される。座標抽出回路３３Ｈは、除算画像における画素の所定の座標を抽出する。蛍光画像補正回路３４Ｈは、蛍光画像を補正する。
【０３９２】
第１の閾値設定回路３１Ｈは、蛍光画像における観察対象Ａの正常部から発せられる微弱な蛍光によるバックグラウンドのような階調値が低い領域を除去するための閾値を第１の閾値として設定する。また、第１の閾値設定回路３１Ｈは、設定した第１の閾値を蛍光画像補正回路３４Ｈに出力する。
【０３９３】
第２の閾値設定回路３２Ｈは、除算画像における観察対象Ａのバックグラウンドのような階調値が低い領域を除去するための閾値を第２の閾値として設定する。また、第２の閾値設定回路３２Ｈは、設定した第２の閾値を座標抽出回路３３Ｈに出力する。
【０３９４】
座標抽出回路３３Ｈは、除算画像における第２の閾値設定回路３２Ｈから入力された第２の閾値以下の階調値を有する画素の座標を抽出する。また、座標抽出回路３３Ｈは、抽出した座標を蛍光画像補正回路３４Ｈに出力する。
【０３９５】
蛍光画像補正回路３４Ｈは、蛍光画像における第１の閾値設定回路３１Ｈから入力された第１の閾値を下回る階調値を有する画素を階調値０に置き換える補正を行う。さらに、蛍光画像補正回路３４Ｈは、補正した蛍光画像のうち座標抽出回路３３Ｈにより抽出された座標と重複する座標の画素を階調値０に置き換える補正を行う。これにより、蛍光画像が２回補正された画像が最終蛍光画像として生成される。また、蛍光画像補正回路３４Ｈは、生成した最終蛍光画像を参照画像および蛍光画像とともに画像合成部６７に送る。
【０３９６】
このように構成された後処理部６５および補正条件設定部６６，６６’，６６”による第３の後処理モードによれば、図１０５に示すように、第１の閾値設定回路３１Ｈにより第１の閾値が設定され（ステップＳＲ１）、蛍光画像補正回路３４Ｈに出力される。また、第２の閾値設定回路３２Ｈにより第２の閾値が設定され（ステップＳＲ２)、座標抽出回路３３Ｈに出力される。
【０３９７】
次に、体腔内に挿入部２を挿入し、図１０６に示すように、先端２ａを観察対象Ａに対向させることにより撮像素子１７，１８によって生成された画像情報に基づき生成された蛍光画像および参照画像は蛍光画像補正回路３４Ｈを介してモニタ２０に送られて表示される。
【０３９８】
ここで、実際には蛍光薬剤は病変部だけでなく正常部にも若干集積してしまうため、病変部以外の部分からも微弱な蛍光が発せられ、蛍光画像において病変部等を除く背景画像、すなわち、バックグラウンドとして表示される。また、正常部であっても挿入部２との距離が近すぎると、微弱な蛍光にもかかわらず階調値が高い領域として識別され、蛍光画像に病変部であるかのように表示されてしまうことがある（以下、このような領域を「偽陽性部分」とする。）。
【０３９９】
この蛍光画像は、図１０７（ａ）および図１０７（ｂ）に示されるように、主に、病変部の領域および偽陽性部分の領域と、その周囲のバックグラウンドの領域により構成されている。図１０７（ｂ）において、横軸は階調値を示し、縦軸は最終蛍光画像全体に占める頻度を示している（図１０８（ｂ）および図１０９（ｂ）において同様である。）。一方、除算画像生成部６４により生成された除算画像（図１０８（ａ））は、座標抽出回路３３Ｈに送られる（ステップＳＲ３)。
【０４００】
ここで、除算画像は観察距離や観察角度の影響が軽減されているので、蛍光画像では観察距離や観察角度の影響に起因して第１の閾値を超えてしまう偽陽性部分の領域も、除算画像では第２の閾値を超えずバックグラウンドの一部として識別することができる。この除算画像は、図１０８（ａ）および図１０８（ｂ）に示されるように、主に、第２の閾値を上回る階調値を有する病変部の領域と、第２の閾値以下の階調値を有する偽陽性部分を含むバックグラウンドの領域により構成されている。
【０４０１】
座標抽出回路３３Ｈにおいては、除算画像生成部６４から送られてきた除算画像のうち、第２の閾値設定回路３２Ｈから入力された第２の閾値以下の階調値を有する画素の座標が抽出され蛍光画像補正回路３４Ｈへ送られる（ステップＳＲ４)。これにより、座標抽出回路３３Ｈによって除算画像の第２の閾値より高い階調値を有する領域（第２の領域）、すなわち、病変部の領域が抽出されるのと同様に、第２の領域とバックグラウンドのような階調値が低い領域とが区別される。
【０４０２】
蛍光画像補正回路３４Ｈにおいては、蛍光画像のうち第１の閾値設定回路３１Ｈから入力された第１の閾値を下回る階調値を有する画素が階調値０に置き換えられる（ステップＳＲ５)。これにより、図１０９（ａ）および図１０９（ｂ）に示されるように、蛍光画像のバックグラウンドが除去され、第１の閾値より高い階調値を有する領域（第１の領域）、すなわち、病変部の領域および偽陽性部分の領域が抽出される。
【０４０３】
続いて、蛍光画像補正回路３４Ｈにおいては、病変部の領域および偽陽性部分の領域を抽出した蛍光画像のうち、座標抽出回路３３Ｈから入力された座標に対応する画素が階調値０に置き換えられる（ステップＳＲ６)。これにより、図１１０に示すように、蛍光画像の偽陽性部分の領域が除去され、蛍光画像の第１の領域と除算画像の第２の領域との重複領域である病変部の領域が抽出された最終蛍光画像が生成される。
【０４０４】
生成された最終蛍光画像がモニタ２０に送られて表示される（ステップＳＲ７)。このように、次フレームの蛍光画像および参照画像が生成されるとステップＳＲ３〜ＳＲ７が繰り返され、新たな最終正蛍光画像がモニタ２０に表示される。
【０４０５】
以上説明したように、第３の後処理モードによれば、第１の閾値設定回路３１Ｈにより蛍光画像のバックグラウンドを除去し、第２の閾値設定回路３２Ｈおよび蛍光画像補正回路４９よりさらに蛍光画像の偽陽性部分を除去することで、第１の閾値を下回るバックグラウンドの影響だけでなく第１の閾値を上回る偽陽性部分の影響をも抑制し病変部のみを抽出した最終蛍光画像を生成することができる。
【０４０６】
また、蛍光画像を基にして最終蛍光画像を生成することで、観察対象Ａのエッジ部分や影となる部分等の形状に関する情報や出血部位や血管等の周囲とは異なる色に関する情報といった除算画像に反映されてしまう参照画像特有の画質を悪化させる要因の影響を抑制することができる。これにより、画質を悪化させる要因が少なく高精度な最終蛍光画像を取得することができる。
【０４０７】
なお、第３の後処理モードにおいては、座標抽出回路３３Ｈにより除算画像の第２の閾値以下の階調値を有する画素の座標を抽出することに代えて、座標抽出回路３３Ｈが除算画像の第２の閾値を上回る階調値を有する領域（第２の領域）の座標を直接抽出することとしてもよい。この場合、座標抽出回路３３Ｈが第２の領域の座標を蛍光画像補正回路３４Ｈに出力し、蛍光画像補正回路３４Ｈが第１の領域を抽出した蛍光画像から第２の領域の座標に対応する画素（重複領域）以外の画素を階調値０に置き換えることにより最終蛍光画像を生成することとしてもよい。
【０４０８】
また、第３の後処理モードにおいては、蛍光画像補正回路３４Ｈが蛍光画像の第１の閾値を下回る階調値を有する画素を階調値０に置き換えることとしたが、蛍光画像の第１の閾値を上回る階調値を有する第１の領域を抽出することとができればよく、例えば、蛍光画像の第１の領域と第１の閾値を下回る階調値を有する領域とを異なる色で表示することとしてもよい。また、蛍光画像補正回路３４Ｈが蛍光画像における座標抽出回路３３Ｈにより抽出された座標と重複する座標の画素を階調値０に置き換えることとしたが、蛍光画像の第１の領域と除算画像の第２の閾値を上回る階調値を有する第２の領域との重複領域を蛍光画像から抽出することができればよく、例えば、重複領域と重複領域以外の領域とを異なる色で表示することとしてもよい。
【０４０９】
第３の後処理モードは以下のように変形することができる。
例えば、上述した第３の後処理モードにおいては第１の閾値設定回路３１Ｈおよび第２の閾値設定回路３２Ｈにより各閾値が設定されることとしたが、第１の変形例としては、図１１１に示すように、蛍光観察装置が各閾値を入力する閾値入力部６１１を備え、術者が閾値入力部６１１を作動させて第１の閾値設定回路３１Ｈおよび第２の閾値設定回路３２Ｈにそれぞれ第１の閾値および第２の閾値を手動で入力することができるようにしてもよい。このようにすることで、観察対象や観察方法に応じて術者が所望の閾値を設定することができる。
【０４１０】
本変形例においては、例えば、図１１２に示すように、ファントム（標準試料）Ｙを観察して第１の閾値および第２の閾値を設定することとしてもよい。ファントムＹとしては、例えば、平板状の土台部分に２つの隆起部Ａ１，Ｂ１を有する形状であって、所定の観察条件（距離・角度）で観察した場合に隆起部Ａ１が周囲より強い蛍光を発し蛍光画像上で階調値２０００を示し、隆起部Ｂ１が土台部分と同程度の強度の蛍光を発し蛍光画像上で階調値１０００を示すようなものを用いることができる。
【０４１１】
この場合、例えば、図１１３のフローチャートに示されるように、あらかじめ設定されている第１の閾値および第２の閾値をリセットし（ステップＳＳ１)、挿入部２から隆起部Ａ１，Ｂ１までの観察距離が挿入部２から土台部分までの距離の約７割程度になるようにファントムＹを設置して観察を始める（ステップＳＳ２）。蛍光強度は観察距離の２乗に反比例するので、上記の所定の観察条件で観察すると蛍光画像生成部２１により土台部分が階調値１０００、隆起部Ａ１が階調値約４０００、隆起部Ｂ１が階調値約２０００となる蛍光画像が生成される。一方、除算画像生成部６４により生成される除算画像は、観察距離の影響が軽減されているため、土台部分と隆起部Ｂ１が階調値１０００、隆起部Ａ１が階調値約４０００となる。
【０４１２】
次に、第１の閾値設定回路３１Ｈにより、蛍光画像上で隆起部Ａ１，１Ｂのみが表示されるように、例えば、第１の閾値を１５００と設定する（ステップＳＳ３)。また、第２の閾値設定回路３２Ｈにより、隆起部Ｂ１も土台部分とともに第２の閾値以下として識別されるように、第２の閾値を１５００と設定する（ステップＳＳ４)。各閾値をこのように設定することで、バックグラウンドとなるファントムＹの土台部分と偽陽性部分となる隆起部Ｂ１を除去し、隆起部Ａ１が表示される最終蛍光画像を生成することができる。したがって、この第１の閾値および第２の閾値を用いて、生体の体腔内の観察対象Ａの観察を行うこととすればよい（ステップＳＳ５)。
【０４１３】
なお、観察対象となる部位の形状に対応するような形状のファントムを複数用意することにより、様々な観察対象に対して精度よく各閾値を設定することができる。例えば、大腸を観察する場合には、大腸の管腔と同様に筒形状のファントムを用いて各閾値を設定し、また、胃を観察する場合には、比較的広い空間を有する中空形状のファントムを用いて各閾値を設定することとすればよい。
【０４１４】
また、本変形例においては、例えば、図１１４に示すように、蛍光観察装置１０１が、複数のファントムＹを用いて設定した各閾値を記憶する記憶部６３１と、記憶部６３１に記憶されているファントムごとの閾値を選択する選択部６５１とを備えることとしてもよい。このようにすることで、同一の観察条件で観察する際に精度が高い閾値を容易に設定することができ、操作性の簡便化を図ることができる。
【０４１５】
また、第２の変形例としては、図５に示される第５の実施形態に係る蛍光観察装置５００の構成において、ＩＣチップ７３が、挿入部２の識別情報として、ライトガイドファイバ１１および照明光学系１２により構成される照射部の数や、この照射部と対物レンズ１３により構成される受光部との観察角度等を記憶することとしてもよい。
【０４１６】
この場合、挿入部２が光源３に接続されると、ＩＣリーダ７４がＩＣチップ７３に記憶されている挿入部２の識別情報を読み出して第１の閾値設定回路３１Ｈおよび第２の閾値設定回路３２Ｈに出力し、第１の閾値設定回路３１Ｈ（閾値設定部回路）４５Ａおよび第２の閾値設定回路３２Ｈ（閾値設定回路）４５Ｂが挿入部２の識別情報に基づいて第１の閾値および第２の閾値を設定することとすればよい。このようにすることで、用途や仕様が異なる挿入部２ごとに実用的な第１の閾値および第２の閾値を設定し、観察対象および観察方法に応じてより高精度な最終蛍光画像を取得することができる。
なお、本変形例においては、第１の変形例と同様に、ファントムＹを観察して第１の閾値および第２の閾値を設定することとしてもよい。
【０４１７】
また、第３の変形例としては、図１１５に示すように、後処理部６５が、除算画像における画素ごとの階調値の平均値ｍとその階調値の標準偏差σとを算出する特徴値算出回路３５Ｈを備え、第２の閾値設定回路３２Ｈが、以下の数１２に示すように、その階調値の平均値ｍと標準偏差σとの和に基づいて第２の閾値Ｓを設定することとすればよい。
【数１２】
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【０４１８】
本変形例に係る蛍光観察装置を用いて生体の体腔内の観察対象Ａを観察するには、図１１６に示すフローチャートに示されるように、まず、特徴値算出回路３５Ｈにより上述した数１２の係数ａ、ｂ（例えば、ａ＝ｂ＝１）を設定し（ステップＳＴ１）、除算画像生成部６４により生成された除算画像を特徴値算出回路３５Ｈと座標抽出回路３３Ｈに出力することとすればよい（ステップＳＴ２)。また、特徴値算出回路３５Ｈにより、除算画像全体の平均階調値ｍとその標準偏差σとを算出して第２の閾値設定回路３２Ｈに出力し（ステップＳＴ３）、第２の閾値設定回路３２Ｈにより、数１２を用いて第２の閾値Ｓを設定して座標抽出回路３３Ｈに出力することとすればよい（ステップＳＴ４）。以下、ステップＳＴ５〜ＳＴ８については、図１０５のステップＳＲ４〜ＳＲ７と同様である。
【０４１９】
このようにすることで、除算画像における画素ごとの階調値の変動に追従して第２の閾値を更新したり、画素ごとの階調値にばらつきがある場合であっても精度が高い第２の閾値を設定したりすることができる。また、除算画像における観察距離や観察誤差に対する誤差を吸収し、生成される除算画像ごとに精度が高い第２の閾値を設定することができる。なお、係数ａ，ｂは、例えば、想定される除算画像における病変部が占める割合に反比例するように設定することとしてもよい。このようにすることで、除算画像中に占める階調値が高い画素の領域の割合に基づいて、第２の閾値の最低値および最高値を制限することができる。
【０４２０】
なお、本変形例においては、第２の閾値設定回路３２Ｈが除算画像全体の平均階調値ｍとその階調値の標準偏差σとの和に基づいて第２の閾値Ｓを設定することとしたが、例えば、第１の閾値設定回路３１Ｈも蛍光画像全体の平均階調値とその階調値の標準偏差との和に基づいて第１の閾値を設定することとしてもよい。この場合、第２の閾値Ｓと同様に、特徴値算出回路３５Ｈが蛍光画像全体の平均階調値とその標準偏差とを算出して第１の閾値設定回路３１Ｈに出力することとすればよい。
また、本変形例においては、特徴値算出回路３５Ｈに係数ａ，ｂを入力する係数入力部（図示略）が備えられることとしてもよい。
【０４２１】
なお、上述した第１から第３の後処理モードにおいて、後処理パラメータを設定する後処理モードとして選択されなかった後処理モードも、後処理パラメータを一定（初期値のまま）に設定した状態で併用されることとしてもよい。例えば、「局所」に対応する観察条件のときには第２の後処理モードの後処理パラメータが設定されるが、同時に第３の後処理モードも、後処理パラメータを初期値としたまま用いられてもよい。
【符号の説明】
【０４２２】
３  光源
４  照明ユニット（照明部）
５  撮像ユニット
６  画像処理部
７  観察条件入力部（観察条件決定部）
１７  撮像素子（参照画像取得部）
１８  撮像素子（蛍光画像取得部）
２０  モニタ（表示部）
６１  参照画像生成部
６２  蛍光画像生成部
６３  前処理部（補正処理部）
６４  除算画像生成部
６５  後処理部（補正処理部）
６６，６６’，６６”  補正条件設定部
６７  画像合成部
６８  観察条件判定部（観察条件決定部）
６９，６９’  観察部位判定部（観察条件決定部）
７１  観察部位入力部（観察条件決定部）
７２  観察情報入力部（観察条件決定部）
１００，２００，３００，４００，５００  蛍光観察装置
Ａ  観察対象（被写体）
【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】
0005926909.tif 000023
【図１１】
0005926909.tif 000024
【図１２】
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【図１３】
0005926909.tif 000026
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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