JP2015054038A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合においても、観察画像の明るさの変動を抑制することができる内視鏡装置を提供する。【解決手段】蛍光画像明るさ算出回路６２ａと参照光画像明るさ算出回路６２ｂにより算出された蛍光画像及び参照光画像の明るさは、係数格納メモリ６４に格納された第１の係数ｋ１及び第２の係数ｋ２（但しｋ１＜ｋ２）がそれぞれ乗算された後、加算されて調光対象の明るさが算出され、更にゲイン算出回路４７を経て調光目標値に設定するための調光信号又はゲインを算出して、照明光量、撮像部のゲイン等を調整する。【選択図】図４

Description

本発明は、蛍光観察を行う内視鏡装置に関する。

近年、医療分野などにおいて内視鏡は広く用いられるようになっている。また、通常の可視光の照明のもとで観察する場合とは異なる情報を得るために、励起光の照明により励起される蛍光を観察する内視鏡装置が用いられる場合がある。
第１の従来例としての特開２００３−５２８号公報においては、複数の異なる波長域の蛍光画像間の比率から色相画像を求め、参照光の照射により得られる参照光反射画像の光強度から明度画像を求め、両画像を合成して合成画像を得るに際し、反射画像の測定精度を高めて、より正確な合成画像を取得するようにしている。
また、第２の従来例としてのＷＯ２０１１−０４８８８６号公報においては、複数の蛍光画像と、１つの蛍光画像と参照光による参照光画像とを合成した合成画像を生成し、また複数の蛍光画像と参照光画像の明るさを個別に調整可能にした蛍光観察装置を開示している。

特開２００３−５２８号公報 ＷＯ２０１１−０４８８８６号公報

内視鏡装置においては、表示部に表示される合成画像等の明るさを目標とする明るさに調整する明るさ調整機構を備えているが、第１の従来例及び第２の従来例とも、術者が内視鏡の撮像部により撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合、観察画像の明るさが大きく変動する欠点がある。
自家蛍光内視鏡（従来）は、観察対象が自家蛍光であるため、観察において蛍光のある/なしが発生せず、明るさの変動は発生しない。一方、本システムでは蛍光薬剤利用を想定しており、蛍光薬剤の利用により観察領域により蛍光のある/なしが発生し、これにより色調の変化が自家蛍光観察に比べて大きい。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、撮像部により撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合においても、観察画像の明るさの変動を抑制することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る内視鏡装置は、励起光により励起され、蛍光を発する蛍光物質が投与された被検体に、前記励起光と前記被検体の形態情報を取得するための参照光とを照明光として出射する照明部と、前記励起光により励起された前記蛍光物質からの蛍光を受光して蛍光撮像情報を生成し、さらに前記参照光が照明された前記被検体からの光を受光して参照光撮像情報を生成する撮像部と、前記蛍光撮像情報に基づいて生成される蛍光画像情報と、前記参照光撮像情報に基づいて生成される参照光画像情報とを重畳した重畳画像を生成する重畳画像生成部とを有する内視鏡装置であって、前記撮像部において生成された前記蛍光撮像情報又は前記蛍光画像情報の明るさに第１の係数を乗じた第１の明るさと、前記撮像部において生成された前記参照光撮像情報又は前記参照光画像情報の明るさに第２の係数を乗じた第２の明るさと、の和である調光基準値を算出する調光基準値算出部と、前記調光基準値算出部において算出された前記調光基準値が所定の明るさに対応する調光目標値に到達するように、前記調光基準値に乗じる係数を算出するゲイン算出部と、を有し、前記第１の係数は前記第２の係数に比べて小さいことを特徴とする。

本発明によれば、撮像部により撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合においても、観察画像の明るさの変動を抑制することができる。

図１は本発明の第１の実施形態の内視鏡装置の全体構成を示す図。 図２は回転フィルタ等に設けたフィルタの透過特性を示す図。 図３は術者がモニタを観察する様子を示す図。 図４は調光回路の構成例を示すブロック図。 図５は第１の実施形態の処理内容を示すフローチャート。 図６は本発明の第２の実施形態の内視鏡装置の全体構成を示す図。 図７は本発明の第２の実施形態の変形例の内視鏡装置の全体構成を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように本発明の第１の実施形態の内視鏡装置１は、被検体の体腔内に挿入され、患部等の被写体を撮像する内視鏡２と、内視鏡２に対して照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２の撮像手段を駆動すると共に、撮像手段の出力信号に対する信号処理を行う信号処理装置としてのプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される画像信号を表示する表示手段又は表示部を構成するモニタ５と、を有する。なお、光源装置３とプロセッサ４とを１つの筐体内に収納しても良いし、別体にしても良い。
内視鏡２は細長の挿入部１１と、この挿入部１１の後端に設けられた操作部１２と、この操作部１２から延出されるユニバーサルケーブル１３とを有する。

挿入部１１内には照明光を伝送するライトガイド１４が挿通され、このライトガイド１４は、操作部１２，ユニバーサルケーブル１３を挿通され、その後端が光源装置３に着脱自在に接続される。
光源装置３は、蛍光観察を行い易いように、蛍光観察用照明光としての励起光と、参照光とを発生し、発生した照明光をライトガイド１４の後端に供給（入射）する。
光源装置３は、ランプ点灯回路１６により赤外領域と可視領域を含む光を発生するランプ１７を有し、このランプ１７の光はその照明光路上に配置された光量を絞る絞り１８，回転フィルタ１９を通り、集光レンズ２０により集光されてライトガイド１４の後端に入射する。
回転フィルタ１９は、モータ２１の回転軸に連結され、回転フィルタ制御回路２２は回転フィルタ１９が一定速度で回転するようにモータ２１の回転を制御する。

また、絞り１８は、絞り制御回路２３により、絞り１８の開口量を制御し、絞り１８を通る光量を調整する。回転フィルタ１９は、円板の周方向に蛍光観察用モード用の照明光を生成するために励起光を透過する励起光フィルタ２５と参照光を透過する参照光フィルタ２６とが設けてある。
図２は、励起光フィルタ２５と参照光フィルタ２６との透過特性を示す。本実施形態においては、励起光フィルタ２５は、赤（Ｒ）の波長領域の光を透過し、参照光フィルタ２６は緑（Ｇ）の波長領域の光を透過する。
また、図２においては、後述するように励起光カットフィルタ３４の透過特性も示す。この励起光カットフィルタ３４は、励起光フィルタ２５を通った照明光が撮像部３６に入射しないように赤（Ｒ）の波長領域の光を遮断し、かつ（患部３２側で反射された）参照光を通過する特性を有する。

ライトガイド１４は、その後端に入射された照明光を伝送して、挿入部１１の先端部１１ａの照明窓３０ａの内側に配置した先端面からさらに照明レンズ３１を経て照明窓３０ａの前方側に出射し、患部３２等を照明する。照明窓３０ａは、被検体を構成する患部３２等の観察部位に、励起光と参照光とを照明光として照射する照明部を形成する。なお、蛍光観察を行う場合には、被検体を構成する患部３２等の観察部位に、蛍光を発する蛍光物質が投与される。この蛍光物質は、例えば癌等の病変組織に集積し易い特性を有する。そして、照明窓３０ａから励起光の照射による照明により、蛍光物質は蛍光を発生する。
先端部１１ａには照明窓３０ａに隣接して観察窓３０ｂが配置され、この観察窓３０ｂには対物レンズ３３及び励起光カットフィルタ３４が配置され、対物レンズ３３の結像位置に撮像素子としての例えば電荷結合素子（ＣＣＤと略記。）３５が配置されている。後述するように撮像素子としてＣＣＤ３５の代わりにＣＭＯＳイメージャを採用しても良い。

対物レンズ３３、励起光カットフィルタ３４及びＣＣＤ３５は撮像情報を生成する撮像部３６を形成する。つまり、撮像部３６は、励起光により励起された前記蛍光物質から発する蛍光を受光して蛍光撮像情報としての蛍光の撮像信号を生成し、さらに前記参照光が照明された患部３２等の被検体から反射された光を受光して参照光撮像情報としての参照光の撮像信号を生成する。
なお、狭義には、ＣＣＤ３５が撮像部３６を形成すると定義することができる。
ＣＣＤ３５は挿入部１１、操作部１２，ユニバーサルケーブル１３内を挿通された信号線を介して、プロセッサ４と着脱自在に接続される。プロセッサ４は、ＣＣＤ駆動回路４１を有し、このＣＣＤ駆動回路４１が生成したＣＣＤ駆動信号をＣＣＤ３５に印加し、ＣＣＤ３５は、ＣＣＤ駆動信号の印加により撮像面に結像された光学像を光電変換して撮像情報となるアナログの撮像信号を出力する。
撮像信号は、プロセッサ４内のアナログ処理回路４２に入力され、プリアンプによる増幅、相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理がされた後、Ａ／Ｄ変換回路４３によりデジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換回路４３の出力信号は、デジタル処理回路４４に入力され、γ補正や、輪郭強調などの処理が行われると共に、調光回路（又は測光回路）４５に入力され、調光するための調光信号を生成する。調光回路４５は、この調光回路４５に入力される画像信号の明るさを算出（検出）し、観察に適した所定の明るさに調整するための調光信号を生成する。
調光回路４５は、観察に適した所定の明るさの観察画像を得るために、この調光回路４５に入力される画像信号の明るさとなる調光基準値を算出又は生成する調光基準値算出部を構成する調光基準値算出回路４６と、この調光基準値算出回路４６により算出された調光基準値が、所定の明るさの目標値に到達するように、該調光基準値に乗じる係数としてのゲインを算出するゲイン算出部を構成するゲイン算出回路４７とを有し、ゲイン算出回路４７は、算出したゲインを調光信号として出力する。

調光回路４５は、生成した調光信号を明るさ調整部としての光源装置３の絞り制御回路２３と感度制御回路４８に出力する。感度制御回路４８は、調光信号に応じて、ＣＣＤ３５の感度を上げるように、ＣＣＤ駆動回路４１を介してＣＣＤ３５の感度を制御する。なお、図１の図示例では、感度制御回路４８が調光信号に応じてＣＣＤ駆動回路４１を介してＣＣＤ３５の感度を制御する構成例を示しているが、感度制御回路４８が調光信号に応じてＣＣＤ３５の出力信号に対して、増幅するアンプのゲインを可変制御するようにしても良い。
デジタル処理回路４４の出力信号は、切替を行うセレクタ５１を介して同時化メモリ５２ａ，５２ｂに入力される。
セレクタ５１及び同時化メモリ５２ａ，５２ｂは、回転フィルタ制御回路２２による回転フィルタ１９の回転に同期して切り替えられる。なお、図１に示すように回転フィルタ制御回路２２は、ＣＣＤ駆動回路４１、調光回路４５及び感度制御回路４８に対して、回転フィルタ１９の回転に同期した同期信号を送り、ＣＣＤ駆動回路４１、調光回路４５及び感度制御回路４８は、この同期信号に同期して動作する。

励起光の照明期間の終了時にＣＣＤ３５により撮像された蛍光の撮像信号は、アナログ処理回路４２等で信号処理されて蛍光の画像信号となり、同時化メモリ５２ａに格納され、参照光の照明期間の終了時にＣＣＤ３５により撮像された参照光の撮像信号は、アナログ処理回路４２等で信号処理されて同時化メモリ５２ｂに格納される。両同時化メモリ５２ａ，５２ｂに格納された画像信号は同時に読み出され、マトリクス回路５３に入力され、予め設定されたマトリクス係数を用いてＲ，Ｇ，Ｂ（青）の色信号に変換される。後述するようにマトリクス回路５３は、蛍光の画像信号と参照光の画像信号とを異なる色信号に割り当てる。
マトリクス回路５３により変換されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号は、Ｄ／Ａ変換回路５４ａ，５４ｂ，５４ｃによりアナログのＲ，Ｇ，Ｂの色信号に変換される。

Ｄ／Ａ変換回路５４ａ，５４ｂ，５４ｃにより変換されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号は、重畳画像生成手段（又は重畳画像生成部）としての重畳画像生成回路５５を構成する加算回路５５ａ，５５ｂ，５５ｃに入力される。なお、図１の構成例では、重畳画像生成回路５５は、加算回路５５ａ，５５ｂ，５５ｃから構成されているが、さらにマトリクス回路５３，Ｄ／Ａ変換回路５４ａ，５４ｂ，５４ｃを含む構成（図６参照）にしても良い。
上記撮像部３６による撮像信号から生成される撮像画像（又は内視鏡画像）に相当する画像信号は、加算回路５５ａ，５５ｂ，５５ｃを経てモニタ５のＲ，Ｇ，ＢチャンネルＲｃｈ，Ｇｃｈ，Ｂｃｈに出力され、図３に示すようにモニタ５の表示面（表示エリア）５ａにおける内視鏡画像表示エリア５ｂに、蛍光画像６ａと参照光画像６ｂとが重畳して表示される。

図３は、内視鏡画像表示エリア５ｂに、蛍光画像６ａと、参照光画像６ｂとが重畳して観察画像として表示された様子を模式的に示す。内視鏡画像表示エリア５ｂは、撮像部３６により撮像された蛍光撮像情報に基づく蛍光画像６ａ及び撮像部３６により撮像された参照光撮像情報に基づく参照光画像６ｂが表示される。蛍光画像６ａに対して患部３２の構造等の形態情報を有する参照光画像６ｂを重畳することにより、術者Ｄが観察画像を観察した場合、蛍光画像６ａが存在する領域等を把握し易くなる。
また、表示面５ａは、八角形の内視鏡画像表示エリア５ｂと、その周囲の表示エリアとしての周囲表示エリア５ｃとから構成され、この周囲表示エリア５ｃにおける一部の領域に患者情報６ｃが表示される。
また、本実施形態においては、モニタ５の周囲における術者Ｄがモニタ５を観察する環境（つまり術者環境）の明るさ情報を測定又は検出する明るさ測定部としての明るさ検出センサ（単に明るさセンサと略記）５６を有する。

明るさセンサ５６により検出された明るさ情報は、プロセッサ４内の調整部５７に入力され、調整部５７により生成された調整信号は加算回路５５ａ，５５ｂ，５５ｃに入力される。加算回路５５ａ，５５ｂ，５５ｃは、撮像部３６により撮像した撮像信号から生成した画像信号に、調整部５７により生成した周囲表示エリア５ｃに表示される画像としての周囲画像６ｄの彩度を調整する。
図３は、モニタ５の表示面５ａを術者Ｄが観察する様子を示すと共に、モニタ５の表示面５ａ近傍の明るさを明るさセンサ５６が検出している様子を示している。
調整部５７は、明るさセンサ５６の検出信号における例えば明るさレベル又は輝度レベルに対応した変換信号に変換する変換回路５７ａと、変換信号の大きさに応じた彩度を調整するデータを予め格納したテーブル５７ｂと、テーブル５７ｂから読み出されたデータにより、彩度が調整された周囲画像信号を生成する周囲画像生成部５７ｃとを有する。周囲画像生成部５７ｃから出力される周囲画像信号は、加算回路５５ａ，５５ｂ，５５ｃに入力され、周囲画像信号により周囲表示エリア５ｃに表示される周囲画像６ｄの彩度が調整される。
換言すると、調整部５７は、明るさ測定部を構成する明るさセンサ５６により測定（又は検出）された明るさに応じた彩度の調整量の情報を格納する格納部としてのテーブル５７ｂを有し、明るさセンサ５６による明るさと、該明るさに対応するテーブル５７ｂに格納された調整量とに基づき、前記内視鏡表示エリア５ｂに表示される重畳画像の周囲の領域としての周囲表示エリア５ｃに表示される周囲画像６ｄの彩度を調整する周囲画像生成部５７ｃを有する。

本実施形態においては、明るさセンサ５６により検出される術者環境の明るさが明るくなる程、調整部５７において周囲画像６ｄの彩度を高くして、術者環境が変化した場合においても、術者がモニタ５の表示面５ａを観察する場合の色覚が変化しないと感じるようにしている。このようにすることにより、術者環境が変化した場合においても、術者は、色覚的には変化が抑制されるように感知し、術者の眼の疲れを低減することができるようにする。また、本実施形態における調光回路４５の構成を図４に示す。
調光基準値算出回路４６は、切替スイッチ６１と、蛍光画像明るさ算出回路６２ａと、参照光画像明るさ算出回路６２ｂと、乗算回路６３ａ，６３ｂと、係数格納メモリ６４と、加算回路６５とから構成される。蛍光を撮像する撮像信号と参照光を撮像する撮像信号とはＡ／Ｄ変換回路４３を経た画像信号となり、回転フィルタ制御回路２２からの切替信号に同期して切り替えられる調光基準値算出回路４６を構成する切替スイッチ６１を経て蛍光画像明るさ算出回路６２ａと、参照光画像明るさ算出回路６２ｂとに交互に入力される。

蛍光画像明るさ算出回路６２ａと、参照光画像明るさ算出回路６２ｂとはそれぞれ蛍光の画像信号と参照光の画像信号との１〜数フレーム期間における蛍光画像と参照光画像の平均の明るさを算出する。このため、蛍光画像明るさ算出回路６２ａと、参照光画像明るさ算出回路６２ｂとは、それぞれ積算回路により構成することができる。蛍光画像明るさ算出回路６２ａにより算出された蛍光画像の平均の明るさ（第１の明るさとも言う）と、参照光画像明るさ算出回路６２ｂにより算出された参照光画像の平均の明るさ（第２の明るさとも言う）とは、それぞれ乗算回路６３ａ，６３ｂに入力され、係数格納メモリ６４に格納された第１の係数ｋ１と第２の係数ｋ２とそれぞれ乗算される。
乗算回路６３ａ，６３ｂによりそれぞれ乗算された第１の明るさと、第１の明るさは加算回路６５により加算されて、調光回路４５に入力される調光対象となる画像の明るさとしての調光基準値（又は調光算出値）として出力される。

調光基準値は、ゲイン算出回路４７を構成する除算回路６７に入力される。この除算回路６７には、ゲイン算出回路４７を構成する調光目標値格納メモリ６８に予め格納された調光目標値が入力され、除算回路６７は、調光目標値を調光基準値で除算して、前記調光基準値が調光目標値に到達するのに要する係数としてのゲインを算出し、このゲインを調光信号として出力する。
ゲイン算出回路４７から出力される調光信号により、照明光の照明光量と、撮像部３６による感度又はゲイン等を調整する明るさ調整部を形成している。この明るさ調整部は、調光回路４５に入力される画像信号に基づいて算出された現在の画像の明るさとしての調光基準値に基づいて生成した調光信号により、照明光量等を調整して、目標明るさ目標値としての調光目標値に近づけるように明るさ調整を行う。
具体的には、調光回路４５は、調光信号により感度制御回路４８及びＣＣＤ駆動回路４１を介してＣＣＤ３５のゲイン（又は撮像ゲイン）を制御（調整）すると共に、絞り制御回路２３を介して絞り１８を通る照明光を（調整）する。
例えば、調光信号が１より大きい場合には、この調光信号はＣＣＤ３５のゲインを大きくするように制御（調整）し、また絞り１８の開口量を大きくして、絞り１８を通る照明光の光量を増大させる。

一方、調光信号が１より小さい場合には、この調光信号はＣＣＤ３５のゲインを小さくするように制御（調整）し、また絞り１８の開口量を小さくして、絞り１８を通る照明光の光量を減少させる。また、調光信号が１の場合には、その状態を維持するように制御（調整）する。
なお、本実施形態においては、光源装置３内で照明光の照明光量を調整することにより、照明窓３０ａから出射される励起光と参照光との各照明光量を調整するようにしているが、ランプ１７から照明窓３０ａに至る途中において照明光量を調整するようにしても良い。
このように制御することにより、調光信号が１になるように調光する明るさ調整部を備える。
また、本実施形態においては、上記係数格納メモリ６４に格納した第１の係数ｋ１と第２の係数ｋ２とを、少なくともｋ１＜ｋ２の条件を満たすように設定している。つまり、本実施形態においては、第１の係数ｋ１は、第２の係数ｋ２に比較して小さくなるように設定している。本実施形態においては、例えばｋ１＝０．５，ｋ２＝１．５に設定している。この場合、第１の係数は、第２の係数の数分の１（例えば１／３）に設定されている。この数値の場合に限定されるものでない。

そして、このように係数の設定を行うことにより、蛍光を発生する蛍光発生量が多い領域から蛍光発生量が少ない領域を撮像するように撮像する領域が移動又は変化したような場合にも、調光信号のレベルの変動量を抑制できるようにしている。換言すると、画像の明るさを、蛍光画像よりも参照光（又は反射光）画像の重みを大きくして定義し、かつその明るさが明るさ目標値からずれた場合には、明るさ目標値に到達させるように調整するようにしているので、蛍光画像成分による画像の明るさに寄与する割合が小さくなり、蛍光画像成分の明るさに起因する画像の明るさの変動量を抑制できる。
また、本実施形態においては、上記マトリクス回路５３は、蛍光の画像信号Ｓｆと参照光の画像信号Ｓｒとから以下の変換式１によりＲ，Ｇ，Ｂの色信号に変換する。
［式１］

上記変換式１により生成されるＲの色信号は、蛍光の画像信号Ｓｆに係数ｋ３（＝０．４１）が乗じられ、Ｇの色信号は、参照光の画像信号Ｓｒに係数ｋ４（＝０．８７）が乗じられ、Ｂの色信号は、参照光の画像信号Ｓｒに係数ｋ５（＝０．９７）が乗じられて生成される。
つまり、蛍光の画像信号を係数ｋ３を乗算したＲの色信号を生成すると共に、参照光の画像信号を係数ｋ３よりも大きな係数ｋ４又はｋ５を乗算したＧ，Ｂの色信号を生成して、表示部を構成するモニタ５におけるＲ，Ｇ，Ｂのチャンネルに出力するようにしている。また、本実施形態においては、蛍光の画像信号と参照光の画像信号とを重畳した重畳画像の画像信号を生成する場合、表示部で疑似カラー表示する際、マトリクス回路５３により互いに異なる色に割り当てて重畳画像を生成するようにしている。

本実施形態の内視鏡装置１は、励起光により励起され、蛍光を発する蛍光物質が投与された被検体を形成する患部３２に、前記励起光と前記被検体の形態情報を取得するための参照光とを照明光として出射する照明部を構成する照明窓３０と、前記励起光により励起された前記蛍光物質からの蛍光を受光して蛍光撮像情報を生成し、さらに前記参照光が照明された前記被検体からの光を受光して参照光撮像情報を生成する撮像部３６と、蛍光撮像情報と参照光撮像情報とを重畳した重畳画像を生成する重畳画像生成部を構成する重畳画像生成回路５５とを有する内視鏡装置であって、前記撮像部３６において生成された蛍光撮像情報の明るさに第１の係数を乗じた第１の明るさと、前記撮像部において生成された参照光撮像情報の明るさに第２の係数を乗じた第２の明るさと、の和である調光基準値を算出する調光基準値算出部と、前記調光基準値算出部において算出された前記調光基準値が所定の明るさの調光目標値に到達するように、前記調光基準値に乗じる係数を算出するゲイン算出部と、を有し、前記第１の係数は前記第２の係数に比べて小さいことを特徴とする。

次に図５を参照して本実施形態の動作を説明する。
内視鏡装置１の電源が投入され、内視鏡装置１の各部は動作状態となる。なお、患部３２には、内視鏡２による検査前に、予め、蛍光物質が投与されている。
光源装置３は、ランプ１７が点灯し、またモータ２１により回転フィルタ１９が一定速度で回転する。そして、ステップＳ１に示すように光源装置３は励起光と参照光との照明光を交互に発生する。
ステップＳ２に示すように撮像部３６を構成するＣＣＤ３５は、励起光の照明により、患部３２側から発せられる蛍光を撮像して、蛍光の撮像信号を生成すると共に、参照光の照明により、患部３２側から反射された参照光を撮像して、参照光の撮像信号を生成する。
蛍光の撮像信号と参照光の撮像信号は、プロセッサ４内のアナログ処理回路４２，Ａ／Ｄ変換回路４３，デジタル処理回路４４等を経て信号処理されて蛍光の画像信号と参照光の画像信号が生成される。蛍光の画像信号と参照光の画像信号は、同時化メモリ５２ａ，５２ｂにそれぞれ格納される。

同時化メモリ５２ａ，５２ｂに格納された蛍光の画像信号と参照光の画像信号は、同時に読み出され、マトリクス回路５３によって式１のように変換されてＲ，Ｇ，Ｂの色信号が生成される。
ステップＳ３に示すようにＲ，Ｇ，Ｇの色信号は、重畳画像生成回路５５を経てモニタ５に出力され、モニタ５の内視鏡画像表示エリア５ｂには、図３に示すように蛍光画像６ａと参照光画像６ｂとが重畳して表示される。
また、ステップＳ４に示すように調整部５７は、明るさセンサ５６により検出された明るさ情報に基づいて周囲表示エリア５ｃの周囲画像６ｄの彩度を調整する。
一方、上記Ａ／Ｄ変換回路４３により変換された蛍光の画像信号と参照光の画像信号とは調光回路４５に入力され、ステップＳ５に示すように調光基準値算出回路４６は、第１の係数ｋ１及び第２の係数ｋ２を用いて調光基準値を算出する。

また、ステップＳ６に示すようにゲイン算出回路４７は、調光基準値を調光目標値に到達させるために乗じる係数としてのゲインを算出する。
ステップＳ７に示すように調光回路４５は算出したゲインを調光信号として感度制御回路４８と、絞り制御回路２３に出力し、調光回路４５に入力される画像信号から生成れる明るさとしての調光基準値を調光目標値に到達させる（一致させる）ように調光処理を開始する。調光処理が開始すると、以下のステップＳ８とＳ９の処理を行う。ステップＳ８において感度制御回路４８と絞り制御回路２３は、ゲインが１であるか否かを判定する。
ゲインが１でない場合には、ステップＳ９においてゲインの値に応じて感度制御回路４８と絞り制御回路２３は、ＣＣＤ３５の感度の調整と、絞り１８による照明光量を調整し、次のステップＳ１０の処理に移る。

上述したように本実施形態においては、第１の係数ｋ１を第２の係数ｋ２に比較して小さくする条件を満たすように設定しているので、例えば撮像部３６を病変部を中心に観察している状態から病変部の周囲側を観察する状態に観察視野を移動したような場合には、内視鏡画像表示エリア５ｂにおける蛍光画像６ａの領域が移動し、その領域が小さくなり、その領域が殆ど無くなる場合もあり得る。
本実施形態においては、上記のように第１の係数ｋ１と第２の係数ｋ２とを設定して調光基準値を算出しているので、蛍光画像６ａの領域が小さくなるために蛍光画像６ａによる明るさが減少しても、上記の条件を満たさないような調光基準値を設定した場合に比較して、調光基準値の変化量を抑制することができる。
換言すると、本実施形態においては、調光基準値を主に参照光の画像信号の明るさに基づいて決定するようにしているので、蛍光を発生する領域が変化した場合に、調光基準値はあまり大きく変化しないし、調光目標値からのずれ量も抑制される。そのため、調光回路４５により調光を行った際の観察画像の明るさの変動を抑制することができる
。

一方、ステップＳ８においてゲインが１である場合には、感度制御回路４８と絞り制御回路２３は、ステップＳ９の処理を行うこと無く、ステップＳ１０の処理に移る。
ステップＳ１０において、電源ＯＦＦにされていない場合には、ステップＳ１又はＳ２の処理に戻り、上述した処理を続行し、電源がＯＦＦにされた場合には、図５の処理を終了する。
このように動作する第１の実施形態によれば、撮像部３６により撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合においても、観察画像の明るさの変動を抑制することができる。
また、マトリクス回路５３は、係数ｋ３よりも係数ｋ４，ｋ５を大きく条件を満たすように設定しているので、撮像部３６により撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合においても、観察画像の色調の変動を、この条件を満たさない場合よりも抑制することができる。
また、調光ウェイトが小さい（調光によって明るさの変動を抑制しづらい）蛍光画像にかかる係数を参照光画像にかかる係数に対して相対的に下げることで、変動の絶対値（色調変動への影響度）を下げ、出力画像の色調変動を抑制することが出来る。

また、本実施形態によれば、明るさセンサ５６により術者Ｄがモニタ５の表示面５ａ等を観察している環境の明るさを検出し、検出した明るさに応じて周囲画像６ｄの彩度を調整するようにしているので、環境の明るさが変化した場合にもその変化量を抑制したように術者Ｄが色覚し、環境の明るさの変化による術者Ｄの眼の疲れを軽減することができる。
図１に示した構成においては、調光回路４５が生成する調光信号により、撮像部３６を構成するＣＣＤ３５の感度やゲインを調整すると共に、絞り１８を通る照明光量を調整することにより、調光回路４５に入力される画像信号の調光基準値が調光目標値に近づくようにフィードバックするような調光システム（又は明るさ調整部）を形成している。なお、更に、調光信号により、撮像部３６により生成される撮像信号に対するゲイン（ゲイン量）を調整するようにしても良い。

このようにフィードバックする調光システムとして、調光回路の調光信号を絞り制御回路２３のみに入力して絞り１８を通る照明光量を調整するようにしても良い。
また、このようにフィードバックする調光システムとして、調光回路の調光信号を感度制御回路４８のみに入力してＣＣＤ３５の感度やゲインを調整するようにしても良い。
また、このようにフィードバックする調光システムとして、調光回路の調光信号をランプ点灯回路１６に入力してランプ１７が点灯した際の照明光量を調整するようにしても良い。このようにした場合、調光する範囲が狭くなることを除けば、図１の構成の場合とほぼ同様の効果を有する。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態の内視鏡装置１Ｂの全体構成を示す。本実施形態の内視鏡装置１Ｂは、図１の内視鏡装置１における、フィードバックするクローズ系でない開放系（オープン系）となる構成にしている。
そして、調光回路４５の出力信号となる調光信号をデジタル処理回路４４内の明るさ調整部としてのデジタル可変アンプ４４ａに印加し、調光信号に応じてデジタル可変アンプ４４ａのゲインを調整する構成にしている。
この場合、調光信号のゲインが１より大きい場合には、デジタル可変アンプ４４ａのゲインを大きくするように調整し、調光信号のゲインが１より小さい場合には、デジタル可変アンプ４４ａのゲインを小さくするように調整する。

なお、図６における感度制御回路４８と、絞り制御回路２３は、例えばプロセッサ４に設けた設定部７１から術者Ｄ等のユーザの操作で信号値又は信号レベルが変化する（調光信号の機能に相当する）設定信号を印加することができるようにしている。そして、感度制御回路４８と、絞り制御回路２３は、設定信号の信号値又は信号レベルにより、上述した調光信号の場合と同様にＣＣＤ３５の感度や、絞り１８を通る照明光量を調整する。
また、本実施形態においては、重畳画像生成回路５５として、マトリクス回路５３，Ｄ／Ａ変換回路５４ａ，５４ｂ，５４ｃ、加算回路５５ａ，５５ｂ，５５ｃを含む構成で定義している。
その他の構成は、第１の実施形態と同様の構成である。本実施形態の動作は、図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ９の処理としてデジタル可変アンプのゲインの調整に変更した内容となる。

本実施形態によれば、オープン系ではあるが、第１の実施形態の場合と同様に撮像部３６により撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合においても、観察画像の明るさの変動を抑制することができる。
また、マトリクス回路５３により、撮像部３６により撮像する範囲を、蛍光を発生する領域と蛍光を発生しない領域間で移動したような場合においても、観察画像の色調の変動を抑制することができる。
また、術者Ｄがモニタ５を観察している環境の明るさを検出し、検出した明るさに応じて周囲画像６ｄの彩度を調整するようにしているので、環境の明るさが変化した場合にも術者Ｄの眼の疲れを軽減することができる。
なお、上述した実施形態においては、回転フィルタ１９を用いた面順次方式の内視鏡装置の場合で説明したが、励起光と参照光とを同時に照射し、ＣＣＤ３５として色分離フィルタを備えた同時方式の内視鏡装置の構成にしても良い。

また、上述した撮像部３６としてＣＣＤ３５を用いた場合で説明したが、例えば図６の内視鏡装置１Ｂの変形例として図７に示す内視鏡装置１ＣのようにＣＭＯＳイメージャ３５′を用いて撮像部３６を構成しても良い。
図７の内視鏡装置１Ｃは、図６の内視鏡装置１Ｂにおいて、ＣＣＤ３５の代わりにＣＭＯＳイメージャ（ＣＭＯＳと略記）３５′を用いて撮像部３６を構成している。このＣＭＯＳ３５′は、ＣＣＤ３５の場合と同様に赤外領域の蛍光に対して光電変換する機能を有する。また、図７の内視鏡装置１Ｃは、図６の内視鏡装置１Ｂにおいて、ＣＣＤ駆動回路４１の代わりにＣＭＯＳ駆動回路４１′を備え、このＣＭＯＳ駆動回路４１′は、ＣＭＯＳ３５′を駆動する。
また、この内視鏡装置１Ｃは、図６の内視鏡装置１Ｂにおいて、ランプ１７の代わりに発光ダイオード（ＬＥＤと略記）１７′を用いた光源装置３を採用している。具体的には、この光源装置３は、ＬＥＤ１７′と、ＬＥＤ１７′を点灯（発光）させるＬＥＤ点灯回路１６′と、ＬＥＤ１７′の光量を絞る絞り１８と、絞り１８を経た照明光の光量を集光してライトガイド１４に供給する集光レンズ２０と、ＬＥＤ点灯回路１６′の点灯を制御する点灯制御回路２２′と、絞り１８による通過光量を制御する絞り制御回路２３とを備える。

また、ＬＥＤ１７′は、図２の励起光フィルタ２５が通す透過波長領域の光を発光する励起光発生用ＬＥＤ１７ａと、参照光フィルタ２６が通す透過波長領域の光を発光する参照光発生用ＬＥＤ１７ｂと、を備える。なお、図７においては、励起光発生用ＬＥＤ１７ａと、参照光発生用ＬＥＤ１７ｂとを、複数用いて大きな光量の照明光を発生するようにしているが、それぞれ単数のＬＥＤを用いて構成しても良い。
点灯制御回路２２′は、ＬＥＤ点灯回路１６′に対して、所定の周期で励起光発生用ＬＥＤ１７ａと、参照光発生用ＬＥＤ１７ｂとを交互に点灯させる点灯制御信号を送ると共に、この点灯制御信号に同期した同期信号をＣＭＯＳ駆動回路４１′、調光回路４５、感度制御回路４８に送る。そして、ＣＭＯＳ駆動回路４１′、調光回路４５及び感度制御回路４８は、この同期信号に同期して動作する。なお、セレクタ５１及び同時化メモリ５２ａ，５２ｂは、同期信号又は点灯制御信号同期して切り替えられる。その他の構成は、図６の場合と同様である。

ＣＭＯＳ駆動回路４１′は、励起光発生用ＬＥＤ１７ａの点灯が終了した後の（蛍光）読出期間においては蛍光の画像信号を出力させるようにＣＭＯＳ３５′に駆動信号を印加し、この（蛍光）読出期間の終了後に開始する参照光発生用ＬＥＤ１７ｂの点灯が終了した後の（参照光）読出期間においては参照光の画像信号を出力させるようにＣＭＯＳ３５′に駆動信号を印加する。ＣＭＯＳ３５′から出力される蛍光の画像信号と、参照光の画像信号とに対するプロセッサ４の信号処理は、第１又は第２の実施形態の場合と同様である。本変形例は、第２の実施形態と殆ど同様の作用効果を有する。
また、照明光を発生する光源装置３として、ＬＥＤ１７′を採用することにより、ランプ１７の場合よりも省電力化することができると共に、メカニカルに回転駆動する機構（具体的にはモータ２１、回転フィルタ１９）を必要としないので、摩耗による特性の劣化を解消できる。なお、ＬＥＤ１７′を用いた光源装置３を第１の実施形態に適用することもできる。また、第１の実施形態に対しても、撮像素子としてのＣＣＤ３５の代わりにＣＭＯＳ（イメージャ）３５′を用いた撮像部３６を採用しても良い。

なお、図７においては、ＣＭＯＳ３５′が色分離フィルタを有しないモノクロの撮像素子を採用した構成例を示しているが、参照光の波長領域と、蛍光の波長領域とで色分離する光学フィルタを備えたＣＭＯＳ３５′を用いた場合には、励起光発生用ＬＥＤ１７ａと、参照光発生用ＬＥＤ１７ｂとを、同時に点灯させるように制御しても良い。但し、ＣＭＯＳ３５′により光電変換された信号を読み出す期間中においては、ＣＭＯＳ３５′が受光しないように、両方のＬＥＤを消灯させるようにすることが望ましい。
つまり、ＣＭＯＳ３５′の場合には、照明光で照明する照明期間には、励起光発生用ＬＥＤ１７ａと、参照光発生用ＬＥＤ１７ｂとを、同時に点灯させ、光電変換された信号を読み出す読出期間においては、励起光発生用ＬＥＤ１７ａと、参照光発生用ＬＥＤ１７ｂとを、同時に消灯させると良い。このように間欠の点灯をすると、１フレーム内の信号読み出しを行った際に読み出しのタイミングに依存して露光期間がずれてしまうことを防止でき、動きのある被写体を撮像する場合に対しても、良好な画質の画像を生成できる。
なお、上述した変形例の場合を含む実施形態を部分的に組み合わせて構成される実施形態も本発明に属する。

１…内視鏡装置、２…内視鏡、３…光源装置、４…プロセッサ、５…モニタ、１１…挿入部、１４…ライトガイド、１７…ランプ、１８…絞り、１９…回転フィルタ、２１…モータ、２２…回転フィルタ制御回路、２３…絞り制御回路、２５…励起光フィルタ、２６…参照光フィルタ、３０…照明窓、３１…照明レンズ、３２…患部、３３…対物レンズ、３４…励起光カットフィルタ、３５…ＣＣＤ、３６…撮像部、４１…ＣＣＤ駆動回路、４２…アナログ処理回路、４３…Ａ／Ｄ変換回路、４４…デジタル処理回路、４５…調光回路、４６…調光基準算出回路、４７…ゲイン算出回路（調光信号生成回路）、４８…感度制御回路、５１…セレクタ、５２ａ、５２ｂ…同時化メモリ、５３…マトリクス回路、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ…Ｄ／Ａ変換回路、５５…重畳画像生成回路、５６…明るさセンサ、５７…調整部、５７ａ…変換回路、５７ｂ…テーブル、５７ｃ…周囲画像生成部、６１…切替スイッチ、６２ａ…蛍光画像明るさ算出回路、６２ｂ…参照光画像明るさ算出回路、６３ａ，６３ｂ…乗算回路、６４…係数格納メモリ、６５…加算回路、６７…除算回路、６８…調光目標値格納メモリ、

Claims (5)

1. 励起光により励起され、蛍光を発する蛍光物質が投与された被検体に、前記励起光と前記被検体の形態情報を取得するための参照光とを照明光として出射する照明部と、
   前記励起光により励起された前記蛍光物質からの蛍光を受光して蛍光撮像情報を生成し、さらに前記参照光が照明された前記被検体からの光を受光して参照光撮像情報を生成する撮像部と、
   前記蛍光撮像情報に基づいて生成される蛍光画像情報と、前記参照光撮像情報に基づいて生成される参照光画像情報とを重畳した重畳画像を生成する重畳画像生成部とを有する内視鏡装置であって、
   前記撮像部において生成された前記蛍光撮像情報又は前記蛍光画像情報の明るさに第１の係数を乗じた第１の明るさと、前記撮像部において生成された前記参照光撮像情報又は前記参照光画像情報の明るさに第２の係数を乗じた第２の明るさと、の和である調光基準値を算出する調光基準値算出部と、
   前記調光基準値算出部において算出された前記調光基準値が所定の明るさに対応する調光目標値に到達するように、前記調光基準値に乗じる係数を算出するゲイン算出部と、を有し、
   前記第１の係数は前記第２の係数に比べて小さいことを特徴とする内視鏡装置。
2. さらに前記重畳画像を表示するための表示部と、
   前記表示部近傍の明るさを測定する明るさ測定部と、
   前記明るさ測定部において測定された前記明るさに基づき、前記表示部に表示される前記重畳画像の周囲の領域の彩度を調整する調整部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. さらに、前記重畳画像生成部は、前記重畳画像の生成に用いられる蛍光撮像情報に第３の係数を乗じ、前記重畳画像の生成に用いられる参照光撮像情報に前記第３の係数よりも大きな第４の係数を乗じ、
   前記第３の係数が乗じられた前記蛍光撮像情報と前記第４の係数が乗じられた前記参照光撮像情報とをそれぞれ異なる色に割り当て、
   前記異なる色に割り当てられた前記蛍光撮像情報と前記参照光撮像情報とを重畳して前記重畳画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記調整部は、前記明るさ測定部において測定された明るさに応じて前記彩度の調整量の情報を格納した格納部を有し、
   前記明るさ測定部において測定された前記明るさと、前記格納部において格納された前記調整量とに基づき、前記重畳画像の周囲の領域の彩度を調節することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
5. さらに、前記ゲイン算出部において算出された前記係数に基づき、前記照明部から出射する前記励起光及び前記参照光の照明光量、又は、前記撮像部における撮像ゲイン、又は、前記撮像部において生成された撮像信号に対するゲイン量を調整する明るさ調整部、を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。

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