JP2003019105A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電荷増倍部を備えた複数個の固体撮像素子を
備え、撮像された画像間の演算を行う内視鏡装置におい
て、各固体撮像素子間の電荷増倍率の比率のバラツキに
起因して、撮像した画像間の演算値に生じる誤差を低減
する。 【解決手段】 励起光Ｌｅを照射された観察部10から発
せられた蛍光像Ｚｊから狭帯域蛍光画像および広帯域蛍
光画像を、入力された増倍率制御信号に応じて信号電荷
を増倍する電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子
106 および107により取得し、画像間の信号強度の除算
値に基づいた疑似カラー画像をモニタ180 に表示する。
予め各固体撮像素子における、増倍率制御信号の有効パ
ルス比率と、電荷増倍率との関係を測定し、補正データ
として記憶し、各固体撮像素子間の電荷増倍率の比率が
所定の比率になるように、増倍率制御信号の有効パルス
比率を補正することにより、撮像した画像間の演算値の
誤差を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を観察部に照射
して、この光の照射により観察部から発せられた再輻射
光に基づく光学像を撮像する内視鏡装置に関し、特に電
荷増倍部を有する複数個の固体撮像手段を用いて撮像を
行う内視鏡装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学像を電気信号に変換する
ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いて、観察部の光学像を
撮像する内視鏡装置が医療分野において利用されてい
る。撮像素子から出力された電気信号は、モニタなどに
表示することにより複数の人間が同時に観察することが
できる利点を有している。また表示前に種々の画像処理
を施すことにより、肉眼では認識することのできない組
織変化などもモニタ上に表示することもでき、医療の発
展に大きく貢献している。

【０００３】近年では、内視鏡の細径化が進み、従来の
消化器系に限らず、気管支や耳鼻咽喉、関節等へも適用
されている。しかし、内視鏡の細径化にともない、照明
光を伝送するライトガイドの本数も制限されるため、十
分な照明光を照射することができない場合が生じ、ＣＣ
Ｄの撮像感度の向上が望まれている。また、照明光を照
射して観察を行なう通常観察の他に、励起光を照射して
生体組織が発する蛍光を観察する蛍光観察なども行われ
ている。生体組織が発する蛍光は微弱であり、これらの
蛍光内視鏡装置においても、感度が向上したＣＣＤの搭
載が望まれている。

【０００４】また、従来、所定の波長帯域の励起光を生
体観察部に照射した場合に、正常組織と病変組織では、
発する蛍光強度が異なることを利用して、生体観察部に
所定波長の励起光を照射し、生体観察部が発する蛍光を
受光することにより病変組織の局在・浸潤範囲を蛍光診
断画像として表示する技術が提案されている。蛍光診断
画像には、蛍光診断薬を予め吸収した生体組織から発せ
られる薬剤蛍光に基づいて作成されるものと、蛍光診断
薬を使用せず、生体組織から発せられる自家蛍光に基づ
いて作成されるものがあるが、現在では主に自家蛍光か
ら作成される蛍光診断画像が使用されている。通常、励
起光を生体観察部に照射すると、正常組織からは強い自
家蛍光が発せられ、病変組織からは微弱な自家蛍光が発
せられるため、蛍光強度を測定することにより、病変状
態を判定できる。

【０００５】この種の蛍光内視鏡装置は基本的に、励起
光を生体観察部に対して照射する励起光照射手段と、生
体組織が発する蛍光から蛍光像を撮像する撮像手段と、
この撮像手段の出力を受けて上記蛍光診断画像を生成す
る画像処理手段と、蛍光診断画像を表示する表示手段と
からなるものであり、多くの場合、体腔内部に挿入され
る内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に
組み込まれた形に構成される。

【０００６】ところで、上述のような蛍光内視鏡装置に
おいては、生体の部位に凹凸があるため励起光照射系か
ら生体観察部までの距離が均一ではなく、生体の励起光
照射部分における励起光照度は一般に不均一である。正
常組織から発せられる蛍光強度は励起光照度にほぼ比例
し、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。そ
のため、光源から遠くにある正常組織よりも近くにある
病変組織の方が強い蛍光を発する場合があり、観察者が
蛍光強度のみに基づいた判定を行うと、病変状態の判定
を誤ることもあり得る。

【０００７】このような不具合を低減するため、正常組
織から発せられる蛍光強度と病変組織から発せられる蛍
光強度の差が大きい波長帯域４８０nm近傍の狭帯域の蛍
光画像と、可視波長帯域の広帯域の蛍光画像とを撮像
し、狭帯域の蛍光画像と、広帯域の蛍光画像の信号強度
の比率を求め、この比率に基づいた疑似カラー画像を表
示する蛍光内視鏡装置が提案されている。すなわち、上
記比率を求めることにより励起光光源および蛍光受光部
と生体観察部との距離に依存する蛍光強度の項はキャン
セルされ、蛍光スペクトルの形状の違いのみが反映され
た表示が得られる。 一方、生体組織の部位が受光した
励起光の光強度と、この励起光の受光により前記部位か
ら発せられた蛍光の光強度との比率、すなわち励起光を
照射する距離や角度によって影響を受けない値である蛍
光収率を反映した値を求めることにより観察部の組織性
状を識別する方式も提案されている。しかし、上記蛍光
収率を反映した値を求める際に、励起光は種々生体組織
に対して一様な吸収を受けないため、反射された励起光
の強度分布を測定しても生体組織が受光した励起光の強
度分布を正しく測定したことにはならない。そこで、蛍
光収率を求める１つの方策として、種々生体組織に対し
て一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織
に照射し、反射された前記参照光の反射光を参照光画像
として撮像し、その光強度を生体組織が受光した励起光
の光強度の代わりとして用いて、蛍光画像と、参照光画
像の信号強度の比率を求め、この比率に基づいた疑似カ
ラー画像を表示する蛍光内視鏡装置が提案されている。
すなわち、上記除算により励起光光源および蛍光受光部
と生体観察部との距離に依存する蛍光強度の項はキャン
セルされ、蛍光収率の違いのみが反映された表示が得ら
れる。

【０００８】また、励起光を照射された観察部から発せ
られた蛍光に関する情報とともに、観察部の形状に関す
る情報を含む画像を表示するために、狭帯域蛍光画像
と、広帯域蛍光画像の信号強度の比率、または蛍光画像
と、参照光画像の信号強度の比率に基づいて色情報を作
成し、参照光画像の信号強度に基づいて輝度情報を作成
し、両情報を合成して蛍光診断画像を作成する内視鏡装
置も、発明者らにより提案されている。なお、生体組織
が発する蛍光は非常に微弱なものであるため、これらの
蛍光内視鏡装置においても、感度が向上したＣＣＤの搭
載が望まれている。

【０００９】近年、特開平7-176721号公報に記載された
ような撮像素子内に電荷増倍手段を備えた撮像素子が開
発され、光学像の光量が、従来の撮像素子を用いて撮像
するには不十分な場合であっても、この撮像素子を用い
て撮像を行えば、視認可能な画像として表示することが
できるようになった。上記の電荷増倍手段を備えた撮像
素子は、ＣＭＤ（Charge Multiplying Detector）−Ｃ
ＣＤと呼ばれ、強度の電界領域中で電導電子と原子を衝
突させ、このイオン化によって生じる電荷増倍効果によ
り信号電荷を増倍し、撮像素子の感度を向上させるもの
である。この電荷増倍手段は、信号電荷を順次信号電圧
に変換して出力信号として取り出す電荷検出回路より前
段において信号電荷を増倍するため、電荷検出回路で生
じる読出ノイズを増倍することがなく、出力信号のＳ／
Ｎを向上させることができる。このため、このＣＭＤ−
ＣＣＤを内視鏡装置に搭載すれば、照明光が十分でない
環境下でも撮像を行うことができる。またＣＭＤ−ＣＣ
Ｄを蛍光内視鏡装置に搭載すれば、微弱な蛍光でも撮像
することができる。このタイプの固体撮像素子を搭載し
た内視鏡装置としては、特開2001-29313公報にその構成
および感度制御方法が記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電荷増倍型の固体撮像素子に組み込まれる電荷増倍手段
は、入力された増倍率制御信号に基づいた増倍率で、撮
像された信号電荷を増倍するため、増倍率制御信号の信
号特性に僅かでも変動が生じると、増倍率が変化してし
まう。特に電荷の転送と増倍を同時に行う電荷増倍路に
より電荷を増倍する場合には、電荷の転送と増倍を何回
も繰り返して所望の増倍率を得るため、信号特性の変動
により、増倍率が大幅に変動してしまう恐れがある。例
えば増倍率制御信号の電圧のピーク値が、所定のピーク
値から１％変動しただけでも、最終的な増倍率が数倍変
動してしまうことがある。また、撮像素子の温度が変動
した場合にも、電荷増倍手段における増倍率が変動して
しまうことがある。このように信号特性が変動した場合
や温度が変動した場合等に生じる電荷増倍率の変動率
は、各固体撮像素子により異なっている。

【００１１】上術した蛍光内視鏡装置等においては、複
数種類の画像を取得するために、電荷増倍部を有する固
体撮像素子を複数個搭載する場合があり、このような場
合には、増倍率制御信号の信号特性あるいは温度等が変
動により、各固体撮像素子の電荷増倍率が所望の電荷増
倍率からずれてしまうことがある。その結果、複数の画
像間の信号強度の比率が、所望の電荷増倍率で増倍した
場合の画像間の信号強度の比率とは異なってしまい、そ
の画像間の演算値に大幅な誤差が生じ、蛍光スペクトル
の形状、あるいは蛍光収率の違いを反映した蛍光診断画
像を得られない恐れがある。

【００１２】また、通常、内視鏡装置は、スコープ部と
プロセッサ部が、接離可能に構成されている。スコープ
部は使用毎に消毒が必要であるため、一つのプロセッサ
部に対して、副数本のスコープ部が用意される。電荷増
倍部における増倍特性は、個々の固体撮像素子により、
ばらつきがあるため、プロセッサ部から同一の信号特性
を備えた増倍率制御信号が出力されている場合であって
も、個々の固体撮像素子における増倍率がばらつくこと
があり、このような場合にも、やはり複数の画像間の信
号強度の比率が、所望の電荷増倍率で増倍した場合の画
像間の信号強度の比率とは異なってしまい、演算値に大
幅な誤差が生じ、蛍光スペクトルの形状、あるいは蛍光
収率の違いを反映した蛍光診断画像を得られない恐れが
ある。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みて、電荷増倍部
を備えた第１の固体撮像素子および第２の固体撮像素子
を備え、第１の固体撮像素子により撮像された画像と第
２の固体撮像素子により撮像された画像間の演算を行う
内視鏡装置において、第１の固体撮像素子における電荷
増倍率と、第２の固体撮像素子における電荷増倍率との
比率のバラツキに起因して、第１の固体撮像素子により
撮像した画像と、第２の固体撮像素子により撮像した画
像間の演算値に生じる誤差を低減することのできる信頼
性の向上した内視鏡装置を提供することを特徴とするも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による内視鏡装置
は、第１の光を観察部に照射する第１の光照射手段と、
前記第１の光の照射により前記観察部から発せられた再
輻射光に基づく光学像を撮像する第１の固体撮像手段
と、第２の光を観察部に照射する第２の光照射手段と、
前記第２の光の照射により前記観察部から発せられた再
輻射光に基づく光学像を撮像する第２の固体撮像手段
と、前記第１の固体撮像手段により撮像された画像と前
記第２の固体撮像手段により撮像された画像間の演算を
行う演算手段とを備えた内視鏡装置において、前記第１
の固体撮像手段が第１の増倍率制御信号に基づいて信号
電荷を増倍する電荷増倍手段を有し、前記第２の固体撮
像手段が第２の増倍率制御信号に基づいて信号電荷を増
倍する電荷増倍手段を有するものであり、前記第１の固
体撮像手段における電荷増倍率と前記第２の固体撮像手
段における電荷増倍率の比率を補正する増倍率補正手段
を備えたことを特徴とするものである。

【００１５】ここで、「再輻射光」とは、光を照射され
たことにより観察部から発せられる光を意味し、具体的
には、観察部で反射された反射光や、観察部の表面付近
で散乱し、その後射出された散乱光あるいは観察部から
発せれらる蛍光などを意味している。また、「第１の固
体撮像手段における電荷増倍率と前記第２の固体撮像手
段における電荷増倍率の比率を補正する」際には、２つ
の固体撮像手段の一方の電荷増倍率を補正してもよい
し、あるいは両方の固体撮像素子の電荷増倍率を補正し
てもよい。また、補正方法としては、電荷増倍率の比率
を補正する方法であれば、如何なる方法であってもよ
く、具体的には、増倍率制御信号の信号特性を制御する
方法、撮像された画像の信号強度を補正する方法、撮像
された画像間の演算値を補正する方法等がある。なお、
本発明の内視鏡装置は、電荷増倍手段を備えた２つの固
体撮像素子を備えた内視鏡装置に限定されるものではな
く、電荷増倍手段を備えた固体撮像素子を複数個備えた
ものであればよく、複数個の固体撮像素子の中の少なく
とも２つの固体撮像素子間の電荷増倍率の比率を補正す
るものであればよい。なお、上記第１の光照射手段と第
２の光照射手段は、同一の光照射手段により構成される
ものであってもよい。

【００１６】また、上記増倍率補正手段は、前記第１の
固体撮像手段における電荷増倍率の変動を補正し、かつ
前記第２の固体撮像手段における電荷増倍率の変動を補
正するものであってもよい。すなわち、第１の固体撮像
手段により撮像された画像の信号強度が、予め第１の固
体撮像手段の電荷増倍率として設定された電荷増倍率で
信号電荷が増倍された時の信号強度と一致するように補
正を行い、また同様に第２の固体撮像手段により撮像さ
れた画像の信号強度が、予め第２の固体撮像手段の電荷
増倍率として設定された電荷増倍率で信号電荷が増倍さ
れた時の信号強度と一致するように補正を行うことによ
り、前記第１の固体撮像手段における電荷増倍率と第２
の固体撮像手段における電荷増倍率の比率を補正するも
のである。 さらに、本発明の内視鏡装置は、前記第１
の増倍率制御信号の信号特性を検出する第１の信号特性
検出手段と、前記第２の増倍率制御信号の信号特性を検
出する第２の信号特性検出手段とを備える場合であれ
ば、前記増倍率補正手段は、前記第１の信号特性検出手
段および第２の信号特性検出手段の検出結果に基づい
て、前記電荷増倍率の比率を補正する第１の補正手段を
備えたものとすることができる。

【００１７】前記増倍率制御信号が、例えば複数個のパ
ルス信号から形成されるものであれば、前記信号特性検
出手段としては、前記パルス信号のピーク値、積分値、
パルス幅、またはパルス数の中のすくなくとも一つに基
づいた信号特性を検出するものとすることができる。

【００１８】また、第１の固体撮像手段および前記第２
の固体撮像手段の温度を検出する温度検出手段を備える
場合であれば、前記増倍率補正手段は、前記温度検出手
段の検出結果に基づいて、前記電荷増倍率の比率を補正
する第２の補正手段を備えたものとすることができる。

【００１９】なお、上記温度検出手段は、第１の固体撮
像手段および第２の固体撮像手段が、近接して配置され
ている場合であれば、一つの温度検出素子で構成するこ
とができる。第１の固体撮像手段および第２の固体撮像
手段が、別個に配置されている場合には、それぞれの固
体撮像手段の近傍に温度検出素子を設け、２つの温度検
出素子により温度検出手段を構成するものとすればよ
い。

【００２０】本発明の内視鏡装置は、前記第１の固体撮
像手段および前記第２の固体撮像手段の温度を検出する
温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づい
て、前記第１の固体撮像手段および第２の固体撮像手段
のダークノイズを補正するダークノイズ補正手段とを備
えたものであってもよい。

【００２１】また、前記第１の固体撮像手段または第２
の固体撮像手段は、不要な電荷をクリアする電荷クリア
手段を備えたものであってもよい。

【００２２】前記第１の光照射手段が、前記光として波
長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射する
ものである場合には、前記第１の固体撮像手段は、前記
励起光の照射により、前記観察部から発せられた蛍光に
基づく蛍光像を撮像するものとすることができる。

【００２３】前記第２の光照射手段が、前記光として波
長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射する
ものである場合には、第２の固体撮像手段は、前記励起
光の照射により、前記観察部から発せられた蛍光に基づ
く蛍光像を撮像するものとすることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明による内視鏡装置によれば、電荷
増倍部を備えた第１の固体撮像素子および第２の固体撮
像素子を備え、第１の固体撮像素子により撮像された画
像と第２の固体撮像素子により撮像された画像間の演算
を行う内視鏡装置において、前記第１の固体撮像手段に
おける電荷増倍率と前記第２の固体撮像手段における電
荷増倍率の比率を補正するので、第１の固体撮像素子に
おける電荷増倍率と、第２の固体撮像素子における電荷
増倍率との比率が所望の比率からずれることにより、第
１の固体撮像素子により撮像した画像と、第２の固体撮
像素子により撮像した画像間の演算値に誤差が生じるこ
とが防止でき、装置の信頼性の向上することができる。

【００２５】上記増倍率補正手段が、前記第１の固体撮
像手段における電荷増倍率の変動を補正し、かつ前記第
２の固体撮像手段における電荷増倍率の変動を補正する
ものであれば、すなわち、第１の固体撮像手段により撮
像された画像の信号強度が、予め第１の固体撮像手段の
電荷増倍率として設定された電荷増倍率で信号電荷が増
倍された時の信号強度と一致するように補正を行い、ま
た同様に第２の固体撮像手段により撮像された画像の信
号強度が、予め第２の固体撮像手段の電荷増倍率として
設定された電荷増倍率で信号電荷が増倍された時の信号
強度と一致するように補正を行うので、前記第１の固体
撮像手段における電荷増倍率と第２の固体撮像手段にお
ける電荷増倍率の比率を補正できるとともに、予め設定
された電荷増倍率で増倍された場合と一致する信号強度
を有する画像を取得することができる。このため、例え
ば狭帯域蛍光画像と、広帯域蛍光画像の信号強度に基づ
いて加色混合法により蛍光診断画像を作成する際など
に、蛍光スペクトルの形状および蛍光強度が、その色目
に反映された蛍光診断画像を作成することができる。ま
た、発明者らが、特願２０００−１３４４９５、特願２
００１−１８２４２において出願したように、０割り算
や、除算値の発散を防止するために、信号値にオフセッ
ト値を加算した上で、演算を行なう際などでも、演算値
が実際の演算値と異なることがない。

【００２６】第１の増倍率制御信号の信号特性を検出す
る第１の信号特性検出手段および第２の増倍率制御信号
の信号特性を検出する第２の信号特性検出手段の検出結
果に基づいて、前記電荷増倍率の比率を補正する場合に
は、第１の増倍率制御信号または第２の増倍率制御信号
の信号特性に変動が生じても、第２の固体撮像素子にお
ける電荷増倍率との比率の変化により、第１の固体撮像
素子により撮像した画像と、第２の固体撮像素子により
撮像した画像間に誤差が生じることを防止できる。

【００２７】第１の固体撮像手段および前記第２の固体
撮像手段の温度を検出する温度検出手段の検出結果に基
づいて、前記電荷増倍率の比率を補正する場合であれ
ば、第１の固体撮像手段または前記第２の固体撮像手段
温度の温度に変動が生じても、第２の固体撮像素子にお
ける電荷増倍率との比率の変化により、第１の固体撮像
素子により撮像した画像と、第２の固体撮像素子により
撮像した画像間の演算値に誤差が生じることを防止でき
る。

【００２８】第１の固体撮像手段および前記第２の固体
撮像手段の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手
段の検出結果に基づいて、第１の固体撮像手段および第
２の固体撮像手段のダークノイズを補正するダークノイ
ズ補正手段を備えた場合には、ダークノイズの影響の少
ないＳ／Ｎの向上した画像を取得することができる。

【００２９】第１の固体撮像手段または第２の固体撮像
手段が、不要電荷をクリアする電荷クリア手段を備えた
ものであれば、不要電荷の影響の少ないＳ／Ｎの向上し
た画像を取得することができる。また、電荷クリア手段
を光学的シャッタとして使用することができ、物理的シ
ャッタ等が不要となるため、固体撮像素子の配置の自由
度が向上する。

【００３０】波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観
察部に照射し、第１の固体撮像手段または第２の固体撮
像手段が、前記励起光の照射により観察部から発せられ
た蛍光に基づく蛍光像を撮像するものであれば、微弱な
蛍光からＳ／Ｎの向上した蛍光画像を取得することがで
きる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。まず、図１および図２を参
照して、本発明による第１の具体的な実施の形態である
蛍光内視鏡装置について説明する。図１は蛍光内視鏡装
置の概略構成図であり、図２は本蛍光内視鏡装置に搭載
されるＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子の模式図である。

【００３２】この蛍光内視鏡装置は、生体観察部に励起
光を照射して、観察部から発せられた蛍光を、スコープ
部先端に設けられた、電荷増倍部を有する２つのＣＭＤ
−ＣＣＤ撮像素子で撮像し、蛍光像を所定波長帯域の信
号強度の相対的比率に応じた疑似カラー画像として、モ
ニタ上に表示するものであり、増倍率制御信号の有効パ
ルス比率を制御することにより、２つのＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子間の電荷増倍率が等しくなるように（比率が１
となるように）補正するものである。

【００３３】本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡
装置は、電荷増倍手段を備えた固体撮像素子であるＣＭ
Ｄ−ＣＣＤ撮像素子を備え、患者の病巣と疑われる部位
に挿入されるスコープ部100、蛍光像撮像用の励起光を
発する光源を備える照明ユニット120 、蛍光像を所定波
長帯域の信号強度の相対的比率に応じた疑似カラー画像
として表示するための画像処理を行蛍光画像処理ユニッ
ト130 、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子の動作を制御するＣＣ
Ｄ駆動ユニット150 、各ユニットの動作を制御するコン
トローラ160 、蛍光診断画像（蛍光像に基づいた疑似カ
ラー画像）を表示するモニタ180 から構成されている。
なお、照明ユニット120 、画像処理ユニット130 、ＣＣ
Ｄ駆動ユニット150 およびコントローラ160 はプロセッ
サ部１を構成し、スコープ部100 とプロセッサ部１およ
びプロセッサ部１とモニタ180は、それぞれ図示省略し
たコネクタにより、接離自在に接続されている。

【００３４】スコープ部100は、内部に先端まで延びる
ライトガイド101 およびケーブル102を備えている。ラ
イトガイド101 およびケーブル102 の先端部、即ちスコ
ープ部100 の先端部には、照明レンズ104および対物レ
ンズ105 が設けられている。また、対物レンズ105 の内
側には、電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子10
6 および107 が配設されている。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子106 および107 はハーフミラー108 を介して、直角に
配置され、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 とハーフミラー
108 の間には、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透
過させる狭帯域フィルタ109 が取り付けられている。ま
た、対物レンズ105 とハーフミラー108の間には、４２
０nm以下の波長帯域の光をカットする励起光カットフィ
ルタ110が配置されている。また、スコープ部100 の後
端部近傍には、メモリ111 が設けられている。

【００３５】ライトガイド101 は、石英ガラスファイバ
から成り、照明ユニット120 へ接続されている。ケーブ
ル102 は、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 の駆動信号が送
信される駆動ライン103aと、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子10
6から信号電荷を読み出す出力ライン103bと、ＣＭＤ−
ＣＣＤ撮像素子107 の駆動信号が送信される駆動ライン
103cと、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子107 から信号電荷を読
み出す出力ライン103dと、メモリ111 へのデータの入出
力を行う信号ライン103eとが組み合わされている。駆動
ライン103aおよび103cの一端は、ＣＣＤ駆動ユニット15
0 に接続され、出力ライン103bおよび103dの一端は、画
像処理ユニット130 へ接続され、信号ライン103eの一端
は、コントローラ160 へ接続されている。なお、信号ラ
イン103eはスコープ部100 の先端には延びていない。

【００３６】ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 および107
は、それぞれ図２に示すようにフレームトランスファー
型のＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子であり、撮像した光学像を
信号電荷へ変換する受光部21、信号電荷の一時的蓄積お
よび転送を行う蓄積部22、信号電荷の水平転送を行う水
平転送部23、入力された増倍率制御信号に基づいて信号
電荷を増倍する電荷増倍部24、信号電荷を信号電圧へ変
更し、増幅して出力端子27から画像処理ユニット130 へ
出力する出力部25を備えている。

【００３７】受光部21は、光電変換と、信号電荷の垂直
転送を行う垂直転送ＣＣＤ31が縦ｎ個、横ｎ’個並んで
構成されている。説明を簡単にするために、図２におい
ては縦３つ横４つの垂直転送ＣＣＤ31から構成された受
光部21を記載しているが、実際のＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子106は、縦横ともに、数百個の垂直転送ＣＣＤ31が設
けられている。

【００３８】蓄積部22は、薄い金属膜等により光遮蔽さ
れ、信号電荷の一時的蓄積および垂直転送を行う垂直転
送ＣＣＤ33から構成されている。水平転送部23は、水平
転送ＣＣＤ35から構成されている。

【００３９】電荷増倍部24は、ｍ個の電荷増倍セル36か
ら構成されている。電荷増倍部24に入力された信号電荷
は、連続したパルス信号である増倍率制御信号に基づい
て、増倍されながら順次転送される。この電荷増倍セル
37は、強度の電荷領域中で伝電子と原子を衝突させ、イ
オン化によって生じる電荷増倍効果を用いて、入力され
た電荷を増倍して出力するものであり、その増倍率は、
上記増倍率制御信号の信号特性により変かする。なお、
図２においては、蓄積部22、水平転送部23および電荷増
倍部24も、受光部21と同様に簡略化されて記載されてい
る。

【００４０】出力部25は、信号電荷を信号電圧（出力信
号）へ変換する電荷検出部37および出力信号を増幅する
出力アンプ38を備えている。

【００４１】プロセッサ部１の照明ユニット120 は、蛍
光像撮像用のパルス励起光Ｌｅを発するＧａＮ系半導体
レーザ121 および該ＧａＮ系半導体レーザ121 に電気的
に接続されている励起光源用電源122 を備えている。

【００４２】なお、各ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子における
電荷増倍率は、後述するＣＣＤドライバ151 および152
から出力される増倍率制御信号に含まれる有効パルス比
率により制御されるものである。

【００４３】画像処理ユニット130 は、ＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子106 で撮像された狭帯域蛍光像の信号のプロセ
ス処理を行う信号処理回路131 、該信号処理回路131 で
得られた画像信号をデジタル化するA/D 変換回路132 、
該A/D 変換回路132から出力された画像信号を保存する
画像メモリ133 、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子107 で撮像さ
れた広帯域蛍光像の信号のプロセス処理を行う信号処理
回路134 、該信号処理回路134 で得られた画像信号をデ
ジタル化するA/D 変換回路135 、該A/D 変換回路135 か
ら出力された画像信号を保存する画像メモリ136 、画像
メモリ133 に記憶された狭帯域蛍光像の画像信号と画像
メモリ136 に記憶された広帯域蛍光像の画像信号から疑
似カラー画像信号である蛍光診断画像信号を作成する蛍
光画像生成回路137 、この蛍光画像生成回路137 から出
力された蛍光診断画像信号をビデオ信号に変換して出力
するビデオ信号処理回路138 を備えている。

【００４４】ＣＣＤ駆動ユニット150 は、コントローラ
160 の制御により、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 および
107 の動作タイミングを制御する動作制御信号と、電荷
増倍部24における増倍率を制御する増倍率制御信号を出
力するＣＣＤドライバ151 および152 を備えている。な
お、増倍率制御信号は、所定値以上の電圧値を有し、電
荷増倍部24において、増倍効果をもたらす有効パルスと
電圧値が所定値より小さく単に電荷増倍セル36間での転
送を実行させる無効パルスから構成されている。コント
ローラ160 の制御により、ＣＣＤドライバ151 および15
2 から出力される増倍率制御信号における単位時間あた
りの全パルス数（無効パルス数＋有効パルス数）に対す
る有効パルス数の比率（以後有効パルス比率と記載）を
制御可能である。

【００４５】コントローラ160 は、不図示の手動スイッ
チによる選択により、通常の撮像動作を行う通常モード
またはＣＭＤ−ＣＣＤ106 および107 における電荷増倍
率の補正データを取得するキャリブレーションモードで
動作する。使用者は、スコープ部100 を、初めてプロセ
ッサ部１に装着する際には、まずキャリブレーションモ
ードを選択する。キャリブレーションモードにおいて
は、コントローラ160 は、それぞれのＣＭＤ−ＣＣＤ撮
像素子106 と107 における、有効パルス比率と電荷増倍
率の関係を測定し、その測定結果を各々の撮像素子毎に
スコープ部100 のメモリ111 に記憶する。また、通常モ
ードにおいては、スコープ部100 のメモリ111 記憶され
た補正データを読み出して、この補正データに基づい
て、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 と107 間の電荷増倍率
の比率が１となるように、各ＣＣＤドライバ151 および
152 から出力される増倍率制御信号の有効パルス比率を
制御する。なお、キャリブレーションモードにおける動
作の詳細は後述する。

【００４６】以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作
について説明する。最初に、キャリブレーションモード
の際の動作を説明し、その後で、通常の撮像を行う通常
モードの際の動作を説明する。

【００４７】まず、スコープ部100 を、初めてプロセッ
サ部１に装着する際には、使用者は、不図示の手動スイ
ッチを用いて、キャリブレーションモードを選択する。
コントローラ160 は、キャリブレーションモードが選択
されると、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 に、有効パルス
比率が０である増倍率制御信号を出力し、遮光された状
態で撮像を行い、その画像信号を読み出して、平均値信
号値を算出して基準値として記憶する。次に有効パルス
比率を僅かに増加し、同様に撮像を行い平均信号値を算
出して、基準値で除算する。この除算値を有効パルス比
率と対応する電荷増倍率として記憶する。同様の動作を
有効パルス比率が１となるまで繰り返す。この用にして
取得したＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 と107 における、
有効パルス比率と電荷増倍率の関係を、補正データとし
て各々の撮像素子毎にスコープ部100 のメモリ111 に記
憶する。

【００４８】次に、通常の撮像動作を行う通常モードに
おける動作を説明する。手動スイッチにより、通常モー
ドが設定されている場合には、コントローラ160 は、ス
コープ部100 のメモリ111 からそのスコープ部100 の補
正データを読み出して記憶する。

【００４９】コントローラ160 からの信号に基づき、励
起光源用電源122 が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ12
1 から波長４１０nmのパルス励起光Ｌｅが射出される。
励起光Ｌｅは、レンズ123 を透過し、ライトガイド101
に入射され、スコープ部先端まで導光された後、照明レ
ンズ104 から観察部10へ照射される。

【００５０】励起光Ｌｅを照射されることにより生じる
観察部10からの蛍光は、集光レンズ105 により集光さ
れ、励起光カットフィルタ110 により励起光Ｌｅの反射
光を含む４２０nm以下の波長帯域の光がカットされてハ
ーフミラー108 に入射する。蛍光の５０％は、ハーフミ
ラー108 を透過し、残りの５０％は直角に反射される。
狭帯域フィルタ109 を透過した蛍光は、ＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子106 上に狭波長帯域の蛍光像Ｚｊとして結像さ
れる。ハーフミラー108 で直角に反射された蛍光は、Ｃ
ＭＤ−ＣＣＤ撮像素子10７ 上に広波長帯域の蛍光像Ｚ
ｊとして結像される。

【００５１】ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 では、受光部
21の垂直転送ＣＣＤ31において、蛍光像Ｚｊが受光さ
れ、光電変換されて、光の強弱に応じた電気信号に変換
される。所定時間が経過し、パルス励起光Ｌｅが消灯す
ると、コントローラ160 からの信号に基づいて、垂直転
送ＣＣＤ31に蓄積された信号電荷は、蓄積部22の垂直転
送ＣＣＤ33へ転送される。

【００５２】蓄積部22の垂直転送ＣＣＤ33に転送された
信号電荷は、並列に垂直転送され、水平転送部23の水平
転送ＣＣＤ35に順次送り込まれる。水平転送部23では、
横１ラインの画素の信号電荷が入ると、信号電荷は水平
方向に転送され、順次電荷増倍部24の電荷増倍セル36へ
転送される。電荷増倍セル36において、信号電荷は増倍
率制御信号に基づいて増倍されながら順次転送される。
最後の電荷増倍セル36から右端に設けられた出力部25へ
出力された信号電荷は、電荷検出部37で信号電圧へ変換
され、出力アンプ38で増幅されて、出力端子27から出力
信号として出力される。横１ラインの信号電荷が読み出
されると、その後、次の横１ラインの信号電荷が、蓄積
部22から水平転送部23へ転送される。このような動作を
繰り返すことにより、受光部21の左下の画素から右方向
へ順次信号電荷が読み出され、横１ラインの信号電荷が
読み出されると、次にその上の横１ラインの信号電荷が
読み出され、順番に移動して、狭帯域画像信号を形成す
る全信号が読み出される。

【００５３】なお、電荷増倍部24に入力される増倍率制
御信号は、コントローラ160 の制御により、ＣＣＤドラ
イバ151 から出力されるものであり、コントローラ160
では、記憶された補正データに基づいて、ＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子106 および107 において、電荷増倍率が等し
くなるように、各増倍率制御信号の有効パルス比率を設
定している。具体的には、２つのＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子における最大電荷増倍率（有効パルス比率１）を比較
し、まず、最大電荷増倍率が小さい方のＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子の有効パルス比率を１に設定し、最大電荷増倍
率の大きい方のＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子の電荷増倍率
が、最大電荷増倍率が小さい方のＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子の最大電荷増倍率に一致するように、最大電荷増倍率
の大きい方のＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子の有効パルス比率
を設定する。

【００５４】ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子107 においても、
同様の撮像動作が行われ、広帯域画像信号を形成する全
信号が読み出される。なお、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子10
7 の電荷増倍部24に入力される増倍率制御信号は、コン
トローラ160 の制御により、ＣＣＤドライバ152 から出
力されるものである。

【００５５】ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 から出力され
た狭波長帯域の蛍光像の画像信号（以下狭帯域画像信号
と記載）は、画像処理ユニット130 の信号処理回路131
で、プロセス処理を施され、A/D 変換回路131でデジタ
ル信号に変換されて、画像メモリ133 へ記憶される。一
方、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子107 から出力された広波長
帯域の蛍光像の画像信号（以下広帯域画像信号と記載）
は、画像処理ユニット130 の信号処理回路134 で、プロ
セス処理を施され、A/D 変換回路135でデジタル信号に
変換されて、画像メモリ136 へ記憶される。

【００５６】蛍光画像生成回路137 では、予めＣＭＤ−
ＣＣＤ撮像素子106 で撮像された画像信号とＣＭＤ−Ｃ
ＣＤ撮像素子107 で撮像された画像信号の画素毎の対応
関係が記憶され、対応する画素毎に狭帯域画像信号の信
号強度を広帯域画像信号の信号強度で除算した除算値が
算出され、その除算値に基づいた疑似カラーを当てはめ
た蛍光診断画像信号を作成し、表示タイミングに合わせ
てビデオ信号処理回路138 へ出力する。ビデオ信号処理
回路138 では、蛍光診断画像信号をビデオ信号に変換
し、モニタ180 に出力する。モニタ180 には、疑似カラ
ー画像である蛍光診断画像11が表示される。

【００５７】なお、蛍光診断画像11は、狭波長帯域の信
号強度を広波長帯域の信号強度により除算した除算値の
変化に応じて表示色が変化する疑似カラーで表示されて
いる。正常組織から発せられた蛍光と、病変組織から発
せられた蛍光の表示色の差異が明らかになるような疑似
カラーを設定することが好ましく、例えば正常組織から
発せられた蛍光は白色となり、病変組織から発せられた
蛍光はピンクあるいは他の色となるように、疑似カラー
表示することにより、観察者は病変組織を容易に認識す
ることができる。

【００５８】以上の説明であきらかなように、コントロ
ーラ160 の制御により、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 と
107 における電荷増倍率が等しくなるように、ＣＭＤ−
ＣＣＤ撮像素子106 と107 のそれぞれの電荷増倍部に印
加される増倍率制御信号の有効パルス比率が設定されて
いるので、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 と107 間におけ
る電荷増倍率の比率のバラツキにより、ＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子106により撮像した画像と、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮
像素子107 により撮像した画像間の除算値に誤差が生じ
ることが防止でき、蛍光スペクトルの形状を反映した蛍
光診断画像を表示することができる。また、増倍率を等
しく設定できる範囲の中での、最大電荷増倍率により信
号電荷を増倍するため、２つのＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子
の電荷増倍能力を最も効率良く使用することができる。
また、補正データがスコープ部100 に記憶されているた
め、プロセッサ部１では、接続されたスコープ毎に、補
正データを取り込むのみで、各スコープ部に合わせた有
効パルス比率で増倍率制御信号を出力することができ
る。

【００５９】また、本実施の形態の変形例として、ＣＭ
Ｄ−ＣＣＤ撮像素子106 および107における電荷増倍率
が予め設定された増倍率となるように、各増倍率制御信
号の有効パルス比率を設定してもよい。この場合には、
予め設定された電荷増倍率で増倍された場合と一致する
信号強度を有する画像を取得することができるので、例
えば狭帯域蛍光画像と、広帯域蛍光画像の信号強度に基
づいて加色混合法により蛍光診断画像を作成する際など
に、蛍光スペクトルの形状および蛍光強度が、その色目
に反映された蛍光診断画像を作成することができる。ま
た、発明者らが、特願２０００−１３４４９５あるいは
特願２００１−１８２４２において出願したように、０
割り算や、除算値の発散を防止するために、信号値にオ
フセット値を加算した上で、演算を行なう際などでも、
演算値に生じる誤差を低減することができる。

【００６０】次に、図３を参照して、本発明による第２
の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説
明する。図３は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。な
お、図３においては、図１中の要素と同等の要素には同
番号を付してあり、それらについての説明は特に必要の
無い限り省略する。

【００６１】この蛍光内視鏡装置は、スコープ部200の
先端に設けられた、電荷増倍部を有する２つのＣＭＤ−
ＣＣＤ撮像素子206 および207 により、励起光Ｌｅが照
射された観察部10から発せられた蛍光から狭帯域蛍光像
と広帯域蛍光像とを撮像し、両蛍光像の光強度の除算値
に基づいて色情報を作成し、また、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像
素子207 により、近赤外光である参照光Ｌｓを照射され
た観察部10の反射光から近赤外線波長帯域の反射光像で
あるIR反射光像Ｚｓを撮像し、IR反射光像Ｚｓの光強度
に基づいて輝度情報を作成し、両画像情報を合成した蛍
光診断画像12をモニタ180 上に表示するものであり、Ｃ
ＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 および207 における電荷増倍
率の比率のずれを、プロセッサ部における信号処理によ
り補正するものである。

【００６２】本発明の第２の実施の形態にかかる蛍光内
視鏡装置は、先端に電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子206 および207 を備え、患者の病巣と疑われる
部位に挿入されるスコープ部200、蛍光像撮像用の励起
光Ｌｅを射出する光源と、IR反射光像撮像用の参照光Ｌ
ｓを射出する光源とを備える照明ユニット220 、蛍光像
の画像信号の演算値に色情報を割り当て、IR反射光像の
画像信号に輝度情報を割り当てて、蛍光診断画像信号を
合成し、ビデオ信号に変換して出力する蛍光画像処理ユ
ニット230 と、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子の動作を制御す
るＣＣＤ駆動ユニット250 、各ユニットの動作を制御す
るコントローラ260 、および蛍光診断画像12を表示する
モニタ180 から構成されている。なお、照明ユニット22
0 、画像処理ユニット230 、ＣＣＤ駆動ユニット250 お
よびコントローラ260 はプロセッサ部２を構成し、スコ
ープ部200 とプロセッサ部２およびプロセッサ部２とモ
ニタ180は、それぞれ図示省略したコネクタにより、接
離自在に接続されている。

【００６３】スコープ部200は、内部に先端まで延びる
ライトガイド201 およびケーブル202を備えている。ラ
イトガイド201 およびケーブル202 の先端部、即ちスコ
ープ部100 の先端部には、照明レンズ104および対物レ
ンズ105 が設けられている。また、対物レンズ105 の内
側には、電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子20
6 および207 が配設されている。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子206 および207 はハーフミラー108 を介して、直角に
配置され、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 とハーフミラー
108 の間には、４３０nm〜５３０nmの波長帯域の光を透
過させる狭帯域フィルタ109 が取り付けられている。

【００６４】なお、電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子206 および207 は、その構造は図２に示すＣＭ
Ｄ−ＣＣＤ撮像素子206 および207 と同様であるが、各
ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 および207 における電荷増
倍率は、後述するＣＣＤドライバ252 および252 から出
力される増倍率制御信号の電圧のピーク値により制御さ
れるものである。

【００６５】ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 の駆動信号が
送信される駆動ライン103aには、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子206 へ入力される直前の増倍率制御信号の電圧ピーク
値を検出し、その検出信号をデジタル化して出力する信
号特性検出部204 が設けられている。またＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子207 の駆動信号が送信される駆動ライン103c
には、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 へ入力される直前の
増倍率制御信号の電圧ピーク値を検出し、その検出信号
をデジタル化して出力する信号特性検出部205が設けら
れている。

【００６６】ライトガイド201 は、励起光用のライトガ
イド201aおよび参照光用のライトガイド201bがバンドル
され、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイド
は、照明ユニット220 へ接続されている。ケーブル202
は、駆動ライン103aおよび103cと、出力ライン103bおよ
び103dと、信号ライン103eとに加え、信号特性検出部20
4 の検出信号を伝送する信号ライン203aと、信号特性検
出部205 の検出信号を伝送する信号ライン203bとが組み
合わされている。駆動ライン103aおよび103cの一端は、
ＣＣＤ駆動ユニット250 に接続され、出力ライン103bお
よび103dの一端は、画像処理ユニット230 へ接続され、
信号ライン203aおよび203bの一端は、コントローラ260
および後述する補正手段239へ接続され、信号ライン103
eの一端はコントローラ260 へ接続されている。

【００６７】照明ユニット220 は、ＧａＮ系半導体レー
ザ121 、励起光源用電源122 、IR反射光像を撮像するた
めの近赤外光である参照光Ｌｓを発する半導体レーザで
ある参照光源221 、その参照光源221 に電気的に接続さ
れる参照光源用電源222 を備えている。励起光Ｌｅおよ
び参照光Ｌｓの照射は、コントローラ260 の制御によ
り、交互に行われる。

【００６８】ＣＣＤ駆動ユニット250 は、ＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子206 の動作タイミングを制御する動作制御信
号と、電荷増倍部24における増倍率を制御する増倍率制
御信号を出力するＣＣＤドライバ251 と、ＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子207 の動作タイミングを制御する動作制御信
号と、電荷増倍部24における増倍率を制御する増倍率制
御信号を出力するＣＣＤドライバ252 とを備えている。
なお、コントローラ260 は、増倍率制御信号の電圧ピー
ク値を制御でき、電荷増倍部24における電荷増倍率は、
電圧ピーク値の大小に応じて変化する。

【００６９】蛍光画像処理ユニット230は、励起光Ｌｅ
が照射された時に、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 で撮像
された画像信号（以下狭帯域画像信号と記載）のプロセ
ス処理を行う信号処理回路231 、該信号処理回路231 で
得られた画像信号をデジタル化するA/D 変換回路232 、
デジタル化された画像信号を保存する画像メモリ233
と、励起光Ｌｅまたは参照光Ｌｓが照射された時に、Ｃ
ＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 で撮像された信号のプロセス
処理を行う信号処理回路234 、該信号処理回路234 で得
られた画像信号をデジタル化するA/D 変換回路235 、デ
ジタル化された画像信号を、励起光Ｌｅが照射された時
に受光した画像信号（以下広帯域画像信号と記載）と、
参照光Ｌｓが照射された時に受光した画像信号（以下IR
反射画像信号と記載）とを異なる記憶領域に保存する画
像メモリ236 と、画像メモリ233 に記憶された狭帯域画
像信号と、画像メモリ236 に記憶された広帯域画像信号
の信号強度の除算値を算出する除算手段239 と、該除算
手段で算出された除算値に対して補正処理を施す補正手
段240 と、補正手段240 で補正処理を施された除算値に
基づいて色情報を割り当て、画像メモリ236に記憶され
たIR反射画像信号の信号強度に基づいて輝度情報を割り
当て、色情報をもった画像信号と輝度情報をもった画像
信号を合成して蛍光診断画像信号を生成する画像合成部
237 と、画像合成部237 から出力された蛍光診断画像信
号をビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路
238 とを備えている。

【００７０】補正手段240 は、まず、信号特性検出部20
4 から入力された検出信号（増倍率制御信号の電圧ピー
ク値）のうち、ほぼ直前にＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206
に印加されたｍ個の増倍率制御信号（厳密には、補正を
施す画像信号の増倍に関与した増倍率制御信号パルス）
の平均値と、信号特性検出部204 から入力された検出信
号（増倍率制御信号の電圧ピーク値）のうち、ほぼ直前
にＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 に印加されたｍ個の増倍
率制御信号（厳密には、補正を施す画像信号の増倍に関
与した増倍率制御信号パルス）の平均値とを算出し、予
め記憶されている補正データに基づいて、それぞれの撮
像素子における電荷増倍率を求め、その比率を算出し、
予め設定されている比率と等しくなるような係数Ａを求
める。除算手段234 から読み出した除算値に係数Ａを積
算し、再度各画素毎に記憶する。なお、上記の補正デー
タは、キャリブレーションモード時にコントローラ360
により作成され、予め補正手段240 に記憶されているも
のである。

【００７１】コントローラ260 は、不図示の手動スイッ
チによる選択により、通常の撮像動作を行う通常モード
またはＣＭＤ−ＣＣＤ206 および207 における電荷増倍
率の補正データを取得するキャリブレーションモードで
動作する。使用者は、スコープ部200 を、初めてプロセ
ッサ部２に装着する際には、まずキャリブレーションモ
ードを選択する。キャリブレーションモードにおいて
は、コントローラ260 は、それぞれのＣＭＤ−ＣＣＤ撮
像素子206 と207 における、電荷増倍率制御信号の電圧
ピーク値と電荷増倍率の関係を測定し、その測定結果を
スコープ部200 のメモリ111へ保存する。通常モードに
おいては、まずメモリ111 から補正データを読み出し
て、補正手段240 に記憶させる。また、各ユニットの動
作を制御する。なお、キャリブレーションモードにおけ
る動作の詳細は後述する。

【００７２】以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作
について説明する。最初に、キャリブレーションモード
の際の動作を説明し、その後で、通常の撮像を行う通常
モードの際の動作を説明する。

【００７３】スコープ部200 を、初めてプロセッサ部２
に装着する際には、使用者は、不図示の手動スイッチを
用いて、キャリブレーションモードを選択する。コント
ローラ260 は、キャリブレーションモードが選択される
と、まずＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 に、電圧ピーク値
が電荷増倍を行う下限値より低い増倍率制御信号を出力
し、遮光された状態で撮像を行い、その画像信号を読み
出して、平均信号値を算出して基準値として記憶する。
次に電圧ピーク値を僅かに増加し、同様に撮像を行い平
均信号値を算出して、基準値で除算する。この除算値を
電圧ピーク値と対応する電荷増倍率として記憶する。同
様の動作を電圧ピーク値が最大値となるまで繰り返す。
同様の動作を、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 に対しても
行なう。このようにして取得したそれぞれのＣＭＤ−Ｃ
ＣＤ撮像素子206 と207 における、電圧ピーク値と電荷
増倍率の関係を、補正データとしてスコープ部200 のメ
モリ111 へ保存する。なお、補正データを取得する際に
は、各ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 および207 に印加さ
れる増倍率制御信号の電圧ピーク値は、信号特性検出部
204 および205 により検出する。なお、ＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子206 と207においては、その電荷増倍率が温度
の影響により変化することがあるので、キャリブレーシ
ョンモードにおいて補正データを取得する際には、通常
の使用状態における温度にスコープ部200 を保つことが
好ましい。

【００７４】次に、通常の撮像動作を行う通常モードに
おける動作を説明する。手動スイッチにより、通常モー
ドが設定されている場合には、コントローラ260 は、ス
コープ部200 のメモリ111 からそのスコープ部200 の補
正データを読み出して、補正手段240 へ記憶させる。

【００７５】次にコントローラ260 からの信号に基づ
き、励起光源用電源122 が駆動され、ＧａＮ系半導体レ
ーザ121 から波長４１０nmの励起光Ｌｅが射出される。
励起光Ｌｅは、レンズ123 を透過し、ライトガイド203a
に入射され、スコープ部先端まで導光された後、照明レ
ンズ104 から観察部10へ照射される。

【００７６】励起光Ｌｅを照射されることにより生じる
観察部10からの蛍光は、第１の実施の形態における撮像
動作とほぼ同様の動作により、狭帯域画像信号がメモリ
233に記憶され、広帯域画像信号がメモリ236 へ記憶さ
れる。

【００７７】次に参照光ＬｓのIR反射光像Ｚｓを撮像す
る際の動作を説明する。コントローラ260 からの信号に
基づき、参照光源用電源222 が駆動され、参照光源221
から近赤外光である参照光Ｌｓが射出される。参照光Ｌ
ｓは、レンズ223 を透過し、ライトガイド203bに入射さ
れ、スコープ部先端まで導光された後、照明レンズ104
から観察部10へ照射される。

【００７８】観察部10で反射された参照光Ｌｓの反射光
は、集光レンズ105 により集光され、ハーフミラー108
で反射されＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 上にIR反射光像
Ｚｓとして結像される。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 で
は、蛍光像Ｚｊと同様に、受光部21で光電変換された信
号電荷の垂直転送、水平転送、電荷増倍、電荷検出およ
び増幅を行い、出力端子27から出力される。

【００７９】ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 から出力され
た信号は、蛍光画像処理ユニット230 の信号処理回路23
4 でプロセス処理を施され画像信号として出力され、A/
D 変換回路235 でデジタル信号に変換されて、画像メモ
リ236 の所定領域へIR反射画像信号として記憶される。
画像メモリ233 へ上記の狭帯域画像信号が記憶され、画
像メモリ236へ広帯域画像信号およびIR反射画像信号が
記憶されると、まず除算手段239 において、各対応する
画素毎に、狭帯域画像信号を広帯域画像信号の信号強度
で除算した除算値が算出される。

【００８０】補正手段240 では、信号特性検出部204 か
ら入力された検出信号のうち、ほぼ直前にＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子206 に印加されたｍ個の増倍率制御信号の平
均値と、信号特性検出部205 から入力された検出信号の
うち、ほぼ直前にＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 に印加さ
れたｍ個の増倍率制御信号の平均値を算出し、予め記憶
されている補正データに基づいて、それぞれの撮像素子
における電荷増倍率を求め、その比率を算出し、予め設
定されている比率と等しくなるような係数Ａを求める。
除算手段239 で算出した除算値に係数Ａを積算し、再度
各画素毎に記憶する。例えば予め設定されている電荷増
倍率の比率が１であり、検出した実際の電荷増倍率の比
率が、０．９であれば、係数Ａは１０／９となり、補正
手段240において、各画素毎の信号値が１０／９倍され
る。

【００８１】画像合成部237 では、補正手段240に記憶
されている補正された除算値に基づいて色情報を割り当
て、画像メモリ236 へ記憶されたIR反射画像信号の信号
強度に基づいて輝度情報を割り当て、色情報と輝度情報
に基づいて蛍光診断画像信号を生成し、ビデオ信号処理
回路238 へ出力する。ビデオ信号処理回路238 では、蛍
光診断画像信号をビデオ信号に変換し、モニタ180 に出
力する。モニタ180 には、疑似カラー画像である蛍光診
断画像12が表示される。

【００８２】なお、蛍光診断画像12は、狭帯域画像信号
の信号強度と広帯域画像信号の信号強度の相対的比率の
変化に応じて表示色が変化し、参照光のIR反射画像信号
の信号強度に応じて輝度が変化する疑似カラーで表示さ
れている。正常組織から発せられた蛍光と、病変組織か
ら発せられた蛍光の表示色の差異が明らかになるような
疑似カラーを設定することにより、例えば正常組織から
発せられた蛍光を白色に表示し、病変組織から発せられ
た蛍光はピンクあるいは他の色として表示できる。この
ため、観察者は病変組織を容易に認識することができ
る。また、IR反射画像信号の信号強度に応じて輝度が異
なるため、観察部の凹凸や、距離感を備えた蛍光診断画
像を表示することができる。

【００８３】以上の説明であきらかなように、本実施形
態における蛍光内視鏡装置においては、コントローラ26
0 の制御により、補正手段240 において、予め取得した
補正データに基づいて、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 で
撮像した狭帯域画像信号と、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子20
7 で撮像した広帯域画像信号との除算値が、所定の電荷
増倍率で撮像した場合の除算値と等しくなるように補正
を行ったため、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 と207 間に
おける電荷増倍率の比率のバラツキにより、ＣＭＤ−Ｃ
ＣＤ撮像素子206 により撮像した画像信号と、ＣＭＤ−
ＣＣＤ撮像素子207 により撮像した画像信号間の演算値
に誤差が生じることが防止でき、蛍光スペクトルの形状
を反映した蛍光診断画像を表示することができる。な
お、補正手段240 を用いて除算値の補正を行うため、Ｃ
ＣＤドライバ251 および252 のハードウェアが簡素化で
き、装置構成が簡略化される。

【００８４】また、補正データがスコープ部200 に記憶
されているため、プロセッサ部２では、接続されたスコ
ープ毎に、補正データを取り込むのみで、各スコープ部
に合わせた補正を行うことができる。

【００８５】なお、第１の実施形態および第２の実施形
態においては、キャリブレーションモードにおいて、ス
コープ部のメモリにそれぞれのスコープ部の補正データ
を記憶させたが、変型例として、例えばスコープ部のメ
モリには、各スコープ部のＩＤ番号のみを予め記憶さ
せ、ＩＤ番号と対応させた補正データをプロセッサ部に
記憶させてもよい。この場合には、通常モードにおいて
は、スコープ部をプロセッサ部に取り付けた際に、プロ
セッサ部がスコープ部のＩＤ番号を読み取り、そのＩＤ
番号と対応する補正データを使用するように構成すれば
よい。

【００８６】また、ハーフミラー108 の代わりに、狭波
長帯域（４３０nm〜５３０nm）の光を透過し、残りの波
長帯域の光を反射するダイクロイックミラーを使用する
こともできる。この場合には、２つのＣＭＤ−ＣＣＤ撮
像素子で撮像した画像信号の和を、広帯域画像信号とし
て用いればよい。また狭帯域フィルタ109 は不要とな
り、効率良く入射光を撮像することができる。

【００８７】次に、図４を参照して、本発明による第３
の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説
明する。図４は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。な
お、図４においては、図１および図３中の要素と同等の
要素には同番号を付してあり、それらについての説明は
特に必要の無い限り省略する。

【００８８】この蛍光内視鏡装置は、スコープ部300 の
先端に設けられた、電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子107 により、励起光Ｌｅが照射された観察部10
から発せられた蛍光から広帯域蛍光像を撮像し、また、
ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106により、近赤外光である参
照光Ｌｓを照射された観察部10の反射光から近赤外線波
長帯域の反射光像であるIR反射光像Ｚｓを撮像し、広帯
域蛍光像の画像信号とIR反射光像Ｚｓの画像信号の信号
強度の比率に応じた疑似カラー画像を作成し、蛍光診断
画像13としてモニタ180 上に表示するものであり、増倍
率制御信号の有効パルス比率を制御することにより、２
つのＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子間の電荷増増倍率を所定の
増倍率に補正するものであり、また予めスコープ部に記
憶されているダークノイズ補正データに基づいて、ＣＭ
Ｄ−ＣＣＤ撮像素子106 および107 におけるダークノイ
ズの補正を行うものである。

【００８９】本発明の第３の実施の形態にかかる蛍光内
視鏡装置は、先端に電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子を備え、患者の病巣と疑われる部位に挿入され
るスコープ部300 、照明ユニット220 、広帯域蛍光像の
画像信号とIR反射光像Ｚｓの画像信号の信号強度の比率
に応じた疑似カラー画像を作成し、ビデオ信号に変換し
て出力する蛍光画像処理ユニット330 と、ＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子の動作を制御するＣＣＤ駆動ユニット150 、
各ユニットの動作を制御するコントローラ360、および
蛍光診断画像13を表示するモニタ180 から構成されてい
る。なお、照明ユニット220 、画像処理ユニット330 、
ＣＣＤ駆動ユニット340 およびコントローラ360 はプロ
セッサ部３を構成し、スコープ部300 とプロセッサ部３
およびプロセッサ部３とモニタ180は、それぞれ図示省
略したコネクタにより、接離自在に接続されている。

【００９０】スコープ部300は、内部に先端まで延びる
ライトガイド201 およびケーブル302を備えている。ラ
イトガイド201 およびケーブル302 の先端部には、電荷
増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 および107
が、ダイクロイックミラー301 を介して、直角に配置さ
れている。また、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 および10
7 近傍には、温度センサ304 が設けられている。ダイク
ロイックミラー301は、波長７００nm以上の光を透過
し、それ以外の波長帯域の光を直角に反射するものであ
る。

【００９１】ケーブル302 は、駆動ライン103aおよび10
3cと、出力ライン103bおよび103dと、信号ライン103eと
に加え、温度センサ304 の検出信号を伝送する信号ライ
ン303aとが組み合わされている。駆動ライン103aおよび
103cの一端は、ＣＣＤ駆動ユニット150 に接続され、出
力ライン103bおよび103dの一端は、画像処理ユニット33
0 へ接続され、信号ライン303aの一端は、後述する補正
手段339 および340 へ接続されている。

【００９２】なお、本実施の形態においては、スコープ
部300 が出荷される前に、ダークノイズ補正データが測
定され、ルックアップテーブルとしてメモリ111に保存
されている。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 用のルックア
ップテーブルは、図５に示すように、入力された画像信
号の信号強度および撮像素子近傍の検出温度に対応し
て、補正値α（ダークノイズが補正された画像信号値）
が出力されるものであり、電荷増倍率が１０倍であった
場合に対応するものである。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子10
7 用のルックアップテーブルは、図６に示すように、入
力された画像信号の信号強度および撮像素子近傍の検出
温度に対して補正値β（ダークノイズが補正された画像
信号）が出力されるものであり、電荷増倍率が１００倍
であった場合対応するものである。なお、図５および図
６に示すルックアップテーブルでは、入力される画像信
号は、約１０ビットに離散化されている。

【００９３】蛍光画像処理ユニット330は、参照光Ｌｓ
が照射された時に、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 で撮像
された画像信号（以下IR反射画像と記載）のプロセス処
理を行う信号処理回路331 と、該信号処理回路331 で得
られた画像信号をデジタル化するA/D 変換回路332 と、
デジタル化された画像信号のダークノイズの補正を行う
ダークノイズ補正手段339と、補正された画像信号を保
存する画像メモリ333と、励起光Ｌｅが照射された時
に、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子107 で撮像された信号（以
下広帯域画像信号と記載）のプロセス処理を行う信号処
理回路334 と、該信号処理回路334 で得られた画像信号
をデジタル化するA/D 変換回路335 と、デジタル化され
た画像信号のダークノイズの補正を行なうダークノイズ
補正手段340と、補正された画像信号を記憶する画像メ
モリ336 と、画像メモリ333 に記憶された補正されたIR
反射画像信号と、画像メモリ336 に記憶された補正され
た広帯域画像信号の信号強度の比率に基づいた疑似カラ
ー画像である蛍光診断画像信号を生成する画像合成部33
7 と、画像合成部337 から出力された蛍光診断画像信号
をビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路33
8 とを備えている。

【００９４】ダークノイズ補正手段339 および340 は、
コントローラ360 を介して、スコープ部300 のメモリ11
1 からダークノイズ補正用のルックアップテーブルを取
り込み、入力された画像信号に対応する補正値を求めて
記憶するものである。

【００９５】コントローラ360 は、不図示の手動スイッ
チによる選択により、通常の撮像動作を行う通常モード
またはＣＭＤ−ＣＣＤ106 および107 における電荷増倍
率の補正データを取得するキャリブレーションモードで
動作する。使用者は、スコープ部300 を、初めてプロセ
ッサ部３に装着する際には、まずキャリブレーションモ
ードを選択する。キャリブレーションモードにおいて
は、それぞれのＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 と107 にお
ける、有効パルス比率と電荷増倍率の関係を測定し、そ
の測定結果を各々の撮像素子毎にスコープ部300 のメモ
リ111 に電荷増倍率補正データとして記憶する。また、
通常モードにおいては、スコープ部300 のメモリ111 記
憶された電荷増倍率補正データを読み出して、この補正
データに基づいて、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 におけ
る電荷電荷増倍率が１０倍になり、またＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子107 における電荷増倍率が１００倍になるよう
に、各ＣＣＤドライバ151 および152 から出力される増
倍率制御信号の有効パルス比率を制御する。またメモリ
111 に予め記憶されているダークノイズ補正データ（ル
ックアップテーブル）を読み出し、補正手段339 および
340 へ記憶させる。

【００９６】以下、本発明による蛍光内視鏡装置の動作
について説明する。キャリブレーションモードの際の動
作は、第１の実施例と同様であるため説明を省略し、通
常の撮像動作を行う通常モードにおける動作を説明す
る。手動スイッチにより、通常モードが設定されている
場合には、コントローラ360 は、まずスコープ部300 の
メモリ111 からそのスコープ部300 の電荷増倍率補正デ
ータを読み出して記憶し、この補正データに基づいて、
ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 における電荷電荷増倍率が
１０倍になり、またＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子107 におけ
る電荷増倍率が１００倍になるように、各ＣＣＤドライ
バ151 および152 から出力される増倍率制御信号の有効
パルス比率を制御する。

【００９７】またメモリ111 からダークノイズ補正デー
タ（ルックアップテーブル）を読み出し、図５に示すＣ
ＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 用のルックアップテーブルを
ダークノイズ補正手段339 へ記憶させ、図６に示すＣＭ
Ｄ−ＣＣＤ撮像素子107 用のルックアップテーブルをダ
ークノイズ補正手段340 へ記憶させる。

【００９８】次にコントローラ360 からの信号に基づ
き、照明ユニット220 から射出された励起光Ｌｅが観察
部10へ照射される。励起光Ｌｅを照射されることにより
生じる観察部10からの蛍光に広帯域蛍光像は、ＣＭＤ−
ＣＣＤ撮像素子107により撮像され、蛍光画像処理ユニ
ット330 の信号処理回路334 でプロセス処理を施され広
帯域画像信号として出力され、A/D 変換回路335 でデジ
タル化され、ダークノイズ補正手段340 において、各画
像信号毎に補正値βが求められ、補正された画像信号
が、画像メモリ336 へ記憶される。

【００９９】さらに、参照光ＬｓのIR反射光像Ｚｓを撮
像する際の動作を説明する。コントローラ360 からの信
号に基づき、照明ユニット220 から射出された参照光Ｌ
ｓが、観察部10へ照射される。

【０１００】観察部10で反射された参照光Ｌｓの反射光
は、集光レンズ105 により集光され、ダイクロイックミ
ラー301 を透過して、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 上に
IR反射光像Ｚｓとして結像される。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像
素子106 により撮像される。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子10
6 から出力された信号は、蛍光画像処理ユニット330の
信号処理回路331 でプロセス処理を施されIR反射画像信
号として出力され、A/D 変換回路332 でデジタル信号に
変換されて、ダークノイズ補正手段339 において、各画
像信号毎に補正値αが求められ、補正された画像信号が
画像メモリ333へIR反射画像信号として記憶される。

【０１０１】画像メモリ336 へ補正された広帯域画像信
号が記憶され、画像メモリ333 へ補正されたIR反射画像
信号が記憶されると、画像合成部337 では、補正された
広帯域画像信号と補正されたIR反射画像信号の比率に基
づいて疑似カラー画像信号である蛍光診断画像信号を生
成し、ビデオ信号処理回路338 へ出力する。ビデオ信号
処理回路338 では、蛍光診断画像信号をビデオ信号に変
換し、モニタ180 に出力する。モニタ180 には、疑似カ
ラー画像である蛍光診断画像13が表示される。

【０１０２】なお、蛍光診断画像13は、蛍光像の広波長
帯域の信号強度と、IR反射光像の信号強度の比率に応じ
て、表示色が変化する疑似カラーで表示されている。正
常組織から発せられた蛍光と、病変組織から発せられた
蛍光の表示色の差異が明らかになるような疑似カラーを
設定することが好ましく、例えば正常組織から発せられ
た蛍光は白色となり、病変組織から発せられた蛍光はピ
ンクあるいは他の色となるように、疑似カラー表示する
ことにより、観察者は病変組織を容易に認識することが
できる。

【０１０３】以上の説明であきらかなように、コントロ
ーラ360 の制御により、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 と
107 における電荷増倍率がそれぞれ所定の電荷増倍率と
なるように、各増倍率制御信号の有効パルス比率が設定
されているので、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子106 と107 間
における電荷増倍率の比率のバラツキにより、ＣＭＤ−
ＣＣＤ撮像素子106により撮像した画像と、ＣＭＤ−Ｃ
ＣＤ撮像素子107 により撮像した画像間の比率に誤差が
生じることが防止でき、蛍光収率を反映した蛍光診断画
像を表示することができる。また撮像素子近傍の温度に
基づいて、ダークノイズを補正することができ、一層正
確な画像間の比率を取得することができる。

【０１０４】次に、図７を参照して、本発明による第４
の具体的な実施の形態である蛍光内視鏡装置について説
明する。図７は蛍光内視鏡装置の概略構成図である。な
お、図７においては、図３中の要素と同等の要素には同
番号を付してあり、それらについての説明は特に必要の
無い限り省略する。

【０１０５】この蛍光内視鏡装置は、スコープ部400の
先端に設けられた、電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子206 により、面順次光（Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂ）を
照射された観察部10の反射光である通常像を撮像し、通
常のカラー信号処理により作成した通常画像14をモニタ
180 上に表示し、またＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207によ
り、励起光Ｌｅが照射された観察部10から発せられた蛍
光から広帯域蛍光像を撮像し、広帯域蛍光像の信号強度
と通常像の輝度情報に基づいて作成した色情報と、通常
像の輝度情報とから、蛍光診断画像15を作成して、モニ
タ180 上に表示するものであり、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子206 および207 に印加する増倍率制御信号の電圧ピー
ク値およびＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 および207 の温
度を測定し、予め作成されている３次元ルックアップテ
ーブルを用いてＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 および207
の電荷増倍率の補正を行うものである。

【０１０６】本発明の第４の実施の形態にかかる蛍光内
視鏡装置は、先端に電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ
撮像素子を備え、患者の病巣と疑われる部位に挿入され
るスコープ部400、通常像撮像用の照明光である面順次
光（Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光ＬｇおよびＢ光Ｌｂ）を射出する光
源と、蛍光像撮像用の励起光Ｌｅを射出する光源とを備
える照明ユニット420 、撮像した画像信号の補正を行
い、通常画像を生成して出力する通常画像処理ユニット
430 、撮像した画像信号の補正を行い蛍光診断画像を生
成して出力する蛍光画像処理ユニット440 と、ＣＣＤ駆
動ユニット250 と、各ユニットの動作を制御するコント
ローラ460 と、通常画像14および蛍光診断画像15を表示
するモニタ180 とから構成されている。なお、照明ユニ
ット420 、通常画像処理ユニット430 、蛍光画像処理ユ
ニット440 、ＣＣＤ駆動ユニット250 およびコントロー
ラ460 はプロセッサ部４を構成し、スコープ部400 とプ
ロセッサ部４およびプロセッサ部４とモニタ180は、そ
れぞれ図示省略したコネクタにより、接離自在に接続さ
れている。

【０１０７】スコープ部400は、内部に先端まで延びる
ライトガイド401 およびケーブル402を備えている。ラ
イトガイド401 およびケーブル402 の先端部、即ちスコ
ープ部400 の先端部には、照明レンズ104および対物レ
ンズ105 が設けられている。また、対物レンズ105 の内
側には、電荷増倍部を有するＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子20
6 および207 が配設されている。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子206 および207 はハーフミラー108 を介して、直角に
配置されている。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206の駆動信
号が送信される駆動ライン103aおよびＣＭＤ−ＣＣＤ撮
像素子207 の駆動信号が送信される駆動ライン103cに
は、それぞれ増倍率制御信号の電圧ピーク値を検出する
信号特性検出部204 および信号特性検出部205 が設けら
れている。またＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 および207
の近傍には、温度センサ304 が設けられている。

【０１０８】ライトガイド401 は、励起光用のライトガ
イド401aおよび照明光用のライトガイド401bがバンドル
され、ケーブル状に一体化されており、各ライトガイド
は、照明ユニット420 へ接続されている。ケーブル402
は、駆動ライン103aおよび103cと、出力ライン103bおよ
び103dと、メモリ111 に接続される信号ライン103eと、
信号特性検出部204 の検出信号を伝送する信号ライン40
3aと、信号特性検出部205 の検出信号を伝送する信号ラ
イン403bと、温度センサ304 に接続される信号ライン40
3cが組み合わされている。駆動ライン103aおよび103cの
一端は、ＣＣＤ駆動ユニット250 に接続され、出力ライ
ン103bの一端は、通常画像処理ユニット430 へ接続さ
れ、出力ライン103dの一端は、蛍光画像処理ユニット44
0 へ接続され、信号ライン403aの一端は後述する補正手
段433 へ接続され、信号ライン403bの一端は後述する補
正手段443 へ接続手され、信号ライン403cの一端は、補
正手段433 および443 へ接続され、信号ライン103eの一
端はコントローラ460 へ接続されている。

【０１０９】なお、本実施の形態においては、スコープ
部400 が出荷される前に電荷増倍率補正データが測定さ
れ、３次元ルックアップテーブルとしてメモリ111 に保
存されている。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 用の３次元
ルックアップテーブルは、図８に示すように、入力され
た画像信号の信号強度、増倍率制御信号の電圧ピーク値
および撮像素子の検出温度に対して補正値（電荷増倍率
が補正された信号強度）が出力されるものであり、電荷
増倍率が１０倍であった場合に対応するものである。Ｃ
ＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 用の３次元ルックアップテー
ブルも、同様に構成され、電荷増倍率が１００倍であっ
た場合に対応している。

【０１１０】照明ユニット420 は、ＧａＮ系半導体レー
ザ121 、励起光源用電源122 、白色光を射出する白色光
源421 、白色光源用電源422、白色光をＲ光、Ｇ光およ
びＢ光に、順次色分解するための切換フィルタ423、切
換フィルタ423を回転させるフィルタ回転部424 を備え
ている。

【０１１１】通常画像処理ユニット430 は、Ｒ光Ｌｒ、
Ｇ光ＬｇまたはＢ光Ｌｂが照射された時に、ＣＭＤ−Ｃ
ＣＤ撮像素子206 で受光した信号にプロセス処理を施す
信号処理回路431、該信号処理回路から出力された画像
信号をデジタル化するA/D 変換回路432 、デジタル化さ
れた画像信号の電荷増倍率を補正する補正手段433 と、
補正された画像信号を各色毎に記憶する画像メモリ434
、画像メモリ434 に記憶されている画像信号から色情
報および輝度情報を生成する色情報・輝度情報生成手段
435、また色情報および輝度情報から通常画像信号を合
成する通常画像合成部436 、通常画像合成部436 から出
力された通常画像信号および後述する蛍光画像合成部44
6 から出力された蛍光診断画像信号をビデオ信号に変換
して出力するビデオ信号処理回路437 とを備えている。

【０１１２】蛍光画像処理ユニット440 は、励起光Ｌｅ
が照射された時に、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 で撮像
された信号（以下広帯域画像信号と記載）のプロセス処
理を行う信号処理回路441 、該信号処理回路441 で得ら
れた画像信号をデジタル化するA/D 変換回路442 、デジ
タル化された画像信号の電荷増倍率を補正する補正手段
443 、補正された画像信号を記憶する画像メモリ444
と、画像メモリ444に記憶された広帯域画像信号と、色
情報・輝度情報生成手段435 から読み出した通常画像の
輝度情報に基づいて色情報を生成する色情報生成手段44
5と、色情報生成手段445で生成された色情報と、色情報
・輝度情報生成手段435から読み出した輝度情報から蛍
光診断画像を合成し、ビデオ信号処理回路437 へ出力す
る蛍光診断画像合成部446 を備えている。

【０１１３】補正手段433 は、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子
206 から出力された画像信号の信号値と、信号特性検出
部204 から入力された検出信号（増倍率制御信号の電圧
ピーク値）のうち、ほぼ直前にＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子
206 に印加されたｍ個の増倍率制御信号の平均値と、温
度センサ304 による検出温度と、３次元ルックアップテ
ーブルとに基づいて補正値を求め、各画素毎に再度記憶
するものである。３次元ルックアップテーブルは、スコ
ープ部400 がプロセッサ部４に接続された際に、コント
ローラ460 が、予めメモリ111 に記憶されているものを
読み出して、補正手段433 に記憶させたものである。例
えば、電荷増倍率として１０倍が設定されている場合で
あれば、増倍率制御信号のバラツキおよび温度変化によ
る電荷増倍率の変動を補正して、１０倍で増倍された信
号値が出力される。

【０１１４】補正手段443 も同様に、予め記憶された３
次元ルックアップテーブルと、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子
207 から出力された画像信号の信号値と、信号特性検出
部205 から入力された検出信号の平均値と、温度センサ
304 による検出温度とに基づいて補正値を求め、各画素
毎に再度記憶するものである。例えば、電荷増倍率とし
て１００倍が設定されている場合であれば、増倍率制御
信号のバラツキおよび温度変化による電荷増倍率の変動
を補正して、１００倍で増倍された信号値が出力され
る。

【０１１５】コントローラ460 は、スコープ部400 がプ
ロセッサ部４に装着されると、まずメモリ111 からＣＭ
Ｄ−ＣＣＤ撮像素子206 および207 の電荷増倍率補正用
の３次元ルックアップテーブルを読み出し、補正手段43
3 および443 へ記憶させ、その後で通常の動作制御を行
う。

【０１１６】以下、本発明による蛍光内視鏡装置の作用
について説明する。本蛍光内視鏡装置においては、通常
像の撮像と、蛍光像の撮像とが時分割で行われ、通常像
（Ｚｒ、Ｚｇ、Ｚｂ）に基づいた通常画像14と、蛍光像
Ｚｊおよび通常像Ｚｊの輝度情報に基づいた蛍光診断画
像15がモニタ180 に表示される。各像を時分割で撮像す
るために、照明ユニット310 からは、Ｒ光Ｌｒ、Ｇ光Ｌ
ｇ、Ｂ光Ｌｂおよび、励起光Ｌｅが順次射出される。

【０１１７】まず、通常画像を表示する際の動作を簡単
に説明する。Ｒ光Ｌｒが観察部10へ照射され、観察部10
で反射されたＲ光Ｌｒの反射光は、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像
素子206 上にＲ光反射像Ｚｒとして結像される。ＣＭＤ
−ＣＣＤ撮像素子206 より出力された信号は、通常画像
処理ユニット430 の信号処理回路431 で、プロセス処理
を施されＲ画像信号として出力され、Ａ/D 変換回路432
でデジタル信号に変換される。補正手段433 において
は、予め記憶された３次元ルックアップテーブルと、Ｃ
ＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 から出力された画像信号の信
号値と、信号特性検出部204 から入力された検出信号の
平均値と、温度センサ304 による検出温度とに基づいて
電荷増倍率１０倍に相当する補正値が求められる。

【０１１８】この補正された画像信号は、画像メモリ43
4 のＲ画像信号の記憶領域へ記憶される。以後、同様の
動作によりＧ画像信号およびＢ画像信号が取得され、そ
れぞれ、画像メモリ434 のＧ画像信号の記憶領域およＢ
画像信号の記憶領域へ記憶される。

【０１１９】３色の画像信号が画像メモリ434 に記憶さ
れると、色情報・輝度情報生成手段435にて、３色の画
像信号から色情報および輝度情報が生成される。通常画
像合成部436 では、色情報および輝度情報から通常画像
信号を生成し、ビデオ信号処理回路437 へ出力する。通
常画像信号はビデオ信号に変換されて、モニタ180 に出
力され、カラー画像である通常画像14として表示され
る。

【０１２０】次に蛍光診断画像を表示する際の動作につ
いて説明する。コントローラ460 からの信号に基づき、
照明ユニット420 から励起光Ｌｅが射出され、観察部10
へ照射される。

【０１２１】励起光Ｌｅを照射されることにより生じる
観察部10からの蛍光は、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 上
に蛍光像Ｚｊとして結像される。ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子207 から出力された信号（以下広帯域画像信号と記
載）は、蛍光画像処理ユニット440 の信号処理回路441
で、プロセス処理を施され、A/D 変換回路442 でデジタ
ル信号に変換される。補正手段443 においては、予め記
憶された３次元ルックアップテーブルと、ＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子207 から出力された画像信号の信号値と、信
号特性検出部205 から入力された検出信号の平均値と、
温度センサ304 による検出温度とに基づいて電荷増倍率
１００倍に相当する補正値が求められ、画像メモリ434
において各画素毎に記憶される。

【０１２２】色情報生成手段445 では、画像メモリ434
に記憶されている広帯域画像信号と、色情報・輝度情報
生成手段435 から読み出した通常画像の輝度情報 に基
づいて色情報を生成する。蛍光診断画像合成部446 で
は、色情報生成手段445で生成された色情報と、色情報
・輝度情報生成手段435から読み出した輝度情報から蛍
光診断画像を合成し、ビデオ信号処理回路437 へ出力す
る。蛍光診断画像信号はビデオ信号に変換されて、モニ
タ180 に出力され、疑似カラー画像である蛍光診断画像
15として表示される。

【０１２３】また、本実施の形態においては、図９の
（ａ）から（ｄ）に示すように、面順次光（Ｒ光、Ｇ光
またはＢ光）による露光と、励起光による露光が、１／
３０ｓ毎に時分割で行われる。通常像の画像信号として
は、有効画像信号と無効画像信号が交互に読み出され、
有効画像信号のみが使用される。またハーフミラー108
により光が分割されているため、通常光による露光の際
に、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 にも通常光が入射され
てしまう。この通常光による露光により、ＣＭＤ−ＣＣ
Ｄ撮像素子207 には、不要な電荷が蓄積されてしまう。
このため、電荷クリア手段としてのコントローラ460
は、図９の（ｅ）に示すように、励起光が照射される直
前に、リセットパルスをＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 に
印加し、不要な電荷をクリアしている。従って、不要電
荷の影響の少ないＳ／Ｎの向上した画像を取得すること
ができる。また、リセットパルスによる電荷クリアが、
光学的シャッタの役割を果たすので、物理的シャッタが
不要となり、固体撮像素子の配置の自由度が向上する。

【０１２４】なお、蛍光診断画像15は、蛍光像の広帯域
画像信号の信号強度と通常像の輝度情報に基づいて、表
示色が変化し、通常像の輝度情報に応じて輝度が変化す
る疑似カラーで表示されている。正常組織から発せられ
た蛍光と、病変組織から発せられた蛍光の表示色の差異
が明らかになるような疑似カラーを設定することによ
り、例えば正常組織から発せられた蛍光を白色に表示
し、病変組織から発せられた蛍光はピンクあるいは他の
色として表示できる。このため、観察者は病変組織を容
易に認識することができる。また、通常像の輝度情報に
応じて輝度が異なるため、観察部の凹凸や、距離感を備
えた蛍光診断画像を表示することができる。

【０１２５】以上の説明であきらかなように、本実施形
態における蛍光内視鏡装置においては、補正手段433 お
よび443 において、予め取得した補正データと、電荷増
倍率制御信号の電圧ピーク値と、固体撮像素子の温度に
基づいて、電荷増倍率を補正し、所望の電荷増倍率で増
倍した場合と同一の信号値を得ることができる。このた
め、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子206 と207 間における電荷
増倍率の比率のバラツキにより、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素
子206により撮像した画像信号と、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像
素子207 により撮像した画像信号間の演算値に誤差が生
じることが防止でき、蛍光収率を反映した蛍光診断画像
を表示することができる。

【０１２６】また、励起光が照射される前に、通常光の
照射によりＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 に蓄積された不
要電荷をクリアしているため、不要電荷の影響の少ない
Ｓ／Ｎの向上した蛍光画像を取得することができる。ま
た、電荷クリア動作を光学的シャッタとして使用するこ
とができるので、ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子207 の配置の
自由度が向上する。さらに、補正データがスコープ部40
0 に記憶されているため、プロセッサ部４では、接続さ
れたスコープ部毎に、補正データを取り込むのみで、各
スコープ部に合わせた補正を行うことができる。

【０１２７】なお、本実施の形態では、スコープ部400
のメモリ111 にそれぞれのスコープ部の補正データ（３
次元ルックアップテーブル）を記憶させたが、変型例と
して、補正データを各スコープ部ＩＤ番号と対応させて
ネットワークのサーバに記憶させ、スコープ部のメモリ
には、各スコープ部のＩＤ番号のみを予め記憶させるも
のとすることもできる。この場合には、スコープ部400
をプロセッサ部４に装着した際に、コントローラ460
は、メモリ111 からスコープ部400 のＩＤ番号と対応さ
せた補正データをネットワークを介してサーバから読み
出し、補正手段433 および443 へ記憶させればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の具体的な実施の形態である
蛍光内視鏡装置の概略構成図

【図２】第１の具体的な実施の形態の蛍光内視鏡装置に
使用されるＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子の概略構成図

【図３】本発明による第２の具体的な実施の形態である
蛍光内視鏡装置の概略構成図

【図４】本発明による第３の具体的な実施の形態である
蛍光内視鏡装置の概略構成図

【図５】ルックアップテーブルの説明図

【図６】ルックアップテーブルの説明図

【図７】本発明による第４の具体的な実施の形態である
蛍光内視鏡装置の概略構成図

【図８】３次元ルックアップテーブルの説明図

【図９】撮像タイミングの説明図

【符号の説明】

１,２,３,４ プロセッサ部 10 観察部 11,12,13,15 蛍光診断画像 14 通常画像 21 受光部 22 蓄積部 23 水平転送部 24 電荷増倍部 25 出力部 31,33 垂直転送ＣＣＤ 35 水平転送ＣＣＤ 36 電荷増倍セル 100,200,300,400 スコープ部 106,107,206,207 ＣＭＤ−ＣＣＤ撮像素子 111 メモリ 120,220,420 照明ユニット 130,230,330,440 蛍光画像処理ユニット 150,250 ＣＣＤ駆動ユニット 160,260,360,460 コントローラ 190 モニタ 151,152,251,252 ＣＣＤドライバ 204,205 信号特性検出部 240,433,443 補正手段 304 温度センサ 339,340 ダークノイズ補正手段 430 通常画像処理ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 23/26 Ｇ０２Ｂ 23/26 Ｄ Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｃ 7/18 7/18 Ｍ Ｆターム(参考） 2G043 AA03 BA16 CA05 EA01 FA01 GA08 GB21 HA01 HA05 JA03 KA02 LA03 2H040 BA00 CA02 CA11 CA12 CA22 DA12 GA02 GA03 GA11 4C061 CC06 HH51 LL02 LL08 MM01 MM03 NN01 NN05 QQ02 QQ03 QQ04 QQ07 SS10 SS18 SS21 WW08 WW10 WW17 5C022 AA09 AB15 AB31 AC42 AC69 5C054 AA01 AA07 CC04 CC07 CH03 CH09 EA01 ED05 FB05 HA12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光を観察部に照射する第１の光照
   射手段と、前記第１の光の照射により前記観察部から発
   せられた再輻射光に基づく光学像を撮像する第１の固体
   撮像手段と、第２の光を観察部に照射する第２の光照射
   手段と、前記第２の光の照射により前記観察部から発せ
   られた再輻射光に基づく光学像を撮像する第２の固体撮
   像手段と、前記第１の固体撮像手段により撮像された画
   像と前記第２の固体撮像手段により撮像された画像間の
   演算を行う演算手段とを備えた内視鏡装置において、 前記第１の固体撮像手段が第１の増倍率制御信号に基づ
   いて信号電荷を増倍する電荷増倍手段を有し、前記第２
   の固体撮像手段が第２の増倍率制御信号に基づいて信号
   電荷を増倍する電荷増倍手段を有するものであり、 前記第１の固体撮像手段における電荷増倍率と前記第２
   の固体撮像手段における電荷増倍率の比率を補正する増
   倍率補正手段を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
2. 【請求項２】 前記増倍率補正手段が、前記第１の固体
   撮像手段における電荷増倍率の変動を補正し、かつ前記
   第２の固体撮像手段における電荷増倍率の変動を補正す
   るものであることを特徴とする請求項１記載の内視鏡装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１の増倍率制御信号の信号特性を
   検出する第１の信号特性検出手段と、 前記第２の増倍率制御信号の信号特性を検出する第２の
   信号特性検出手段とを備え、 前記増倍率補正手段が、前記第１の信号特性検出手段お
   よび第２の信号特性検出手段の検出結果に基づいて、前
   記電荷増倍率の比率を補正する第１の補正手段を備えた
   ものであることを特徴とする請求項１または２記載の内
   視鏡装置。
4. 【請求項４】 前記第１の固体撮像手段および前記第２
   の固体撮像手段の温度を検出する温度検出手段を備え、 前記増倍率補正手段が、前記温度検出手段の検出結果に
   基づいて、前記電荷増倍率の比率を補正する第２の補正
   手段を備えたものであることを特徴とする請求項１から
   ３いずれか１項記載の内視鏡装置。
5. 【請求項５】 前記第１の固体撮像手段および前記第
   ２の固体撮像手段の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記第１の固
   体撮像手段および第２の固体撮像手段のダークノイズを
   補正するダークノイズ補正手段を備えたことを特徴とす
   る請求項１から４いずれか１項記載の内視鏡装置。
6. 【請求項６】 前記第１の固体撮像手段または第２の固
   体撮像手段が、不要電荷をクリアする電荷クリア手段を
   備えたものであることを特徴とする請求項１から５いず
   れか１項記載の内視鏡装置。
7. 【請求項７】 前記第１の光照射手段が、前記光として
   波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射す
   るものであり、 前記第１の固体撮像手段が、前記励起光の照射により、
   前記観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像す
   るものであることを特徴とする請求項１から６いずれか
   １項記載の内視鏡装置。
8. 【請求項８】 前記第２の光照射手段が、前記光として
   波長４００nm〜４２０nmの励起光を前記観察部に照射す
   るものであり、 前記第２の固体撮像手段が、前記励起光の照射により、
   前記観察部から発せられた蛍光に基づく蛍光像を撮像す
   るものであることを特徴とする請求項７記載の内視鏡装
   置。