(57)【要約】【課題】高倍率観察する場合、ぶれ等が生じても適切な画像を表示することができる光プローブ装置を提供する。【解決手段】光走査プローブにより被検体に低干渉性等の光が照射され、その戻り光の干渉成分は光ディテクタ２８により光電変換され、アナログ信号処理回路３１を経て画像パラメータ抽出手段４１により、画像パラメータが抽出され、またデジタル信号に変換された信号はＰＣ３６内のコントラスト変換手段３９によりコントラスト変換に必要な画像パラメータでを用いて適切なコントラスト変換が行われた後、マルチ画像表示手段４０で適切な画像にしてリアルタイム表示や、設定されたレベル以上で輪郭が検出された画像のみを表示や保存する等に利用される。【選択図】　図３
2004113390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に挿入される光プローブと、
被検体に光を照射するための光を発生する光源と
光プローブの先端部に設けられた高倍率の観察手段と、
高倍率の観察手段より得られた輝度信号をデジタル化する画像デジタル化手段と、
画像より画像パラメータを抽出する画像パラメータ抽出手段と、
画像パラメータに基づいて、最適化パラメータを算出する最適化パラメータ算出手段と、
画像の最適化を最適化パラメータに基づいて実施する画像最適化手段と、
最適化した画像を表示する画像表示手段と
画像デジタル保存手段と、
を有することを特徴とする光プローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光プローブにより体腔内の光走査画像を得る光プローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光走査プローブを用いて生体組織を拡大観察する光プローブ装置の従来例として、例えば特開２０００−１２６１１５号公報がある。
この従来例では、深さ方向にも光を走査し、深さ方向の画像も得られるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２６１１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例では被検体を拡大観察（高倍率観察）するため、被検体の深さ方向等に走査した場合に観察対象となる細胞組織の輪郭が鮮明でない状態で表示する場合やぶれのために観察対象の細胞組織から外れて，細胞組織が殆ど存在しない部分を表示等する場合がしばしばあった。
また、観察対象から外れるために、その輝度レベルが変動して、特に暗くなってしまい観察しにくくなる場合があった。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、高倍率観察する場合、ぶれ等が生じても適切な画像を表示することができる光プローブ装置を提供することを目的とする。
また、輝度レベルが変動した場合にも、観察しやすい適切な輝度レベルで画像を表示することができる光プローブ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
体腔内に挿入される光プローブと、
被検体に光を照射するための光を発生する光源と
光プローブの先端部に設けられた高倍率の観察手段と、
高倍率の観察手段より得られた輝度信号をデジタル化する画像デジタル化手段と、
画像より画像パラメータを抽出する画像パラメータ抽出手段と、
画像パラメータに基づいて、最適化パラメータを算出する最適化パラメータ算出手段と、
画像の最適化を最適化パラメータに基づいて実施する画像最適化手段と、
最適化した画像を表示する画像表示手段と
画像デジタル保存手段と、
を有することにより、高倍率の観察手段で観察する場合、最適化パラメータに基づいて最適化した画像を表示するようにしているので、観察対象の輝度レベルが低すぎたりした場合や観察対象に対してぶれ等が存在する場合でも、最適化した画像を表示できるようにしている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図１２は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の光走査プローブ装置の全体構成を示し、図２は図１の光走査プローブの先端側の構成を示し、図３は図１のＰＣ内及び画像パラメータ抽出手段の構成を示し、図４は光走査プローブが挿通さあれる内視鏡を示し、図５は共焦点光走査プローブの先端側の構造を示し、図６は図５の光学ユニット部分の構造を示し、図７はコントラスト変換手段による動作説明図を示し、図８は得られる時系列画像の例を示し、図９は図８の時系列画像からマルチ画像表示手段に実際に表示される画像を示し、図１０はマルチ画像表示手段の領域Ｒ２ないしＲ４に画像を表示する動作を示し、図１１はデジタル画像保存手段に保存される画像データ及び画像パラメータの内容を示し、図１２は変形例におけるマルチ画像表示手段の領域Ｒ２ないしＲ４に画像を表示する動作を示す。
【０００８】
図１に示す第１の実施の形態の光走査プローブ装置（より広義には光プローブ装置、光イメージング装置ともいう）１では、低コヒーレンス光源２から出射した近赤外の低コヒーレンス光は、第１の光ファイバ３に導光され、４つの入出力を有する光カプラ４によって第３の光ファイバ５と第４の光ファイバ６に分岐される。
【０００９】
第３の光ファイバ５にはエイミングビームレーザ７から出射された可視レーザ光が光カプラ８により合波される。第３の光ファイバ５は、光コネクタ９により第５の光ファイバ１０に接続され、光走査プローブ１１Ａに低コヒーレンス光を伝送する。
【００１０】
光走査プローブ１１Ａの先端部５６の構成は、図２に示される。第５の光ファイバ１０の端部から出射された低コヒーレンス光は、集光する集光レンズ（対物レンズ）１２によって観察光（観察ビーム）１３として観察対象１４内部の観察点１５に集光される。第５の光ファイバ１０の端部と集光レンズ１２からなる対物ユニット１６は、光走査手段１７を有し、観察光１３および観察点１５を２次元方向に動かしながら、被検体である観察対象１４を走査する。
【００１１】
また、対物ユニット１６は、焦点移動手段としての深さ方向走査手段１８に接続され、観察点１５を観察対象の深さ方向に走査することができる。光走査手段１７および深さ方向走査手段１８は、図１の走査駆動手段１９により駆動される。すなわち、焦点移動手段は、集光レンズ１２と光走査手段１７を一体として光軸方向に移動する。
【００１２】
光走査プローブ１１Ａは、細い柔軟な管状であるので、直接または径内視鏡的に、さらには径脈管的に体腔内に容易に挿入可能である。また、観察光学系を有する内視鏡そのものとして構成することも可能である。
【００１３】
第４の光ファイバ６は周波数シフタ２１に接続され、周波数シフタ２１の出力は、第６の光ファイバ２２に導光される。周波数シフタ２１としては、音響光学素子（ＡＯＭ）や、電気光学素子（ＥＯ）、ピエゾ素子にファイバループを設けたもの等の位相変調手段を用いることができる。
【００１４】
第６の光ファイバ２２端部から出射した光は、コリメータレンズ２３を介して可動ミラー２４に導光される。可動ミラー２４は、ミラー駆動手段２５によって出射光の光軸方向に移動することができる。第６の光ファイバ２２の端部、コリメータレンズ２３、可動ミラー２４及びミラー駆動手段２５により、光路長調節手段２６が構成されている。
【００１５】
光カプラ４の残りの端子である第２の光ファイバ２７は光ディテクタ２８に接続されている。第１の光ファイバ３、第２の光ファイバ２７、第３の光ファイバ５、第４の光ファイバ６、第５の光ファイバ１０及び第６の光ファイバ２２としては、好ましくはシングルモードファイバまたは、コヒーレンス性を十分に維持することの可能な低次マルチモードファイバ、偏波保持ファイバなどを用いることができる。
【００１６】
低コヒーレンス光源２から出射した近赤外の低コヒーレンス光は、第１の光ファイバ３に導光され、光カプラ４より第３の光ファイバ５と第４の光ファイバ６に分岐される。第３の光ファイバ５に導光された光は、光コネクタ９、第５の光ファイバ１０を介して光走査プローブ１１Ａに導光され、観察対象１４に観察光１３として出射される。
【００１７】
観察光１３および観察点１５による走査は、光走査手段１７及び深さ方向走査手段１８によって観察対象１４に対して行われる。観察点１５における観察対象１４からの反射光あるいは散乱光は、集光レンズ１２を介して第５の光ファイバ１０に戻り、経路を逆に辿るように第３の光ファイバ５に戻る。この光の経路を物体側２９とする。
【００１８】
同様に、第４の光ファイバ６に分岐した低コヒーレンス光は、周波数シフタ２１で周波数遷移が行われ、第６の光ファイバ２２を介してコリメータレンズ２３に出射される、コリメータレンズ２３に入射した光は、略平行光に変換され、可動ミラー２４へ導かれる。可動ミラー２４で反射した光は、再びコリメータレンズ２３によって第６の光ファイバ２２に導かれ、第４の光ファイバ６に戻る。この光の経路を参照側３０とする。
【００１９】
物体側２９と参照側３０の２つの光が、光カプラ４により混合される。光物体側２９の光路長と参照側３０の光路長が低コヒーレンス光源２のコヒーレンス長の範囲で一致した場合には、第２の光ファイバ２７を通った、周波数シフタ２１の周波数遷移量の等倍または２倍の周波数の変動を有する干渉光が、光ディテクタ２８によって検出される。
【００２０】
ここで、参照側３０の光路長を物体側の観察点１５までの光路長に一致するように、光路長調節手段２６のミラー駆動手段２５により可動ミラー２４の光軸方向の位置を予め調整しておくことによって、観察点１５からの情報が干渉光として常に得られることになる。
【００２１】
この検出された干渉光は、光ディテクタ２８により電気信号に変換される。その電気信号は、アナログ信号処理回路３１へ入力される。図３に示すようにアナログ信号処理回路３１はアンプ３２と、フィルタ３３と、対数アンプ３４とから構成され、アンプ３２で増幅、フィルタ３３で所定周波数成分が抽出され、対数アンプ３４で対数圧縮するように増幅した後、Ａ／Ｄコンバータ３５に入力され、Ａ／Ｄ変換される。
【００２２】
この場合、走査駆動手段１９により観察光１３の観察点１５を略垂直および深さ方向に２次元に動かすことによって走査が行われ、その走査の制御信号と同期して、Ａ／Ｄコンバータ３５はＡ／Ｄ変換して、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略す）３６に取り込まれる。
【００２３】
図３に示すようにこのＰＣ３６に入力されるＡ／Ｄコンバータ３５による例えば８ビットの信号データは、走査駆動手段１９からのタイミング信号に同期してフレームメモリ３７に格納される。この場合のタイミング信号は、一方に走査する場合の同期信号となるＬＩＮＥ　ＳＹＮＣと、フレームに同期するＦＲＡＭＥ
ＳＹＮＣに同期して信号データが格納される。
【００２４】
このフレームメモリ３７に格納された信号データは読み出されて対数／リニア変換回路、つまり対数アンプ３４の逆の変換処理を行う逆変換回路３８に入力され、リニアな特性に変換されて例えば１０ビットの信号データにされた後、さらにコントラスト変換手段３９によりコントラストが変換された後、このＰＣ３６からモニタ及び画像記録手段で構成されるマルチ画像表示手段４０に出力され、マルチ画像が表示される。
【００２５】
また、アナログ信号処理回路３１の出力信号は画像パラメータ抽出手段４１にも入力される。この場合、図３に示すように、ノイズ除去手段４２を介してノイズを除去した入力信号における輝度に対する最大値検出回路４３、最小値検出回路４４、平均値検出回路４５、エッジ抽出を行う微分回路４６にそれぞれ入力され、輝度に対する最大値、最小値、平均値、エッジの画像パラメータがそれぞれ抽出される。この場合、入力される信号は１フレーム分の画像分づつ積分（累積加算）されて１フレーム分の各画像に対して最大値等が抽出（検出）される。
なお、ノイズ除去手段はノイズを除去するフィルタ回路等で構成される。
【００２６】
最大値検出回路４３、最小値検出回路４４、平均値検出回路４５の各出力信号はそれぞれＡ／Ｄコンバータ４７，４８，４９によりデジタル量の最大値ＭＡＸφ、最小値ＭＩＮφ、平均値ＡＶＥφに変換された後、これらの画像パラメータはデジタル画像保存手段５１に入力される。
【００２７】
また、画像パラメータ抽出手段４１により抽出された最大値ＭＡＸφ、最小値ＭＩＮφ、平均値ＡＶＥφ、しきい値ＴＨＲφにおける表示する画像を最適化する場合に必要な画像パラメータとして算出された特定の画像パラメータは画像最適化を行うコントラスト変換手段３９に出力され、コントラスト変換に利用される。
【００２８】
具体的には、例えば最大値ＭＡＸφ、最小値ＭＩＮφの画像パラメータはＰＣ３６内の画像最適化手段としてのコントラスト変換手段３９にも入力され、図７で後述するように表示される画像を最適化するコントラスト変換に使用される。なお、コントラスト変換手段３９における複数の具体例中においては、平均値ＡＶＥφの画像パラメータも使用する。
【００２９】
また、エッジ抽出を行う微分回路４６の出力信号はしきい値回路５０により、しきい値以上か否かの信号ＴＨＲφに変換された後、デジタル画像保存手段５１に入力されると共に、マルチ画像表示手段４０に入力される。
また、上記光走査プローブ１１Ａは図４に示すように内視鏡５２に挿通して使用される。
【００３０】
図４に示すように光走査プローブ１１Ａは細長で可撓性を有するシース５３で覆われており、内視鏡５２のチャンネル内に挿入可能である。内視鏡５２は細長の挿入部５４と、この挿入部５４の後端に設けられた操作部５５とを有し、操作部５５の前端付近には挿入部５４に設けられたチャンネルに連通する処置具挿入口５６が設けてあり、光走査プローブ１１Ａを挿入することができる。
【００３１】
そして、内視鏡５２による観察下で、病変組織か否かを調べたいような場合には、チャンネル先端から光走査プローブ１１Ａの先端側を突出し、調べたい対象組織の表面近くに先端面を設定して光走査プローブ１１Ａによる画像を得ることができるようにしている。
シース５３の内側には上述した光ファイバ１０が挿通されている。そして、図２に示すように光走査手段１７により集光レンズ１２をその光軸と直交する方向に２次元的に走査することにより２次元画像が得られ、また深さ方向走査手段１８により対物ユニット１６を走査することにより、光軸方向、つまり深さ方向に走査した場合の２次元画像を得ることもできる。以上の説明では低コヒーレンス光を用いた低コヒーレンズ光走査プローブ１１Ａによる顕微鏡画像（高倍率画像）を得る装置を説明したが、例えば特開２０００−１２６１１５号公報に開示された共焦点による顕微鏡画像を得る共焦点光走査プローブを採用した装置でも良い。
【００３２】
この場合の装置では、図１における低コヒーレンス光源２の代わりにレーザ光等の光源が採用され、また、光ファイバ６の端部は戻り光が発生しないように閉鎖等され、ファイバ２７の端部は光ディテクタ２８に入射される。
また、光ディテクタ２８以降は同様の構成となるので、その説明を省略し、図５で本実施の形態に用いる共焦点（型）光走査プローブ１１Ｂの先端側の構成を説明する。
【００３３】
図５に示すように共焦点光走査プローブ１１Ｂの先端部５９は、チューブ５８の先端にその一端が取り付けられた円環形状で硬質の光学枠６０と、この光学枠６０の内側に取り付けられた光学ユニット６１と、光学枠６０の先端に後述する圧電素子７８を介して取り付けられた対象物に押し当てる透明窓部材としての（透明で硬質の）先端カバー６２とからなる。
【００３４】
チューブ５８内に挿通され、光源側及び光ディテクタ２８に光カプラ４を介して接続されるた光ファイバ５ｂの先端は光学ユニット６１に固定され、この光ファイバ５ｂの先端から出射される光を光走査機構（スキャナ）を介して検査対象となる被検部６３側に集光照射し、その戻り光を受光する。
【００３５】
図６は光学ユニット６１の詳細な構成を示す。
光学ユニット６１は基板６４と、その上面に設けたスペーサ６５と、さらにスペーサ６５の上面に設けた上板６６とからなる。基板６４には、光源から光ファイバ５ｂに伝送されたレーザ光を、対象物側に走査するために向きが可変の２枚の可動ミラー（回動ミラーとも言う）６７，６８が設けてある。
【００３６】
この２枚の可動ミラー６７、６８は二つのヒンジ部６７ａ，６８ａによって支持され、この可動ミラー６７、６８は図示しない電極により静電気力によって回転可動に構成されている。
【００３７】
これらの電極と対向するグランド電極（図示しない）はケーブル６９を介して光走査駆動手段１９へ接続されている。また、この２枚の可動ミラー６７、６８の回転軸は直交するように構成されている。さらにスペーサ６５にはファイバ５ｂの端面に対向する部分にミラー７１が、上板６６にはミラー７２と、レーザ光を集光して被検部６３側に焦点７３を結ばせるための回折格子レンズ７４が設けてある。
【００３８】
この回折格子レンズ７４は回折現象により非常に短い焦点距離のレンズに対応した機能を有し、従ってこの焦点７３を被検部６９の深さ方向と直交する方向に２次元的に走査することにより、被検部６３に対する顕微鏡的に拡大した画像を得ることができるようにしている。
【００３９】
また、光ファイバ５ｂの先端部分は図５のように基板６４とスペーサ６５の間に固定されている。
そして、可動ミラー６７、６８（の電極）に駆動信号を印加してヒンジ部６７ａ，６８ａをその回転軸として適宜の角度回転駆動することにより、焦点７３を走査面７５上で２次元的に走査できるようにしている。
【００４０】
例えば可動ミラー６７を駆動した場合には、光は図５の紙面垂直方向のＸ方向７６に走査され、可動ミラー６８を駆動した場合には、光は図５で左右方向のＹ方向７７に走査される。つまり、可動ミラー６７及び６８を可動させることにより、被検部６３側の焦点７３をその深さ方向（Ｚ方向）に垂直な走査面７５上を２次元的に走査できるようにして、その走査面７５上での反射光情報を得ることができる共焦点顕微鏡を形成している。
【００４１】
つまり、この場合には、光ファイバ５ｂの先端面の面積サイズは十分に小さく、この先端面は可動ミラー６７，６８及び回折格子レンズ７４に関して、焦点７３と共焦点の関係或いはこれに近い近共焦点の関係となっている。従って、光ファイバ５ｂの微小サイズの先端面から出射された光は焦点７３で微小スポット状の点となり、この点部分（及びその近傍）のみからの反射光が光ファイバ５ｂの先端面に入射される関係を保持する。
【００４２】
光学枠６０には例えば周方向における直交する４個所に小型で板状ないしは棒状の圧電素子７８の一端が接着され、この圧電素子７８の他端は先端カバー６２の基端が接着されている。また、圧電素子７８はケーブル６９を介して光走査駆動手段１９へ接続されている。
【００４３】
そして、この圧電素子７５に駆動信号を印加することにより、図５の符号７９で示すように被検部６３の深さ方向となるＺ方向に圧電素子７８を収縮させて、焦点７３を切断面８０上をＺ方向に可変させることができるようにしている。　なお、先端カバー６２は透明な材質のカバー、例えばポリカーボネードで構成されている。
【００４４】
このように本実施の形態は低コヒーレンス光を用いた光走査プローブ１１Ａでも共焦点を利用した光走査プローブ１１Ｂの場合でも適用できるものである。次に本実施の形態の作用を説明する。
【００４５】
図１或いは図５等の光走査プローブ１１Ａ又は１１Ｂにより光走査による高倍率の画像を得る。この場合、光ディテクタ２８で光電変換された信号はアナログ信号処理回路３１内の対数アンプ３４で対数圧縮されてダイナミックレンジが一旦圧縮された後、Ａ／Ｄコンバータ３５でデジタル信号に変換され、ＰＣ３６内のフレームメモリ３７に時系列的に格納される。
【００４６】
このフレームメモリ３７に時系列的に格納された信号データ（画像データ）は対数／リニア変換回路３８でリニアな特性でダイナミックレンジが伸張（拡大）して戻され、例えば１０ビットの画像データが得られる。
この画像データは、表示される画像の最適化を行うコントラスト変換手段３９に入力され、適当なコントラストの画像に変換され、マルチ画像表示手段４０に表示されることになる。
【００４７】
この場合の動作説明図を図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す。図７（Ａ）はコントラスト変換手段３９に入力される時経列の輝度データを示し、この輝度データはコントラスト変換手段３９により図７（Ｂ）のようにコントラスト変換される。
【００４８】
つまり、この場合には入力される時経列の１フレーム分の輝度データｙは、コントラスト変換手段３９により１フレームにおける最大値ＭＡＸφ、最小値ＭＩＮφを用いて、以下の（１）式のようにコントラスト変換され、輝度データｙ′となる。
【００４９】
ｙ′＝（ｙ−ＭＩＮφ）／（ＭＡＸφーＭＩＮφ）×１０２４　（１）
このようにすることにより、画像におけるコントラスト変化量が低い場合においても、コントラスト変換により適切なコントラストを持った画像として表示することができるようになる。
【００５０】
また、図７（Ａ）に示すような輝度データに対して、コントラスト変換手段３９により図７（Ｃ）のようにコントラスト変換しても良い。図７（Ｃ）の場合には、（１）式における分子側のＭＩＮφの代わりに平均値ＡＶＥφ等を用いる。
つまり、この場合には、以下の（２）式のようにコントラスト変換され、輝度データｙ′となる。
【００５１】
ｙ′＝（ｙ−ＡＶＥφ）／（ＭＡＸφーＭＩＮφ）×５１２＋５１２　（２）
このようにすることにより、コントラストが低すぎる場合や、明るすぎる場合等においても、コントラスト変換により適切なコントラストで表示することができる。
【００５２】
このように本実施の形態ではコントラスト変換を行うようにしているので、例えば暗くなりすぎた画像でも明るく観察し易い輝度レベル（明るさレベル）で表示されるので、観察しやすい画像として観察することができるし、明るすぎる画像の場合にも観察し易い明るさレベルに変換し、観察しやすい画像として観察することもできる。
【００５３】
なお、ユーザがコントラスト変換特性を選択できるようにしても良い。つまり、ユーザは観察対象等に応じて、例えばコントラスト変換手段３９のコントラスト変換を行う特性を選択スイッチなどで選択し、その選択により例えば（１）式に設定したり、（２）式に設定したりができるようにしても良い。
【００５４】
また、上述の場合、例えば図７（Ｃ）の場合において、以下に説明するようにさらに各画像の急激なコントラスト変化を抑制するようにしても良い。
つまり、（２）式における平均値ＡＶＥφをフレームｔでの平均値ＡＶＥ（ｔ）とし、また、（２）式における分母のＭＡＸφーＭＩＮφをフレームｔで変化するＲＡＮＧＥ（ｔ）等に変更して以下のようにする（ここで、ｔは各フレームを示し、例えば平均値ＡＶＥ（ｔ）はフレームｔの画像での輝度データの平均値を示す）。
【００５５】
ＡＶＥ（ｔ）＝ＡＶＥ（ｔ−１）＋ＭＡＸｄｉｆｆ　ｉｆ　ＡＶＥｄｉｆｆ≧ＭＡＸｄｉｆｆ
ｏｒ
ＡＶＥ（ｔ）＝ＡＶＥ（ｔ−１）＋ＡＶＥｄｉｆｆ　ｏｒ　−ＭＡＸｄｉｆｆ　ｉｆ
ＡＶＥｄｉｆｆ≦−ＭＡＸｄｉｆｆ　　　　　　（３）
ここで、ＡＶＥｄｉｆｆ＝ＡＶＥφ−ＡＶＥ（ｔ−１）　（４）
ＲＡＮＧＥ（ｔ）＝ＲＡＮＧＥ（ｔ−１）＋ＭＡＸｄｉｆｆ２　ｉｆ　ＲＡＮＧＥｄｉｆｆ≧ＭＡＸｄｉｆｆ２
ｏｒ
ＲＡＮＧＥ（ｔ）＝ＲＡＮＧＥ（ｔ−１）＋ＲＡＮＧＥｄｉｆｆ　ｏｒ
ＭＡＸｄｉｆｆ２　ｉｆ　ＲＡＮＧＥｄｉｆｆ≦−ＭＡＸｄｉｆｆ２　（５）
ここで、
ＲＡＮＧＥφ＝ＭＡＸφ−ＭＩＮφ　（６）
ＲＡＮＧＥｄｉｆｆ＝ＲＡＮＧＥφ−ＲＡＮＧＥ（ｔ−１）　（７）
このようにすることにより、（２）式ではリアルタイムで画像を順次表示した場合、各画像に対しては最適化された適切なコントラストで表示できるが、走査速度が速いような場合やぶれがあるために、原画像のコントラストが大きく変化する場合には、コントラスト変換により各画像毎で最適なコントラストに変換することを（一部）抑制し、動画像としてコントラストの急激な変化が抑えられた状態で表示されるようにした方が良い場合も考えられ、そのような場合には（３）〜（７）式を用いると、コントラストの急激な変化を抑制した適切なコントラストで画像を表示することができる。
【００５６】
また、（２）式に対して上述した（３）式〜（７）式のように変更する代わりに、以下のようにパラメータｋ１〜ｍ３を導入し、ＡＶＥ（ｔ）、ＲＡＮＧＥ　（ｔ）を定義して、コントラスト変換を行うようにしても良い。
【００５７】
ＡＶＥ（ｔ）＝ｋ１ＡＶＥ（ｔ−１）＋ｋ２ＡＶＥ（ｔ−２）＋ｋ３ＡＶＥ（ｔ−３）　（８）ＲＡＮＧＥ（ｔ）＝ｍ１ＲＡＮＧＥ（ｔ−１）＋ｍ２ＲＡＮＧＥ（ｔ−２）＋ｍ３ＲＡＮＧＥ（ｔ−３）　（９）
この場合には過去の画像の平均値やコントラストをパラメータで部分的に考慮したコントラスト変換を行うようにして、コントラストの急激な変化を抑制した適切なコントラストで画像を表示する。
【００５８】
このようにして、コントラスト変換された画像データはマルチ画像表示手段４０に出力されると共に、デジタル画像保存手段５１に出力される。そして、図１及び図９（Ｂ）に示すようにマルチ画像表示手段４０におけるリアルタイム画像表示領域Ｒ１にはリアルタイム画像（動画）が表示される。なお、以下で説明するように他の画像表示領域Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４には、しきい値条件を満たす古い画像が表示される。
【００５９】
また、デジタル画像保存手段５１には、画像パラメータ抽出手段４１におけるしきい値回路５０により所定のしきい値条件を満たすデジタル画像が画像パラメータと共に記録される。
【００６０】
図８は時系列で得られる（リアルタイム）画像の具体例を示す。つまり、フレームＮｏ．１の画像は観察対象の細胞の輪郭或いはエッジを検出できない状態での画像例であり、例えばその画像パラメータの平均値ＡＶＥφは０、しきい値ＴＨＲφも０である。
【００６１】
次のフレームＮｏ．２の画像は観察対象の細胞のエッジをかなり識別できる状態で得られた画像例であり、例えばその画像パラメータの平均値ＡＶＥφは５０、しきい値ＴＨＲφは１であり、しきい値回路５０で設定されたしきい値以上の値を持つ画像である。
【００６２】
そして、このようにしきい値回路５０で設定されたしきい値の値以上のエッジ（輪郭）を持つ画像はデジタル画像保存手段５１に保存されることになる。また、このしきい値回路５０の判断結果はマルチ画像表示手段４０にも入力され、画像表示領域Ｒ２〜Ｒ４にはしきい値で設定されたしきい値以上のエッジを持つ古いフレーム画像が表示される。
【００６３】
図９（Ｂ）はマルチ画像表示手段４０の画像表示領域Ｒ２〜Ｒ４に表示される古いフレーム画像Ｏｌｄ　Ｆｒａｍｅ１〜Ｏｌｄ　Ｆｒａｍｅ３　を示す。この場合、マルチ画像表示手段４０には、例えば画像表示領域Ｒ２〜Ｒ４に表示する画像を格納するために画像格納手段として、３つのフレームメモリを有し、３つのフレームメモリには図９（Ａ）に示すように古い画像から順次格納される。
【００６４】
図８の時系列画像の場合には、最も古い画像Ｏｌｄ　Ｆｒａｍｅ１　、その次に古い画像Ｏｌｄ　Ｆｒａｍｅ２　、その次に古い画像Ｏｌｄ　Ｆｒａｍｅ３　が３つのフレームメモリに格納され、図９（Ｂ）のように表示される。そして、次にしきい値回路５０により保存する古い画像が検出されると、その画像が古い画像中では最も新しい画像、つまりＯｌｄ　Ｆｒａｍｅ３　として画像表示領域Ｒ４に表示される。この場合、図９（Ａ）に示すフレームＮｏ．４の画像が最も古い画像として、画像表示領域Ｒ２に表示されフレームＮｏ．２の画像が次に古い画像として、画像表示領域Ｒ３に表示されるようにシフトする。
【００６５】
図１０は本実施の形態における画像表示領域Ｒ２ないしＲ４で表示をする場合の動作を示すフローチャートを示す。
ステップＳ１に示すように画像データを１枚分読み込む。そして、次のステップＳ２で画像パラメータ（最大値ＭＡＸφ、最小値ＭＩＮφ、平均値ＡＶＥφ、エッジ強度ＥＤＧφ）を抽出する。
【００６６】
そして、ステップＳ３に示すようにエッジ強度ＥＤＧφが図３のしきい値回路５０によるしきい値を越えるかの判断を行い、しきい値を越えない場合にはステップＳ１に戻り、次の画像データを取りこむ。つまり、この場合には取り込まれた画像データは非表示となる。
【００６７】
一方、エッジ強度ＥＤＧφがしきい値を越える場合には、ステップＳ４に示すように上記画像パラメータから画像表示を最適化するのに必要な画像パラメータを用いて、画像中のピクセル値の変換処理を行う。具体的には（１）式、（２）式などのコントラスト変換を行う。
【００６８】
そして、ステップＳ５に示すようにコントラスト変換した画像をマルチ画像表示手段４０のモニタ画面に表示した後、ステップＳ１に戻り、次のフレームの画像に対しても同様の処理を行う。
【００６９】
デジタル画像保存手段５１にはしきい値回路５０により設定された所定レベルのしきい値以上で検出された画像が順次格納される。つまり、マルチ画像表示手段４０の画像表示領域Ｒ２〜Ｒ４に表示されることになる画像が保存される。
【００７０】
図１１はデジタル画像保存手段５１に保存されるファイル構造を示し、図１１（Ａ）は１フレームのファイル構造を示し、図１１（Ｂ）は複数フレームを記録した場合のファイル構造を示す。
【００７１】
デジタル画像保存手段５１には例えばフレームＮｏ．４の画像が保存される場合には図１１（Ａ）に示すように、そのフレームＮｏ．（フレーム番号）、画像データ、ＭＡＸφ、ＭＩＮφ、ＡＶＥφ、ＴＨＲφの画像パラメータが保存される。
このように画像データと共に、その画像パラメータを保存することにより、原画像を再現（復元）することも可能となり、また保存画像の定量的な評価もでき、その利用価値が増すことになる。
【００７２】
このように本実施の形態では、入力される画像から画像パラメータ抽出手段４１によりＭＡＸφ、ＭＩＮφ、ＡＶＥφ、ＴＨＲφの所定の画像パラメータを抽出し、抽出された画像パラメータにおける最適化に必要とされたＭＡＸφ、ＭＩＮφ等の画像パラメータをコントラスト変換手段３９に入力して、入力される画像に対してコントラスト変換を行って最適な画像を生成し、マルチ画像表示手段４０のリアルタイム画像表示領域Ｒ１で表示するようにしているので、高倍率での観察画像において、コントラストが適切でない場合や、ノイズを含むような画像の場合においても、適切なコントラストで表示することができる。
【００７３】
また、マルチ画像表示手段４０における他の画像領域Ｒ２〜Ｒ４には観察対象としての細胞等のエッジ（輪郭部分）を所定レベル以上で検出した場合のみで表示するようにしているので、細胞等のエッジを所定レベル以上検出した画像を表示することができる。つまり、観察対象としての細胞等を設定された以上の輪郭部分を有する画像のみを表示でき、設定された以上の輪郭が検出されないような画像を表示しないようにできる。
【００７４】
このため、光走査プローブ１１Ａ或いは１１Ｂがぶれたりした場合においても、観察対象の細胞部分を（ある程度の輪郭が検出されて、）観察できる状態の画像のみを抽出してそのような画像のみを表示することができ、輪郭が検出されないような画像を表示しないようにできる。
【００７５】
また、本実施の形態では、例えばアナログ信号処理回路３１内の対数アンプ３４で対数圧縮した後、ＰＣ３６内の対数／リニア変換回路３８で逆変換することにより、ダイナミックレンジが大きな画像であっても、その画像を広いダイナミックレンジを持つ状態で表示することができ、自然に近い階調、色調で表示することができると共に、保存することができる。
【００７６】
また、デジタル画像保存手段５１にはマルチ画像表示手段４０における他の画像領域Ｒ２〜Ｒ４に表示されるデジタル画像を保存するようにしているので、細胞等のエッジを所定レベル以上検出した画像のみを効率良く保存できる。
【００７７】
つまり、観察対象となる細胞等のエッジを所定レベル以上検出しない画像は保存されないので、不要な画像を保存することがなく、後で編集する場合の手間を軽減したり、編集作業を不要にできる。
【００７８】
図１２は変形例における画像表示領域Ｒ２〜Ｒ４に画像を最適化して表示する動作のフローチャートを示す。この動作は図１０において、ステップＳ３をステップＳ３′に変更した内容となっている。
【００７９】
ステップＳ１に示すように画像データを１枚分読み込む。そして、次のステップＳ２で画像パラメータ（最大値ＭＡＸφ、最小値ＭＩＮφ、平均値ＡＶＥφ、エッジ強度ＥＤＧφ）を抽出する。
そして、ステップＳ３′に示すように平均値ＡＶＥφが既定値を越えるかの判断を行い、既定値を越えない場合にはステップＳ１に戻り、次の画像データを取り込む。つまり、この場合には取り込まれた画像データは非表示となる。
【００８０】
一方、平均値ＡＶＥφが既定値を越える場合には、ステップＳ４に示すように上記画像パラメータから画像表示を最適化するのに必要な画像パラメータを用いて、画像中のピクセル値の変換処理を行う。具体的には（１）式、（２）式などのコントラスト変換を行う。
【００８１】
そして、ステップＳ５に示すようにコントラスト変換した画像をマルチ画像表示手段のモニタ画面に表示した後、ステップＳ１に戻り、次の画像に対しても同様の処理を行う。本変形例は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【００８２】
なお、上述の場合は、ダイナミックレンジの圧縮を対数圧縮で行っているが、γ変換でダイナミックレンジの圧縮を行っても良い。
また、デジタル画像保存手段５１ではコントラスト変換を行ったデジタル画像をその画像パラメータと共に保存しているが、コントラスト変換を行う前の画像を画像パラメータと共に保存するようにしても良い。
【００８３】
また、図３の微分回路４６の代わりに、画像の高周波成分を抽出するハイパスフィルタ回路等を用いても良い。例えば、入力される信号をハイパスフィルタを通し、その出力信号を１フレーム分積分し、その積分した信号をしきい値回路５０に入力して、このしきい値回路５０で設定した所定のしきい値レベル以上あるか否かを比較し、比較結果のしきい値ＴＨＲφを出力するようにしても良い。
しきい値回路５０で設定するしきい値を大きくすればより輪郭が多い画像やフォーカスした画像等を検出できる。
【００８４】
また、ハイパスフィルタのカットオフ特性を選択したりできるようにしても良い。
そして、フォーカス状態に近い画像を例えば保存しようとする場合には、カットオフ周波数を高く設定したハイパスフィルタを選択し、その出力信号の積分値が所定レベル以上検出されたものをしきい値回路５０で比較判断して、所定レベル以上検出された画像を保存するようにしても良い。
また、画像を保存する場合、しきい値回路５０での比較判断した結果も保存するようにしても良い。
【００８５】
（第２の実施の形態）
次に本実施の形態の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態では画像最適化手段としてのコントラスト変換手段３９はＰＣ３６による主にソフトウエアで行うものであるが、本実施の形態ではハードウエアでコントランス変換を行うものである。
【００８６】
図１３は第２の実施の形態におけるコントラスト変換手段８１周辺部の構成を示す。第２の実施の形態は、図３におけるＰＣ３６内のコントラスト変換手段３９を設けないで、また図３におけるアナログ信号処理回路３１をアンプ３２及びフィルタ３３としたアナログ信号処理回路３１′とする。
【００８７】
またこのフィルタ３３の出力信号をコントラスト変換手段８１を構成するアンプ８２に入力し、このアンプ８２のＧａｉｎ及びＯｆｆｓｅｔをパラメータ変換回路８３からの出力信号で制御することにより、このアンプ８２から出力される信号のコントラストを変換して、適切なコントラストの画像を得られるようにする。
【００８８】
このアンプ８２の出力信号はＡ／Ｄコンバータ３５に入力される。
また、パラメータ変換回路８３には図３に示した画像パラメータ抽出手段４１から、例えば最大値ＭＡＸφ、最小値ＭＩＮφの画像パラメータが入力され、該画像パラメータをアンプ８２のＧａｉｎ及びＯｆｆｓｅｔを制御する信号に変換する処理、つまりパラメータ変換を行ってアンプ８１を制御することにより、上述した（１）式等のコントラスト変換の処理をリアルタイムで行い、Ａ／Ｄコンバータ３５側に出力する。Ａ／Ｄコンバータ３５よりも後段側は図３においてコントラスト変換手段３９を設けていない構成と同様である。
本実施の形態は第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を有する。
【００８９】
（第３の実施の形態）
次に本実施の形態の第３の実施の形態を説明する。この場合には、入力画像が図１４（Ａ）に示すようなヒストグラムを持つ場合、例えば図３のＰＣ３６によるソフトウエアにより、図１４（Ｂ）に示すような特性に変換してモニタ４に表示するようにするものである。
【００９０】
この場合の動作を図１５を参照して説明する。ステップＳ１１に示すように画像データを１枚分読み込む。そして、次のステップＳ１２に示すように、画像ヒストグラムの画像パラメータを生成する。つまり、図１４（Ａ）に示すデータを生成する。
【００９１】
そして、ステップＳ１３に示すようにヒストグラムを平均化するようにピクセル値変換テーブルを作成する。さらにステップＳ１４に示すように変換テーブルに基づき、画像中のピクセル値の変換を行い、図１４（Ｂ）に示すようなヒストグラムの画像に変換する。ステップＳ１５に示すように、この変換した画像をマルチ画像表示手段４０のモニタ画面に表示し、ステップＳ１１に戻り、次の画像データに対して同様の処理を行う。
本実施の形態は第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を有する。
【００９２】
また、本実施の形態の第１変形例として、図１６に示すような処理を行うようにしても良い。
図１６に示す処理は図１５の処理において、ステップＳ１２を行う処理の代わりにステップＳ１６及びステップＳ１７を行うようにしたものである。
【００９３】
ステップＳ１１に示すように画像データを１枚分読み込む。そして、次のステップＳ１６に示すように、画像中のエッジ部を微分オペレータを用いて検出する。そして、次のステップＳ１７でエッジ部のピクセルに対してヒストグラムを作成する。その後、ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５の処理を行う。
本変形例によれば、特にエッジがある部分を最適化して表示することができる。
【００９４】
また、図１７に示す第２変形例のように処理を行うようにしても良い。ステップＳ１１に示すように画像データ（画像１）を１枚分、読み込む。次のステップＳ１８で、元画像としての画像１に対して、ガウシアンオペレータを用いてぼかした画像（画像２）を生成する。
【００９５】
次のステップＳ１９で、画像１＋α倍の画像２の画像を生成する。ここで、パラメータαは−１から０までの値である。そして、ステップＳ１５に示すようにマルチ画像表示手段４０のモニタ画面に表示する。
【００９６】
なお、図１０或いは図１２の処理をＰＣ３６のアルゴリズムで行うものに限定されるのもでなく、ＤＳＰでのソフトウェアで実現しても良いし、ハードウェアで実現しても良い。
【００９７】
以上説明した第１〜第３の実施の形態では、観察対象に対して図２の集光レンズ（対物レンズ）１２或いは図５の回折格子レンズ７４をその光軸に沿った深さ方向（Ｚ方向とする）にスキャンしない場合を想定したものであったが、以下に説明する第４の実施の形態では、特に集光レンズ１２等を深さ方向にスキャンした場合に有効な実施の形態である。
【００９８】
（第４の実施の形態）
次に本実施の形態の第４の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では集光レンズ１２の場合で説明する。
本実施の形態では図１８に示すように集光レンズ１２を観察対象となる生体８５の深さ方向に走査し、その走査の複数の位置でそれぞれ２次元の走査範囲（画像取得範囲）の画像を取得する。
【００９９】
この場合における深さ方向への走査開始点の深さ座標Ｚを０とすると、図１９に示すように時系列な画像が得られる。
例えばフレームＮｏ．１、つまり深さの座標Ｚが０の画像では平均値ＡＶＥφ、しきい値ＴＨＲφが０となり、フレームＮｏ．２、つまり深さの座標Ｚが２０（μｍ）の画像では平均値ＡＶＥφ、しきい値ＴＨＲφが０となり、フレームＮｏ．３、つまり深さの座標Ｚが４０（μｍ）の画像では平均値ＡＶＥφ、しきい値ＴＨＲφが５０，１、…となっている。
【０１００】
このように深さ方向に走査しながら２次元画像を得ることにより、例えばフレームＮｏ．１や２では、観察対象としての細胞を輪郭を全く捉えていない画像も表示されるが、深さ方向への走査によりフレームＮｏ．４或いは５の画像のように観察対象となる細胞の輪郭を鮮明にとらえたフォーカス状態（合焦）ないしはそれに近い画像を得ることができる。
このように本実施の形態は、例えば第１の実施の形態において、さらに深さ方向に走査すると共に、その深さ方向の情報も検出する。
【０１０１】
そして、デジタル画像保存手段５１に画像データを保存する場合には、画像データ及び画像パラメータと共に、この深さ座標Ｚの値も深さデータとして保存する。
【０１０２】
つまり、本実施の形態では図２０に示すようなファイル構造で１フレームのデータを保存する。この１フレームのデータは図１１（Ａ）において、さらに深さデータを追加保存したものとなっている。
なお、画像最適化等の処理は第１ないし第３の実施の形態で説明した手段或いは方法を採用することができる。
【０１０３】
本実施の形態によれば、深さ方向に走査することにより、その走査範囲中に観察対象にフォーカスする距離を含む場合においては、殆ど確実にフォーカス状態ないしはこれに近い状態、つまり輪郭が（設定されたレベル以上に）検出された画像を得ることができる。
【０１０４】
なお、深さが異なる２次元画像を合成して３次元画像を構築することもできる。また、深さ方向とこの深さ方向と直交するＸ方向或いはＹ方向など、一方の方向に走査して、２次元断層画像を表示或いは保存することもできる。
【０１０５】
（第５の実施の形態）
次に本実施の形態の第５の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態でも集光レンズ１２を備えた対物ユニット１６の場合で説明する。
図２１に示すように対物ユニット１６が例えば深さ方向と直交する方向にぶれがあった場合、より具体的にはこの図２１において、例えばＺ字状に対物レンズユニット１６にぶれがあると、相対的に走査する範囲はこのぶれに沿った走査範囲となり、観察対象側を太い線で示すＺ字状に走査し、この場合に得られる２次元画像は図２２に示すように例えば４つのフレーム１〜４の画像が得られ、この場合にはぶれのために一部は共通部分があるが、それぞれ異なった走査範囲の画像となる。
【０１０６】
本実施の形態の例えばＰＣ３６では、これらの画像に対して特徴量を抽出し、その特徴量を元にして、複数の画像がそれぞれ連続的に接続されるように合成（貼り合わせ）して、図２３に示すような合成画像を生成する。そして、この合成画像を表示したり、画像保存する。
本実施の形態によれば、ぶれが存在しても観察対象付近における所望部分の画像を得ることができる。
【０１０７】
（第６の実施の形態）
次に本実施の形態の第６の実施の形態を説明する。図２４は第６の実施の形態における光走査手段部分を示す。本実施の形態では例えば光走査プローブの内部に挿通された光ファイバ５ｂに対向して斜めに固定ミラー８７が配置され、この固定ミラー８７で反射された光は、実線及び２点鎖線で示すように傾動される（実際には紙面に垂直な方向にも傾動される）ことにより光を２次元的にラスタ走査するスキャニングミラー８８で反射された後、対物レンズ８９により集光されて観察対象側に照射される。
【０１０８】
この場合には、光走査の軌跡は図２５（Ａ）に示すように屈曲（カーブ）したものとなる。このため、表示する際に補正して、図２５（Ｂ）に示すように直線状に走査した場合の画像に補正して表示する。
【０１０９】
この場合には、周辺部、特に４隅の画像部分が実際の走査との乖離が大きくなり、歪んだ画像になり易くなるので、本実施の形態では図２５（Ｂ）における４隅部分をカットして表示しないマスク部分とし、図２５（Ｃ）に示すように八画形状の表示領域として画像表示を行うようにしている。
【０１１０】
このように歪みが大きいと考えられる部分をマスクすることにより、簡単に画像の歪みの少ない画像として表示することができる。なお、図２５（Ｄ）に示すように中央部分のみを画像表示領域として表示するようにしても良い。この場合には、さらに歪みの少ない画像を表示することができる。
【０１１１】
（第７の実施の形態）
次に本実施の形態の第７の実施の形態を説明する。図２６は第７の実施の形態における光プローブの先端側の構造を示す。本実施の形態は上述した場合における２次元走査手段を有しないで、深さ方向にのみ走査（移動）する手段を備えた高倍率の観察手段（撮像手段）を備えた光プローブ装置に相当する。
【０１１２】
本実施の形態では、観察しようとする被検体にメチレンブルー等、内視鏡観察で一般的に用いられている色素で染色した後、洗浄し、内視鏡の鉗子チャンネルに挿通できる光プローブ９０の先端を接触させて観察する。この場合、５００−１０００倍程度の倍率で、細胞、腺構造が観察できる。
【０１１３】
図２６に示す光プローブ９０の先端部９１は、外筒９２とこの先端開口を覆うカバーガラス９３で形成され、その内側にレンズ枠に取り付けた対物レンズ９４、その結像位置に配置したＣＣＤ９５、レンズ枠の外側に配置したライトガイド９６を収納した内筒９７が摺動自在に配置されている。
【０１１４】
先端部９１の後端付近における外筒９２内側には例えばリング形状で、外筒９２にその後端が固定され、前端が内筒９７に固定された圧電素子等によるアクチュエータ９８が配置され、このアクチュエータ９８は駆動信号が印加されることにより矢印で示すように伸縮（伸張或いは収縮）して内筒９７を対物レンズ９４の光軸方向に移動する。
【０１１５】
なお、ライトガイド９６の後端は図示しない光源装置に接続され、光源装置から供給される照明光を伝送してその先端面から出射し、カバーガラス９３に対向する観察対象物側を照明する。
【０１１６】
また、ＣＣＤ９５は信号ケーブル９９により図示しない駆動回路及び映像信号処理回路を内蔵したビデオプロセッサ（或いはカメラコントロールユニット）に接続され、照明された観察対象物側を対物レンズ９４を介して撮像する。
【０１１７】
この場合、対物レンズ９４は開口数が大きく、高倍率で像を結ぶため、対物レンズ９４の焦点位置９４ａ付近のみにフォーカスした画像を撮像することができる。
【０１１８】
本実施の形態ではアクチュエータ９８に駆動信号を印加して伸縮させることにより、内筒９７と共に対物レンズ９４及びＣＣＤ９５を移動して、カバーガラス９３からの距離を変更して、第１の実施の形態等における２次元走査を行う光走査手段を備えた光走査プローブ１１Ａを深さ方向を走査した場合と同様に高倍率の観察画像を得ることができる。
なお、上述した各実施の形態等を部分的等、組み合わせて構成される実施の形態も本発明に属する。
【０１１９】
［付記］
なお、以下の付記のクレームにおいては、例えばａ．ｂ．クレームはクレームａ．のサブクレームを示し、ａ．ｂ．ｃ．クレームはａ．ｂ．クレームのサブクレームを示し、ａ．ｂ．ｃ．ｄ．クレームはａ．ｂ．ｃ．クレームのサブクレームを示している。
【０１２０】
１．体腔内に挿入される光プローブと、
被検体に光を照射するための光を発生する光源と
光プローブの先端部に設けられた高倍率観察手段と、
高倍率の観察手段より得られた輝度信号をデジタル化する画像デジタル化手段と、
画像より画像パラメータを抽出する画像パラメータ抽出手段と、
画像パラメータに基づいて、最適化パラメータを算出する最適化パラメータ算出手段と、
画像の最適化を最適化パラメータに基づいて実施する画像最適化手段と、
最適化した画像を表示する画像表示手段と
画像デジタル保存手段を有する、光プローブ装置。
【０１２１】
１．１．画像パラメータが輝度パラメータである。
１．１．１．輝度パラメータが最大明るさ、最小明るさである。
１．１．１．１．画像パラメータ抽出手段により画像パラメータを抽出する前に、ノイズ除去処理を行う。
１．１．２．輝度パラメータが全画素の輝度の平均値である。
【０１２２】
１．１．３．輝度パラメータが全画素の輝度値のヒストグラムである。
１．１．４．輝度パラメータ抽出手段が、輝度信号をアナログ電子回路で処理するもの。
１．１．５．輝度パラメータ抽出手段が、デジタル化された画像に対して実行されるコンピュータのアルゴリズムである。
１．１．６．画像最適化手段が、輝度変換手段である。
【０１２３】
１．１．６．１．輝度変換手段が、デジタル化された画像に対して実行されるコンピュータのアルゴリズムである。
１．１．６．２．輝度変換手段が、輝度信号をアナログ電子回路で変換するもの。
１．１．７輝度信号を画像デジタル化手段でデジタル化する前にダイナミックレンジ圧縮手段によりダイナミックレンジ圧縮を行う。
【０１２４】
１．１．７．１ダイナミックレンジ圧縮が対数変換である。
１．１．７．２ダイナミックレンジ圧縮がガンマ変換である。
１．１．７．３画像デジタル化後に逆変換を実施し、画像最適化を行う。
【０１２５】
１．１．８．画像保存手段が、輝度パラメータまたは最適化パラメータの少なくとも一方をデジタル化画像と共に保存するもの。
１．１．８．１保存されるデジタル化画像が画像最適化前画像であるもの。
１．１．８．２保存されるデジタル化画像が画像最適化後画像であるもの。
１．１．９．最適化パラメータ算出手段は過去の画像パラメータまたは、輝度パラメータの少なくとも一方を用いて最適化パラメータを算出するもの。
【０１２６】
１．２画像最適化手段と、画像デジタル保存手段が時系列で連続した画像を処理する。
１．２．１．画像最適化手段が所定レベル以上、エッジを検出した画像を選択し、表示するもの。
１．２．１．１．画像最適化手段が輝度パラメータをしきい値処理することで合焦を検出するもの。
１．２．１．２．画像最適化手段が画像の高周波成分の積分値をしきい値処理することで輪郭のある画像を検出するもの。
【０１２７】
１．２．１．２．１．高周波成分の検出方法か微分処理であるもの。
１．２．１．３．画像デジタル保存手段がエッジが所定レベル以上検出された画像のみを保存するもの。
１．２．１．４．画像デジタル保存手段がエッジが所定レベル以上検出された画像の有無の情報を画像と同時に保存するもの。
１．２．２．画像表示手段が同一の画面に複数の画像を表示するもの。
【０１２８】
１．２．２．１．表示される複数の画像が、撮像された時間と、画像パラメータにより決定されるもの。
１．２．３．画像パラメータ抽出手段が画像上の特徴量を抽出し、画像最適化手段が時間的に連続して得られた複数の画像を画像上の特徴量を元に接続し、画像を生成するもの。
【０１２９】
１．２．４．深さ方向に撮像範囲を変える深度変更手段と、深度変更手段により観察深度を可変しながら時系列画像を取得する画像取得手段を有する。
１．２．４．１．画像保存手段が、画像と、画像パラメータまたは最適化パラメータの少なくとも一つと、撮像の深度情報を同時に記録するもの。
１．２．４．２．観察深度を可変しながら時系列画像を取得することで、２次元断層像または３次元の画像を生成する。
【０１３０】
１．３．高倍率の観察手段が、
光源からの光を集光出射する集光手段と、
前記集光手段によって被検部側に集光された焦点を該集光手段の光軸方向と直交する方向に走査する光走査手段と、
前記被検部からの戻り光を検出する光検出手段を有する。
【０１３１】
１．３．１．前記光源からの光を前記集光手段に導くための光ファイバを有し、
前記被検部からの戻り光を光源からの光路と分離する分離手段を有し、前記分離手段で分離された光を前記光検出手段で検出し、
前記光ファイバと前記集光手段が、共焦点または近共焦点（ｎｅａｒ　ｃｏｎｆｏｃａｌ）である。
１．４．前記光源が低コヒーレンス光源であり、
光源からの光を前記集光手段への観察光と参照光に分離する分離手段と、
前記被検部からの戻り光と前記参照光を結合し干渉させる結合手段を有し、
結合手段からの光を前記光検出手段で検出し、
前記信号処理手段が前記光検出手段より得られた信号から干渉信号を抽出する。
１．４．１．前記集光手段による集光点の近傍に、前記観察光と前記参照光の光路長が一致する点を設けた。
【０１３２】
２．体腔内に挿入される光プローブと、
被検体に光を照射するための光を発生する光源と
光プローブの先端部に設けられた光源からの光を集光出射する集光手段と、
前記集光手段によって被検部側に集光された焦点を該集光手段の光軸方向と直交する方向に２次元に走査する光走査手段と、
前記被検部からの戻り光を検出する光検出手段と、
光検出手段から得られた輝度信号を光走査手段の走査量に基づいて２次元的に表示する表示手段と、
表示手段が、全走査範囲の少なくとも一部分をマスクして表示することを特徴とする光プローブ装置。
【０１３３】
２．１．光走査手段がラスタ状の走査を行い、
表示手段が、走査範囲の対角部分をマスクして表示するもの。
２．２．表示手段が、光軸より一定以上の視野範囲の部分をマスクして表示するもの。
【０１３４】
３．体腔内に挿入される光プローブと、
被検体に光を照射するための光を発生する光源と
光プローブの先端部に設けられた高倍率の観察手段と、
高倍率の観察手段より得られた画像より画像パラメータを抽出する画像パラメータ抽出手段と、
画像パラメータに基づいて、最適化パラメータを算出する最適化パラメータ算出手段と、
画像の最適化を最適化パラメータに基づいて実施する画像最適化手段と、
最適化した画像を表示する画像表示手段と、
を有することを特徴とする光プローブ装置。
【０１３５】
３．１．さらに前記画像を保存する画像保存手段を有する。
３．１．１画像保存手段はデジタルの画像保存手段である。
【０１３６】
（付記における主要なクレームの目的）
ｌ．１．高倍率観察において観察対象のぶれが生じても常に最適な画像を表示することを目的とする。
【０１３７】
ｌ．１．１．７．ダイナミックレンジの大きな画像であっても、常に最適な画像を表示することを目的とする。
【０１３８】
ｌ．１．１．８．保存画像より定量的な評価を可能にすることを目的とする。
【０１３９】
ｌ．１．２．１．フォーカスに近い画像のみ表示することで、常に最適な画像を表示することを目的とする。
【０１４０】
ｌ．１．２．３．広い観察画像を得ることを目的とする。
【０１４１】
ｌ．１．２．１．３．保存容量の大幅な削減が可能ことを目的とする。
【０１４２】
ｌ．１．２．４．高倍率観察において観察対象のぶれが生じても、殆どの場合にフォーカスに近い画像が得られることを目的とする。
【０１４３】
ｌ．２．幾何的な歪曲の大きい領域または、収差による光学的な画質の劣化した部分を表示しないことで、観察しやすくすることを目的とする。
【０１４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、体腔内に挿入される光プローブと、
被検体に光を照射するための光を発生する光源と
光プローブの先端部に設けられた高倍率の観察手段と、
高倍率の観察手段より得られた輝度信号をデジタル化する画像デジタル化手段と、
画像より画像パラメータを抽出する画像パラメータ抽出手段と、
画像パラメータに基づいて、最適化パラメータを算出する最適化パラメータ算出手段と、
画像の最適化を最適化パラメータに基づいて実施する画像最適化手段と、
最適化した画像を表示する画像表示手段と
画像デジタル保存手段と、
を設けて、高倍率の観察手段で観察する場合、最適化パラメータに基づいて最適化した画像を表示するようにしているので、観察対象の輝度レベルが低すぎたりした場合や観察対象に対してぶれ等が存在する場合でも、最適化した画像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光走査プローブ装置の全体構成図。
【図２】図１の光走査プローブの先端側の構成を示す図。
【図３】図１のＰＣ内及び画像パラメータ抽出手段の構成を示すブロック図。
【図４】光走査プローブが挿通さあれる内視鏡を示す図。
【図５】共焦点光走査プローブの先端側の構造を示す断面図。
【図６】図５の光学ユニット部分の構造を示す概略図。
【図７】コントラスト変換手段による動作説明図。
【図８】得られる時系列画像の例を示す図。
【図９】図８の時系列画像からマルチ画像表示手段に実際に表示される画像の抽出及び表示等を示す図。
【図１０】マルチ画像表示手段の領域Ｒ２ないしＲ４に画像を表示する動作を示すフローチャート図。
【図１１】デジタル画像保存手段に保存される画像データ及び画像パラメータの内容を示す図。
【図１２】変形例におけるマルチ画像表示手段の領域Ｒ２ないしＲ４に画像を表示する動作を示すフローチャート図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるコントラスト変換手段周辺部の構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態におけるコントラスト変換する場合の変換前と変換後における画像のヒストグラムを示す図。
【図１５】図１４のヒストグラム変換を行う動作のフローチャ−ト図。
【図１６】第１変形例による動作を示すフローチャ−ト図。
【図１７】第２変形例による動作を示すフローチャ−ト図。
【図１８】本発明の第４の実施の形態における集光レンズにより深さ方向に走査し、その場合に取得される画像を概略的に示す図。
【図１９】図１８の場合に深さ方向に走査して得られる時系列画像例を示す図。
【図２０】デジタル画像保存手段に保存される画像データ及び画像パラメータの内容を示す図。
【図２１】本発明の第５の実施の形態における水平方向にぶれがあった場合に取得される画像を概略的に示す図。
【図２２】図２１の場合における４枚の画像例を示す図。
【図２３】図２２の４枚の画像を貼り合わせる処理して生成した画像を示す図。
【図２４】本発明の第６の実施の形態における光走査手段の構成を示す図。
【図２５】図２４の場合に得られる画像からマスク処理等して歪みの少ない画像を表示する動作の説明図。
【図２６】本発明の第７の実施の形態における高倍率の観察手段の構成を示す図。
【符号の説明】
１…光走査プローブ装置
２…低コヒーレンス光源
３，５、６、１０、２２、２７…光ファイバ
４…光カプラ
１１Ａ…光走査プローブ
１２…集光レンズ（対物レンズ）
１３…観察光
１４…観察対象
１５…観察点
１６…対物ユニット
１７…走査手段
１８…深さ方向走査手段
１９…走査駆動手段
２６…光路長調節手段
２８…光ディテクタ
３１…アナログ信号処理回路
３２…アンプ
３３…フィルタ
３４…対数アンプ
３５…Ａ／Ｄコンバータ
３６…ＰＣ
３７…フレームメモリ
３８…対数／リニア変換回路
３９…コントラスト変換手段
４０…マルチ画像表示手段
４１…画像パラメータ抽出手段
４２…ノイズ除去手段
４３…最大値検出回路
４４…最小値検出回路
４５…平均値検出回路
４６…微分回路
４７〜４９…Ａ／Ｄコンバータ
５０…しきい値回路
５１…デジタル画像保存手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【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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