CN103327880A - 荧光观察装置 - Google Patents
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Abstract
不会降低画质，以更加适当的感光度进行观察。提供荧光观察装置（1），其具有：激励光源（3），其射出对被摄体（A）照射的激励光；荧光图像取得部（21），其具有摄像元件（18），该摄像元件（18）拍摄由于照射从该激励光源（3）射出的激励光而在被摄体（A）中产生的荧光而取得荧光图像（G2、G3）；以及感光度调节部（22），其根据由该荧光图像取得部（21）的摄像元件（18）取得的荧光图像（G2）的亮度信息，对摄像元件（18）中的合并相加像素数（B）和/或曝光时间进行调节，以使得荧光图像（G2）中的SN比成为规定阈值以上。
Description
技术领域
本发明涉及荧光观察装置。
背景技术
以往，公知有如下技术：在荧光内窥镜这样的荧光观察装置中，为了检测来自被摄体的微弱荧光，根据图像的亮度改变合并相加像素数或曝光时间，在荧光的光量较低的情况下，通过增加合并相加像素数或延长曝光时间，提高感光度从而进行观察（例如参照专利文献1。）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2008/143246号
发明内容
发明要解决的课题
但是，由于在摄像元件或图像生成电路中产生噪声，所以，仅通过检测到的荧光的光量，未必容易调整为最佳的合并相加像素数或曝光时间。即，即使在荧光的光量较低的情况下，在噪声较少的情况下，当增加合并相加像素数时，也是徒劳的，只是降低清晰度，相反，即使在荧光的光量较高的情况下，在包含较多噪声的情况下，当减少合并相加像素数时，也无法得到鲜明的图像。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种荧光观察装置，不会降低画质，能够以更加适当的感光度进行观察。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明提供以下的手段。
本发明的一个方式的荧光观察装置具有：激励光源，其射出对被摄体照射的激励光；荧光图像取得部，其具有摄像元件，该摄像元件拍摄由于照射从该激励光源射出的激励光而在所述被摄体中产生的荧光而取得荧光图像；以及感光度调节部，其根据由该荧光图像取得部的所述摄像元件取得的荧光图像的亮度信息，对所述摄像元件中的合并相加像素数和/或曝光时间进行调节，以使得荧光图像中的SN比成为规定阈值以上。
根据上述方式，通过对被摄体照射从激励光源射出的激励光，在被摄体中激励荧光物质，通过荧光图像取得部的摄像元件拍摄所产生的荧光，取得荧光图像。在所取得的荧光图像中包含有摄像元件中的噪声或图像生成电路中的噪声，但是，能够根据针对摄像元件的入射光量进行确定，能够通过由摄像元件取得的荧光图像的亮度信息来估计入射光量。
因此，感光度调节部使用荧光图像的亮度信息对摄像元件中的合并相加像素数和/或曝光时间进行调节，由此，能够取得SN比成为规定阈值以上的荧光图像。由此，不会降低荧光图像的画质，能够以更加适当的感光度进行观察。
在上述方式中，也可以是，所述感光度调节部根据由所述摄像元件取得的荧光图像的亮度信息，将所述摄像元件中的合并相加像素数调节为SN比成为规定阈值以上的最小的合并相加像素数。
由此，通过选择能够抑制噪声的合并相加像素数中的、能够最大限度维持清晰度的最小的合并相加像素数，能够以适当的感光度进行鲜明的荧光观察。
在上述方式中，也可以是，所述感光度调节部具有根据所述亮度信息计算针对所述摄像元件的入射光量的入射光量计算部、以及存储针对所述摄像元件的入射光量与合并相加像素数的对应关系的存储部，所述感光度调节部使用由所述入射光量计算部计算出的入射光量，根据所述存储部中存储的对应关系求出合并相加像素数。
由此，入射光量计算部根据亮度信息计算针对摄像元件的入射光量，所以，感光度调节部能够使用计算出的入射光量，根据存储部中存储的对应关系求出合并相加像素数。由此，能够取得SN比成为规定阈值以上的荧光图像，而不会降低荧光图像的画质，能够以更加适当的感光度进行观察。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有设定所述阈值的阈值设定部，所述存储部按照每个合并相加像素数存储针对所述摄像元件的入射光量与SN比的对应关系。
由此，在通过阈值设定部设定了阈值的情况下，根据存储部中存储的对应关系，能够简易地选择相对于入射光量能够实现所设定的阈值以上的SN比的合并相加像素数。由此，设定与要使用的荧光药剂的性能或应用对应的适当阈值，能够进行适当的荧光观察。
在上述方式中，也可以是，所述感光度调节部根据由所述摄像元件取得的荧光图像的亮度信息，将所述摄像元件中的曝光时间调节为SN比成为规定阈值以上的最小的曝光时间。
由此，通过选择能够抑制噪声的曝光时间中的、能够最大限度维持清晰度的最小的曝光时间，能够以适当的感光度进行鲜明的荧光观察。
在上述方式中，也可以是，所述感光度调节部具有根据所述亮度信息计算针对所述摄像元件的入射光量的入射光量计算部、以及存储针对所述摄像元件的入射光量与曝光时间的对应关系的存储部，所述感光度调节部使用由所述入射光量计算部计算出的入射光量，根据所述存储部中存储的对应关系求出曝光时间。
由此，入射光量计算部根据亮度信息计算针对摄像元件的入射光量，所以，感光度调节部能够使用计算出的入射光量，根据存储部中存储的对应关系求出曝光时间。由此，能够取得SN比成为规定阈值以上的荧光图像，而不会降低荧光图像的画质，能够以更加适当的感光度进行观察。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有设定所述阈值的阈值设定部，所述存储部按照每个曝光时间存储针对所述摄像元件的入射光量与SN比的对应关系。
由此，在通过阈值设定部设定了阈值的情况下，根据存储部中存储的对应关系，能够简易地选择相对于入射光量能够实现所设定的阈值以上的SN比的曝光时间。由此，设定与要使用的荧光药剂的性能或应用对应的适当阈值，能够进行适当的荧光观察。
在上述方式中，也可以是，所述感光度调节部具有根据所述亮度信息计算针对所述摄像元件的每单位时间的入射光量即摄像面照度的照度计算部、以及存储所述摄像元件中的摄像面照度与合并相加像素数及曝光时间的对应关系的存储部，所述感光度调节部使用由所述照度计算部计算出的摄像面照度，根据所述存储部中存储的对应关系求出合并相加像素数和曝光时间。
由此，根据由照度计算部计算出的摄像面照度，根据存储部中存储的对应关系求出合并相加像素数和曝光时间。由此，能够进行仅通过合并相加像素数的调节而无法彻底调节的、更宽范围内的感光度调节。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有：照明光源，其射出对被摄体照射的照明光；以及参照图像取得部，其拍摄来自该照明光源的照明光在所述被摄体的反射光而取得参照图像，所述存储部按照每个参照图像的模糊量存储所述摄像元件中的摄像面照度与合并相加像素数及曝光时间的对应关系，所述感光度调节部使用根据如下模糊量而选择出的对应关系，求出合并相加像素数和曝光时间，所述模糊量根据由该参照图像取得部取得的参照图像的亮度信息来计算。
由此，当对被摄体照射从照明光源射出的照明光时，通过参照图像取得部拍摄被摄体中的反射光而取得参照图像。在感光度调节部中，根据所取得的参照图像计算模糊量，根据模糊量来选择存储部中存储的任意一个对应关系。在模糊量较大时，优先缩短曝光时间来调节合并相加像素数，在像模糊较小时，优先延长曝光时间来调节合并相加像素数，从而减少合并相加像素数，能够进行高清晰度的荧光观察。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有：照明光源，其射出对被摄体照射的照明光；以及参照图像取得部，其拍摄来自该照明光源的照明光在所述被摄体的反射光而取得参照图像，所述存储部按照每个参照图像的亮度存储所述摄像元件中的摄像面照度与合并相加像素数及曝光时间的对应关系，所述感光度调节部使用根据如下亮度信息而选择出的对应关系，求出合并相加像素数和曝光时间，所述亮度信息是该参照图像取得部取得的参照图像的亮度信息。
由此，在参照图像的亮度较高时，观察距离较短，在图像上，观察对象相对较大。因此，即使清晰度稍微降低，也能够鲜明地视觉辨认观察对象，所以，将合并相加像素数设定为较多，将曝光时间抑制为较短，从而能够减少像模糊。相反，在参照图像的亮度较低时，观察距离较长，在图像上，观察对象相对较小。因此，将合并相加像素数设定为较少，能够提高清晰度。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有对比度计算部，该对比度计算部根据由所述荧光图像取得部取得的荧光图像的亮度信息计算荧光图像的对比度，所述阈值设定部根据由所述对比度计算部计算出的对比度设定阈值。
由此，使用对比度计算部根据所取得的荧光图像计算出的对比度，自动设定适当的阈值，即使观察条件变动，也不会降低荧光图像的画质，能够自动地以更加适当的感光度进行观察。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有：照明光源，其射出对被摄体照射的照明光；以及参照图像取得部，其拍摄来自该照明光源的照明光在所述被摄体的反射光而取得参照图像，所述阈值设定部根据由该参照图像取得部取得的参照图像的亮度信息设定阈值。
由此，使用所取得的荧光图像的亮度信息，自动设定适当的阈值，即使观察条件变动，也不会降低荧光图像的画质，能够自动地以更加适当的感光度进行观察。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有显示所述荧光图像的显示部，所述荧光观察装置具有显示图像校正部，该显示图像校正部根据所述入射光量计算部计算出的入射光量对所述荧光图像取得部取得的荧光图像的明亮度进行校正，并输出到所述显示部。
由此，即使通过摄像元件的合并相加像素数和/或曝光时间的调节而取得的荧光图像的明亮度变动，通过显示图像校正部对输出到显示部的荧光图像的明亮度进行校正，也能够防止明亮度伴随感光度的调节而变动，能够进行定量的观察。
在上述方式中，也可以是，所述荧光观察装置具有：装卸部件，其存储有识别信息，为了变更观察条件而被装卸；以及识别信息读取部，其读取该装卸部件中存储的识别信息，所述感光度调节部按照每个所述识别信息在所述存储部中存储针对所述摄像元件的入射光量与合并相加像素数的对应关系，并且，根据所述识别信息读取部读取的识别信息选择对应关系。
由此，即使为了变更观察条件而装卸内窥镜镜体这样的装卸部件，也能够根据该装卸部件中存储的识别信息来选择入射光量与合并相加像素数的对应关系，所以，能够简易地以适当的感光度进行鲜明的荧光观察。
发明效果
根据本发明，发挥不会降低画质、能够以更加适当的感光度进行观察的效果。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的荧光观察装置的整体结构图。
图2是示出图1的荧光观察装置中使用的荧光图像的SN比与入射光量的关系的曲线图的图。
图3是示出根据图2的曲线图生成的入射光量与合并相加像素数的关系的表的图。
图4是示出图1的荧光观察装置进行的摄像元件的感光度设定顺序的流程图。
图5是示出本发明的第2实施方式的荧光观察装置的整体结构图。
图6是示出图5的荧光观察装置中使用的荧光图像的SN比与摄像面照度的关系的曲线图的图。
图7是示出根据图6的曲线图生成的摄像面照度与合并相加像素数和曝光时间的关系的表的图。
图8是示出图5的荧光观察装置进行的摄像元件的感光度设定顺序的流程图。
图9是示出本发明的第3实施方式的荧光观察装置的整体结构图。
图10是示出图9的荧光观察装置的感光度设定部中具有的表的一例的图。
图11是示出图9的荧光观察装置的感光度设定部中具有的曲线图的一例的图。
图12是示出图9的荧光观察装置的第1变形例的整体结构图。
图13是示出图12的荧光观察装置的感光度设定部中存储的对比度与SN比的阈值的对应关系的表的图。
图14是示出图9的荧光观察装置的第2变形例的整体结构图。
图15是示出图14的荧光观察装置的感光度设定部中存储的参照图像的亮度与SN比的阈值的对应关系的表的图。
图16是示出图9的荧光观察装置的第3变形例的整体结构图。
图17是示出图16的荧光观察装置的感光度设定部中存储的像模糊较小的情况下的摄像面照度与合并相加像素数的对应关系的表的图。
图18是示出图16的荧光观察装置的感光度设定部中存储的像模糊较大的情况下的摄像面照度与合并相加像素数的对应关系的表的图。
图19是示出图9的荧光观察装置的第4变形例的整体结构图。
图20是示出图19的荧光观察装置的感光度设定部中存储的参照图像的亮度较小的情况下的摄像面照度与合并相加像素数的对应关系的表的图。
图21是示出图16的荧光观察装置的感光度设定部中存储的参照图像的亮度较大的情况下的摄像面照度与合并相加像素数的对应关系的表的图。
图22是示出图5的荧光观察装置的变形例的整体结构图。
图23是示出图1的荧光观察装置的变形例的整体结构图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的第1实施方式的荧光观察装置1进行说明。
本实施方式的荧光观察装置1是内窥镜装置，如图1所示，其具有：细长的插入部2，其被插入体内；光源（照明部）3；照明单元（照明部）4，其从插入部2的末端向观察对象A照射来自该光源3的照明光和激励光；摄像单元5，其设置在插入部2的末端，取得作为观察对象A的活体组织的图像信息；图像处理部6，其配置在插入部2的基端侧，对由摄像单元5取得的图像信息进行处理；以及监视器（显示部）7，其显示由该图像处理部6进行处理后的图像G。
光源3具有氙灯8、从由该氙灯8发出的照明光中切出激励光和照明光（波段400～740nm）的滤镜9、以及使由滤镜9切出的激励光和照明光会聚的耦合透镜10。
照明单元4具有：光导纤维11，其配置在插入部2的长度方向的大致全长范围内，引导由耦合透镜10会聚后的激励光和照明光；以及照明光学系统12，其设置在插入部2的末端，使由光导纤维11引导来的激励光和照明光扩散，对与插入部2的末端面2a对置的观察对象A进行照射。
摄像单元5具有：物镜13，其使从观察对象A的规定观察范围返回的返回光会聚；二色镜（分支部）14，其反射由该物镜13会聚后的返回光中的激励波长以上的光（激励光和荧光），并透射波长比激励波长短的照明光；2个会聚透镜（摄像光学系统）15、16，它们分别使透过二色镜14的照明光的反射光和由二色镜14反射的荧光会聚；以及CMOS这样的2个摄像元件17、18，它们对由会聚透镜15、16会聚后的荧光和照明光的反射光进行摄像。图中，标号19是从由二色镜14反射的光中遮断激励光的激励光截止滤光片。
图像处理部6具有：参照图像生成部20，其根据由摄像元件17取得的参照图像信息S1生成参照图像G1；荧光图像生成部21，其根据由摄像元件18取得的荧光图像信息S2生成荧光图像G2；感光度调节部22，其根据由该荧光图像生成部21生成的荧光图像G2对摄像元件17的感光度进行调节；以及图像合成部23，其对在由该感光度调节部22调节了感光度的状态下取得的荧光图像G3和在参照图像生成部20中生成的参照图像G1进行合成，生成图像G。
感光度调节部22具有根据荧光图像G2的亮度信息计算针对摄像元件18的入射光量pin的入射光量计算部24、以及存储表示入射光量S3与合并相加像素数B的对应关系的表的感光度设定部25（存储部），感光度设定部25从表中检索与由入射光量计算部24计算出的入射光量pin对应的合并相加像素数B，设定在摄像元件18中。
例如，图像合成部23合成并列配置参照图像G1和校正后的荧光图像G3并同时显示在监视器7中的图像G，将其输出到监视器7。
这里，对基于入射光量计算部24的入射光量pin的计算方法进行说明。
当光入射到摄像元件18的摄像面时，在摄像元件18中，入射的光根据量子收率（光子电荷转换效率）而被转换为电荷，在放大器中，该电荷根据其电荷压电转换系数而被转换为电压。该电压值根据A/D转换器的AD转换系数而被转换为数字信号。
因此，通过式（1）求出作为荧光图像G2的像素的代表值的灰度值（亮度信息）V。作为代表值，使用全部像素的亮度的平均值、中央值、关心区域的亮度的平均值或柱状图的上位数%的亮度的平均值。
V=pinSBηCI-VCA-D （1）
这里，pin是入射光量（光子/μm2），S是摄像像素面积（μm2/像素），B是合并相加像素数（像素），η是量子收率（电荷/光子），CI-V是电荷电压转换系数（mV/电荷），CA-D是AD转换系数。
根据式（1），能够通过式（2）计算入射光量pin。
pin=V/（SBηCI-VCA-D） （2）
接着，对入射光量pin与SN比S/N的关系进行说明。SN比S/N还依赖于摄像元件18所具有的噪声特性。
在使用CMOS作为摄像元件18的情况下，通过式（3）求出SN比S/N。
S/N=Sηpin/√（（Sηpin+Ndt+Nr 2）/B） （3）
这里，Nd是每1个像素的每单位时间的暗电流（电荷/sec/像素），Nr是读出噪声（电荷rms），t是曝光时间（sec），B是合并相加像素数。
根据式（3），当表示将合并相加像素数B作为参数的入射光量pin与SN比S/N的关系时，如图2所示。在图2中，作为合并相加像素数B，例示了未合并（1×1）～10×10。在本实施例中，作为例子，使用S≒3.0μm2/像素、η≒0.4、Nd≒50电荷/sec/像素、Nr≒5.4电荷rms。只要根据要使用的摄像元件等适当变更该值即可。
如图3所示，关于感光度调节部22的感光度设定部25中存储的表，在图2的曲线图中，示出使SN比S/N成为10以上所需要的最小的合并相加像素数B与入射光量pin的对应关系。在该表中，曝光时间t例如固定在0.024sec（24msec）。
下面，对这样构成的本实施方式的荧光观察装置1的作用进行说明。
在使用本实施方式的荧光观察装置1进行荧光观察时，经由光导纤维11将从光源3射出的照明光和激励光引导到插入部2的末端，通过照明光学系统12使其扩散，对观察对象A进行照射。在观察对象A中存在荧光物质的情况下，通过激励光激励荧光物质而产生荧光。照明光在观察对象A的表面反射。
在观察对象A内部产生的荧光和在观察对象A表面反射的照明光的反射光通过物镜13会聚后，通过二色镜14分支为2部分，通过2个摄像元件17、18进行拍摄。由于通过二色镜14对由单一物镜13会聚的2种光进行分支，所以，能够利用2种观察方法对观察对象A中的同一范围进行观察。
由摄像元件17拍摄而取得的参照图像信息S1被送到图像处理部6的参照图像生成部20，生成参照图像G1。另一方面，由摄像元件18拍摄而取得的荧光图像信息S2被送到图像处理部6的荧光图像生成部21，生成荧光图像G2。
如图4所示，所生成的荧光图像G2被送到感光度调节部22（步骤S1），求出其代表值（步骤S2）。然后，所求出的代表值被输入到入射光量计算部24并代入式（2），从而计算入射光量pin（步骤S3）。计算出的入射光量pin被输入到感光度设定部25，从感光度设定部25输出与入射光量pin对应的合并相加像素数B（步骤S4），设定在摄像元件18中（步骤S5）。
由此，通过设定有新的合并相加像素数B的摄像元件18取得新的荧光图像信息S2，由荧光图像生成部21生成的荧光图像G3作为在图像合成部23中与参照图像G1进行合成后的合成图像G，显示在监视器7中。
该情况下，根据本实施方式的荧光观察装置1，根据通过荧光图像G2的亮度信息求出的入射光量pin，根据感光度设定部25中存储的表求出合并相加像素数B，所以，能够在摄像元件18中设定SN比S/N成为阈值以上的最小的合并相加像素数B，具有能够防止画质降低并提高清晰度的优点。
即，由于将入射光量pin即每单位面积入射的光子数作为基准，所以，即使合并相加像素数B变化，用于计算SN比S/N的信号值也不会变化。在如以往那样将图像的明亮度作为基准来进行感光度调节的情况下，即使图像的明亮度相同，信号值变化，有时也无法设定适当的阈值，但是，根据本实施方式，不会受合并相加像素数B的影响，能够设定适当的阈值。
在本实施方式中，即使将合并相加像素数B设定为最大（10×10），在由入射光量计算部24计算出的入射光量pin少于5光子/μm2的情况下，SN比S/N也低于10，所以，在这种情况下，可以在监视器7上进行警告显示。该情况下，通过使观察距离变近等，能够进行SN比S/N成为10以上的观察。
最大的合并相加像素数B不限于10×10，可以大于10×10，也可以小于10×10。
SN比S/N的阈值也可以根据要使用的荧光药剂的性能等而设定为10以外的数值。例如，在使用病变特异性高、与正常组织之间的荧光产生量之差大的荧光药剂的情况下，也可以将阈值设定为较低。由此，能够进行更高清晰度且更高感光度的荧光观察。
接着，下面，参照附图对本发明的第2实施方式的荧光观察装置30进行说明。
在本实施方式的说明中，对与上述第1实施方式的荧光观察装置1结构相同的部分标注相同标号并省略说明。
本实施方式的荧光观察装置30与第1实施方式的荧光观察装置1的不同之处在于，感光度调节部22不仅调节合并相加像素数B，还调节曝光时间t。
即，如图5所示，本实施方式的荧光观察装置30的感光度调节部22具有：照度计算部31，其根据荧光图像G2的亮度信息计算摄像元件18的摄像面中的摄像面照度Ein；以及感光度设定部（存储部）25，其存储表示摄像面照度Ein与合并相加像素数B和曝光时间t的对应关系的表。
摄像面照度Ein是摄像面中的每单位时间的入射光量，能够通过式（4）进行计算。
Ein=V/（tSBηCI-VCA-D） （4）
由此，感光度设定部25从表中检索与由照度计算部31计算出的摄像面照度Ein对应的合并相加像素数B和曝光时间t，设定在摄像元件18中。
这里，由于下式
pin=Eint （5）
根据式（3）和式（5），SN比S/N与摄像面照度Ein的关系如式（6）所示。
S/N=SηEint/√（（SηEint+Ndt+Nr 2）/B） （6）
即，SN比S/N将合并相加像素数B和曝光时间t作为参数，作为摄像面照度Ein的函数，能够如图6所示那样表现。
而且，作为根据摄像面照度Ein导出合并相加像素数B和曝光时间t的表，将图7所示的第1实施方式的表中的曝光时间24msec作为标准对合并相加像素数B进行调节，在合并相加像素数B为最大或最小的时点，增减曝光时间t。这里使用的S、η、Nd、Nr使用与第1实施方式相同的值。
根据这样构成的本实施方式的荧光观察装置30，如图8所示，根据荧光图像G2的亮度信息求出摄像面照度Ein（步骤S3’），根据该摄像面照度Ein，根据感光度设定部25中存储的表求出合并相加像素数B和曝光时间t（步骤S4’）。在摄像面照度Ein为100～250光子/sec/μm2以下的情况下，在合并相加像素数B固定在10×10的状态下，选择100～24msec作为曝光时间t。
在摄像面照度Ein为208～4330光子/sec/μm2之前，在曝光时间t固定在24msec的状态下，选择10×10～1×1作为合并相加像素数B。进而，在摄像面照度Ein为6500光子/sec/μm2以上的情况下，在合并相加像素数B固定在1×1的状态下，选择24～8msec作为曝光时间t。
由此，在对入射光量Pin小于5光子/μm2的微弱荧光进行观察的情况下，增大曝光时间t，也能够确保SN比S/N为10以上。在摄像面照度Ein较大的区域（4330光子/sec/μm2以上）中，即使合并相加像素数B为最小的1×1，也得到足够高的SN比S/N，但是，随着摄像面照度Ein增大，将曝光时间t设定为较短，具有能够提高抑制像模糊的效果的优点。
接着，参照附图对本发明的第3实施方式的荧光观察装置40进行说明。
在本实施方式的说明中，对与上述第1实施方式的荧光观察装置1结构相同的部分标注相同标号并省略说明。
如图9所示，本实施方式的荧光观察装置40与第1实施方式的荧光观察装置1的不同之处在于，具有阈值输入部（阈值设定部）41，该阈值输入部41从外部输入在感光度设定部25中求出合并相加像素数B时的阈值S3。
阈值输入部41例如是切换开关或按钮等，能够选择6、10、15中的任意一方作为SN比S/N的阈值S3。
在感光度设定部25中存储有图10所示的表。感光度设定部25根据从阈值输入部41输入的阈值S3和由入射光量计算部24计算出的入射光量pin，从表中选择合并相加像素数B，设定在摄像元件18中。
根据这样构成的本实施方式的荧光观察装置40，能够根据药剂的性能或应用来设定适当的SN比S/N的阈值S3。例如，在使用对比度较高的荧光药剂的情况下，摄像元件18所要求的SN比S/N可以较低，所以，通过设定较小的阈值S3，即使入射光量pin较低，也能够设定较小的合并相加像素数B，能够将清晰度的降低和像模糊的影响抑制为最小限度。
与此相反，在利用硬性镜对腹腔内进行观察、或利用软性镜对胃中进行观察这样的假设观察距离较大的应用中，观察部位相对较小，认为视觉辨认性降低，所以，通过增大SN比S/N的阈值，具有能够得到确保视觉辨认性的感光度的优点。
在本实施方式中，根据从阈值输入部41输入的阈值S3来选择表中存储的合并相加像素数B。取而代之，感光度设定部25也可以生成如下的表：存储表示每个合并相加像素数B的入射光量pin与SN比S/N的关系的图11所示的曲线图，每当输入阈值S3时，使用所输入的阈值S3，从所存储的曲线图中选择能够实现该阈值S3以上的SN比S/N的最小的合并相加像素数B。在图11中，作为SN比S/N的阈值S3的例子，描绘了表示6、10、15的线。
由此，SN比S/N的阈值S3不限于预先存储的值，能够自由设定，具有能够进行更加细致的感光度调节的优点。
使用所输入的阈值S3，从所存储的表或曲线图中选择能够实现该阈值S3以上的SN比S/N的最小的合并相加像素数B，但是，在此基础上，也可以如第2实施方式那样对合并相加像素数B和曝光时间t进行调整。SN比S/N的阈值S3可以根据用途而在开始观察前由手术人员输入，也可以在观察中根据状况而输入。
在本实施方式中，使用从阈值输入部41输入的阈值S3，但是，取而代之，如图12所示，也可以设置根据由荧光图像生成部生成的荧光图像计算图像的对比度的对比度计算部42，根据由该对比度计算部42计算出的对比度T/C来设定SN比S/N的阈值S3。
该情况下，在感光度设定部25中存储使对比度T/C与阈值S3对应起来的表即可。
作为对比度计算部42，例如生成荧光图像G2的柱状图，计算该灰度值全体的平均值C与柱状图的上位5%的平均值T之比T/C作为对比度即可。
作为表，如图13所示，优选为如下的表：在要使用的荧光药剂的对比度T/C较高的情况下，将SN比S/N的阈值S3设定为较低，在对比度T/C较低的情况下，提高SN比S/N的阈值。由于根据实际得到的荧光图像G2设定SN比S/N的阈值S3，所以，与手动输入的情况相比，能够设定更加适当的阈值。
作为对比度T/C，使用柱状图的上位5%的平均值T，但是不限于此，例如，在要观察的病变较大的应用、例如大肠息肉等的观察时，认为荧光图像G2内的高亮度区域所占的比例较大，所以，例如可以使用柱状图的上位10%的平均值T。
代替根据荧光图像G2的对比度T/C设定SN比S/N的阈值S3，也可以根据参照图像G1的亮度值设定SN比S/N的阈值S3。
该情况下，如图14所示，设置亮度计算部43，该亮度计算部43通过使由参照图像生成部20生成的参照图像G1的亮度值的平均值等的代表值D除以曝光时间t，计算参照图像G1的亮度D/t，在感光度设定部25中存储使参照图像G1的亮度D/t与阈值S3对应起来的表即可。
作为表，如图15所示，采用如下的表即可：在观察距离较远的应用、即参照图像G1的亮度D/t较低的情况下，为了提高观察对象A的视觉辨认性，优选将SN比S/N的阈值S3设定为较高，在观察距离较近的应用、即参照图像G1的亮度D/t较高的情况下，将SN比S/N的阈值S3设定为较低。
与此相反，在观察距离较近的情况下，显示较大的观察部位，所以，即使清晰度降低或产生像模糊，某种程度上也是容许的。该情况下，可以将SN比S/N的阈值S3设定为较高，增多合并相加像素数B。
在观察距离较远的情况下，显示较小的观察部位，所以，容易大幅受到清晰度的降低和像模糊的影响。因此，该情况下，可以将SN比S/N的阈值S3设定为较低，成为曝光时间t不会过长、合并相加像素数B不会过多的设定。
关于图15中的亮度D/t的值，以亮度值由12bit灰度表示、曝光时间由单位sec表示时的值为例。即，D/t为100000是指，在曝光时间24msec时，灰度值为2400。
如图16所示，可以设置根据由参照图像生成部20生成的参照图像G1计算像模糊M的像模糊计算部44，感光度设定部25根据计算出的像模糊M的大小来选择使曝光时间t和合并相加像素数B与摄像面照度Ein对应起来的表。例如，使用公知技术计算模糊量，使用该模糊量进行数值化，由此能够计算像模糊M。
感光度设定部25对从像模糊计算部44送来的像模糊M与规定阈值M1、M2进行比较，分为M<M1、M1<M<M2、M2<M这3种情况，从而选择表。M<M1的情况下的表的例子如图17所示，M1<M<M2的情况下的表的例子如图7所示，M2<M的情况下的表的例子如图18所示。
图17的表是像模糊M最小的情况，在确保合并相加像素数B较小的前提下优先延长曝光时间t，进行高清晰度的观察。图7的表是像模糊M为中等程度的情况，设曝光时间t为标准值24msec来改变合并相加像素数B。图18的表是像模糊M最大的情况，优先缩短曝光时间t，抑制像模糊M并提高视觉辨认性。由此，能够进行更适于观察状况的感光度调整。
代替像模糊计算部44，如图19所示，也可以设置用于计算由参照图像生成部20生成的参照图像G1的亮度I的亮度计算部43，感光度设定部25根据计算出的参照图像G1的亮度I的大小来选择使曝光时间t和合并相加像素数B与摄像面照度Ein对应起来的表。
感光度设定部25对从亮度计算部43送来的参照图像G1的亮度I与规定阈值I1、I2进行比较，分为I<I1、I1<I<I2、I2<I这3种情况，从而选择表。I<I1的情况下的表的例子如图20所示，I1<I<I2的情况下的表的例子如图7所示，I2<I的情况下的表的例子如图21所示。
图20的表是参照图像G1的亮度I最小的情况，在确保合并相加像素数B较小的前提下优先延长曝光时间t，进行高清晰度的观察。图7的表是亮度I为中等程度的情况，设曝光时间t为标准值24msec来改变合并相加像素数B。图21的表是亮度I最大的情况，优先缩短曝光时间t，抑制像模糊M并提高视觉辨认性。
由此，能够进行更适于观察状况的感光度调整。亮度I较小意味着观察距离较大，图像内的病变的大小较小，所以，要求高清晰度的摄像。因此，特别在腹腔内窥镜或胃中观察这样的观察距离较大的用途、对腹膜种植转移巢这种较小病变进行观察时等要求高清晰度的用途中，是有效的方法。
在上述各实施方式中，将SN比S/N作为基准对合并相加像素数B或曝光时间t进行调节，所以，监视器7中显示的荧光图像G3的明亮度有时发生变动。
因此，如图22所示，可以设置显示校正部45，该显示校正部45对由荧光图像生成部21生成的荧光图像G3的灰度值乘以以下式（7）的转换系数Craw-display来进行校正。
Craw-display=Bmaxtmax/Bt （7）
这里，Bmax是合并相加像素数B的上限值，tmax是曝光时间t的上限值。
由此，具有如下优点：通过感光度的调整，避免了以与实际荧光的明亮度不同的明亮度在监视器7中进行显示，能够维持感光度并对手术人员提供定量的信息。
在本实施方式中，如图23那样，也可以在为了变更观察条件而装卸的插入部2上安装存储有识别信息的IC芯片46，并且，在光源3上设置用于读取所安装的插入部2的IC芯片46内的识别信息的IC读取器47。而且，在感光度设定部25内，也可以按照每个插入部2的识别信息存储表示入射光量pin（或摄像面照度）与适当的合并相加像素数B或曝光时间t的对应关系的信息。
由此，当更换插入部2时，通过IC读取器47读取插入部2上设置的IC芯片46内的识别信息，并送到感光度设定部25。在感光度设定部25中，自动选择与该插入部2的识别信息对应的合并相加像素数B和/或曝光时间t，所以，能够以适于观察条件的感光度进行观察。
在本实施方式中，使用CMOS作为摄像元件17、18，但是，取而代之，也可以使用CCD。
在使用CCD的情况下，代替式（3）而使用式（8）即可。
S/N=Sηpin/√（（Sηpin+Ndt+Nr 2/B）/B） （8）
标号说明
A：观察对象（被摄体）；B：合并相加像素数；Ein：摄像面照度；G1：参照图像；G2、G3：荧光图像；pin：入射光量；t：曝光时间；1、30、40：荧光观察装置；2：插入部（装卸部件）；3：激励光源、照明光源；7：监视器（显示部）；18：摄像元件（荧光图像取得部）；20：参照图像生成部（参照图像取得部）；21：荧光图像生成部（荧光图像取得部）；22：感光度调节部；24：入射光量计算部；25：感光度设定部（存储部）；31：照度计算部；41：阈值输入部（阈值设定部）；42：对比度计算部；45：显示校正部（显示图像校正部）；47：IC读取器（识别信息读取部）。
Claims (14)
1.一种荧光观察装置，其具有：
激励光源，其射出对被摄体照射的激励光；
荧光图像取得部，其具有摄像元件，该摄像元件拍摄由于照射从该激励光源射出的激励光而在所述被摄体中产生的荧光而取得荧光图像；以及
感光度调节部，其根据由该荧光图像取得部的所述摄像元件取得的荧光图像的亮度信息，对所述摄像元件中的合并相加像素数和/或曝光时间进行调节，以使得荧光图像中的SN比成为规定阈值以上。
2.根据权利要求1所述的荧光观察装置，其中，
所述感光度调节部根据由所述摄像元件取得的荧光图像的亮度信息，将所述摄像元件中的合并相加像素数调节为SN比成为规定阈值以上的最小的合并相加像素数。
3.根据权利要求1或2所述的荧光观察装置，其中，
所述感光度调节部具有根据所述亮度信息计算针对所述摄像元件的入射光量的入射光量计算部、以及存储针对所述摄像元件的入射光量与合并相加像素数的对应关系的存储部，所述感光度调节部使用由所述入射光量计算部计算出的入射光量，根据所述存储部中存储的对应关系求出合并相加像素数。
4.根据权利要求3所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有设定所述阈值的阈值设定部，
所述存储部按照每个合并相加像素数存储针对所述摄像元件的入射光量与SN比的对应关系。
5.根据权利要求1所述的荧光观察装置，其中，
所述感光度调节部根据由所述摄像元件取得的荧光图像的亮度信息，将所述摄像元件中的曝光时间调节为SN比成为规定阈值以上的最小的曝光时间。
6.根据权利要求1或5所述的荧光观察装置，其中，
所述感光度调节部具有根据所述亮度信息计算针对所述摄像元件的入射光量的入射光量计算部、以及存储针对所述摄像元件的入射光量与曝光时间的对应关系的存储部，所述感光度调节部使用由所述入射光量计算部计算出的入射光量，根据所述存储部中存储的对应关系求出曝光时间。
7.根据权利要求6所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有设定所述阈值的阈值设定部，
所述存储部按照每个曝光时间存储针对所述摄像元件的入射光量与SN比的对应关系。
8.根据权利要求1或2所述的荧光观察装置，其中，
所述感光度调节部具有根据所述亮度信息计算针对所述摄像元件的每单位时间的入射光量即摄像面照度的照度计算部、以及存储所述摄像元件中的摄像面照度与合并相加像素数及曝光时间的对应关系的存储部，使用由所述照度计算部计算出的摄像面照度，根据所述存储部中存储的对应关系求出合并相加像素数和曝光时间。
9.根据权利要求8所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有：
照明光源，其射出对被摄体照射的照明光；以及
参照图像取得部，其拍摄来自该照明光源的照明光在所述被摄体的反射光而取得参照图像，
所述存储部按照每个参照图像的模糊量存储所述摄像元件中的摄像面照度与合并相加像素数及曝光时间的对应关系，
所述感光度调节部使用根据如下模糊量而选择出的对应关系，求出合并相加像素数和曝光时间，所述模糊量根据该参照图像取得部取得的参照图像的亮度信息来计算。
10.根据权利要求8所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有：
照明光源，其射出对被摄体照射的照明光；以及
参照图像取得部，其拍摄来自该照明光源的照明光在所述被摄体的反射光而取得参照图像，
所述存储部按照每个参照图像的亮度存储所述摄像元件中的摄像面照度与合并相加像素数及曝光时间的对应关系，
所述感光度调节部使用根据如下亮度信息而选择出的对应关系，求出合并相加像素数和曝光时间，所述亮度信息是该参照图像取得部取得的参照图像的亮度信息。
11.根据权利要求4或7所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有对比度计算部，该对比度计算部根据由所述荧光图像取得部取得的荧光图像的亮度信息计算荧光图像的对比度，
所述阈值设定部根据由所述对比度计算部计算出的对比度设定阈值。
12.根据权利要求4或7所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有：
照明光源，其射出对被摄体照射的照明光；以及
参照图像取得部，其拍摄来自该照明光源的照明光在所述被摄体的反射光而取得参照图像，
所述阈值设定部根据该参照图像取得部取得的参照图像的亮度信息设定阈值。
13.根据权利要求3所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有显示所述荧光图像的显示部，
所述荧光观察装置具有显示图像校正部，该显示图像校正部根据由所述入射光量计算部计算出的入射光量对由所述荧光图像取得部取得的荧光图像的明亮度进行校正，并输出到所述显示部。
14.根据权利要求3所述的荧光观察装置，其中，
所述荧光观察装置具有：
装卸部件，其存储有识别信息，为了变更观察条件而被装卸；以及
识别信息读取部，其读取该装卸部件中存储的识别信息，
所述感光度调节部按照每个所述识别信息在所述存储部中存储针对所述摄像元件的入射光量与合并相加像素数的对应关系，并且，根据由所述识别信息读取部读取的识别信息选择对应关系。
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