(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光の照射を受けた生体組織から発せられた蛍光を特定の波長領域において検出することにより得られた第１の蛍光画像と、前記蛍光を前記特定の波長領域とは異なる波長領域において検出することにより得られた第２の蛍光画像もしくは参照光の照射を受けた前記生体組織によって反射された反射参照光を検出することにより得られた反射参照光画像とに基づく演算により、前記生体組織までの距離を補正した前記生体組織の組織性状を表す組織性状画像を作成し、該組織性状画像を表示する蛍光画像表示装置において、
前記組織性状画像に含まれる各画像領域について、該領域が規定値以上の光量を受光した異常受光領域であるか、あるいは前記規定値未満の光量を受光した正常受光領域であるかを前記各画像のいずれかに基づいて判定する判定手段と、該判定手段の出力に応じて前記異常受光領域を前記正常受光領域とは異なる形態で表示する異常領域表示手段とを備え、
前記規定値が、所定距離離れた前記正常組織への前記励起光の照射により該正常組織から発せられた蛍光を検出して得られた前記第１の蛍光画像と前記第２の蛍光画像の少なくとも一方の検出値の平均値に該検出値のバラツキを表す値を加算した値に基づいて定められたものであることを特徴とする蛍光画像表示装置。
【請求項２】
前記異常領域表示手段が、前記組織性状画像が静止画像として表示されたときにのみ、前記異常受光領域を前記正常受光領域とは異なる形態で表示するものであることを特徴とする請求項１記載の蛍光画像表示装置。
【請求項３】
前記組織性状画像が蛍光収率を表すものであることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光画像表示装置。
【請求項４】
前記組織性状画像が規格化蛍光強度を表すものであることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光画像表示装置。
【請求項５】
前記蛍光画像表示装置が生体内に挿入する内視鏡挿入部を有する内視鏡装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の蛍光画像表示装置。
【請求項６】
前記励起光を射出する光源を備え、該光源が、ＧａＮ系の半導体レーザであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の蛍光画像表示装置。
【請求項７】
励起光の照射を受けた生体組織から発せられた蛍光を特定の波長領域において検出することにより得られた第１の蛍光画像と、前記蛍光を前記特定の波長領域とは異なる波長領域において検出することにより得られた第２の蛍光画像もしくは参照光の照射を受けた前記生体組織によって反射された反射参照光を検出することにより得られた反射参照光画像とに基づく演算により、前記生体組織までの距離を補正した前記生体組織の組織性状を表す組織性状画像を作成し、該組織性状画像を表示する蛍光画像表示方法において、
前記組織性状画像に含まれる各画像領域について、所定距離離れた前記正常組織への前記励起光の照射により該正常組織から発せられた蛍光を検出して得られた前記第１の蛍光画像と前記第２の蛍光画像の少なくとも一方の検出値の平均値に該検出値のバラツキを表す値を加算した値に基づいて定められた規定値以上の光量を受光した異常受光領域であるか、あるいは前記規定値未満の光量を受光した正常受光領域であるかを判定し、前記異常受光領域を前記正常受光領域とは異なる形態で表示することを特徴とする蛍光画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光の照射により生体組織から発せられた蛍光に基づいて生体の組織性状を表す画像を表示する蛍光画像表示方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、励起光を生体組織に照射することにより、この生体組織から発生した自家蛍光を画像として検出し、生体の組織性状を観察する装置が知られている。例えば、体腔内の生体組織に波長４１０ｎｍ近傍の励起光を照射し、この励起光の照射により生体組織から発生した蛍光の強度と、この生体組織が受光した励起光の強度との比率で表される蛍光収率や、励起光の照射により発生した蛍光中の４８０ｎｍ近傍の波長領域の強度と、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍに亘る波長領域の強度との比率で表される規格化蛍光強度に基づいて作成された画像によって生体の組織性状を観察する内視鏡装置が提案されている。
【０００３】
上記蛍光収率は、生体の正常組織および病変組織が同一強度の励起光を受光した場合に正常組織から発生する自家蛍光の強度が病変組織から発生する自家蛍光の強度より高くなることに基づいて病変組織と正常組織との識別を行う指標であり、また、この蛍光収率は同一の被測定部位における励起光の受光強度とこの励起光の受光により発生した自家蛍光の発光強度との比率で表される値なので、励起光を照射する射出点と励起光の照射を受ける生体組織の被測定部位との距離および角度等に影響されない生体の組織性状を表す安定した指標として利用することができる。
【０００４】
実際に蛍光収率を求めるにあたっては、生体組織が受光した励起光の強度を直接測定することが難しいので、近赤外光等の生体組織に吸収されにくい波長領域を有する参照光の照射を受けた生体組織によって反射された光（以後反射参照光と呼ぶ）の強度によって前記生体組織が受光した励起光の強度を代替し、蛍光収率を求めている。
【０００５】
すなわち、蛍光収率は、励起光の照射を受けた生体組織から発生した蛍光の強度と生体組織が照射を受けた励起光の強度との比率に基づいて求められる値であるが、蛍光収率の近似値として、励起光の照射を受けた生体組織から発生した蛍光の強度と参照光の照射を受けた生体組織によって反射された反射参照光の強度との比率に基づいて近似的に蛍光収率の値を求めている。
【０００６】
一方、規格化蛍光強度は、励起光の照射を受けた生体の正常組織と病変組織とから発生する蛍光のスペクトルの形状が４８０ｎｍ近傍の波長領域において異なることに基づいて正常組織と病変組織との識別を行う指標であり、蛍光収率と同様に、励起光を照射する射出点と励起光の照射を受ける生体組織の被測定部位との距離および角度等に影響されない指標である。
【０００７】
このように、体腔内の組織性状を画像として観察する内視鏡装置等においては、上記蛍光収率や規格化蛍光強度等の指標を用いて作成した組織性状画像を用いて生体の組織性状を観察している。
【０００８】
上記蛍光収率を表す画像を作成しようとするときに生体組織に参照光を照射すると生体組織を覆っている粘膜や血液によって参照光が鏡面反射（正反射）され、この反射光（正反射光）が検出光路を伝播して直接検出されることがある。この正反射光が生じた生体組織の領域は、生体組織が受光した励起光の強度を表していない輝度の非常に高い輝点として検出され、この領域からは正確な蛍光収率を表す画像が得られない。したがって、この正反射光による影響を除去する方法が望まれる。
【０００９】
その一般的な方式としては、偏光フィルタを介して直線偏光とされた光を生体組織に照射し、この生体組織によって反射された光を撮像側にクロスニコルの配置となるように偏光フィルタを配置した光学系を介して撮像することにより、照射された光の偏光方向が保存されている正反射光を除去する方式が知られている。また、偏光フィルタを介して直線偏光とされた光を生体組織に照射し、この生体組織によって反射され撮像素子によって受光された光の輝度が一定レベルを越えた場合に検光子を回転させて受光される正反射光の輝度を低減する方式や、正反射光を含む複数の画像を撮像して、それらの画像上の対応点を検出し、正反射光による輝点が目立たないように画像を合成する画像処理を施す方式等も提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生体組織から発生した蛍光の強度の違いに基づいてこの生体の組織性状を表す画像を作成し表示しようとするときには、生体の組織性状が誤って観察されてしまうような画像として表示すると非常に大きな問題となるので、上記方式のように単に正反射光の影響が目立たないように画像を処理しただけでは不十分である。
【００１１】
例えば、蛍光収率を用いて生体の組織性状を表示しようとする場合には、参照光が正反射された生体組織の領域からは強度の高い反射参照光が検出され、この領域は強度の高い励起光を受光した領域として認識されてしまう。この場合、その領域から発生した蛍光の強度と、その領域から検出された、正反射された反射参照光の強度とは無関係であり、実際にはその領域の生体組織は強度の高い励起光を受光したわけではない。
【００１２】
この問題に対しては、偏光フィルタを撮像素子の入射光路に挿入することにより正反射光の強度を弱めたり、画像処理によって輝点を目立たなくしたりしただけでは上記問題点は十分に改善されず、正反射光の影響により生体の組織性状を観察するために用いる十分に信頼のできる画像が得られない。
【００１３】
なお、このように、生体の組織性状を正確に表すことができない領域が生じる問題は、測定装置の検出限界や有効測定範囲の限界を超えて測定が行なわれたときにも発生し、また、この種の課題は生体組織に励起光を照射した際に発生する蛍光（自家蛍光）、および予め蛍光診断薬を吸収させた生体組織に励起光を照射した際に発生する蛍光（薬剤蛍光）に共通する課題である。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、生体の組織性状を表す画像に含まれる生体の組織性状との対応が不正確な領域を明示することにより、信頼性の高い生体の組織性状の観察を行うことができる蛍光画像表示方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の蛍光画像表示方法は、励起光の照射を受けた生体組織から発せられた蛍光を特定の波長領域において検出することにより得られた第１の蛍光画像と、蛍光を前記特定の波長領域とは異なる波長領域において検出することにより得られた第２の蛍光画像もしくは参照光の照射を受けた生体組織によって反射された反射参照光を検出することにより得られた反射参照光画像とに基づく演算により、生体組織までの距離を補正した組織性状画像を作成し、この組織性状画像を表示する蛍光画像表示方法において、組織性状画像に含まれる各画像領域について、これらの領域が規定値以上の光量を受光した異常受光領域であるか、あるいは規定値未満の光量を受光した正常受光領域であるかを各画像のいずれかに基づいて判定し、異常受光領域を正常受光領域とは異なる形態で表示することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の蛍光画像表示装置は、励起光の照射を受けた生体組織から発せられた蛍光を特定の波長領域において検出することにより得られた第１の蛍光画像と、前記蛍光を前記特定の波長領域とは異なる波長領域において検出することにより得られた第２の蛍光画像もしくは参照光の照射を受けた生体組織によって反射された反射参照光を検出することにより得られた反射参照光画像とに基づく演算により、生体組織までの距離を補正した組織性状画像を作成し、この組織性状画像を表示する蛍光画像表示装置において、組織性状画像に含まれる各画像領域について、これらの領域が規定値以上の光量を受光した異常受光領域であるか、あるいは規定値未満の光量を受光した正常受光領域であるかを各画像のいずれかに基づいて判定する判定手段と、この判定手段の出力に応じて異常受光領域を正常受光領域とは異なる形態で表示する異常領域表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
すなわち、本発明による方法および装置は、規定値以上の光量を受光した信頼性のない異常受光領域を、正常な領域と区別できる方法で表示するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
前記規定値は、反射参照光画像における正反射光の存在を示す反射参照光の強度や、前記各画像のいずれかにおける検出の限界や、前記各画像のいずれかにおける有効測定範囲の限界に基づいて定められることが適切である。
【００１９】
前記異常領域表示手段は、組織性状画像が静止画像として表示されたときにのみ、異常受光領域を正常受光領域とは異なる形態で表示するものとすることができる。
【００２０】
前記組織性状画像は、蛍光収率あるいは規格化蛍光強度を表すものとすることが好ましい。
【００２１】
前記各画像の内少なくとも１つが撮像素子によって光電的に光を検出することにより得られたものである場合には、前記検出の限界は撮像素子の出力の飽和値に相当するものとすることができる。
【００２２】
前記有効測定範囲の限界に基づく規定値は、所定距離離れた正常組織への励起光の照射によりこの正常組織から発せられた蛍光の検出により得られた第１の蛍光画像と第２の蛍光画像の少なくとも一方の検出値の平均値にこの検出値のバラツキを表す値を加算した値に基づいて定められることが適切である。
【００２３】
前記異常領域表示手段は、正常受光領域がモノクロ表示されている場合には異常受光領域をカラー表示させ、正常受光領域がカラー表示されている場合には異常受光領域をモノクロ表示させたりして区別して表示することができる。あるいはまた異常受光領域を点滅して表示するようにしてもよい。
【００２４】
前記蛍光画像表示装置は、異常受光領域の表示と非表示とを手動で切り替える表示切替手段を備えたものとしてもよい。
【００２５】
前記蛍光画像表示装置は、生体内に挿入する内視鏡挿入部を有する内視鏡装置とすることができる。
【００２６】
前記励起光の光源は、ＧａＮ系の半導体レーザとしてもよい。なお、ＧａＮ系の半導体レーザの発振波長は４００ｎｍから４２０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００２７】
なお、有効測定範囲とは、蛍光画像表示装置が有する光学系の性能等に基づいて定められるものであり、例えば光学系の被写界深度等によって定められる生体組織を正しく観察できる範囲等を意味するものである。
【００２８】
また、所定距離とは有効測定範囲内で最も生体組織に接近したときの距離を意味するものである。
【００２９】
また、形態とは、例えば色、形、模様、点滅の有無等を意味するものである。
【００３０】
また、組織性状画像に含まれる各画像領域とは、組織性状画像に含まれる画素の領域、あるいは複数の画素が集まった領域等を意味するものである。
【００３１】
また、蛍光収率は、必ずしも「励起光の照射を受けた生体組織から発生した蛍光の強度とこの生体組織が受光した励起光の強度との比率」によって求められた値である必要はなく、代替光等を用いることにより近似的に求められた値であってもかまわない。なお、上記近似的に求められた値も蛍光収率と呼ぶことにする。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の蛍光画像表示方法および装置によれば、第１の蛍光画像と、第２の蛍光画像もしくは反射参照光画像とに基づく演算により生体組織の組織性状を表す組織性状画像を作成し、この組織性状画像を表示するにあたり、規定値以上の光量を受光した異常受光領域を規定値未満の光量を受光した正常受光領域とは異なる形態で表示するようにしたので、規定値以上の光量を受光したために生体の組織性状との対応が不正確となった異常受光領域と生体の組織性状との対応が正確な正常受光領域とを容易に識別することができ、正常受光領域のみを観察対象とすることができるので、信頼性の高い生体の組織性状の観察を行うことができる。
【００３３】
また、規定値を反射参照光画像における正反射光の存在を示す反射参照光の強度に基づいて定めたり、前記各画像のいずれかにおける検出の限界に基づいて定めたり、前記各画像のいずれかにおける有効測定範囲の限界に基づいて定めたりすれば、異常受光領域をより正確に定めることができる。
【００３４】
また、異常領域表示手段を、組織性状画像を静止画像として表示させるときにのみ、異常受光領域を正常受光領域とは異なる形態として表示させるものとすれば、例えば、観察対象となる生体の部位を探しているときには異常受光領域は表示させずに動画像として表示させ、観察対象部位を探し当てた後、その組織性状の詳細を観察するために静止画像として組織性状を表示させたときにのみ異常受光領域を表示させることができる。すなわち、観察者が観察対象部位を探している最中で生体の組織性状に注目していないときには異常受光領域の表示が視野に入ることがないので観察者の負担が軽減される。また、観察対象部位を探しているときには高速な演算処理を行い実時間で（動画像として）異常受光領域を表示させる必要がなく、マイクロプロセッサおよびメモリ等の装置の負担も軽減される。
【００３５】
また、前記組織性状画像を、蛍光収率あるいは規格化蛍光強度を表すものとすれば、より信頼性の高い組織性状の観察を行うことができる。すなわち、蛍光収率および規格化蛍光強度は生体の組織性状を反映した値であることが知られているので、組織性状画像を蛍光収率により近似させて求めた方が、より信頼性の高い生体の組織性状の観察を行うことができる。
【００３６】
また、前記各画像の内少なくとも１つが撮像素子によって光電的に光を検出することにより得られたものであり、この検出の限界を、撮像素子の出力の飽和値に相当するものとすれば、規定値が明確となり異常受光領域をより正確に定めることができる。
【００３７】
また、有効測定範囲の限界に基づく規定値を、所定距離離れた正常組織への励起光の照射により正常組織から発せられた蛍光の検出により得られた第１の蛍光画像と第２の蛍光画像の少なくとも一方の検出値の平均値にこの検出値のバラツキを表す値を加算した値に基づいて定められたものとすれば、有効測定範囲の規定値が統計的に求められ、異常受光領域をより正確に定めることができる。
【００３８】
また、異常領域表示手段を、正常受光領域がモノクロ表示されている場合には異常受光領域をカラー表示させ、正常受光領域がカラー表示されている場合には異常受光領域をモノクロ表示させるものとしたり、異常受光領域の表示を点滅させるものとしたりすれば、異常受光領域をより確実に識別することができる。
【００３９】
また、蛍光画像表示装置を、異常受光領域の表示と非表示とを手動で切り替える表示切替手段を備えたものとすれば、観察者がより観察しやすいように生体の組織性状を表示させることができる。
【００４０】
また、蛍光画像表示装置を生体内に挿入する内視鏡挿入部を有する内視鏡装置とすれば、生体内部をより容易に観察することができる。
【００４１】
また、励起光の光源をＧａＮ系の半導体レーザとすれば、装置を小型化し、低コスト化することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の蛍光画像表示方法を実施する蛍光画像表示装置を内視鏡に適用した蛍光内視鏡装置の第１の実施の形態の概略構成を示す図である。
【００４３】
本発明の第１の実施の形態による蛍光内視鏡装置８００は、励起光Ｌｅの照射を受けた生体組織１から発せられた蛍光を特定の波長領域において検出することにより得られた第１の蛍光画像である蛍光画像データＤｋと、参照光Ｌｎの照射を受けた生体組織１によって反射された反射参照光を検出することにより得られた反射参照光画像である反射参照光画像データＤｎとに基づく演算により、生体組織１までの距離を補正した生体組織１の組織性状を表す組織性状画像である組織性状画像データＤＤを作成するものである。この組織性状画像データＤＤを表示するにあたり、組織性状画像データＤＤに含まれる各画像領域について、これらの画像領域が規定値以上の光量を受光した異常受光領域であるか、あるいは規定値未満の光量を受光した正常受光領域であるかを、前記各画像、すなわち第１の蛍光画像である蛍光画像データＤｋと反射参照光画像である反射参照光画像データＤｎのいずれかに基づいて判定手段である正反射光領域認識器４１が判定する。この判定手段である正反射光領域認識器４１の出力に応じて、異常領域表示手段である組織性状画像合成器４５が異常受光領域を正常受光領域とは異なる形態で表示する。なお、上記規定値は、反射参照光画像データＤｎにおける正反射光の存在を示す反射参照光の強度に基づいて定められるものであり、規定値以上の光量を受光した異常受光領域は正反射光領域として判定される。
【００４４】
上記蛍光内視鏡装置８００は、２つの互いに異なる波長領域の光を射出する光源を備えた光源ユニット１００、光源ユニット１００から射出された光を後述する照射光ファイバ２１を介して生体組織１に照射し、これらの光の照射を受けた生体組織１によって反射された反射光による像（以後反射光像Ｚｈと呼ぶ）および生体組織１から発生した蛍光による像（以後蛍光像Ｚｋと呼ぶ）を撮像する内視鏡ユニット２００、内視鏡ユニット２００によって撮像された反射光像Ｚｈおよび蛍光像Ｚｋをデジタル値によって構成される２次元画像データに変換して出力する中継ユニット３００、および中継ユニット３００から出力された２次元画像データに基づく演算および正反射光領域の判定を行ない生体の組織性状を表す２次元画像データを得、この２次元画像データを映像信号に変換して出力する上記正反射光領域認識器４１と組織性状画像合成器４５とを有する演算ユニット４００を備えている。
【００４５】
光源ユニット１００には、波長７８０ｎｍ近傍の近赤外領域の光の波長と可視領域の光の波長とを含む白色光Ｌｗを射出する白色光光源１１および４１０ｎｍの波長の励起光Ｌｅを射出する励起光光源１２が配設されており、白色光光源１１から射出された白色光Ｌｗは、異なる波長透過特性を持つ複数のフィルタが一体に結合されモータ１３の主軸に取り付けられた回転フィルタ１４と、４１０ｎｍ以下の波長領域の光を反射し４１０ｎｍを越える波長領域の光を透過するダイクロイックミラー１５とを透過して集光レンズ１６によって集光された後、照射光ファイバ２１の端面２１ａに入射する。一方、励起光光源１２から射出された励起光Ｌｅは反射ミラー１７およびダイクロイックミラー１５によって反射された後、集光レンズ１６により集光されて照射光ファイバの端面２１ａに入射する。
【００４６】
なお、回転フィルタ１４は図２に示すように、近赤外の波長領域の光のみを透過させるＮＩＲフィルタ、赤色の波長領域の光のみを透過させるＲフィルタ、緑色の波長領域の光のみを透過させるＧフィルタ、青色の波長領域の光のみを透過させるＢフィルタおよび光を遮断するＳＫフィルタ（遮光フィルタ）からなり、この回転フィルタ１４が回転することにより白色光光源１１から射出された白色光Ｌｗは、図３のタイミングチャートに示すように近赤外光Ｌｎ、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂに分離され（以後近赤外光Ｌｎを参照光Ｌｎと呼び、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂを合わせて面順次光Ｌｍと呼ぶ）、これらの分離された光は順次照射光ファイバ２１の端面２１ａに入射する。そして、ＳＫフィルタによって白色光Ｌｗが遮光されている間に励起光光源１２から射出された励起光Ｌｅはミラー１７およびダイクロイックミラー１５を経由して端面２１ａに入射する。
【００４７】
内視鏡ユニット２００は、屈曲自在な先端部２０１と、光源ユニット１００および中継ユニット３００が接続された操作部２０２とから構成され、照射光ファイバ２１が先端部２０１から操作部２０２に亘ってその内部に敷設されている。
【００４８】
照射光ファイバ２１の端面２１ａに入射した参照光Ｌｎ、面順次光Ｌｍおよび励起光Ｌｅは、照射光ファイバ２１の内部を伝搬して端面２１ｂから射出され照射レンズ２２を通して生体組織１に照射される。
【００４９】
参照光Ｌｎおよび面順次光Ｌｍの照射を受けた生体組織１によって反射された反射参照光による生体組織１の像（以後、反射参照光像Ｚｎと呼ぶ）および反射面順次光による生体組織１の像（以後、面順次光像Ｚｍと呼ぶ）は、対物レンズ２３によって撮像素子２５の受光面上に結像され撮像されて電気的な画像信号に変換されケーブル２６によって中継ユニット３００に伝送される。同様に励起光Ｌｅが照射された生体組織１から発生した４１０ｎｍを超え７００ｎｍ近傍に亘る波長領域の蛍光によって形成される蛍光像Ｚｋも、対物レンズ２３によって撮像素子２５の受光面上に結像され撮像されて電気的な画像信号に変換されケーブル２６によって中継ユニット３００に伝送される。なお、対物レンズ２３と撮像素子２５との間には４１０ｎｍの波長を遮断し４１０ｎｍを越える波長領域の光を透過する励起光カットフィルタ２４が配設されており蛍光像Ｚｋに混入して対物レンズに入射した反射励起光（励起光の反射光）はこの励起光カットフィルタ２４によって遮断される。
【００５０】
中継ユニット３００には、ケーブル２６によって伝送された各画像信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３１、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換された反射参照光像Ｚｎの２次元画像データを反射参照光画像データＤｎとして記憶する反射参照光画像メモリ３２、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換された蛍光像Ｚｎの２次元画像データを蛍光画像データＤｋとして記憶する蛍光画像メモリ３３、およびＡ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換された面順次光像Ｚｍの２次元画像データを面順次光画像データＤｍとして記憶する面順次光画像メモリ３４が配設されている。
【００５１】
演算ユニット４００には、反射参照光画像データＤｎを入力して、この反射参照光画像データＤｎに含まれる正反射光の影響を受けた領域を認識する正反射光領域認識器４１、正反射光領域認識器４１によって認識された正反射光領域を表す正反射光領域データＤｓｈを記憶する正反射光領域メモリ４２、反射参照光画像データＤｎと蛍光画像データＤｋとを入力し生体の組織性状を表す蛍光収率画像データＤｓｓを求める蛍光収率演算器４３、および蛍光収率演算器４３によって求められた蛍光収率画像データＤｓｓを記憶する蛍光収率画像メモリ４４が配設されており、正反射光領域メモリ４２に記憶された正反射光領域データＤｓｈ、蛍光収率画像メモリ４４に記憶された蛍光収率画像データＤｓｓおよび面順次光画像メモリ３４に記憶された面順次光画像データＤｍは組織性状画像合成器４５に入力され、それぞれの画像データが重ね合わされて１つの画像になるように変換され、さらに映像信号処理回路４６によって映像信号に変換されて出力される。
【００５２】
演算ユニット４００から出力された映像信号は表示器５００に入力され表示される。
【００５３】
次に、上記実施の形態における作用について説明する。なお、上記構成は、蛍光画像を得るために波長４１０ｎｍの励起光を生体組織に照射し、反射参照光画像を得るために波長７８０ｎｍの近赤外光を参照光として生体組織に照射するものであり、面順次光は生体組織の色および形を観察するために付加的に生体組織に照射するものである。
【００５４】
光源ユニット１００から射出され内視鏡ユニット２００を経由して照射された励起光Ｌｅによって生体組織１から発生した蛍光により形成された生体組織１の蛍光像Ｚｋと、光源ユニット１００から射出され内視鏡ユニット２００を経由して照射された参照光Ｌｎおよび面順次光Ｌｍが生体組織１によって反射されることにより形成された生体組織１の反射参照光像Ｚｎおよび面順次光像Ｚｍとは撮像素子２５によって撮像され、中継ユニット３００に伝送されてデジタル値からなる２次元画像データに変換され、それぞれ蛍光画像メモリ３３、反射参照光画像メモリ３２および面順次光画像メモリ３４に記憶される。
【００５５】
反射参照光画像メモリ３２に記憶された反射参照光像Ｚｎを表す反射参照光画像データＤｎは正反射光領域認識器４１に入力され、この反射参照光像Ｚｎの中の強度が極めて高い領域に対応する反射参照光画像データＤｎの中の画素領域、すなわち図４に示すように各画素位置における強度の中で予め設定された閾値Ｑ以上となる強度を持つ画素領域Ｚが正反射光領域として認識され、この領域は正反射光領域データＤｓｈとして正反射光領域メモリ４２に記憶される。
【００５６】
一方、上記反射参照光画像メモリ３２に記憶された反射参照光画像データＤｎおよび蛍光画像メモリ３３に記憶された蛍光像Ｚｋを表す蛍光画像データＤｋは蛍光収率演算器４３に入力され、同じ画素位置に対応する蛍光画像データＤｋの値と反射参照光画像データＤｎの値との間で除算を行うことにより（すなわち、蛍光画像データＤｋの値と反射参照光画像データＤｎの値との比率を求めることにより）蛍光収率画像データＤｓｓが求められる。すなわち
Ｄｓｓ＝Ｄｋ／Ｄｎ
の演算が全ての画素位置について行われ蛍光収率画像データＤｓｓの値が求められる。
【００５７】
なお、この蛍光収率画像データＤｓｓは、生体組織が受光した励起光の強度とこの励起光の照射により発生した蛍光の強度との比率である蛍光収率を表す２次元画像データと同等のものであり、生体組織が受光した励起光の強度を直接測定することは難しいので、生体組織によって反射された反射参照光の強度を生体組織が受光した励起光の強度の代わりに用いて蛍光収率を求めたものである。そして、この蛍光収率画像データＤｓｓは蛍光収率画像メモリ４４に記憶される。
【００５８】
次に、このようにして求められた、正反射光領域データＤｓｈ、蛍光収率画像データＤｓｓおよび面順次光画像データＤｍは組織性状画像合成器４５に入力さる。ここで、正反射光領域データＤｓｈは図５（ａ）に示すように参照光が生体組織で正反射された領域Ｐ１，Ｐ２を表すデータであり、蛍光収率画像データＤｓｓは生体の組織性状を表し図５（ｂ）に示すように病変組織の領域Ｐ３，Ｐ４を示す画像データで、正反射光の影響により病変組織と類似した形態で表示される正反射光の影響を受けた領域Ｐ１′，Ｐ２′も含む画像データである。また、面順次光画像データＤｍは図５（ｃ）に示すように生体組織の通常観察される色および形状を表す画像データでありＰ５、Ｐ６は面順次光が生体組織で正反射され輝点として表された領域を示す。
【００５９】
上記３種類のデータが組織性状画像合成器４５に入力されると、図６に示すように、面順次光画像データＤｍの表す生体組織が通常観察される画像（明るい部分が０に近い値を持ち暗い部分が大きな値を持つ画像）上に、蛍光収率画像データＤｓｓによって病変組織として識別された領域Ｐ３およびＰ４を有する画像（正常組織が０に近い値を持ち病変組織が大きな値を持つ画像）が加えられる。そして、正反射光領域データＤｓｈが表すＰ１、Ｐ２の領域、すなわち面順次光画像データＤｍが表すＰ５、Ｐ６および蛍光収率画像データＤｓｓが表すＰ１′、Ｐ２′と重なる領域は、病変組織として識別されたＰ３およびＰ４の領域と明確に区別ができるように予め定められた特定の正反射光表示態様Ｗ１およびＷ２（領域の周辺に突起を持ち領域内が暗く表示される表示態様）によって表示される図７に示すような画像が合成され組織性状画像データＤＤとして出力される。
【００６０】
そして組織性状画像データＤＤは映像信号処理回路４６により映像信号に変換され演算ユニット４００から出力されて表示器５００によって表示される。この正反射光領域を表す予め定められた特定の正反射光表示態様は、生体の組織性状を病変組織と区別し得る表示態様とすれば良く、例えば正反射光領域を枠で囲い面順次光画像データに含まれる正反射光による輝点がこの枠内に見えるような表示形態であっても良い。また、上記表示される画像は、内視鏡先端部が移動していても、常に組織性状を表す画像と共に正反射光領域が予め定められた特定の表示形態により表示されるので信頼性の高い生体の組織性状の観察を行うことができる。
【００６１】
なお、上記組織性状画像を動画像として観察しているときには上記正反射光領域を予め定められた表示形態により表示する処理を行わず、静止画像として観察するときのみ正反射光領域を予め定められた表示形態により表示する処理を行なうようにすることもできる。
【００６２】
また、上記組織性状を表す組織性状画像データＤＤは正反射光領域を表す正反射領域データＤｓｈおよび生体組織の組織性状を表す蛍光収率画像データＤｓｓの２種類のデータを用いて作成されたものであってもよい。この場合には、図８に示すように上記蛍光像Ｚｋおよび反射参照光像Ｚｎを対物レンズ２３および励起光カットフィルタ２４を通して一旦イメージファイバ２７の端面２７ｃに結像させイメージファイバ２７内を通して他端の端面２７ｄに伝播し、結像レンズ３５および可視光の波長領域と近赤外の波長領域とを分離するダイクロイックミラー３６を介して、それぞれの波長領域毎に蛍光像Ｚｋと反射参照光像Ｚｎとに分離して撮像素子３７および撮像素子３８上に結像させ撮像して画像信号を得ることができる。
【００６３】
なお、上記組織性状画像は生体の組織性状を表す蛍光画像と正反射光領域を表す反射参照光画像とに基づいて求められたものであればどのような種類の画像であっても良く、例えば、正反射光領域を表す反射参照光画像として４１０ｎｍの波長の励起光あるいは赤色の波長領域の参照光を生体組織に照射することによって作成された正反射光領域を表す反射参照光画像を用いたり、生体の組織性状を表す蛍光画像として励起光の照射により生体組織から発生した蛍光の特定の波長領域の強度をこの蛍光の全波長領域の強度で除算した規格化蛍光強度を表す画像等を用いたりすることにより組織性状画像を求めることもできる。ただし、この規格化蛍光強度を求めるためには蛍光像を特定の波長領域で分光して検出する光学系を付加する必要がある。
【００６４】
また、前記正反射光領域の認識方式は上記実施の形態で述べた方式に限らず微分オペレータを用いた画像処理等を採用して正反射が生じた領域を認識してもよい。
【００６５】
また、本発明の蛍光画像測定方法および装置は、蛍光内視鏡に限らずコルポスコープ、手術用顕微鏡等にも適用することができる。
【００６６】
次に、本発明による蛍光画像表示方法を実施する蛍光画像表示装置を内視鏡に適用した蛍光内視鏡装置の第２の実施の形態について図９を用いて説明する。
【００６７】
第２の実施の形態の蛍光内視鏡装置９００は、励起光の照射を受けた生体組織から発せられた蛍光を特定の波長領域である波長帯域４３０ｎｍ〜５３０ｎｍにおいて検出することにより得られた第２の蛍光像である狭帯域蛍光画像と、上記蛍光を上記特定の波長領域とは異なる波長領域である波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍにおいて検出することにより得られた第１の蛍光画像である広帯域蛍光画像と、参照光である近赤外光が含まれる白色光が照射された生体組織によって反射された光を近赤外の波長帯域である波長帯域７５０ｎｍ〜９００ｎｍにおいて検出することにより得られた反射参照光画像であるＩＲ反射参照光画像とに基づく演算により、生体組織までの距離を補正した生体組織の組織性状を表す組織性状画像を作成し、この組織性状画像を表示するにあたり、この組織性状画像に含まれる各画像領域について、これらの画像領域が規定値以上の光量を受光した異常受光領域であるか、あるいは規定値未満の光量を受光した正常受光領域であるかを前記各画像、すなわち第２の蛍光画像である狭帯域蛍光画像と、第１の蛍光画像である広帯域蛍光画像と、反射参照光画像であるＩＲ反射参照光画像とに基づいて判定する判定手段である画像判定ユニット１８０と、この画像判定ユニット１８０の出力に応じて異常受光領域を正常受光領域とは異なる形態で表示する異常領域表示手段である画像合成器１９０とを有するものである。なお、上記規定値は、ＩＲ反射参照光画像における検出の限界、狭帯域蛍光画像および広帯域蛍光画像における有効測定範囲の限界に基づいて定められる。
【００６８】
上記蛍光内視鏡装置９００は、生体内に挿入される内視鏡挿入部１００、可視光の波長領域と近赤外光の波長領域とを含む光を発する白色光光源、および生体組織から蛍光を発生させる波長４１０ｎｍ近傍の励起光を発する励起光光源を備えた照明ユニット１１０、上記生体組織から発生した蛍光による像および生体組織により反射された近赤外光による像を撮像する撮像ユニット１２０、撮像ユニット１２０によって撮像された画像に基づいて生体の組織性状を表す組織性状画像を作成する組織性状画像作成ユニット１３０、内視鏡挿入部１００内に配置された撮像素子によって撮像された、目視により得られる画像と同等の画像である通常画像を表示するための信号処理を行う通常画像処理ユニット１４０、上記各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ１５０、通常画像処理ユニット１４０で処理された通常画像を可視画像として表示する映像モニタ１６０、撮像ユニット１２０によって撮像された画像を入力し、画像中の領域について異常受光領域であるか、あるいは正常受光領域であるかを判定する判定手段である前記画像判定ユニット１８０、組織性状画像作成ユニット１３０から出力された組織性状画像と、画像判定ユニット１８０から出力された判定結果とを入力し、組織性状画像中の異常受光領域を正常受光領域とは異なる形態で表示させる異常領域表示手段である前記画像合成器１９０、画像合成器１９０から出力された合成画像を通常画像処理ユニット１４０のビデオ信号発生回路１４４を経由して入力し可視画像として表示する映像モニタ１７０から構成されている。
【００６９】
内視鏡挿入部１００は、ライトガイド１０１、ＣＣＤケーブル１０２およびイメージファイバ１０３を内部に有し、ライトガイド１０１の端面の前方には照明レンズ１０４が備えられており、また、石英ガラスファイバによって形成されているイメージファイバ１０３の端面の前方には集光レンズ１０６が備えられている。また、ＣＣＤケーブル１０２の一端には、カラーモザイクフィルタがオンチップされたＣＣＤ撮像素子１０７が接続され、このＣＣＤ撮像素子１０７には、プリズム１０８が接合されている。ライトガイド１０１は、多成分ガラスファイバによって形成されている白色光ライトガイド１０１Ａおよび石英ガラスファイバによって形成されている励起光ライトガイド１０１Ｂがバンドルされケーブル状に一体化されており、内視鏡挿入部１００の外部に配置されているライトガイド１０１の他端は照明ユニット１１０へ接続されている。また、内視鏡挿入部１００の外部に配置されているＣＣＤケーブル１０２の他端は通常画像処理ユニット１４０に接続され、イメージファイバ１０３の他端は撮像ユニット１２０へ接続されている。
【００７０】
照明ユニット１１０は、白色光Ｊ１を発する白色光光源１１１、この白色光光源１１１に電力を供給する電源１１２、蛍光画像撮像用の励起光Ｊ２を発するＧａＮ系半導体レーザ１１４およびこのＧａＮ系半導体レーザ１１４に電力を供給する電源１１５を備えている。
【００７１】
撮像ユニット１２０は、イメージファイバ１０３中を伝播して入射した蛍光Ｊ３から励起光の波長領域を含む４２０ｎｍ以下の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ１２１、互いに異なる波長特性を持つ３種類の光学フィルタが組み合わされ一体化された回転フィルタ１２２、この回転フィルタ１２２を回転させるフィルタ回転装置１２４、回転フィルタ１２２を透過した蛍光像またはＩＲ反射参照光像を撮像するＣＣＤ撮像素子１２５、およびこのＣＣＤ撮像素子１２５で撮像された信号をデジタル化し、その値を出力するＡ／Ｄ変換回路１２６を備えている。
【００７２】
上記回転フィルタ１２２は図１０に示すような、波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させる広帯域フィルタ１２２Ａと、波長帯域４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの光を透過させる狭帯域フィルタ１２２Ｂと、波長帯域７５０ｎｍ〜９００ｎｍの光を透過させるＩＲ帯域フィルタ１２２Ｃとから構成されている。広帯域フィルタ１２２Ａは、広帯域蛍光画像撮像用のフィルタであり、狭帯域フィルタ１２２Ｂは、狭帯域蛍光画像撮像用のフィルタであり、ＩＲ帯域フィルタ１２２Ｃは、ＩＲ反射参照光画像撮像用のフィルタである。この回転フィルタ１２２は、白色光Ｊ１が照射されているときには、白色光Ｊ１の光路中にＩＲ帯域フィルタ１２２Ｃが配置され、励起光Ｊ２が照射されているときには、広帯域フィルタ１２２Ａおよび狭帯域フィルタ１２２Ｂが励起光Ｊ２の光路中に順次配置されるように、コントローラ１５０によってフィルタ回転装置１２４が制御されている。
【００７３】
ＣＣＤ撮像素子１２５は、５００×５００画素の撮像素子であり、コントローラ１５０の制御によりＩＲ反射参照光画像を撮像する際には、通常の読み出しを行うが、蛍光画像を撮像する際には、１画素当たりの受光光量を増加させるるために、５×５個分の画素の出力を加算した上で読み出すビニング読み出しを行う。このため、蛍光画像を撮像する際には、見かけ上は１００×１００画素の撮像素子として動作する。
【００７４】
このように、読み出し方法が異なるため、ＩＲ反射参照光画像を構成する画素数は５００×５００画素であるのに対し、狭帯域蛍光画像および広帯域蛍光画像を構成する画素数は１００×１００画素となる。
【００７５】
組織性状画像作成ユニット１３０は、回転フィルタ１２２を通して撮像されＡ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル化された３種類の画像信号（狭帯域蛍光画像、広帯域蛍光画像およびＩＲ反射参照光画像）を記憶する画像メモリ１２７、上記２種類の蛍光画像間の除算を行ない（すなわち、上記２種類の蛍光画像間の比率を求め）この除算により求められた規格化蛍光強度の値を、予め内部に記憶されているルックアップテーブルによって色に対応させ、可視画像として表示させるときの色信号に変換して出力する色演算部１３１、ＩＲ反射参照光画像の値を予め内部に記憶されているルックアップテーブルによって輝度に対応させ、可視画像として表示させるときの輝度信号に変換して出力する輝度演算部１３２、色信号と輝度信号とに基づいて組織性状画像を作成する組織性状画像作成部１３３、およびこの組織性状画像を記憶する組織性状画像メモリ１３４から構成されている。
【００７６】
なお、画像メモリ１２７は、図示省略した狭帯域蛍光画像記憶領域、広帯域蛍光画像記憶領域およびＩＲ反射参照光画像記憶領域から構成されており、広帯域フィルタ１２２Ａを光路中に配置した状態において励起光Ｊ２を照射して撮像した蛍光画像はＡ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル値に変換され広帯域蛍光画像として広帯域蛍光画像記憶領域に保存され、狭帯域フィルタ１２２Ｂが光路中に配置された状態において励起光Ｊ２を照射して撮像した蛍光画像はＡ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル値に変換されて狭帯域蛍光画像として狭帯域蛍光画像記憶領域に保存される。また、ＩＲ帯域フィルタ１２２Ｃが光路中に配置された状態において白色光Ｊ１を照射して撮像した反射参照光画像はＡ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル値に変換されてＩＲ反射参照光画像としてＩＲ反射参照光画像記憶領域に保存される。
【００７７】
画像判定ユニット１８０は、上記狭帯域蛍光画像内の規定値以上の光量を受光した領域を判定する有効測定範囲判定器１８１、広帯域蛍光画像内の規定値以上の光量を受光した領域を判定する有効測定範囲判定器１８２およびＩＲ反射参照光画像内の規定値以上の光量を受光した領域を判定するオーバーフロー判定器１８３、これら３つの個別の判定器による判定結果に基づき異常受光領域を判定する異常受光領域判定器１８４、異常受光領域の判定結果である異常受光領域の位置情報を記憶する異常受光領域メモリ１８５を備えている。
【００７８】
画像合成器１９０は、組織性状画像メモリ１３４に記憶された組織性状画像と異常受光領域メモリ１８５に記憶された異常受光領域の位置情報とを入力し、組織性状画像上に異常受光領域が表示されている画像を合成して合成画像として出力する。
【００７９】
通常画像処理ユニット１４０は、ＣＣＤ撮像素子１０７で撮像された画像信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換回路１４２、デジタル化された通常画像を保存する通常画像メモリ１４３、通常画像メモリ１４３から出力された通常画像および上記画像合成器１９０から出力された合成画像をビデオ信号に変換するビデオ信号発生回路１４４を備えている。
【００８０】
以下、上記構成による蛍光内視鏡装置９００の作用について説明する。まず、通常画像を撮像し表示する場合を説明し、次に反射参照光画像の撮像および蛍光画像の撮像を行なう場合を説明する。その後、合成画像を形成し表示する場合について説明する。
【００８１】
蛍光内視鏡装置９００においては、通常画像およびＩＲ反射参照光画像の撮像と、蛍光画像の撮像とを時分割することにより順次行う。通常画像およびＩＲ反射参照光画像の撮像時には、コントローラ１５０から出力された信号に基づき電源１１２が駆動され、白色光光源１１１から参照光である近赤外光を含む白色光Ｊ１が射出される。白色光Ｊ１は、レンズ１１３を通して白色光ライトガイド１０１Ａに入射し、内視鏡挿入部の先端１００Ａまで導光された後、照明レンズ１０４から生体組織１に向けて照射される。
【００８２】
生体組織１によって反射された白色光Ｊ１の反射光Ｊ４は対物レンズ１０５によって集光され、プリズム１０８の斜面によって反射されてカラーモザイクフィルタを通してＣＣＤ撮像素子１０７上に結像され撮像される。ＣＣＤ撮像素子１０７によって撮像された通常画像は、Ａ／Ｄ変換回路１４２によってデジタル値に変換された後、通常画像メモリ１４３に保存される。通常画像メモリ１４３に保存された通常画像は、ビデオ信号発生回路１４４によってビデオ信号に変換され、映像モニタ１６０によって可視画像として表示される。上記一連の動作は、コントローラ１５０によって制御される。
【００８３】
一方、上記生体組織１によって反射され集光レンズ１０６により集光された近赤外光を含む白色光Ｊ１の反射光Ｊ５は、イメージファイバ１０３の端面に入射し、イメージファイバ１０３を通過してレンズ１２８により集光され、励起光カットフィルタ１２１および回転フィルタ１２２のＩＲ帯域フィルタ１２２Ｃを透過してＣＣＤ撮像素子１２５上に結像される。
【００８４】
ＩＲ帯域フィルタ１２２Ｃは、波長帯域７５０ｎｍ〜９００ｎｍの光のみを透過させるバンドパスフィルタなので、反射光Ｊ５がＩＲ帯域フィルタ１２２Ｃを透過すると、反射参照光のみが抽出されＣＣＤ撮像素子１２５上にはＩＲ反射参照光像のみが結像される。
【００８５】
ＣＣＤ撮像素子１２５上に結像され撮像されたＩＲ反射参照光像は、光電変換されＡ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル信号に変換された後、画像メモリ１２７のＩＲ反射参照光画像記憶領域に保存される。
【００８６】
次に、蛍光像を撮像する場合について説明する。コントローラ１５０から出力された信号に基づいて電源１１５が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ１１４から波長４１０ｎｍの励起光Ｊ２が射出される。励起光Ｊ２は、レンズ１１６を通して励起光ライトガイド１０１Ｂに入射し、内視鏡挿入部の先端１００Ａまで導光された後、照明レンズ１０４を通して生体組織１に向けて照射される。
【００８７】
励起光Ｊ２の照射を受けて生体組織１から発生した蛍光Ｊ３は、集光レンズ１０６によって集光されてイメージファイバ１０３の先端に入射し、イメージファイバ１０３を伝播してレンズ１２８によって集光され、励起光カットフィルタ１２１を通して回転フィルタ１２２の広帯域フィルタ１２２Ａと狭帯域フィルタ１２２Ｂとを順次時分割して透過する。
【００８８】
広帯域フィルタ１２２Ａを透過した蛍光および狭帯域フィルタ１２２Ｂを透過した蛍光は、順次時分割してＣＣＤ撮像素子１２５によって受光され、光電変換された後、ビニング読み出しにより５×５画素分の信号が加算されて読み出され、Ａ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された広帯域蛍光画像および狭帯域蛍光画像は画像メモリ１２７の広帯域蛍光画像記憶領域および狭帯域蛍光画像記憶領域に保存される。上記のようにビニング読み出しを行なうことにより光強度の弱い蛍光像を精度良く撮像することができるが、撮像された画像の画素数は、通常読み出しを行った場合の１／２５である１００×１００画素となる。
【００８９】
以下、合成画像を作成する場合について説明する。まず、組織性状画像作成ユニット１３０の色演算部１３１では、画像メモリ１２７に記憶されている狭帯域蛍光画像と広帯域蛍光画像とを入力し、各対応する画素毎に狭帯域蛍光画像の値を広帯域蛍光画像の値で除算して規格化蛍光強度を求め、予め色演算部１３１内に記憶されている色ルックアップテーブルを参照して規格化蛍光強度の値を色信号に変換し、その後、一つの画素に対応する色信号を、５×５個の画素に対応する色信号に変換し、画素数を１００×１００画素から５００×５００画素に戻した色信号から構成される色信号画像として出力する。
【００９０】
輝度演算部１３２では、画像メモリ１２７のＩＲ反射参照光画像記憶領域に保存されているＩＲ反射参照光画像の値を予め画像メモリ１２７の内部に記憶されている輝度ルックアップテーブルを参照して各画素毎に輝度信号に変換し、これらの輝度信号から構成される輝度信号画像として出力する。
【００９１】
組織性状画像作成部１３３は、上記色信号画像と輝度信号画像とを入力し、これらの画像に基づいて組織性状画像を作成し、この組織性状画像は組織性状画像メモリ１３４に記憶される。
【００９２】
次に、画像判定ユニット１８０および画像合成器１９０の作用について説明する。
【００９３】
Ａ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル値に変換されて出力された狭帯域蛍光画像、広帯域蛍光画像およびＩＲ反射参照光画像は、上記画像メモリ１２７に入力されると共に、それぞれ有効測定範囲判定器１８１、有効測定範囲判定器１８２、およびオーバーフロー判定器１８３にも入力される。
【００９４】
有効測定範囲判定器１８１に入力された狭帯域蛍光画像および有効測定範囲判定器１８２に入力された広帯域蛍光画像は有効測定範囲の限界に基づいて定められた規定値と比較され限界越領域が求められる。この規定値は予め次のような方式によって求められ、有効測定範囲判定器１８１および有効測定範囲判定器１８２に記憶されている。
【００９５】
すなわち、蛍光内視鏡装置９００を用いて生体組織から発生する蛍光を観察するときに受光する最大の光量は、蛍光内視鏡装置の内視鏡挿入部の先端１００Ａを仕様に基づき生体組織に最も接近させたときに生体の正常組織から発生する蛍光を受光したときの光量であり、蛍光内視鏡装置９００によって生体の組織性状を観察する場合の生体組織に先端１００Ａを接近させる距離の限界は蛍光内視鏡装置９００の仕様によって予め２ｍｍと定められており、それ以上生体組織に接近した場合には、正確に生体の組織性状を観察することができなくなる。
【００９６】
したがって、内視鏡挿入部の先端１００Ａを生体組織に接近させたときに正常組織から受光される蛍光の受光光量が、仕様上の有効測定範囲において想定される最大の受光光量を超えた場合には、先端１００Ａと生体組織との距離が２ｍｍ以内に接近したとみなされ、この領域は正確に生体の組織性状を観察することができない限界越領域とされる。
【００９７】
この限界越領域を定めるための規定値は、予め別の方式によって正常組織と判定されている所定距離離れた位置に存在する生体組織へ励起光を照射し、この励起光の照射によって上記生体組織から発せられた蛍光の強度を検出し、この検出値の平均値に、検出値のバラツキを表す値を加算することによって定められる。すなわち、この規定値は、内視鏡挿入部の先端１００Ａを生体の正常組織から仕様上の接近限界である２ｍｍ離した状態において、励起光を複数回この正常組織に向けて照射し、この励起光の照射を受けた正常組織から発生した蛍光の強度を測定したときの平均値Ｍとその標準偏差σとから求められ、Ｅ＝Ｍ＋２σの式によって定めることができる。
【００９８】
有効測定範囲判定器１８１に記憶されている規定値は、上記方式を正常組織から発せられた波長帯域４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの蛍光の検出に適用して求めたものであり、この規定値によって狭帯域蛍光画像における有効測定範囲の限界が定められる。有効測定範囲判定器１８２に記憶されている規定値は、上記方式を正常組織から発せられた波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの蛍光の検出に適用して求めたものであり、この規定値によって広帯域蛍光画像における有効測定範囲の限界が定められる。
【００９９】
一方、オーバーフロー判定器１８３に入力されたＩＲ反射参照光画像はこの反射参照光画像の検出の限界に基づいて定められた規定値と比較されて限界越領域が求められる。このＩＲ反射参照光画像の検出の限界は、ＩＲ反射参照光画像を検出する撮像素子の出力の飽和値に相当するものとして定められ、この検出の限界に基づく規定値は、予め次のような方式によって求められオーバーフロー判定器１８３に記憶されている。
【０１００】
すなわち、撮像ユニット１２０から出力されるＩＲ反射参照光画像を表す信号は、ＣＣＤ撮像素子１２５から出力されるＩＲ反射参照光画像を表すアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路１２６によってデジタル値に変換したものであるが、このＡ／Ｄ変換回路が入力したアナログ信号の値が（すなわち検出された反射参照光の強度が）このＡ／Ｄ変換回路が変換可能なアナログ信号の値以上となり、デジタル出力が飽和した値となったときには、その画像領域は正確に生体の組織性状を観察することができない領域とみなされるので、このデジタル出力の飽和値が検出の限界に基づく規定値として定められる。例えば１０ビットのＡ／Ｄ変換回路を用いる場合には飽和値は１０２４となるので、この値がオーバーフロー判定器１８３の規定値として定められる。
【０１０１】
図１１に示すように、上記有効測定範囲判定器１８１、有効測定範囲判定器１８２、およびオーバーフロー判定器１８３によって、それぞれの規定値を参照して取得された限界越領域Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３を含む画像Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、異常受光領域判定器１８４に入力されると、それぞれの画像に含まれる限界越領域の論理積が求められて異常受光領域Ｕ４が定められる。異常受光領域判定器１８４によって定められた異常受光領域の位置情報は異常受光領域メモリ１８５に記憶される。
【０１０２】
画像合成器１９０は、異常受光領域メモリ１８５に記憶されている異常受光領域の位置情報と、組織性状画像メモリ１３４に記憶されている組織性状画像とを入力し、図１２に示すようにカラー表示される組織性状画像Ｓ中に、異常受光領域Ｕ４´を白色で表示させるように合成画像を形成する。
【０１０３】
合成された合成画像は画像合成器１９０から出力され、ビデオ信号発生回路１４４に入力される。ビデオ信号発生回路１４４によってビデオ信号に変換された上記合成画像は、映像モニタ１７０に表示される。上記一連の動作は、コントローラ１５０によって制御される。
【０１０４】
なお、上記ビデオ信号発生回路１４４は、上記合成画像の信号処理および通常画像メモリ１４３から出力される通常画像の信号処理の両方の処理を行うものである。
【０１０５】
上記のように表示された合成画像の色は規格化蛍光強度、すなわち生体組織の病変化を表し、一方、輝度は生体組織によって反射された光の強度、すなわち生体組織の形状を表すので、１枚の画像に、生体組織の病変化に関する情報と形状に関する情報とを合成して表示することができる。
【０１０６】
さらに、上記のように映像モニタ１７０にカラー表示された生体の組織性状を表す映像中に生体の組織性状を正確に表していない異常受光領域が白色で表示されるので、観察者が生体の組織性状を誤って判断することを防止することができ、信頼性の高い生体の組織性状の観察を行なうことができる。
【０１０７】
また、励起光Ｊ２の光源として、ＧａＮ系半導体レーザ１１２を用いたため、安価で小型な光源により励起光を照射することができる。また、励起光の波長を、４１０ｎｍとしたため、生体組織１から効率良く蛍光が発せられる。
【０１０８】
なお、上記規格化蛍光強度を用いる代わりに、広帯域蛍光画像の画素の値をＩＲ反射参照光画像の画素の値で除算して求めた蛍光収率の値を色信号に割り当て、ＩＲ反射参照光画像の画素の値を輝度信号に割り当てて組織性状画像を作成してもよい。
【０１０９】
また、組織性状画像作成ユニット１３０における組織性状画像の作成は、必ずしも色演算部１３１と輝度演算部１３２の両方を用いて、色信号と輝度信号とからなる組織性状画像を作成する必要はなく、色演算部１３１を用いずに、狭帯域蛍光画像の画素の値を広帯域蛍光画像の対応する画素の値で除算して求めたた規格化蛍光強度の値、あるいは広帯域蛍光画像の画素の値をＩＲ反射参照光画像の画素の値で除算して求めた蛍光収率の値を輝度信号に割り当てて組織性状画像を作成し、組織性状画像を無彩色のモノクロ表示させ、異常受光領域をカラー表示させるように画像合成器１９０によって合成画像を作成することもできる。
【０１１０】
また、上記各画像の画素の値の色信号または輝度信号への割り当ては、閾値を設けて各画素の値を２値化して２値表示させることもできるし、上記実施の形態のように、各画素の値を連続値として割り当てることにより連続した色または輝度の変化として表示させることもできる。
【０１１１】
また、画像判定ユニット１８０によって定められる限界越領域は、各画像（すなわち第２の蛍光画像である狭帯域蛍光画像、第１の蛍光画像である広帯域蛍光画像、反射参照光画像であるＩＲ反射参照光画像）と、有効測定範囲の限界や検出の限界等をどのように組み合わせて求めたものであってもよく、また有効測定範囲の限界や検出の限界以外にも正反射光の存在を示す反射参照光の強度に基づいて限界越領域を定めてもよい。また異常受光領域判定器１８４によって定められる異常受光領域は、上記のような各限界越領域の論理積によって定める場合に限らず、各限界越領域の論理和によって定めたり、特定の限界越領域に基づいて定めてもよい。
【０１１２】
また、画像合成器１９０による組織性状画像への異常受光領域の合成を、合成画像を静止画像として表示しているときにのみ行ない、映像モニタ１７０上に生体の組織性状が静止画像として表示されているときには異常受光領域が表示されるが、映像モニタ１７０上に生体の組織性状が動画像として表示されているときには異常受光領域が表示されないようにすることもできる。上記静止画像と動画像との切り替えは蛍光内視鏡装置を操作するときの手元スイッチやフットスイッチによって行なうようにすることができる。
【０１１３】
また、図１３に示すように蛍光内視鏡装置に異常受光領域の表示と非表示とを手動で切り替える表示切替手段である表示切替スイッチ１９１を設け、異常受光領域を表示させたくないときには、表示切替スイッチ１９１を非表示側に切り替えることにより、異常受光領域が表示されないようにすることもできる。すなわち、表示切替スイッチ１９１を非表示側に切り替えると、この表示切替スイッチ１９１から非表示信号が出力され、この非表示信号を入力した画像合成器１９０は、組織性状画像内への異常受光領域の合成を中断し、組織性状画像のみが画像合成器１９０から合成画像として出力されるようにすることもできる。なお、このとき非表示信号はコントローラ１５０にも出力され、非表示信号を入力したコントローラ１５０は画像判定ユニット１８０を制御し、画像判定ユニット１８０で行なわれている異常受光領域を定めるための処理も中断されるようにしてもよい。これにより画像判定ユニット１８０内で行なわれる処理の負担を軽減することができる。
【０１１４】
また、映像モニタ１７０上に表示される異常受光領域が観察者の希望する形態（色、形、模様、点滅の有無等）で表示されるように、組織性状画像と異常受光領域とを画像合成器１９０によって合成するときに異常受光領域の表示形態を観察者が選択できるようにしてもよい。
【０１１５】
なお、有効測定範囲判定器、オーバーフロー判定器、および異常受光領域判定器等における判定は、各画素単位で行うことに限定されず、観察者の所望する任意の縦横ｎ×ｍ画素単位で行ったり、あるいは演算量を考慮して、適当に画素を間引いて比較を行なうようにすることもできる。画素を間引いた場合などには、近傍の判定結果により補完表示を行えばよい。また、観察者が注目している領域のみの判定を行なうようにすることもでき、判定を行なっていない領域の表示色を特定の色で表示するようにすれば、注目している領域を明確に表示できる。
【０１１６】
また、通常画像と合成画像とを、映像モニタ１６０と映像モニタ１７０とに別々に表示する形態となっているが、１つの映像モニタ上に両者を表示するようにしてもよい。その際、通常画像と合成画像の表示の切換えは、動画像と静止画像との切替えに同期させて自動的に行ってもよいし、観察者が適当な切替手段で、任意に切り換える形態であってもよい。
【０１１７】
また、ＧａＮ系半導体レーザおよび白色光光源を別個の構成としたが、適当な帯域フィルタを利用して、励起光源と白色光光源とを１つの光源で代替することもできる。
【０１１８】
また、通常画像撮像用のＣＣＤ撮像素子１０７を蛍光内視鏡の先端部１００Ａに設置する実施の形態としたが、イメージファイバを用いることにより撮像ユニット内に通常像を導いてからＣＣＤ撮像素子によって撮像してもよい。さらに回転フィルタ１２２の変更や、多色モザイクフィルタの撮像素子への設置等により、通常画像撮像用、蛍光画像撮像用および反射画像撮像用のイメージファイバと撮像素子と共用するようにしてもよい。
【０１１９】
また、多色モザイクフィルタがオンチップされた撮像素子を蛍光内視鏡の先端部に設置することにより、通常画像撮像用と蛍光画像撮像用と反射画像撮像用の撮像素子を１つの撮像素子によって兼用することもできる。
【０１２０】
また、上記実施の形態は、画像判定ユニット１８０および組織性状画像作成ユニット１３０における演算がそれぞれ独立して行なわれるものとしたが、画像判定ユニット１８０において定められた異常受光領域に関しては組織性状画像作成ユニット１３０において演算を行なわないように制御するようにしてもよく、これにより組織性状画像作成ユニット１３０内で行なわれる画像処理の時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図２】回転フィルタの構造を示す図
【図３】各波長領域の光を照射するタイミング示すタイミングチャート図
【図４】正反射光領域を閾値Ｑの値で区切って認識することを示す図
【図５】反射参照光像Ｚｎ（ａ）、蛍光像Ｚｋ（ｂ）および面順次光像Ｚｍ（ｃ）を示す図
【図６】各画像を重ね合わせる処理の概念図
【図７】表示される組織性状画像の概略を示す図
【図８】蛍光像Ｚｋ等を撮像する他の方式の概略を示す図
【図９】第１の実施の形態による蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１０】回転フィルタの構造を示す図
【図１１】各画像の限界越領域の論理積により異常受光領域を求める様子を示す図
【図１２】組織性状画像中に異常受光領域を表示させる合成画像を形成する様子を示す図
【図１３】異常受光領域の表示と非表示とを手動で切り替える表示切替手段を示す図
【符号の説明】
１    生体組織
１１    白色光光源
１２    励起光光源
１３    モータ
１４    回転フィルタ
１５    ダイクロイックミラー
１６    集光レンズ
１７    反射ミラー
２１    照射光ファイバ
２１ａ    端面
２１ｂ    端面
２２    照射レンズ
２３    対物レンズ
２４    励起光カットフィルタ
２５    撮像素子
２６    ケーブル
３１    Ａ／Ｄ変換器
３２    反射参照光画像メモリ
３３    蛍光画像メモリ
３４    面順次光画像メモリ
４１    正反射光領域認識器
４２    正反射光領域メモリ
４３    蛍光収率演算器
４４    蛍光収率画像メモリ
４５    組織性状画像合成器
４６    映像信号処理回路
１００    光源ユニット
２００    内視鏡ユニット
２０１    先端部
２０２    操作部
３００    中継ユニット
４００    演算ユニット
５００    映像信号は表示器
８００    蛍光内視鏡装置
Ｄｋ    蛍光画像データ
Ｄm    面順次光画像データ
Ｄｎ    反射参照光画像データ
Ｄｓｈ    正反射光領域データ
Ｄｓｓ    蛍光収率画像データ
Ｌｂ    青色光
Ｌｅ    励起光
Ｌｇ    緑色光
Ｌｍ    面順次光
Ｌｎ    参照光（近赤外光）
Ｌｒ    赤色光
Ｌｗ    白色光
Ｚｈ    反射光像
Ｚｋ    蛍光像
Ｚｍ    面順次光像
Ｚｎ    反射参照光像
【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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