JP4585050B1 - 蛍光観察装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の蛍光観察装置は、第１の蛍光体及び第２の蛍光体を励起するための励起光を出射する光源部と、第１の蛍光体が励起された際に発せられる第１の蛍光と、第２の蛍光体が励起された際に発せられる第２の蛍光と、を検出する蛍光検出部と、第１の蛍光体及び第２の蛍光体各々の特性に応じた特徴量に基づき、第１の蛍光と第２の蛍光との混色を解消するための補正値を算出する補正値算出部と、第１の蛍光の検出結果に応じた第１の検出画像と、第２の蛍光の検出結果に応じた第２の検出画像と、を生成する検出画像生成部と、補正値に基づき、第１の検出画像の輝度値を第１の蛍光の強度に応じた輝度値に補正し、第２の検出画像の輝度値を第２の蛍光の強度に応じた輝度値に補正する画像補正部と、を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、蛍光観察装置に関し、特に、複数の蛍光体から発せられる蛍光を観察するための蛍光観察装置に関するものである。
近年、分子標的薬剤を用いた癌診断技術が注目され始めている。具体的には、例えば、癌細胞において特異的に発現する生体タンパク質をターゲットとした蛍光プローブ（蛍光薬剤）を生体の対象部位へ散布または注入した後、該対象部位において発せられる蛍光に基づいて癌の有無を判別する、という手法が近年研究されている。そして、このような手法は、消化管分野の癌の早期発見において有用である。
また、前述の手法を応用したものとして、複数種類の蛍光プローブを生体の対象部位へ散布または注入した後、該対象部位において発せられる複数の蛍光に基づき、該複数種類の蛍光プローブに対応する複数種類の生体タンパク質の発現状態を複合的に観察する、という手法が提案されつつある。そして、このような手法は、癌のステージの推定、癌の浸潤リスクの予測、及び、癌の転移リスクの予測等において有用であると考えられている。
例えば日本国特開２００８−１６１５５０号公報及び日本国特開２００８−１４８７９１号公報によれば、複数種類の蛍光プローブを生体の対象部位へ散布または注入して観察を行う内視鏡システムにおいて、観察時に得られた蛍光の強度と蛍光プローブの濃度との間の関係に基づく演算処理を行うことにより、各蛍光プローブ毎の蛍光画像（蛍光の分布画像）を取得可能な構成が開示されている。
ところで、複数種類の蛍光プローブを生体の対象部位へ散布または注入して観察を行う場合においては、該対象部位から発せられる複数の蛍光の帯域が重複する現象である、いわゆるクロストーク現象が発生する。そして、このようなクロストーク現象は、例えば、観察画像のコントラストの低下に関与するものとして問題視されている。
しかし、日本国特開２００８−１６１５５０号公報及び日本国特開２００８−１４８７９１号公報に開示された技術によれば、前述のクロストーク現象の軽減度が観察時の環境に依存してしまう、という課題が生じている。具体的には、日本国特開２００８−１６１５５０号公報及び日本国特開２００８−１４８７９１号公報に開示された技術は、観察時に得られる蛍光の強度が理想的なもの（または観察の事前に想定したもの）に近くなるに従いクロストーク現象の軽減度が高くなる反面、観察時に得られる蛍光の強度が理想的なもの（または観察の事前に想定したもの）から離れるに従いクロストーク現象の軽減度が低くなってしまう、という課題をいずれも有している。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、複数の蛍光体からそれぞれ発せられる蛍光を観察する際に生じるクロストーク現象を、観察環境によらずに軽減することが可能な蛍光観察装置を提供することを目的としている。
本発明における蛍光観察装置は、第１の蛍光体及び第２の蛍光体を励起するための励起光を出射する光源部と、前記第１の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第２の蛍光と、を検出する蛍光検出部と、前記第１の蛍光体及び前記第２の蛍光体各々の特性に応じた特徴量に基づき、前記第１の蛍光と前記第２の蛍光との混色を解消するための補正値を算出する補正値算出部と、前記蛍光検出部における前記第１の蛍光の検出結果に応じた第１の検出画像と、前記蛍光検出部における前記第２の蛍光の検出結果に応じた第２の検出画像と、を生成する検出画像生成部と、前記補正値に基づき、前記第１の検出画像の各画素の輝度値を前記第１の蛍光の強度に応じた輝度値に補正し、前記第２の検出画像の各画素の輝度値を前記第２の蛍光の強度に応じた輝度値に補正する画像補正部と、を有する。
本発明における蛍光観察装置は、第１の蛍光体及び第２の蛍光体を有する被検体へ励起光を出射する光源部と、前記第１の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第２の蛍光と、を検出する蛍光検出部と、前記第１の蛍光体を励起させる波長帯域の光により前記被検体を撮像して得られる第１の分光画像と、前記第２の蛍光体を励起させる波長帯域の光により前記被検体を撮像して得られる第２の分光画像とに基づいて補正値を算出する補正値算出部と、前記蛍光検出部における前記第１の蛍光の検出結果に応じた第１の検出画像と、前記蛍光検出部における前記第２の蛍光の検出結果に応じた第２の検出画像と、を生成する検出画像生成部と、前記補正値に基づき、前記第１の検出画像の各画素の輝度値を前記第１の蛍光の強度に応じた輝度値に補正し、前記第２の検出画像の各画素の輝度値を前記第２の蛍光の強度に応じた輝度値に補正する画像補正部と、を有する。
本発明の第１の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 図１の内視鏡が具備する蛍光検出用フィルタの構成の一例を示す図。 図２の蛍光検出用フィルタの透過特性の一例を示す図。 図１の光源装置が具備するフィルタの透過特性の一例を示す図。 図１の蛍光画像生成部の構成の一例を示す図。 各蛍光プローブから発せられる蛍光のスペクトル波形と、各検出波長帯域との関係を示す図。 第１の蛍光プローブから発せられる蛍光のスペクトル波形と、各検出波長帯域とが重なる部分を示す図。 第２の蛍光プローブから発せられる蛍光のスペクトル波形と、各検出波長帯域とが重なる部分を示す図。 本発明の第２の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 本発明の第３の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
（第１の実施例）
図１から図８は、本発明の第１の実施例に係るものである。
蛍光観察装置としての内視鏡システム１は、図１に示すように、被験者の体腔内の被写体像を取得し、該被写体像に応じた撮像信号を出力する内視鏡２と、該被写体へ出射される照明光を内視鏡２に供給する光源装置３と、内視鏡２から出力される撮像信号を映像信号に変換して出力するプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される映像信号に応じた被写体像を画像表示する表示部５と、を有している。
内視鏡２は、可撓性を具備する長尺の挿入部２１を有している。また、挿入部２１の内部には、光源装置３において発せられた照明光を先端部２１ａへ伝送するためのライトガイド６が挿通されている。
ライトガイド６の一方の端面（入射端面）は、光源装置３に接続されている。また、ライトガイド６の他方の端面（出射端面）は、先端部２１ａに設けられた図示しない照明光学系の近傍に配置されている。このような構成により、光源装置３において発せられた照明光は、ライトガイド６及び図示しない照明光学系を経て被写体へ出射される。
挿入部２１の先端部２１ａには、通常光撮像系２２及び蛍光撮像系２３がそれぞれ設けられている。
通常光撮像系２２は、被写体像を結像する対物光学系２２ａと、対物光学系２２ａの後段に配置されたカラーフィルタ２２ｂと、カラーフィルタ２２ｂの後段かつ対物光学系２２ａの結像位置に配置された撮像素子２２ｃと、を有して構成されている。
カラーフィルタ２２ｂは、対物光学系２２ａを通過した戻り光のうち、（近赤外域以降を除く）赤色域を透過させるＲフィルタと、緑色域を透過させるＧフィルタと、青色域を透過させるＢフィルタとをマトリクス状に配したものとして構成されている。
撮像素子２２ｃは、プロセッサ４の制御に応じて駆動されるとともに、カラーフィルタ２２ｂを通過した光に応じた被写体像を撮像信号に変換して出力する。
蛍光検出部としての機能を備えた蛍光撮像系２３は、被写体像を結像する対物光学系２３ａと、対物光学系２３ａの後段に配置された蛍光検出用フィルタ２３ｂと、蛍光検出用フィルタ２３ｂの後段かつ対物光学系２３ａの結像位置に配置された撮像素子２３ｃと、を有して構成されている。
蛍光検出用フィルタ２３ｂは、図２に示すように、対物光学系２３ａを通過した戻り光のうち、第１の蛍光プローブから発せられる蛍光の波長帯域を透過させるフィルタ２３１と、第２の蛍光プローブから発せられる蛍光の波長帯域を透過させるフィルタ２３２と、をマトリクス状に配したものとして構成されている。（図２においては、フィルタ２３１の配置箇所をＤ１として示すとともに、フィルタ２３２の配置箇所をＤ２として示している。）
なお、以降においては、例えばＩＣＧ（インドシアニングリーン）とＣｙ７（登録商標）とを併用したような場合、すなわち、前記第１の蛍光プローブの励起波長及び最大蛍光波長と、前記第２の蛍光プローブの励起波長及び最大蛍光波長とがいずれも近赤外域に存在するような場合を想定しつつ説明を行うものとする。
具体的には、フィルタ２３１は、例えば図３に示すような、第１の蛍光プローブから発せられる蛍光の波長帯域を含む、近赤外域の波長λｄａ１からλｄａ２までの第１の検出波長帯域を透過させるように構成されている。また、フィルタ２３２は、例えば図３に示すような、第２の蛍光プローブから発せられる蛍光の波長帯域を含み、かつ、前記第１の検出波長帯域と重複しない波長帯域である、近赤外域の波長λｄｂ１からλｄｂ２までの第２の検出波長帯域を透過させるように構成されている。
なお、カラーフィルタ２２ｂ、フィルタ２３１及びフィルタ２３２の透過率は、撮像素子２２ｃにおいて受光される戻り光の明るさと、第１及び（または）第２の蛍光プローブから発せられた後、撮像素子２３ｃにおいて受光される蛍光の明るさとが最適なバランスになるように（各撮像素子のダイナミックレンジに収まるように）事前に調整されたものであっても良い。また、フィルタ２３１及びフィルタ２３２の透過率は、第１の蛍光プローブから発せられた後、撮像素子２３ｃにおいて受光される蛍光の明るさと、第２の蛍光プローブから発せられた後、撮像素子２３ｃにおいて受光される蛍光の明るさとが最適なバランスになるように（撮像素子２３ｃのダイナミックレンジに収まるように）事前に調整されたものであっても良い。
撮像素子２３ｃは、第１及び第２の蛍光プローブから発せられる蛍光を検出可能な、高感度ＣＣＤ等により構成されている。また、撮像素子２３ｃは、プロセッサ４の制御に応じて駆動されるとともに、蛍光検出用フィルタ２３ｂを通過した光に応じた被写体像を撮像信号に変換して出力する。
一方、内視鏡２の内部には、フィルタ２３１及び２３２により透過される波長帯域の情報を少なくとも保持する、ＩＤ情報保持部２４が設けられている。そして、前記情報は、内視鏡２とプロセッサ４とが電気的に接続された際に、プロセッサ４へ出力される。
光源部としての光源装置３は、ランプ３１と、ランプ３１の光路上に配置されたフィルタ３２と、を有して構成されている。
ランプ３１は、青色域から近赤外域までの帯域を少なくとも含む白色光を発することが可能な、キセノンランプ等により構成されている。
また、ランプ３１とフィルタ３２との間には、ランプ３１から発せられる白色光の光量を調整するための図示しない絞りが設けられている。なお、前述の絞りは、プロセッサ４の通常光画像生成部４４ｎから出力される通常光画像の明るさに基づいて適切な絞り量に調整されるものであっても良く、または、ユーザの操作に応じた絞り量に調整されるものであっても良い。
フィルタ３２は、図４に示すように、ランプ３１から発せられる白色光のうち、青色域の波長λ１から近赤外域の波長λ２までの帯域を透過させるように構成されている。
プロセッサ４は、撮像素子駆動部４１と、前処理部４２と、フレームメモリ部４３ｎ及び４３ｆと、通常光画像生成部４４ｎと、蛍光画像生成部４４ｆと、後処理部４５と、を有して構成されている。
撮像素子駆動部４１は、撮像素子２２ｃ及び２３ｃのそれぞれに対し、撮像信号の出力タイミングを合わせつつ駆動させる制御を行う。
前処理部４２は、撮像素子２２ｃから出力される第１の撮像信号に対して増幅、ノイズ除去及びＡ／Ｄ変換等の信号処理を施した後、該信号処理後の第１の撮像信号をフレームメモリ部４３ｎへ出力する。また、前処理部４２は、撮像素子２３ｃから出力される第２の撮像信号に対して増幅、ノイズ除去及びＡ／Ｄ変換等の信号処理を施した後、該信号処理後の第２の撮像信号をフレームメモリ部４３ｆへ出力する。
フレームメモリ部４３ｎは、前処理部４２から出力される第１の撮像信号を１フレーム分ずつ記憶する。また、フレームメモリ部４３ｆは、前処理部４２から出力される第２の撮像信号を１フレーム分ずつ記憶する。
通常光画像生成部４４ｎは、フレームメモリ部４３ｎに記憶された第１の撮像信号のうちの最新の１フレーム分を読み込み、該撮像信号に応じた通常光画像（フルカラー画像）を生成して後処理部４５へ出力する。
蛍光画像生成部４４ｆは、図５に示すように、複数の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形が記憶されたメモリ４６と、演算部４７とを有して構成されている。
演算部４７は、内視鏡２とプロセッサ４とが電気的に接続された際に、フィルタ２３１及び２３２により透過される波長帯域の情報をＩＤ情報保持部２４から読み込み、さらに、該情報に応じた蛍光プローブの蛍光スペクトル波形をメモリ４６から読み込む。また、補正値算出部としての機能を備えた演算部４７は、ＩＤ情報保持部２４から読み込んだ情報と、メモリ４６から読み込んだ蛍光スペクトル波形に基づく所定の演算処理を行うことにより、蛍光画像生成の際に用いる補正値α及びβを算出した後、補正値α及びβの算出結果をメモリ４６に一時的に記憶させる。
一方、検出画像生成部としての機能を備えた演算部４７は、フレームメモリ部４３ｆに記憶された第２の撮像信号のうちの最新の１フレーム分を読み込んで所定の画像処理を行うことにより、第１の蛍光プローブから発せられる蛍光の検出結果に相当する第１の蛍光検出画像と、第２の蛍光プローブから発せられる蛍光の検出結果に相当する第２の蛍光検出画像と、を生成する。
その後、画像補正部としての機能を備えた演算部４７は、補正値α及びβの算出結果と、第１及び第２の蛍光検出画像とに基づき、第１の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値を具備する第１の蛍光画像と、第２の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値を具備する第２の蛍光画像と、を生成して後処理部４５へ出力する。
なお、前述した所定の演算処理及び所定の画像処理を含む、第１及び第２の蛍光画像の生成方法については、後程詳述する。
後処理部４５は、通常光画像生成部４４ｎから出力される通常光画像と、蛍光画像生成部４４ｆから出力される第１及び第２の蛍光画像とに対してＤ／Ａ変換等の処理を施した後、映像信号として表示部５へ出力する。
次に、内視鏡システム１の作用について述べる。
まず、ユーザは、内視鏡システム１の各部を接続した後、該各部の電源を投入する。これに伴い、演算部４７は、内視鏡２とプロセッサ４とが電気的に接続されたことを検知し、第１及び第２の蛍光プローブ各々の特性に応じた特徴量をメモリ４６から読み込む。具体的には、演算部４７は、内視鏡２とプロセッサ４とが電気的に接続されたことを検知すると、フィルタ２３１及び２３２により透過される波長帯域の情報をＩＤ情報保持部２４から読み込み、さらに、該情報に応じた蛍光プローブの蛍光スペクトル波形をメモリ４６から読み込む。
ここで、第１及び第２の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形が図６の斜線部分において互いに重複しているとともに、第１及び第２の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形と、フィルタ２３１により透過される第１の検出波長帯域（波長λｄａ１〜λｄａ２）と、フィルタ２３２により透過される第２の検出波長帯域（波長λｄｂ１〜λｄｂ２）とがそれぞれ図６のような関係にある場合を具体例として挙げつつ説明を行う。
演算部４７は、第１の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形に対応する第１の関数を波長λｄａ１からλｄａ２の範囲において積分することにより、第１の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形と第１の検出波長帯域とにより囲まれる領域の積分値Ｉａを算出する（図７参照）。また、演算部４７は、前記第１の関数を波長λｄｂ１からλｄｂ２の範囲において積分することにより、第１の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形と第２の検出波長帯域とにより囲まれる領域の積分値Ｉｂを算出する（図７参照）。そして、演算部４７は、積分値Ｉｂの値から積分値Ｉａの値を除することにより、前述の補正値βを算出する。
演算部４７は、第２の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形に対応する第２の関数を波長λｄａ１からλｄａ２の範囲において積分することにより、第２の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形と第１の検出波長帯域とにより囲まれる領域の積分値Ｉｃを算出する（図８参照）。また、演算部４７は、前記第２の関数を波長λｄｂ１からλｄｂ２の範囲において積分することにより、第２の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形と第２の検出波長帯域とにより囲まれる領域の積分値Ｉｄを算出する（図８参照）。そして、演算部４７は、積分値Ｉｃの値から積分値Ｉｄの値を除することにより、前述の補正値αを算出する。
なお、透過率が夫々事前に調整されたフィルタ２３１及び２３２を使用する場合においては、フィルタ２３１の調整後の透過率ｔａと、フィルタ２３２の調整後の透過率ｔｂとをＩＤ情報保持部２４に予め記憶させておいた後、下記のような演算を行うことにより補正値α及びβが算出されるものであっても良い。
具体的には、演算部４７は、前述の各積分値を算出する前後において、フィルタ２３１の調整後の透過率ｔａと、フィルタ２３２の調整後の透過率ｔｂとをＩＤ情報保持部２４から読み込む。そして、演算部４７は、積分値Ｉｂに透過率ｔｂを乗じた値から、積分値Ｉａに透過率ｔａを乗じた値を除することにより、前述の補正値βを算出する。また、演算部４７は、積分値Ｉｃに透過率ｔａを乗じた値から、積分値Ｉｄに透過率ｔｂを乗じた値を除することにより、前述の補正値αを算出する。
その後、演算部４７は、前述の演算処理により得られた補正値α及びβの算出結果をメモリ４６に一時的に記憶させる。
但し、第１及び第２の蛍光プローブの蛍光スペクトル波形が互いに重複せず、図６の斜線部分が存在しない場合においては、積分値Ｉｂ及びＩｃがともに０となる。このような場合、演算部４７は、α＝０及びβ＝０を補正値の算出結果としてメモリ４６に一時的に記憶させる。
なお、蛍光画像生成部４４ｆは、メモリ４６に予め記憶された蛍光スペクトル波形を用いてＩａ、Ｉｂ、Ｉｃ及びＩｄの各積分値を算出するものに限らず、例えば、複数の蛍光プローブの蛍光強度が波長１ｎｍ毎に記載されたテーブルデータをメモリ４６に予め記憶しておき、該テーブルデータを用いて該各積分値に相当する値を算出するものであっても良い。そして、このような場合において、演算部４７は、下記のような処理を行う。
演算部４７は、内視鏡２とプロセッサ４とが電気的に接続された際に、フィルタ２３１及び２３２により透過される波長帯域の情報をＩＤ情報保持部２４から読み込み、さらに、該情報に応じた蛍光プローブのテーブルデータをメモリ４６から読み込む。
演算部４７は、メモリ４６から読み込んだテーブルデータを参照しつつ、波長λｄａ１〜λｄａ２における第１の蛍光プローブの蛍光強度の和を算出することにより、前述の積分値Ｉａに相当する値を取得する。
また、演算部４７は、メモリ４６から読み込んだテーブルデータを参照しつつ、波長λｄｂ１〜λｄｂ２における第１の蛍光プローブの蛍光強度の和を算出することにより、前述の積分値Ｉｂに相当する値を取得する。
また、演算部４７は、メモリ４６から読み込んだテーブルデータを参照しつつ、波長λｄａ１〜λｄａ２における第２の蛍光プローブの蛍光強度の和を算出することにより、前述の積分値Ｉｃに相当する値を取得する。
さらに、演算部４７は、メモリ４６から読み込んだテーブルデータを参照しつつ、波長λｄｂ１〜λｄｂ２における第２の蛍光プローブの蛍光強度の和を算出することにより、前述の積分値Ｉｄに相当する値を取得する。
そして、以上に述べたような、蛍光プローブの蛍光強度に係るテーブルデータを用いた演算処理によれば、蛍光プローブの蛍光スペクトル波形を用いた演算処理に比べて演算部４７の負荷を減らすことができる。
一方、ユーザは、内視鏡２の挿入部２１を被検者の体腔内に挿入してゆき、癌等の所望の被写体が存在する位置へ照明光が出射されるように先端部２１ａを配置する。
そして、ユーザは、内視鏡２に挿通可能な形状及び寸法を具備する図示しない処置具等を用いつつ、癌等の所望の被写体へ第１及び第２の蛍光プローブを散布または注入する。
第１及び第２の蛍光プローブが癌等の所望の被写体に散布または注入されると、第１の蛍光プローブのターゲットとなる第１の生体タンパク質の量に応じた強度を具備する第１の蛍光と、第２の蛍光プローブのターゲットとなる第２の生体タンパク質の量に応じた強度を具備する第２の蛍光とがそれぞれ同時に発せられる。そして、前記第１及び第２の蛍光を具備する戻り光が、対物光学系２２ａ及び２３ａにそれぞれ入射される。
対物光学系２２ａに入射された戻り光は、カラーフィルタ２２ｂを通過することにより、Ｒフィルタの透過帯域に相当する赤色域の光、Ｇフィルタの透過帯域に相当する緑色域の光、及び、Ｂフィルタの透過帯域に相当する青色域の光を具備するＲＧＢ光となる。そして、撮像素子２２ｃは、前記ＲＧＢ光に応じた被写体像を撮像信号に変換した後、プロセッサ４へ出力する。
一方、対物光学系２３ａに入射された戻り光は、蛍光検出用フィルタ２３ｂを通過することにより、フィルタ２３１の透過帯域に相当する第１の検出波長帯域の光（第１の蛍光）と、フィルタ２３２の透過帯域に相当する第２の検出波長帯域の光（第２の蛍光）とを具備する混色光となる。そして、撮像素子２３ｃは、前記混色光に応じた被写体像を撮像信号に変換した後、プロセッサ４へ出力する。
撮像素子２２ｃから出力された第１の撮像信号は、前処理部４２により前述の信号処理が施され、フレームメモリ部４３ｎに記憶された後、最新の１フレーム分が通常光画像生成部４４ｎにより読み込まれる。そして、通常光画像生成部４４ｎは、フレームメモリ部４３ｎに記憶された第１の撮像信号のうちの最新の１フレーム分を用い、該撮像信号に応じた通常光画像（フルカラー画像）を生成して後処理部４５へ出力する。
一方、撮像素子２３ｃから出力された第２の撮像信号は、前処理部４２により前述の信号処理が施され、フレームメモリ部４３ｆに記憶された後、蛍光画像生成部４４ｆの演算部４７により読み込まれる。
演算部４７は、フレームメモリ部４３ｆに記憶された第２の撮像信号のうちの最新の１フレーム分を用い、第１の蛍光の検出結果に相当する第１の蛍光検出画像を生成する。具体的には、演算部４７は、例えば、フレームメモリ部４３ｆに記憶された第２の撮像信号のうちの最新の１フレーム分において、蛍光検出用フィルタ２３ｂにおけるフィルタ２３２の配置箇所に相当する画素の輝度値を、該画素の４近傍の画素の輝度値の平均値とすることにより、前述の第１の蛍光検出画像を生成する。
また、演算部４７は、フレームメモリ部４３ｆに記憶された第２の撮像信号のうちの最新の１フレーム分を用い、第２の蛍光の検出結果に相当する第２の蛍光検出画像を生成する。具体的には、演算部４７は、例えば、フレームメモリ部４３ｆに記憶された第２の撮像信号のうちの最新の１フレーム分において、蛍光検出用フィルタ２３ｂにおけるフィルタ２３１の配置箇所に相当する画素の輝度値を、該画素の４近傍の画素の輝度値の平均値とすることにより、前述の第２の蛍光検出画像を生成する。
ところで、前述の補正値βは、第１の蛍光のうち、第２の蛍光との混色によるクロストーク現象が生じる帯域（第２の検出波長帯域）における輝度値を補正するための値である。また、前述の補正値αは、第２の蛍光のうち、第１の蛍光との混色によるクロストーク現象が生じる帯域（第１の検出波長帯域）における輝度値を補正するための値である。すなわち、前述の補正値α及びβは、第１の蛍光と第２の蛍光との混色を解消するための補正値に相当する。
ここで、第１及び第２の蛍光検出画像における同一画素に対応する輝度値をそれぞれＰ１及びＰ２とし、第１の蛍光の強度に応じた第１の蛍光画像の輝度値をＰａとし、第２の蛍光の強度に応じた第２の蛍光画像の輝度値をＰｂとした場合、これらの各値と補正値α及びβとの間には、下記数式（１）及び（２）に示す関係が成立する。

Ｐ１＝Ｐａ＋αＰｂ ・・・（１）
Ｐ２＝βＰａ＋Ｐｂ ・・・（２）

演算部４７は、補正値α及びβの算出結果をメモリ４６から読み込んだ後、上記数式（１）及び（２）を用い、第１及び第２の蛍光検出画像の全画素について輝度値Ｐａ及びＰｂを算出する。
さらに、演算部４７は、第１の蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｐ１を輝度値Ｐａに置き換える処理を行うことにより、前述の第１の蛍光画像を生成する。そして、このような処理を経て生成された第１の蛍光画像は、第１の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値のみを具備したものであるため、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された画像となる。
また、演算部４７は、第２の蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｐ２を輝度値Ｐｂに置き換える処理を行うことにより、前述の第２の蛍光画像を生成する。そして、このような処理を経て生成された第２の蛍光画像は、第２の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値のみを具備したものであるため、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された画像となる。
その後、演算部４７は、第１及び第２の蛍光画像を後処理部４５へ出力する。
後処理部４５は、通常光画像生成部４４ｎから出力される通常光画像と、蛍光画像生成部４４ｆから出力される第１及び第２の蛍光画像とに対してＤ／Ａ変換等の処理を施した後、映像信号として表示部５へ出力する。
なお、後処理部４５は、映像信号の生成に際し、通常光画像と、第１の蛍光画像と、第２の蛍光画像とを１画面内に同時に表示させるような処理を行うものであっても良く、図示しない表示モード切替スイッチ等においてなされた指示に応じた画像のみを表示させるような処理を行うものであっても良い。
また、後処理部４５は、映像信号の生成に際し、第１の蛍光画像または第２の蛍光画像のいずれか一方を通常光画像内に重畳して表示させるような処理を行っても良い。
また、後処理部４５は、映像信号の生成に際し、第１の蛍光画像及び第２の蛍光画像をそれぞれ異なる色により着色し、着色後の蛍光画像を通常光画像内に重畳して表示させるような処理を行っても良い。
以上に述べたように、内視鏡システム１は、複数の蛍光プローブから発せられる複数の蛍光の検出結果に対し、蛍光プローブ毎に固有の蛍光スペクトル波形に基づく補正処理を施すことにより、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された蛍光画像を取得可能な構成及び作用を有している。すなわち、内視鏡システム１によれば、複数の蛍光プローブからそれぞれ発せられる蛍光を観察する際に生じるクロストーク現象を、各蛍光プローブの濃度、励起光の強度、及び、観察距離等の観察環境によることなく、安定して軽減することができる。
なお、本実施例は、２種類の蛍光プローブを併用した場合のみに対して適用されるものに限らず、３種類以上の蛍光プローブを併用した場合に対しても略同様に適用することができる。
（第２の実施例）
図９は、本発明の第２の実施例に係るものである。
なお、以降の説明において、第１の実施例と同様の構成を持つ部分については、詳細な説明を省略する。また、本実施例における内視鏡システムの構成は、第１の実施例と類似の構成を有している。そのため、本実施例においては、第１の実施例と異なる部分について主に説明を行うものとする。
内視鏡システム１Ａは、図９に示すように、被験者の体腔内の被写体の光学像を取得する内視鏡２Ａと、該被写体へ出射される照明光を内視鏡２Ａに供給する光源装置３と、内視鏡２Ａにより得られた光学像を映像信号に変換して出力するプロセッサ４Ａと、プロセッサ４Ａから出力される映像信号に応じた被写体像を画像表示する表示部５と、を有している。
内視鏡２Ａは、第１の実施例の内視鏡２から通常光撮像系２２及び蛍光撮像系２３を取り除くとともに、被写体の光学像を伝送するイメージガイド２５を挿入部２１の内部に有して構成されている。
イメージガイド２５の一方の端面（入射端面）は、先端部２１ａに設けられた図示しない観察窓の近傍に配置されている。また、イメージガイド２５の他方の端面（出射端面）は、プロセッサ４Ａに接続されている。このような構成により、内視鏡２において取得された被写体の光学像は、図示しない観察窓及びイメージガイド２５を経てプロセッサ４Ａへ出射される。
プロセッサ４Ａは、撮像素子駆動部４１と、前処理部４２と、フレームメモリ部４３ｎ及び４３ｆと、通常光画像生成部４４ｎと、蛍光画像生成部４４ｆと、後処理部４５と、撮像部６１と、を有して構成されている。
蛍光検出部としての機能を備えた撮像部６１は、撮像素子２２ｃと、撮像素子２３ｃ１及び２３ｃ２と、ダイクロイックミラー４８ａ及び４８ｂと、励起光カットフィルタ４９と、蛍光検出用フィルタ２３１Ａ及び２３２Ａと、を有して構成されている。
すなわち、プロセッサ４Ａの撮像素子駆動部４１は、撮像部６１に設けられた撮像素子２２ｃ、２３ｃ１及び２３ｃ２のそれぞれに対し、撮像信号の出力タイミングを合わせつつ駆動させる制御を行う。
撮像素子２３ｃ１及び２３ｃ２は、第１の実施例の撮像素子２３ｃとそれぞれ同一のものであるとともに、ダイクロイックミラー４８ｂの光反射側及び光透過側に１つずつ配置されている。
ダイクロイックミラー４８ａには、イメージガイド２５の他方の端面（出射端面）から出射された光学像が入射される。そして、イメージガイド２５の他方の端面（出射端面）から出射された光学像のうち、（近赤外域以降を除く）赤色域の像と、緑色域の像と、青色域の像とからなるＲＧＢ像が撮像素子２２ｃ側へ反射するとともに、該ＲＧＢ像以外の混色像がダイクロイックミラー４８ｂ側へ透過する。また、撮像素子２２ｃは、ダイクロイックミラー４８ａにより反射されたＲＧＢ像を撮像信号に変換して前処理部４２へ出力する。
一方、ダイクロイックミラー４８ａと４８ｂとを結ぶ光路上には、励起光カットフィルタ４９が配置されている。そのため、ダイクロイックミラー４８ａを透過した混色像は、励起光カットフィルタ４９により励起光の波長帯域がカットされた状態としてダイクロイックミラー４８ｂに入射される。
そして、ダイクロイックミラー４８ｂに入射された混色像は、一部が蛍光検出用フィルタ２３１Ａ側へ反射するとともに、他の一部が蛍光検出用フィルタ２３２Ａ側へ透過する。
蛍光検出用フィルタ２３１Ａは、第１の検出波長帯域の光のみを透過させる特性を有しており、すなわち、第１の実施例のフィルタ２３１と同一の機能を有するように構成されている。また、蛍光検出用フィルタ２３２Ａは、第２の検出波長帯域の光のみを透過させる特性を有しており、すなわち、第１の実施例のフィルタ２３２と同一の機能を有するように構成されている。
このような構成によれば、ダイクロイックミラー４８ｂにおいて反射した混色像は、蛍光検出用フィルタ２３１Ａを経ることにより、第１の検出波長帯域のみを具備する像となる。そして、撮像素子２３ｃ１は、前記第１の検出波長帯域のみを具備する像を撮像信号に変換して前処理部４２へ出力する。
また、前述の構成によれば、ダイクロイックミラー４８ｂを透過した混色像は、蛍光検出用フィルタ２３２Ａを経ることにより、第２の検出波長帯域のみを具備する像となる。そして、撮像素子２３ｃ２は、前記第２の検出波長帯域のみを具備する像を撮像信号に変換して前処理部４２へ出力する。
なお、撮像部６１に設けられた各構成要素のうち、ダイクロイックミラー４８ａ及び４８ｂと、励起光カットフィルタ４９と、蛍光検出用フィルタ２３１Ａ及び２３２Ａとについては、プロセッサ４Ａの外部からの差し替えを容易に行うことが可能な、カセット式またはスロット式のいずれかの構成をそれぞれ具備しているものとする。
次に、内視鏡システム１Ａの作用について述べる。なお、内視鏡システム１Ａにおいては、補正値α及びβの算出結果をメモリ４６に記憶させるまでの動作及び処理として、第１の実施例と同様のものを適用可能である。そのため、以降においては、補正値α及びβの算出結果をメモリ４６に記憶させた後における内視鏡システム１Ａの各部の動作及び処理について主に述べるものとする。
ユーザは、内視鏡２Ａの挿入部２１を被検者の体腔内に挿入してゆき、癌等の所望の被写体が存在する位置へ照明光が出射されるように先端部２１ａを配置する。
また、ユーザは、内視鏡２Ａに挿通可能な形状及び寸法を具備する図示しない処置具等を用いつつ、癌等の所望の被写体へ第１及び第２の蛍光プローブを散布または注入する。
第１及び第２の蛍光プローブが癌等の所望の被写体に散布または注入されると、第１の蛍光プローブのターゲットとなる第１の生体タンパク質の量に応じた強度を具備する第１の蛍光と、第２の蛍光プローブのターゲットとなる第２の生体タンパク質の量に応じた強度を具備する第２の蛍光とがそれぞれ同時に発せられる。そして、前記第１及び第２の蛍光を具備する戻り光に応じた光学像が、イメージガイド２５を経てプロセッサ４Ａの撮像部６１へ入射される。
ダイクロイックミラー４８ａは、イメージガイド２５の他方の端面（出射端面）から出射された光学像のうち、ＲＧＢ像を撮像素子２２ｃ側へ反射させるとともに、該ＲＧＢ像以外の混色像をダイクロイックミラー４８ｂ側へ透過させる。
撮像素子２２ｃは、ダイクロイックミラー４８ａにより反射されたＲＧＢ像を撮像信号に変換して前処理部４２へ出力する。
ダイクロイックミラー４８ｂは、励起光カットフィルタ４９を通過した混色像のうち、一部を蛍光検出用フィルタ撮像素子２３ｃ１側へ反射させるとともに、他の一部を蛍光検出用フィルタ撮像素子２３ｃ２側へ透過させる。
撮像素子２３ｃ１は、ダイクロイックミラー４８ｂにおいて反射された混色像が蛍光検出用フィルタ２３１Ａを経ることにより生成される、第１の検出波長帯域のみを具備する像を撮像信号に変換して前処理部４２へ出力する。また、撮像素子２３ｃ２は、ダイクロイックミラー４８ｂを透過した混色像が蛍光検出用フィルタ２３２Ａを経ることにより生成される、第２の検出波長帯域のみを具備する像を撮像信号に変換して前処理部４２へ出力する。
撮像素子２２ｃから出力された第１の撮像信号は、前処理部４２により前述の信号処理が施され、フレームメモリ部４３ｎに記憶された後、最新の１フレーム分が通常光画像生成部４４ｎにより読み込まれる。そして、通常光画像生成部４４ｎは、フレームメモリ部４３ｎに記憶された第１の撮像信号のうちの最新の１フレーム分を用い、該撮像信号に応じた通常光画像（フルカラー画像）を生成して後処理部４５へ出力する。
一方、撮像素子２３ｃ１から出力された第３の撮像信号は、前処理部４２により前述の信号処理が施され、フレームメモリ部４３ｆに記憶される。また、撮像素子２３ｃ２から出力された第４の撮像信号は、前処理部４２により前述の信号処理が施され、フレームメモリ部４３ｆに記憶される。
このとき、フレームメモリ部４３ｆには、撮像素子２３ｃ１から出力された第３の撮像信号と、撮像素子２３ｃ２から出力された第４の撮像信号と、がそれぞれ１フレーム分ずつ記憶される。
その後、演算部４７は、第３の撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、第４の撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、をフレームメモリ部４３ｆから同時に読み込む。そして、演算部４７は、前記第３の撮像信号に基づいて第３の蛍光検出画像を生成し、前記第４の撮像信号に基づいて第４の蛍光検出画像を生成する。
ここで、前記第３の蛍光検出画像は、第１の実施例において述べた第１の蛍光検出画像と略同様に利用することが可能な画像である。また、前記第４の蛍光検出画像は、第１の実施例において述べた第２の蛍光検出画像と略同様に利用することが可能な画像である。そのため、第３及び第４の蛍光検出画像における同一画素に対応する輝度値をそれぞれＰ１及びＰ２とすることにより、第１の実施例において述べた方法と同様に、上記数式（１）及び（２）を用いて輝度値Ｐａ及びＰｂの値を得ることができる。
そして、演算部４７は、第３の蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｐ１を輝度値Ｐａに置き換える処理を行うことにより、前述の第１の蛍光画像を生成する。そして、このような処理を経て生成された第１の蛍光画像は、第１の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値のみを具備したものであるため、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された画像となる。
また、演算部４７は、第４の蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｐ２を輝度値Ｐｂに置き換える処理を行うことにより、前述の第２の蛍光画像を生成する。そして、このような処理を経て生成された第２の蛍光画像は、第２の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値のみを具備したものであるため、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された画像となる。
その後、演算部４７は、第１及び第２の蛍光画像を後処理部４５へ出力する。
後処理部４５は、通常光画像生成部４４ｎから出力される通常光画像と、蛍光画像生成部４４ｆから出力される第１及び第２の蛍光画像とに対してＤ／Ａ変換等の処理を施した後、映像信号として表示部５へ出力する。
以上に述べたように、内視鏡システム１Ａは、複数の蛍光プローブから発せられる複数の蛍光の検出結果に対し、蛍光プローブ毎に固有の蛍光スペクトル波形に基づく補正処理を施すことにより、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された蛍光画像を取得可能な構成及び作用を有している。すなわち、内視鏡システム１Ａによれば、複数の蛍光プローブからそれぞれ発せられる蛍光を観察する際に生じるクロストーク現象を、各蛍光プローブの濃度、励起光の強度、及び、観察距離等の観察環境によることなく、安定して軽減することができる。
また、内視鏡システム１Ａによれば、内視鏡２ＡのＩＤ情報保持部２４に保持されている情報を書き換えるとともに、プロセッサ４Ａの撮像部６１の各部の構成を書き換え後の情報に応じたものに変更することにより、第１及び第２の蛍光プローブ以外の他の蛍光プローブに対応可能なシステム構成とすることも可能である。すなわち、内視鏡システム１Ａによれば、内視鏡２Ａの構成を極力変更することなく、様々な蛍光プローブの組み合わせに対して柔軟にシステム構成を変更することができる。
（第３の実施例）
図１０は、本発明の第３の実施例に係るものである。
なお、以降の説明において、前述した各実施例と同様の構成を持つ部分については、詳細な説明を省略する。また、本実施例における内視鏡システムの構成は、前述した各実施例と類似の構成を有している。そのため、本実施例においては、前述した各実施例と異なる部分について主に説明を行うものとする。
内視鏡システム１Ｂは、図１０に示すように、被験者の体腔内の被写体像を取得し、該被写体像に応じた撮像信号を出力する内視鏡２Ｂと、励起光と参照光とを内視鏡２Ｂに順次供給する光源装置３Ｂと、内視鏡２Ｂから出力される撮像信号を映像信号に変換して出力するプロセッサ４Ｂと、プロセッサ４Ｂから出力される映像信号に応じた被写体像を画像表示する表示部５と、を有している。
内視鏡２Ｂの挿入部２１の先端部２１ａには、蛍光撮像系２３Ａが設けられている。
蛍光検出部としての機能を備えた蛍光撮像系２３Ａは、被写体像を結像する対物光学系２３ａと、対物光学系２３ａの後段に配置された励起光カットフィルタ２３ｄと、励起光カットフィルタ２３ｄの後段かつ対物光学系２３ａの結像位置に配置された撮像素子２３ｃと、を有して構成されている。
励起光カットフィルタ２３ｄは、光源装置３Ｂから供給される励起光の波長帯域を遮断するとともに、該励起光の波長帯域以外の帯域を透過させるように構成されている。
プロセッサ４ＢのＩＤ情報保持部２４は、励起光カットフィルタ２３ｄにより遮断される波長帯域の情報を少なくとも保持している。そして、前記情報は、内視鏡２Ｂとプロセッサ４Ｂとが電気的に接続された際に、プロセッサ４Ｂへ出力される。
光源部としての光源装置３Ｂは、ランプ３１と、ランプ３１の光路上に順次介挿される複数のフィルタを具備する回転フィルタ３３と、回転フィルタ３３を回転させるための駆動力を発生するモータ３４と、を有して構成されている。
ランプ３１と回転フィルタ３３との間には、ランプ３１から発せられる白色光の光量を調整するための図示しない絞りが設けられている。なお、前述の絞りは、プロセッサ４の演算部４７（蛍光画像生成部４４ｆ）から出力される参照光画像の明るさに基づいて適切な絞り量に調整されるものであっても良く、または、ユーザの操作に応じた絞り量に調整されるものであっても良い。
回転フィルタ３３は、中心を回転軸とした円板状に構成されている。また、回転フィルタ３３は、各々が外周側の周方向に沿って設けられた、第１の蛍光プローブの励起波長帯域を透過させる励起光フィルタ３３ａと、第２の蛍光プローブの励起波長帯域を透過させる励起光フィルタ３３ｂと、緑色域を透過させる参照光フィルタ３３ｃと、を有している。そして、このような構成によれば、励起光フィルタ３３ａ、励起光フィルタ３３ｂ及び参照光フィルタ３３ｃがランプ３１の光路上に順次介挿され、面順次な光がライトガイド６へ供給される。 なお、本実施例においては、励起光フィルタ３３ａの透過波長帯域と前述の第１の検出波長帯域とが互いに等しく、励起光フィルタ３３ｂの透過波長帯域と前述の第２の検出波長帯域とが互いに等しいものとして説明を進める。また、励起光カットフィルタ２３ｄは、励起光フィルタ３３ａの透過波長帯域、及び、励起光フィルタ３３ｂの透過波長帯域をいずれも遮断するように構成されているものとする。
なお、励起光フィルタ３３ａ、励起光フィルタ３３ｂ及び参照光フィルタ３３ｃの透過率は、撮像素子２３ｃにおいて受光される参照光（の戻り光）の明るさと、第１及び（または）第２の蛍光プローブから発せられた後、撮像素子２３ｃにおいて受光される蛍光の明るさとが最適なバランスになるように（撮像素子２３ｃのダイナミックレンジに収まるように）事前に調整されたものであっても良い。また、励起光フィルタ３３ａ及び励起光フィルタ３３ｂの透過率は、第１の蛍光プローブから発せられた後、撮像素子２３ｃにおいて受光される蛍光の明るさと、第２の蛍光プローブから発せられた後、撮像素子２３ｃにおいて受光される蛍光の明るさとが最適なバランスになるように（撮像素子２３ｃのダイナミックレンジに収まるように）事前に調整されたものであっても良い。
プロセッサ４Ｂは、同期制御部４１Ａと、前処理部４２と、フレームメモリ部４３ｆと、蛍光画像生成部４４ｆと、後処理部４５と、を有して構成されている。
同期制御部４１Ａは、モータ３４の回転速度と、撮像信号が前処理部４２からフレームメモリ部４３ｆへ出力されるタイミングとを同期させるための制御を随時行う。
プロセッサ４Ｂのメモリ４６には、複数の蛍光プローブの吸収スペクトル波形が記憶されている。なお、本実施例においては、第１の蛍光プローブの吸収スペクトル波形と前述の蛍光スペクトル波形とが互いに等しく、第２の蛍光プローブの吸収スペクトル波形と前述の蛍光スペクトル波形とが互いに等しいものとして説明を進める。
また、プロセッサ４ＢのＩＤ情報保持部２４は、励起光フィルタ３３ａ及び３３ｂの透過波長帯域の情報を少なくとも保持したものとして光源装置３Ｂに設けられるとともに、内視鏡２Ｂと光源装置３Ｂとが電気的に接続された際に、該情報をプロセッサ４Ｂへ出力するようなものであってもよい。
次に、内視鏡システム１Ｂの作用について述べる。
まず、ユーザは、内視鏡システム１Ｂの各部を接続した後、該各部の電源を投入する。これに伴い、演算部４７は、内視鏡２Ｂとプロセッサ４Ｂとが電気的に接続された際に、励起光カットフィルタ２３ｄにより遮断される波長帯域の情報をＩＤ情報保持部２４から読み込む。さらに、演算部４７は、前記情報に応じた蛍光プローブの吸収スペクトル波形をメモリ４６から読み込む。
ここで、第１及び第２の蛍光プローブの吸収スペクトル波形が図６の斜線部分において互いに重複しているとともに、第１及び第２の蛍光プローブの吸収スペクトル波形と、励起光フィルタ３３ａの透過波長帯域（波長λｄａ１〜λｄａ２）と、励起光フィルタ３３ｂの透過波長帯域（波長λｄｂ１〜λｄｂ２）とがそれぞれ図６のような関係にあることを鑑みると、第１の実施例において述べた方法と同様の方法を用いて補正値α及びβを算出することができる。そして、演算部４７は、第１の実施例において述べた方法と同様の方法の演算処理により得られた補正値α及びβの算出結果をメモリ４６に一時的に記憶させる。
一方、ユーザは、内視鏡２Ｂの挿入部２１を被検者の体腔内に挿入してゆき、癌等の所望の被写体が存在する位置へ照明光が出射されるように先端部２１ａを配置する。これにより、２種類の励起光と、参照光とが前記所望の被写体へ順次出射される。
そして、ユーザは、内視鏡２Ｂに挿通可能な形状及び寸法を具備する図示しない処置具等を用いつつ、癌等の所望の被写体へ第１及び第２の蛍光プローブを散布または注入する。
第１及び第２の蛍光プローブが癌等の所望の被写体に散布または注入されると、第１の蛍光プローブのターゲットとなる第１の生体タンパク質の量に応じた強度を具備する第１の蛍光と、第２の蛍光プローブのターゲットとなる第２の生体タンパク質の量に応じた強度を具備する第２の蛍光とがそれぞれ発せられる。そして、前記第１及び第２の蛍光を具備する戻り光が、対物光学系２３ａに入射される。
また、対物光学系２３ａに入射された戻り光が励起光カットフィルタ２３ｄを通過することにより、第１の蛍光と、第２の蛍光と、参照光とが撮像素子２３ｃに順次結像される。そして、撮像素子２３ｃは、前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光と、前記参照光とに応じた被写体像をそれぞれ撮像信号に変換しつつ、プロセッサ４Ｂへ順次出力する。
前処理部４２は、撮像素子２３ｃから順次出力される３種類の撮像信号に対して前述の信号処理を施した後、同期制御部４１Ａの制御に応じたタイミングにおいて、該３種類の撮像信号を１フレーム分ずつ同時にフレームメモリ部４３ｆへ出力する。
このとき、フレームメモリ部４３ｆには、第１の蛍光に対応する撮像信号と、第２の蛍光に対応する撮像信号と、参照光に対応する撮像信号と、がそれぞれ１フレーム分ずつ記憶される。
その後、演算部４７は、第１の蛍光に対応する撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、第２の蛍光に対応する撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、参照光に対応する撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、をフレームメモリ部４３ｆからそれぞれ同時に読み込む。そして、演算部４７は、前記第１の蛍光に対応する撮像信号に基づいて第５の蛍光検出画像を生成し、前記第２の蛍光に対応する撮像信号に基づいて第６の蛍光検出画像を生成し、前記参照光に対応する撮像信号に基づいて参照光画像を生成する。
ここで、前記第５の蛍光検出画像は、第１の実施例において述べた第１の蛍光検出画像と略同様に利用することが可能な画像である。また、前記第６の蛍光検出画像は、第１の実施例において述べた第２の蛍光検出画像と略同様に利用することが可能な画像である。そのため、第５及び第６の蛍光検出画像における同一画素に対応する輝度値をそれぞれＰ１及びＰ２とすることにより、第１の実施例において述べた方法と同様に、上記数式（１）及び（２）を用いて輝度値Ｐａ及びＰｂの値を得ることができる。
そして、演算部４７は、第５の蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｐ１を輝度値Ｐａに置き換える処理を行うことにより、前述の第１の蛍光画像を生成する。そして、このような処理を経て生成された第１の蛍光画像は、第１の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値のみを具備したものであるため、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された画像となる。
また、演算部４７は、第６の蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｐ２を輝度値Ｐｂに置き換える処理を行うことにより、前述の第２の蛍光画像を生成する。そして、このような処理を経て生成された第２の蛍光画像は、第２の蛍光プローブから発せられる蛍光の強度に応じた輝度値のみを具備したものであるため、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された画像となる。
その後、演算部４７は、第１及び第２の蛍光画像と、参照光画像とを後処理部４５へ出力する。
プロセッサ４Ｂの後処理部４５は、蛍光画像生成部４４ｆから出力される第１及び第２の蛍光画像と、参照光画像とに対し、擬似カラーの配色及びＤ／Ａ変換等の処理を施した後、映像信号として表示部５へ出力する。
なお、プロセッサ４Ｂの後処理部４５は、映像信号の生成に際し、第１の蛍光画像と、第２の蛍光画像と、参照光画像とを１画面内に同時に表示させるような処理を行うものであっても良く、図示しない表示モード切替スイッチ等においてなされた指示に応じた画像のみを表示させるような処理を行うものであっても良い。
また、後処理部４５は、映像信号の生成に際し、第１の蛍光画像または第２の蛍光画像のいずれか一方を参照光画像内に重畳して表示させるような処理を行っても良い。
さらに、本実施例によれば、第１の蛍光画像及び第２の蛍光画像をそれぞれ異なる色により着色し、別途取得した通常光画像内に着色後の蛍光画像を重畳して表示させるような処理が行われるものであっても良い。
以上に述べたように、内視鏡システム１Ｂは、複数の蛍光プローブから発せられる複数の蛍光の検出結果に対し、蛍光プローブ毎に固有の吸収スペクトル波形に基づく補正処理を施すことにより、クロストーク現象に起因するコントラストの低下が大幅に軽減された蛍光画像を取得可能な構成及び作用を有している。すなわち、内視鏡システム１Ｂによれば、複数の蛍光プローブからそれぞれ発せられる蛍光を観察する際に生じるクロストーク現象を、各蛍光プローブの濃度、励起光の強度、及び、観察距離等の観察環境によることなく、安定して軽減することができる。
ところで、本実施例の内視鏡システム１Ｂの構成によれば、生体内に存在する複数の自家蛍光物質からそれぞれ発せられる自家蛍光を観察する際に生じるクロストーク現象を軽減することも可能である。具体的には、本実施例の内視鏡システム１Ｂの構成によれば、消化管粘膜における自家蛍光画像を各層毎に分離して得るという目的に応用することも可能である。
内視鏡システム１Ｂを前述の目的に応用する場合、光源装置３Ｂの励起光フィルタ３３ａは、生体組織に存在する第１の自家蛍光物質を励起可能な波長帯域を透過するように構成される。また、内視鏡システム１Ｂを前述の目的に応用する場合、光源装置３Ｂの励起光フィルタ３３ｂは、生体組織に存在する第２の自家蛍光物質を励起可能な波長帯域を透過するように構成される。これに併せ、励起光カットフィルタ２３ｄは、励起光フィルタ３３ａ及び３３ｂにより生成される励起光の波長帯域をそれぞれ遮断するように構成される。
また、内視鏡システム１Ｂを前述の目的に応用する場合、ユーザは、実際の生体の観察を行う事前に、前述の第１及び第２の自家蛍光物質を含有し、かつ、消化管の粘膜構造と略一致する生体組織の断面のサンプルを準備する。その後、ユーザは、相互に異なる波長帯域を具備する複数の励起光を前記サンプルに対して個別に照射し、各励起光を照射する毎に内視鏡２Ｂを用いて前記サンプルを撮像することにより、複数の分光画像を取得しておく。なお、前記複数の励起光には、第１の自家蛍光物質を励起させる波長帯域の光と、第２の自家蛍光物質を励起させる波長帯域の光と、が少なくとも含まれているものとする。
そして、前述のようにして得られた前記複数の分光画像は、前記分光画像を取得した際に使用された励起光の波長帯域と一対一に関連付けられた状態としてメモリ４６に予め記憶される。
ここで、内視鏡システム１Ｂを前述の目的に応用する場合の作用について説明を行う。
まず、ユーザは、内視鏡システム１Ｂの各部を接続した後、該各部の電源を投入する。これに伴い、演算部４７は、内視鏡２Ｂとプロセッサ４Ｂとが電気的に接続された際に、励起光カットフィルタ２３ｄにより遮断される波長帯域の情報をＩＤ情報保持部２４から読み込む。
その後、演算部４７は、前記情報に応じた分光画像をメモリ４６から読み込む。具体的には、演算部４７は、励起光フィルタ３３ａの透過波長帯域に相当する波長帯域の光を前述のサンプルに対して照射した際に撮像された第１の分光画像と、励起光フィルタ３３ｂの透過波長帯域に相当する波長帯域の光を前述のサンプルに対して照射した際に撮像された第２の分光画像と、をメモリ４６から読み込む。
一方、補正値算出部としての機能を備えた演算部４７は、第１及び第２の分光画像をメモリ４６から読み込んだ後、第１の分光画像における粘膜層の平均輝度Ｘ１と、第２の分光画像における粘膜層の平均輝度Ｘ２とを算出する。そして、演算部４７は、平均輝度Ｘ１の値から平均輝度Ｘ２の値を除することにより、補正値ｓを算出する。
また、補正値算出部としての機能を備えた演算部４７は、第１及び第２の分光画像をメモリ４６から読み込んだ後、第１の分光画像における粘膜下層の平均輝度Ｙ１と、第２の分光画像における粘膜下層の平均輝度Ｙ２とを算出する。そして、演算部４７は、平均輝度Ｙ１の値から平均輝度Ｙ２の値を除することにより、補正値ｔを算出する。
その後、演算部４７は、算出した補正値ｓ及びｔをメモリ４６に記憶させる。
次に、ユーザは、内視鏡２Ｂの挿入部２１を被検者の体腔内に挿入してゆき、該体腔内の消化管粘膜の表面に正対する位置に先端部２１ａを配置する。これにより、２種類の励起光と、参照光とが前記消化管粘膜へ順次出射される。
励起光フィルタ３３ａ及び３３ｂにより生成された励起光が消化管粘膜へ出射されると、第１の自家蛍光物質に応じた第１の自家蛍光と、第２の自家蛍光物質に応じた第２の自家蛍光と、がそれぞれ発せられる。そして、前記第１及び第２の自家蛍光を具備する戻り光が、対物光学系２３ａに入射される。
また、対物光学系２３ａに入射された戻り光が励起光カットフィルタ２３ｄを通過することにより、第１の自家蛍光と、第２の自家蛍光と、参照光とが撮像素子２３ｃに順次結像される。そして、撮像素子２３ｃは、前記第１の自家蛍光と、前記第２の自家蛍光と、前記参照光とに応じた被写体像をそれぞれ撮像信号に変換しつつ、プロセッサ４Ｂへ順次出力する。
前処理部４２は、撮像素子２３ｃから順次出力される３種類の撮像信号に対して前述の信号処理を施した後、同期制御部４１Ａの制御に応じたタイミングにおいて、該３種類の撮像信号を１フレーム分ずつ同時にフレームメモリ部４３ｆへ出力する。
このとき、フレームメモリ部４３ｆには、第１の自家蛍光に対応する撮像信号と、第２の自家蛍光に対応する撮像信号と、参照光に対応する撮像信号と、がそれぞれ１フレーム分ずつ記憶される。
その後、演算部４７は、第１の自家蛍光に対応する撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、第２の自家蛍光に対応する撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、参照光に対応する撮像信号のうちの最新の１フレーム分と、をフレームメモリ部４３ｆからそれぞれ同時に読み込む。そして、検出画像生成部としての機能を備えた演算部４７は、前記第１の自家蛍光に対応する撮像信号に基づいて第１の自家蛍光検出画像を生成し、前記第２の自家蛍光に対応する撮像信号に基づいて第２の自家蛍光検出画像を生成し、前記参照光に対応する撮像信号に基づいて参照光画像を生成する。
ところで、前述の第１及び第２の自家蛍光検出画像は、粘膜層の自家蛍光画像と、粘膜下層の自家蛍光画像とが混在したものである。ここで、第１及び第２の自家蛍光検出画像における同一画素に対応する輝度値をそれぞれＴ１及びＴ２とし、粘膜層の自家蛍光画像の輝度値をＴｍとし、粘膜下層の自家蛍光画像の輝度値をＴｓｍとした場合、これらの各値と補正値ｓ及びｔとの間には、下記数式（３）及び（４）に示す関係が成立する。

Ｔｍ＝Ｔ１−ｔＴ２ ・・・（３）
Ｔｓｍ＝Ｔ１−ｓＴ２ ・・・（４）

演算部４７は、補正値ｓ及びｔの算出結果をメモリ４６から読み込んだ後、上記数式（３）及び（４）を用い、第１及び第２の分光画像の全画素について輝度値Ｔｍ及びＴｓｍを算出する。
さらに、演算部４７は、第１の自家蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｔ１を輝度値Ｔｍに置き換える処理を行うことにより、粘膜層の自家蛍光画像を生成する。また、演算部４７は、第２の自家蛍光検出画像の全画素に対し、輝度値Ｔ２を輝度値Ｔｓｍに置き換える処理を行うことにより、粘膜下層の自家蛍光画像を生成する。そして、このような処理によれば、粘膜層の自家蛍光画像と、粘膜下層の自家蛍光画像とを分離して（個別に）得ることができる。
その後、演算部４７は、粘膜層の自家蛍光画像と、粘膜下層の自家蛍光画像と、参照光画像とを後処理部４５へ出力する。
プロセッサ４Ｂの後処理部４５は、蛍光画像生成部４４ｆから出力される粘膜層の自家蛍光画像と、粘膜下層の自家蛍光画像と、参照光画像とに対し、擬似カラーの配色及びＤ／Ａ変換等の処理を施した後、映像信号として表示部５へ出力する。
なお、プロセッサ４Ｂの後処理部４５は、映像信号の生成に際し、粘膜層の自家蛍光画像と、粘膜下層の自家蛍光画像と、参照光画像とを１画面内に同時に表示させるような処理を行うものであっても良く、図示しない表示モード切替スイッチ等においてなされた指示に応じた画像のみを表示させるような処理を行うものであっても良い。
また、後処理部４５は、映像信号の生成に際し、粘膜層の自家蛍光画像、または、粘膜下層の自家蛍光画像のいずれか一方を参照光画像内に重畳して表示させるような処理を行っても良い。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
本出願は、２００９年３月３０日に日本国に出願された特願２００９−８３２１０号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (9)

  1. 第１の蛍光体及び第２の蛍光体を励起するための励起光を出射する光源部と、
    前記第１の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第２の蛍光と、を検出する蛍光検出部と、
    前記第１の蛍光体及び前記第２の蛍光体各々の特性に応じた特徴量に基づき、前記第１の蛍光と前記第２の蛍光との混色を解消するための補正値を算出する補正値算出部と、
    前記蛍光検出部における前記第１の蛍光の検出結果に応じた第１の検出画像と、前記蛍光検出部における前記第２の蛍光の検出結果に応じた第２の検出画像と、を生成する検出画像生成部と、
    前記補正値に基づき、前記第１の検出画像の各画素の輝度値を前記第１の蛍光の強度に応じた輝度値に補正し、前記第２の検出画像の各画素の輝度値を前記第２の蛍光の強度に応じた輝度値に補正する画像補正部と、
    を有することを特徴とする蛍光観察装置。
  2. 前記特徴量は、前記第１の蛍光体の蛍光スペクトル波形、前記第２の蛍光体の蛍光スペクトル波形、前記第１の蛍光を検出する際に用いられる第１の検出波長帯域、及び、前記第２の蛍光を検出する際に用いられる第２の検出波長帯域であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察装置。
  3. 前記第１の検出波長帯域及び前記第２の検出波長帯域は、互いに重複しないことを特徴とする請求項２に記載の蛍光観察装置。
  4. 前記光源部は、前記第１の蛍光体を励起させるための第１の励起光と、前記第２の蛍光体を励起させるための第２の励起光とを同時に出射することを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察装置。
  5. 前記特徴量は、前記第１の蛍光体の吸収スペクトル波形、及び、前記第２の蛍光体の吸収スペクトル波形であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察装置。
  6. 前記光源部は、前記第１の蛍光体を励起させるための第１の励起光と、前記第２の蛍光体を励起させるための第２の励起光とを順次出射することを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察装置。
  7. 第１の蛍光体及び第２の蛍光体を有する被検体へ励起光を出射する光源部と、
    前記第１の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体が前記励起光により励起された際に発せられる第２の蛍光と、を検出する蛍光検出部と、
    前記第１の蛍光体を励起させる波長帯域の光により前記被検体を撮像して得られる第１の分光画像と、前記第２の蛍光体を励起させる波長帯域の光により前記被検体を撮像して得られる第２の分光画像とに基づいて補正値を算出する補正値算出部と、
    前記蛍光検出部における前記第１の蛍光の検出結果に応じた第１の検出画像と、前記蛍光検出部における前記第２の蛍光の検出結果に応じた第２の検出画像と、を生成する検出画像生成部と、
    前記補正値に基づき、前記第１の検出画像の各画素の輝度値を前記第１の蛍光の強度に応じた輝度値に補正し、前記第２の検出画像の各画素の輝度値を前記第２の蛍光の強度に応じた輝度値に補正する画像補正部と、
    を有することを特徴とする蛍光観察装置。
  8. 前記補正値は、前記第１の分光画像の輝度値と、前記第２の分光画像の輝度値との比に応じたものであることを特徴とする請求項７に記載の蛍光観察装置。
  9. 前記光源部は、前記第１の蛍光体を励起させるための第１の励起光と、前記第２の蛍光体を励起させるための第２の励起光とを順次出射することを特徴とする請求項７に記載の蛍光観察装置。
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