(57)【要約】      （修正有）【課題】病変部を適切に表示できる自家蛍光観察装置を提供する。【解決手段】参照光は参照光映像信号として、励起光は自家蛍光映像信号として、映像信号処理回路に入力する。自家蛍光正規化回路は、術者によって指示入力があった時には、自家蛍光映像信号を、参照光映像信号中の輝度信号と同じ輝度範囲に輝度値が分布するように正規化する第１正規化処理を実行し、正規化前後のピーク値の比率をKrefとして記憶し、その後、自家蛍光映像信号が入力される毎に、前記比率をＫとして算出し、ＫがKref以上であれば、前記自家蛍光信号が示す全画素の輝度値にKrefを乗ずる第２正規化処理を実行することによって正規化し直す。比較回路は、参照光映像信号中の輝度信号と正規化後の自家蛍光映像信号とを比較し、前者に対する後者の比率が所定閾値を上回っていれば、参照光映像信号を出力し、前記比率が前記所定閾値を下回っていれば、特定色の映像信号を出力する。【選択図】図１
2005040181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照光と励起光とを交互に被検物に照射する照明装置と、
前記参照光及び励起光が交互に照射された被検物の前記参照光の反射光による像及び前記励起光によって生じた自家蛍光による像を撮像して映像信号を出力する撮像装置と、
指示信号が入力される操作部材と、
前記照明装置によって前記被検物に前記参照光が照射されている間に前記撮像装置によって出力された映像信号を参照光映像信号として、前記照明装置によって前記被検物に前記励起光が照射されている間に前記撮像装置によって出力された映像信号を自家蛍光映像信号として、交互に取得する映像信号取得手段と、
前記操作部材を通じて指示信号が入力された時には、前記映像信号取得手段によって取得された前記自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値を前記参照光映像信号中の輝度信号と同じ輝度値の範囲に分布するように正規化する第１正規化処理を実行するとともに正規化前における前記輝度値のピーク値に対する前記正規化後の最大値の比率を第１増幅度として記憶し、その後、前記映像信号取得手段によって前記参照光映像信号及び前記自家蛍光映像信号の組が取得される毎に、当該自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値に対して前記第１正規化処理を実行するとともに正規化前における前記輝度値のピーク値に対する正規化後の最大値の比率を第２増幅度として算出し、当該第２増幅度が前記第１増幅度以上であった場合には、当該自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値に対して前記第１増幅度を乗ずる第２正規化処理を実行することによって正規化し直す正規化手段と、
各画素毎に、正規化後における各組の前記参照光画像信号中の輝度信号が示す輝度値と前記自家蛍光信号を構成する輝度値とを比較し、前者に対する後者の比率が所定閾値を上回っていれば、当該画素については前記映像信号取得手段によって取得された前記参照光映像信号を出力し、前者に対する後者の比率が所定閾値を下回っていれば、当該画素については所定色に対応した映像信号を出力する比較手段と、
前記比較手段によって出力した全画素分の映像信号に基づいて、１画面分の映像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする自家蛍光観察装置。
【請求項２】
前記参照光映像信号はカラー映像信号であり、前記輝度信号は、このカラー映像信号から抽出された各画素毎の輝度値を示す信号である
ことを特徴とする請求項１記載の自家蛍光観察装置。
【請求項３】
前記正規化手段は、前記映像信号取得手段によって前記参照光映像信号及び前記自家蛍光映像信号が取得される毎に、当該参照光映像信号中の輝度信号を、そのピーク値が所定スケールにおける最高値をとり、その最低輝度値が当該スケールにおける最低値をとり、その中間輝度値が前記ピーク値に対する比率に応じた当該スケール中の値をとるように正規化するとともに、当該自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値を、前記ピーク値に対応した画素の輝度値が前記スケールにおける最高値をとり、その最低輝度値が当該スケールにおける最低値をとり、その中間輝度値が前記ピーク値に対応する画素の輝度値に対する比率に応じた当該スケール中の値をとるように、前記第１正規化処理を実行し、
前記比較手段は、正規化された前記参照光映像信号中の輝度信号が示す輝度値と、正規化された前記自家蛍光映像信号を構成する輝度値とを、比較する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の自家蛍光観察装置。
【請求項４】
前記所定色に対応した映像信号は、所定色を前記表示手段に表示させるための映像信号である
ことを特徴とする請求項１記載の自家蛍光観察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光に基づいて体腔内を撮像して、異常部を特定色にて示す画像を生成することができる自家蛍光観察装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体に対して特定波長の励起光を照射すると、生体から蛍光が発せられることが知られている（この蛍光は「自家蛍光」と言われる）。さらに、図６のスペクトラムに示されるように、自家蛍光の強度（特に、緑光領域の強度）は生体の病変組織（腫瘍，癌）から発生するものの方が正常組織から発生するものよりも低いので、画像として表されると、病変組織を内包した病変部位が正常組織のみからなる正常部位よりも暗く表示されることも、知られている。なお、図６においては、各組織から発する自家蛍光のスペクトラムを、正常組織からの自家蛍光中最大の蛍光強度を示す波長成分の当該蛍光強度を“１”として、正規化して示してある。
【０００３】
このような知識をベースに、内視鏡を通じて生体の自家蛍光を撮像し、生体が正常であるか異常であるかの診断に供される自家蛍光画像を表示する自家蛍光観察装置が、提案されている。例えば、下記特許文献１や特許文献２に記載されたものでる。
【０００４】
ところで、生体の病変部位は、上述した理由に因り、発生する蛍光の強度が低いために、撮像素子によって撮像された映像内において暗く写るのであるが、管腔の奧や凸部の陰のように励起光が届かない部分もまた、蛍光を発することができないために、同映像内において暗く写ってしまう。但し、後者のような部分は、病変部位として検出されるべきでないので、病変部位から識別されなければならない。
【０００５】
そのために、励起光を生体に照射して自家蛍光による像を撮像する直前又は直後に、可視光である照明光（参照光）を同じ生体に照射してその反射光による像を撮像し、後者において明るいが前者において暗い部分のみを病変部位を示すものとして特定し、後者によるカラー画像中において特定色にて示していた。
【０００６】
但し、自家蛍光のレベルは、照明光の反射光に比べて格段に弱いので、撮像素子から出力された生の映像信号同士を比較することはできない。そのため、夫々の映像信号中の各画素の輝度値を、そのピーク値が“１”，その最低値が“０”をとるスケール内に分布させることによって、正規化する必要があった。このように正規化した後に、前者の輝度値に対する後者の輝度値の比率を算出し、算出した比率が所定比率より暗い画素からなる部分のみを、病変部位として特定していたのである。このようにすれば、正常部位中の最も明るい部分は、両映像信号中において共に“１”をとり、正常部位中のそれ以外の部分も、両映像信号中においてほぼ等しい値をとるので、病変部位のみが特定されるのである。
【０００７】
【特許文献１】
特表２００２−５３５０２５号公報
【特許文献２】
特開２００３−３６４３６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内視鏡の先端が病変部に近づきすぎてしまった場合には、撮像素子によって撮影される映像全体に病変部が写ってしまう。その結果、自家蛍光を撮像して得られた映像信号中では、異常部位に相当する画素の輝度値がピークとなってしまうので、これを照明光の反射光を撮像して得られた映像信号（正規化された映像信号）と比較しても、両者のレベルが殆ど同じとなってしまう。その結果、病変部を適正に特定できなくなって、カラー画像中において病変部を特定色にて表示することができなくなってしまう。
【０００９】
本発明の課題は、一時的に映像中に正常部位が含まれなくなっても、自家蛍光に基づく映像信号を、照明光の反射光に基づく映像信号と比較することによって病変部を適切に特定できるレベルに、正規化することができる自家蛍光観察装置を、提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。即ち、本発明による自家蛍光観察装置は、参照光と励起光とを交互に被検物に照射する照明装置と、前記参照光及び励起光が交互に照射された被検物の前記参照光の反射光による像及び前記励起光によって生じた自家蛍光による像を撮像して映像信号を出力する撮像装置と、指示信号が入力される操作部材と、前記照明装置によって前記被検物に前記参照光が照射されている間に前記撮像装置によって出力された映像信号を参照光映像信号として、前記照明装置によって前記被検物に前記励起光が照射されている間に前記撮像装置によって出力された映像信号を自家蛍光映像信号として、交互に取得する映像信号取得手段と、前記操作部材を通じて指示信号が入力された時には、前記映像信号取得手段によって取得された前記自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値を前記参照光映像信号中の輝度信号と同じ輝度値の範囲に分布するように正規化する第１正規化処理を実行するとともに正規化前における前記輝度値のピーク値に対する前記正規化後の最大値の比率を第１増幅度として記憶し、その後、前記映像信号取得手段によって前記参照光映像信号及び前記自家蛍光映像信号の組が取得される毎に、当該自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値に対して前記第１正規化処理を実行するとともに正規化前における前記輝度値のピーク値に対する正規化後の最大値の比率を第２増幅度として算出し、当該第２増幅度が前記第１増幅度以上であった場合には、当該自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値に対して前記第１増幅度を乗ずる第２正規化処理を実行することによって正規化し直す正規化手段と、各画素毎に、正規化後における各組の前記参照光画像信号中の輝度信号が示す輝度値と前記自家蛍光信号を構成する輝度値とを比較し、前者に対する後者の比率が所定閾値を上回っていれば、当該画素については前記映像信号取得手段によって取得された前記参照光映像信号を出力し、前者に対する後者の比率が所定閾値を下回っていれば、当該画素については所定色に対応した映像信号を出力する比較手段と、前記比較手段によって出力した全画素分の映像信号に基づいて、１画面分の映像を表示する表示手段とを、備えたことを特徴とする。
【００１１】
このように構成されると、被検体における正常部位であることが確実な部分が撮像装置によって撮像されている時に、術者によって指示信号が操作部材を介して入力されると、その直後に映像信号取得手段によって取得された自家蛍光映像信号に対して、この自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値を参照光映像信号中の輝度信号と同じ輝度値の範囲に分布させるための第１正規化処理が実行され、正規化前における前記輝度値のピーク値に対する前記正規化後の輝度値の比率が算出される。この場合、ピーク値は被検体における正常部位に相当する画素の輝度値であることが確実なので、この比率は、第１増幅度として記憶される。
【００１２】
その後、映像信号取得手段が参照光映像信号と自家蛍光映像信号との組を取得する毎に、自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値に対して、同じ組の参照光映像信号中の輝度信号と同じ輝度値の範囲に分布させるために第１正規化処理が実行され、正規化前における前記輝度値のピーク値に対する前記正規化後の輝度値の比率が第２増幅度として算出され、この第２増幅度が第１増幅度と比較される。そして、第２増幅度が第１増幅度を下回って入れば、処理された自家蛍光映像信号におけるピーク値は、自家蛍光の強度が比較的強い正常部位に相当する画素の輝度値であることが確実であるので、第１正規化処理によって正規化された自家蛍光映像信号が、比較手段による比較対象となる。この場合、正常部位においては、第１正規化を通じて自家蛍光映像信号を構成する輝度値が参照光映像信号中の輝度信号の輝度値とほぼ同レベルとなっているので、正常部位であることを表示するための参照光映像信号が出力され、異常部位においては、第１正規化を通じて自家蛍光映像信号を構成する輝度値が参照光映像信号中の輝度信号の輝度値よりも低くなっているので、病変部位であることを示す特定色の映像信号が出力され、表示手段によって１画面分の映像として表示される。
【００１３】
一方、第２増幅度が第１増幅度を上回っていれば、処理された自家蛍光映像信号におけるピーク値は、自家蛍光の強度が比較的弱い病変部位に相当する画素の輝度値であることが確実であるので、正規化前における自家蛍光映像信号を構成する各画素の輝度値に対して第１増幅度を乗ずる第２正規化処理が実行され、この第２正規化処理によって正規化された自家蛍光映像信号が比較手段による比較対象となる。この場合、映像の全体において、第２正規化を通じて自家蛍光映像信号を構成する輝度値が参照光映像信号中の輝度信号の輝度値よりも低くなっているので、病変部位であることを示す特定色の映像信号が出力され、表示手段によって１画面分の映像として表示される。
【００１４】
本発明において、正規化手段は、参照光映像信号中の輝度信号については正規化を行うことなく自家蛍光映像信号についてのみ正規化処理を実行しても良いし、参照光映像信号中の輝度信号に対して、所定スケールの所定輝度範囲にその輝度値が分布するように正規化するとともに、自家蛍光映像信号に対して、同スケールの同輝度範囲にその輝度値が分布するように第１正規化処理を実行しても良い。
【００１５】
また、本発明において、参照光映像信号は、モノクロ信号であっても良いし、カラー画像信号であっても良い。前者の場合には、参照光映像信号自体が輝度信号であり、後者の場合には、カラー画像信号から抽出された各画素毎の輝度値を示す信号が輝度信号となる。なお、前者の場合には、表示手段は、前記参照光映像信号を、前記所定色の映像信号による色とは別の色で表示すれば良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による自家蛍光観察装置の実施の形態を説明する。
〔電子内視鏡装置の構成〕
図１は、本実施形態による自家蛍光観察装置１０の概略構成図である。図１において、自家蛍光観察装置１０は、内視鏡の一種である電子内視鏡１１と、この電子内視鏡１１に接続された光源装置１２と、この光源装置１２に接続されたモニター１５とから、構成されている。以下、これらの各装置の説明を、個別に行う。
【００１７】
電子内視鏡１１は、図１ではその内部構成を示すために模式化されているが、実際には、図２に示す外観形状を有している。即ち、この電子内視鏡１１は、被験者の体腔内に挿入される体腔内挿入部１１０，この体腔内挿入部１１０の基端に取り付けられた操作部１１１，この操作部１１１の側面から延出したライトガイド可撓管１１２，このライトガイド可撓管１１２の先端に取り付けられたコネクタ１１３から、構成される。
【００１８】
図１に示すように、体腔内挿入部１１の先端には、少なくとも二つの貫通孔が穿たれており、その一方には負レンズからなる配光レンズ１１０２が、他方には正のパワーを有するレンズ群である対物光学系１１０３が、夫々、嵌め込まれている。この体腔内挿入部１１内には、対物光学系１１０３の前方における所定作動距離だけ離れた位置に在る被検物の当該対物光学系１１０３による実像を撮像する撮像素子（カラーＣＣＤ）１１０４が、配置されている。これら対物光学系１１０３及び撮像素子１１０４が、撮像装置に相当する。
【００１９】
なお、この体腔内挿入部１１０の先端近傍における外周面には、図示せぬアタッチメントの装着の有無を検出するためのセンサ１１０７が埋め込まれている。
【００２０】
また、この体腔内挿入部１１０の先端部（撮像素子１１０４が収容されている箇所）は、硬質部材から構成されているが、それよりも操作部１１１側の部分は可撓性を有する構造を有している。さらに、この可撓性を有する部分のうち先端側の所定長さの範囲は、体腔内挿入部１１０の中心軸に直交する軸を中心に互いに傾動自在に接続された多数のセグメントが組み込まれた湾曲部として、構成されている。
【００２１】
操作部１１１には、この湾曲部の最前のセグメントにその先端が取着された複数（２又は４）本のワイヤーを選択的に引き込むことによって湾曲部を任意の方向に任意の角度湾曲させることができるプーリー（図示略）が内蔵されており、このプーリーと同軸に取り付けられたアングルノ１１１１が、その側面に取り付けられている。更に、この操作部１１１の他の側面（アングルノブ１１１１が取り付けられている側面に隣接する側面）には、後述する光源装置１２に各種の指示信号を入力するためのものを含む多数のボタンが取り付けられている。そのうちの一つが、後述する蛍光観察モード時において「増幅度（Ｋｒｅｆ）」を登録するために押下され、これによって指示信号が入力される操作部材としての操作スイッチ１１１２である。
【００２２】
上述した体腔内挿入部１１０の先端から操作部１１１，ライトガイド可撓管１１２を経てコネクタ１１３に至る管路内には、後述するように光源装置１２によって導入された白色照明光及び励起光をガイドするためのライトガイドファイババンドル（以下、「ライトガイド」という）１１０１，撮像素子１１０４に駆動電源，読出信号，等の制御信号（以下、「撮像素子制御信号」と総称する）を伝えるための制御信号線１１０５，撮像素子１１０４から出力された映像信号（各画素毎のＲＧＢ各色の輝度値を表すアナログ信号）を光源装置１２に伝達する映像信号線１１０６，センサ１１０７や操作スイッチ１１１２に繋がる各種信号線が、夫々引き通されている。なお、ライトガイド１１０１の射出端は、そこから射出された照明光が、配光レンズ１１０２を通じて、対物光学系１１０３及び撮像素子１１０４による画角よりも若干大きい配光角にて発散される位置に、固定されている。
【００２３】
コネクター１１３内には、更に、制御信号線１１０５を介して撮像素子１１０４に撮像素子制御信号を供給するドライバー１１３３，及び、当該電子内視鏡１１の特性に関するデータを保持しているＲＯＭ１１３４が、内蔵されている。また、このコネクター１１３の先端面からは、ライトガイド１１０１の入射端が挿入されて固定された金属管からなる導光管１１３１，及び、各種電極が組み込まれた電気コネクタ１１３２が、ともに垂直に突出している。この電気コネクタ１１３２に含まれる各種電極は、映像信号線１１０６，センサ１１０７に接続された信号線，操作スイッチ１１１２に接続された信号線，ＲＯＭ１１３４，ドライバー１１３３に、夫々導通している。
【００２４】
光源装置１２のハウジングの側面には、電子内視鏡１１のコネクター１１３の先端が嵌め込まれるコネクタ受け（図示略）が、形成されている。このコネクタ受け内には、コネクター１１３がこのコネクタ受けに装着された時に、電気コネクタ１１３２中の各種電極に夫々接触する多数の電極からなるソケット，及び、導光管１１３１が挿入される保持穴が、設けられている。
【００２５】
この光源装置１２内には、初段映像信号処理回路１２０，この初段映像信号処理回路１２０に接続された映像信号処理回路１２１，この映像信号処理回路１２１に接続された後段映像信号処理回路１２３，これら初段映像信号処理回路１２０，映像信号処理回路１２１及び後段映像信号処理回路１２２に夫々接続されたタイミング発生回路１２４，このタイミング発生回路１２４に更に接続されたシステムコントロール回路１２５及び第１モータ１２８，システムコントロール回路１２５に更に接続された切断回路１２６，第２モーター１２９，位置検出センサー１３１，角度検出センサー１３３及びランプ１２７を主要回路部品として、構成されている。
【００２６】
また、コネクター１１３が光源装置のコネクタ受けに装着された状態においては、撮像素子１１０４は、映像信号線１１０６を通じて初段映像信号回路１２０に接続され、操作スイッチ１１１２はシステムコントロール回路１２５に接続され、センサー１１０７は切断回路１２６に接続され、ＲＯＭ１１３４はシステムコントロール回路１２５に接続され、ドライバー１１３３はタイミング発生回路１２４に接続される。また、この状態において、導光管１１３１は、ランプ１２７から射出される光（白色照明光，励起光）の光路上に、その光路と同軸に配置される。
【００２７】
切断回路１２６は、光源装置１２の動作モード（通常観察モード又は蛍光観察モード）の切り換えを、システムコントロール回路１２５に指示する回路であり、図示せぬフットスイッチの状態やセンサー１１０７によるアタッチメントの検出結果等に従って、動作モードを切り換える。
【００２８】
システムコントロール回路１２５は、ランプ１２７を点灯させ、当該光源装置１２に装着されている電子内視鏡１２の特性をＲＯＭ１１３４から読み取り、その特性に応じた動作周期にて、現在の動作モード（通常観察モード又は蛍光観察モード）に従って各ブロック（初段映像信号処理回路１２０，映像信号処理回路１２１，後段映像信号処理回路１２３，第１モーター１２８，ドライバー１１３３）を動作させる様、タイミング発生回路１２４に指示を入力する。
【００２９】
第１モータ１２８は、ランプ１２７から射出される光の光路と平行な方向にその駆動軸を向けた状態で、移動テーブル１３２上に固定されている。この移動テーブル１３２は、第２モーター１２９によって駆動され、蛍光観察モード時においてはランプ１２７から射出される光の光路に接近した第１位置へ、通常観察モード時においてはこの光路から離反した第２位置へと、第１モーター１２８をこの光路に直交する方向に移動させる。なお、この第２モータ１２９及び移動テーブル１３２によって移動される第１モーター１２８の位置は、位置検出センサー１３１によって検出されて、システムコントロール回路１２５にフィードバックされている。
【００３０】
一方、第１モーター１２８の駆動軸の先端には、この第１モーター１２８が上記第１位置に存在するときにランプ１２７からの光の光路に進入するとともに同モーター１２８が上記第２位置に存在するときに同光路から退避できる外径を有する円板状の回転フィルター１３０が、固着されている。図３の正面図に示されるように、この回転フィルター１３０には、第１モーター１２８が上記第１位置にあるときに当該回転フィルター１３０の回転に伴って上記光路の中心が相対的に通過する軌跡に沿って、約２７０度の中心角を有する円弧状のスリット１３０ａが、形成されている。このスリット１３０ａにおける円周方向に２／３の部分（即ち、中心角１８０度の部分）には、ランプ１２７から射出される光のうち４００ｎｍ〜４５０ｎｍの成分のみを透過させる励起光透過フィルター１３４が、嵌め込まれている。また、同スリット１３０ａにおける残り１／３の部分（即ち、中心角９０度の部分）には、ランプ１２７から射出される光の全波長成分（即ち、可視帯域の参照光である白色照明光）を透過させる全波長透過フィルター１３５が、嵌め込まれている。従って、蛍光観察モード時においては、タイミング発生回路１２４によって第１モーター１２８が回転され、回転フィルター１３０が一回転する周期の間に、その半分の期間だけ励起光がライトガイド１１０１に入射され、１／４の期間だけ白色照明光がライトガイド１１０１に入射され、残りの１／４の期間には何ら光がライトガイド１１０１に入射されない。なお、この回転フィルター１３０の回転角（即ち、どのフィルター１３４，１３５が光路に挿入されているか）は、第１モーター１２８の回転軸の基端に取り付けられた角度検出センサー１３３によって検出されて、システムコントロール回路１２５にフィードバックされている。これら、システムコントロール回路１２５，ランプ１２７，タイミング発生回路１２４，第１モーター１２８，回転フィルター１３０，ライトガイド１１０１，配光レンズ１１０２が、照明装置に相当する。
【００３１】
初段映像信号処理回路１２０は、タイミング発生回路１２４から通常観察モードで動作することが指示されている間は、画像信号線１１０６を通じて撮像素子１１０４から入力されるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色毎のアナログ輝度信号の形式をデジタル信号に変換し、ホワイトバランス補正，ＲＧＢ−Ｙ／Ｃ信号変換等の処理を施して、出力する。また、初段映像信号処理回路１２０は、タイミング発生回路１２４から蛍光観察モードで動作することが指示されている間は、白色照明光がライトガイド１１０１に導入されて被検物に照射されている期間中においては、上述した通常観察モードの場合と同様に動作して、撮像素子１１０４からの映像信号を奇数フィールドの映像信号（参照光映像信号）として取得し、励起光がライトガイド１１０１に導入されて被検物に照射されている期間中においては、映像信号線１１０６を通じて撮像素子１１０４から入力される映像信号を構成するＧ（緑）のアナログ輝度信号の形式をデジタル信号に変換して、偶数フィールドの映像信号（自家蛍光映像信号）として取得する。この初段映像信号処理回路１２０での処理によって取得された映像信号は、映像信号処理回路１２１に入力される。
【００３２】
映像信号処理回路１２１には、多数の画像メモリの他、タイミング発生回路１２４から蛍光観察モードで動作するように指示されている間に初段映像信号処理回路１２０から入力された奇数フィールドの映像信号中の輝度信号（Ｙ）を、０〜１のスケール内において、そのピーク値が“１”をとり、その最低値が“０”をとり、中間値がピーク値に対する比率に応じた値をとるように正規化する参照光正規化回路１２１０，偶数フィールドの映像信号（以下、「自家蛍光映像信号」という）を、同じく０〜１のスケール内において、そのピーク値（参照光映像信号のピーク値と同じ画素の輝度値）が“１”をとり、その最低値が“０”をとり、中間値がピーク値に対する比率に応じた値をとるように正規化する第１正規化処理，及び、同映像信号に後述する第１増幅度（Ｋｒｅｆ）を乗ずることによって正規化する第２正規化処理を実行する自家蛍光正規化回路１２１１，及び、両正規化回路１２１０，１２１１によって夫々正規化された映像信号同士の比率（画素比率）を各画素毎に比較する比較回路１２１２を、含んでいる。これら参照光正規化回路１２１０及び自家蛍光正規化回路１２１１が正規化手段に相当し、比較回路１２１２が比較手段に相当する。
【００３３】
そして、映像信号処理回路１２１は、タイミング発生回路１２４から通常観察モードで動作する様に指示されている間は、初段映像信号処理回路１２０から入力された映像信号を、そのまま後段映像信号処理回路１２３に伝達する。
【００３４】
一方、タイミング発生回路１２４から蛍光観察モードで動作する様に指示されている間は、映像信号後段映像処理回路１２１は、操作スイッチ１１１２がオンされていれば、自家蛍光正規化回路１２１１を用いて、前段映像信号処理回路１２０から入力された自家蛍光映像信号を、上記第１正規化処理を実行することによって正規化し、その正規化前のピーク値に対する正規化後の値（１）の比率を、第１増幅度「Ｋｒｅｆ」として画像メモリに記憶する。その後、操作スイッチ１１１２がオフされれば、参照光正規化回路１２１０を用いて、初段映像信号処理回路１２４から入力された参照光映像信号を正規化するとともに、自家蛍光正規化回路１２１１を用いて、初段映像信号処理回路１２４から続けて入力された自家蛍光映像信号を、前記第１正規化処理を実行することによって正規化する。但し、自家蛍光正規化回路１２１１での正規化前のピーク値に対する正規化後の値（１）の比率「Ｋ」（第２増幅度）が「Ｋｒｅｆ」以上であれば、当該自家蛍光映像信号を、その全画素の輝度値を「Ｋｒｅｆ」倍する第２正規化処理を実行することによって正規化し直す。そして、各画素毎に、比較回路１２１２を用いて、正規化後の参照光映像信号に対する自家蛍光映像信号の比率（画素比率）を算出し、画素比率が所定閾値未満であれば正規化前の参照光映像信号を出力し、画素比率が所定閾値以上であれば所定色（例えば、青）に対応した映像信号（疑似カラー映像信号）を出力する。
【００３５】
後段映像信号処理回路１２３は、映像信号処理回路１２１から順次入力された１画面分の映像信号を、ＹＣＣカラー信号のまま，若しくは、ＮＴＳＣフォーマットに従ったビデオ信号に変換して、モニター１５に出力する。モニター１５は、後段映像信号処理回路１２３から入力された映像信号に基づいて、映像を表示する。これら後段映像信号処理回路１２３及びモニター１５が、表示手段に相当する。
【００３６】
次に、以上に概略動作が説明された映像信号処理回路１２１の蛍光モードにおける動作を、図４及び図５のフローチャートに基づいて説明する。蛍光モードで動作する場合には、映像信号処理回路１２１は、Ｓ００１において、システムコントロール１２５によって指示されたタイミング回路１２４からの入力信号に基づいて、操作スイッチ１１１２がＯＮされているか否かをチェックする。そして、操作スイッチ１１１２がＯＮされている場合には、映像信号処理回路１２１は、Ｋｒｅｆ記憶処理を実行する。
【００３７】
図５は、このＳ００２にて実行されるＫｒｅｆ記憶処理サブルーチンを示すフローチャートである。このサブルーチンに入って最初のＳ１０１では、映像信号処理回路１２１は、タイミング発生回路１２４から指示されたタイミングが偶数フィールドであるか奇数フィールドであるかをチェックする。そして、映像信号処理回路１２１は、偶数フィールドである場合には、奇数フィールドが指示されるのを待ち、奇数フィールドとなると、処理をＳ１０２へ進める。
【００３８】
Ｓ１０２では、映像信号処理回路１２１は、初段映像信号処理回路１２０から入力された参照光映像信号を取り込む。
【００３９】
次のＳ１０３では、映像信号処理回路１２１は、取り込んだ参照光映像信号に対してビデオガンマの逆補正を施し、リニアな信号として処理する。
【００４０】
次のＳ１０４では、映像信号処理回路１２１は、Ｓ１０３での処理後における参照光映像信号から輝度信号（Ｙ）を抽出し、輝度値のヒストグラムを作成する。
【００４１】
次のＳ１０５では、映像信号処理回路１２１は、Ｓ１０４にて作成したヒストグラム中における最大輝度値が“１”となり、最小輝度値が“０”となり、中間輝度値が最大輝度値との比率に応じた値（０〜１）をとるように、参照光映像信号中の輝度信号（Ｙ）を正規化する。
【００４２】
次のＳ１０６では、映像信号処理回路１２１は、タイミング発生回路１２４から偶数フィールドが指定されるのを待って、初段映像信号処理回路１２０から自家蛍光映像信号を取り込む。
【００４３】
次のＳ１０７では、映像信号処理回路１２１は、取り込んだ自家蛍光映像信号に対してビデオガンマの逆補正を施す。
【００４４】
次のＳ１０８では、映像信号処理回路１２１は、参照光映像信号中において上記最大輝度値をとった画素と同じ画素の輝度値（ピーク値）が“１”となり、最小輝度値が“０”となり、中間輝度値がピーク値との比率に応じた値（０〜１）をとるように、自家蛍光映像信号を正規化する（第１正規化処理）。このとき、正規化後における値“１”の正規化前におけるピーク値に対する比率（第１増幅度）を、Ｋｒｅｆとして画像メモリに記憶する。
【００４５】
次のＳ１０９では、映像信号処理回路１２１は、各画素（自家蛍光映像信号及び参照光映像信号の輝度信号における座標値を共通とする個々の画素）毎に、画素比率（＝正規化された自家蛍光映像信号における値／正規化された参照光映像データの輝度信号における値）を算出する。この画素比率を全画素について算出すると、映像信号処理回路１２１は、次に、各画素毎に参照光映像信号及び特定色の疑似カラー画像信号の何れかを出力するためのＳ１１０乃至Ｓ１１４のループ処理を、実行する。
【００４６】
このループに入って最初のＳ１１０では、映像信号処理回路１２１は、チェック対象画素を走査順に一つ特定する。
【００４７】
次のＳ１１１では、Ｓ１１０にて特定されたチェック対象画素についてＳ１０９にて算出された画素比率が所定閾値よりも小さいか否かを、チェックする。そして、画素比率が所定閾値よりも小さければ、映像信号処理回路１２１は、Ｓ１１２において、チェック対象画素が正常部位に相当することを示すために、当該チェック対象画素についての参照光映像信号（正規化前における輝度信号を含む）を、後段映像処理回路１２３に出力する（後段映像信号処理回路１２３は、受信した参照光映像信号に対して所定の画像処理を施した上で、当該チェック対象画素としてモニター１５上に表示する。）。一方、画素比率が所定値よりも小さければ、映像信号処理回路１２１は、Ｓ１１３において、チェック対象画素が病変部位に相当することを示すために、一画素分の疑似カラー映像信号を、後段映像処理回路１２３に出力する（後段映像信号処理回路１２３は、受信した疑似カラー映像信号に対して所定の画像処理を施した上で、当該チェック対象画素としてモニター１５上に表示する。）。
【００４８】
Ｓ１１２又はＳ１１３を完了すると、映像信号処理回路１２１は、Ｓ１１４において、全画素についてＳ１１２又はＳ１１３の処理を実行したか否かをチェックする。そして、未だ全画素についてＳ１１２又はＳ１１３の処理を実行完了していなければ、映像信号処理回路１２１は、処理をＳ１１０に戻す。これに対して、全画素についてＳ１１２又はＳ１１３の処理を実行完了した場合には、映像信号処理回路１２１は、このＫｒｅｆ記憶処理を終了して、処理を図４のメインルーチンに戻す。
【００４９】
この時点において、モニター１５上には、被検体の映像が表示されているが、上述したＫｒｅｆ記憶処理サブルーチンの内容に従い、映像中に正常部位が含まれていれば、病変部のみが特定色で示された疑似カラー画像として表示されるが、映像全体に病変部が写っている場合には、逆に、疑似カラー画像が全く含まれていない状態となっている。そこで、術者は、明らかに正常部位であることが判っている箇所のみを撮像させている場合であり且つモニター１５上に表示された画像中に疑似カラー画像を含まれていなければ、操作スイッチ１１１２から指を離す。若しくは、明らかに異常部位であることが判っている箇所を含む領域を撮像させている場合であり且つモニター１５上に表示された画像中に疑似カラー画像を含まれていれば、操作スイッチ１１１２から指を離す。それ以外の場合には、術者は、正しいＫｒｅｆを未だ記憶できていないとして、操作スイッチ１１１２を押したままにする。
【００５０】
処理が戻された図４のメインルーチンにおいて、映像信号処理回路１２１は、Ｓ００２の完了後に処理をＳ００１に戻し、操作スイッチ１１１２がオフされたか否かをチェックする。そして、未だ操作スイッチ１１１２がオンされたままであれば処理をＳ００２に進めてＫｒｅｆ記憶処理を再実行し、操作スイッチ１１１２がオフされていれば、処理をＳ００３へ進める。
【００５１】
Ｓ００３では、映像信号処理回路１２１は、タイミング発生回路１２４から指示されたタイミングが偶数フィールドであるか奇数フィールドであるかをチェックする。そして、映像信号処理回路１２１は、偶数フィールドである場合には、奇数フィールドが指示されるのを待ち、奇数フィールドとなると、処理をＳ００４へ進める。
【００５２】
Ｓ００４乃至Ｓ００９では、映像信号処理回路１２１は、図５におけるＳ１０２乃至Ｓ１０７と同じ処理を実行する。
【００５３】
次のＳ０１０では、映像信号処理回路１２１は、参照光映像信号中において上記最大輝度値をとった画素と同じ画素の輝度値（ピーク値）が“１”となり、最小輝度値が“０”となり、中間輝度値がピーク値との比率に応じた値（０〜１）をとるように、自家蛍光映像信号を正規化する（第１正規化処理）。このとき、正規化後における値“１”の正規化前におけるピーク値に対する比率（第２増幅度）を、Ｋとして画像メモリに記憶する。
【００５４】
次のＳ０１１では、映像信号処理回路１２１は、Ｓ０１０にて算出した第２増幅度ＫがＳ００２にて画像メモリに記憶した第１増幅度Ｋｒｅｆよりも小さいか否かをチェックする。そして、ＫがＫｒｅｆより小さければ、映像信号処理回路１２１は、処理をＳ０１３へ進める。これに対してＫがＫｒｅｆ以上であれば、映像中に正常部が全く写っていないために、自家蛍光映像信号における病変部を示す画素の画素値が“１”となるように正規化された場合であるので、映像信号処理回路１２１は、（正規化前における）自家蛍光映像信号に各画素の輝度値にＫｒｅｆを乗ずることによって、自家蛍光映像信号を正規化し直す（第２正規化処理）。Ｓ０１２を完了すると、映像信号処理回路１２１は、処理をＳ０１３へ進める。
【００５５】
Ｓ０１３乃至Ｓ０１８では、映像信号処理回路１２１は、図５におけるＳ１０９乃至Ｓ１１４と同じ処理を実行する。そして、全画素につきＳ０１６又はＳ０１７の処理を終了したとＳ０１８にて判断した場合には、映像信号処理回路１２１は、処理をＳ００１に戻す。この時点でモニター１５上に表示されている映像中においては、正常部はほぼ確実に通常カラー画像（参照光画像）として表示され、病変部はほぼ確実に疑似カラー画像として表示されている。なお、映像の全体に病変部が大きく写っているときには、正常部における参照光映像データ中の輝度信号及び自家蛍光映像データ中の輝度値とに基づいて予め算出されたＫｒｅｆに応じて、自動的に自家蛍光映像信号が正規化され直されるので、病変部における自家蛍光映像データの輝度値は、参照光映像データの輝度信号の輝度値よりも確実に低くなるので、映像全体に写った病変部の全域が、疑似カラー画像として表示される。
【００５６】
このモニター１５上に表示されている映像を見た術者は、病変部位が正しく表示されていないと判断した場合には、操作スイッチ１１１２を押し直す。すると、Ｋｒｅｆが新たに設定され直される。
【００５７】
以上に説明した実施形態においては、内視鏡として電子内視鏡１１が用いられていたが、電子内視鏡の代わりに、ファイバースコープとその接眼部に装着されたテレビカメラとの組合せが用いられても良い。また、上記実施形態においては、参照光と励起光とがともにライトガイド１１０１を通じて導かれていたが、内視鏡の鉗子チャンネルに挿通された専用のファイバープローブを通じて励起光が導かれても良い。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明による自家蛍光観察装置によれば、一時的に映像中に正常部位が含まれなくなっても、自家蛍光に基づく映像信号を、照明光の反射光に基づく映像信号と比較することによって病変部を適切に特定できるレベルに、正規化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である自家蛍光観察装置の構成図
【図２】電子内視鏡の外観図
【図３】回転フィルターの正面図
【図４】蛍光観察モードにおける映像信号処理回路の動作を示すフローチャート
【図５】図４のＳ００２にて実行されるＫｒｅｆ記憶処理サブルーチンの内容を示すフローチャート
【図６】正常組織及び病変組織からの自家蛍光のスペクトラムを示すグラブ
【符号の説明】
１０  自家蛍光観察装置
１１  電子内視鏡
１２  光源装置
１５  モニター
１２０  初段映像信号処理回路
１２１  映像信号処理回路
１２７  ランプ
１２８  第１モーター
１３０  回転フィルター
１１０１  ライトガイド
１１０２  配光レンズ
１１０３  対物レンズ
１１０４  撮像素子
１２１０  参照光正規化回路
１２１１  自家蛍光正規化回路
１２１２  比較回路
【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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