(57)【要約】【課題】励起光及び参照光の照射範囲を変えることなく参照光の光量を制御することができる診断補助用装置を提供する。【解決手段】先端に対向する被検体を撮影する電子内視鏡１及びその光源プロセッサ装置２に繋がれるとともに、その光源プロセッサ装置２から伝送される各種画像データに基づいて、診断に供される特殊観察画像を表示するための特殊観察画像データを生成するように、診断補助用装置３を構成する。また、電子内視鏡１の鉗子チャネルとしての細管１３に挿入されたプローブ３１に励起光及び参照光を供給するように、診断補助用装置３を構成する。また、蛍光画像データの全画素中の最大輝度値に対応する光量にて励起光をプローブ３１に供給し、且つ、参照画像データの全画素中の最大輝度値に対応する光量にて参照光をプローブ３１に供給するように、診断補助用装置３を構成する。【選択図】    図５
2004248721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の先端に対向する被検体を撮影する内視鏡システムに繋がれるとともに、前記内視鏡システムから伝送される各種画像データに基づいて、診断に供される特殊観察画像を表示するための特殊観察画像データを生成する診断補助用装置であって、
生体組織を励起するための励起光，及び、被検体を照明するための可視光を交互に発する光源部と、
前記内視鏡の鉗子チャネルへ挿入可能な太さを有するとともに、前記光源部から発せられる前記励起光及び前記可視光を基端から先端へと導くプローブと、
前記光源部から前記励起光が発せられている期間に前記内視鏡システムによって生成される蛍光画像データ，及び、前記光源部から前記可視光が発せられている期間に前記内視鏡システムによって生成される参照画像データを取得する画像データ取得部と、
前記画像データ取得部において一組の前記蛍光画像データ及び前記参照画像データが取得される毎に、その蛍光画像データを構成する全画素の輝度値の中から最大の輝度値を選出するとともに、その参照画像データを構成する全画素の輝度値の中から最大の輝度値を選出する強度測定部と、
前記強度測定部において前記蛍光画像データの最大輝度値が選出されると、その最大輝度値に対応する光量増加係数を第１演算式に基づいて算出し、その光量増加係数に基づいて所定の最小基準光量から増加された光量にて前記励起光が発せられるように、前記光源部を制御するとともに、前記強度測定部において前記参照画像データの最大輝度値が選出されると、その最大輝度値に対応する光量増加係数を第２演算式に基づいて算出し、その光量増加係数に基づいて所定の最小基準光量から増加された光量にて前記可視光が発せられるように、前記光源部を制御する光源制御部と
を備えることを特徴とする診断補助用装置。
【請求項２】
前記光源部は、印加電圧に応じて発光量を変化させる光源を有し、
前記光源制御部は、前記光源へ印加する電気の電圧を変化させることにより、前記励起光及び前記可視光の光量を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の診断補助用装置。
【請求項３】
前記画像データ取得部において一組の前記蛍光画像データ及び前記参照画像データが取得される毎に、その蛍光画像データ及び参照画像データの全画素について、互いに同じ位置にある画素の輝度値同士の差分が所定値を超えるか否かを判別し、差分が所定値を超えている画素の位置を特定するための位置情報を取得する患部情報取得部と、
前記画像データ取得部において取得された前記参照画像データに基づいて、モノクロ画像をモニタに表示させるカラー画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部において生成されたカラー画像データにおける前記位置情報によって示される画素のみを、所定の色に相当する輝度値を持つ特定画素に変換する画像合成部と、
前記画像合成部において生成されたカラー画像データを特殊観察画像データとして出力する出力部と
を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２記載の診断補助用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食道や気管支などの内壁（体腔壁）の表面下にある生体組織の状態の診断に利用するための画像を生成する診断補助用装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、生体組織は、特定の波長の光が照射されると、励起して蛍光を発する。また、腫瘍や癌などの病変が生じている異常な生体組織は、正常な生体組織よりも弱い蛍光を発する。この反応現象は、体腔壁下の生体組織においても起こる。近年、体腔壁下の生体組織に生じた異状をこの反応現象を利用して検出する診断補助用装置が、開発されつつある（例えば特許文献１参照）。このような診断補助用装置のうちの一つとして、体腔内の白黒モノクロ画像上に患部と判断できそうな部分が例えば赤色の点や塊にて示されている特殊観察画像をモニタに表示させることができるものがある。
【０００３】
この診断補助用装置は、画像上において患部と判断できそうな部分を検出するために、内視鏡内に引き通された光ファイバを通じて、生体組織を励起させるための励起光と或る狭い波長帯域の可視光（参照光）とを、交互に体腔内に照射する。そして、診断補助用装置は、励起光を射出する期間に内視鏡により取得された蛍光画像データと、参照光を射出する期間に内視鏡により取得された参照画像データとを、比較することにより、患部として表示すべき画素の位置を、全ての画素の中から特定する。その後、診断補助用装置は、参照画像データに基づいて、白黒モノクロ画像を表示させるためのカラー画像データを生成し、このカラー画像データ上の特定された位置にある画素のみを例えば赤色として表示される画素に変換することにより、特殊観察画像の画像データを生成する。
【０００４】
この診断補助用装置では、蛍光画像データ及び参照画像データにおける同じ座標上の画素の階調値を比較することにより、画素を患部として表示すべきか否かを判別している。つまり、診断補助用装置は、体腔壁上の同じ箇所から到来する蛍光と参照光の強度を比較することにより、画素を患部として表示すべきか否かを判別している。このため、比較結果においてエラーや誤差を生じさせないため、この診断補助用装置では、通常、体腔内へ照射される励起光と参照光の照射範囲が、ほぼ一致するように調整されている。
【０００５】
なお、生体組織から発せられる蛍光の強度は、その生体組織に照射された励起光の強度に比べると非常に微弱であるものの、生体組織に照射された励起光の強度に比例して強くなる傾向がある。そのため、診断補助用装置が取得する蛍光画像データに基づく画像をより鮮明にさせるためには、できるだけ強い励起光を生体組織へ向けて照射する必要がある。この要請を受け、従来の診断補助用装置の中には、励起光を被検体へ照射する期間だけ、光源に負担の掛からない範囲で光源に印加する電圧を増加させ、励起光の強度を高めるものがあった（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−０２３９０３号公報
【特許文献２】
特表２００２−５００９０７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、体腔壁の表面において反射される参照光の強度は、体腔壁から発せられる蛍光の強度に比べると、非常に強い。このため、上述したような従来の診断補助用装置において蛍光画像データ及び参照画像データの比較結果においてエラーを生じさせないためには、参照光の光量を制御する必要もある。なお、光学分野においては、通常、機械的な絞りが、光量制御に用いられる。そのため、参照光の光量を制御する場合にも、機械的な絞りを用いれば良いと考えられなくもない。
【０００８】
しかしながら、参照光の光量を機械的な絞りによって制御しようとすると、参照光の照射領域が励起光の照射領域に対して一致しなくなることがある。このような照射領域の不一致は、蛍光画像データ及び参照画像データの比較においてエラーを生じさせ、患部として表示すべき部分が実際の患部を示さなくなるという問題を生じさせる。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、励起光及び参照光の照射範囲を変えることなく参照光の光量を制御することができる診断補助用装置を、提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明による診断補助用装置は、以下のような構成を採用した。
【００１１】
すなわち、本発明による診断補助用装置は、内視鏡の先端に対向する被検体を撮影する内視鏡システムに繋がれるとともに、前記内視鏡システムから伝送される各種画像データに基づいて、診断に供される特殊観察画像を表示するための特殊観察画像データを生成する診断補助用装置であって、生体組織を励起するための励起光，及び、被検体を照明するための可視光を交互に発する光源部と、前記内視鏡の鉗子チャネルへ挿入可能な太さを有するとともに、前記光源部から発せられる前記励起光及び前記可視光を基端から先端へと導くプローブと、前記光源部から前記励起光が発せられている期間に前記内視鏡システムによって生成される蛍光画像データ，及び、前記光源部から前記可視光が発せられている期間に前記内視鏡システムによって生成される参照画像データを取得する画像データ取得部と、前記画像データ取得部において一組の前記蛍光画像データ及び前記参照画像データが取得される毎に、その蛍光画像データを構成する全画素の輝度値の中から最大の輝度値を選出するとともに、その参照画像データを構成する全画素の輝度値の中から最大の輝度値を選出する強度測定部と、前記強度測定部において前記蛍光画像データの最大輝度値が選出されると、その最大輝度値に対応する光量増加係数を第１演算式に基づいて算出し、その光量増加係数に基づいて所定の最小基準光量から増加された光量にて前記励起光が発せられるように、前記光源部を制御するとともに、前記強度測定部において前記参照画像データの最大輝度値が選出されると、その最大輝度値に対応する光量増加係数を第２演算式に基づいて算出し、その光量増加係数に基づいて所定の最小基準光量から増加された光量にて前記可視光が発せられるように、前記光源部を制御する光源制御部とを備えることを、特徴としている。
【００１２】
このように構成されると、画像取得部において取得される蛍光画像データ及び参照画像データの最大輝度値に対応する光量にて、励起光及び参照光が発せられる。このため、蛍光画像データ及び参照画像データの比較結果においてエラーを生じさせないように、蛍光画像データの最大輝度値と励起光の光量とを対応付け、且つ、参照画像データの最大輝度値と可視光の光量とを対応付けておけば、つまり、第１及び第２演算式を適宜決定しておけば、特殊観察画像データに基づいてモニタに表示された特殊観察画像において、患部として表示すべき部分が実際の患部を正しく示すようになる。これにより、術者は、特殊観察画像を見ながら、体腔壁の輪郭や凹凸を特定できるとともに、その画像の中において斑点状や塊状として赤色にて示された部分により、相対的に弱い蛍光を発する生体組織の集合体、すなわち、腫瘍や癌などの病変が生じている可能性の高い部位を、正しく認識することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の体腔内観察システムを概略的に示す構成図である。この体腔内観察システムは、電子内視鏡１，光源プロセッサ装置２，診断補助用装置３，映像切替機４，及びモニタ５を、備えている。
【００１５】
＜電子内視鏡＞
まず、電子内視鏡１について、説明する。電子内視鏡１は、生体内に挿入される可撓管状の挿入部１ａと、その挿入部１ａの先端に組み込まれた湾曲部（図示略）を湾曲操作するためのアングルノブ等が設けられている操作部１ｂとを、備えている。
【００１６】
挿入部１ａの先端面には、少なくとも３つの貫通孔（図示略）が穿たれており、そのうちの一対の貫通孔には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２がそれぞれ嵌め込まれている。他の１つの貫通孔は、鉗子口１ｃとして利用される。挿入部１ａ内には、この鉗子口１ｃと操作部１ｂに穿たれた鉗子口１ｄとを結ぶ細管１３が、引き通されている。この細管１３は、電気メス等の処置具を挿通するための鉗子チャネルとして、機能する。
【００１７】
さらに、挿入部１ａ内には、先端面が配光レンズ１１に対向しているライトガイド１４と、対物レンズ１２の像面に撮像面が配置された撮像素子１５に対して接続されている信号線１６，１７とが、引き通されている。これらライトガイド１４及び信号線１６，１７は、さらに、操作部１ｂの側面から延びた可撓管１ｅ内に、引き通されており、それらの基端は、可撓管１ｅの先端に設けられたコネクタＣの先端に固定されている。
【００１８】
＜光源プロセッサ装置＞
次に、光源プロセッサ装置２について、説明する。この光源プロセッサ装置２は、タイミングコントロール部２１，システムコントロール部２２，画像処理部２３，光源部２４，及び、これらに電力を供給する電源部２５を、備えている。なお、光源プロセッサ装置２には、上記コネクタＣを嵌め込み可能なコネクタ受け（図示略）が、備えられている。このコネクタ受けに上記コネクタＣが嵌め込まれると、ライトガイド１４の基端が光源部２４に入り込み、信号線１６がシステムコントロール部２２に接続され、信号線１７が画像処理部２３に接続される。
【００１９】
タイミングコントロール部２１は、各種基準信号を生成してその信号の出力を制御するコントローラであり、光源プロセッサ装置２における各種処理は、この基準信号に従って進行する。
【００２０】
システムコントロール部２２は、光源プロセッサ装置２全体を制御するコントローラである。システムコントロール部２２は、ケーブルＣ１を介して診断補助用装置３と接続されており、基準信号を診断補助用装置３へ常時出力する。また、システムコントロール部２２は、ケーブルＣ２を介して診断補助用装置３と接続されており、光源部２４の光の出力の開始又は停止を制御するための切替信号を受信する。システムコントロール部２２は、この切替信号を受けて、光の出力が開始又は停止されるように光源部２４を制御する。さらに、このシステムコントロール部２２は、主電源が投入されている間、信号線１６を介して撮像素子１５へ、基準信号によって示される一定周期のタイミングにて、駆動信号を繰り返し送出する。なお、この駆動信号の送出は、光源部２４による光の出力の有無とは無関係に、常に行われるので、撮像素子１５は、常時、画像データを画像処理部２３へ繰り返し出力する。
【００２１】
画像処理部２３は、撮像素子１５からアナログ信号の形態で順次送られてくる画像データを、基準信号が示す各タイミングに合わせて、取得する。すなわち、画像処理部２３は、常時、画像データを取得し続ける。なお、基準信号が示す各タイミングは、三個一組を一周期としている。画像処理部２３は、一周期中の第１タイミングで取得された画像データを青（Ｂ）成分画像データに変換し、第２タイミングで取得された画像データを赤（Ｒ）成分画像データに変換し、第３タイミングで取得された画像データを緑（Ｇ）成分画像データに変換する。その後、画像処理部２３は、三個一組の各成分画像データを、ＲＧＢの三つのアナログ色成分信号の形態で出力するとともに、ＰＡＬ信号やＮＴＳＣ信号などのアナログ複合映像信号の形態で出力する。なお、画像処理部２３は、ケーブルＣ３を介して診断補助用装置３と接続されているとともに、ケーブルＣ４を介して映像切替機４と接続されており、診断補助用装置３にはＲＧＢの三つのアナログ色成分信号を、映像切替機４にはアナログ複合映像信号を、それぞれ常時出力する。
【００２２】
光源部２４は、いわゆる面順次方式が採用された光源部であるので、この光源部２４について詳しく説明しないが、簡単に説明すると、光源部２４は、光源，ＲＧＢ回転ホイール，集光レンズ，及びシャッターなどのような周知の構成を、備えている。この光源部２４は、上記切替信号を受けたシステムコントロール部２２によって制御されることにより、通常観察用の照明光をライトガイド１４の基端面に入射させ、或いは、その入射を停止させる。ライトガイド１４の基端面に照明光を入射させる場合、光源部２４は、ライトガイド１４の基端面に、青色光，赤色光，及び緑色光を順に繰り返し入射させる。なお、光源部２４は、システムコントロール部２１によって制御されることにより、青色光，赤色光，及び緑色光がライトガイド１４へ入射するタイミングを、上記基準信号によって示される第１乃至第３タイミングに同期させる。ライトガイド１４へ入射した各色光は、ライトガイド１４に導かれ、配光レンズ１１により拡散されて電子内視鏡１の先端に対向した被検体へと照射される。すると、撮像素子１５の撮像面には、被検体の青色光による像，赤色光による像，及び、緑色光による像が、順次形成される。これら像は、撮像素子１５によって画像データ（以下、便宜上、青色画像データ，赤色画像データ，及び緑色画像データと記述する）に変換され、各色画像データは、アナログ信号の形態で、信号線１７を介して画像処理部２３へ順次送信される。なお、各色画像データが生成されるタイミングは、第１乃至第３タイミングにそれぞれ同期されるので、画像処理部２３において生成されるＢ成分画像データ，Ｒ成分画像データ，及びＧ成分画像データは、それぞれ、青色画像データ，赤色画像データ，及び緑色画像データに基づく画像データとなる。このため、光源部２４が各色の光を出力しているときに画像処理部２３から出力されるＲＧＢの三つのアナログ色成分信号やアナログ複合映像信号に基づく画像は、カラー画像となる。
【００２３】
＜診断補助用装置＞
次に、診断補助用装置３について、説明する。この診断補助用装置３は、プローブ３１，システムコントロール部３２，スイッチ３３，光源部３４，画像処理部３５，及び、これらに電力を供給する電源部３６を、備えている。
【００２４】
プローブ３１は、紫外帯域及び可視帯域の光が透過可能な多数又は単一の可撓な光ファイバと、この光ファイバを内包する可撓な筒状被覆とを、備えている。このプローブ３１は、図１に示されるように、その先端が電子内視鏡１の鉗子チャンネルとしての細管１３に挿入されてその挿入部１ａの先端面から突き出された状態で、用いられる。
【００２５】
システムコントロール部３２は、診断補助用装置３全体を制御する。このシステムコントロール部３２には、外付けのフットスイッチ或いは図示せぬ操作パネル上の操作スイッチであるスイッチ３３が、接続されており、このスイッチ３３が操作者によって操作されると、操作後のスイッチ３３の状態に応じて観察モードを通常観察モード又は特殊観察モードに切り替える。このシステムコントロール部３２は、上記ケーブルＣ２を介して光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２２と繋がれており、通常観察モードを示す第１切替信号、又は、特殊観察モードを示す第２切替信号を、当該装置２のシステムコントロール部２２へ出力する。なお、第１又は第２切替信号が入力された当該装置２のシステムコントロール部２２は、第１切替信号が入力されたときには、光が出力されるようにその装置２の光源部２４を制御し、第２切替信号が入力されたときには、光の出力が停止されるようにその装置２の光源部２４を制御する。
【００２６】
また、このシステムコントロール部３２には、上記ケーブルＣ１が繋がれており、光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２２から出力される基準信号が、常時入力される。但し、このシステムコントロール部３２は、特殊観察モードのときのみ、この基準信号に従って自己の光源部３４及び画像処理部３５を制御し、通常観察モードのときには、これらの制御を停止する。さらに、このシステムコントロール部３２は、ケーブルＣ５を介して、映像切替機４と繋がれており、上述した第１又は第２切替信号をその映像切替機４へも出力する。
【００２７】
光源部３４は、生体組織を励起させるための励起光（紫外光）と、可視帯域のうちの或る狭い波長帯域の光（参照光）とを、プローブ３１の基端面に入射させる。図２は、この光源部３４を概略的に示す構成図である。図２に示されるように、光源部３４は、励起光と参照光とを含む光を発する光源３４ａと、この光源３４ａから発せられる光をプローブ３１の基端面へ入射させる光学系３４ｂと、光源３４ａが発する光の光量を制御する光源制御回路３４ｃとを、備える。
【００２８】
また、図２に示されるように、光学系３４ｂは、コリメートレンズ３４０，ダイクロイックミラー３４１，第１ミラー３４２，励起光用フィルタ３４３，第２ミラー３４４，励起光用シャッター３４５，参照光用フィルタ３４６，参照光用シャッター３４７，ビームバインダー３４８，及び集光レンズ３４９を、備えている。
【００２９】
光源３４ａから拡散的に発せられた光の一部は、コリメートレンズ３４０によって平行光に変換され、ダイクロイックミラー３４１へ入射する。ダイクロイックミラー３４１へ入射した光のうち、励起光を含む光は、ダイクロイックミラー３４１によって第１ミラー３４２へ反射され、参照光を含む光は、ダイクロイックミラー３４１を透過する。ダイクロイックミラー３４１によって反射された光は、第１ミラー３４２によって再度反射された後、励起光用フィルタ３４３によって励起光のみを抽出され、更に第２ミラー３４４によって反射され、励起光用シャッター３４５が開いているときにはビームバインダー３４８によって反射され、集光レンズ３４９によってプローブ３１の基端面へ収斂される。一方、ダイクロイックミラー３４１を透過した光は、参照光用フィルタ３４６によって参照光のみを抽出され、参照光用シャッター３４７が開いているときにはビームバインダー３４８を透過し、集光レンズ３４９によってプローブ３１の基端面へ収斂される。
【００３０】
また、励起光用シャッター３４５及び参照光用シャッター３４７の開閉動作は、それぞれのアクチュエータやドライバー（何れも図示略）を通じて、システムコントロール部３２によって制御される。具体的には、励起光用シャッター３４５は、上記基準信号の第１タイミングに合わせて開状態にされ、第２及び第３タイミングでは閉状態にされる。また、参照光用シャッター３４７は、上記基準信号の第２タイミングに合わせて開状態にされ、第１及び第３タイミングでは閉状態にされる。従って、プローブ３１の基端面には、励起光と参照光とが交互に入射する。
【００３１】
光源制御回路３４ｃは、電源部３６から光源３４ａへ供給される電気の電圧を制御する回路である。この光源制御回路３４ｃは、システムコントロール部３２と繋がれており、システムコントロール部３２からの指示を受けると、光源３４ａへ印加する電気の電圧を変化させることによって、光源３４ａが出力する光の光量を制御する。この光源制御回路３４ｃに対し、システムコントロール部３２は、上記第１及び第２タイミングにおいてのみ光源３４ａの光量が所定の最小基準光量から所定量だけ増加するように、指示する。図３は、プローブ３１の基端面への励起光及び参照光の出力、並びに、一周期を示す駆動信号（ＶＤ）の関係を説明するためのタイミングチャートである。この図３における励起光及び参照光の出力を示すタイミングチャートについては、縦軸は、プローブ３１へ入射する光の光量を示している。図３に示されるように、第１及び第２タイミング以外では、各シャッター３４５，３４７が閉状態であるため、光量はゼロであり、第１タイミングにおいてのみ、励起光が光量をもってプローブ３１の基端面へ出力され、第２タイミングにおいてのみ、参照光が光量をもってプローブ３１の基端面へ出力されている。なお、第１タイミングにおける励起光の光量と、第２タイミングにおける参照光の光量は、画像処理部３５からシステムコントロール部３２へと送信される光量増加係数に基づいて、システムコントロール部３２によって、決定されている。この光量増加係数は、後述するように、一周期毎に変化するので、システムコントロール部３２によって決定される第１及び第２タイミングにおける光量も、一周期毎に変化する。また、一期間中、第１及び第２タイミング以外では、光源３４ａは、上述した所定の最小基準光量をもって光を発していても良いし、光を発していなくても良いが、消費電力を低減させるためには、後者である方が望ましい。
【００３２】
上述したように、光源部３４は、プローブ３１の基端面に、励起光と参照光とを交互に入射させるので、プローブ３１の先端面が、被検体である体腔壁に対向していると、この体腔壁には、プローブＰの先端面から射出された励起光及び参照光が、交互に照射される。照射された励起光は、体腔壁下の生体組織を励起させることによってそれら生体組織から蛍光を発生させるとともに、照射された参照光は、体腔壁の表面にて反射される。また、励起光又は参照光が照射されていないときには、体腔壁からは光が放出又は反射されない。そして、蛍光を放出することによって形成される被検体の像と、参照光を反射することによって形成される被検体の像と、光を放出又は反射していない被検体の像は、撮像素子１５により、第１乃至第３タイミングに同期されながら、それぞれ画像データ（以下、便宜上、蛍光画像データ，参照画像データ，及び暗黒画像データと記述する）に変換される。各画像データは、アナログ信号の形態で、信号線１７を介して光源プロセッサ装置２の画像処理部２３へ順次送信される。
【００３３】
ところで、通常観察モードでは、光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２２には、第１切替信号が入力されるので、その光源部２４からは、ＲＧＢの各色の光が出力される。このとき、診断補助用装置３の光源部３４からは光が出力されない。このため、通常観察モードにあっては、光源プロセッサ装置２の画像処理部２３には、上述したように、青色画像データ，赤色画像データ，及び緑色画像データが順次送られてくるので、この画像処理部２３は、これら各色画像データに基づいて、カラー画像を表示させるＲＧＢの三つのアナログ色成分信号とアナログ複合映像信号とをそれぞれ生成し、ＲＧＢの三つのアナログ色成分信号をケーブルＣ３を介して診断補助用装置３の画像処理部３５へ出力するとともに、このアナログ複合映像信号を、ケーブルＣ４を介して画像切替機４へ出力する。なお、通常観察モードでは、上述したように、診断補助用装置３の画像処理部３５は、機能しないので、ＲＧＢの三つのアナログ色成分信号を受信しても、処理を行わない。
【００３４】
これに対し、特殊観察モードでは、光源プロセッサ装置２のシステムコントロール部２２には、第２切替信号が入力されるので、その光源部２４からは、ＲＧＢの各色の光が出力されない。このとき、診断補助用装置３の光源部３４からは、励起光と参照光とが交互に出力される。このため、特殊観察モードにあっては、光源プロセッサ装置２の画像処理部２３には、上述したように、蛍光画像データ，参照画像データ，及び暗黒画像データが順次送られてくる。すると、蛍光画像データ，参照画像データ，及び暗黒画像データは、画像処理部２３によって、それぞれＢ成分画像データ，Ｒ成分画像データ，及びＧ成分画像データに順に変換される。この画像処理部２３は、三個一組の各成分画像データに基づいて、ＲＧＢの三つのアナログ色成分信号を生成するとともにアナログ複合映像信号を生成し、ＲＧＢの三つのアナログ色成分信号をケーブルＣ３を介して診断補助用装置３の画像処理部３５へ出力するとともに、アナログ複合映像信号をケーブルＣ４を介して映像切替機４へ出力する。
【００３５】
画像処理部３５は、ＲＧＢの三つのアナログ色成分信号の形態で光源プロセッサ装置２の画像処理部２３から送信される画像データを利用して、被検体の状態の診断に利用される材料としての画像（特殊観察画像）の画像データを生成する。図４は、この画像処理部３５を概略的に示す構成図である。この図４に示されるように、画像処理部３５は、タイミングコントローラ３５０，アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３５１，蛍光画像用メモリ３５２，参照画像用メモリ３５３，特殊観察画像生成回路３５４，デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器３５５，及びエンコーダ３５６を、備えている。なお、Ａ／Ｄ変換器３５１及び両メモリ３５２，３５３は、画像データ取得部に相当する。
【００３６】
タイミングコントローラ３５０は、システムコントロール部３２から基準信号を受信し、その基準信号に基づいて画像処理部３５内の処理の進行を制御する。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換器３５１は、光源プロセッサ装置２の画像処理部２３にケーブルＣ３を介して繋がれており、その画像処理部２３から入力されるＲＧＢの三つのアナログ色成分信号をそれぞれデジタル色成分信号に変換する機器である。
【００３８】
蛍光画像用メモリ３５２及び参照画像用メモリ３５３は、何れも、Ａ／Ｄ変換器３５１に繋がれており、ＲＧＢの三つのデジタル色成分信号のうちのＢ成分及びＲ成分がそれぞれ入力される記録装置である。従って、両メモリ３５２，３５３には、それぞれ、上述した蛍光画像データ及び参照画像データが記録される。両メモリ３５２，３５３からは、タイミングコントローラ３５０からの基準信号に従ったタイミングにて、蛍光画像データ及び参照画像データが読み出され、読み出された両画像データは、特殊観察画像生成回路３５４へ入力する。
【００３９】
特殊観察画像生成回路３５４は、後述するプログラムが格納されたリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）や、そのＲＯＭからプログラムを読み出して処理を実行するセントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）や、そのＣＰＵの作業領域が展開されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等を、備えている。この特殊観察画像生成回路３５４は、後述するように、蛍光画像データと参照画像データとに基づいて、特殊観察画像の画像データを生成し、ＲＧＢの三つのデジタル色成分信号の形態でこの特殊観察画像データをＤ／Ａ変換器３５５へ出力する。
【００４０】
Ｄ／Ａ変換器３５５は、ＲＧＢの三つのデジタル色成分信号が特殊観察画像生成回路３５４から入力されると、それらのデジタル色成分信号をそれぞれアナログ色成分信号に変換し、エンコーダ３５６へ出力する。
【００４１】
エンコーダ３５６は、Ｄ／Ａ変換器３５５から入力されるＲＧＢの三つのアナログ色成分信号を、ＰＡＬ信号やＮＴＳＣ信号などのアナログ複合映像信号に変換する。なお、エンコーダ３５６は、ケーブルＣ６を介して画像切替機４に繋がれており、このケーブルＣ６を介して特殊観察画像データのアナログ複合映像信号を画像切替機４に出力する。
【００４２】
ところで、画像切替機４の説明をする前に、上述した特殊観察画像生成回路３５４が実行する処理について説明する。特殊観察画像生成回路３５４のＣＰＵは、主電源が投入されている間は、ＲＯＭからプログラムを読み出して処理の実行を開始している。図５は、この処理の内容を示すフローチャートである。
【００４３】
処理開始後、ＣＰＵは、両メモリ３５２，３５３から読み出された蛍光画像データ及び参照画像データが送られてくるまで、待機する（Ｓ１０１）。そして、ＣＰＵは、両画像データを受信すると、まず、蛍光画像データを構成する全画素がそれぞれ持つ輝度値の中から、最大値及び最小値を抽出し（Ｓ１０２）、最大値をもつ画素の輝度値を例えば「２５５」のような所定の最大階調値に変換するとともに最小値をもつ画素の輝度値を例えば「０」のような所定の最小階調値に変換し、且つ、中間値をもつ画素の輝度値を各々当てはまる階調値に変換することにより、蛍光画像データの全画素の輝度値を規格化する（Ｓ１０３）。その後、ＣＰＵは、Ｓ１０２において抽出した規格化前の最大値を変数Ｓに代入する（Ｓ１０４）。次に、ＣＰＵは、参照画像データを構成する全画素がそれぞれ持つ輝度値の中から、最大値及び最小値を抽出し（Ｓ１０５）、その後、Ｓ１０３の処理と同様に、参照画像データの全画素の輝度値を規格化し（Ｓ１０６）、Ｓ１０４の処理と同様に、Ｓ１０５において抽出した規格化前の最大値を変数Ｔに代入する（Ｓ１０７）。そして、ＣＰＵは、規格化前の参照画像データに基づいて、白黒モノクロ画像をモニタに表示させるカラー画像データを、生成する（Ｓ１０８）。
【００４４】
次に、蛍光画像データ及び参照画像データの両方の全画素について定義されている二次元座標系の座標が（０，０）から（ｍ，ｎ）までの値をとるとすると、ＣＰＵは、座標（ｉ，ｊ）の変数ｉを０からｍまで１ずつインクリメントしながら、第１のループ処理Ｌ１を実行する。
【００４５】
また、この第１のループ処理Ｌ１の実行開始後、ＣＰＵは、座標（ｉ，ｊ）の変数ｊを０からｎまで１ずつインクリメントしながら、第２のループ処理Ｌ２を実行する。
【００４６】
この第２のループ処理Ｌ２では、ＣＰＵは、まず、規格化後の参照画像データにおける座標（ｉ，ｊ）上の画素の階調値から、規格化後の蛍光画像データにおける座標（ｉ，ｊ）上の画素の階調値を差し引くことにより、この座標（ｉ，ｊ）での階調値の差分を算出する（Ｓ２０１）。次に、ＣＰＵは、この座標（ｉ，ｊ）上での差分が所定の閾値以上であるか否かを判別する（Ｓ２０２）。そして、ＣＰＵは、この座標（ｉ，ｊ）における差分が所定の閾値以上であった場合（Ｓ２０２；ＹＥＳ）、Ｓ１０８において生成されたカラー画像データにおけるこの座標（ｉ，ｊ）上の画素の階調値を、モニタに表示された場合に所定の色を示す画素の階調値に変換し（Ｓ２０３）、この座標（ｉ，ｊ）における差分が所定の閾値未満であった場合（Ｓ２０２；ＮＯ）、Ｓ１０２において生成されたカラー画像データにおけるこの座標（ｉ，ｊ）上の画素の階調値をそのままにする。なお、モニタに表示された場合に所定の色を示す画素の階調値とは、例えばこの画素を赤色にて表示する場合には、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，０，０）となる。
【００４７】
そして、ＣＰＵは、０からｎまでの変数ｊの値を持つ各座標（ｉ，ｊ）に対し、Ｓ２０１〜Ｓ２０３の処理を繰り返し実行した後、第２のループ処理Ｌ２から離脱する。
【００４８】
ＣＰＵは、０からｍまでの変数ｉの値を持つ各座標（ｉ，ｊ）に対し、上記第２のループ処理Ｌ２を繰り返し実行した後、第１のループ処理Ｌ１から離脱する。従って、これら第１及び第２のループ処理Ｌ１，Ｌ２により、上記二次元座標系中の全ての座標について、Ｓ２０１〜Ｓ２０３の処理が繰り返し実行される。
【００４９】
第１のループ処理Ｌ１から離脱後、ＣＰＵは、カラー画像データを特殊観察画像データとしてＤ／Ａ変換器３５５へ送信する（Ｓ１０９）。
【００５０】
特殊観察画像データの送信後、ＣＰＵは、事前に設定された定数であるα１及びβ１を何れも利用した下記式（１）、
ｙ＝−α１ｘ＋β１  −−−（１）
におけるｘに上記変数Ｓの値を代入することによってｙの値を算出することにより、蛍光用の（すなわち第１タイミング用の）光量増加係数を取得する（Ｓ１１０）。
【００５１】
続いて、ＣＰＵは、事前に設定された定数であるα２及びβ２を何れも利用した下記式（２）、
ｙ＝−α２ｘ＋β２  −−−（２）
におけるｘに上記変数Ｔの値を代入することによってｙの値を算出することにより、参照光用の（すなわち第２タイミング用の）光量増加係数を取得する（Ｓ１１１）。
【００５２】
その後、ＣＰＵは、Ｓ１１０及びＳ１１１において算出された励起光用及び参照光用の光量増加係数を、システムコントロール部３２へ送信する（Ｓ１１２）。そして、ＣＰＵは、処理をＳ１０１へ戻し、次の蛍光画像データ及び参照画像データが両メモリ３５２，３５３から送られてくるまで、待機する。
【００５３】
以上の処理が特殊観察画生成回路３５４内で実行されることにより、特殊観察画像生成回路３５４では、蛍光画像用メモリ３５２及び参照画像用メモリ３５３から蛍光画像データ及び参照画像データを受信する毎に、特殊観察画像データが生成され、その特殊観察画像データが、Ｄ／Ａ変換器３５５へ出力される。
【００５４】
なお、Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０５，及びＳ１０７を実行する特殊観察画像生成回路３５４は、強度測定部に相当する。また、Ｓ１１０〜Ｓ１１２を実行する特殊観察生成回路３５４，システムコントロール部３２，及び、光源制御回路３４ｃは、光源制御部に相当する。また、Ｓ１０１〜Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｌ１，Ｌ２，及びＳ２０１を実行する特殊観察画像生成回路３５４は、患部情報取得部に相当する。また、Ｓ１０８を実行する特殊観察画像生成回路３５４は、画像生成部に相当する。また、Ｓ２０２，及びＳ２０３を実行する特殊観察画像生成回路３５４は、画像合成部に相当する。また、Ｓ１１２を実行する特殊観察画像生成回路３５４は、出力部に相当する。
【００５５】
＜画像切替機＞
次に、画像切替機４について、説明する。この画像切替機４には、上述したように、診断補助用装置３のシステムコントロール部３２から、通常観察モードを示す第１切替信号、又は、特殊観察モードを示す第２切替信号が、入力される。画像切替機４は、通常観察モードでは、光源プロセッサ装置２の画像処理部２３から入力されるアナログ複合映像信号をモニタ５へ出力し、モニタ５に通常観察画像を表示させる。一方、特殊観察モードでは、画像切替機４は、診断補助用装置３の画像処理回路３３から入力されるアナログ複合映像信号をモニタ５へ出力し、モニタ５に特殊観察画像を表示させる。
【００５６】
＜本実施形態の動作＞
次に、本実施形態の動作について、説明する。術者は、まず、光源プロセッサ装置２及び診断補助用装置３の主電源を投入し、スイッチ３３を操作して、観察モードを通常観察モードに切り替える。そして、術者は、鉗子チャンネルとしての細管１３にプローブ３１を挿入しないで、電子内視鏡１の挿入部１ａを被験者の体腔内に挿入し、その先端部を、観察対象となる部位に対向させる。すると、モニタ５には、電子内視鏡１の先端部が対向した領域が、カラーの通常観察画像として表示される。術者は、この通常観察画像を見ながら、被検体である体腔壁の状態を観察することができる。
【００５７】
さらに、術者は、通常観察画像の観察を通じて選択した部位に対して、診断補助用装置３を利用した観察を行う。具体的には、術者は、診断補助用装置３のプローブ３１の先端を、電子内視鏡１の鉗子口１ｄから細管１３内へ挿入し、電子内視鏡１の先端側の鉗子口１ｃから突出させる。そして、術者は、スイッチ３３を操作して、観察モードを特殊観察モードへ切り替える。すると、プローブ３１の先端から励起光と参照光が交互に射出され、蛍光を発している被検体の像と、参照光により照明された体腔壁の像とが、撮像素子１５によって、交互に撮像される。そして、撮像により得られた蛍光画像データと参照画像データに基づいて、特殊観察画像データが繰り返し生成され、特殊観察画像データが、アナログ複合映像信号の形態でモニタ５へ送信され、電子内視鏡１の先端部が対向した領域が、患部が赤色にて示されているモノクロの特殊観察画像として表示される。また、特殊観察画像データの生成と同時に、撮像により順次得られた蛍光画像データ及び参照画像データに基づいて、励起光及び参照光の光量を上記所定の最小基準光量から増加させるための光量増加係数が繰り返し算出される。そして、繰り返し算出される励起光用及び参照光用の光量増加係数は、第１及び第２タイミングにおいてのみ光源３４ａの出力を増加させることに利用され、その結果、プローブ３１の基端面へ入射する励起光及び参照光の光量が、上記所定の最小基準光量から増加される。これら励起光及び参照光の光量の増加量は、上述した式（１）及び式（２）におけるα１，α２，β１，β２の値に従って、変化するので、蛍光画像データ及び参照画像データの比較結果においてエラーを生じさせないようなα１，α２，β１，β２の値を適宜選択すれば、モニタ５に表示された特殊観察画像において、患部として表示すべき部分が実際の患部を正しく示すようになる。これにより、術者は、特殊観察画像を見ながら、体腔壁の輪郭や凹凸を特定できるとともに、その画像の中において斑点状や塊状として赤色にて示された部分により、相対的に弱い蛍光を発する生体組織の集合体、すなわち、腫瘍や癌などの病変が生じている可能性の高い部位を、正しく認識することができる。
【００５８】
ところで、本実施形態の光量増加係数は、上記式（１）及び式（２）に示されるように、蛍光画像データ及び参照画像データ中の最大の輝度値の増加に伴って、直線的に増加するので、上述した式（１）及び式（２）におけるα１，α２の値が同じであれば、光量増加係数の変化率は、蛍光画像データ及び参照画像データについて同じになる。但し、被検体から放射される蛍光に比べて被検体の表面で反射される参照光の光量が多いので、β１は、必ずβ２よりも大きな値に設定される。
【００５９】
また、本実施形態の光量増加係数は、上述したように、直線的に変化するものであったが、そうでなくても良い。例えば、図６に示されるように、参照光用の光量増加係数は、参照画像データ中の最大の輝度値が或る値以上の場合に、最小値（一定）に固定されても良い。これは、上述したように被検体からの蛍光よりも参照光の方が相対的に強いので、参照光の光量の増加を必ず行う必要がないためである。なお、光量増加係数が最小値である場合、第２タイミングでは、参照光は、最小基準光量をもってプローブ３１へ入力されることとなる。また、図６に示されるように、励起光用の光量増加係数は、蛍光画像データ中の最大の輝度値が或る値以下の場合には、最大値（一定）に固定されていても良い。これは、蛍光画像データのレベルが低すぎる場合には、光量増加係数を常に最大にしておけば、蛍光画像データ及び参照画像データの比較結果においてエラーをできるだけ生じさせないようにすることができるからである。なお、光量増加係数の最大値が設けられているのは、光源３４ａに印加される電気の電圧の上限を定めることによって光源３４ａが故障してしまうのを防止するためである。
【００６０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、励起光及び参照光の照射範囲を変えることなく参照光の光量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の体腔内観察システムを概略的に示す構成図
【図２】診断補助用装置の光源部を概略的に示す構成図
【図３】励起光及び参照光の出力並びに駆動信号のタイミングチャート
【図４】診断補助用装置の画像処理部を概略的に示す構成図
【図５】画像処理部の特殊観察画像生成回路にて実行される処理の内容を示すフローチャート
【図６】最大輝度値に対する光量増加係数の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１          電子内視鏡
１１        配光レンズ
１２        対物レンズ
１３        細管（鉗子チャンネル）
１４        ライトガイド
１５        撮像素子
１６，１７  信号線
２          光源プロセッサ装置
２１        タイミングコントロール部
２２        システムコントロール部
２３        画像処理部
２４        光源部
３          診断補助用装置
３１        プローブ
３２        システムコントロール部
３３        スイッチ
３４        光源部
３４ａ      光源
３４ｂ      光学系
３４ｃ      光源制御回路
３５        画像処理部
３５１      アナログ／デジタル変換器
３５２      蛍光画像用メモリ
３５３      参照画像用メモリ
３５４      特殊観察画像生成回路
３５５      デジタル／アナログ変換器
３５６      エンコーダ
４          画像切替機
５          モニタ
【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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