CN102333474A - 荧光观察装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的荧光观察装置具备：光源部，其能够射出用于分别激励多个荧光物质的多个激励光以及参考光；摄像部，其拍摄通过向上述多个荧光物质射出多个激励光而发出的多个荧光和参考光的反射光；图像生成部，其分别生成与由摄像部拍摄到的多个荧光和参考光的反射光相应的图像信号；亮度检测部，其分别检测与多个荧光相应的多个图像信号的亮度和与参考光的反射光相应的图像信号的亮度；以及亮度调整部，其根据亮度检测部的检测结果，以与参考光的反射光相应的图像信号的亮度为基准，来调整与多个荧光相应的多个图像信号中的至少一个图像信号的亮度。

Description

荧光观察装置
技术领域
本发明涉及一种荧光观察装置，特别是涉及一种能够观察从多个荧光体发出的荧光的荧光观察装置。
背景技术
近年来，已经开始关注使用分子靶向药剂的癌诊断技术。具体地说，例如近年来，研究了一种如下方法：在向生物体的对象部位撒布或者注入以在癌细胞中异常表现的生物体蛋白质为靶标的荧光探剂(荧光药剂)之后，根据该对象部位所发出的荧光来辨别是否有癌。并且，这种方法在消化道领域的癌的早期发现中是有用的。
另外，作为应用上述方法的例子，提出如下一种方法：在向生物体的对象部位撒布或者注入荧光波长不同的多种荧光探剂(probe)之后，根据该对象部位所发出的多个荧光，来复合地观察与该多种荧光探剂相对应的多种生物体蛋白质的表现状态。并且，认为这种方法在癌的阶段的估计、癌的浸润性风险的预测以及癌的转移风险的预测等中是有用的。
例如，根据日本特开2008-161550号公报，公开了如下结构：在向生物体的对象部位撒布或者注入多种荧光探剂来进行观察的内窥镜系统中，通过基于观察时获得的荧光的强度与荧光探剂的浓度之间的关系进行运算处理，能够获取每种荧光探剂的荧光图像(荧光的分布图像)。
另外，在使用了荧光探剂的荧光观察中，例如即使在观察同一个对象部位的情况下，也会产生由于所使用的荧光探剂种类的不同而荧光的亮度存在差异的情况。另外，在使用了荧光探剂的荧光观察中，例如在观察将荧光图像与反射光图像(参考光图像)相重叠的观察图像的同时对该对象部位进行诊断，其中，该荧光图像与从作用于对象部位的荧光探剂发出的荧光相对应，该反射光图像与该对象部位所反射的反射光(参考光)相对应。
因此，要充分考虑如下的可能性：在使多个荧光探剂同时作用于同一对象部位的情况下，与从该多个荧光探剂发出的多个荧光相应地获取到的多个荧光图像间的亮度不同，由此，例如会输出相对于反射光图像的亮度过亮的荧光图像与相对于反射光图像的亮度过暗的荧光图像相重叠的观察图像。并且，在一边观察这种观察图像一边进行诊断的过程中，存在以下问题：相对于反射光图像的亮度过亮的部分和相对于反射光图像的亮度过暗的部分均被显示为不适于诊断的亮度。
另一方面，根据日本特开2008-161550号公报，丝毫没有提到用于解决上述问题的方案。因此，在日本特开2008-161550号公报所记载的技术中，存在以下问题：对于多个荧光图像与反射光图像相重叠而得到的观察图像，被显示为导致针对观察对象部位的诊断能力下降的图像。
本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种能够通过适当地调整与从多个荧光探剂发出的多个荧光相应地得到的多个荧光图像间的亮度，来实现提高针对观察对象部位的诊断能力的荧光观察装置。
发明内容
用于解决问题的方案
本发明的荧光观察装置具备：光源部，其能够射出用于分别激励多个荧光物质的多个激励光以及参考光；摄像部，其拍摄上述参考光的反射光和通过向上述多个荧光物质射出上述多个激励光而发出的多个荧光；图像生成部，其分别生成与由上述摄像部拍摄到的上述参考光的反射光和上述多个荧光相应的图像信号；亮度检测部，其分别检测与上述多个荧光相应的多个图像信号的亮度和与上述参考光的反射光相应的图像信号的亮度；以及亮度调整部，其根据上述亮度检测部的检测结果，以与上述参考光的反射光相应的图像信号的亮度为基准，来调整与上述多个荧光相应的多个图像信号中的至少一个图像信号的亮度。
附图说明
图1是表示本发明的实施例所涉及的内窥镜系统的主要部分的结构的图。
图2是表示在摄像驱动器的滤波器切换机构中，将光学滤波器插入到光路上时的状态的图。
图3是表示将滤波器切换机构设为图2的状态时的、磁体移位装置的通电时的状态的图。
图4是表示在摄像驱动器的滤波器切换机构中，将光学滤波器从光路上移走时的状态的图。
图5是表示将滤波器切换机构设为图4的状态时的、磁体移位装置的非通电时的状态的图。
图6是表示设置于摄像驱动器的光学滤波器的特性的图。
图7是表示设置于摄像驱动器的、与图6不同的光学滤波器的特性的图。
图8是表示设置于光源装置的切换滤波器的结构的一例的图。
图9是表示设置于切换滤波器的普通光滤波器的特性的图。
图10是表示设置于切换滤波器的第一激励光滤波器的特性的图。
图11是表示设置于切换滤波器的第二激励光滤波器的特性的图。
图12是表示设置于切换滤波器的第三激励光滤波器的特性的图。
图13是表示设置于光源装置的旋转滤波器的结构的一例的图。
图14是表示设置于旋转滤波器的光学滤波器的特性的图。
图15是表示设置于旋转滤波器的、与图14不同的光学滤波器的特性的图。
图16是表示设置于旋转滤波器的、与图14和图15不同的光学滤波器的特性的图。
图17是表示设置于观测器的CCD的曝光期间以及读出期间的时序图。
图18是表示伴随旋转滤波器的旋转的各光学滤波器的插入动作以及移开动作的时序图。
图19是表示设置于摄像驱动器的各光学滤波器的、第一观察模式下的插入动作以及移开动作的时序图。
图20是表示设置于摄像驱动器的各光学滤波器的、第二观察模式下的插入动作以及移开动作的时序图。
图21是表示设置于摄像驱动器的各光学滤波器的、第三观察模式下的插入动作以及移开动作的时序图。
图22是表示与从第一荧光探剂发出的第一荧光相应地得到的图像的一例的图。
图23是表示与从第二荧光探剂发出的第二荧光相应地得到的图像的一例的图。
图24是表示与被摄体所反射的参考光相应地得到的图像的一例的图。
图25是表示将图22的图像与图24的图像进行合成而得到的合成图像的图。
图26是表示在同一画面内并排显示图22的图像和图25的图像的情况的一例的图。
图27是表示将图23的图像与图24的图像进行合成而得到的合成图像的图。
图28是表示在同一画面内并排显示图23的图像和图27的图像的情况的一例的图。
图29是表示将图22的图像与图23的图像进行合成而得到的合成图像的图。
图30是表示将图22的图像、图23的图像以及图24的图像进行合成而得到的合成图像的图。
图31是表示在同一画面内并排显示图29的图像和图30的图像的情况的一例的图。
图32是表示在同一画面内并排显示图22的图像、图23的图像以及图24的图像的情况的一例的图。
图33是表示第一图像信号、第二图像信号以及第三图像信号的亮度的检测结果的一例的图。
图34是表示在获得图33的亮度的检测结果的情况下的、第一图像信号的亮度与第二图像信号的亮度的调整结果的一例的图。
图35是表示设置于光源装置的旋转滤波器的结构的、与图13不同的例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
如图1所示，内窥镜系统301构成为具有：观测器2，其能够插入到被检者的体腔内，并且拍摄该体腔内的被摄体201并输出摄像信号；光源装置1，其提供用于对成为观测器2的摄像对象的被摄体201进行照明的照明光；处理器3，其对来自观测器2的摄像信号进行各种信号处理并输出处理后的摄像信号；监视器4，其显示与来自处理器3的输出信号相应的图像；数字归档装置5，其存储与来自处理器3的输出信号相应的图像；以及照片拍摄装置6，其拍摄与来自处理器3的输出信号相应的图像。另外，观测器2的内部插通有用于向观测器2的前端部传送从光源装置1提供的照明光的光导件13。
观测器2的前端部具备：照明光学系统14a，其向被摄体201射出利用光导件13传送的照明光；对物光学系统14b，其对来自被该照明光照射的被摄体201的返回光进行成像；单色型的CCD14，其在对物光学系统14b的成像位置处设置有摄像面；以及摄像驱动器39，其设置在对物光学系统14b与CCD 14之间的光路上。另外，观测器2具有：模式切换开关15，其能够进行与切换内窥镜系统301的观察模式有关的操作；释放开关16，其能够进行与获取被摄体201的静止图像有关的操作；以及观测器判别元件17，其保存与观测器2的种类等相应的固有的判别信息。
根据处理器3的控制来驱动CCD 14，并且CCD 14对来自成像于摄像面的被摄体201的返回光进行光电转换，由此生成摄像信号并输出到处理器3。另外，在本实施例的CCD 14中设置有未图示的电子快门，该电子快门能够根据处理器3的控制来调整曝光时间以及读出时间。并且，本实施例的CCD 14中还设置有未图示的电荷放大装置。
在此，对摄像驱动器39的详细结构进行说明。
摄像驱动器39的滤波器切换装置39a具有能够根据处理器3的控制来切换为第一配置状态(插入状态)或第二配置状态(移开状态)的结构，该第一配置状态是将仅使规定波长带的光通过的滤波器插入到从对物光学系统14b到CCD 14的光路上的状态，该第二配置状态是将仅使该规定波长带的光通过的滤波器从对物光学系统14b与CCD 14之间的光路上移走的状态。
具体地说，摄像驱动器39的滤波器切换装置39a具有与日本特开2009-8717号公报所记载的光调节装置的结构类似的结构。即，滤波器切换装置39a构成为具有滤波器切换机构101和磁体移位装置102。
以将滤波器移动部件105、闭时止挡件107以及开时止挡件108夹持在下基板103与上基板104之间的方式来构成滤波器切换机构101。
形状记忆合金丝120的一端被固定在磁体移位装置102的磁体119上。另外，形状记忆合金丝120贯穿偏置弹簧121和绝缘的管122。另一方面，形状记忆合金丝120的另一端被固定在未图示的铆接部件上。此外，上述未图示的铆接部件也被固定在管122的与磁体119相反的一侧的端部。
滤波器移动部件105中被压入旋转轴109和圆柱状的磁体110。另外，滤波器移动部件105中设置有具有光学滤波器117a的光学滤波器部118。
另一方面，下基板103上形成有光学开口111、用于插入旋转轴109的旋转轴插入孔以及用于引导磁体110的切口。另外，与下基板103大致同样地，在上基板104上也形成有具有与光学开口111相同或比光学开口111稍大的直径的光学开口、用于插入旋转轴109的旋转轴插入孔以及用于引导磁体110的切口。
即，旋转轴109插入分别设置在下基板103和上基板104的旋转轴插入孔中。由此，滤波器移动部件105能够以旋转轴109为中心进行旋转移位。并且，滤波器移动部件105的旋转可动范围受闭时止挡件107和开时止挡件108的限制。另外，磁体110的可动范围受到分别设置于下基板103和上基板104的引导用切口的限制。
根据上述结构，在滤波器移动部件105以旋转轴109为中心进行旋转移位时，例如当光学滤波器部118接触到闭时止挡件107时，光学滤波器117a的中心与光学开口111的中心一致。
例如图3所示，在滤波器切换装置39a处于上述第一配置状态(插入状态)的情况下，随着施加与处理器3的控制相应的电压，形状记忆合金线120发生收缩，固定在形状记忆合金丝120的一端的磁体119对抗偏置弹簧121的斥力而向管122侧移位，由此磁体110的N极与磁体119的N极被配置在相对置的位置上。
由此，在上述第一配置状态(插入状态)下，在磁体110与磁体119之间产生斥力，磁体110朝滤波器切换机构101的中心方向移位。其结果，例如图2所示那样，在上述第一配置状态(插入状态)下，滤波器移动部件105以旋转轴109为中心逆时针旋转，光学滤波器部118与闭时止挡件107接触。
并且，在上述第一配置状态(插入状态)下，光学开口111被光学滤波器部118覆盖，因此，滤波器切换机构101仅使由光学滤波器117a规定的规定波长带的返回光透射到CCD 14的摄像面。
另一方面，根据上述结构，在滤波器移动部件105以旋转轴109为中心进行旋转移位时，例如，当光学滤波器部118接触到开时止挡件108时，光学滤波器部118从光学开口111处完全移开。
例如图5所示，在滤波器切换装置39a处于上述第二配置状态(移开状态)的情况下，随着施加与处理器3的控制相应的电压，形状记忆合金丝120伸长，固定在形状记忆合金丝120的一端的磁体119伴随偏置弹簧121的斥力而向管122的相反侧移位，由此磁体110的S极与磁体119的N极被配置在相对置的位置上。
由此，在上述第二配置状态(移开状态)下，在磁体110与磁体119之间产生引力，磁体110朝滤波器切换机构101的外周方向移位。其结果，例如图4所示那样，在上述第二配置状态(移开状态)下，滤波器移动部件105以旋转轴109为中心顺时针旋转，光学滤波器部118与开时止挡件108接触。
并且，在上述第二配置状态(移开状态)下，光学开口111未被光学滤波器部118覆盖，因此，滤波器切换机构101对通过对物光学系统14b的返回光的波长带不作限制，使该返回光保持原样地透射到CCD 14的摄像面。
此外，例如图6所示，本实施例的滤波器切换装置39a的光学滤波器117a形成为仅使680nm～750nm的光通过。
另外，如图1所示，本实施例的摄像驱动器39构成为具备滤波器切换装置39a和滤波器切换装置39b，该滤波器切换装置39b具有与滤波器切换装置39a大致相同的结构。
滤波器切换装置39b具有仅使与光学滤波器117a不同的波长带的返回光通过的光学滤波器117b，但其它部分的结构与滤波器切换装置39a相同。另外，例如图7所示，光学滤波器117b形成为仅使790nm～850nm的光通过。
此外，本实施例的摄像驱动器39不仅限于如上所述地以日本特开2009-8717号公报所记载的光调节装置的结构为基础来构成。具体地说，只要本实施例的摄像驱动器39具有能够针对光学滤波器117a以及117b分别切换为上述第一配置状态(插入状态)或第二配置状态(移开状态)的结构，则例如也可以根据日本特开2009-8719号公报所记载的光调节装置等的其它结构来构成。
光源装置1构成为具有：灯7，其发出包含可视范围和近红外范围的波长范围的光；切换滤波器8，其以垂直地横穿灯7的光路的方式进行设置；马达9，其将插入灯7的光路上的滤波器切换为切换滤波器8的各滤波器中的一个；旋转滤波器10，其以垂直地横穿灯7的光路的方式进行设置；马达11，其对旋转滤波器10进行旋转驱动；光圈12，其配置在从切换滤波器8至旋转滤波器10的灯7的光路上；以及聚光透镜12a，其将通过旋转滤波器10的照明光会聚在光导件13的光入射侧的端面。
如图8所示，在呈圆板状的切换滤波器8上，沿着圆板的周向设置有：普通光滤波器50，其使可视范围的光通过；第一激励光滤波器51，其使可视范围的一部分以及红色范围的光通过；第二激励光滤波器55，其使可视范围的一部分以及近红外范围的光通过；以及第三激励光滤波器56，其同时具有第一激励光滤波器51以及第二激励光滤波器55的通过频带。即，切换滤波器8构成为：通过根据处理器3的控制使马达9旋转，来将普通光滤波器50、第一激励光滤波器51、第二激励光滤波器55以及第三激励光滤波器56中的任一个滤波器插入到灯7的光路上，并且将该一个滤波器以外的其它三个滤波器从灯7的光路上移开。
如图9所示，普通光滤波器50形成为使从灯7发出的各波长带的光中的400nm～650nm的波长带的光通过。
如图10所示，第一激励光滤波器51形成为使从灯7发出的各波长带的光中的540nm～560nm以及600nm～650nm的波长带的光通过。
如图11所示，第二激励光滤波器55形成为使从灯7发出的各波长带的光中的540nm～560nm以及700nm～760nm的波长带的光通过。
如图12所示，第三激励光滤波器56形成为使从灯7发出的各波长带的光中的540nm～560nm以及600nm～760nm的波长带的光通过。
光圈12具有能够根据处理器3的控制来增减通过切换滤波器8的光的光量的结构。
如图13所示，在呈圆板状的旋转滤波器10上，沿着圆板的周向设置有：光学滤波器41，其使红色范围的光通过；光学滤波器42，其使绿色范围的光通过；以及光学滤波器43，其使蓝色范围以及近红外范围的光通过。即，旋转滤波器10构成为：通过根据处理器3的控制(后述的定时发生器30的定时信号)使马达11旋转，来依次切换为光学滤波器41、42以及43并插入灯7的光路上，或从灯7的光路上移开。此外，在配置有光学滤波器41、42以及43的位置以外的位置被插入灯7的光路上的情况下，本实施例的旋转滤波器10构成为阻止光的通过。
如图14所示，光学滤波器41形成为使通过切换滤波器8以及光圈12的光所具有的各波长带中的600nm～650nm的波长带的光通过。
如图15所示，光学滤波器42形成为使通过切换滤波器8以及光圈12的光所具有的各波长带中的500nm～600nm的波长带的光通过。
如图16所示，光学滤波器43形成为使通过切换滤波器8以及光圈12的光所具有的各波长带中的400nm～500nm以及700nm～760nm的波长带的光通过。
从CCD 14输出的摄像信号在被输入处理器3后，在预处理电路18中进行CDS(相关二次采样)等处理、在A/D转换电路19中被转换为数字图像信号之后，输出到颜色平衡校正电路20。
颜色平衡校正电路20根据来自定时发生器30的定时信号，与旋转滤波器10的光学滤波器41、42以及43依次插入灯7的光路上的时刻同步地，选择分别与光学滤波器41、42以及43对应的颜色平衡校正系数，并且从未图示的存储器读入所选择出的颜色平衡校正系数。然后，颜色平衡校正电路20将从未图示的存储器读入的颜色平衡校正系数与从A/D转换电路19依次输出的图像信号相乘之后，将相乘后得到的图像信号输出到多路转接器21。
此外，上述颜色平衡校正系数是在白平衡等颜色平衡动作中通过CPU 33进行运算处理而计算出的校正值，该运算处理的处理结果被保存到颜色平衡校正电路20的未图示的存储器中。另外，利用设置于处理器3的颜色平衡设定开关36，在CPU 33检测到与开始执行该颜色平衡动作有关的操作的时刻，开始上述白平衡等颜色平衡动作。
多路转接器21根据来自定时发生器30的定时信号，与光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路的时刻同步地，将从颜色平衡校正电路20输出的图像信号适当分配给同时化存储器22a、22b以及22c并进行输出。
同时化存储器22a、22b以及22c具有能够暂时存储从多路转接器21输出的图像信号的结构。
图像处理电路23同时读入存储在同时化存储器22a、22b以及22c中的图像信号之后，对所读入的三个图像信号进行规定的图像处理。然后，图像处理电路23分别对相当于第一颜色成分(例如红色(R)成分)的第一颜色通道、相当于第二颜色成分(例如绿色(G)成分)的第二颜色通道、以及相当于第三颜色成分(例如蓝色(B)成分)的第三颜色通道分配进行上述规定的图像处理后得到的三个图像信号，并将图像信号输出到色调调整电路24。
色调调整电路24在读入保存在未图示的存储器中的色调调整系数之后，使用该色调调整系数、从图像处理电路23输出的第一颜色成分(第一颜色通道)的图像信号、第二颜色成分(第二颜色通道)的图像信号以及第三颜色成分(第三颜色通道)的图像信号来进行矩阵运算处理。之后，色调调整电路24分别对经过上述矩阵运算处理而得到的第一颜色成分的图像信号、第二颜色成分的图像信号以及第三颜色成分的图像信号进行伽玛校正处理。然后，色调调整电路24将经过上述伽玛校正处理后得到的第一颜色成分、第二颜色成分以及第三颜色成分的图像信号分别输出到编码电路26以及调光电路27。另外，色调调整电路24将经过上述伽玛校正处理得到的第一颜色成分的图像信号输出到D/A转换电路25a，将经过上述伽玛校正处理得到的第二颜色成分的图像信号输出到D/A转换电路25b，将经过上述伽玛校正处理后得到的第三颜色成分的图像信号输出到D/A转换电路25c。
此外，上述色调调整系数是在色调调整动作中通过CPU 33进行运算处理而算出的调整值。该运算处理的处理结果被保存到色调调整电路24的未图示的存储器中。另外，利用设置于处理器3的色调设定开关38，在CPU 33检测到与改变监视器4所显示的色调有关的操作的时刻，开始上述色调调整动作。并且，CPU 33在进行与改变监视器4所显示的色调有关的操作时，进行用于计算与改变后的色调相对应的色调调整系数的运算处理。
将从色调调整电路24输出的第一颜色成分、第二颜色成分以及第三颜色成分的图像信号在D/A转换电路25a、25b、25c中分别转换为模拟的影像信号，之后输出到监视器4。由此，监视器4显示与各观察模式相应的观察图像。
另外，从色调调整电路24输出的第一颜色成分、第二颜色成分以及第三颜色成分的图像信号在编码电路26中分别进行编码处理后，输出到数字归档装置5以及照片拍摄装置6。由此，数字归档装置5将CPU 33检测到释放开关16的输入操作时的静止图像存储为图像数据。另外，照片拍摄装置6对CPU 33检测到释放开关16的输入操作时的静止图像进行拍摄。
调光电路27根据从色调调整电路24输出的第一颜色成分、第二颜色成分以及第三颜色成分的图像信号的各自的信号电平，对光圈12进行控制，以从光源装置1提供与观察模式相应的适当光量的照明光。另外，调光电路27进行使放大率控制电路29的放大率发生变化的控制。
曝光时间控制电路28根据从定时发生器30输出的定时信号和来自CPU 33的输出信号，以与光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路的时刻同步并与来自CPU 33的该输出信号相对应的方式来控制CCD 14的电子快门。并且，通过对电子快门进行这种控制能够改变CCD 14的曝光时间。
放大率控制电路29根据调光电路27的控制和从定时发生器30输出的定时信号，以与光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路上的时刻同步并使放大率与调光电路27的控制相对应的方式来控制CCD 14的电荷放大装置。并且，通过对电荷放大装置进行这种控制能够改变CCD 14的放大率。
定时发生器30生成用于使内窥镜系统301的各部的动作适当同步的定时信号并进行输出。
CCD驱动器31根据从定时发生器30输出的定时信号，以与光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路上的时刻同步的方式来驱动CCD 14。
摄像驱动器控制电路32根据从定时发生器30输出的定时信号对摄像驱动器39进行控制，使得光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路上的时刻、滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态的切换时刻以及滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态的切换时刻同步。
CPU 33对设置于处理器3的调整值设定开关35、颜色平衡设定开关36、图像处理设定开关37以及色调设定开关38的操作状态进行检测，并进行与检测结果相应的控制以及处理等。
CPU 33对设置于处理器3的图像显示选择开关60的操作状态进行检测，并对图像处理电路23进行控制，使得与该检测的结果相应的观察图像输出到监视器4。
CPU 33对与处理器3相连接的观测器2的模式切换开关15的操作状态进行检测，并对光源装置1的马达9等进行控制，使观察模式变为与该检测的结果相应的观察模式。
CPU 33对与处理器3相连接的观测器2的释放开关16的操作状态进行检测，根据检测结果进行与数字归档装置5中的静止图像的记录以及(或者)照片拍摄装置6中的静止图像的拍摄有关的控制。
在观测器2与处理器3相连接时，CPU 33读入保存在观测器判别元件17中的信息，并进行与所读入的该信息相应的控制。
此外，本实施例的CPU 33通过未图示的信号线等与处理器3的各部分相连接，使CPU 33能够对处理器3的各部进行统一控制。
接着，说明本实施例的作用。
首先，手术操作者等通过将内窥镜系统301的各部分相连接并接通电源，来使该各部分开始动作。
另一方面，随着处理器3的电源被接通，开始输出来自定时发生器30的定时信号。
CCD驱动器31基于来自定时发生器30的定时信号，例如根据图17的时序图来驱动CCD 14。由此，CCD 14进行动作，使得作为与电荷的累积有关的期间的曝光期间T1与作为与清除在曝光期间T1内累积的电荷有关的期间的读出期间T2交替地切换。
另外，随着光源装置1的电源被接通并开始输出来自定时发生器30的定时信号，开始进行马达11的旋转驱动。并且，随着马达11的旋转驱动，依次切换为光学滤波器41、42以及43并插入到灯7的光路上或从灯7的光路上移开。此外，例如在与图18的时序图相应的时刻，进行与马达11的旋转驱动相伴的光学滤波器41、42以及43的插入动作以及移开动作。即，马达11使旋转滤波器10进行旋转，使得在CCD 14的曝光期间将光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路上，并且在CCD 14的读出期间将光学滤波器41、42以及43从灯7的光路上移开。
另一方面，手术操作者等通过操作观测器2的模式切换开关15来进行用于使内窥镜系统301转变为期望的观察模式的指示。另外，手术操作者等在使用观测器2来观察被摄体201之前，例如投放或撒布具备激励波长为600nm～650nm且荧光波长为680nm～750nm的第一荧光探剂以及具备激励波长为700nm～760nm且荧光波长为790nm～850nm的第二荧光探剂。
在此，在本实施例中，通过操作模式切换开关15能够对与设置于切换滤波器8的滤波器的个数相对应的四种观察模式进行切换。
例如，在利用模式切换开关15进行与选择第一观察模式相关的操作的情况下，CPU 33通过控制光源装置1的马达9来使第一激励光滤波器51插入到灯7的光路上。即，在上述第一观察模式下，包括540nm～560nm波长带的参考光和600nm～650nm波长带的第一激励光的面顺序式的第一照明光被提供给光导件13。
并且，在利用模式切换开关15进行与选择第一观察模式相关的操作的情况下，摄像驱动器控制电路32根据CPU 33的控制使摄像驱动器39进行动作，使得光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路上的时刻与滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态的切换时刻同步。
具体地说，如图17、图18以及图19所示，在上述第一观察模式下，在CCD 14的曝光期间且光学滤波器41插入到灯7的光路上的期间，摄像驱动器控制电路32将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态设为上述第一配置状态(插入状态)，并将滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)。另一方面，如图17、图18以及图19所示，在上述第一观察模式下，在CCD 14的读出期间、光学滤波器42插入到灯7的光路上的期间或者光学滤波器43插入到灯7的光路上的期间，摄像驱动器控制电路32将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)，并将滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)。
因而，在上述第一观察模式下，利用从光导件13射出的第一照明光(第一激励光)来激励第一荧光探剂，因此将680nm～750nm波长带的第一荧光和540nm～560nm波长带的参考光作为来自被摄体201的返回光并依次成像在CCD 14的摄像面上。
例如，在利用模式切换开关15进行与选择第二观察模式相关的操作的情况下，CPU 33通过控制光源装置1的马达9来将第二激励光滤波器55插入到灯7的光路上。即，在上述第二观察模式下，包括540nm～560nm波长带的参考光和700nm～760nm波长带的第二激励光的面顺序式的第二照明光被提供给光导件13。
并且，在利用模式切换开关15进行与选择第二观察模式相关的操作的情况下，摄像驱动器控制电路32根据CPU 33的控制使摄像驱动器39进行动作，使得光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路上的时刻与滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态的切换时刻同步。
具体地说，如图17、图18以及图20所示，在上述第二观察模式下，在CCD 14的曝光期间且在光学滤波器43插入到灯7的光路上的期间，摄像驱动器控制电路32将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)，并将滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第一配置状态(插入状态)。另一方面，如图17、图18以及图20所示，在上述第二观察模式下，在CCD 14的读出期间、光学滤波器41插入到灯7的光路上的期间或者光学滤波器42插入到灯7的光路上的期间，摄像驱动器控制电路32将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)，并将滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)。
因而，在上述第二观察模式下，利用从光导件13射出的第二照明光(第二激励光)来激励第二荧光探剂，因此将790nm～850nm波长带的第二荧光和540nm～560nm波长带的参考光作为来自被摄体201的返回光并依次成像在CCD 14的摄像面上。
例如，在利用模式切换开关15进行与选择第三观察模式相关的操作的情况下，CPU 33通过控制光源装置1的马达9来使第三激励光滤波器56插入到灯7的光路上。即，在第三观察模式下，包括540nm～560nm波长带的参考光、600nm～650nm波长带的第一激励光以及700nm～760nm波长带的第二激励光的面顺序式的第三照明光被提供给光导件13。
并且，在利用模式切换开关15进行与选择第三观察模式相关的操作的情况下，摄像驱动器控制电路32根据CPU 33的控制，使摄像驱动器39进行动作，使得光学滤波器41、42以及43依次插入到灯7的光路上的时刻、滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态的切换时刻以及滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态的切换时刻同步。
具体地说，如图17、图18以及图21所示，在上述第三观察模式下，在CCD 14的曝光期间且在光学滤波器41插入到灯7的光路上的期间，摄像驱动器控制电路32将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态设为上述第一配置状态(插入状态)，并将滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)。另外，如图17、图18以及图21所示，在上述第三观察模式下，在CCD 14的曝光期间且在光学滤波器43插入到灯7的光路上的期间，摄像驱动器控制电路32将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)，并将滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第一配置状态(插入状态)。另一方面，如图17、图18以及图21所示，在上述第三观察模式下，在CCD 14的读出期间或在光学滤波器42插入到灯7的光路上的期间，摄像驱动器控制电路32将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)，并将滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)。
因而，在上述第三观察模式下，利用从光导件13射出的第三照明光(第一激励光以及第二激励光)来激励第一荧光探剂以及第二荧光探剂，因此将680nm～750nm波长带的第一荧光和790nm～850nm波长带的第二荧光以及540nm～560nm波长带的参考光作为来自被摄体201的返回光并依次成像在CCD 14的摄像面上。
另外，在利用模式切换开关15进行与选择第四观察模式相关的操作的情况下，CPU 33通过控制光源装置1的马达9来使普通光滤波器50插入到灯7的光路上。即，在第四观察模式下，包括600nm～650nm波长带的红色光(R光)、500nm～600nm波长带的绿色光(G光)以及400nm～500nm波长带的蓝色光(B光)的面顺序式的第四照明光被提供给光导件13。
并且，在利用模式切换开关15进行与选择第四观察模式相关的操作的情况下，摄像驱动器控制电路32根据CPU 33的控制，将滤波器切换装置39a的光学滤波器117a的配置状态以及滤波器切换装置39b的光学滤波器117b的配置状态设为上述第二配置状态(移开状态)。
因而，在上述第四观察模式下，从光导件13射出的第四照明光(R光、G光以及B光)的反射光作为来自被摄体201的返回光并依次成像在CCD 14的摄像面上。
在此，下面主要说明利用模式切换开关15选择了上述第三观察模式的情况。
在上述第三观察模式下，从CCD 14依次输出分别与第一荧光、第二荧光以及参考光相对应的摄像信号。从CCD 14依次输出的各摄像信号在经过预处理电路18、A/D转换电路19、颜色平衡校正电路20以及多路转接器21之后，分别保存到同时化存储器22a、22b以及22c中。
此外，在上述第三观察模式下，从多路转接器21输出的各图像信号中的与第一荧光相对应的第一图像信号所涉及的图像例如为图22所示那样。另外，在上述第三观察模式下，从多路转接器21输出的各图像信号中的与第二荧光相对应的第二图像信号所涉及的图像例如为图23所示那样。并且，在上述第三观察模式下，从多路转接器21输出的各图像信号中的与参考光相对应的第三图像信号所涉及的图像例如为图24所示那样。
在此，在本实施例中，能够通过操作图像显示选择开关60来将监视器4所显示的观察图像的显示方式进行各种切换。
例如，在利用图像显示选择开关60进行与选择第一显示方式相关的操作的情况下，CPU 33通过控制图像处理电路23来生成图25的合成图像，该图25的合成图像是将图22的图像和图24的图像分配给第一至第三颜色通道(R、G以及B通道)中的互不相同的颜色通道并进行合成而得到的合成图像。之后，CPU 33通过控制图像处理电路23来进行控制，使得在同一画面内并排显示图22的单色图像和图25的合成图像。由此，在监视器4中显示图26所示的第一显示方式的观察图像。根据图26的第一显示方式的观察图像，手术操作者等能够一边将与集聚有第一荧光探剂的部分相关的信息和与被摄体201的结构有关的信息进行比较，一边进行观察。
例如，在利用图像显示选择开关60进行与选择第二显示方式相关的操作的情况下，CPU 33通过控制图像处理电路23来生成图27的合成图像，该图27的合成图像是将图23的图像和图24的图像分配给第一至第三颜色通道(R、G以及B通道)中的互不相同的颜色通道并进行合成而得到的合成图像。之后，CPU 33通过控制图像处理电路23来进行控制，使得在同一画面内并排显示图23的单色图像和图27的合成图像。由此，在监视器4中显示图28所示的第二显示方式的观察图像。根据图28的第二显示方式的观察图像，手术操作者等能够一边将与集聚有第二荧光探剂的部分相关的信息和与被摄体201的结构有关的信息进行比较，一边进行观察。
例如，在利用图像显示选择开关60进行与选择第三显示方式相关的操作的情况下，CPU 33通过控制图像处理电路23来生成图29的合成图像，该图29的合成图像是将图22的图像和图23的图像分配给第一至第三颜色通道(R、G以及B通道)中的互不相同的颜色通道并进行合成而得到的合成图像。并且，CPU 33通过控制图像处理电路23来生成图30的合成图像，该图30的合成图像是将图22的图像、图23的图像以及图24的图像分配给第一至第三颜色通道(R、G以及B通道)中的互不相同的颜色通道并进行合成而得到的合成图像。之后，CPU 33通过控制图像处理电路23来进行控制，使得在同一画面内并排显示图29的合成图像和图30的合成图像。由此，在监视器4中显示图31所示的第三显示方式的观察图像。根据图31的第三显示方式的观察图像，手术操作者等能够一边将与集聚有第一以及第二荧光探剂的部分相关的信息和与被摄体201的结构相关的信息进行比较，一边进行观察。
此外，在本实施例中，不仅限于采取将两张图像并排显示的显示方式，只要是对图22、图23以及图24逐张地使用的图像或合成多张图像而生成的图像进行显示即可，例如也可以采取如图32所示那样，将三张以上的图像并排显示的显示方式。此外，图32所示的观察图像是表示在监视器4的同一画面内并排显示图22的图像、图23的图像以及图24的图像的情况的一例。
并且，在本实施例中，能够根据色调设定开关38的操作，使监视器4所显示的观察图像中的、相当于图22的图像的部分的色调、相当于图23的图像的部分的色调以及相当于图24的图像的部分的色调单独改变。
例如，在利用色调设定开关38进行操作，使得监视器4所显示的观察图像中的相当于图22的图像的部分、相当于图23的图像的部分以及相当于图24的图像的部分的色调分别变为手术操作者等所期望的色调的情况下，CPU 33进行用于计算与该所期望的色调相应的色调调整系数的运算处理。
CPU 33计算出色调调整电路24的矩阵运算处理所使用的系数作为上述色调调整系数，并将计算出的结果保存到色调调整电路24的未图示的存储器中。
并且，色调调整电路24使用在未图示的存储器中保存的色调调整系数、例如与图22的图像相当的第一颜色成分(第一颜色通道)的图像信号、例如与图24的图像相当的第二颜色成分(第二颜色通道)的图像信号以及例如与图23的图像相当的第三颜色成分(第三颜色通道)的图像信号来进行矩阵运算处理。由此，能够将监视器4所显示的观察图像中的与图22的图像相当的部分、与图23的图像相当的部分以及与图24的图像相当的部分的色调调整为手术操作者所期望的色调。
此外，根据本实施例，也可以是，与色调设定开关38的操作联动地，将用于向手术操作者等通知在监视器4所显示的观察图像中与图22的图像相当的部分、与图23的图像相当的部分以及与图24的图像相当的部分当前分别以何种色调进行显示的信息显示在监视器4上。
另外，根据作用于被摄体201的荧光探剂的种类的不同，例如会产生如下的状况：与第一荧光相对应的图像即图22的图像的亮度相对于与参考光相对应的图像即图24的图像的亮度过亮或过暗。同样地，例如会产生如下的状况：与第二荧光相对应的图像即图23的图像的亮度相对于与参考光相对应的图像即图24的图像的亮度过亮或过暗。
因此，在本实施例的内窥镜系统301中，将与参考光相对应的第三图像信号的亮度作为基准来分别调整与第一荧光相对应的第一图像信号的亮度和与第二荧光相对应的第二图像信号的亮度。关于这种亮度调整所进行的处理等的具体例在后文描述。此外，在后述的处理等中，作为调整对象的亮度的参数可以是图像信号的信号电平的平均值或图像信号的信号电平的峰值等中的任一值。
CPU 33从图像处理电路23读入与第一荧光相对应的第一图像信号、与第二荧光相对应的第二图像信号以及与参考光相对应的第三图像信号，并且对读入的各图像信号的亮度进行检测。由此，CPU 33获得例如图33所示那样的检测结果。
另外，CPU 33在对上述各图像信号的亮度进行检测的前后，读入保存在未图示的存储器的亮度调整值。并且，CPU 33将与参考光相对应的图像的亮度减去上述亮度调整值所得的值设定为亮度下限值TH1，将与参考光相对应的图像的亮度加上上述亮度调整值所得的值设定为亮度上限值TH2。之后，CPU 33判别第一图像信号的亮度和第二图像信号的亮度是否大于等于下限值TH1且小于等于上限值TH2。
此外，在本实施例中，下限值TH1以及上限值TH2可以是预先决定的固定值，或者，也可以是能够根据调整值设定开关35的操作而变为手术操作者等所期望的值。并且，下限值TH1以及上限值TH2可以被设定为各图像信号共用的值，也可以被设定为每个图像信号专用的值。
并且，CPU 33例如在图33所例示的检测结果中还在检测到第一图像信号的亮度小于下限值TH1时，进行用于计算使该第一图像信号的亮度变为大于等于下限值TH1的调整值的运算处理。
另外，CPU 33例如在图33所例示的检测结果中还在检测到第二图像信号的亮度大于上限值TH2时，进行用于计算使该第二图像信号的亮度变为小于等于上限值TH2的调整值的运算处理。
并且，CPU 33例如计算出用于矩阵运算处理的色调调整系数，作为使第一图像信号的亮度大于等于下限值TH1且第二图像信号的亮度小于等于上限值TH2的调整值，并输出到色调调整电路24。在这种情况下，色调调整电路24使用从CPU 33输出的色调调整系数以及从图像处理电路23输出的第一颜色成分(第一颜色通道)的图像信号、第二颜色成分(第二颜色通道)的图像信号、第三颜色成分(第三颜色通道)的图像信号来进行矩阵运算处理。
或者，CPU 33例如计算出用于控制电子快门的控制参数，作为使第一图像信号的亮度大于等于下限值TH1且第二图像信号的亮度小于等于上限值TH2的调整值，并输出到曝光时间控制电路28。在这种情况下，曝光时间控制电路28根据从定时发生器30输出的定时信号和从CPU 33输出的控制参数来控制CCD 14的电子快门，由此来调整CCD 14的曝光时间。
并且，例如图34所示那样，通过进行如上所述的处理等，增加第一图像信号的亮度以使其大于等于下限值TH1，且降低第二图像信号的亮度以使其小于等于上限值TH2。由此，例如即使在生成图30所示的合成图像并输出到监视器4的情况下，也能够以适于诊断的亮度来分别显示集聚有第一荧光探剂的部分和集聚有第二荧光探剂的部分。
此外，在上述处理等中，未图示的存储器中保存的亮度调整值可以是预先决定的固定值，或者，也可以是能够根据调整值设定开关35的操作而变为手术操作者等所期望的值。另外，在上述处理等中，例如也能够通过将上述亮度调整值设定为0，来将第一图像信号的亮度以及第二图像信号的亮度调整为与第三图像信号的亮度相同。
此外，本实施例的CCD 14可以构成为在摄像面上设置有未图示的彩色滤波器的彩色CCD。并且，根据这种结构，在检测到利用模式切换开关15选择了上述第四观察模式的情况下，CPU 33对马达9进行控制，使得普通光滤波器50插入到灯7的光路上，并且对马达11进行控制，使得旋转滤波器10从灯7的光路上移开。
此外，本实施例的旋转滤波器10不仅限于具有图13所例示的结构，例如也可以构成为图35所示的旋转滤波器10a。
旋转滤波器10a沿着圆板的外周侧的周向具有第一滤波器组，该第一滤波器组由使600nm～650nm波长带的光通过的光学滤波器41a、使540nm～560nm波长带的光通过的光学滤波器42a、以及使700nm～760nm波长带的光通过的光学滤波器43a构成。另外，旋转滤波器10a沿着圆板的内周侧的周向具有第二滤波器组，该第二滤波器组由使600nm～650nm波长带的光通过的光学滤波器41b、使500nm～600nm波长带的光通过的光学滤波器42b、以及使400nm～500nm波长带的光通过的光学滤波器43b构成。
并且，根据上述结构，CPU 33在检测到利用模式切换开关15选择了上述第一、第二或第三观察模式的情况下，通过对能够使旋转滤波器10a相对于灯7的光路朝垂直方向移动的、未图示的滤波器移动机构进行控制，来将旋转滤波器10a的配置状态设为能够使上述第一滤波器组的各滤波器依次横穿灯7的光路的配置状态。另外，根据上述结构，CPU 33在检测到利用模式切换开关15选择了上述第四观察模式的情况下，通过控制上述滤波器移动机构来将旋转滤波器10a的配置状态设为能够使上述第二滤波器组的各滤波器依次横穿灯7的光路的配置状态。
此外，即使在光源装置1构成为具有旋转滤波器10a来代替旋转滤波器10的情况下，例如也能够通过使光学滤波器41a插入到灯7的光路上的期间与光学滤波器41插入到灯7的光路上的期间一致、使光学滤波器42a插入到灯7的光路上的期间与光学滤波器42插入到灯7的光路上的期间一致、使光学滤波器43a插入到灯7的光路上的期间与光学滤波器43插入到灯7的光路上的期间一致，如图17至图21的说明所述那样，应用针对第一、第二以及第三观察模式下的摄像驱动器39(滤波器切换装置39a以及39b)的控制。
如上所述，本实施例的内窥镜系统301具有以下的结构：能够将与参考光相对应的第三图像信号的亮度作为基准来分别调整与第一荧光相对应的第一图像信号的亮度和与第二荧光相对应的第二图像信号的亮度。因此，本实施例的内窥镜系统301能够提高利用多个荧光探剂作用于观察对象部位来进行诊断时的诊断能力。
本发明并不限定于上述实施例，很显然，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种变更、应用。
本申请要求2009年10月20日在日本申请的专利申请2009-241286号的优先权，本申请说明书、权利要求、附图引用上述的公开内容。

Claims (4)

1.一种荧光观察装置，其特征在于，具备：
光源部，其能够射出用于分别激励多个荧光物质的多个激励光以及参考光；
摄像部，其拍摄上述参考光的反射光和通过向上述多个荧光物质射出上述多个激励光而发出的多个荧光；
图像生成部，其分别生成与由上述摄像部拍摄到的上述参考光的反射光和上述多个荧光相应的图像信号；
亮度检测部，其分别检测与上述多个荧光相应的多个图像信号的亮度和与上述参考光的反射光相应的图像信号的亮度；以及
亮度调整部，其根据上述亮度检测部的检测结果，以与上述参考光的反射光相应的图像信号的亮度为基准，来调整与上述多个荧光相应的多个图像信号中的至少一个图像信号的亮度。
2.根据权利要求1所述的荧光观察装置，其特征在于，
上述亮度调整部具备：
调整值设定部，其计算出将与上述参考光的反射光相应的图像信号的亮度作为基准的调整值；以及
图像调整部，其使用上述调整值设定部所计算出的上述调整值、与上述多个荧光相应的多个图像信号以及与上述参考光的反射光相应的图像信号来进行运算处理。
3.根据权利要求1所述的荧光观察装置，其特征在于，
上述亮度调整部具备：
调整值设定部，其计算出将与上述参考光的反射光相应的图像信号的亮度作为基准的调整值；以及
曝光时间控制部，其根据上述调整值设定部所计算出的上述调整值来控制设置于上述摄像部的摄像元件的曝光时间。
4.根据权利要求1所述的荧光观察装置，其特征在于，
上述亮度检测部还检测：与上述多个荧光相应的多个图像信号的亮度是否分别处于以与上述参考光的反射光相应的图像信号的亮度为基准而设定的规定范围内，
上述亮度调整部根据上述亮度检测部的检测结果进行调整，以使与上述多个荧光相应的多个图像信号中的在上述规定范围外的各图像信号的亮度进入上述规定范围内。
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