(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、光源、励起光用光学フィルタ及び異なる波長帯域の光を透過する複数の通常照明光用光学フィルタを有する光源装置と、
前記光源装置からの励起光及び異なる波長帯域の複数の通常照明光を順次被写体に導き、該被写体から得られる蛍光により形成される蛍光画像及び夫々の反射光により形成される反射光画像を順次撮像する電子内視鏡と、
前記電子内視鏡で撮像された前記蛍光画像及び複数の前記反射光画像の画像信号を処理して合成画像を生成し、該合成画像をモニタに出力させる画像処理装置を有し、
前記画像処理装置が、標準被写体を前記被写体とすることによって得た画像信号を基に、前記反射光画像の画像信号のみの色調整を行う第１の色調整手段を備えていることを特徴とする蛍光内視鏡装置。
【請求項２】
前記画像処理装置が、生体組織を前記被写体とすることによって得た画像信号を基に、前記第１の色調整手段で調整された前記反射光画像の画像信号と該生体組織を前記被写体とすることによって得た前記蛍光画像の画像信号との色調整を行う第２の色調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項３】
前記通常照明光用光学フィルタの透過率が、前記励起光用光学フィルタの透過率の１００分の１以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光内視鏡装置。
【請求項４】
前記通常照明光用光学フィルタが、２枚の光学フィルタを貼り合わせて構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光画像を得る蛍光内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、医療用分野において、通常の白色光による通常画像を得る他に、正常組織と病変組織とを識別するために蛍光画像が得られるようにした蛍光内視鏡装置が知られている。
【０００３】
このような蛍光内視鏡装置としては、例えば、次の特許文献１〜３に記載にものが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１３７１７４号公報
【特許文献２】特開２００４−２４６１１号公報
【特許文献３】特開２００３−１１１７１６号公報
【０００４】
特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置は、主として蛍光の相対強度を色に、参照光の強度を輝度に反映させて画像信号を生成するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の蛍光内視鏡装置は、観察画像から、生体組織の病変部と正常部の領域を設定し、蛍光画像信号及び複数の反射光信号の強度比を調整するように構成されている。
【０００６】
また、特許文献３に記載の蛍光内視鏡装置は、蛍光の波長帯域を含む標準光源を生体観察部に照射することによって、蛍光と反射光との色調整を行うように構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、正常組織から発せられる蛍光の強度が患者毎に異なる。このため、特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置では、患者毎に正常組織の色調が異なり、病変組織と正常組織との識別が困難になりやすい。
【０００８】
また、特許文献２に記載の蛍光内視鏡装置では、設定する領域によって、複数の反射光の強度が変わるため、正確な色調整が難しい。また、病変部は少なく小さいため、病変部を探すことや病変部の領域を設定すること自体が難しい。
【０００９】
また、特許文献３に記載の蛍光内視鏡装置では、上述したように、生体組織の正常部から発せられる蛍光の強度が患者毎に異なるため、患者毎に正常組織の色調が変わってしまい、病変組織と正常組織との識別が困難になりやすい。また、特許文献３に記載の蛍光内視鏡装置における標準光源は、構成が複雑である。また、標準光源の特性は経時的に変化するため、調整後の色調が変化してしまう。
【００１０】
また、一般に、蛍光観察においては、生体から得られる蛍光の強度は反射光に比べて微弱である。このため、反射光を得るための照明光の強度を励起光に比べて１／１００程度に小さくする必要があるが、照明光の強度を小さくすると、各波長帯域の照明光の強度が、所定波長帯域の光を得るために用いる各通過帯域制限フィルタに備わる透過率のバラツキに大きく影響されてしまう。この各波長帯域の照明光の強度のバラツキを色調整で補正すると、その分電気ノイズが増加するため、画像の精度が劣化してしまう。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で簡単かつ正確に色調整を行うことができ、正常組織と病変組織とを識別するための有用な画像情報が得ることが可能な蛍光内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の蛍光内視鏡装置は、少なくとも、光源、励起光用光学フィルタ及び異なる波長帯域の光を透過する複数の通常照明光用光学フィルタを有する光源装置と、前記光源装置からの励起光及び異なる波長帯域の複数の通常照明光を順次被写体に導き、該被写体から得られる蛍光により形成される蛍光画像及び夫々の反射光により形成される反射光画像を順次撮像する電子内視鏡と、前記電子内視鏡で撮像された前記蛍光画像及び複数の前記反射光画像の画像信号を処理して合成画像を生成し、該合成画像をモニタに出力させる画像処理装置を有し、前記画像処理装置が、標準被写体を前記被写体とすることによって得た画像信号を基に、前記反射光画像の画像信号のみの色調整を行う第１の色調整手段を備えていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記画像処理装置が、生体組織を前記被写体とすることによって得た画像信号を基に、前記第１の色調整手段で調整された前記反射光画像の画像信号と該生体組織を前記被写体とすることによって得た前記蛍光画像の画像信号との色調整を行う第２の色調整手段を有することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記通常照明光用光学フィルタの透過率が、前記励起光用光学フィルタの透過率の１００分の１以下であることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の蛍光内視鏡装置において、前記通常照明光用光学フィルタが、２枚の光学フィルタを貼り合わせて構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で十分に正常組織と病変組織とを識別し易い画像が得られる蛍光内視鏡装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
反射光の強度は、患者毎には変化が少なく、生体組織の種類、状態で変化するという特性がある。
しかるに、本発明の蛍光内視鏡装置のように第１の色調整手段を備えれば、状態に変化のない標準被写体を用いて各波長帯域の反射光画像の画像信号のみの強度比が調整される。標準被写体は全体の状態が均一に固定されているため、観察画像中に領域を設定する必要がなく、簡易に正確な反射光の色調整（色再現性を高めること）ができる。この調整した反射光画像の画像信号の強度を蛍光画像の画像信号の強度比とを調整することで、有用な診断情報が得られる。
なお、本発明では、標準被写体とは、観察対象範囲内において、全体の状態が一定に固定され、かつ、反射率特性が均一に構成された、例えば、白色板等の反射部材をいう。
【００１８】
また、本発明の蛍光内視鏡装置のように第２の色調整手段を備えれば、患者の体内（生体組織）で、蛍光を励起するための励起光を照射して得た蛍光画像の画像信号と、上記標準被写体を用いて第１の色調整手段を介して強度比が調整された複数の波長帯域の反射光画像の画像信号との強度比が所定の強度比となるように、蛍光画像の画像信号の強度を調整することができ、蛍光強度が患者毎に異なっていても、一定の正確な色再現が可能となり、有用な診断情報が得られる。そして、生体組織から得た蛍光画像の画像信号の強度のみを調整するようにすれば、設定が困難な病変部の領域を設定する必要がなく、設定が容易な生体組織の正常部のみの領域設定を行うことで足り、その正常部での蛍光画像の画像信号の値から色調整が可能となる。このため、色調整を簡単かつ正確に行うことができる。
【００１９】
なお、本発明の蛍光内視鏡装置における生体組織から得られる蛍光画像の画像信号の強度の調整は、標準被写体からの反射光画像の画像信号の強度と、蛍光画像の画像信号の強度とを予め定めておいた所定の強度比になるように調整するとよい。あるいは、使用者の所望する強度比に蛍光画像の画像信号の強度を任意に調整できるようにしてもよい。
【００２０】
また、蛍光観察において得られる蛍光は、通常照明光の反射光に比べて遥かに微弱である。
このため、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記通常照明光用光学フィルタの透過率を、前記励起光学用フィルタの透過率の１００分の１以下にして、励起光の強度に比べて反射光を得るための通常照明光の強度を１／１００程度に小さくするのが好ましい。これにより、ＣＣＤに到達する通常照明光の反射光強度と励起光による蛍光強度を近くすることができる。よって、前記反射光のＣＣＤ出力のみが飽和することを回避できる。
【００２１】
なお、上述したように、反射光を得るための通常照明光の強度を小さくすると、所望の波長帯域の反射光を得るために用いる各光学フィルタの透過率のバラツキによる影響が大きくなる。このバラツキにより生じる各波長帯域における反射光画像の画像信号の強度のバラツキを色調整で電気的に調整しようとすると、その分、電気ノイズが増加し、反射光画像の画像信号の精度が劣化してしまう。
このため、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記通常照明光用光学フィルタを、２枚の光学フィルタを張り合わせて構成するのが好ましい。また、光学フィルタは誘電体の多層膜コートで構成するのが好ましい。このようにすれば、フィルタの透過率のバラツキを低減することが可能となる。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施例１にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を示すブロック図、図２は通常観察用フィルタと蛍光観察用フィルタが設けられた切換フィルタの構成を示す図である。図３（Ａ）は通常観察用フィルタの波長に対する透過率特性を示すグラフ、図３（Ｂ）は蛍光観察用フィルタの波長に対する透過率特性を示すグラフ、図３（Ｃ）は励起光カットフィルタの波長に対する透過率特性を示すグラフである。図４（Ａ）は通常観察モードで白い標準被写体を観察した場合のＣＣＤで受光した光強度の波長に対する特性を示すグラフ、図４（Ｂ）は蛍光観察モードで皮膚を観察した場合のＣＣＤで受光した光強度の波長に対する特性を示すグラフである。図５（Ａ）は生体組織に対する蛍光画像の波長より得られる強度分布特性の一例を示すグラフ、図５（Ｂ）は生体組織に対する反射光画像の波長より得られる強度分布特性の一例を示すグラフである。図６は図１の蛍光内視鏡装置に備わる画像処理回路の構成を示すブロック図である。図７は図６に示した画像処理回路に接続される設定スイッチの構成を示すブロック図、図８はモニタに表示される合成画像に対して関心領域を設定する際の画像表示例を示す説明図である。
【００２３】
実施例１の蛍光内視鏡装置１Ａは、通常観察用の照明光と蛍光観察用の照明光を選択して発することが可能な光源装置３Ａと、光源装置３Ａからの光を被写体である体腔内に導き、被写体から得られる蛍光及び複数の反射光の画像を撮像する電子内視鏡２Ａと、電子内視鏡２Aからの画像信号について信号処理を行ってモニタに導く画像処理装置４Ａと、画像処理装置４Ａで信号処理された画像信号を表示可能なモニタ５とにより構成されている。
【００２４】
電子内視鏡２Ａは、被写体である体腔内に挿入される細長の挿入部７を有して構成されている。挿入部７は、先端部８に照明手段と撮像手段を内蔵している。また、挿入部７には、通常観察用の照明光と蛍光観察用の照明光を伝送（導光）するライトガイドファイバ９が挿通されている。ライトガイドファイバ９は、手元側の入射端に設けた光源用コネクタ１０が光源装置３Ａに着脱自在に接続されている。
【００２５】
光源装置３Ａは、ランプ駆動回路１１により発光するように駆動され、赤外波長帯域から可視光帯域を含む光を放射するランプ１２と、ランプ１２による照明光路上に設けられ、ランプ１２からの光量を制限する光源絞り１３と、照明光路上に設けられた切換フィルタ部１４と、切換フィルタ部１４を通った光を集光するコンデンサレンズ１５とを備えている。
【００２６】
切換フィルタ部１４は、回転用モータ１６を介して回転させられると共に、移動用モータ２０を介して光路上に配置される光学フィルタを切り換える切換フィルタ１７と、回転用モータ１６に取り付けたラック１８に螺合するピニオン１９を回転駆動することにより、回転用モータ１６と共に切換フィルタ１７を光軸に垂直な方向に移動する移動用モータ２０とを備えている。
【００２７】
切換フィルタ１７は、図２に示すように内周側と外周側とに同心円上に通常観察用フィルタ２１と蛍光観察用フィルタ２２とを設けて構成されている。切換フィルタ１７は、移動用モータ２０を駆動することにより、光路上に通常観察用フィルタ２１が配置されるようにした通常画像モード（通常モードともいう）の動作状態の設定と、光路上に配置される光学フィルタを通常照明光用光学フィルタ２１から蛍光観察用フィルタ２２に切り換えた蛍光画像モード（蛍光モードともいう）の動作状態の設定との切り換えができるようになっている。
【００２８】
通常観察用フィルタ２１は、周方向にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各波長帯域の光をそれぞれ透過するＲフィルタ２１ａ、Ｇフィルタ２１ｂ、Ｂフィルタ２１ｃが３等分するように設けられている。そして、ＲＧＢフィルタ２１は、回転モータ１６を介して回転駆動させられることで、Ｒフィルタ２１ａ、Ｇフィルタ２１ｂ、Ｂフィルタ２１ｃが、それぞれ光路中に順次、略連続的に介挿されるようになっている。
【００２９】
また、Ｒフィルタ２１ａ、Ｇフィルタ２１ｂ、Ｂフィルタ２１ｃは、図３（Ａ）に示すように、それぞれ６００−７００ｎｍ、５００−６００ｎｍ、４００−５００ｎｍの各波長帯域の光を透過するフィルタ特性を有している。なお、図３（Ａ）では符号２１ａ、２１ｂ、２１ｃの代わりに、そのフィルタ透過特性に対応する符号Ｒ、Ｇ、Ｂを用いて示している。
【００３０】
また、蛍光観察用フィルタ２２は、周方向に狭帯域の赤色の光（Ｒ１）、狭帯域の緑色の光（Ｇ１）、狭帯域の励起光（Ｅ１）をそれぞれ透過するＲ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂ、Ｅ１フィルタ２２ｃが３等分するように設けられている。そして、蛍光観察用フィルタ２２は、回転用モータ１６を介して回転駆動させられることで、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂ、Ｅ１フィルタ２２ｃが、それぞれ光路中に順次、略連続的に介挿されるようになっている。
【００３１】
また、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂ、Ｅ１フィルタ２２ｃは、図３（Ｂ）に示すように、それぞれ５９０−６１０ｎｍ、５４０−５６０ｎｍ、３９０−４４０ｎｍの各波長帯域の光を透過するフィルタ特性を有している。なお、図３（Ｂ）では符号２２ａ、２２ｂ、２２ｃの代わりに、そのフィルタ透過特性に対応する符号Ｒ１、Ｇ１、Ｅ１を用いて示している。
【００３２】
光源装置３Ａからの照明光は、電子内視鏡２Ａに設けられたライトガイドファイバ９により、電子内視鏡２Ａの挿入部７の先端側に伝送（導光）されるようになっている。ライトガイドファイバ９は、例えば多成分系ガラスファイバ、石英ファイバ等で形成されている。そして、ライトガイドファイバ９は、通常観察用の照明光と蛍光観察用の照明光とを少ない伝送ロスで伝送する。
ライトガイドファイバ９の先端面に伝送された光は、その先端面に対向する照明窓に取り付けた照明レンズ２４を介して拡散して体腔内の観察対象部位に照射される。
【００３３】
先端部８には、この照明窓に隣接して観察窓が設けられている。そして、先端部８の観察窓の後方には、光学像を結ぶための対物レンズ系２５と、遠点から近点までフォーカスを合わせるため空間的に入射光量を制限する絞り２６と、励起光をカットする励起光カットフィルタ２７と、蛍光及び反射光の各画像を撮像する撮像素子としての例えばモノクロ撮像（或いは白黒撮像）を行う電荷結合素子（ＣＣＤ）２８が配置されている。
なお、蛍光及び反射光の画像を撮像する撮像素子としては、ＣＣＤ２８の代わりにＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子、Ｃ−ＭＯＳ撮像素子、ＡＭＩ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ＭＯＳ  Ｉｍａｇｅｒ）、ＢＣＣＤ（Ｂａｃｋ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ  ＣＣＤ）、ＳＰＤ(Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ)等を用いても良い。
【００３４】
励起光カットフィルタ２７は、蛍光観察時に蛍光を励起するために観察対象を照射し、観察対象で反射した励起光を遮光するフィルタである。励起光カットフィルタ２７の特性を図３（Ｃ）に示す。励起光カットフィルタ２７は、４７０−７００ｎｍの波長帯域を透過する、つまり、青色帯域の一部の波長（３９０−４７０ｎｍ）を除いた可視光を透過する特性を有している。
【００３５】
なお、電子内視鏡２Ａには、蛍光画像モードと通常画像モードとを選択する指示操作や、フリーズ、レリーズの指示操作を行うためのスコープスイッチ２９が設けられている。スコープスイッチ２９からの操作信号は、画像処理装置４Ａ内の制御回路３７に入力される。そして、制御回路３７は、その操作信号に対応した制御動作を行うように構成されている。
【００３６】
例えば、ユーザが、スコープスイッチ２９におけるモード切換スイッチの通常モードスイッチを操作した場合には、制御回路３７は次のような制御動作を行う。
制御回路３７の制御により、光源装置３Ａは、ライトガイドファイバ９に通常モードの照明光、つまりＲ、Ｇ、Ｂの光を順次供給する状態となる。更に、画像処理装置４Ａも制御回路３７の制御により、通常モードに対応した信号処理を行う状態になる。
【００３７】
図４（Ａ）は通常モードにおいて、標準被写体としての白色板等の白い被写体６２を撮像した場合におけるＣＣＤ２８の受光面（撮像面）での光強度を示している。
この場合、図３（Ａ）に示す特性を持つＲフィルタ２１ａ、Ｇフィルタ２１ｂ、Ｂフィルタ２１ｃによりＲ、Ｇ、Ｂ光の照明が行われる。ここで、ＣＣＤ２８の前方に配置された励起光カットフィルタ２７のフィルタ特性は、図３（Ｃ）に示すようにＧ（緑色）、Ｒ（赤色）の光を全て透過するが、Ｂ（青色）の光に対してはその長波長側の一部のみの光を透過する特性を有している。このため、ＣＣＤ２８の受光面（撮像面）での光強度は、図４（Ａ）において２点鎖線で示すＢ（青色）の光の短波長側がカットされたものとなる。つまり、ＣＣＤ２８は、Ｂ（青色）の光に対しては実線で示すようにその長波長側の一部のみが受光されることになる。よって、励起光カットフィルタ２７を有する対物レンズ２５においても、通常観察が可能な構成になっている。
【００３８】
また、ユーザが、スコープスイッチ２９におけるモード切換スイッチの蛍光モードスイッチを操作した場合には、制御回路３７は次のような制御動作を行う。
制御回路３７の制御により、光源装置３Ａは、ライトガイドファイバ９に蛍光モードの照明光、つまりＲ１、Ｇ１、Ｅ１の光を順次供給する状態となる。更に、画像処理装置４Ａも制御回路３７の制御により、蛍光モードに対応した信号処理を行う状態になる。
【００３９】
図４（Ｂ）は蛍光モードにおいて、例えば皮膚を撮像した場合におけるＣＣＤ２８の受光面（撮像面）での光強度を示している。
この場合、図３（Ｂ）に示すＲ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂ、Ｅ１フィルタ２２ｃによりＲ１，Ｇ１，Ｅ１の波長帯域の光が皮膚に照明される。ここで、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂを経た光による反射光は、励起光カットフィルタ２７の透過帯域内であるので、皮膚の反射特性に応じてＣＣＤ２８で受光される。しかしながら、Ｅ１フィルタ２２ｃの励起光による反射光は、図４（Ｂ）の２点鎖線で示すように励起光カットフィルタ２７の透過帯域の外になるのでカットされる。また、その励起光により観察対象で発した蛍光は、励起光カットフィルタ２７の透過帯域内のものがＣＣＤ２８で受光される。なお、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂによる照明光の反射光強度はＥ１フィルタ２２ｃの励起光の反射光強度と比較して遥かに小さいので、図４（Ｂ）において、例えば１００倍（×１００の表記）して表示している。また、本発明では、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂによるＲ１，Ｇ１の波長帯域の光の強度は、Ｅ１フィルタ２２ｃによるＥ１の波長帯域の励起光の１／１００以下になっている。このため、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）では、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂによるＲ１，Ｇ１の波長帯域の光の強度、及び、蛍光の強度を１００倍して示してある。
以上により、ＣＣＤ２８に到達する反射光強度と蛍光強度を近くにすることができる。よって、反射光のＣＣＤ出力のみが飽和することを回避できる。
しかしながら、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂは低透過率のため、製造バラツキによる光強度バラツキの影響が大きくなる。
【００４０】
ＣＣＤ２８は、画像処理装置４Ａ内に設けられたＣＣＤ駆動回路３１からのＣＣＤ駆動信号により駆動され、ＣＣＤ２８に結像された光学像を光電変換して画像信号を出力する。
この画像信号は、画像処理装置４Ａ内に設けた信号入力手段としてのプリアンプ３２を介してケーブル伝送時の損失分が増幅される。また、画像信号は、更にオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路３３を介して所定レベルまで増幅される。その後、画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路３４によりアナログ信号からデジタル信号（画像データ）に変換される。変換された各画像データは、切換を行うマルチプレクサ３５を経て、第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂ及び第３フレームメモリ３６ｃに一時格納（記憶）される。
【００４１】
また、回転用モータ１６は、制御回路３７により制御されると共に、回転用モータ１６の回転軸等に取り付けた図示しないエンコーダのエンコード信号を制御回路３７へ出力するようになっている。制御回路３７は、エンコーダの出力に同期してＣＣＤ駆動回路３１やマルチプレクサ３５の切換等を制御する。
また、制御回路３７は、マルチプレクサ３５の切換を制御し、通常モードにおいて、Ｒフィルタ２１ａ、Ｇフィルタ２１ｂ、Ｂフィルタ２１ｃによる照明のもとで撮像した各画像信号をそれぞれ第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂ、第３フレームメモリ３６ｃに順次記憶させるように制御する。
【００４２】
また、蛍光モードにおいても、制御回路３７は、マルチプレクサ３５の切換を制御し、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂ、Ｅ１フィルタ２２ｃによる照明のもとで撮像した各画像信号をそれぞれ第１フレームメモリ３６ａ、第２フレームメモリ３６ｂ、第３フレームメモリ３６ｃに順次記憶させるように制御する。
上記フレームメモリ３６ａ〜３６ｃに格納された画像信号は、画像処理回路３８に入力される。蛍光画像モードにおいて、画像処理回路３８は、入力信号に対して正常組織部分と病変組織部分とを識別し易い色相の出力信号に変換する画像処理を施す。そして、画像信号は、Ｄ／Ａ変換回路３９によりアナログのＲＧＢ信号に変換されてモニタ５に表示される。
【００４３】
本実施例では、画像処理装置４Ａは、蛍光画像モードとして、信号入力手段であるプリアンプ３２に３つの画像信号、つまり、狭帯域の２つの照明光Ｇ１、Ｒ１による生体組織での反射光を撮像した反射光画像の画像信号と、励起光Ｅ１により生体組織より発生した蛍光を撮像した蛍光画像の画像信号とが入力されるようになっている。
そして、本実施例では、画像処理回路３８は、合成手段としてＲＧＢチャンネルのＢ（青色）チャンネルにＲ１フィルタ２２ａでの照明光による反射光（ヘモグロビンの光の非吸収帯を含む波長帯域）の画像信号、Ｇ（緑色）チャンネルに蛍光画像の画像信号、Ｒ（赤色）チャンネルにＧ１フィルタ２２ｂでの照明光による反射光（ヘモグロビンの光の吸収帯を含む波長帯域）の画像信号を割り当て、１つの画像として合成して合成画像を生成するようになっている。更に、本実施例では、画像処理回路３８は、後述するように入力される３つの画像信号のゲインを調整するように構成されている。
【００４４】
また、画像処理装置４Ａには、プリアンプ３２を通した信号に基づいて光源装置３Ａ内の光源絞り１３の開口量を自動的に制御する調光回路４０が設けられている。調光回路４０は、制御回路３７により制御されるようになっている。
また、制御回路３７は、ランプ駆動回路１１のランプ１２を発光駆動するランプ電流を制御する。さらに、制御回路３７は、スコープスイッチ２９の操作に応じた制御動作を行うように構成されている。
【００４５】
また、電子内視鏡２Ａは、少なくともその機種を含む固有のＩＤ情報を発生するスコープＩＤ発生部２３を有している。そして、画像処理装置４Ａには、スコープＩＤ発生部２３と接続する機種検知回路４２が設けられている。機種検知回路４２は、電子内視鏡２Ａを画像処理装置４Ａに接続したときに、接続された電子内視鏡２Ａの機種情報を検知し、その機種情報を制御回路３７に送信するようになっている。
【００４６】
制御回路３７は、接続された電子内視鏡２Ａの機種の特性に応じて、画像処理回路３８のマトリクス変換等のパラメータを適切なものに設定する制御信号を出力する。また、画像処理回路３８には、マトリクス変換等のパラメータを選択設定ができる設定スイッチ４３が接続されている。
【００４７】
上述したように、内視鏡装置１Ａでは、光源装置３Ａの切換フィルタ１７の通常観察用フィルタ２１、蛍光観察用フィルタ２２及び、電子内視鏡２Ａの撮像光路中に設けた励起光カットフィルタ２７として、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すフィルタ特性に設定されたものを用いている。これにより、正常組織と病変組織の部分との分離度を大きくすることができるようになっている。
【００４８】
図５（Ａ）に生体組織により得られる蛍光画像の波長に対する強度分布の特性例を示し、図５（Ｂ）に生体組織により得られる反射光の波長に対する強度分布の特性例を示す。
図５（Ａ）から分かるように、蛍光画像の強度分布特性は、５２０ｎｍ付近でピークとなる。本実施例では励起光カットフィルタ２７による透過特性をこの５２０ｎｍ付近の波長帯域を含むように設定してある。
【００４９】
また、図５（Ｂ）に示す反射光の強度分布特性は、５５０ｎｍ付近でヘモグロビンによる吸収が大きく、この波長付近で反射強度が低下する谷となっている。なお、６００ｎｍ付近はヘモグロビンによる非吸収帯となる。そして、２つのフィルタ２２ａ、２２ｂ（図５ではＧ１、Ｒ１）の中心波長は５５０ｎｍと６００ｎｍに設定されている。
つまり、本実施例では、Ｒ１フィルタ２２ａは、透過波長帯域を酸化ヘモグロビンの吸光度が低い部分に設定され、且つＧ１フィルタ２２ｂは、透過波長帯域を酸化ヘモグロビンの吸光度が高い部分に設定されている。
【００５０】
なお、蛍光モードで照明し、その反射光で撮像する第１及び第２の通常照明光による反射光となるＧ１、Ｒ１の光は、その波長幅を例えば２０ｎｍに設定している。なお、２０ｎｍ以下に設定しても良い。また、Ｒ１フィルタ２２ａの中心波長は６１０ｎｍに設定しても良い。
なお、Ｅ１フィルタ２２ｃで遮光する青色領域（の長波長領域）光の透過率と、励起光カットフィルタ２７で遮光する青色領域（の短波長領域）の光の透過率は、それぞれ０．０１％以下に設定されている。
【００５１】
画像処理回路３８は、第１の色調整手段としての反射光色調整回路５４と、第２の色調整手段としての蛍光色調整回路５８を有している。
反射光色調整回路５４は、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）５１とパラメータ決定部５２とＲＯＭ５３を有している。
蛍光色調整回路５８は、ＬＵＴ５５と、パラメータ決定部５６とＲＯＭ５７を有している。
【００５２】
ＬＵＴ５１，５５は、パラメータ決定部５２，５６を介してＲＯＭ５３，５７と接続されている。パラメータ決定部５２，５６は、制御回路３７及び設定スイッチ４３に接続されている。
ＲＯＭ５３，５７は、予め複数通りの出力値が格納されており、パラメータ決定部５２，５６を介して制御回路３７の制御信号及び設定スイッチ４３の設定により決定されたものをＬＵＴ５１，５５にセットする。
本実施例では、ＲＯＭ５３には、各波長帯域の反射光画像の画像信号の基準強度比が格納されており、標準被写体を被写体として用いたときに得られる各波長帯域の反射光画像の画像信号の強度比がその基準強度比となるように、各波長帯域の反射光画像の画像信号の強度を調整可能になっている。また、ＲＯＭ５７には、反射光色調整回路５４で色調整された反射光画像の画像信号と蛍光画像の画像信号との基準強度比が格納されており、生体組織を被写体として用いたときに得られる蛍光画像の画像信号の強度を、反射光色調整回路５４で色調整された反射光画像の画像信号と蛍光画像の画像信号との基準強度比となるように、調整可能になっている。
【００５３】
そして、蛍光モードの場合、入力端Ｔａ〜Ｔｃから入力される３つの信号に対して、ＬＵＴ５１，５５で対応する出力値が読み出され、出力端Ｔａ”、Ｔｂ”、Ｔｃ”からＲ、Ｇ、Ｂチャンネルに出力するようになっている。なお、通常モードの場合、ルックアップテーブル５１，５５は、入力信号をそのまま出力する特性のものにセットされるようになっている。
出力端Ｔａ”、Ｔｂ”、Ｔｃ”からＲ、Ｇ、Ｂチャンネルに出力された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路３９によりアナログのＲＧＢ信号に変換されてモニタ５に出力され、このモニタ５で合成画像として表示されるようになっている。
【００５４】
設定スイッチ４３は、第１色調整スイッチ５９と第２色調整スイッチ６０を有し、いずれかのスイッチを選択可能に構成されている。第１色調整スイッチ５９は反射光色調整回路５４と接続されている。第２色調整スイッチ６０は蛍光色調整回路５８と接続されている。
そして、第１色調整スイッチ５９を選択したときは、反射光色調整回路５４による反射光の色調整処理が行なわれ、第２色調整スイッチ６０を選択したときは、反射光色調整回路６０による蛍光の色調整処理が行なわれるようになっている。
【００５５】
ここで、本実施例の内視鏡装置を用いた具体的な色調整手順について説明する。
まず、反射光の色調整を行う。
ユーザが電子内視鏡Ａ２の先端に、標準被写体６２を配置する。次いで、第１色調整スイッチ５９を選択する。
反射光色調整回路５４では、標準被写体を被写体としたときに得られたＲ１反射光信号（Ｔａ）、Ｇ１反射光信号（Ｔｂ）、励起光Ｅ１による標準被写体の蛍光（Ｔｃ）に対し、次のような色調整（係数αの決定）を行う。
なお、αはＴａ’＝Ｔｂ’となる係数である。
Ｔａ’＝Ｔａ×α
Ｔｂ’＝Ｔｂ
Ｔｃ’＝Ｔｃ
蛍光色調整回路５８では、色調整を行なわず、出力信号の変換を行う。
Ｔａ”＝Ｔｂ’
Ｔｂ”＝Ｔｃ’
Ｔｃ”＝Ｔａ’
これにより、Ｒ１反射光信号Ｔａと、Ｇ１反射光信号Ｔｂの強度比が所定の強度比となるように色調整が行なわれる。
【００５６】
次に、蛍光の色調整を行う。
ユーザが、電子内視鏡Ａ２の先端に、生体組織を配置する。
次いで、生体組織の正常組織の関心領域６１を設定し、第２色調整スイッチ６０を選択する。
蛍光色調整回路５８では、関心領域６１の平均値信号であるＲ１反射光信号Ｔａ’、Ｇ１反射光信号Ｔｂ’、励起光Ｅ１による蛍光信号Ｔｃ’に対し、次のような色調整（係数βの決定）を行う。
Ｔａ’’＝Ｔｂ’＝Ｔｂ
Ｔｂ’’＝Ｔｃ’×β＝Ｔｃ×β
Ｔｃ’’＝Ｔａ’＝Ｔａ×α
これにより、Ｇ１反射光信号Ｔｂの強度比が所定の強度比に調整された反射光信号に対する蛍光信号の強度比が所定の強度比となるように色調整が行われる。
【００５７】
以上の２段階の調整により、色調整（α、β）が決定される。画像処理回路３８は前記α、βの値を用いて画像信号の色調整を行い、モニタ５には色調整後の蛍光画像が表示される。これにより、ユーザは蛍光モードでの観察を行うことが可能となる。なお、βの値の決定はユーザが好みに応じてマニュアルで設定できるように、色調整スイッチ６０を図９に示すように矢印の向きに応じてβの値が増減されるように構成しても良い。
【００５８】
そして、Ｒ、Ｇ、Ｂチャンネルに出力された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路３９によりアナログのＲＧＢ信号に変換されてモニタ５に出力され、このモニタ５で合成画像として擬似カラー表示される。
【００５９】
この結果、本実施例の画像処理装置４Ａでは、画像処理回路３８で３つの画像信号のゲインを調整することで、正常組織と病変組織とを識別し易い合成画像を得られる。
即ち、本実施例の蛍光内視鏡装置によれば、状態に変化のない標準被写体を用いて各波長帯域の反射光画像の画像信号のみの強度比が第１色調整スイッチ５９を選択したときの画像処理回路３８により調整される。標準被写体は全体の状態が均一に固定されているため、観察画像中に領域を設定する必要がなく、簡易に正確な反射光の色調整（色再現性を高めること）ができる。この調整した反射光画像の画像信号の強度を蛍光画像の画像信号の強度比とを調整することで、有用な診断情報が得られる。
【００６０】
また、患者の体内（生体組織）で、蛍光を励起するための励起光を照射して得た蛍光画像の画像信号と、上記標準被写体を用いて第１色調整スイッチ５９を選択したときの画像処理回路３８により強度比が調整された複数の波長帯域の反射光画像の画像信号との強度比が所定の強度比となるように、第２色調整スイッチ６０を選択したときの画像処理回路３８により蛍光画像の画像信号の強度を調整することができ、蛍光強度が患者毎に異なっていても、一定の正確な色再現が可能となり、有用な診断情報が得られる。そして、生体組織から得た蛍光画像の画像信号の強度のみを調整するようにすれば、設定が困難な病変部の領域を設定する必要がなく、設定が容易な生体組織の正常部のみの領域設定を行うことで足り、その正常部での蛍光画像の画像信号の値から色調整が可能となる。
以上により、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂ等の製造バラツキによる色調バラツキ、患者毎に異なる蛍光強度バラツキの補正（色調整）を簡単かつ正確に行うことができる。
【００６１】
従って、本実施例の画像処理装置４Ａによれば、簡単な構成で十分に正常組織と病変組織とを識別し易い画像が得られる。
【００６２】
なお、画像処理回路３８は、ＲＧＢチャンネルのＢチャンネルに反射光の短波長側（ヘモグロビンの光の吸収帯を含む波長帯域）の画像信号、Ｇチャンネルに蛍光画像の画像信号、Ｒチャンネルに反射光の長波長側（ヘモグロビンの光の非吸収帯を含む波長帯域）の画像信号を割り当て、１つの画像として合成するように構成しても良い。
【００６３】
なお、本実施例では、画像処理装置４Ａは、画像処理回路３８がルックアップテーブル５１，５５を用いて構成されているものに本発明を適用しているが、本発明はこれに限定されず、画像処理回路３８がマトリクス回路や色調変換を用いて構成されているものに本発明を適用しても構わない。
【００６４】
また、本実施例では、画像処理装置４Ａは、入力される３つの画像信号のゲインを画像処理回路３８で調整するように構成されているが、本発明はこれに限定されず、例えば、プリアンプ３２やオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路３３又は、Ｄ／Ａ変換回路３９等で、入力される３つの画像信号のゲインを調整するように構成しても良い。
【００６５】
また、通常観察モードの色調整に反射光色調整回路５４を使用しても良い。
ユーザが電子内視鏡Ａ２の先端に、標準被写体６２を配置する。次いで、第１色調整スイッチ５９を選択する。反射光色調整回路５４では、標準被写体を被写体としたときに得られたＲ反射光信号（Ｔａ）、Ｇ反射光信号（Ｔｂ）、B反射光信号（Ｔｃ）に対し、次のような色調整（係数α’、β’の決定）を行う。
Ｔａ’＝Ｔａ×α’
Ｔｂ’＝Ｔｂ
Ｔｃ’＝Ｔｃ×β’
蛍光色調整回路５８では、入力信号を変換することなく出力する。
Ｔａ”＝Ｔａ’
Ｔｂ”＝Ｔｂ’
Ｔｃ”＝Ｔｃ’
以上により、回路を追加することなく、通常観察フィルタ２１の製造バラツキ等による色調バラツキを補正することが可能となる。
【００６６】
図１０は本発明の実施例２にかかる蛍光内視鏡装置に用いるＧ１フィルタ２２ｂの概略構成図、図１１は図１０に示した光学フィルタの透過率特性を示すグラフ、図１２は図１１の変形例にかかる光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。
本実施例のＧ１フィルタ２２ｂは、図１０に示すように、光学フィルタ６３と光学フィルタ６４とが接着剤６５を介して接合されて構成されている。
光学フィルタ６３は、誘電体（ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5等）の多層膜コートが施され、図１１の符号６６に示すように、波長５４０ｎｍ−５６０ｎｍのみの光を透過するバンドパスフィルタとなっている。
光学フィルタ６４は、誘電体（ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5等）の多層膜コートが施され、図１１の符号６７に示すように、波長５４０ｎｍ−５６０ｎｍの光の透過率が０．８％になるようなバンドカットフィルタとなっている。誘電体の多層膜コートを使用することでコート蒸着装置を用いて製造することが可能となり、光を吸収するNDフィルタに比べて透過率０．８％の製造バラツキを低減することが可能である。
なお、光学フィルタ６４の変形例として、図１２の符号６８に示すような特性を持つ金属単層膜(Ni等)によるコートを用いても良い。
また、Ｒ１フィルタ２２ａに関しても、Ｇ１フィルタ２２ｂと同様、２枚の光学フィルタが接着剤を介して接合されている構成をとればよい。
【００６７】
本実施例では、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂの透過率を０．８％程度に設定している。すなわち、励起光用フィルタ（Ｅ１フィルタ２２ｃ）の透過率の１００分の1以下に設定している。これにより、ＣＣＤ２８に到達する、Ｒ１フィルタでの反射光強度、Ｇ１フィルタでの反射光強度、Ｅ１フィルタによる蛍光強度を近くすることができる。よって、前記反射光のＣＣＤ出力のみが飽和することを回避できる。
また、本実施例では、Ｒ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂのそれぞれを、２枚の光学フィルタを接合して構成している。これにより、各光学フィルタの両面、計４面を用いた多層膜コートの設計・製造が可能となり、コートの設計・製造が容易となる。また、各光学フィルタの製造誤差の測定値を基に、製造誤差を相殺する組み合わせで光学フィルタを接合することで、高精度なＲ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂを製造することも可能である。
以上により、低透過率のＲ１フィルタ２２ａ、Ｇ１フィルタ２２ｂを高精度に製造することができる。それにより、画像処理装置３８の色調整で発生する電気ノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】通常観察用フィルタと蛍光観察用フィルタが設けられた切換フィルタの構成を示す図である。
【図３】（Ａ）は通常観察用フィルタの波長に対する透過率特性を示すグラフ、（Ｂ）は蛍光観察用フィルタの波長に対する透過率特性を示すグラフ、（Ｃ）は励起光カットフィルタの波長に対する透過率特性を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は通常観察モードで白い標準被写体を観察した場合のＣＣＤで受光した光強度の波長に対する特性を示すグラフ、（Ｂ）は蛍光観察モードで皮膚を観察した場合のＣＣＤで受光した光強度の波長に対する特性を示すグラフである。
【図５】（Ａ）は生体組織に対する蛍光画像の波長より得られる強度分布特性の一例を示すグラフ、（Ｂ）は生体組織に対する反射光画像の波長より得られる強度分布特性の一例を示すグラフである。
【図６】図１の蛍光内視鏡装置に備わる画像処理回路の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した画像処理回路に接続される設定スイッチの構成を示すブロック図である。
【図８】モニタに表示される合成画像に対して関心領域を設定する際の画像表示例を示す説明図である。
【図９】図７に示した設定スイッチに備わる色調整スイッチ６０の変形例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施例２にかかる蛍光内視鏡装置に用いるＧ１フィルタ２２ｂの概略構成図である。
【図１１】図１０に示したＧ１フィルタ２２ｂに備わる光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図１２】図１１の変形例にかかる光学フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１Ａ          内視鏡装置
２Ａ          電子内視鏡
３Ａ          光源装置
４Ａ          画像処理装置
５            モニタ
７            挿入部
８            先端部
９            ライトガイドファイバ
１０          光源用コネクタ
１１          ランプ駆動回路
１２          ランプ
１３          光源絞り
１４          切換フィルタ部
１５          コンデンサレンズ
１６          回転用モータ
１７          切換フィルタ
１８          ラック
１９          ピニオン
２０          移動用モータ
２１          通常観察用フィルタ
２１ａ        Ｒフィルタ
２１ｂ        Ｇフィルタ
２１ｃ        Ｂフィルタ
２２          蛍光観察用フィルタ
２２ａ        Ｒ１フィルタ
２２ｂ        Ｇ１フィルタ
２２ｃ        Ｅ１フィルタ
２４          照明レンズ
２５          対物レンズ系
２６          絞り
２７          励起光カットフィルタ
２８          ＣＣＤ
２９          スコープスイッチ
３１          ＣＣＤ駆動回路
３２          プリアンプ
３３          オートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路
３４          Ａ／Ｄ変換回路
３５          マルチプレクサ
３６          フレームメモリ
３７          制御回路
３８          画像処理回路
３９          Ｄ／Ａ変換回路
４３          設定スイッチ
５１、５５    ルックアップテーブル
５２、５６    パラメータ決定部
５３、５７    ＲＯＭ
５４          反射光色調整回路
５８          蛍光色調整回路
５９          第１色調整スイッチ
６０          第２色調整スイッチ
６１          正常組織の関心領域
６２          標準被写体
６３、６４    光学フィルタ
６５          接着剤
【図１】
0004716673.tif 000002
【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】
0004716673.tif 000010
【図１０】
0004716673.tif 000011
【図１１】
0004716673.tif 000012
【図１２】
0004716673.tif 000013