CN101584572B - 荧光图像获取方法及设备、荧光内窥镜和激发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种荧光图像获取方法及设备、荧光内窥镜和激发光装置。荧光图像获取设备包括：光照射装置(130、150)，其同时采用照明光和激发光照射被观察区域；以及成像装置(110)，其拍摄由从采用所述照明光照射的区域反射的光组成的图像，以及由采用所述激发光照射的区域发出的荧光组成的图像。此外，所述设备包括：图像处理装置(170)，其产生基于反射光的图像的普通图像以及基于荧光的图像的荧光图像；以及光量控制装置(186)，其控制所述照明光的光量使得所述普通图像的代表亮度值为预定亮度值，并且控制所述激发光的光量使得所述激发光的光量与所述照明光的光量的比率为预定比率。

Description

荧光图像获取方法及设备、荧光内窥镜和激发光装置

技术领域

本发明涉及一种荧光图像获取方法、荧光图像获取设备、荧光内窥镜设备以及激发光装置。具体地，本发明涉及通过获取包含有采用激发光照射而从被观察的区域发出的荧光的图像而产生荧光图像的荧光图像获取方法、荧光图像获取设备以及荧光内窥镜设备。此外，本发明涉及发出激发光以产生荧光图像的激发光装置。

背景技术

常规上，用于观察患者体腔内的组织(体内)的内窥镜设备是广泛已知的。而且，广泛使用电子内窥镜，该电子内窥镜通过在采用白光照射被观察的区域的同时将体腔内的该区域进行成像而获取普通图像，并且在监视器(显示器)上显示所获取的普通图像。

除通过采用白光照射被观察的区域而观察该区域以外，被用作荧光内窥镜设备的荧光图像获取设备也是熟知的。荧光内窥镜设备通过接收自发荧光而捕获荧光图像，所述自发荧光是通过采用激发光照射被观察的区域而从该区域发出的。此外，荧光内窥镜设备在监视器上显示荧光图像以及普通图像。自发荧光是从活组织(体内组织)中的内源性荧光物质发出的。例如，当被观察的区域是气道粘膜时，大部分自发荧光被认为从粘膜下层发出。内源性荧光物质的实例为核黄素、色氨酸、酪氨酸、NADH、NADPH、卟啉、胶原、弹性蛋白、纤连蛋白、FAD等。

此外，已知的是采用预定的波长带的激发光照射被观察区域例如活组织时，从存在于被观察区域中的自发荧光物质发出的自发荧光的光强和光谱形状根据自发荧光是从正常组织发出的还是从病变组织发出的而不同，如图15中所示。利用这种现象的荧光内窥镜设备是已知的(例如，请参考日本未审查专利出版物2001-128925)。在该荧光内窥镜设备中，采用预定波长的激发光照射被观察的区域，并且检测从被观察区域发出的自发荧光，以产生荧光图像。据推测，从病变组织发出的自发荧光比从正常组织发出的自发荧光更弱的原因是病变组织的粘液上皮细胞变厚，病变组织内的内源性荧光物质的消耗，病变组织内的荧光吸收物质的增加等。

此外，例如通过预先将作为荧光染料的亲瘤光敏物质(ATX-S10、5-ALA、NPe6、HAT-D01、Photofrin-2等)给患者(被检查的对象)施用而产生荧光图像的荧光图像获取设备是熟知的。亲瘤光敏物质通过被光激发而发出荧光。施用的荧光染料被肿瘤区域例如癌吸收。采用在荧光染料的激发波长范围内的激发光照射已经吸收荧光染料的肿瘤区域，并且检测从已经积聚在肿瘤区域内的荧光染料发出的荧光以产生荧光图像。

在这些荧光图像获取设备之中，已经提出了各种比较分析方法，以便使用者(观察者或检查者或医生)可以基于荧光信息获取关于组织特征的更准确信息。例如，当获取从被激发光照射的被观察区域例如活组织发出的自发荧光的强度作为荧光图像，并且显示基于荧光图像的荧光信息时，如果被观察区域是正常区域，则从被观察区域发出的荧光的强度基本上与激发光的照射强度成正比。然而，激发光的照射强度与距离的平方成反比地下降。因此，存在以下情况：从位于光源附近的病变组织接收的荧光高于从位于光源的远处的正常组织接收的荧光。因此，不能仅仅通过关于荧光强度的信息准确地判断被观察区域的组织特征。

为了解决这些问题，日本未审查专利出版物2004-000477提出了一种诊断活体的组织特征的荧光图像获取设备。在该荧光图像获取设备中，采用波长带与激发光的波长带不同的参照光照射被观察区域。此外，检测从已经采用参照光照射的被观察区域反射的光的强度。此外，基于由荧光强度与参照光的反射光强度的比率表示的荧光收率，获得表示活组织的病变的诊断信息。此外，在所显示的荧光图像中以不同的颜色，例如红色显示病变区域，即诊断信息。

在这些荧光图像获取设备中，当从照明光输出端至被观察区域的距离长时，没有足量的照明光到达被检测的区域，并且存在获取暗的图像的风险。因此，当获取动画(动态图像或视频图像)时，恒定地检测图像的亮度，例如图像的平均亮度值，以控制照明光的光量使得可以获得恒定的亮度。

然而，在通过同时采用照明光和激发光两者照射被观察区域而获取普通图像和荧光图像的设备中，当普通图像叠加在荧光图像上并且显示时，如果仅控制照明光的光量，则是不足的。例如，当增加照明光的光时，只有普通图像变成亮，而荧光图像仍然是暗的。因此，难以确认在叠加的图像中的荧光图像。此外，当降低照明光的光量时，只有普通图像变暗，而荧光图像仍然是亮的。因此，普通图像的亮度和荧光图像的亮度变得不平衡，并且难以观察图像中的被观察区域。

同时，当获取荧光图像时，即使从激发光输出端至被观察区域的距离短，在某些情况下也得不到足量的荧光，原因是从被观察区域发出的荧光的光量根据被观察区域的组织特征而不同。因此，如果以与照明光的控制类似的方式基于荧光图像的亮度控制激发光的光量，则存在荧光图像的可靠性降低的问题。

此外，当尽力准确地控制激发光的光量时，与激发光源的驱动电流相比，白光源的驱动电流较高。因此，由白光源的驱动电流所引起的噪音成为问题。

此外，例如，日本未审查专利出版物2004-248721提出了一种荧光图像获取设备，该荧光图像获取设备如上所述通过输出白光获取普通图像，并且通过输出激发光获取荧光图像。在日本未审查专利出版物2004-248721所公开的荧光图像获取设备中，通过硬件光谱结构交替地输出白光和激发光，并且采用输出的白光和激发光同步地获取普通图像和荧光图像。

此外，在日本专利3718024提出的荧光图像获取设备中，将白光和激发光在相同的光轴上组合，并且将组合光引导到已经吸收光敏物质的活体中。此外，从由活体发出的光信息中去除激发光的波长带。此外，分波装置透射处于荧光波长带的光，并且反射处于其它波长带的光。此外，通过捕获分开的光获取荧光图像。

此外，日本未审查专利出版物2002-143079提出了其中在荧光图像信号和普通图像信号之间进行扣除操作，并且通过将差值放大而使差别突出的方法。此外，日本未审查专利出版物2006-314680提出了其中将荧光图像信号和普通图像信号组合并且显示以提高筛查的精度的方法。

然而，在如上所述通过分别输出白光和激发光而获取普通图像信号和荧光图像信号两者的设备中，如果如日本未审查专利出版物2004-248721中所公开地通过硬件光谱结构交替地输出白光和激发光，设备的尺寸变大，并且设备的成本增加。此外，如日本专利3718024中公开的提供分波装置的情况具有类似的问题。

此外，近年来，在使用固态成像装置的电子内窥镜设备领域中，具有内置窄带通滤光器(窄带成像-NBI)的电子内窥镜设备正在引起关注。具有内置窄带通滤光器的电子内窥镜设备通过组合窄带通滤光器，基于消化器官例如胃粘膜(胃部粘膜)的光谱反射率进行光谱成像。在该设备中，安置窄(波长)带通滤光器代替平面-按序R(红色)-G(绿色)-B(蓝色)旋转滤光器。此外，通过窄带通滤光器依次输出照明光，并且在改变对采用这些类型的照明光获取的信号施加的权重的同时，进行与R、G和B(RGB)信号的处理类似的处理。因此，获取了光谱图像。当使用这样的光谱图像时，可以取得在常规方法中获取不了的消化器官例如胃(胃部)和大肠中的微细结构。

同时，日本未审查专利出版物2003-93336和日本未审查专利出版物2007-202621提出了在代替使用窄带通滤光器的上述平面-按序法的同步法中，基于通过采用白光照明被观察区域而将该区域成像所获取的图像信号，通过操作处理而形成光谱图像的技术。在该同步法中，将微细的彩色滤色片(mosaic filter)安置在固态成像装置上。日本未审查专利出版物2003-93336公开了用于获取被观察区域的光谱数据的方法，该方法不依赖于照明光的类型、成像系统的独特光谱特性等。在该方法中，获取估算矩阵数据，所述估算矩阵数据考虑照明光的光谱特性，以及整个成像系统得光谱特性，包括成像装置的颜色灵敏度特性，滤色器的透射率等。此外，通过利用由成像装置成像获取的RGB图像信号和估算矩阵数据进行操作而获取光谱数据。

此外，在如上所述的荧光图像获取设备中，在一些情况下，通过仅仅采用激发光照射被观察区域而获取荧光图像，以及通过仅仅采用照明光照射被观察区域而获取普通图像是分时进行的。当通过分时获取荧光图像和普通图像时，荧光图像和普通图像的单位时间帧数变小。因此，当显示动画时，存在显示不了有效动画的问题。

此外，在如上所述的荧光内窥镜设备中，除用于输出照明光的光源以外，还必须安置用于输出激发光的光源。因此，当使用普通内窥镜的使用者(医生)希望观察荧光图像时，他/她必须另外购买昂贵的荧光内窥镜设备。然而，在许多情况下，荧光图像的观察只是为了补充普通图像的观察而进行的，并且观察荧光图像的频率远小于观察普通图像的频率。因此，许多使用者(医生)希望使用他们已有的电子内窥镜设备来观察荧光图像，而不用购买新的荧光内窥镜设备。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的一个目的是在通过使用照明光和激发光照射被观察区域获取普通图像和荧光图像的荧光图像获取方法和设备中，改善普通图像的亮度与荧光图像的亮度之间的平衡。此外，本发明的另一个目的是提高所获取的荧光图像的可靠性。

此外，本发明的另一个目的是提供一种可以改善激发光源的耐噪音性的荧光图像获取方法和设备。

此外，本发明的另一个目的是提供一种可以简化整个设备的结构并且削减设备成本的荧光图像获取方法和设备。

此外，本发明的另一个目的是提供一种即使在显示动画时，也可以产生有效显示图像的荧光图像获取方法和设备。

同时，本发明的发明人已经研究了通过将包括激发光源的可拆卸的激发光单元连接至现有的电子内窥镜设备，现有的电子内窥镜设备是否可以起荧光图像内窥镜设备的作用。作为激发光源，使用高亮度LED、半导体激光器等。由于荧光内窥镜设备的使用者可能不习惯光源例如LED和激光器，因此必须确保使用者的安全。

在这样情形下，本发明的另一个目的是提供对使用者友好，并且确保使用者的安全的荧光内窥镜设备和激发光单元。

本发明的第一种荧光图像获取方法是包括以下步骤的荧光图像获取方法：

拍摄由从被观察区域(该区域已经用照明光照射)反射的光组成的图像，并且拍摄由从所述被观察区域(该区域已经在用所述照明光照射的同时采用激发光照射)发出的荧光组成的图像；

基于所拍摄的由反射光组成的图像产生普通图像；以及

基于所拍摄的由荧光组成的图像产生荧光图像，其中控制照明光的光量，使得普通图像的代表亮度值(代表普通图像的亮度的值等)为预定亮度值，并且其中控制激发光的光量，使得激发光的光量与照明光的光量的比率为预定比率。

本发明的第二种荧光图像获取方法是包括以下步骤的荧光图像获取方法：

驱动照明光源装置以连续输出照明光；

基于脉冲信号，脉冲驱动激发光源装置以输出脉冲调制的激发光；

拍摄由通过采用照明光照射从被观察区域反射的光组成的图像，以及包括通过采用激发光照射从被观察区域发出的荧光的图像；

基于所拍摄的由反射光组成的图像产生普通图像；以及

基于所拍摄的包括荧光的图像产生荧光图像，其中控制照明光的光量，使得普通图像的代表亮度值为预定亮度值，并且其中通过控制脉冲信号来控制激发光的光量，使得激发光的光量与照明光的光量的比率为预定比率。

本发明的第三种荧光图像获取方法是包括以下步骤的荧光图像获取方法：

驱动照明光源装置以连续输出照明光；

脉冲驱动激发光源装置以输出脉冲调制的激发光；

采用所述照明光连续照射被观察区域；

使用脉冲调制的激发光照射与采用所述照明光照射的区域基本上相同的区域；

在采用照明光连续照射被观察区域，并且采用脉冲调制的激发光照射基本上相同的区域的过程中，在仅仅采用照明光照射被观察区域期间，拍摄第一种图像，所述第一种图像由从被观察区域反射的光组成；

在采用照明光连续照射被观察区域，并且采用脉冲调制的激发光照射基本上相同的区域的过程中，在采用照明光和激发光两者照射被观察区域期间，拍摄第二种图像，所述第二种图像由从被观察区域反射的光和从被观察区域发出的荧光组成；

基于第一种图像产生普通图像；以及

基于第一种图像和第二种图像产生荧光图像。

本发明的第四种荧光图像获取方法是包括以下步骤的荧光图像获取方法：

拍摄由反射光和荧光组成的图像，所述反射光是从被观察区域(该区域是采用照明光照射的)反射的光，所述荧光是从所述被观察区域(该区域是在与采用所述照明光照射的同时采用激发光照射的)发出的荧光；

对于所拍摄图像的图像信号的每一个像素，计算特定荧光波长带的估算光谱数据，所述特定荧光波长带至少包括荧光的近似中心波长带，并且所述估算光谱数据是基于所述像素中的每一个的图像信号值和用于计算所述估算光谱数据的估算矩阵计算的，并且所述估算矩阵是预先存储的；

基于所述特定荧光波长带的所述估算光谱数据，获取反映从被观察区域发出的荧光的辐射强度的信息；以及

基于反映荧光的辐射强度的信息产生荧光图像。

本发明的第一种荧光图像获取设备是包括以下装置的荧光图像获取设备：

光照射装置，所述光照射装置同时采用照明光和激发光照射被观察区域；

成像装置，所述成像装置拍摄由从被观察区域(该区域是采用照明光照射的)反射的光组成的图像，并且拍摄由从被观察区域(该区域是采用激发光照射的)发出的荧光组成的图像；

图像处理装置，所述图像处理装置基于由反射光组成的图像产生普通图像，所述由反射光组成的图像是由所述成像装置拍摄的，并且所述图像处理装置基于由荧光组成的图像产生荧光图像，所述由荧光组成的图像是由所述成像装置拍摄的；以及

光量控制装置，所述光量控制装置控制照明光的光量，使得普通图像的代表亮度值为预定亮度值，并且控制激发光的光量，使得激发光的光量与照明光的光量的比率为预定比率。

在本发明的第一种荧光图像获取设备中，成像装置可以分开地获取由从采用照明光照射的被观察区域反射的光组成的图像，和由从采用激发光照射的被观察区域发出的荧光组成的图像。备选地，成像装置可以获取其中由反射光组成的图像和由荧光组成的图相互叠加的图像。

此外，本发明的第一种荧光图像获取设备还可以包括：

存储单元，所述存储单元存储用于拟似光谱图像处理的估算矩阵；以及

估算光谱数据计算装置，所述估算光谱数据计算装置采用从成像装置输出的图像信号以及估算矩阵，并且计算用于图像信号的每一个像素的估算光谱数据。此外，图像处理装置可以基于每一个像素的估算光谱数据，获取至少包括荧光中心波长带的特定荧光波长带的估算光谱数据，并且基于特定荧光波长带的估算光谱数据产生荧光图像。

此外，估算矩阵可以考虑照明光的光谱特性以及成像装置的光谱特性。此外，可以使用估算矩阵，通过使用图像信号进行矩阵运算，计算被观察区域的光谱数据。备选地，估算矩阵可以考虑照明光和激发光两者的光谱特性以及成像装置的光谱特性。此外，可以使用估算矩阵，通过使用图像信号进行矩阵运算，计算被观察区域的光谱数据以及从被观察区域发出的荧光的荧光光谱。

此外，图像处理装置可以：

基于特定荧光波长带的估算光谱数据，计算拟似荧光强度，所述拟似荧光强度是在特定荧光波长带中的光的强度；

获取参考波长带的估算光谱数据，所述参考波长带不包括特定荧光波长带；

基于参考波长带的估算光谱数据，计算参照光强度，所述参照光强度是在参考波长带中的光的强度；

通过将拟似荧光强度除以参照光强度，计算拟似荧光收率；以及

基于拟似荧光收率产生荧光图像。

本发明的第二种荧光图像获取设备是包括以下装置的荧光图像获取设备：

照明光源装置，所述照明光源装置连续输出照明光；

激发光源装置，所述激发光源装置基于脉冲信号被脉冲驱动，以输出脉冲调制的激发光；

照射装置，所述照射装置采用照明光和激发光照射被观察区域的基本上相同的位置；

成像装置，所述成像装置拍摄由通过采用照明光照射从被观察区域反射的光组成的图像，以及包括通过采用激发光照射从被观察区域发出的荧光的图像；

图像处理装置，所述图像处理装置基于由反射光组成的图像产生普通图像，所述由反射光组成的图像是由所述成像装置拍摄的，并且所述图像处理装置基于包括荧光的图像产生荧光图像，所述包括荧光的图像是由所述成像装置拍摄的；以及

光量控制装置，所述光量控制装置控制照明光的光量，使得普通图像的代表亮度值为预定亮度值，并且所述光量控制装置通过控制脉冲信号来控制激发光的光量，使得激发光的光量与照明光的光量的比率为预定比率。

此外，在本发明的第二种荧光图像获取设备中，激发光源装置可以在能够输出激发光的预定时间内，以预定的周期输出一束或多束脉冲调制的激发光束。此外，光量控制装置可以通过改变在能够输出激发光的预定时间内的脉冲调制的激发光束的数量和/或在能够输出激发光的预定时间内的脉冲调制的激发光的光输出时间，控制激发光的光量。

此外，本发明的第一种和第二种荧光图像获取设备中的每一种还可以包括设定装置，所述设定装置通过输入操作设定激发光的光量与照明光的光量的比率。

本发明的第三种荧光图像获取设备是包括以下装置的荧光图像获取设备：

照明光源装置，所述照明光源装置连续输出照明光；

激发光源装置，所述激发光源装置基于脉冲信号被脉冲驱动，以输出脉冲调制的激发光；

照射装置，所述照射装置采用照明光和激发光照射被观察区域的基本上相同的位置；

成像装置，所述成像装置在仅仅采用所述照明光照射被观察区域期间，拍摄第一种图像，所述第一种图像由从所述被观察区域反射的光组成，并且所述成像装置在采用所述照明光和所述激发光两者照射所述被观察区域期间，拍摄第二种图像，所述第二种图像由从所述被观察区域反射的光和从所述被观察区域发出的荧光组成；以及

图像处理装置，所述图像处理装置基于第一种图像产生普通图像，并且在普通图像以及基于第二图像的组合图像的基础上，产生荧光图像。

此外，在本发明的第三种荧光图像获取设备中，图像处理装置可以通过利用普通图像、荧光图像和组合图像中的至少两种进行运算而产生用于显示的图像。

此外，图像处理装置可以基于在普通图像与荧光图像之间的亮度比率，产生用于显示的图像。

此外，图像处理装置可以对普通图像、荧光图像和组合图像中的至少一种进行光谱图像处理。

此外，还可以安置选择装置，所述选择装置能够选择是否对普通图像、荧光图像和组合图像中的至少一种进行光谱图像处理。

在第二种和第三种荧光图像获取设备中，表述“照射被观察区域的基本上相同的位置”是指采用照明光的照射范围(区域)和采用激发光的照射范围(区域)至少部分地相互重叠。

本发明的第四种荧光图像获取设备是包括以下装置的荧光图像获取设备：

光照射装置，所述光照射装置同时采用照明光和激发光照射被观察区域；

成像装置，所述成像装置拍摄由反射光和荧光组成的图像，所述反射光是通过采用照明光照射从被观察区域反射的光，所述荧光是通过采用激发光照射从被观察区域发出的荧光；

存储单元，所述存储单元存储用于计算估算光谱数据的估算矩阵；以及

图像处理装置，所述图像处理装置对于从成像装置输出的图像信号的每一个像素，计算特定荧光波长带的估算光谱数据，所述特定荧光波长带至少包括荧光的近似中心波长带，并且所述估算光谱数据是基于所述像素中的每一个的图像信号值和估算矩阵计算的，并且基于特定荧光波长带的估算光谱数据，获取反映从被观察区域发出的荧光的辐射强度的信息，并且基于反映荧光的辐射强度的信息，产生荧光图像。

在本发明的第四种荧光图像获取设备中，“用于计算估算光谱数据的估算矩阵”可以考虑照明光的光谱特性以及成像装置的光谱特性。此外，可以使用估算矩阵以通过使用图像信号进行矩阵运算，计算估算光谱数据，所述估算光谱数据包括关于被观察区域的估算光谱反射率信息。此外，表述“至少包括荧光的近似中心波长带的特定荧光波长带”是指至少包括荧光中心波长或荧光中心波长附近的波长的波长带。特定荧光波长带应当基本上反映荧光的强度。此外，“反映从被观察区域发出的荧光的辐射强度的信息”应当至少反映从被观察区域发出的荧光的辐射强度还高还是低(强度值等)。

在本发明的第四种荧光图像获取设备中，光照射装置可以采用波长与激发光波长不同的参照光，在与采用激发光照射被观察区域的同时照射被观察区域。此外，成像装置可以拍摄包括参照光的反射光的图像，所述反射光是从被观察区域反射的。此外，图像处理装置可以计算作为参照光的反射光的强度的参照光强度，所述反射光被包括在通过成像装置拍摄的图像中，并且所述图像处理装置基于特定荧光波长带的估算光谱数据，计算作为特定荧光波长带中的光的强度的拟似荧光强度，并且通过将拟似荧光强度除以参照光强度，计算拟似荧光收率作为关于荧光的辐射强度信息。

在本发明的第四种荧光图像获取设备中，“参照光”可以是在与照明光的波长带不同的波长带中的光。例如，参照光可以是IR光(红外线)等。在照明光的波长带中可以包括参照光的波长带。当在照明光的波长带中包括参照光的波长带时，可以使用全部照明光或照明光的部分波长带中的光作为参照光。

此外，对于从成像装置输出的图像信号的每一个像素，图像处理装置可以通过利用每一个像素的图像信号值和估算矩阵，获取不包括特定荧光波长带的半普通波长带的估算光谱数据，并且基于半普通波长带的估算光谱数据，产生拟似普通图像。

这里，“半普通波长带”可以是不包括特定荧光波长带的照明光的波长带。备选地，“半普通波长带”可以是照明光的波长带的一部分。此外，“拟似普通图像”可以是彩色图像或黑白图像(灰度图像)。

此外，可以安置显示处理装置，所述显示处理装置产生其中在拟似普通图像上叠加荧光图像的荧光叠加图像。

此外，可以安置输入装置，所述输入装置通过输入操作设定特定荧光波长带。

本发明的荧光内窥镜设备是包括以下装置的荧光内窥镜设备：

照明光单元，所述照明光单元包括输出照明光的照明光用光源；

激发光单元，所述激发光单元可拆卸地连接至照明光单元，并且包括输出激发光的激发光用光源；

第一光引导装置，所述第一光引导装置引导照明光或激发光，以采用照明光或激发光照射被观察区域；

成像装置，所述成像装置拍摄由通过采用照明光照射从被观察区域反射的光组成的图像、或由通过采用激发光照射从被观察区域发出的荧光组成的图像；

图像处理装置，所述图像处理装置基于由反射光组成的图像产生普通图像，所述由反射光组成的图像是通过成像装置拍摄的，并且所述图像处理装置基于由荧光组成的图像产生荧光图像，所述由荧光组成的图像是通过成像装置拍摄的；

检测装置，所述检测装置检测激发光单元是否连接至照明光单元；以及

光输出防止装置，所述光输出防止装置在检测装置没有检测到激发光单元连接至照明光单元时，防止激发光单元输出激发光。

在本发明的荧光内窥镜设备中，可以同时输出照明光和激发光。备选地，可以分时输出照明光和激发光。此外，第一光引导装置可以引导照明光和激发光中的一种。备选地，第一光引导装置可以引导照明光和激发光两者。此外，成像装置可以分开地获取由从已经采用照明光照射的被观察区域反射的光组成的图像，以及由从已经采用激发光照射的被观察区域发出的荧光组成的图像。备选地，成像装置可以获取其中由反射光组成的图像和由荧光组成的图像相互叠加的图像。

在本发明的荧光内窥镜设备中，照明光单元可以包括引导激发光的第二光引导装置。此外，激发光单元可以包括第三光引导装置，所述第三光引导装置延伸至激发光单元的外部并且引导激发光。此外，检测装置可以检测第二光引导装置和第三光引导装置是否相互光学连接。

此外，激发光单元可以包括驱动激发光用光源的激发光用驱动单元。当光输出防止装置防止激发光单元输出激发光时，光输出防止装置可以防止激发光用驱动单元和激发光用光源相互电连接。

此外，照明光单元可以包括驱动照明光用光源的照明光用驱动单元，以及控制照明光用驱动单元的照明光控制单元。此外，激发光单元可以包括驱动激发光用光源的激发光用驱动单元，以及控制激发光用驱动单元的激发光控制单元。此外，检测装置还可以检测照明光控制单元和激发光控制单元是否相互电连接。

此外，可以在普通图像模式中或在荧光图像模式中进行操作。在普通图像模式中，输出照明光并且产生普通图像。在荧光图像模式中，输出激发光并且产生荧光图像。此外，在检测装置没有检测到激发光单元连接至照明光单元时，不进行在荧光图像模式中的操作。

此外，本发明的激发光单元可以是可拆卸地连接到内窥镜设备的照明光单元上的激发光单元，其中该内窥镜设备包括：

照明光单元，所述照明光单元具有输出照明光的照明光用光源；

第一光引导装置，所述第一光引导装置引导照明光或激发光，以采用照明光或激发光照射被观察区域；

成像装置，所述成像装置拍摄采用照明光照射的被观察区域的图像、或采用激发光照射的被观察区域的荧光图像；以及

图像处理装置，所述图像处理装置基于被观察区域的图像产生普通图像，所述被观察区域的图像是通过成像装置拍摄的，并且所述图像处理装置基于被观察区域的荧光图像产生荧光图像，所述荧光图像是通过成像装置拍摄的；

所述激发光单元包括：

激发光用光源，所述激发光用光源输出激发光；

检测装置，所述检测装置检测激发光单元是否连接至照明光单元；以及

光输出防止装置，所述光输出防止装置在检测装置已经检测到激发光单元未连接至照明光单元时，防止激发光单元向激发光单元的外部输出激发光。

在本发明的第一种至第四种荧光图像获取设备以及荧光内窥镜设备中，“照明光”可以是例如，连续波长的白光。备选地，“照明光”可以是通过同时输出R(红)光、G(绿)光和B(蓝)光获取的白光。

根据本发明的第一种荧光图像获取方法和设备，当拍摄由从被观察区域(所述区域是采用照明光照射的)反射的光组成的图像，和由从被观察区域(所述区域是采用激发光在与采用照明光的照射的同时照射的)发出的荧光组成的图像，并且所拍摄的基于由反射光组成的图像产生普通图像，且基于所拍摄的由荧光组成的图像产生荧光图像时，控制照明光的光量，使得普通图像的代表亮度值为预定亮度值，并且控制激发光的光量，使得激发光的光量与照明光的光量的比率为预定比率。因此，当激发光输出端和被观察区域之间的距离短时，换言之，当不应当增加激发光的光量时，可以防止增加激发光的光量的风险。因此，可以获取反映被观察区域的组织特征的荧光图像。因此，可以提高荧光图像的可靠性。

此外，根据本发明的第二种荧光图像获取方法和设备，驱动白光源装置以连续输出白光，并且基于脉冲信号脉冲驱动激发光源装置，以输出脉冲调制的激发光。此外，拍摄由通过采用照明光照射从被观察区域反射的光组成的图像，以及包括通过采用激发光照射从被观察区域发出的荧光的图像。基于所拍摄的由反射光组成的图像产生普通图像，并且基于所拍摄的包括荧光的图像而产生荧光图像。此外，控制照明光的光量，使得普通图像的代表亮度值为预定亮度值，并且通过控制脉冲信号来控制激发光的光量，使得激发光的光量与照明光的光量的比率为预定比率。因此，可以以恒定地将激发光的光量与照明光的光量的比率控制在恒定的值。此外，可以恒定地保持普通图像的亮度与荧光图像的亮度之间的良好平衡。此外，由于通过数字控制脉冲信号而控制激发光的光量，因此可以改善耐噪音性。此外，由于进行脉冲驱动，因此可以在输出激发光时增加光量。因此，可以有助于降低光源的成本。

此外，在本发明的第一种和第二种荧光图像获取方法和设备中，当安置通过输入操作设定激发光的光量与照明光的光量的比率的设定装置时，可以任意地设定激发光的光量与照明光的光量的比率。因此，可以设定对诊断目的等适合的比率。因此，可以有助于高精度筛查。

此外，根据本发明的第三种荧光图像获取方法和设备，驱动照明光源装置以连续输出照明光，并且脉冲驱动激发光源装置以输出脉冲调制的激发光。此外，采用照明光连续照射被观察区域，并且采用脉冲调制的激发光照射与采用照明光照射的区域基本上相同的区域。此外，在采用照明光连续照射被观察区域并且采用脉冲调制的激发光照射基本上相同的区域的过程中，在仅仅采用照明光照射被观察区域期间，拍摄第一种图像，所述第一种图像由从被观察区域反射的光组成，并且在采用照明光连续照射被观察区域并且采用脉冲调制的激发光照射基本上相同的区域的过程中，在采用照明光和激发光两者照射被观察区域期间，拍摄第二种图像，所述第二种图像由从被观察区域反射的光和从被观察区域发出的荧光组成。此外，基于第一种图像产生普通图像，并且基于第一种图像和第二种图像产生荧光图像。因此，可以在不安置机械结构，例如光谱结构的情况下产生普通图像和荧光图像。因此，可以简化整个设备并且降低设备成本。

此外，在本发明的第三种荧光图像获取设备中，当通过利用普通图像、荧光图像和组合图像中的至少两种进行运算而产生用于显示的图像时，或者当对普通图像、荧光图像和组合图像中的至少一种进行光谱图像处理时，可以产生使得能够进行更精确的筛查的用于显示的图像。

当进一步安置可以选择是否对普通图像、荧光图像和组合图像中的至少一种进行光谱图像处理的选择装置，并且进行光谱图像处理时，如果选择装置选择执行光谱图像处理，可以产生对图像目的适合的用于显示的图像。

此外，根据本发明的第四种荧光图像获取方法和设备，拍摄由反射光和荧光组成的图像，所述反射光是从被观察区域(该区域是采用照明光照射的)反射的光，所述荧光是从被观察区域(该区域是采用激发光在与采用照明光的照射的同时照射的)发出的荧光。此外，基于每一个像素的图像信号值和用于计算估算光谱数据的估算矩阵，对拍摄图像的图像信号的每一个像素计算特定荧光波长带的估算光谱数据，所述特定荧光波长带至少包括荧光的近似中心波长带，并且所述估算矩阵是预先存储的。此外，基于特定荧光波长带的估算光谱数据，获取反映从被观察区域发出的荧光的辐射强度的信息，并且基于反映荧光的辐射强度的信息，产生荧光图像。因此，可以防止单位时间的荧光图像的可获取帧数降低。因此，即使在荧光图像以动画形式显示时，也可以产生有效的显示用图像。

此外，本发明的荧光内窥镜设备包括：照明光单元，所述照明光单元包括输出照明光的照明光用光源；以及激发光单元，所述激发光单元可拆卸地连接至照明光单元，并且包括输出激发光的激发光用光源。此外，荧光内窥镜设备包括：第一光引导装置，所述第一光引导装置引导照明光或激发光，以采用照明光或激发光照射被观察区域；以及成像装置，所述成像装置拍摄由通过采用照明光从被观察区域反射的光组成的图像、或由采用激发光照射从被观察区域发出的荧光组成的图像。此外，荧光内窥镜设备包括：图像处理装置，所述图像处理装置基于由反射光组成的图像产生普通图像，所述由反射光组成的图像是通过成像装置拍摄的，并且所述图像处理装置基于由荧光组成的图像产生荧光图像，所述由荧光组成的图像是通过成像装置拍摄的；以及检测装置，所述检测装置检测激发光单元是否连接至照明光单元。此外，荧光内窥镜设备包括：光输出防止装置，所述光输出防止装置在检测装置没有检测到激发光单元连接至照明光单元时，防止激发光单元输出激发光。因此，当激发光单元未连接至照明光单元时，不从激发光单元输出激发光。因此，即使荧光内窥镜设备的使用者不熟悉或者不习惯激发光用光源例如高亮度LED或激光器的操作，也可以安全地获取荧光图像。

此外，本发明的激发光单元是可拆卸地连接到内窥镜设备的照明光单元上的激发光单元，所述内窥镜设备包括：

照明光单元，所述照明光单元具有输出照明光的照明光用光源；

第一光引导装置，所述第一光引导装置引导照明光或激发光，以采用照明光或激发光照射被观察区域；

成像装置，所述成像装置拍摄采用照明光照射的被观察区域的图像、或采用激发光照射的被观察区域的荧光图像；以及

图像处理装置，所述图像处理装置基于被观察区域的图像产生普通图像，所述被观察区域的图像是通过成像装置拍摄的，并且所述图像处理装置基于被观察区域的荧光图像产生荧光图像，所述荧光图像是通过成像装置拍摄的。此外，所述激发光单元包括：

激发光用光源，所述激发光用光源输出激发光；

检测装置，所述检测装置检测激发光单元是否连接至照明光单元；以及

光输出防止装置，所述光输出防止装置在检测装置已经检测到激发光单元未连接至照明光单元时，防止激发光单元向激发光单元的外部输出激发光。因此，当激发光单元未连接至照明光单元时，不从激发光单元输出激发光。因此，即使荧光内窥镜设备的使用者不熟悉或者不习惯激发光用光源例如高亮度LED或激光器的操作，也可以安全地操作激发光单元。

附图说明

图1是示出适用本发明的第一实施方案的荧光内窥镜设备的构造的框图；

图2A是示出波长和拟似光谱反射率数据之间的关系的图；

图2B是示出波长和光谱反射率数据之间的关系的图；

图3是示出特定荧光波长带中的波长和拟似光谱反射率数据之间的关系的图；

图4是示出半普通波长带中的波长和拟似光谱反射率数据之间的关系的图；

图5是用于说明一种用于对荧光收率分配颜色的方法的图；

图6是用于说明另一种用于对荧光收率分配颜色的方法的图；

图7是示出适用本发明的第一实施方案的荧光内窥镜设备的变型实例的构造的框图；

图8是示出适用本发明的第二实施方案的荧光内窥镜设备的构造的框图；

图9是示出在本发明的第二实施方案中的荧光内窥镜设备中的照明光和激发光的光输出图案的一个实例的图；

图10是示出在本发明的第二实施方案中的荧光内窥镜设备中的照明光和激发光的光输出图案的另一个实例的图；

图11是示出适用本发明的第二实施方案的荧光内窥镜设备的变型实例的构造的框图；

图12是示出适用本发明的第三实施方案的荧光内窥镜设备的构造的框图；

图13是示出在本发明的第三实施方案的荧光内窥镜设备中的照明光和激发光的光输出图案的一个实例的图；

图14是示出适用本发明的第三实施方案的荧光内窥镜设备的变型实例的构造的框图；以及

图15是用于说明从正常组织和病变组织发出的荧光的光谱的图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的第一实施方案。图1是示出适用本发明的第一实施方案的荧光内窥镜设备的构造的示意图。

根据本实施方案的荧光内窥镜设备100以普通图像模式和以荧光图像模式工作。在普通图像模式中，采用照明光L1照射被观察区域10，以获取彩色普通图像，并且以动画(视频图像、动态图像等)的形式显示所获取的图像。在荧光图像模式中，采用照明光L1和激发光L2照射被观察区域10，以获取彩色图像，并且通过操作处理(将稍后描述)从所获取的彩色图像获取拟似彩色普通图像。此外，拟似彩色普通图像和荧光叠加图像以动画的形式显示。如图1中示出，荧光内窥镜设备100包括观察仪器单元(scope unit)110、处理器单元170、照明光单元150以及激发光单元130。将观察仪器单元110插入到被检查者(被检查对象或患者)的体腔内，以观察被观察区域10。将处理器单元170以可拆卸的方式电连接至观察仪器单元110。将照明光单元150以可拆卸的方式光学连接至观察仪器单元110，并且容纳输出照明光L1的氙灯151。激发光单元130以可拆卸的方式电连接并且光学连接至照明光单元150，并且容纳输出激发光L2的GaN基半导体激光器131。处理器单元170和照明光单元150可以是以一体或者分体的形式构造的。

此外，将照明用光学系统111安置在观察仪器单元110的前端。照明用光学系统111面向引导照明光L1的光导112的一端。光导112延伸至观察仪器单元110的外部，并且将光学连接器113安置在光导112的另一端以可拆卸地连接至后述照明光单元150的光学连接器153。

此外，在观察仪器单元110的前端，将成像透镜115、激发光截切(cut)滤光器116以及作为固态成像装置的CCD(电荷耦合装置)117以这种顺序同轴安置。成像透镜115在CCD 117上形成被观察区域10的图像。此外，作为激发光截切滤光器116，可以使用仅仅阻挡激发光并且透射其它波长的光的滤光器，例如仅仅阻挡例如极窄带中的光的陷波(notch)滤光器。此外，将包括RGB滤色器的原色型彩色滤色片附在CCD 117的成像表面上。将CCD驱动电路118以及CDS/AGC(相关二次取样/自动增益控制)电路119连接至CCD 117。CCD驱动电路118基于同步信号形成驱动脉冲，并且CDS/AGC电路119对从CCD 117输出的图像(视频)信号进行取样并且放大。此外，将来自CDS/AGC电路119的模拟输出信号数字化的A/D(模拟至数字)转换器120连接至CDS/AGC电路119。此外，在观察仪器单元110中，安置控制单元121。控制单元121控制被安置在观察仪器单元110中的每一个电路，并且控制处理器单元170和观察仪器单元110之间的通信。此外，将按压型开关122连接至控制单元121并且安置在观察仪器单元110的底部(靠近操作观察仪器单元110的使用者的部分)附近。使用按压型开关122切换操作模式。此外，将信号线125的一端连接至A/D转换器120，并且将信号线126的一端连接至控制单元121。信号线125和信号线126延伸至观察仪器单元110的主体外部，并且将连接器127连接至信号线125的另一端以及信号线126的另一根线。连接器127可拆卸地连接至后述的处理器单元170的连接器194。

照明光单元150包括输出照明光L1的氙灯151、驱动氙灯151的驱动电路152，以及光学连接器153。光学连接器153可拆卸地连接至光学连接器113，所述光学连接器113被安置在观察仪器单元110的光导112的一端。此外，对光学连接器153提供连接检测单元154，所述连接检测单元154检测光学连接器153是否连接至光学连接器113。此外，将波长滤光器15、光阑(孔径光阑)156、二色性反射镜157、聚光透镜158以及旋转遮光器159安置在氙灯151和光学连接器153之间。波长滤光器155将照明光L1的波长带限制为长于或等于410nm并且短于或等于700nm的波长带。光阑156控制照明光L1的光量，并且二色性反射镜157透射波长长于或等于410nm的光并且以直角反射波长短于410nm的光。此外，照明光单元150包括光学连接器161，所述光学连接器161可拆卸地连接至光学连接器136，所述光学连接器136被安置在后述的激发光单元130的光导133的前端。此外，对光学连接器161提供连接检测单元162，所述连接检测单元162检测光学连接器161是否连接至光学连接器136。光学连接器161连接至在照明光单元150内部引导激发光的光导163的一端(光入射端)。此外，将光导163的另一端(光输出端)安置在使得从光导163输出的激发光L2进入二色性反射镜157这样的位置。此外，将透镜164安置在光导163的光输出端与二色性反射镜157之间。

此外，照明光单元150包括连接器165，所述连接器165可拆卸地连接至后述的激发光单元130的连接器142。连接器165具有连接检测单元166，所述连接检测单元166检测光学连接器165是否连接至光学连接器142。此外，照明光单元150包括控制单元167，所述控制单元167连接至被安置在照明光单元150中的各个元件例如连接器165和连接检测单元166，并且控制所述元件的每一个。此外，控制单元167控制与处理器单元170和激发光单元130的通信。

激发光单元130包括输出激发光L2的GaN基半导体激光器131、驱动半导体激光器131的驱动电路132，以及引导从半导体激光器131输出的激发光L2的光导133。光导133从激发光单元130的外壳延伸，并且光导133的另一端连接至光学连接器136。光学连接器136可拆卸地连接至照明光单元150的光学连接器161。开关134被安置在半导体激光器131和驱动电路132之间，并且将聚光光学系统135安置在半导体激光器131和光导133的一端(光入射端)之间。

此外，激发光单元130包括控制单元140，所述控制单元140连接至被安置在激发光单元130中的各个元件，例如驱动电路132和开关134，并且控制所述元件的每一个。此外，控制单元140控制照明光单元150和激发光单元130之间的通信。控制单元140连接至信号线141的一端。信号线141延伸至激发光单元130的外壳的外部，并且将连接器142安置在信号线141的另一端。连接器142可拆卸地连接至照明光单元150的连接器165。

同时，将处理单元172安置在处理器单元170中。处理单元172包括在选择普通图像模式时进行信号处理的普通图像处理单元174和显示处理单元176。此外，处理单元172包括在选择荧光图像模式时进行图像处理的估算光谱数据计算单元180、图像处理单元182和显示处理单元184。此外，处理单元172包括控制照明光和激发光的强度的光量控制单元186。

当选择普通图像模式时，普通图像处理单元174对从观察仪器单元110的A/D转换器120输出的R、G和B的三色图像信号进行各种图像处理，并且产生Y/C信号，所述Y/C信号由亮度(Y)信号和色度[C(R-Y和B-Y)]信号组成。此外，普通图像处理单元174将Y/C信号输出至显示处理单元176中。显示处理单元176对Y/C信号进行各种信号处理以产生显示用的彩色普通图像信号。将彩色普通图像信号输出至监视器11，例如液晶显示器和CRT。

当选择荧光图像模式时，估算光谱数据计算单元180通过利用从观察仪器单元110的A/D转换器120输出的R、G和B三色图像信号，以及用于计算光谱数据的估算矩阵数据，计算用于每一个像素的估算光谱数据，所述估算矩阵数据是预先存储的。此外，估算光谱数据计算单元180将估算光谱数据输出至图像处理单元182。

在图像处理单元182中，首先，获取用于特定荧光波长带的估算光谱数据，所述特定荧光波长带包括480nm的波长，即，在采用激发光L2照射区域10时从被观察区域10发出的荧光的中心波长。例如，特定荧光波长带是460nm至500nm的带。此外，基于用于特定荧光波长带的估算光谱数据产生荧光图像。此外，获取用于不包括特定荧光波长带的半普通波长带的估算光谱数据。例如，半普通波长带是410nm至460nm的带和500nm至700nm的带。此外，基于用于半普通波长带的估算光谱数据，产生拟似彩色普通图像数据和拟似黑白普通图像。此外，通过将荧光图像数据叠加在拟似黑白普通图像数据上，产生荧光叠加图像数据。将拟似彩色普通图像数据和荧光叠加图像数据输出至显示处理单元184。在显示处理单元184中，产生彼此紧接地显示拟似彩色普通图像数据和荧光叠加图像数据的显示图像，或者产生其中将拟似彩色普通图像数据和荧光叠加图像数据合成(组合)成单一图像的显示用彩色图像信号，并且将其输出至监视器11。

光量控制单元186连接至普通图像处理单元174和图像处理单元182。当选择照射普通图像模式时，光量控制单元186基于彩色普通图像的亮度控制照明光L1的光量。当选择荧光图像模式时，光量控制单元186基于拟似彩色普通图像的亮度，控制照明光L1的光量和激发光L2的光量。

此外，处理单元172连接至存储器190、键盘型输入单元192以及连接器194。连接器194可拆卸地连接至观察仪器单元110的连接器127。连接器194具有连接检测单元195，所述连接检测单元195检测连接器127是否连接至连接器194。此外，处理单元172连接至观察仪器单元110的控制单元121，照明光单元150的控制单元167，以及激发光单元130的控制单元140。

在存储器190中，存储用于计算被观察区域10的估算光谱数据的估算矩阵数据。将估算矩阵数据以表格的形式预先存储在存储器190中。估算矩阵数据考虑照明光L1的光谱特性，以及整个成像系统的光谱特性，包括成像装置的颜色灵敏度特性、滤色器的透射率等。通过利用由CCD117成像所获取的RGB图像信号和估算矩阵数据进行运算，获取被观察区域10的光谱数据。因此，可以获取被观察区域10的光谱数据，该光谱数据不依赖于照明光的类型、成像系统的独特光谱特性等中的任一个。在日本未审查专利出版物2003-93336和日本未审查专利出版物2007-202621等中详细公开了估算矩阵数据。下表1显示了在本实施方案中存储在存储器190中的估算矩阵数据的一个实例。

表1

参数	kpr	kpg	kpb
				p1	k1r	k1g	k1b
...	...	...	...
				p18	k18r	k18g	k18b
p19	k19r	k19g	k19b
				p20	k20r	k20g	k20b
p21	k21r	k21g	k21b
				p22	k22r	k22g	k22b
p23	k23r	k23g	k23b
				...	...	...	...
p43	k43r	k43g	k43b
				p44	k44r	k44g	k44b
p45	k45r	k45g	k45b
				p46	k46r	k46g	k46b
p47	k47r	k47g	k47b
				p48	k48r	k48g	k48b
p49	k49r	k49g	k49b
				p50	k50r	k50g	k50b
p51	k51r	k51g	k51b
				p52	k52r	k52g	k52b
...	...	...	...
				p59	k59r	k59g	k59b

表1中的矩阵数据包括59个波长带参数(系数组)p1至p59。例如，将410nm至700nm的波长带以5nm的间隔分成59个。参数p1至p59的每一个包括用于矩阵运算的系数K_pr，K_pg，K_pb(p＝1至59)。

接着，将描述如上所述构造的根据本发明的荧光内窥镜设备的操作。首先，将描述普通图像模式中的操作。在普通图像模式中，采用照明光L1照射被观察区域10以获取彩色普通图像，并且以动画形式显示彩色普通图像。

在使用本实施方案的荧光内窥镜设备之前，将清洗和消毒的观察仪器单元110接在处理器单元170和照明光单元150上。此外，将连接器127连接至处理器单元170的连接器194，所述连接器127与观察仪器单元110的信号线125的一端和观察仪器单元110的信号线126的一端连接。此外，被安置在光导112的前端的光学连接器113连接至照明光单元150的光学连接器153。当连接器127连接至连接器194时，被安置用于连接器194的连接检测单元195将连接信号输送至处理单元172。此外，当光学连接器113连接至光学连接器153时，被安置用于光学连接器153的连接检测单元154将连接信号输出至控制单元167。

当处理单元172接收来自连接检测单元195和连接检测单元154的连接信号时，使照明光单元150的旋转遮光器159旋转，使得可以进行普通图像模式中的操作。此外，通过处理器单元170的处理单元172设定输入单元192的预定键的功能模式。此外，通过处理单元172和观察仪器单元110的控制单元121设定开关122的功能模式。由于处理单元172控制处理，因此当使用者按压输入单元192的预定键或开关122时，操作模式在停止状态和普通图像模式之间切换。

一旦在使用者按压输入单元192的预定键或开关122时，普通图像模式中的操作开始。在照明光单元150中，通过驱动电路152打开氙灯151，并且输出照明光L1。照明光L1通过波长滤光器155、光阑156和二色性反射镜157，并且通过聚光透镜158会聚在光学连接器113的端面上。会聚光进入光导112。照明光L1传播通过光导112，并且从光导112的前端输出。输出光经由照明用光学系统111被输出至被观察区域10，并且照射被观察区域10。

通过波长滤光器155将照明光L1的波长带限制至大于或等于410nm，并且小于或等于700nm。通过光阑156控制照明光L1的光量。将稍后描述通过光阑156对照明光L1的光量控制操作。

通过CCD驱动电路118驱动的CCD 117拍摄被观察区域10的图像，并且输出成像信号。通过相关二次取样和自动增益控制在CDS/AGC电路119中放大成像信号。此外，在A/D转换器120中对放大的成像信号进行A/D转换，并且以RGB彩色图像的形式输出至处理器单元170的处理单元172中的普通图像处理单元174。在普通图像处理单元174中，当选择普通图像模式时，对从观察仪器单元110的A/D转换器120输出的R、G和B三色图像信号进行各种信号处理。在图像处理之后，产生由亮度信号Y和色度信号C组成的Y/C信号(彩色普通图像信号)，并且将其输出至显示处理单元176。在显示处理单元176中，对Y/C信号进行各种信号处理，例如I/P转换和噪音消除处理，并且将处理的信号输出至监视器11。

此外，普通图像处理单元174将用于每一个像素的亮度信号Y或多个相邻像素的平均亮度信号Y’输出至光量控制单元186。光量控制单元186计算每一帧的规定面积内的像素的平均亮度值Ya，并且比较平均亮度值Ya与预先储存在存储器190中的参考亮度值Yr(标准亮度值)。此外，光量控制单元186基于比较结果选择光阑控制信号，并且将光阑控制信号输出至照明光单元150的控制单元167。作为光阑控制信号，当平均亮度值Ya大于参考亮度值Yr时，选择降低光阑156的孔径量的信号，换言之，选择使通过光阑156的孔径的光减少的信号。当平均亮度值Ya小于参考亮度值Yr时，选择增加光阑156的孔径量的信号，换言之，选择使通过光阑156的孔径的光增加的信号。当平均亮度值Ya和参考亮度值Yr基本上相同时，选择保持相同的孔径量的信号。

照明光单元150的控制单元167基于光阑控制信号控制光阑156的孔径量。

接着，将描述荧光图像模式中的操作。在以荧光图像模式使用荧光内窥镜设备之前，将清洗和消毒的观察仪器单元110接在处理器单元170和照明光单元150上。此外，将连接器127连接至处理器单元170的连接器194，所述连接器127与观察仪器单元110的信号线125的一端和观察仪器单元110的信号线126的一端连接。当将连接器194连接至连接器127时，被安置用于连接器194的连接检测单元195将连接信号输送至处理单元172。此外，将被安置在光导112前端的光学连接器113连接至照明光单元150的光学连接器153。当将光学连接器153连接至连接器113时，被安置用于光学连接器153的连接检测单元154将连接信号输出至控制单元167。

此外，将激发光单元130连接至照明光单元150。连接器142连接至照明光单元150的连接器165，所述连接器142被安置在激发光单元130的信号线141前端。当将连接器142连接至连接器165时，被安置用于连接器165的连接检测单元166将连接信号输出至控制单元167。此外，将被安置在光导133前端的光学连接器136连接至照明光单元150的光学连接器161。当将光学连接器136连接至光学连接器161时，被安置用于光学连接器161的连接检测单元162将连接信号输出至控制单元167。

激发光单元130的控制单元140与照明光单元150的控制单元167通信。当控制单元140接收来自连接检测单元166和连接检测单元162的连接信号时，控制单元140闭合(连接)激发光单元130的开关134以电连接半导体激光器131和驱动电路132。因此，半导体激光器131可被驱动电路132驱动。此外，通过处理器单元170的处理单元172设定输入单元192的预定键的功能模式。此外，通过处理单元172和观察仪器单元110的控制单元121设定开关122的功能模式。由于控制单元140控制处理，因此当使用者按压输入单元192的预定键或开关122时，操作模式在停止状态、普通图像模式和荧光图像模式之间切换。当没有从连接检测单元166和连接检测单元162两者接收到连接信号时，换言之，当没有从两个连接检测单元接收到连接信号，或者没有从连接检测单元中的一个接收到连接信号时，在激发光单元130中的开关134持续地打开(断开)。因此，在激发光单元130不连接至照明光单元150时，不驱动半导体激光器131。

此外，当在普通图像模式中操作荧光内窥镜设备时，一旦使用者(医生等)按压输入单元192的预定键或开关122，在荧光图像模式中的操作就开始。

除照明光单元150的操作以外，还开始激发光单元130的操作。通过驱动电路132驱动半导体激光器131，并且输出波长为405nm的激发光L2。激发光L2通过聚光光学系统135会聚，并且进入光导133的端表面。激发光L2传播通过光导133，并且经由光学连接器136和光学连接器161进入光导163。激发光L2传播通过光导163，并且从光导163的一端输出。输出的激发光L2通过准直透镜164准直，并且进入二色性反射镜157。由于激发光L2的波长为405nm，因此激发光L2从二色性反射镜157以直角反射，并且通过聚光透镜158会聚在光学连接器113的端面上。会聚光进入光导112。激发光L2传播通过光导112，并且从光导112的前端输出。此外，将激发光L2经由照明用光学系统111输出至被观察区域10，以照射被观察区域10。在这种情况下，使用照明光L1和激发光L2两者同时照射被观察区域10。通过驱动电路132的驱动电流控制激发光L2的光量。稍后将描述通过驱动电路进行激发光L2的光量控制操作。

通过CCD驱动电路118驱动的CCD 117拍摄由从被观察区域反射的照明光L1的反射光和从被观察区域发出的荧光组成的图像，所述荧光是通过用激发光L2照射而发出的。由于将截除波长小于或等于410nm的光的激发光截切滤光器安置在CCD 117的前端，因此激发光L2的大部分反射光不进入CCD 117。CCD 117输出成像信号，并且在CDS/AGC电路119中通过相关二次取样和自动增益控制放大成像信号。此外，在A/D转换器120中对放大的成像信号进行A/D转换，并且以RGB彩色图像的形式输出至处理器单元170的处理单元172中的估算光谱数据计算单元180。

估算光谱数据计算单元180对每一个像素进行由下式1表示的矩阵运算，以产生关于R、G和B三色图像信号的估算光谱数据(q1至59)，并且将产生的估算光谱数据输出至图像处理单元182。通过采用包括储存在存储器190中的估算矩阵数据的所有参数的3×59矩阵，产生估算光谱数据。

[式1]

$\left[\begin{array}{c}{q}_1\\ q_2\\ .\\ .\\ .\\ q_{59}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{k}_{1r}& k_{1g}& k_{1b}\\ k_{2r}& k_{2g}& k_{2b}\\ & .& \\ & .& \\ & .& \\ k_{59r}& k_{59g}& k_{59b}\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right]$

图2A和2B是示出对每一个像素产生的估算光谱数据(q1至59)的光谱分布的实例的图。图2A示出了与发出荧光的被观察区域10对应的像素的光谱分布。图2B示出了与不发出荧光的被观察区域10对应的像素的光谱分布。在图2A和2B的每一个中，水平轴表示与估算光谱数据的数据值q1至q59的每一个对应的波长，而垂直轴表示数据值q1至q59的每一个的强度。

如图2B中所示，从不发出荧光的被观察区域10获取的光谱分布反映被观察区域10中的光谱反射率。具体地，数据值q1至q59的每一个的强度反映被观察区域10的光谱反射率和进入CCD 117的每一个像素的光的强度的乘积。

如图2A中所示，从发出荧光的被观察区域10获取的估算光谱数据(q1至q59)的光谱分布反映被观察区域10中的光谱反射率以及在480nm波长附近的荧光的强度，480nm波长是荧光的中心波长。具体地，数据值q1至q59的每一个的强度反映被观察区域10的光谱反射率、发出的荧光的光谱辐射率，以及进入CCD 117的每一个像素的光的强度。用于产生估算光谱数据(q1至q59)的估算矩阵是用于计算被观察区域10的光谱反射率的矩阵。因此，数据值q1至q59中的每一个并不精确地反映荧光的光谱辐射率，而是包括关于荧光光谱辐射率的值的信息，即，光谱辐射率的值是大还是小，等。因此，可以通过利用如下所述的估算光谱数据(q1至q59)计算拟似荧光收率。

在图像处理单元182中，对每一个像素进行下列信号处理。当输出激发光L2时，基于特定荧光波长带的估算光谱数据(q11至q19)计算拟似荧光强度，所述拟似荧光强度是特定荧光波长带中的光的强度。特定荧光波长带是包括480nm的波长的波长带，例如图3中所示的460nm至500nm的波长带。当采用激发光L2照射被观察区域10时，480nm的波长是从被观察区域10发出的荧光的中心波长。拟似荧光强度并不精确地表示荧光的强度。然而，如上所述，拟似荧光强度包括关于荧光的光谱辐射率的值的信息，即，光谱辐射率的值是大还是小。

作为特定荧光波长带，可以使用在图像处理单元183中预先设定的波长带。备选地，可以使用在输入单元192通过输入操作输入的波长带。

此外，从不包括特定荧光波长带的半普通波长带的估算光谱数据获取拟似三色图像信号Rs、Gs和Bs。例如，如图4中所示，半普通波长带是410nm至460nm以及500nm至700nm的波长带。在这种情况下，例如，由410nm至460nm的波长带的估算光谱数据计算光强度，并且将计算值确定为Bs信号。此外，由500nm至600nm波长带的估算光谱数据计算光强度，并且将计算值确定为Gs信号。此外，由600nm至700nm波长带的估算光谱数据计算光强度，并且将计算值确定为Rs信号。

利用这些拟似三色图像信号Rs、Gs和Bs产生由亮度信号Y和色度信号C组成的Y/C信号(拟似彩色普通图像信号)。此外，将产生的Y/C信号作为拟似彩色普通图像信号输入至显示处理单元184中。

从荧光物质发出的荧光的强度(辐射强度)与激发光的照射强度基本上成正比，并且激发光的照射强度与距离的平方成反比地降低。因此，在一些情况下，从位于光源附近的病变组织接收的荧光的强度高于从在远离光源处的正常组织接收的荧光强度。因此，不可能仅由关于所接收的荧光的强度的信息表示被观察区域的组织特征。因此，常规上，将在与激发光的波长带不同的波长带中的光输出至被观察区域作为参照光，并且检测从采用参照光照射的被观察区域反射的光强度(以下称为参照光强度)。此外，将荧光强度除以参照光强度以获取荧光收率。此外，基于荧光收率产生荧光图像。

在图像处理单元182中，通过利用拟似彩色普通图像信号的亮度信号Y的值作为上述参照光强度，获取拟似荧光收率。具体地，通过将拟似荧光强度除以拟似彩色普通图像信号的照射信号Y的值，获取拟似荧光收率。此外，通过对拟似荧光收率分配绿色或红色等产生荧光图像。例如，如图5中所示，如果拟似荧光收率大于或等于预定判断值，则分配绿色。如果拟似荧光收率低于预定判断值，则分配红色以产生荧光图像。备选地，可以通过利用加和混色法混合红色和绿色，并且可以产生荧光图像，该荧光图像的显示颜色基于拟似荧光收率的值而按照红色、黄色和绿色的顺序依次变化。此外，当拟似荧光收率的值小于或等于预定下限值时，仅仅分配红色。当拟似荧光收率的值高于或者等于预定上限值时，则分配绿色。因此，具有更小的拟似荧光收率的病变组织以红色显示，而具有更大的拟似荧光收率的正常组织以绿色显示。

备选地，如图6中所示，通过将拟似荧光收率与一个或多个判断值比较而对拟似荧光收率分配红色、绿色或蓝色，可以产生荧光图像。此外，可以通过利用加和混色法混合红色、绿色和蓝色，并且可以产生其显示颜色基于拟似荧光收率的值以红色、黄色、绿色、青色和蓝色的顺序依次变化的荧光图像。当拟似荧光收率小于或等于预定下限值，或者高于或等于预定上限值时，可以分配消色。

在本实施方案中，使用拟似彩色普通图像信号的亮度信号Y的值作为参照光的强度。然而，代替拟似彩色普通图像信号的亮度信号Y的值是，可以使用图像信号Rs的光强度，即由长波长带中(例如在620nm等)的估算光谱数据获取的光强度。在长的波长带中，在从正常组织发出的荧光的强度和从病变组织发出的荧光的强度之间的差值小。

图像处理单元182产生荧光叠加图像数据，其中在仅仅反映拟似彩色普通图像信号的亮度信号Y的图像上，换言之，在拟似黑白普通图像上叠加上述荧光图像，使得观察图像的使用者可以容易地识别或者确认具有小的拟似荧光收率的病变组织的位置。图像处理单元182将荧光叠加图像数据输出至显示处理单元184中。在显示处理单元184中，产生显示图像，所述显示图像彼此紧接地显示拟似彩色普通图像数据和从图像处理单元182输出的荧光叠加图像数据，或者产生其中拟似彩色普通图像数据和荧光叠加图像数据组合(合成)作为单一图像的显示用彩色图像信号，并且输出至监视器11以将其显示。

此外，处理器单元172可以预先判断在所有像素的每一个的拟似荧光收率是否大于或等于预定判断值。当拟似荧光收率大于或等于预定值时，换言之，当在图像中不存在与病变组织对应的部分时，可以只显示拟似彩色普通图像数据。

此外，图像处理单元182将用于每一个像素的拟似彩色普通图像信号的亮度信号Y，或者多个相邻像素的平均亮度信号Y’输出至光量控制单元186。光量控制单元186计算每一帧的规定面积内的像素的平均亮度值Ya，并且将平均亮度值Ya与预先存储在存储器190中的参考亮度值Yr比较。此外，光量控制单元186基于比较结果选择光阑控制信号，并且将光阑控制信号输出至照明光单元150的控制单元167。同时，在激发光单元130中，获取用于控制从驱动电路132供给至半导体激光器131的驱动电流的值的驱动电流控制信号，并且将驱动电流控制信号输出至激发光单元130的控制单元140。

作为光阑控制信号，当平均亮度值Ya大于参考亮度值Yr时，选择降低光阑156的孔径量的信号，换言之，选择减少通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya小于参考亮度值Yr时，选择增加通过光阑156的孔径量的信号，换言之，选择增加通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya和参考亮度值Yr基本上相同时，选择保持相同的孔径量的信号。此外，输出与光阑控制信号对应的驱动电流控制信号，使得照明光L1的光量与激发光L2的光量的比率为预定比率。可以在输入单元192通过输入操作预先设定照明光L1的光量与激发光L2的光量的比率。光量控制单元186基于设定比率和照明光L1的孔径量，确定激发光L2的驱动电流量，并且输出驱动电流控制信号。

此外，照明光单元150的控制单元167基于光阑控制信号控制光阑156的孔径量。此外，激发光单元130的控制单元140基于驱动电流控制信号，控制从驱动电路132供给至半导体激光器131的电流值。

如上所述，在本实施方案的荧光内窥镜设备100中，光量控制单元186控制照明光L1的光量，使得普通图像的代表亮度值为预定亮度值。此外，光量控制单元186控制激发光L2的光量，使得激发光L2的光量与照明光L1的光量的比率为预定比率。因此，当激发光L2的输出端和被观察区域10之间的距离短时，换言之，当不应当增加激发光的光量时，可以防止增加激发光L2的光量的风险。因此，可以获取反映被观察区域10的组织特征的荧光图像。因此，可以提高荧光图像的可靠性。

此外，在本发明的荧光内窥镜设备100中，可以使拟似普通彩色图像和荧光叠加图像的单位时间帧数与普通彩色图像的帧数相同。因此，即使在以动画形式显示图像时，也可以产生有效显示图像。

此外，在本发明的荧光内窥镜设备100中，当没有检测到激发光单元130连接至照明光单元150时，换言之，当不从连接检测单元162和连接检测单元166两者输出连接信号时，将被安置在激发光单元130中的驱动电路132和半导体激光器131之间的开关134保持打开。因此，不将电流供给至半导体激光器131。因此，即使荧光内窥镜设备的使用者不习惯激发光用光源例如激光器的操作，也可以安全地获取荧光图像。

此外，当没有检测到激发光单元130连接至照明光单元150时，即使按压输入单元192的预定键或观察仪器单元110的开关，操作状态也仅仅在操作停止状态和普通图像模式之间切换，换言之，操作状态不切换至荧光图像模式。因此，可以防止错误操作的风险，并且进一步提高设备的便利性。

此外，在本实施方案中，将光阑156安置在氙灯151和二色性反射镜157之间。然而，以这种方式安置光阑156不是必需的。在一个变型实例中，如图7中所示，可以将光阑156a安置在二色性反射镜157和聚光透镜158之间。在这种情况下，激发光L2的光量决定于光阑156a以及从驱动电路132供给至半导体激光器131的驱动电流的值。因此，通过预先考虑这些因素控制光量。

在本实施方案中，将在选择普通图像模式时进行信号处理的普通图像处理单元174和显示处理单元76，以及在选择荧光图像模式时进行信号处理的估算光谱数据计算单元180、图像处理单元182和显示处理单元184安置在处理单元172中。然而，处理单元172的构造不限于本实施方案的构造。例如，可以安置起着估算光谱数据计算单元180、普通图像处理单元174和图像处理单元182的作用的图像处理单元，以及起着显示处理单元176和显示处理单元184的作用的显示处理单元。此外，当选择普通图像模式时，可以将从观察仪器单元110输出的信号直接输入至图像处理单元，并且当选择荧光图像模式时，可以将从观察仪器单元110输出的信号输入到估算光谱数据计算单元180中。

此外，在本实施方案中，使用具有预定宽度并且包括480nm的波长(即荧光的中心波长带)的波长带作为特定荧光波长带。然而，特定荧光波长带不限于该波长带。特定荧光波长带应当基本上反映荧光的强度，并且特定荧光波长带可以是例如，仅仅480nm的波长、仅仅470nm的波长、或者仅仅490nm的波长等。备选地，特定荧光波长带可以是475nm至485nm等的波长带。例如，当特定荧光波长带为仅仅480nm的波长时，可以通过仅仅计算估算光谱数据(q15)获取拟似荧光强度。当特定荧光波长带为475nm至485nm的波长带时，可以通过计算估算光谱数据(q14、q15和q16)获取拟似荧光强度。

此外，适宜的是特定荧光波长带的整个波长带在荧光的基本波长带以内，并且不宜的是特定荧光波长带不必要地宽。具体地，适宜的是特定荧光波长带的宽度小于或等于100nm，并且任选地小于或等于50nm。此外，该宽度可以小于或等于10nm或者如上所述的单一波长。

接着，将详细描述采用本发明的荧光图像获取设备的第二实施方案的荧光内窥镜。图8是示出适用本发明的第二实施方案的荧光内窥镜设备的的示意图。在本实施方案中的荧光内窥镜设备200被构造，使得操作模式可以在普通图像模式和荧光图像模式之间切换。在普通图像模式中，采用照明光L1照射被观察区域10，以获取彩色普通图像，并且所获取的图像以动画形式显示。在荧光图像模式中，采用照明光L1和激发光L2照射被观察区域10以获取组合图像，并且通过进行操作处理(将稍后描述)由组合图像获取荧光图像。此外，将所获取的荧光图像和彩色普通图像相互叠加，以获取荧光叠加图像，并且将所获取的荧光叠加图像以动画的形式显示。在下列的描述中，将主要描述与第一实施方案的荧光内窥镜设备100的元件不同的第二实施方案的荧光内窥镜设备200的元件。此外，相同的标记赋予与第一实施方案的荧光内窥镜设备100的元件类似的元件。

如图8中所示，荧光内窥镜设备200包括观察仪器单元110、处理器单元270、照明光单元150以及激发光单元230。将观察仪器单元110插入到被检查者(患者)体腔中，以观察被观察区域10。将处理器单元270以可拆卸的方式电连接至观察仪器单元110。照明光单元150以可拆卸的方式光学连接至观察仪器单元110，并且容纳输出照明光L1的氙灯151。激发光单元230以可拆卸的方式电连接并且光学连接至照明光单元150，并且容纳输出激发光L2的GaN基半导体激光器231。处理器单元170和照明光单元150可以被构造成一体或分体。

观察仪器单元110和照明光单元150是以与第一实施方案的荧光内窥镜设备的那些类似的方式构造的。

激发光单元230包括输出激发光L2的GaN基半导体激光器231、驱动半导体激光器231的驱动电路232，以及引导从半导体激光器231输出的激发光L2的光导233。光导233从激发光单元230的外壳延伸，并且光导233的另一端连接至光学连接器236。光学连接器236可拆卸地连接至照明光单元150的光学连接器161。开关234被安置在半导体激光器231和驱动电路232之间，并且将聚光光学系统235安置在半导体激光器231和光导233的一端(光入射端)之间。

在本实施方案的荧光内窥镜设备200中，驱动半导体激光器231的驱动电路232产生驱动脉冲信号，并且基于驱动脉冲信号驱动半导体激光器231。半导体激光器231基于驱动脉冲信号被驱动，并且输出脉冲调制的激发光L2。此外，在可以输出光的预定时间内，驱动电路232产生驱动脉冲信号或者多个驱动脉冲信号。驱动电路232以预定的周期产生驱动一种或多种脉冲信号。半导体激光器231基于驱动脉冲信号输出脉冲调制的激发光。驱动电路232基于从光量控制单元286(将稍后描述)输出的驱动脉冲控制信号，改变可以输出光的预定时间内的一种或多种驱动脉冲信号的数量，或者驱动脉冲信号的宽度(光输出时间)。稍后将详细描述通过驱动电路232驱动控制半导体激光器231。

此外，激发光单元230包括控制单元240，所述控制单元240连接至被安置在激发光单元230内的每一个元件，例如驱动电路232和开关234，以控制每一个元件。此外，控制单元240控制照明光单元150和激发光单元230之间的通信。控制单元240连接至信号线241的一端。信号线241延伸至激发光单元230的外壳外部，并且将连接器242安置在信号线241的另一端。连接器242可拆卸地连接至照明光单元150的连接器165。

同时，处理单元272被安置在处理器单元270中。处理单元272包括在选择普通图像模式时进行信号处理的普通图像处理单元274和显示处理单元276。此外，处理单元272包括在选择荧光图像模式时进行图像处理的荧光图像处理单元282和显示处理单元284。此外，处理单元272包括控制照明光和激发光的强度的光量控制单元286。

普通图像处理单元274基于通过采用照明光L1照射被观察区域10由观察仪器单元110获取的普通图像，产生由R、G和B三色图像信号组成的普通图像信号。此外，普通图像处理单元274对普通图像信号进行各种图像处理，并且产生由亮度(Y)信号和色度[C(R-Y和B-Y)]信号组成的Y/C信号。此外，普通图像处理单元274将Y/C信号输出至显示处理单元276。显示处理单元276对Y/C信号进行各种信号处理，以产生显示用彩色普通图像信号。例如，将彩色普通图像信号输出至监视器11，例如液晶显示器和CRT。

当选择荧光图像模式时，荧光图像处理单元282基于组合图像产生由R、G和B三色图像信号组成的组合图像信号，所述组合图像是在采用照明光L1和激发光L2两者照射被观察区域10的时间内，由观察仪器单元110获取的。此外，荧光图像处理单元282从组合图像信号扣除通过普通图像处理单元274获取的普通图像信号，以获取荧光图像信号。此外，对荧光图像信号进行各种信号处理，并且将由普通图像处理单元274获取的普通图像信号和荧光图像信号相互叠加，以产生荧光叠加图像信号。此外，在对荧光叠加图像信号进行各种信号处理之后，产生由亮度(Y)信号和色度[C(R-Y，B-Y)]信号组成的Y/C信号，并且将其输出至显示处理单元284。显示处理单元284对Y/C信号进行各种信号处理，以产生荧光叠加的显示用图像信号，并且将所产生的荧光叠加的显示用图像信号输出至监视器11。

光量控制单元286连接至普通图像处理单元274，并且亮度信号控制照明光L1以及激发光L2的光量，所述亮度信号基于普通图像信号。稍后将详细描述用于控制照明光L1和激发光L2的光量的方法。

此外，处理单元272连接至键盘型输入单元292和连接器294。连接器294可拆卸地连接至观察仪器单元110的连接器127。连接器294具有连接检测单元295，所述连接检测单元295检测连接器127是否连接至连接器294。此外，处理单元272连接至观察仪器单元110的控制单元121、照明光单元150的控制单元167，以及激发光单元230的控制单元240。

接着，将描述根据本发明的荧光内窥镜设备的操作。首先，将描述普通图像模式中的操作。在普通图像模式中，采用照明光L1照射被观察区域10，以获取彩色普通图像，并且以动画形式显示彩色普通图像。

在使用本实施方案的荧光内窥镜设备之前，将清洗和消毒的观察仪器单元110接在处理器单元270和照明光单元150上。此外，连接器127连接至处理器单元270的连接器294，所述连接器127与观察仪器单元110的信号线125的一端和观察仪器单元110的信号线126的一端连接。此外，被安置在光导112的前端的光学连接器113连接至照明光单元150的光学连接器153。当连接器127连接至连接器294时，被安置用于连接器294的连接检测单元295将连接信号输送至处理单元272。此外，当将光学连接器113连接至光学连接器153时，被安置用于光学连接器153的连接检测单元154将连接信号输出至控制单元167。

当处理单元27接收来自连接检测单元295和连接检测单元154的连接信号时，使照明光单元150的旋转遮光器159旋转，使得可以进行普通图像模式中的操作。此外，通过处理器单元270的处理单元272设定输入单元292的预定键的功能模式。此外，通过处理单元272和观察仪器单元110的控制单元121设定开关122的功能模式。由于处理单元272控制处理，因此当使用者按压输入单元292的预定键或开关122时，操作模式在停止状态和普通图像模式之间切换。

当一旦使用者按压输入单元292的预定键或开关122时，普通图像模式中的操作就开始。在照明光单元150中，通过驱动电路152打开氙灯151，并且连续输出照明光L1。照明光L1通过波长滤光器155、光阑156和二色性反射镜157，并且通过聚光透镜158会聚在光学连接器113的端面上。会聚光进入光导112。照明光L1传播通过光导112，并且从光导112的前端输出。输出光经由照明用光学系统111连续照射被观察区域10。

通过波长滤光器155将照明光的波长带L1限制至大于或等于410nm，并且小于或等于700nm。通过光阑156控制照明光L1的光量。将稍后描述通过光阑156对照明光L1的光量控制操作。

通过CCD驱动电路118驱动的CCD 117拍摄被观察区域10的普通图像，并且输出成像信号。通过相关二次取样和自动增益控制在CDS/AGC电路119中放大成像信号。此外，在A/D转换器120中对放大的成像信号进行A/D转换，并且输出至处理器单元270的处理单元272中的普通图像处理单元274。在普通图像处理单元274中，当选择普通图像模式时，基于从观察仪器单元110输出的信号，产生由R、G和B三色图像信号组成的普通图像信号。此外，普通图像处理单元274进行各种处理，以产生由亮度信号Y和色度信号C组成的Y/C信号(彩色普通图像信号)。将所产生的Y/C信号输出至显示处理单元276。在显示处理单元276中，对Y/C信号进行各种信号处理，例如I/P转换和噪音消除处理，并且将处理的信号输出至监视器11。

监视器11基于输入的彩色普通图像信号，以动画形式显示彩色普通图像。

此外，普通图像处理单元174将用于每一个像素的亮度信号Y或者多个相邻像素的平均亮度信号Y’输出至光量控制单元286。光量控制单元286基于输入的亮度信号Y或平均亮度信号Y’，计算每一帧的规定面积内的像素的平均亮度值Ya，并且比较平均亮度值Ya与预先存储在存储器(未示出)中的参考亮度值Yr。此外，光量控制单元286基于比较结果选择光阑控制信号，并且将光阑控制信号输出至照明光单元150的控制单元167。作为光阑控制信号，当平均亮度值Ya大于参考亮度值Yr时，选择降低光阑156的孔径量的信号，换言之，选择减少通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya小于参考亮度值Yr时，选择增加光阑156的孔径量的信号，换言之，选择增加通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya和参考亮度值Yr基本上相同时，选择保持相同的孔径量的信号。

照明光单元150的控制单元167基于光阑控制信号，控制光阑156的孔径量。

接着，将描述荧光图像模式中的操作。在荧光图像模式中使用荧光内窥镜设备之前，将被清洗和消毒的观察仪器单元110接在处理器单元270和照明光单元150上。此外，将连接器127连接至处理器单元270的连接器294，所述连接器127与观察仪器单元110的信号线125的一端和观察仪器单元110的信号线126的一端连接。当连接器294连接至连接器127时，被安置用于连接器294的连接检测单元295将连接信号输送至处理单元272。此外，被安置在光导112的前端的光学连接器113连接至照明光单元150的光学连接器153。当光学连接器153连接至连接器113时，被安置用于光学连接器153的连接检测单元154将连接信号输送至控制单元167。

此外，激发光单元230连接至照明光单元150。被安置在激发光单元230的信号线241的前端的连接器242连接至照明光单元150的连接器165。当将连接器142连接至连接器165时，被安置用于连接器165的连接检测单元166将连接信号输出至控制单元167。此外，被安置在光导233的前端的光学连接器236连接至照明光单元150的光学连接器161。当光学连接器236连接至连接器161时，被安置用于光学连接器161的连接检测单元162将连接信号输送至处理单元167。

激发光单元230的控制单元240与照明光单元150的控制单元167通信。当控制单元240接收来自连接检测单元166和连接检测单元162的连接信号时，控制单元240闭合激发光单元230的开关234，以电连接半导体激光器231和驱动电路232。因此，半导体激光器231可被驱动电路232驱动。此外，通过处理器单元270的处理单元272设定输入单元292的预定键的功能模式。此外，通过处理单元272和观察仪器单元110的控制单元121设定开关122的功能模式。由于控制单元272控制处理，因此当使用者按压输入单元292的预定键或开关122时，操作模式在停止状态、普通图像模式和荧光图像模式之间切换。当没有从连接检测单元166和连接检测单元162两者接收到连接信号时，换言之，当没有从两个连接检测单元接收到连接信号，或者没有从连接检测单元中的一个接收到连接信号时，在激发光单元230中的开关234持续地打开。因此，在激发光单元230没有连接至照明光单元150时，不驱动半导体激光器231。

此外，当在普通图像模式中操作荧光内窥镜设备时，一旦使用者按压输入单元292的预定键或开关122，在荧光图像模式中的操作就开始。除照明光单元150的操作以外，还开始激发光单元230的操作。基于从驱动电路232输出的驱动脉冲信号，脉冲驱动半导体激光器231，并且输出波长为405nm的激发光L2。具体地，如图9中所示，在可以输出光的时间T2内，以循环T输出具有脉冲宽度T3的脉冲调制的激发光。

激发光L2通过聚光透镜235会聚，并且进入光导233的端面。激发光L2传播通过光导233，并且经由光学连接器236和光学连接器161进入光导163。激发光L2传播通过光导163，并且从光导163的一端输出。输出的激发光L2通过准直透镜164准直，并且进入二色性反射镜157。由于激发光L2的波长为405nm，因此激发光L2从二色性反射镜157以直角反射，并且通过聚光透镜158会聚在光学连接器113的端面上。会聚光进入光导112。

激发光L2传播通过光导112，并且从光导112的前端输出。此外，将激发光L2经由照明用光学系统111输出至被观察区域10，以照射被观察区域10。在这种情况下，使用照明光L1和激发光L2两者同时照射被观察区域10。

在图9中示出的时间T1内，通过CCD驱动电路118驱动的CCD 117拍摄由从被观察区域10反射的照明光L1的反射光组成的普通图像。在时间T1内，仅仅输出照明光L1。此外，在图9中示出的可以输出光的时间T2内，CCD 117拍摄组合图像，所述组合图像由从被观察区域10反射的照明光L1的反射光，以及通过采用激发光L2照射从被观察区域10发出的荧光组成。此外，由于将截除波长小于或等于410nm的光的激发光截切滤光器安置在CCD 117的前端，因此激发光L2的大部分反射光不进入CCD 117。

CCD 117交替地输出在时间T1内获取的成像信号以及在可以输出光的时间T2内获取的成像信号。此外，在CDS/AGC电路119中通过相关二次取样和自动增益，放大这些成像信号。此外，在A/D转换器120中对放大的成像信号进行A/D转换，并且以RGB图像信号的形式输出至处理器单元270的处理单元272中。此时，将基于时间T1中获取的普通图像的RGB图像信号输入至普通图像处理单元274，并且将基于在可以输出光的时间T2内获取的组合图像的RGB图像信号输入至荧光图像处理单元282。

此外，普通图像处理单元274从输入的RGB图像信号产生普通图像信号，并且将普通图像信号输出至荧光图像处理单元282。

同时，荧光图像处理单元282从输入的RGB图像信号产生组合图像信号。此外，荧光图像处理单元282从组合图像信号扣除普通图像信号，以获取荧光图像信号。此外，荧光图像处理单元282对荧光图像信号进行各种信号处理，并且将普通图像信号叠加在荧光图像信号上以产生荧光叠加的图像信号。此外，荧光图像处理单元282对荧光叠加的图像信号进行各种信号处理，并且产生由亮度(Y)信号和色度[C(R-Y，B-Y)]信号组成的Y/C信号。将产生的Y/C信号输出至显示处理单元284。显示处理单元284对Y/C信号进行各种信号处理，以产生荧光叠加的显示用图像信号，并且将所产生的荧光叠加的显示用图像信号输出至监视器11。

此外，监视器11以动画的形式显示荧光叠加图像，其中荧光图像和普通图像相互叠加。动画是基于输入的荧光叠加的显示用图像信号显示的。

此外，普通图像处理单元274将每一个像素的亮度信号Y或者多个相邻像素的平均亮度信号Y’输出至光量控制单元286。光量控制单元286计算每一帧的规定面积内的像素的平均亮度值Ya，并且比较平均亮度值Ya与预先存储在存储器(未示出)中的参考亮度值Yr。此外，光量控制单元286基于比较结果选择光阑控制信号，并且将光阑控制信号输出至照明光单元150的控制单元167。作为光阑控制信号，当平均亮度值Ya大于参考亮度值Yr时，选择降低光阑156的孔径量的信号，换言之，选择减少通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya小于参考亮度值Yr时，选择增加光阑156的孔径量的信号，换言之，选择增加通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya和参考亮度值Yr基本上相同时，选择保持相同的孔径量的信号。

此外，光量控制单元286将与光阑控制信号对应的驱动脉冲控制信号输出至驱动电路232，使得照明光L1与激发光L2的光量之间的比率为预定比率。此外，驱动电路232基于输入的驱动脉冲控制信号，改变驱动脉冲信号的脉冲宽度(光输出时间的长度)。备选地，驱动电路232改变在可以输出光的预定时间内产生的一种或多种驱动脉冲信号的数量。此外，半导体激光器231基于驱动脉冲信号输出脉冲调制的激发光。具体地，通过如以图10中所示的激发光L2的光输出图案1的形式改变可以输出光的时间T2中脉冲调制的激发光的光束数量(或者输出次数)，改变可以输出光的时间T2中的激发光L2的光量。备选地，通过如以图10中所示的激发光L2的光输出图案2形式改变脉冲调制的激发光的脉冲宽度(脉冲调制的激发光输出时间)，改变可以输出光的时间T2中的激发光L2的光量。此时，当关于被输送至光阑156的照明光L1的控制信号是降低光量的信号时，脉冲调制的激发光的脉冲宽度降低(变窄)，或者在可以输出光的时间T2中脉冲调制的激发光的光束数量(输出次数)降低。因此，可以降低在可以输出光的时间T2中的激发光L2的光量。此外，当关于被输送至光阑156的照明光L1的控制信号是增加光量的信号时，脉冲调制的激发光的脉冲宽度增大(变宽)，或者在可以输出光的时间T2中脉冲调制的激发光的光束数量(输出次数)增加。因此，可以增加在可以输出光的时间T2中的激发光L2的光量。上述描述从图9中所示的光输出图案开始。然而，脉冲调制的激发光的光输出图案的初始设定可以是图10中所示的光输出图案1或光输出图案2等。此外，通过增加或者降低脉冲调制的激发光束的数量或者脉冲调制的激发光的宽度，可以控制光量。

此外，可以通过在输入单元292的输入操作而预先设定照明光L1的光量与激发光L2的光量的比率。光量控制单元286基于设定比率和照明光L1的孔径量，确定脉冲宽度和在可以输出光的时间T2中的脉冲调制的激发光束的数量。此外，基于脉冲宽度或脉冲调制的激发光束的数量，输出驱动脉冲控制信号。

照明光单元150的控制单元167基于光阑控制信号，控制光阑156的孔径量。此外，激发光单元230的控制单元240基于驱动脉冲控制信号，控制从驱动电路232供给至半导体激光器231的驱动脉冲信号。

在上述实施方案中，通过控制脉冲调制的激发光的脉冲宽度或者时间T2内的脉冲调制的激发光束的数量，控制在可以输出光的时间T2中的激发光L2的光量。备选地，通过同时控制脉冲调制的激发光的脉冲宽度以及时间T2内的脉冲调制的激发光束的数量，可以控制激发光L2的光量。

此外，在上面的描述中，将荧光图像信号和普通图像信号相互叠加，以产生荧光叠加图像信号。此外，基于荧光叠加图像信号显示荧光叠加的显示用图像。然而，以这种方式进行处理不是必需的。例如，可以通过将荧光图像信号除以普通图像信号的亮度信号Y的值而获取荧光收率。此外，可以基于产生显示用荧光图像的尺寸(值)，依次对荧光收率分配红、黄和绿的颜色。此外，可以在监视器11上显示所产生的显示用荧光图像。

此外，可以利用从正常组织发出的荧光的强度和从病变组织发出的荧光的强度彼此不同的特性，并且可以安置判断单元，所述判断单元基于如上所述获取的荧光收率判断被观察区域10是否为病变组织。当判断单元判断被观察区域10为正常组织时，可以显示普通图像。当判断单元判断被观察区域10为病变组织时，可以基于荧光收率通过改变像素的普通图像颜色产生新的荧光图像，并且将其显示。

此外，对于普通图像，可以通过对普通图像进行预定的增益和/或补偿(offset)产生新的普通图像，并且可以显示所产生的图像。在这种情况下，适宜的是用于普通图像的增益和/或补偿与用于荧光图像的增益和/或补偿不同。例如，增益和补偿可以满足下列关系：用于荧光图像的增益GAINf＞用于普通图像的增益GAINn；以及用于荧光图像的补偿OFFSETf＞用于普通图像的补偿OFFSETn。

此外，当产生显示用荧光图像时，可以将荧光图像信号加入到组合图像信号中以加强荧光。

此外，在上述实施方案的荧光内窥镜设备中，基于在仅仅输出照明光L1的时间内获取的普通图像，产生普通图像信号，并且基于在输出照明光L1和激发光L2两者的时间内获取的组合图像，产生荧光图像信号。由于获取普通图像的时间与获取组合图像的时间彼此不同，因此在某些情况下，对应普通图像的被观察区域10的成像位置和对应组合图像的被观察区域10的成像位置可以彼此不同。在这样的情况下，可以基于普通图像信号和组合图像信号检测成像位置的偏移(差别)，所述普通图像信号基于普通图像，而组合图像信号基于组合图像。此外，可以基于位置的偏移量进行定位。例如，可以通过对图像信号中的一个进行偏移校正处理，调节位置。

此外，如图11中所示，可以将光谱图像处理单元288安置在上述实施方案的荧光内窥镜设备中。光谱图像处理单元288可以对普通图像信号、组合图像信号和荧光图像信号中的至少一个进行光谱图像处理，所述普通图像信号由RGB图像信号组成，通过普通图像处理单元274获取，所述荧光图像信号由RGB图像信号组成，并且通过荧光图像处理单元282获取。此外，可以通过在输入单元292的输入操作选择是否进行光谱图像处理。

接着，将描述在对普通图像信号、荧光图像信号或组合图像信号进行光谱图像处理的情况下的行为。

光谱图像处理单元288对每一个像素进行由上式1表示的矩阵运算，以产生关于普通图像信号、荧光图像信号或组合图像信号的R、G和B三色图像信号的估算光谱数据(q1至q 59)。通过采用包括储存在存储器(未示出)中的估算矩阵数据的所有参数的3×59矩阵，产生估算光谱数据。

这里，如上所述，将估算矩阵数据以表的形式预先存储在存储器(未示出)中。在上述表1中显示了在本实施方案中存储在存储器中的估算矩阵数据的实例。

例如，通过在输入单元292的操作选择λ1、λ2、λ3的三个波长带，并且从存储在存储器中的估算矩阵数据读出与所选择的三个波长带对应的参数。

例如，当选择500nm、620nm和650nm的波长作为三个波长带λ1、λ2和λ3时，采用表1中与所述波长对应的参数p21、p45和p51的系数，并且对普通图像信号、荧光图像信号或组合图像信号的RGB信号进行上述式1的矩阵运算。因此，计算出光谱估算数据λ1s、λ2s、λ3s。

此外，对所计算的光谱估算数据λ1s、λ2s、λ3s的每一个进行适合的增益和/或补偿，并且计算拟似彩色光谱估算数据λ1t、λ2t、λ3t。分别使用拟似彩色光谱估算数据λ1t、λ2t、λ3t中的每一个作为图像信号R’、G’和B’。

此外，使用拟似三色图像信号R’、G’和B’，并且产生由亮度信号Y和色度信号C组成的Y/C信号，并且将其输出至显示处理单元284。显示处理单元284对Y/C信号进行各种信号处理，以产生拟似彩色图像信号。将拟似彩色图像信号输出至监视器11。

此外，光谱图像处理单元288可以获取荧光收率，并且基于荧光收率产生荧光图像。

具体地，光谱图像处理单元288利用亮度信号Y的值作为参照光强度，所述亮度信号Y的值是通过对普通图像信号的光谱图像处理获取的。此外，光谱图像处理单元288将通过对荧光图像进行光谱图像处理而获取的亮度信号Y’除以亮度信号的值，以获取估算的荧光收率。此外，例如，如图5中所示，通过对估算的荧光收率依次分配红色、黄色或绿色产生显示用荧光图像。在这种情况下，以红色显示具有较小的估算的荧光收率的病变组织，并且以绿色显示具有较大的估算的荧光收率的正常组织。当估算的荧光收率低于或等于预定下限值时，仅仅分配红色。当估算的荧光收率大于或等于预定上限值时，分配绿色。备选地，如图6中所示，可以对估算的荧光收率分配红色、黄色、绿色、青色或蓝色。此外，当估算的荧光收率小于或等于预定下限值，或者高于或等于预定上限时，可以分配消色。

在本实施方案中，使用通过对普通图像信号进行光谱图像处理而获取的亮度信号Y的值作为参照光的强度。然而，代替亮度信号Y值的是，可以使用由长波长带中，例如在620nm等的估算光谱数据获取的光强度。在长的波长带中，在从正常组织发出的荧光的强度和从病变组织发出的荧光的强度之间的差值小。

例如，光谱图像处理单元288产生荧光叠加的显示用图像，使得观察图像的使用者可以容易地识别或者确认具有小估算的荧光收率的病变组织的位置。通过以下方法产生荧光叠加的显示用图像：对R、G和B中的一个或两个分配通过对估算的荧光收率进行任意增益或补偿而获取的数据以获取荧光图像，并且将荧光图像叠加在反映普通图像的亮度信号Y的黑白普通图像上。将获取的荧光叠加的显示用图像输出至显示处理单元284。显示处理单元284可以产生其中彼此紧接地显示从光谱图像处理单元288输出的彩色普通图像和荧光叠加的显示用图像的显示图像，并且将该显示图像输出至监视器11以显示图像。

接着，将详细描述采用本发明的荧光图像获取设备的第三实施方案的荧光内窥镜设备。图12是示出适用本发明的第三实施方案的荧光内窥镜设备的构造的示意图。本实施方案的荧光内窥镜设备300被构造，使得操作模式可以在普通图像模式和荧光图像模式之间切换。在普通图像模式中，采用照明光L1照射被观察区域10，以获取彩色普通图像，并且以动画形式显示所获取的图像。在荧光图像模式中，采用照明光L1和激发光L2照射被观察区域10，以获取组合图像，并且通过进行操作处理(将稍后描述)由组合图像获取荧光图像。此外，将所获取的荧光图像和彩色普通图像相互叠加，以获取荧光叠加图像，并且将所获取的荧光叠加图像以动画的形式显示。在下列的描述中，将主要描述与第一实施方案的荧光内窥镜设备100的元件不同的本实施方案的荧光内窥镜设备300的元件。此外，相同的标记赋予与第一实施方案的荧光内窥镜设备100的元件类似的元件。

如图12中所示，荧光内窥镜设备300包括观察仪器单元110、处理器单元370、照明光单元150以及激发光单元330。将观察仪器单元110插入到被检查者(患者)体腔中，以观察被观察区域10。将处理器单元370以可拆卸的方式电连接至观察仪器单元110。照明光单元150以可拆卸的方式光学连接至观察仪器单元110，并且容纳输出照明光L1的氙灯151。激发光单元330以可拆卸的方式电连接并且光学连接至照明光单元150，并且容纳输出激发光L2的GaN基半导体激光器331。处理器单元370和照明光单元150可以被构造成一体或分体。

观察仪器单元110和照明光单元150是以与第一实施方案的荧光内窥镜的那些类似的方式构造的。

激发光单元330包括输出激发光L2的GaN基半导体激光器331、驱动半导体激光器331的驱动电路332，以及引导从半导体激光器331输出的激发光L2的光导333。光导333从激发光单元330的外壳延伸至激发光单元330的外部，并且光导333的另一端连接至光学连接器336。光学连接器336可拆卸地连接至照明光单元150的光学连接器161。开关334被安置在半导体激光器331和驱动电路332之间，并且将聚光透镜335安置在半导体激光器331和光导333的一端(光入射端)之间。

在本实施方案的荧光内窥镜设备300中，驱动半导体激光器331的驱动电路332产生驱动脉冲信号，并且基于驱动脉冲信号驱动半导体激光器331。半导体激光器331基于驱动脉冲信号被驱动，并且输出脉冲调制的激发光L2。

此外，激发光单元330包括控制单元340，所述控制单元340连接至被安置在激发光单元330内的每一个元件，例如驱动电路332和开关334，并且控制每一个元件。此外，控制单元340控制照明光单元150和激发光单元330之间的通信。控制单元340连接至信号线341的一端。信号线341延伸至激发光单元330的外壳外部，并且将连接器342安置在信号线341的另一端。连接器342可拆卸地连接至照明光单元150的连接器165。

同时，处理单元372被安置在处理器单元370中。处理单元372包括在选择普通图像模式时进行信号处理的普通图像处理单元374和显示处理单元376。此外，处理单元372包括在选择荧光图像模式时进行图像处理的荧光图像处理单元382和显示处理单元384。此外，处理单元372包括控制照明光和激发光的强度的光量控制单元386。

普通图像处理单元374基于通过采用照明光L1照射被观察区域10由观察仪器单元110获取的普通图像，产生由R、G和B三色图像信号组成的普通图像信号。此外，普通图像处理单元374对普通图像信号进行各种图像处理，并且产生由亮度(Y)信号和色度[C(R-Y和B-Y)]信号组成的Y/C信号。此外，普通图像处理单元374将Y/C信号输出至显示处理单元376。显示处理单元376对Y/C信号进行各种信号处理，以产生显示用彩色普通图像信号。例如，将彩色普通图像信号输出至监视器11，例如液晶显示器或CRT。

当选择荧光图像模式时，荧光图像处理单元382基于组合图像产生由R、G和B三色图像信号组成的组合图像信号，所述组合图像是在采用照明光L1和激发光L2两者照射被观察区域10的时间内，由观察仪器单元110获取的。此外，荧光图像处理单元382从组合图像信号扣除通过普通图像处理单元374获取的普通图像信号，以获取荧光图像信号。此外，对荧光图像信号进行各种信号处理，并且将由普通图像处理单元374获取的普通图像信号和荧光图像信号相互叠加，以产生荧光叠加图像信号。此外，在对荧光叠加图像信号进行各种信号处理之后，产生由亮度(Y)信号和色度[C (R-Y，B-Y)]信号组成的Y/C信号，并且将其输出至显示处理单元384。显示处理单元384对Y/C信号进行各种信号处理，以产生荧光叠加的显示用图像信号，并且将所产生的荧光叠加的显示用图像信号输出至监视器11。

光量控制单元386连接至普通图像处理单元374，并且根据基于普通图像信号的亮度信号，控制照明光L1以及激发光L2的光量。

此外，处理单元372连接至键盘型输入单元392和连接器394。连接器394可拆卸地连接至观察仪器单元110的连接器127。连接器394具有连接检测单元395，所述连接检测单元395检测连接器127是否连接至连接器394。此外，处理单元372连接至观察仪器单元110的控制单元121、照明光单元150的控制单元167，以及激发光单元330的控制单元340。

接着，将描述根据本发明的荧光内窥镜设备的操作。首先，将描述普通图像模式中的操作。在普通图像模式中，采用照明光L1照射被观察区域10，以获取彩色普通图像，并且以动画形式显示彩色普通图像。

在使用本实施方案的荧光内窥镜设备之前，将清洗和消毒的观察仪器单元110接在处理器单元370和照明光单元150上。此外，连接器127连接至处理器单元370的连接器394，所述连接器127与观察仪器单元110的信号线125的一端和信号线126的一端连接。此外，被安置在光导112的前端的光学连接器113连接至照明光单元150的光学连接器153。当连接器127连接至连接器394时，被安置用于连接器394的连接检测单元395将连接信号输送至处理单元372。此外，当将光学连接器113连接至光学连接器153时，被安置用于光学连接器153的连接检测单元154将连接信号输出至控制单元167。

当处理单元272接收来自连接检测单元295和连接检测单元154的连接信号，使照明光单元150的旋转遮光器159旋转，使得可以进行普通图像模式中的操作。此外，通过处理器单元370的处理单元372设定输入单元392的预定键的功能模式。此外，通过观察仪器单元110的处理单元372和控制单元121设定开关122的功能模式。由于处理单元372控制处理，因此当使用者按压输入单元392的预定键或开关122时，操作模式在停止状态和普通图像模式之间切换。

当一旦使用者按压输入单元392的预定键或开关122时，普通图像模式中的操作就开始。在照明光单元150中，通过驱动电路152打开氙灯151，并且连续输出照明光L1。照明光L1通过波长滤光器155、光阑156和二色性反射镜157，并且通过聚光透镜158会聚在光学连接器113的端面上。会聚光进入光导112。传播通过光导112的照明光L1从光导112的前端输出。输出光经由照明用光学系统111连续照射被观察区域10。

通过波长滤光器155将照明光L1的波长带限制至大于或等于410nm，并且小于或等于700nm。通过光阑156控制照明光L1的光量。将稍后描述通过光阑156对照明光L1的光量控制操作。

通过CCD驱动电路118驱动的CCD 117拍摄被观察区域10的普通图像以获取成像信号，并且输出成像信号。通过相关二次取样和自动增益控制在CDS/AGC电路119中放大成像信号。此外，在A/D转换器120中对放大的成像信号进行A/D转换，并且输出至处理器单元370的处理单元372中的普通图像处理单元374。在普通图像处理单元374中，当选择普通图像模式时，基于从观察仪器单元110输出的信号，产生由R、G和B三色图像信号组成的普通图像信号。此外，普通图像处理单元374对普通图像信号进行各种处理，以产生由亮度信号Y和色度信号C组成的Y/C信号(彩色普通图像信号)。将Y/C信号输出至显示处理单元376。在显示处理单元376中，对Y/C信号进行各种信号处理，例如I/P转换和噪音消除处理，并且将处理的信号输出至监视器11。

监视器11基于输入的彩色普通图像信号，以动画形式显示彩色普通图像。

此外，普通图像处理单元374将用于每一个像素的亮度信号Y或者多个相邻像素的平均亮度信号Y’输出至光量控制单元386。光量控制单元386基于输入的亮度信号Y或平均亮度信号Y’，计算每一帧的规定面积内的像素的平均亮度值Ya，并且比较平均亮度值Ya与预先存储在存储器(未示出)中的参考亮度值Yr。此外，光量控制单元386基于比较结果选择光阑控制信号，并且将光阑控制信号输出至照明光单元150的控制单元167。作为光阑控制信号，当平均亮度值Ya大于参考亮度值Yr时，选择降低光阑156的孔径量的信号，换言之，选择减少通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya小于参考亮度值Yr时，选择增加光阑156的孔径量的信号，换言之，选择增加通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya和参考亮度值Yr基本上相同时，选择保持相同的孔径量的信号。

照明光单元150的控制单元167基于光阑控制信号控制光阑156的孔径量。

接着，将描述荧光图像模式中的操作。在荧光图像模式中使用荧光内窥镜设备之前，将被清洗和消毒的观察仪器单元110接在处理器单元370和照明光单元150上。此外，将连接器127连接至处理器单元370的连接器394，所述连接器127与观察仪器单元110的信号线125的一端和观察仪器单元110的信号线126的一端连接。当连接器394连接至连接器127时，被安置用于连接器394的连接检测单元395将连接信号输送至处理单元272。此外，被安置在光导112的前端的光学连接器113连接至照明光单元150的光学连接器153。当光学连接器153连接至连接器113时，被安置用于光学连接器153的连接检测单元154将连接信号输送至处理单元167。

此外，激发光单元330连接至照明光单元150。被安置在激发光单元330的信号线341的前端的连接器342连接至照明光单元150的光学连接器165。当将连接器342连接至连接器165时，被安置用于连接器165的连接检测单元166将连接信号输出至控制单元167。此外，被安置在光导333的前端的光学连接器336连接至照明光单元150的光学连接器161。当光学连接器336连接至光学连接器161时，被安置用于光学连接器161的连接检测单元162将连接信号输送至处理单元167。

激发光单元330的控制单元340与照明光单元150的控制单元167通信。当控制单元340接收来自连接检测单元166和连接检测单元162的连接信号时，控制单元340闭合激发光单元330的开关334，以电连接半导体激光器331和驱动电路332。因此，半导体激光器331可被驱动电路332驱动。此外，通过处理器单元370的处理单元372设定输入单元392的预定键的功能模式。此外，通过处理单元372和观察仪器单元110的控制单元121设定开关122的功能模式。由于控制单元372控制处理，因此当使用者按压输入单元392的预定键或开关122时，操作模式在停止状态、普通图像模式和荧光图像模式之间切换。当没有从连接检测单元166和连接检测单元162两者接收到连接信号时，换言之，当没有从两个连接检测单元接收到连接信号，或者没有从连接检测单元中的一个接收到连接信号时，在激发光单元330中的开关334始终处于打开状态。因此，在激发光单元330不连接至照明光单元150时，不驱动半导体激光器331。

此外，当在普通图像模式中操作荧光内窥镜设备时，一旦使用者(医生)按压输入单元392的预定键或开关122，在荧光图像模式中的操作就开始。除照明光单元150的操作以外，还开始激发光单元330的操作。基于从驱动电路332输出的驱动脉冲信号，脉冲驱动半导体激光器331，并且输出波长为405nm的激发光L2。具体地，如图13中所示，以周期T输出具有输出光时间T2的脉冲宽度的脉冲调制的激发光。

激发光L2通过聚光透镜335会聚，并且进入光导333的端表面。激发光L2传播通过光导333，并且经由光学连接器336和光学连接器161进入光导163。激发光L2传播通过光导163，并且从光导163的一端输出。输出的激发光L2通过准直透镜164准直，并且进入二色性反射镜157。由于激发光L2的波长为405nm，因此激发光从二色性反射镜157以直角反射，并且通过聚光透镜158会聚在光学连接器113的端面上。会聚光进入光导112。

激发光L2传播通过光导112，并且从光导112的前端输出。此外，将激发光L2经由照明用光学系统111输出至被观察区域10，以照射被观察区域10。此时，还使用照明光L1照射采用激发光L2照射的被观察区域10的一部分。通过来自驱动电路332的驱动电流控制激发光L2的光量。稍后将描述通过驱动电流控制激发光L2的光量的操作。

在图13中示出的时间T1内，通过CCD驱动电路118驱动的CCD 117拍摄由从被观察区域10反射的照明光L1的反射光组成的普通图像。在时间T1内，仅仅输出照明光L1。此外，在图13中示出的输出照明光L1和激发光L2两者的时间T2内，CCD 117拍摄组合图像，所述组合图像由从被观察区域10反射的照明光L1的反射光，以及通过采用激发光L2照射从被观察区域10发出的荧光组成。此外，由于将截除波长小于或等于410nm的光的激发光截切滤光器安置在CCD 117的前端，因此激发光L2的大部分反射光不进入CCD 117。

CCD 117输出成像信号，并且在CDS/AGC电路119中通过相关二次取样和自动增益控制，放大成像信号。此外，在A/D转换器120中对放大的成像信号进行A/D转换，并且以RGB图像信号的形式输出至处理器单元370的处理单元372中。此时，将基于普通图像的RGB图像信号输入至普通图像处理单元374，并且将基于组合图像的RGB图像信号输入至荧光图像处理单元382。此外，普通图像处理单元374从输入的RGB图像信号产生普通图像信号，并且将普通图像信号输出至荧光图像处理单元382。

同时，荧光图像处理单元382从输入的RGB图像信号产生组合图像信号。此外，荧光图像处理单元382从组合图像信号扣除普通图像信号，以获取荧光图像信号。此外，荧光图像处理单元382对荧光图像信号进行各种信号处理，并且将普通图像信号叠加在荧光图像信号上以产生荧光叠加图像信号。此外，荧光图像处理单元382对荧光叠加图像信号进行各种信号处理，并且产生由亮度(Y)信号和色度[C(R-Y，B-Y)]信号组成的Y/C信号。将产生的Y/C信号输出至显示处理单元384。显示处理单元384对Y/C信号进行各种信号处理，以产生荧光叠加的显示用图像信号，并且将所产生的荧光叠加的显示用图像信号输出至监视器11。

监视器11基于输入的荧光叠加的显示用图像信号，以动画形式显示荧光叠加图像。荧光叠加图像是其中荧光图像和普通图像相互叠加的图像。

此外，普通图像处理单元374将用于每一个像素的亮度信号Y或者多个相邻像素的平均亮度信号Y’输出至光量控制单元386。光量控制单元386计算每一帧的规定面积内的像素的平均亮度值Ya，并且比较平均亮度值Ya与预先存储在存储器(未示出)中的参考亮度值Yr。此外，光量控制单元386基于比较结果选择光阑控制信号，并且将光阑控制信号输出至照明光单元150的控制单元167。作为光阑控制信号，当平均亮度值Ya大于参考亮度值Yr时，选择降低光阑156的孔径量的信号，换言之，选择减少通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya小于参考亮度值Yr时，选择增加光阑156的孔径量的信号，换言之，选择增加通过光阑156的孔径的光的信号。当平均亮度值Ya和参考亮度值Yr基本上相同时，选择保持相同的孔径量的信号。此外，输出与光阑控制信号对应的驱动电流控制信号，使得照明光L1的光量与激发光L2的光量的比率为预定比率。可以通过在输入单元392的输入操作而预先设定照明光L1的光量与激发光L2的光量的比率。光量控制单元386基于设定比率和照明光L1的孔径量，确定半导体激光器331的驱动电流量，并且输出驱动电流控制信号。

照明光单元150的控制单元167基于光阑控制信号，控制光阑156的孔径量。此外，激发光单元330的控制单元340基于驱动电流控制信号，控制从驱动电路332供给至半导体激光器331的电流值。

在上面的描述中，将荧光图像信号和普通图像信号相互叠加，以产生荧光叠加图像信号。此外，基于荧光叠加图像信号显示荧光叠加的显示用图像。然而，以这种方式进行处理不是必需的。例如，可以通过将荧光图像信号除以普通图像信号的亮度信号Y的值而获取荧光收率。此外，可以基于荧光收率的大小(值)，依次对荧光收率分配红、黄和绿的颜色，以产生显示用荧光图像。此外，可以在监视器11上显示所产生的显示用荧光图像。

此外，可以利用从正常组织发出的荧光的强度和从病变组织发出的荧光的强度彼此不同的特性，并且可以安置判断单元，所述判断单元基于如上所述获取的荧光收率判断被观察区域10是否为病变组织。当判断单元判断被观察区域10为正常组织时，可以显示普通图像。当判断单元判断被观察区域10为病变组织时，可以基于荧光收率通过改变像素的普通图像颜色产生新的荧光图像，并且将其显示。

此外，对于普通图像，可以通过进行预定的增益和/或补偿产生新的普通图像，并且可以显示所产生的图像。在这种情况下，适宜的是用于普通图像的增益和/或补偿与用于荧光图像的增益和/或补偿不同。例如，增益和补偿可以满足下列关系：用于荧光图像的增益GAINf＞用于普通图像的增益GAINn；以及用于荧光图像的补偿OFFSETf＞用于普通图像的补偿OFFSETn。

此外，可以将荧光图像信号加入到组合图像信号中以增强荧光，并且可以产生显示用荧光图像。

此外，在上述实施方案的荧光内窥镜设备中，基于在仅仅输出照明光L1的时间内获取的普通图像，产生普通图像信号，并且基于在输出照明光L1和激发光L2两者的时间内获取的组合图像，产生荧光图像信号。由于获取普通图像的时间与获取组合图像的时间彼此不同，因此在某些情况下，对应普通图像的被观察区域10的成像位置和对应组合图像的被观察区域10的成像位置可以彼此不同。在这样的情况下，可以基于普通图像信号和组合图像信号检测成像位置的偏移(差别)，所述普通图像信号基于普通图像，而组合图像信号基于组合图像。此外，可以基于位置的偏移量进行定位。例如，可以通过对图像信号中的一个进行偏移校正处理调节位置。

此外，如图14中所示，可以将光谱图像处理单元388安置在上述实施方案的荧光内窥镜设备中。光谱图像处理单元388可以对普通图像信号、组合图像信号和荧光图像信号中的至少一个进行光谱图像处理，所述普通图像信号由RGB图像信号组成，在普通图像处理单元274中获取，所述述组合图像信号由RGB图像信号组成，在荧光图像处理单元382中获取，所述荧光图像信号在荧光图像处理单元382获取。此外，可以通过在输入单元392的输入操作选择是否进行光谱图像处理。在对普通图像信号、荧光图像信号或组合图像信号进行光谱图像处理的情况下的行为与第二实施方案的荧光内窥镜设备的行为类似。

此外，光谱图像处理单元388可以获取荧光收率，并且基于荧光收率产生荧光图像。

具体地，光谱图像处理单元388利用通过对普通图像信号进行光谱图像处理而获取的亮度信号Y的值作为参照光强度。此外，光谱图像处理单元388将通过对荧光图像的光谱图像处理获取的亮度信号Y’除以亮度信号的值，以获取估算的荧光收率。此外，例如，如图5中所示，通过对估算的荧光收率依次分配红色、黄色或绿色，产生显示用荧光图像。在这种情况下，以红色显示具有较小的估算的荧光收率的病变组织，并且以绿色显示具有较大的估算的荧光收率的正常组织。当估算的荧光收率低于或等于预定下限值时，仅仅分配红色。当估算的荧光收率大于或等于预定上限值时，分配绿色。备选地，如图6中所示，可以对估算的荧光收率分配红色、黄色、绿色、青色或蓝色。此外，当估算的荧光收率小于或等于预定下限值，或者高于或等于预定上限值时，可以分配消色。

在本实施方案中，以与第二实施方案类似的方式，可以使用由长波长带中，例如在620nm等的估算光谱数据获取的光强度，作为参照光强度。在长的波长带中，在从正常组织发出的荧光的强度和从病变组织发出的荧光的强度之间的差值小。

例如，光谱图像处理单元388产生荧光叠加的显示用图像，使得观察图像的使用者可以容易地识别或者确认具有小估算的荧光收率的病变组织的位置。通过以下方法产生荧光叠加的显示用图像：对R、G和B中的一个或两个分配通过对估算的荧光收率进行任意增益或补偿而获取的数据以产生荧光图像，并且将荧光图像叠加在反映普通图像的亮度信号Y的黑白普通图像上。将获取的荧光叠加的显示用图像输出至显示处理单元384。显示处理单元384可以产生其中彼此紧接地显示从光谱图像处理单元388输出的彩色普通图像和荧光叠加的显示用图像的显示图像，并且将该显示图像输出至监视器11以显示图像。

此外，本发明的荧光图像获取设备的实施方案不限于上述实施方案。本发明的荧光图像获取设备可以任何方式体现，只要输出照明光和激发光并且获取荧光图像即可。例如，本发明的荧光图像获取设备可以是包括被安置在内窥镜的观察仪器单元的前端的光源单元例如LED的内窥镜设备，阴道镜，胶囊型内窥镜设备等。此外，本发明的荧光图像获取设备可以是具有荧光图像获取功能的显微镜等。

在上面的描述中，使用原色型三色滤光器作为CCD 117的彩色滤色片。然而，滤光器不限于原色型三色滤光器。可以使用四色型彩色滤色片、补偿色型彩色滤色片等代替原色型三色滤光器。在这种情况下，可以通过信号处理将从CCD 117输出的信号转换为原色型信号。备选地，可以将与这些彩色滤色片的光谱特性对应的估算矩阵数据预先存储在存储器中。

在本发明的实施方案中，获取从患者的活组织发出的自发荧光。然而，获取自发荧光不是必需的。例如，可以获取从其上已经喷射荧光染料，例如吲哚花青绿的被观察区域发出的荧光。此外，作为激发光，使用具有405nm的波长的光。然而，激发光具有这样的波长不是必需的。例如，当使用吲哚花青绿作为荧光染料时，可以使用在700nm至800nm的波长带中的激发光。在该情况下，从吲哚花青绿发出的荧光的波长带长于或等于800nm。此外，激发光源的种类不限于激光器。可以使用LED作为激发光源。

Claims (6)

1.一种荧光图像获取方法，所述方法包括以下步骤：

拍摄由反射光和荧光组成的图像，所述反射光是从已经采用照明光照射的被观察区域反射的光，并且所述荧光是从已经在与采用所述照明光照射的同时采用激发光照射的所述被观察区域发出的荧光；

对于所拍摄图像的图像信号的每一个像素，计算特定荧光波长带的估算光谱数据，所述特定荧光波长带至少包括所述荧光的近似中心波长带，并且所述估算光谱数据是基于所述像素中的每一个的图像信号值和用于计算所述估算光谱数据的估算矩阵计算的，并且所述估算矩阵是预先存储的；

基于所述特定荧光波长带的所述估算光谱数据，获取反映从所述被观察区域发出的所述荧光的辐射强度的信息，其中所述特定荧光波长带的所述估算光谱数据包括关于所述荧光的光谱辐射率的值的信息；以及

基于反映所述荧光的辐射强度的信息产生荧光图像。

2.一种荧光图像获取设备，其包括：

光照射装置，所述光照射装置同时采用照明光和激发光照射被观察区域；

成像装置，所述成像装置拍摄由反射光和荧光组成的图像，所述反射光是通过采用所述照明光照射从所述被观察区域反射的光，并且所述荧光是通过采用所述激发光照射从所述被观察区域发出的荧光；

存储单元，所述存储单元存储用于计算估算光谱数据的估算矩阵；以及

图像处理装置，所述图像处理装置对于从所述成像装置输出的图像信号的每一个像素，计算特定荧光波长带的估算光谱数据，所述特定荧光波长带至少包括所述荧光的近似中心波长带，并且所述估算光谱数据是基于所述像素中的每一个的图像信号值和所述估算矩阵计算的，并且基于所述特定荧光波长带的所述估算光谱数据，获取反映从所述被观察区域发出的所述荧光的辐射强度的信息，并且基于反映所述荧光的辐射强度的所述信息，产生荧光图像，其中所述特定荧光波长带的所述估算光谱数据包括关于所述荧光的光谱辐射率的值的信息。

3.如权利要求2所述的荧光图像获取设备，其中所述光照射装置采用波长与所述激发光波长不同的参照光，在采用所述激发光照射所述被观察区域的同时照射所述被观察区域，并且其中所述成像装置拍摄包括所述参照光的反射光的图像，所述反射光是从所述被观察区域反射的，并且其中所述图像处理装置计算参照光强度，即所述参照光的反射光的强度，所述反射光被包括在通过所述成像装置拍摄的图像中，并且所述图像处理装置基于所述特定荧光波长带的所述估算光谱数据，计算作为所述特定荧光波长带中的光的强度的拟似荧光强度，并且通过将所述拟似荧光强度除以所述参照光强度，计算拟似荧光收率作为关于所述荧光的辐射强度信息。

4.如权利要求2或3所述的荧光图像获取设备，其中对于从所述成像装置输出的所述图像信号的每一个像素，所述图像处理装置通过利用所述每一个像素的图像信号值和所述估算矩阵，获取不包括所述特定荧光波长带的半普通波长带的估算光谱数据，并且基于所述半普通波长带的所述估算光谱数据，产生拟似普通图像。

5.如权利要求4所述的荧光图像获取设备，所述设备还包括：

显示处理装置，所述显示处理装置产生其中在所述拟似普通图像上叠加所述荧光图像的荧光叠加图像。

6.如权利要求2所述的荧光图像获取设备，所述设备还包括：

输入装置，所述输入装置通过输入操作设定所述特定荧光波长带。

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