JP5295587B2 - 蛍光内視鏡装置及び蛍光内視鏡装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、反射光画像と蛍光画像とを得て正常組織と病変組織を診断するための蛍光内視鏡装置及び蛍光内視鏡装置の作動方法に関する。

近年、内視鏡は医療用分野及び工業用分野で広く用いられるようになった。特に医療用分野においては、通常の白色光による通常画像を得る内視鏡装置の他に、正常組織と病変組織とを識別し易いような画像が得られるような技術の提案も行われている。

例えば、生体内因性蛍光物質の励起波長領域にある励起光を生体組織に照射した場合に、正常組織と病変組織では、発する自家蛍光の蛍光強度が異なることを利用して、生体組織に所定波長領域の励起光を照射し、生体内因性蛍光物質が発する蛍光を受光することにより病変組織の局在、浸潤範囲を蛍光画像として表示する技術が提案されている。

生体組織からの蛍光強度は非常に弱いために、測定される蛍光画像のＳ／Ｎは非常に低い。従って、このような蛍光画像を使って規格化演算を行なうと、得られる演算値に基づく演算画像のＳ／Ｎも非常に低くなり、正常組織と病変組織との識別が非常に困難となる。

そこで、例えば特開２００１−３１４３６６号公報等においては、２種類の蛍光画像の比に基づいて規格化演算を行って演算画像を生成する際のＳ／Ｎ・コントラスト向上を目的とし、規格化演算前に各画像それぞれにオフセット値を付加する装置を開示している。
特開２００１−３１４３６６号公報

しかしながら、従来の反射光画像と蛍光画像とを得るための内視鏡装置では、１つのランプ（キセノンランプ）を光源とし、このランプが発光した光を、光学フィルタを介することで、可視光を生体組織に照射したときの戻り光である反射光と、生体組織から自家蛍光を励起させるための所定帯域の励起光とを、生体組織の関心部位に順次照射するため、励起光の照度不足によってＳ／Ｎが低くなるといった問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、励起光の照度不足によるＳ／Ｎ低下を軽減した蛍光観察画像を生成することのできる蛍光内視鏡装置及び蛍光内視鏡装置の作動方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様の蛍光内視鏡装置は、被検体に照明光及び励起光を照射する照射手段を有し、前記照明光に基づき被検体から生じる反射光像と、前記励起光に基づき被検体から発生する第１蛍光像及び第２蛍光像を受光する受光手段と、前記第１蛍光像と前記第２蛍光像の加算処理の結果と、前記第１蛍光像と前記第２蛍光像を除算処理した後に対数演算した結果とを加算する処理を行う演算手段と、前記照明光による前記反射光像、前記第１蛍光像、前記第２蛍光像及び前記演算手段の演算結果に基づいて、蛍光観察画像を生成する画像生成手段と、を備える。
本発明の他の態様の蛍光内視鏡装置の作動方法は、制御手段が蛍光内視鏡装置を制御する蛍光内視鏡装置の作動方法であって、制御信号に従う照明手段が照明光及び励起光を発生するステップと、前記照明光に基づく反射光像及び前記励起光に基づく第１蛍光像、第２蛍光像を受光するステップと、前記第１蛍光像と前記第２蛍光像の加算処理の結果と、前記第１蛍光像と前記第２蛍光像を除算処理した後に対数演算した結果とを加算する処理を行うステップと、前記照明光による反射光像、前記第１蛍光像、前記第２蛍光像及び前記演算手段の演算結果に基づいて蛍光観察画像を生成するステップと、を有する。

本発明によれば、励起光の照度不足によるＳ／Ｎ低下を軽減した蛍光観察画像を生成することができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１ないし図１２は本発明の実施例１に係わり、図１は蛍光内視鏡装置の構成を示す構成図、図２は図１の回転フィルタの構成を示す図、図３は図２のＷＬフィルタの透過特性を示す図、図４は図２のＥＸフィルタの透過特性を示す図、図５は図１の励起光カットフィルタの透過特性を示す図、図６は図１のＣＣＤの撮像面に配置しているＢａｙｅｒ配列されたカラーフィルタを示す図、図７は図６のカラーフィルタの透過特性を示す図、図８は図１の画像間演算部の構成を示すブロック図、図９は図１の画像間演算部及び同時化部の画像データのタイミングを示す図、図１０は図８の画像間演算部の作用を説明するための自家蛍光の蛍光スペクトルの強度分布を示す第１のスペクトル図、図１１は図８の画像間演算部の作用を説明するための自家蛍光の蛍光スペクトルの強度分布を示す第２のスペクトル図、図１２は図８の画像間演算部の変形例の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施例１の蛍光内視鏡装置１は、体腔内等に挿入され、内視鏡検査を行う電子内視鏡（以下、単に内視鏡と略記）２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２に内蔵された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ビデオプロセッサ４と、このビデオプロセッサ４から出力される映像信号が入力されることにより、撮像手段により撮像した内視鏡画像を表示するモニタ５と、を備えている。

内視鏡２は、細長の挿入部７と、この挿入部７の後端に設けられた操作部８と、この操作部８から延出されたユニバーサルケーブル９とを有し、このユニバーサルケーブル９の端部のライトガイドコネクタ１１は、光源装置３に着脱自在に接続され、同じくユニバーサルケーブル９の端部に設けられた信号コネクタ（図示せず）は、ビデオプロセッサ４に着脱自在に接続される。

上記挿入部７内には、照明光を伝送するライトガイド１３が挿通され、このライトガイド１３における手元側の端部のライトガイドコネクタ１１を光源装置３に接続することにより、光源装置３からの照明光がライトガイド１３に供給される。

光源装置３は、照明光を発生するランプ２０を内蔵し、このランプ２０は、（赤、緑、青等の）可視光の波長領域をカバーする照明光を発生する。この照明光は、赤外カットフィルタ２１により赤外光がカットされて略白色の照明光にされた後、絞り２２に入射される。この絞り２２は、絞り駆動回路２３により、その開口量が制御される。そして、この絞り２２を通過する照明光量が制御される。

この絞り２２を通過した照明光は、図２に示すような照明光を生成する白色光を透過するＷＬフィルタ５１ＷＬ（図３に透過特性を示す）と励起光を透過するＥＸフィルタ５１ＥＸ（図４に透過特性を示す）とからなる回転フィルタ５１を通して、集光レンズ２５に入射され、この集光レンズ２５により集光されてライトガイド１３の手元側の端面、つまり入射端面に入射される。なお、回転フィルタ５１は、モータ５２により一定速度で回転される。

ライトガイド１３からの照明光は、ライトガイド１３によりその先端面に伝送され、挿入部７の先端部２６に設けた照明窓に取り付けた照明レンズ２７を経て外部に出射され、体腔内の患部等の生体組織の表面を照明する。

先端部２６には、照明窓に隣接して観察窓が設けてあり、この観察窓には対物レンズ２８が取り付けられている。この対物レンズ２８は、生体組織からの戻り光による光学像を結像する。この対物レンズ２８の結像位置には、固体撮像素子としてカラー電荷結合素子（以下、ＣＣＤと略記）２９が配置されており、このＣＣＤ２９により光学像が光電変換される。なお、このＣＣＤ２９の撮像面には、励起光をカットする励起光カットフィルタ３０（図５に透過特性を示す）が設けられている。

ＣＣＤ２９は、信号線の一端と接続されており、この信号線の他端が接続された信号コネクタをビデオプロセッサ４に接続することにより、ビデオプロセッサ４内のＣＣＤ駆動回路３１とＣＤＳ回路３２とに接続される。ＣＣＤ２９は、ＣＣＤ駆動回路３１からのＣＣＤ駆動信号の印加により、光学像を光電変換する。そして光電変換されて得られたＣＣＤ２９からの撮像信号は、ＣＤＳ回路３２に入力され、ＣＤＳ処理される（撮像信号から信号成分が抽出されてベースバンドの信号に変換される）。

このＣＤＳ回路３２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換回路５４に入力され、デジタル信号に変換されると共に、調光信号生成回路５５を構成する検波回路５６を経て調光回路５７に入力される。調光回路５７は、調光信号を生成し、光源装置３の絞り駆動回路２３を制御する。

Ａ／Ｄ変換回路５４により生成されたデジタル信号は、３板化部５８により３つの画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換される。画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、画像間演算部５９により後述する演算処理が施される。画像間演算部５９は、３つの画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）より３つの画像データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を生成し、同時化部６０に出力する。同時化部６０は、画像間演算部５９により生成された３つの画像データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）の出力タイミングを同時化する。

３板化部５８は、ＣＣＤ２９が撮像面に配置している、図６に示すＢａｙｅｒ配列されたカラーフィルタ（図７に透過特性を示す）を介した撮像信号を、ＲＧＢカラー画像信号に分離して３つの画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換し、Ｒチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルの画像として画像間演算部５９に出力する。なお、画像間演算部５９及び同時化部６０の詳細は後述する。

同時化部６０にて同時化された３つの画像データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）は、拡大回路４０に入力され、拡大補間処理が行われる。拡大回路４０の出力信号は、強調回路４１に入力され、構造強調等の鮮鋭化処理が行われる。そして、画像データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）は、拡大補間処理と強調処理がされた後、Ｄ／Ａ変換回路６１によりアナログ信号に変換されて、出力端からモニタ５に出力される。

なお、ビデオプロセッサ４では、検波回路５６、調光回路５７及び画像間演算部５９は、制御回路１５により制御される。この制御回路１５は、検波回路５６、調光回路５７及び画像間演算部５９の制御の他に、光源装置のランプ２０の点灯制御及びモータ５２の駆動制御も行う。

画像間演算部５９は、図８に示すように、３板化部５８からの３つの画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のそれぞれをスイッチングする３つのスイッチ部１００ａ、１００ｂ、１００ｃからなるスイッチ回路１００と、第１の除算器１０１、第２の除算器１０３、第１の加算器１０２、第２の加算器１０５、第１のルックアップテーブル（ＬＵＴ）１０４、第２のＬＵＴ１０７、第１のクリップ部１０６及び第２のクリップ部１０８と、を備えて構成される。

スイッチ回路１００の３つのスイッチ部１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、制御回路１５からの制御に基づき、３板化部５８からの３つの画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のそれぞれをスイッチングするスイッチである。

このように構成された本実施例の作用について説明する。画像間演算部５９は、制御回路１５からの制御信号に基づき、照射タイミングに応じてスイッチ部１００ａ、１００ｂ、１００ｃを切り換える。画像間演算部５９は、スイッチ部１００ａ、１００ｂ、１００ｃを介して出力された画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対して、第１の除算器１０１、第２の除算器１０３、第１の加算器１０２、第２の加算器１０５、第１のＬＵＴ１０４、第２のＬＵＴ１０７、第１のクリップ部１０６及び第２のクリップ部１０８の各部で、以下の式（１）に示す演算を実施し、画像データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）として出力する。

具体的には、図９に示すように、スイッチ回路１００は、制御回路１５の制御により、回転フィルタ５１のＥｘフィルタ５１Ｅｘを介した励起光の照射時には、この励起光の照射タイミングに応じてスイッチ部１００ａ、１００ｂ、１００ｃを切り換え、励起光照射時の３板化部５８のＲチャンネルからのＲ画像データ（以下、Ｒexと記す）を第１の除算器１０１及び第１の加算器１０２に出力する。同様に、スイッチ回路１００は、励起光照射時の３板化部５８のＧチャンネルからのＧ画像データ（以下、Ｇexと記す）を第１の除算器１０１及び第１の加算器１０２に出力する。

そして、第１の除算器１０１は、「Ｇex／Ｒex」なる演算を画素毎に実行する。後続の第１のＬＵＴ１０４では、テーブル参照により、第１の除算器１０１の出力に対して、対数演算と係数Ｋの乗算なる演算を実行する。

ここで、係数Ｋは、例えば画像データが８ビットの場合には、例えば１６とし、Ｋｌｏｇ2（Ｇｅｘ／Ｒｅｘ）の値を８ビットに抑える。なお、ビット数や、励起波長などにより、所定の値を設定することができる。さらには、複数の係数値セットを選択可能とし、スコープＳＷ（図示せず）などにより切換えることが可能とする。

第１の加算器１０２は、ＲexとＧexを加算し、後続の第２の加算器１０５は第１の加算器１０２の出力に第１のＬＵＴ１０４の出力を加算する。

そして、第１のクリップ部１０６は、第２の加算器１０５の出力に対して、所定のビット精度を超えた場合のクリップ処理を実施し、画像間演算部５９のＧチャンネル出力である画像データＧ’として同時化部６０に出力する。

一方、スイッチ回路１００は、制御回路１５の制御により、回転フィルタ５１のＷＬフィルタ５１ＷＬを介した白色光の照射時には、この白色光の照射タイミングに応じてスイッチ部１００ａ、１００ｂ、１００ｃを切り換え、白色光照射時のＲ画像データ（以下、Ｒwlと記す）を画像間演算部５９のＢチャンネル出力である画像データＢ’として同時化部６０に出力する。また、白色光の照射タイミングに応じてスイッチ部１００ａ、１００ｂ、１００ｃを切り換え、白色光照射時の３板化部５８のＧチャンネルからのＧ画像データ（以下、Ｇwlと記す）とＢチャンネルからのＢ画像データ（以下、Ｂwlと記す）とを第２の除算器１０３に出力し、第２の除算器１０３は、「Ｇwl／Ｒwl」なる演算を画素毎に実行する。後続の第２のＬＵＴ１０７では、テーブル参照により、第２の除算器１０３の出力に対して、対数演算と係数Ｋの乗算なる演算を実行する。

そして、第２のクリップ部１０８は、第２のＬＵＴ１０７の出力に対して、所定のビット精度を超えた場合のクリップ処理を実施し、画像間演算部５９のＲチャンネル出力である画像データＲ’として同時化部６０に出力する。

同時化部６０は、画像間演算部５９にて上述の演算により出力された画像データＧ’、 画像データＢ’、画像データＲ’を同時化して画像データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）として拡大回路４０に出力する。

通常、励起光を照射すると、図１０に示すスペクトル図において、実線で示すように正常組織からは強い蛍光が発せられ、病変組織からは破線で示すように微弱な蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定することにより、生体組織が正常であるか病変状態にあるかを判定することができる。また、病変組織から発生する蛍光のスペクトルは、病変組織により、図１０とは異なる図１１に示すようなスペクトルを発する場合がある。

式（１）における除算の効果について説明する。一般に、蛍光画像の位置（ｉ、ｊ）における画素値ＩｎｔＦ（ｉ、ｊ）は、式（２）により定義される。

ここで
ＩｎｔＥｘ（ｉ、ｊ）は励起光の位置（ｉ、ｊ）における強度、
Ｏｂｊ（λ，ｉ、ｊ）は内因性蛍光物質の濃度や蛍光量子収率、励起光や蛍光の散乱、吸収特性を加味した総合的な粘膜の応答特性、
Ｓｅｎｓ（λ）は、対物レンズの分光透過率や撮像素子の分光感度などを合わせた撮像系の総合的な分光積、
λは蛍光検出波長帯域
である。

蛍光の検出波長帯域λが、第１の帯域であるＢａｎｄ−１、第２の帯域であるＢａｎｄ−２の場合には、夫々式（３）により示される。なお、式（３）において、Ｏｂｊ（λ，ｉ，ｊ）は、当該検出波長帯域λに応じた応答特性である。

従って、式（４）のように、ＩｎｔＦband−1とＩｎｔＦband−２の比を取ることにより、励起光の照明強度の項をキャンセルできる。

次に、式（１）における対数演算の効果について説明する。ＣＣＤ２９のＲチャンネルで撮像された蛍光画像データＲexと、ＣＣＤ２９のＧチャンネルのＧｅｘとの比である「Ｇex／Ｒex」は、図１０の蛍光スペクトルの場合には、１以上となるため、式（１）の対数成分は正値となる。一方、図１１では「Ｇex／Ｒex」＜１（１未満）となり、負値となる。つまり、対数を取ることで、ＲexとＧexの大小に応じて、ＲexとＧexとを加算した画像データ上に、明暗変化をつけ加えることができる。また、対数演算では、大きいな入力値に対する出力値を小さく抑えることが可能であるため、式（１）のＧ’は除算のみで、対数をとらない場合に比べてダイナミックレンジを適切に保つことができる。

このため、対数演算を行うことで、スペクトル形状を反映させた画像情報を生成することが可能となる。

このように本実施例では、画像間演算部５９において上述の演算を実行するので、蛍光像の明るさを向上させることにより、Ｓ／Ｎ低下を軽減させ、かつスペクトル形状を反映させた画像情報を生成することができる。

すなわち、第１蛍光像Ｒexと第２蛍光像Ｇexの加算処理の結果がＳ／Ｎを高め、また第１蛍光像Ｒexと第２蛍光像Ｇexを除算処理した後に対数演算した結果がスペクトル形状を反映させるので、この２つの結果を加算する処理を行うことでＳ／Ｎ低下が軽減された蛍光観察画像の生成ができる。

（変形例）
実施例１の画像間演算部５９の変形例として、図１２に示すように、第２の加算器１０５の代わりに減算器１０５ａを用いて構成してもよい。この場合の画像間演算部５９の演算は、式（５）のようになる。

この変形例においても、本実施例と同様な作用／効果を得ることができる。

図１３ないし図２３は本発明の実施例２に係わり、図１３は蛍光内視鏡装置の構成を示す構成図、図１４は図１３の回転フィルタの構成を示す図、図１５は図１４のＧフィルタの透過特性を示す図、図１６は図１４のＥＸ１フィルタ及びＥＸ２フィルタの透過特性を示す図、図１７は図１３の励起光カットフィルタの透過特性を示す図、図１８は図１３の蛍光内視鏡装置の作用を説明する図、図１９は図１３の画像間演算部の構成を示すブロック図、図２０は図１３の蛍光内視鏡装置の各部の画像データのタイミングを示す図、図２１は図１３の蛍光内視鏡装置の第１の変形例における画像間演算部の構成を示すブロック図、図２２は図１３の蛍光内視鏡装置の第２の変形例における回転フィルタの構成を示す図、図２３は図１３の蛍光内視鏡装置の第２の変形例における画像間演算部の構成を示すブロック図である。

実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例では、図１３に示すように、ＣＣＤ２９ａは、白黒のＣＣＤであり、ビデオプロセッサ４Ａ内に設けたＣＣＤ駆動回路３１からのＣＣＤ駆動信号により駆動され、ＣＣＤ２９に結像された光学像を光電変換して画像信号を出力する。

この画像信号はビデオプロセッサ４Ａ内に設けたプリアンプ１５２で増幅され、さらにオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路１５３で所定レベルまで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路５４によりアナログ信号からデジタル信号（画像データ）に変換され、各画像データは切換を行うマルチプレクサ１５５を経て、第１フレームメモリ１５６ａ、第２フレームメモリ１５６ｂ及び第３フレームメモリ１５６ｃに一時格納（記憶）される。

制御回路１５は、マルチプレクサ３５の切換を制御し、撮像した各画像データをそれぞれ第１フレームメモリ１５６ａ、第２フレームメモリ１５６ｂ、第３フレームメモリ１５６ｃに順次記憶させるように制御する。

フレームメモリ１５６ａ〜１５６ｃに格納された画像データは画像間演算部５９Ａに入力され、画像間演算部５９Ａにより入力信号をＲ、Ｇ、Ｂチャンネルの色信号に対して後述する演算処理を行い、Ｄ／Ａ変換回路６１によりアナログのＲＧＢ信号に変換されてモニタ５に出力される。

本実施例の回転フィルタ５１Ａは、図１４に示すように、Ｇ光を透過するＧフィルタ５１Ｇ（図１５に透過特性を示す）と、第１の励起光を透過するＥＸ１フィルタ５１ＥＸ１及び第２の励起光を透過するＥＸ２フィルタ５１ＥＸ２（図１６に透過特性を示す）とからなる。また、本実施例の励起光をカットする励起光カットフィルタ３０は図１７に示すような透過特性を有しており、Ｇ光を生体組織に照射したときの戻り光である、Ｇ反射光透過する。

図１８に示すように、生体組織においては、浅い組織１６０と深い組織１６１での自家蛍光を促す励起光の波長が異なる。そこで、本実施例では、図１６に示すような特性の励起光ＥＸ１、ＥＸ２を生体組織に照射することで、深さの異なる組織からの自家蛍光Ｆ１、Ｆ２による光学像を撮像すると共に、Ｇフィルタ５１ＧによるＧ光の反射光による光学像を撮像する。フレームメモリ１５６ａ〜１５６ｃは、この３つの画像データ（Ｆ１，Ｆ２，Ｇ）を一時格納（記憶）する。

画像間演算部５９Ａは、図１９に示すように、フレームメモリ３６ａ〜３６ｃからの３つの画像データ（Ｆ１，Ｆ２，Ｇ）に対して演算処理を実行するための、除算器１０１、ＬＵＴ１０４、第１の加算器１０２、第２の加算器１０５、クリップ部１０６を備えて構成される。

このように構成された本実施例の作用について説明する。画像データ（Ｆ１，Ｆ２，Ｇ）に対して、除算器１０１、第１の加算器１０２、第２の加算器１０５、ＬＵＴ１０４及びクリップ部１０６の各部で、以下の式（６）に示す演算を実施し、画像データ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）として出力する。

具体的には、図２０に示すように、画像間演算部５９Ａは、フレームメモリ１５６ａからのＦ１画像データ（以下、Ｆ１と記す）と、フレームメモリ１５６ｂからのＦ２画像データ（以下、Ｆ２と記す）とを除算器１０１及び第１の加算器１０２に入力する。

そして、第１の除算器１０１は、「Ｆ１／Ｆ２」なる演算を画素毎に実行する。後続のＬＵＴ１０４では、テーブル参照により、除算器１０１の出力に対して、対数演算と係数Ｋの乗算なる演算を実行する。

第１の加算器１０２は、Ｆ１とＦ２を加算し、後続の第２の加算器１０５は第１の加算器１０２の出力にＬＵＴ１０４の出力を加算する。

そして、第１のクリップ部１０６は、第２の加算器１０５の出力に対して、所定のビット精度を超えた場合のクリップ処理を実施し、画像間演算部５９のＧチャンネル出力である画像データＧ’としてＤ／Ａ変換回路６１に出力する。

また、画像間演算部５９Ａは、フレームメモリ１５６ｃからのＧ画像データ（以下、Ｇと記す）を、画像間演算部５９のＲチャンネル出力である画像データＲ’及びＢチャンネル出力である画像データＢ’としてＤ／Ａ変換回路６１に出力する。

クリップ部１０６は、画像データＲ’及び画像データＢ’の出力タイミングに合わせて、所定時間、画像データＧ’の出力を遅延させ、画像データＲ’及び画像データＢ’及び画像データＧ’を同期させて出力する。

式（６）における除算の効果について説明する。励起光Ｅｘ１による蛍光画像の位置（ｉ、ｊ）における画素値ＩｎｔＦ１（ｉ、ｊ）は以下の式（７）により定義され、励起光Ｅｘ２による蛍光画像の位置（ｉ、ｊ）における画素値ＩｎｔＦ２（ｉ、ｊ）は以下の式（８）により定義される。

ここで、
ＩｎｔＥｘ１（ｉ、ｊ）は励起光Ｅｘ１の位置（ｉ、ｊ）における強度、
ＯｂｊＥｘ１（λ、ｉ、ｊ）は、励起光Ｅｘ１に対応した、内因性蛍光物質の濃度や蛍光量子収率、励起光や蛍光の散乱、吸収特性を加味した総合的な粘膜の応答特性、
Ｓｅｎｓ（λ）は、対物レンズの分光透過率や撮像素子の分光感度などを合わせた撮像系の総合的な分光積、
ＩｎｔＥｘ２（ｉ、ｊ）は励起光Ｅｘ２の位置（ｉ、ｊ）における強度、
ＯｂｊＥｘ２（λ、ｉ、ｊ）は、励起光Ｅｘ２に対応した、内因性蛍光物質の濃度や蛍光量子収率、励起光や蛍光の散乱、吸収特性を加味した総合的な粘膜の応答特性、
λは蛍光検出波長帯域
である。

照明系の分光特性が、励起光Ｅｘ１およびＥｘ２の波長帯域に対しては同等な設計がなされている場合には、式（９）に示すような関係となる。

すなわち、式（９）を満たす場合には、

となり、この式（１０）の関係から、ＩｎｔＦ１とＩｎｔＦ２の比を取ることにより、位置によって変化する励起光の照明強度をキャンセルできる。

次に、式（６）における対数演算の効果について説明する。Ｆ１／Ｆ２は、蛍光画像の画素値（位置（ｉ、ｊ））の関係がＦ１（ｉ、ｊ）＞Ｆ２（ｉ、ｊ）の場合には、対数成分は、正値となる一方、Ｆ１（ｉ、ｊ）＜Ｆ２（ｉ、ｊ）では、負値となる。対数を取ることで、ＦＩとＦ２の大小に応じて、ＦＩとＦ２とを加算した画像データ上に、（位置によって変わる）励起光の照明強度に影響されず、明暗変化をつけ加えることができる。

このため、蛍光像の明るさを向上させ、励起される蛍光物質の違いや、その分布層の違いを反映させた画像情報を生成することが可能となる。

このように本実施例においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

（変形例）
第１の変形例：
実施例２の画像間演算部５９Ａの第１の変形例として、図２１に示すように、第２の加算器１０５の代わりに減算器１０５ａを用いて構成してもよい。この場合の画像間演算部５９Ａの演算は、式（１１）のようになる。

この第１の変形例においても、本実施例と同様な作用／効果を得ることができる。

第２の変形例：
実施例２の第２の変形例として、回転フィルタ５１Ａの代わりに、図２２に示すような回転フィルタ５１Ｂを設けて構成してもよい。この回転フィルタ５１Ｂは、Ｇフィルタ５１Ｇ、ＥＸ１フィルタ５１ＥＸ１及びＥＸ２フィルタ５１ＥＸ２に加え、Ｒ光を透過するＲフィルタ５１Ｒを備えて構成される。

本第２の変形例では、図示はしないが、ビデオプロセッサ４Ａ内に、３つのフレームメモリ１５６ａ〜１５６ｃの他に、Ｒフィルタ５１ＲによるＲ光帯域の参照光Ｒの反射光による光学像を格納するための、第４のフレームメモリが設けられる。

そして、図２３に示すように、本第２の変形例の画像間演算部５９Ａは、フレームメモリ１５６ｃからのＧ画像データをＲチャンネル出力である画像データＲ’とし、第４のフレームメモリからのＲ画像データをＢチャンネル出力である画像データＢ’としてＤ／Ａ変換回路６１に出力する。この場合の画像間演算部５９Ａの演算は、式（１２）のようになる。

この第２の変形例においても、本実施例と同様な作用／効果を得ることができる。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る蛍光内視鏡装置の構成を示す構成図 図１の回転フィルタの構成を示す図 図２のＷＬフィルタの透過特性を示す図 図２のＥＸフィルタの透過特性を示す図 図１の励起光カットフィルタの透過特性を示す図 図１のＣＣＤの撮像面に配置しているＢａｙｅｒ配列されたカラーフィルタを示す図 図６のカラーフィルタの透過特性を示す図 図１の画像間演算部の構成を示すブロック図 図１の画像間演算部及び同時化部の画像データのタイミングを示す図 図８の画像間演算部の作用を説明するための自家蛍光の蛍光スペクトルの強度分布を示す第１のスペクトル図 図８の画像間演算部の作用を説明するための自家蛍光の蛍光スペクトルの強度分布を示す第２のスペクトル図 図８の画像間演算部の変形例の構成を示すブロック図 本発明の実施例２に係る蛍光内視鏡装置の構成を示す構成図 図１３の回転フィルタの構成を示す図 図１４のＧフィルタの透過特性を示す図 図１４のＥＸ１フィルタ及びＥＸ２フィルタの透過特性を示す図 図１３の励起光カットフィルタの透過特性を示す図 図１３の蛍光内視鏡装置の作用を説明する図 図１３の画像間演算部の構成を示すブロック図 図１３の蛍光内視鏡装置の各部の画像データのタイミングを示す図 図１３の蛍光内視鏡装置の第１の変形例における画像間演算部の構成を示すブロック図 図１３の蛍光内視鏡装置の第２の変形例における回転フィルタの構成を示す図 図１３の蛍光内視鏡装置の第２の変形例における画像間演算部の構成を示すブロック図

符号の説明

１…蛍光内視鏡装置
２…（電子）内視鏡
３…光源装置
４…ビデオプロセッサ
５…モニタ
５８…３板化部
５９…画像間演算部
６０…同時化部
１００…スイッチ回路
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ…スイッチ部
１０１…第１の除算器
１０２…第１の加算器
１０３…第２の除算器
１０４…第１のＬＵＴ
１０５…第２の加算器
１０６…第１のクリップ部
１０７…第２のＬＵＴ
１０８…第２のクリップ部

Claims (5)

1. 被検体に照明光及び励起光を照射する照射手段を有し、
   前記照明光に基づき被検体から生じる反射光像と、前記励起光に基づき被検体から発生する第１蛍光像及び第２蛍光像を受光する受光手段と、
   前記第１蛍光像と前記第２蛍光像の加算処理の結果と、前記第１蛍光像と前記第２蛍光像を除算処理した後に対数演算した結果とを加算する処理を行う演算手段と、
   前記照明光による前記反射光像、前記第１蛍光像、前記第２蛍光像及び前記演算手段の演算結果に基づいて、蛍光観察画像を生成する画像生成手段と、
   を備えたことを特徴とする蛍光内視鏡装置。
2. 前記第１蛍光像及び前記第２蛍光像は、１つの波長帯域の励起光によって励起された緑帯域と赤帯域の蛍光に基づく蛍光像である
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡装置。
3. 前記照射手段による前記励起光は、第１の波長帯域を持つ第１励起光と第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を持つ第２励起光を含み、
   前記第１の蛍光像は、前記第１励起光に基づき、前記第２の蛍光像は前記第２励起光に基づく
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡装置。
4. 前記画像生成手段によって生成された蛍光観察画像を表示する表示手段を有する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の蛍光内視鏡装置。
5. 制御手段が蛍光内視鏡装置を制御する蛍光内視鏡装置の作動方法であって、
   制御信号に従う照明手段が照明光及び励起光を発生するステップと、
   前記照明光に基づく反射光像及び前記励起光に基づく第１蛍光像、第２蛍光像を受光するステップと、
   前記第１蛍光像と前記第２蛍光像の加算処理の結果と、前記第１蛍光像と前記第２蛍光像を除算処理した後に対数演算した結果とを加算する処理を行うステップと、
   前記照明光による反射光像、前記第１蛍光像、前記第２蛍光像及び前記演算手段の演算結果に基づいて蛍光観察画像を生成するステップと、
   を有することを特徴とする蛍光内視鏡装置の作動方法。

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