WO2014084134A1

WO2014084134A1 - 観察装置

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Publication number: WO2014084134A1
Application number: PCT/JP2013/081496
Authority: WO
Inventors: 圭久保; 康成石原; 裕美志田
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-06-05
Also published as: CN104736036A; US20150257635A1; JPWO2014084134A1; EP2926713A4; CN104736036B; JP6234375B2; EP2926713A1

Abstract

被検体（Ｘ）に対して照明光と被検体（Ｘ）の特定の領域に作用する特殊光とを照射する光源（３）と、照明光の照射による被検体（Ｘ）からの戻り光を撮影して戻り光画像（Ｇ１）を生成する戻り光画像生成部（６１）と、特殊光の照射による被検体（Ｘ）からの信号光を撮影して特殊光画像（Ｇ２）を生成する特殊光画像生成部（６２）と、特殊光画像（Ｇ２）から特定の領域を抽出する抽出部（６３）と、戻り光画像（Ｇ１）に対して、抽出された特定の領域に対応する領域において、戻り光画像情報に基づいた強調処理を施す強調処理部（６４）とを備える観察装置（１００）を提供する。

Description

観察装置

　本発明は、観察装置に関するものである。

　従来、特定の波長の光を用いて被検体の病変部などの注目領域を選択的に撮影し、得られた特殊光画像を用いて注目領域の位置を特定し、白色光画像内の特定された位置をマーカによって標識する観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。白色光画像に表示されたマーカによって、ユーザは、観察視野に存在する注目領域を容易に認識することができる。

特開２０１１－１０４０１１号公報

　ユーザが注目領域を正確に診断するためには、白色光画像によって注目領域の形態を詳細に観察する必要がある。しかしながら、特許文献１のように、注目領域に干渉する位置にマーカが表示されると、このマーカによって注目領域の詳細な観察が妨げられてしまうという問題がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、観察視野に存在する病変部のような注目領域を容易に認識可能としつつ注目領域の形態も白色光画像に基づいた詳細な観察をすることができる観察装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明は、被検体に対して照明光および前記被検体の特定の領域に作用する前記照明光とは異なる波長帯域の特殊光を照射する光源と、該光源から前記照明光が照射されることによって前記被検体から発せられる戻り光を撮影して戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、前記光源から前記特殊光が照射されることによって前記被検体から発せられる信号光を撮影して特殊光画像を生成する特殊光画像生成部と、前記特殊光画像生成部によって生成された前記特殊光画像から前記特定の領域を抽出する抽出部と、前記戻り光画像生成部によって生成された前記戻り光画像に対して、前記抽出部によって抽出された前記特定の領域に対応する領域において、戻り光画像情報に基づいた強調処理を施す強調処理部とを備える観察装置を提供する。

　本発明によれば、光源から被検体に照明光が照射されることによって、被検体の形態を撮影した戻り光画像が戻り光画像生成部によって取得される。一方、光源から被検体に特殊光が照射されることによって、被検体に存在する病変部のような特定の領域を撮影した特殊光画像が特殊光画像生成部によって取得される。そして、特殊光画像内の特定の領域が抽出部によって抽出され、戻り光画像の特定の領域が強調処理部によって強調処理される。このようにユーザが注目する特定の領域が強調処理された白色光画像によって、観察視野に存在する注目領域を容易に認識可能としつつ注目領域の形態も詳細に観察することができる。

　上記発明においては、前記強調処理部が、構造および色彩のうち少なくとも一方のコントラストを強調してもよい。
　このようにすることで、被検体の正常部などの周辺領域は未処理の白色光画像の構造および／または色彩から変化せず、被検体の病変部などの注目領域のみ構造および／または色彩のコントラストが強調され、病変部が目立つような特徴を備えた画像が得られる。さらに、当該画像の注目領域は、未処理の白色光画像よりも構造および／または色彩のコントラストが強調されているため、注目領域の形態を詳細に観察することもでき、注目領域を効果的に強調することができる。

　上記発明においては、前記光源が、前記特定の領域に含まれる蛍光物質を励起する励起光を前記特殊光として照射し、前記特殊光画像生成部が、前記蛍光物質からの蛍光を撮影して蛍光画像を前記特殊光画像として生成してもよい。
　このようにすることで、蛍光物質の分布に基づいて注目領域を特定することができる。

　また、上記発明においては、前記抽出部が、所定の閾値以上の階調値または所定の色相を有する領域を前記特定の領域として抽出してもよい。
　このようにすることで、簡単な処理で特定の領域を抽出することができる。

　また、上記発明においては、前記抽出部により抽出された前記特定の領域の階調値または色相に基づいて、前記強調処理部による前記特定の領域の強調の度合いを設定する強調レベル設定部を備えてもよい。
　このようにすることで、周辺領域に対する特定の領域の色彩や構造の差異の程度に応じて特定の領域を適切に強調することができる。

　上記発明においては、前記光源が、狭帯域光を前記特殊光として照射し、前記特殊光画像生成部が、前記狭帯域光の照射によって前記被検体から戻る光を撮影して狭帯域光（ＮＢＩ）画像を前記特殊光画像として生成してもよい。
　このようにすることで、被検体における血管の密度の差異に基づいて注目領域を特定することができる。

　上記発明においては、前記光源が、前記被検体に含まれる物質の自家蛍光を励起する励起光を前記特殊光として照射し、前記特殊光画像生成部が、前記物質からの自家蛍光を撮影して自家蛍光画像を前記特殊光画像として生成してもよい。
　このようにすることで、被検体から発せられる自家蛍光の強度分布に基づいて注目領域を特定することができる。

　上記発明においては、前記戻り光画像生成部によって生成された前記戻り光画像に前記抽出部によって抽出された前記特定の領域を示すマーカを合成する合成部と、画像を表示する表示部と、前記被検体までの観察距離を判断する判断部と、該判断部によって判断された観察距離に基づいて、前記強調処理部によって前記特定の領域が強調された戻り光画像および前記合成部によって前記マーカが合成された戻り光画像を択一的に前記表示部に表示させる表示切替部とを備える構成であってもよい。

　このようにすることで、被検体を離れた位置から観察しているときは、特定の領域にマーカが合成された戻り光画像が表示部に表示される。これにより、戻り光画像における特定の領域の寸法が小さくても、特定の領域の存在を確実に認識することができる。一方、被検体を近い位置から観察しているときは、特定の領域が強調処理された戻り光画像が表示部に表示される。これにより、特定の領域の形態を詳細に観察することができる。

　上記構成においては、前記判断部が、前記戻り光画像生成部によって生成された前記戻り光画像の階調値を用いて前記観察距離を判断してもよく、前記抽出部によって抽出された前記特定の領域の前記特殊光画像における面積を用いて前記観察距離を判断してもよい。
　このようにすることで、演算処理のみで観察距離を適切に判断することができる。

　本発明によれば、観察視野に存在する病変部のような注目領域を容易に認識可能としつつ注目領域の形態も白色光画像に基づいた詳細な観察をすることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る観察装置の全体構成図である。図１の観察装置による画像処理を示すフローチャートである。第１の実施形態の第２の変形例に係る観察装置が備える画像処理ユニットの構成を示す図である。第１の実施形態の第３の変形例に係る観察装置が備える画像処理ユニットの構成を示す図である。図４の強調レベル設定部において用いられる、階調値の平均と強調処理の度合いとの関数を示すグラフである。図４の画像処理ユニットによる画像処理を説明するフローチャートである。第１の実施形態の第４の変形例に係る観察装置が備える画像処理ユニットの構成を示す図である。図７の画像処理ユニットによる画像処理を説明するフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る観察装置の全体構成図である。第２の実施形態の変形例に係る観察装置が備える画像処理ユニットの構成を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る観察装置の全体構成図である。本発明の第４の実施形態に係る観察装置の全体構成図である。

〔第１の実施形態〕
　以下に、本発明の第１の実施形態に係る観察装置１００について図１から図８を参照して説明する。
　本実施形態に係る観察装置１００は、内視鏡装置であって、図１に示されるように、体内に挿入される細長い挿入部２と、光源３と、該光源３からの励起光（特殊光）および白色光（照明光）を挿入部２の先端２ａから観察対象（被検体）Ｘに向けて照射する照明ユニット４と、挿入部２の先端２ａに設けられ、観察対象Ｘである生体組織の画像情報Ｓ１，Ｓ２を取得する撮像ユニット５と、挿入部２の基端側に配置され、撮像ユニット５によって取得された画像情報Ｓ１，Ｓ２を処理する画像処理ユニット６と、該画像処理ユニット６によって処理された画像Ｇ１’を表示するモニタ（表示部）７とを備えている。

　光源３は、キセノンランプ３１と、該キセノンランプ３１から発せられた光から、励起光および白色光を切り出すフィルタ３２と、フィルタ３２によって切り出された励起光および白色光を集光するカップリングレンズ３３とを備えている。フィルタ３２は、励起光および白色光に対応する４００ｎｍから７４０ｎｍの波長帯域の光を選択的に透過する。すなわち、本実施形態において、近赤外光（波長帯域７００ｎｍから７４０ｎｍ）が励起光として用いられる。

　照明ユニット４は、挿入部２の長手方向のほぼ全長にわたって配置されたライトガイドファイバ４１と、挿入部２の先端２ａに設けられた照明光学系４２とを備えている。ライトガイドファイバ４１は、カップリングレンズ３３によって集光された励起光および白色光を導光する。照明光学系４２は、ライトガイドファイバ４１によって導光されてきた励起光および白色光を拡散させて、挿入部２の先端２ａに対向する観察対象Ｘに照射する。

　撮像ユニット５は、観察対象Ｘからの光を集光する対物レンズ５１と、該対物レンズ５１によって集光された光のうち、励起光および蛍光（信号光）を反射し、励起光よりも短い波長を有する白色光（波長帯域４００ｎｍから７００ｎｍ、戻り光）を透過するダイクロイックミラー５２と、該ダイクロイックミラー５２によって反射された蛍光およびダイクロイックミラー５２を透過した白色光をそれぞれ集光する２つの集光レンズ５３，５４と、集光レンズ５３によって集光された白色光を撮影するカラーＣＣＤのような撮像素子５５と、集光レンズ５４によって集光された蛍光を撮影する高感度モノクロＣＣＤのような撮像素子５６とを備えている。図中、符号５７は、ダイクロイックミラー５２によって反射された光のうち蛍光（波長帯域７６０ｎｍから８５０ｎｍ）を選択的に透過し、励起光を遮断する励起光カットフィルタである。

　画像処理ユニット６は、撮像素子５５によって取得された白色光画像情報Ｓ１から白色光画像（戻り光画像）Ｇ１を生成する白色光画像生成部（戻り光画像生成部）６１と、撮像素子５６によって取得された蛍光画像情報Ｓ２から蛍光画像（特殊光画像）Ｇ２を生成する蛍光画像生成部（特殊光画像生成部）６２と、該蛍光画像生成部６２によって生成された蛍光画像Ｇ２から病変部Ｙのような注目領域（特定領域）を抽出する抽出部６３と、該抽出部６３によって抽出された注目領域と対応する白色光画像Ｇ１内の領域を強調処理する強調処理部６４とを備えている。

　抽出部６３は、蛍光画像生成部６２から入力されてくる蛍光画像Ｇ２の各画素の階調値を所定の閾値と比較し、該所定の閾値以上の階調値を有する画素を注目領域として抽出し、抽出した画素の位置Ｐを強調処理部６４に出力する。

　強調処理部６４は、抽出部６３から入力された画素の位置Ｐと対応する位置の画素を白色光画像Ｇ１から選択し、選択した画素からなる注目領域の色彩を強調し、注目領域を強調処理した白色光画像Ｇ１’をモニタ７に出力する。

　具体的には、強調処理部６４は、ヘモグロビン指数（ＩＨｂ）色彩強調処理を白色光画像Ｇ１に施す。ＩＨｂ色彩強調とは、観察対象Ｘである生体組織の表面を覆う粘膜のヘモグロビン指数が、平均よりも高い位置の色彩をより赤くし、平均よりも低い位置の色彩をより白くする処理である。ヘモグロビンの、緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の波長領域における吸光係数は、互いに異なる。これを利用し、白色光画像Ｇ１の各位置のヘモグロビン指数は、白色光画像情報Ｓ１からＧ信号とＲ信号の輝度レベルの比を算出することによって測定される。

　病変部Ｙは、周囲の正常部に比べて赤味を帯びる。これは、病変部Ｙにおいて、細胞の活動が活発化して血流量が増大することに因る。ＩＨｂ色彩強調によって、この病変部Ｙの色彩を強調することができ、ユーザは病変部Ｙをより詳細に観察することができる。

　次に、このように構成された観察装置１００の作用について説明する。
　本実施形態に係る観察装置１００を用いて観察対象Ｘである体内の生体組織を観察するには、予め、病変部Ｙに集積する蛍光物質を観察対象Ｘに投与しておく。そして、体内に挿入部２を挿入し、挿入部２の先端２ａを観察対象Ｘに対向配置する。次に、光源３を作動させることによって、励起光および白色光を挿入部２の先端２ａから観察対象Ｘに照射する。

　観察対象Ｘにおいては、病変部Ｙに含まれる蛍光物質が励起光によって励起されることにより蛍光が発せられるとともに、観察対象Ｘの表面において白色光が反射される。観察対象Ｘから発せられた蛍光および反射された白色光の一部は、挿入部２の先端２ａに戻り、対物レンズ５１によって集光される。

　対物レンズ５１によって集光された光のうち、白色光はダイクロイックミラー５２を透過し、集光レンズ５３によって集光され、撮像素子５５によって白色光画像情報Ｓ１として取得される。一方、対物レンズ５１によって集光された蛍光は、ダイクロイックミラー５２によって反射され、励起光カットフィルタ５７によって励起光が除去された後に、集光レンズ５４によって集光され、撮像素子５６によって蛍光画像情報Ｓ２として取得される。各撮像素子５５，５６によって取得された画像情報Ｓ１，Ｓ２は、画像処理ユニット６に送られる。

　図２に、画像処理ユニット６による画像処理を説明するフローチャートを示す。
　画像処理ユニット６において、白色光画像情報Ｓ１が白色光画像生成部６１に入力されて白色光画像Ｇ１が生成され、蛍光画像情報Ｓ２が蛍光画像生成部６２に入力されて蛍光画像Ｇ２が生成される（ステップＳ１）。

　蛍光画像Ｇ２は、抽出部６３に送られ、所定の閾値以上の階調値を有する注目領域が抽出される（ステップＳ２）。抽出された注目領域の位置Ｐは抽出部６３から強調処理部６４に送られ、該強調処理部６４において白色光画像Ｇ１内の注目領域が色彩強調処理される（ステップＳ３）。そして、注目領域が強調処理された白色光画像Ｇ１’がモニタ７に表示される（ステップＳ４）。ステップＳ２において注目領域が抽出されなかった場合は、ステップＳ４において未処理の白色光画像Ｇ１がモニタ７に表示される。

　ここで、本実施形態の抽出部６３は、注目領域を構成する画素の数から注目領域の面積を算出し、予め設定された閾値以上の面積を有する注目領域について、抽出した画素の位置Ｐを強調処理部６４に出力してもよい。このようにすることで、微小な面積の注目領域をノイズとして排除することができる。

　このように、本実施形態によれば、白色光画像Ｇ１の視野に病変部Ｙのような注目領域が存在する場合、その注目領域が強調して表示される。したがって、ユーザは、モニタ７に表示される白色光画像Ｇ１’において、注目領域を容易に視認することができ、かつ、白色光画像Ｇ１’によって注目領域の形態を詳細に確認することができるという利点がある。

（第１の変形例）
　次に、第１の実施形態に係る観察装置１００の第１の変形例について説明する。
　本変形例に係る観察装置は、観察装置１００の強調処理部６４の処理内容を変形したものである。
　本変形例において、強調処理部６４は、白色光画像Ｇ１から注目領域の組織の輪郭を抽出し、注目領域における組織の輪郭を強調することによって、注目領域の構造を強調する。輪郭の抽出には、例えば、微分フィルタ等のエッジ抽出処理が用いられる。このように、上述した色彩強調処理に代えて構造強調処理を用いても、白色光画像Ｇ１’において、注目領域を容易に認識することができ、かつ、注目領域の形態を詳細に観察することができる。

　本変形例において、強調処理部６４は、構造強調処理と色彩強調処理の両方を行ってもよい。強調処理部６４が構造強調処理と色彩強調処理の両方を実行可能な場合は、白色光画像Ｇ１に適用する強調処理をユーザが選択して強調処理部６４に対して指定する図示しない入力部が備えられていてもよい。

（第２の変形例）
　次に、第１の実施形態に係る観察装置１００の第２の変形例について説明する。
　本変形例に係る観察装置は、観察装置１００の画像処理ユニット６を変形したものであり、図３に示されるように、除算部６５が画像処理ユニット６にさらに備えられている。

　除算部６５は、白色光画像生成部６１から白色光画像Ｇ１を受け取り、蛍光画像生成部６２から蛍光画像Ｇ２を受け取る。そして、除算部６５は、蛍光画像Ｇ２を白色光画像Ｇ１によって除算した除算画像Ｇ２’を生成し、生成された除算画像Ｇ２’を抽出部６３に出力する。抽出部６３は、蛍光画像Ｇ２に代えて除算画像Ｇ２’を用い、除算画像Ｇ２’から注目領域を抽出する。

　蛍光画像Ｇ２の階調値は、挿入部２の先端２ａと観察対象Ｘとの間の観察距離に依存する。すなわち、観察対象Ｘから発せられる蛍光の実際の強度が同一であったとしても、観察距離が長いほど蛍光画像Ｇ２の階調値は小さくなる。この観察距離と階調値との関係は、白色光画像Ｇ１についても成立する。そこで、蛍光画像Ｇ２の各画素の階調値を白色光画像Ｇ１の各画素の階調値で除算することによって、蛍光画像Ｇ２から観察距離に依存した階調値の変化が除去された除算画像Ｇ２’が得られる。このようにして蛍光画像Ｇ２よりも実際の蛍光の強度を正確に反映した除算画像Ｇ２’を用いることによって、注目領域をより正確に抽出することができるという利点がある。

（第３の変形例）
　次に、第１の実施形態に係る観察装置１００の第３の変形例について説明する。
　本変形例に係る観察装置は、観察装置１００の画像処理ユニット６を変形したものであり、図４に示されるように、平均階調値算出部６６および強調レベル設定部６７が画像処理ユニット６にさらに備えられている。

　本変形例において、抽出部６３は、注目領域を構成する画素の位置Ｐを強調処理部６４に出力し、当該画素の階調値Ｉを平均階調値算出部６６に出力する。
　平均階調値算出部６６は、抽出部６３によって抽出された、注目領域を構成する画素の階調値Ｉの平均ｍを算出し、算出した階調値Ｉの平均ｍを強調レベル設定部６７に出力する。

　強調レベル設定部６７は、平均階調値算出部６６から入力された階調値Ｉの平均ｍに基づいて、強調処理部６４における強調処理の度合いαを設定する。具体的には、強調レベル設定部６７は、階調値Ｉの平均ｍと強調処理の度合いαとを対応付けた関数を保持している。この関数は、例えば、図５に示されるように、階調値Ｉの平均ｍが増加するにつれて強調処理の度合いαが低下するように設定されている。強調レベル設定部６７は、階調値Ｉの平均ｍと対応する強調処理の度合いαを関数から導出し、導出された度合いαを強調処理部６４に出力する。

　強調処理部６４は、抽出部６３から入力された注目領域の位置Ｐと対応する白色光画像Ｇ１内の領域を、強調レベル設定部６７から入力された度合いαで強調処理する。すなわち、強調処理部６４は、ヘモグロビン指数が平均に対して同程度であっても、度合いαが高い場合には、該当する位置をさらに赤くするように、ＩＨｂ色彩強調処理を白色光画像Ｇ１に施す。

　このように構成された本変形例に係る観察装置によれば、図６に示されるように、ステップＳ２において注目領域が抽出されると、当該注目領域の階調値Ｉの平均ｍが平均階調値算出部６６において算出される（ステップＳ５）。そして、算出された階調値Ｉの平均ｍに基づく強調処理の度合いαが強調レベル設定部６７において決定され（ステップＳ６）、決定された度合いαで強調処理部６４において白色光画像Ｇ１の注目領域が強調処理される（ステップＳ３）。

　このように、注目領域の全体的な蛍光の強度を加味して強調処理の度合いαを決定することによって、注目領域の蛍光が微弱である場合には、注目領域がより強く強調される。これにより、例えば、初期段階の病変部Ｙのような、周辺領域に対する組織の形態の差異が小さい注目領域であっても、周辺領域に対して十分に強調して表示し、ユーザに確実に認識させることができるという利点がある。

　また、階調値Ｉの平均ｍと強調処理の度合いαとを対応付けた関数が、階調値Ｉの平均ｍが増加するにつれて強調処理の度合いαが増加するように設定されていてもよい。この関数は、注目領域の蛍光が大きい場合には、注目領域がより強く強調される。これにより、蛍光の強度が大きい注目領域をユーザに確実に認識させることができるという利点がある。

（第４の変形例）
　次に、第１の実施形態に係る観察装置１００の第４の変形例について説明する。
　本変形例に係る観察装置は、観察装置１００の画像処理ユニット６を変形したものであり、図７に示されるように、判断部（表示切替部）６８および合成部６９が画像処理ユニット６にさらに備えられている。

　判断部６８は、蛍光画像Ｇ２における注目領域の面積を用いて、対物レンズ５１が配置されている挿入部２の先端２ａと観察対象Ｘとの間の観察距離を判断する。具体的には、判断部６８は、注目領域を構成する画素の位置Ｐを抽出部６３から受け取り、蛍光画像Ｇ２における注目領域の面積を計算する。ここで、観察距離が短い程、蛍光画像Ｇ２における注目領域の面積は大きくなる。したがって、判断部６８は、注目領域の面積から観察距離を判断することができる。

　判断部６８は、算出された注目領域の面積が所定の閾値よりも小さいときは、白色光画像生成部６１から入力された白色光画像Ｇ１を合成部６９に出力する。一方、判断部６８は、注目領域の面積が所定の閾値以上であるときは、白色光画像生成部６１から入力された白色光画像Ｇ１を強調処理部６４に出力する。

　合成部６９は、判断部６８から白色光画像Ｇ１および注目領域の位置Ｐが入力されると、注目領域の位置にマーカを作成し、該マーカを白色光画像Ｇ１に重畳し、マーカが重畳された白色光画像Ｇ１”をモニタ７に出力する。マーカは、特に限定されるものではないが、注目領域を塗りつぶしたものでもよく、注目領域の輪郭を示す線や注目領域の場所を指し示す矢印、または、注目領域のみを特殊光画像で置き換えたものなどであってもよい。

　このように構成された本変形例に係る観察装置によれば、図８に示されるように、ステップＳ２において注目領域が抽出されると、判断部６８によって注目領域の面積が判断される。そして、注目領域の面積が所定の閾値よりも小さい場合（ステップＳ７のＮＯ）、合成部６９によって注目領域にマーカが合成された白色光画像Ｇ１”（ステップＳ８）が、モニタ７に表示される（ステップＳ９）。一方、注目領域の面積が所定の閾値以上である場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、強調処理部６４によって注目領域が強調処理された白色光画像Ｇ１’が、モニタ７に表示される（ステップＳ４）。

　このように、注目領域を十分に離れた位置から観察しているときには、当該注目領域がマーカによって標識された白色光画像Ｇ１”が、モニタ７に表示される。これにより、ユーザは、視野に存在している注目領域を、たとえ小さくても容易に認識することができる。そして、注目領域を認識した後、ユーザが挿入部２の先端２ａを注目領域に近接させることによって観察距離が十分に短くなると、モニタ７に表示されていた白色光画像Ｇ１”が白色光画像Ｇ１’に切り替わる。つまり、観察している白色光画像において、マーカが消える代わりに注目領域が強調処理される。したがって、ユーザは、注目領域を詳細に観察することができる。すなわち、本変形例によれば、観察距離に応じてモニタ７に表示される画像Ｇ１’，Ｇ１”を切り替えることによって、場面に応じたより有用な画像をユーザに対して提示することができるという利点がある。

　なお、本変形例においては、判断部６８が、蛍光画像Ｇ２における注目領域の面積に代えて、白色光画像Ｇ１の階調値を用いて観察距離を判断してもよい。観察距離が短い程、白色光画像Ｇ１全体の明るさは増す。したがって、判断部６８は、白色光画像Ｇ１の階調値を用いて観察距離を判断し、注目領域の面積を用いた場合と同様に、ユーザにとってより有用な画像Ｇ１’，Ｇ１”をモニタ７に表示させることができる。

　具体的には、判断部６８は、白色光画像Ｇ１の階調値の平均を算出する。そして、判断部６８は、算出された階調値の平均が所定の閾値よりも大きいときは、白色光画像Ｇ１を強調処理部６４に出力する。一方、判断部６８は、階調値の平均が所定の閾値以下のときには、白色光画像Ｇ１を合成部６９に出力する。

　また、本変形例においては、合成部６９が、観察距離に応じてマーカの表示態様を変化させてもよい。例えば、合成部６９は、観察距離に反比例するように、すなわち、蛍光画像Ｇ２における注目領域の面積または白色光画像Ｇ１の階調値の平均に比例するように、マーカの透明度を増加させてもよい。
　このようにすることで、挿入部２の先端２ａを注目領域に接近させる過程において、白色光画像Ｇ１に重畳されているマーカが次第に透明になり、やがて消失する。マーカが消失した後は、その位置に強調処理された注目領域が表示される。これにより、モニタ７を観察しているユーザに違和感を与えることなく、２つの画像Ｇ１’,Ｇ１”を切り替えることができるという利点がある。

〔第２の実施形態〕
　次に、本発明の第２の実施形態に係る観察装置２００について図９および図１０を参照して説明する。本実施形態の説明において、上述した第１に係る観察装置１００と異なる構成について主に説明し、観察装置１００と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る観察装置２００は、蛍光画像Ｇ２に代えてＮＢＩ画像Ｇ３を取得し、ＮＢＩ画像Ｇ３から色相Ｈに基づいて注目領域を抽出する点において、第１の実施形態に係る観察装置１００と主に相違している。

　具体的には、図９に示されるように、光源３が、３つのフィルタを有するターレット３４を備えている。これら３つのフィルタは、キセノンランプ３１から発せられた光から所定の波長帯域の光を切り出す。具体的には、３つのフィルタは、波長帯域４００ｎｍから７００ｎｍの白色光と、ピーク波長５４０ｎｍを有する波長幅の狭い緑の狭帯域光と、ピーク波長４１５ｎｍを有する青の狭帯域光とをそれぞれ選択的に透過する。ターレット３４が回転することによって、照明ユニット４には白色光、緑の狭帯域光および青の狭帯域光が順番に入力されるようになっている。

　撮像ユニット５は、対物レンズ５１によって集光された光を撮影するカラーＣＣＤのような単一の撮像素子５５を備えている。撮像素子５５は、照明ユニット４の照明光学系４２から観察対象Ｘに白色光、緑の狭帯域光および青の狭帯域光が順番に照射されることによって、３種類の画像情報、すなわち、白色光画像情報Ｓ１、緑色光画像情報Ｓ３および青色光画像情報Ｓ４を順番に取得する。そして、撮像ユニット５は、取得された画像情報Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４を逐次画像処理ユニット６へ出力する。

　画像処理ユニット６は、撮像素子５５から入力された３種類の画像情報Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４を記憶する制御部７０と、該制御部７０に記憶された緑色光画像情報Ｓ３および青色光画像情報Ｓ４からＮＢＩ画像Ｇ３を生成するＮＢＩ画像生成部７１とを備えている。

　制御部７０は、ターレット３４のモータ３４ａを制御し、ターレット３４の回転によって観察対象Ｘに照射される光が切り替わるのに同期して、白色光画像情報Ｓ１を白色光画像生成部６１へ、緑色光画像情報Ｓ３および青色光画像情報Ｓ４をＮＢＩ画像生成部７１へ振り分ける。
　ＮＢＩ画像生成部７１は、緑色光画像情報Ｓ３から赤色光画像を生成し、青色光画像情報Ｓ４から緑色光画像および青色光画像を生成し、これら赤色光画像、緑色光画像および青色光画像を合成することによってＮＢＩ画像Ｇ３を生成する。

　緑の狭帯域光および青の狭帯域光は、ヘモグロビンに吸収されやすい性質を有する。また、青の狭帯域光は生体組織の表面近傍において反射され、緑の狭帯域光は生体組織の比較的深い位置において反射される。したがって、生体組織からの青の狭帯域光の反射光（信号光）を撮影した緑色光画像および青色光画像においては、生体組織の表層に存在する毛細血管が鮮明に撮影される。一方、生体組織からの緑の狭帯域光の反射光（信号光）を撮影した赤色光画像においては、生体組織の比較的深い位置に存在する太い血管が鮮明に撮影される。このような２色の画像を重畳したＮＢＩ画像Ｇ３において、扁平上皮癌等の病変部Ｙが茶褐色を呈する。

　抽出部６３は、ＮＢＩ画像Ｇ３の色相Ｈに基づいて注目領域を抽出する。ここで、色相Ｈとは、色の属性（色相、彩度、明度）のひとつであり、いわゆるマンセルの色相環を用いて０から３６０までの範囲の数値によって表記される色の様相（例えば赤、青、黄）のことである。具体的には、抽出部６３は、ＮＢＩ画像Ｇ３の各画素の色相Ｈを算出し、茶褐色（例えば、色相Ｈが５から３５）を有する画素を注目領域として抽出する。

　次に、このように構成された観察装置２００の作用について説明する。
　本実施形態に係る観察装置２００を用いて観察対象Ｘである体内の生体組織を観察するには、第１の実施形態と同様に、体内に挿入部２を挿入し、光源３を作動させる。光源３からは、白色光、緑の狭帯域光および青の狭帯域光が順番にカップリングレンズ３３、ライトガイドファイバ４１および照明光学系４２を介して観察対象Ｘに照射される。

　観察対象Ｘにおいては、白色光、緑の狭帯域光および青の狭帯域光が順番に反射されて対物レンズ５１によって集光される。対物レンズ５１によって集光された白色光、緑の狭帯域光および青の狭帯域光は撮像素子５５によって白色光画像情報Ｓ１、緑色光画像情報Ｓ３および青色光画像情報Ｓ４としてそれぞれ取得される。撮像素子５５によって取得された画像情報Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４は、画像処理ユニット６に送られる。

　画像処理ユニット６において、画像情報Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４は制御部７０に記憶される。次いで、白色光画像情報Ｓ１が白色光画像生成部６１に入力されて、白色光画像Ｇ１が生成される。また、緑色光画像情報Ｓ３および青色光画像情報Ｓ４がＮＢＩ画像生成部７１に入力されて、ＮＢＩ画像Ｇ３が生成される。生成されたＮＢＩ画像Ｇ３は、抽出部６３に送られて、茶褐色を有する注目領域が抽出される。以下、第１の実施形態におけるステップＳ３，Ｓ４と同様にして注目領域が強調処理された白色光画像Ｇ１’がモニタ７に表示される。

　このように、本実施形態に係る観察装置２００によれば、特殊光画像としてＮＢＩ画像Ｇ３を用い、色相Ｈに基づいて注目領域を抽出している。このようにしても、第１の実施形態と同様に、注目領域を容易に識別でき、かつ、注目領域の形態を詳細に確認することができる白色光画像Ｇ１’をユーザに提示することができるという利点がある。
　なお、本実施形態においては、第１の実施形態において説明した各変形例を適宜適用することができる。

（変形例）
　次に、第２の実施形態に係る観察装置２００の変形例について説明する。
　本変形例に係る観察装置は、観察装置２００の画像処理ユニット６を変形したものであり、図１０に示されるように、平均色相算出部７２および強調レベル設定部７３が画像処理ユニット６にさらに備えられている。

　本変形例において、抽出部６３は、注目領域を構成する画素の位置Ｐを強調処理部６４に出力し、当該画素の色相Ｈを平均色相算出部７２に出力する。
　平均色相算出部７２は、抽出部６３によって抽出された注目領域を構成する画素の色相Ｈの平均ｎを算出する。そして、平均色相算出部７２は、算出した色相Ｈの平均ｎを強調レベル設定部７３に出力する。

　強調レベル設定部７３は、平均色相算出部７２から入力された色相Ｈの平均ｎに基づいて、強調処理部６４における強調処理の度合いβを設定する。具体的には、強調レベル設定部７３は、色相Ｈの平均ｎと強調処理の度合いβとを対応付けたテーブルを保持している。このテーブルは、例えば、色相Ｈの平均ｎが、色相環において茶褐色の両隣りに位置する赤色または黄色に近づくにつれて強調処理の度合いβが増加するように設定されている。強調レベル設定部７３は、色相Ｈの平均ｎと対応する強調処理の度合いβをテーブルから導出し、導出された度合いβを強調処理部６４に出力する。

　強調処理部６４は、抽出部６３から入力された注目領域の位置Ｐと対応する白色光画像Ｇ１内の領域を、強調レベル設定部７３から入力された度合いβで強調処理する。
　このように構成された本変形例に係る観察装置によれば、抽出部６３において注目領域が抽出されると、その注目領域の色相Ｈの平均ｎが平均色相算出部７２において算出される。そして、算出された色相Ｈの平均ｎに基づく強調処理の度合いβが強調レベル設定部７３において決定され、決定された度合いβで強調処理部６４において白色光画像Ｇ１の注目領域が強調処理される。

　このように、注目領域の全体的な色相Ｈを加味して強調処理の度合いβを決定することによって、注目領域の色相Ｈが赤色または黄色に近い場合には、注目領域がより強く強調される。これにより、例えば、初期段階の病変部Ｙのような周辺領域に対する組織の形態の差異が小さい注目領域であっても、周辺領域に対して十分に強調して表示し、ユーザに確実に認識させることができるという利点がある。

　色相Ｈの平均ｎと強調処理のレベルとを対応付けたテーブルは、色相Ｈの平均ｎが、色相環において茶褐色に近づくにつれて強調処理の度合いβが増加するように設定されていてもよい。この関数は、注目領域の色相Ｈが茶褐色に近い場合には、注目領域がより強く強調される。これにより、血管の密度の高い注目領域をユーザに確実に認識させることができるという利点がある。

〔第３の実施形態〕
　次に、本発明の第３の実施形態に係る観察装置３００について図１１を参照して説明する。
　本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る観察装置１００と異なる構成について主に説明し、観察装置１００と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る観察装置３００は、蛍光画像Ｇ２に代えて自家蛍光画像Ｇ４を取得し、自家蛍光画像Ｇ４から色相Ｈに基づいて注目領域を抽出する点において、観察装置１００と主に相違している。

　具体的には、図１１に示されるように、光源３が、３つのフィルタを有するターレット３４を備えている。これら３つのフィルタは、キセノンランプ３１から発せられた光から所定の波長帯域の光を切り出す。具体的には、３つのフィルタは、波長帯域４００ｎｍから７００ｎｍの白色光と、ピーク波長５５０ｎｍを有する緑色の参照光と、ピーク波長４００ｎｍを有する青色の励起光とをそれぞれ選択的に透過する。ターレット３４が回転することによって、照明ユニット４には白色光、参照光および励起光が順番に入力されるようになっている。

　撮像ユニット５は、白色光画像情報Ｓ１と自家蛍光画像情報Ｓ５，Ｓ６とを別々の光学系によって取得する２眼式である。すなわち、撮像ユニット５は、観察対象Ｘからの光を集光する対物レンズ５１と、該対物レンズ５１から出射された光を集光する集光レンズ５３と、該集光レンズ５３によって集光された光を撮影する撮像素子５５または５６とを有する光学系を２組備えている。これら２組の光学系は、挿入部２の先端部に並列に設けられている。

　第１の光学系は、カラーＣＣＤのような撮像素子５５によって白色光画像情報Ｓ１を取得する。
　第２の光学系は、対物レンズ５１と集光レンズ５３との間に励起光カットフィルタ５７をさらに備え、観察対象Ｘから発せられた自家蛍光および緑色の戻り光を高感度モノクロＣＣＤのような撮像素子５６によって撮影して自家蛍光画像情報Ｓ５，Ｓ６を取得する。本実施形態において、励起光カットフィルタ５７は、観察対象Ｘの自家蛍光と緑色の戻り光とに対応する波長帯域５００ｎｍから６３０ｎｍの光を選択的に透過し、励起光を遮断する。

　撮像素子５５，５６は、照明ユニット４の照明光学系４２から観察対象Ｘに白色光、参照光および励起光が順番に照射されることによって３種類の画像情報、すなわち、白色光画像情報Ｓ１、第１の自家蛍光画像情報Ｓ５および第２の自家蛍光画像情報Ｓ６を順番に取得する。そして、各撮像素子５５，５６は、取得された画像情報Ｓ１，Ｓ５，Ｓ６を逐次画像処理ユニット６へ出力する。

　画像処理ユニット６は、撮像素子５５，５６によって取得された３種類の画像情報Ｓ１，Ｓ５，Ｓ６を記憶する制御部７０と、該制御部７０に記憶された第１の自家蛍光画像情報Ｓ５および第２の自家蛍光画像情報Ｓ６から自家蛍光画像Ｇ４を生成する自家蛍光画像生成部７４とを備えている。

　制御部７０は、ターレット３４のモータ３４ａを制御し、ターレット３４の回転によって観察対象Ｘに照射される光が切り替わるのに同期して、白色光画像情報Ｓ１を白色光画像生成部６１へ、第１の自家蛍光画像情報Ｓ５および第２の自家蛍光画像情報Ｓ６を自家蛍光画像生成部７４へ振り分ける。

　自家蛍光画像生成部７４は、第１の自家蛍光画像情報Ｓ５から第１の自家蛍光画像を生成し、第２の自家蛍光画像情報Ｓ６から第２の自家蛍光画像を生成する。このときに、自家蛍光画像生成部７４は、第１の自家蛍光画像には擬似的に赤色および青色を付し、第２の自家蛍光画像には擬似的に緑色を付する。そして、自家蛍光画像生成部７４は、擬似色が付された第１の自家蛍光画像および第２の自家蛍光画像を合成することによってカラーの自家蛍光画像Ｇ４を生成する。自家蛍光画像Ｇ４において、病変部Ｙは赤紫色（例えば、色相Ｈが３００から３５０）の領域として表示される。

　抽出部６３は、自家蛍光画像Ｇ４の色相Ｈに基づいて注目領域を抽出する。具体的には、抽出部６３は、自家蛍光画像Ｇ４の各画素の色相Ｈを算出し、赤紫色（例えば、色相Ｈが３００から３５０）を有する画素を注目領域として抽出する。

　次に、このように構成された観察装置３００の作用について説明する。
　本実施形態に係る観察装置３００を用いて観察対象Ｘである体内の生体組織を観察するには、第２の実施形態と同様にして白色光、参照光および励起光を順番に観察対象Ｘに照射する。

　白色光は、観察対象Ｘの表面において反射される。一方、励起光は、観察対象Ｘに含まれている物質を励起し、これによって観察対象Ｘから自家蛍光が発せられる。第１の対物レンズ５１によって集光された白色光は、撮像素子５５によって白色光画像情報Ｓ１として取得される。第２の対物レンズ５１によって集光された参照光および自家蛍光は、撮像素子５６によって第１の自家蛍光画像情報Ｓ５および第２の自家蛍光画像情報Ｓ６としてそれぞれ取得される。撮像素子５５，５６によって取得された画像情報Ｓ１，Ｓ５，Ｓ６は、画像処理ユニット６に送られる。

　画像処理ユニット６において、画像情報Ｓ１，Ｓ５，Ｓ６は制御部７０に記憶される。そして、白色光画像情報Ｓ１が白色光画像生成部６１に入力されて白色光画像Ｇ１が生成される。一方、第１の自家蛍光画像情報Ｓ５および第２の自家蛍光画像情報Ｓ６が自家蛍光画像生成部７４に入力されて自家蛍光画像Ｇ４が生成される。生成された自家蛍光画像Ｇ４は、抽出部６３に送られて、赤紫色を有する注目領域が抽出される。以下、第１の実施形態におけるステップＳ３，Ｓ４と同様にして注目領域が強調処理された白色光画像Ｇ１’がモニタ７に表示される。

　このように、本実施形態に係る観察装置３００によれば、特殊光画像として自家蛍光画像Ｇ４を用い、色相Ｈに基づいて注目領域を抽出している。このようにしても、第１の実施形態と同様に、注目領域を容易に識別でき、かつ、注目領域の形態を詳細に確認することができる白色光画像Ｇ１’をユーザに提示することができるという利点がある。
　なお、本実施形態においては、第１の実施形態および第２の実施形態において説明した各変形例が適宜適用されてもよい。

〔第４の実施形態〕
　次に、本発明の第４の実施形態に係る観察装置４００について図１２を参照して説明する。
　本実施形態に係る観察装置４００は、第１の実施形態および第２の実施形態を組み合わせたものである。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態および第２の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　光源３は、図１２に示されるように、３つのフィルタを有するターレット３４を備えている。これら３つのフィルタは、キセノンランプ３１から発せられた光から所定の波長帯域の光を切り出す。本実施形態において３つのフィルタのうちの１つは、第１の実施形態におけるフィルタ３２と同一であり、励起光および白色光を選択的に透過する。他の２つのフィルタは、第２の実施形態における２つのフィルタと同一であり、緑の狭帯域光および青の狭帯域光をそれぞれ選択的に透過する。ターレット３４が回転することによって、照明ユニット４には励起光および白色光と、緑の狭帯域光と、青の狭帯域光とが順番に時分割で入力されるようになっている。

　画像処理ユニット６は、蛍光画像生成部６２とＮＢＩ画像生成部７１の両方を備えている。さらに、画像処理ユニット６は、蛍光画像Ｇ２およびＮＢＩ画像Ｇ３からそれぞれ注目領域を抽出する２つの抽出部６３を備えている。第１の抽出部６３は、第１の実施形態における抽出部６３と同様に、蛍光画像生成部６２から入力された蛍光画像Ｇ２から階調値に基づいて注目領域を抽出する。第２の抽出部６３は、第２の実施形態における抽出部６３と同様に、ＮＢＩ画像生成部７１から入力されたＮＢＩ画像Ｇ３から色相Ｈに基づいて注目領域を抽出する。

　強調処理部６４は、各抽出部６３から受け取った２つの注目領域の位置Ｐ同士を比較し、これら２つの注目領域に共通する領域を強調処理する。

　このように構成された本実施形態に係る観察装置４００によれば、特殊光画像として蛍光画像Ｇ２およびＮＢＩ画像Ｇ３を用い、２つの特殊光画像から抽出された２つの注目領域に共通する領域を最終的な注目領域としている。これにより、観察対象Ｘのうち病変部Ｙのような注目領域がより正確に抽出されるので、ユーザに注目領域の位置をより正確に認識させることができる。
　なお、本実施形態においては、第１の実施形態および第２の実施形態において説明した各変形例が適宜適用されてもよい。

１００，２００，３００，４００　観察装置
２　挿入部
２ａ　先端
３　光源
３１　キセノンランプ
３２　フィルタ
３３　カップリングレンズ
３４　ターレット
４　照明ユニット
４１　ライトガイドファイバ
４２　照明光学系
５　撮像ユニット
５１　対物レンズ
５２　ダイクロイックミラー
５３，５４　集光レンズ
５５，５６　撮像素子
５７　励起光カットフィルタ
６　画像処理ユニット
６１　白色光画像生成部（戻り光画像生成部）
６２　蛍光画像生成部（特殊光画像生成部）
６３　抽出部
６４　強調処理部
６５　除算部
６６　平均階調値算出部
６７　強調レベル設定部
６８　判断部（表示切替部）
６９　合成部
７０　制御部
７１　ＮＢＩ画像生成部（特殊光画像生成部）
７２　平均色相算出部
７３　強調レベル設定部
７４　自家蛍光画像生成部（特殊光画像生成部）
Ｇ１　白色光画像（戻り光画像）
Ｇ２　蛍光画像（特殊光画像）
Ｇ２’　除算画像
Ｇ３　ＮＢＩ画像（特殊光画像）
Ｇ４　自家蛍光画像（特殊光画像）
Ｘ　観察対象
Ｙ　病変部

Claims

　被検体に対して照明光および前記被検体の特定の領域に作用する前記照明光とは異なる波長帯域の特殊光を照射する光源と、
　該光源から前記照明光が照射されることによって前記被検体から発せられる戻り光を撮影して戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、
　前記光源から前記特殊光が照射されることによって前記被検体から発せられる信号光を撮影して特殊光画像を生成する特殊光画像生成部と、
　前記特殊光画像生成部によって生成された前記特殊光画像から前記特定の領域を抽出する抽出部と、
　前記戻り光画像生成部によって生成された前記戻り光画像に対して、前記抽出部によって抽出された前記特定の領域に対応する領域において、戻り光画像情報に基づいた強調処理を施す強調処理部とを備える観察装置。
　前記強調処理部が、構造および色彩のうち少なくとも一方のコントラストを強調する請求項１に記載の観察装置。
　前記光源が、前記特定の領域に含まれる蛍光物質を励起する励起光を前記特殊光として照射し、
　前記特殊光画像生成部が、前記蛍光物質からの蛍光を撮影して蛍光画像を前記特殊光画像として生成する請求項１または請求項２に記載の観察装置。
　前記抽出部が、所定の閾値以上の階調値を有する領域を前記特定の領域として抽出する請求項１から請求項３のいずれかに記載の観察装置。
　前記抽出部により抽出された前記特定の領域の階調値に基づいて、前記強調処理部による前記特定の領域の強調の度合いを設定する強調レベル設定部を備える請求項４に記載の観察装置。
　前記光源が、狭帯域光を前記特殊光として照射し、
　前記特殊光画像生成部が、前記狭帯域光の照射によって前記被検体から戻る光を撮影して狭帯域光画像を前記特殊光画像として生成する請求項１または請求項２に記載の観察装置。
　前記光源が、前記被検体に含まれる物質の自家蛍光を励起する励起光を前記特殊光として照射し、
　前記特殊光画像生成部が、前記物質からの自家蛍光を撮影して自家蛍光画像を前記特殊光画像として生成する請求項１または請求項２に記載の観察装置。
　前記抽出部が、所定の色相を有する領域を前記特定の領域として抽出する請求項１、請求項２、請求項６および請求項７のいずれかに記載の観察装置。
　前記抽出部によって抽出された前記特定の領域の色相に基づいて、前記強調処理部による前記領域の強調の度合いを設定する強調レベル設定部を備える請求項８に記載の観察装置。
　前記戻り光画像生成部によって生成された前記戻り光画像に前記抽出部によって抽出された前記特定の領域を示すマーカを合成する合成部と、
　画像を表示する表示部と、
　前記被検体までの観察距離を判断する判断部と、
　該判断部によって判断された観察距離に基づいて、前記強調処理部によって前記特定の領域が強調された戻り光画像および前記合成部によって前記マーカが合成された戻り光画像を択一的に前記表示部に表示させる表示切替部とを備える請求項１から請求項９のいずれかに記載の観察装置。
　前記判断部が、前記戻り光画像生成部によって生成された前記戻り光画像の階調値を用いて前記観察距離を判断する請求項１０に記載の観察装置。
　前記判断部が、前記抽出部によって抽出された前記特定の領域の前記特殊光画像における面積を用いて前記観察距離を判断する請求項１０に記載の観察装置。