内視鏡診断装置
【課題】光強度の微弱な自家蛍光を高いＳ／Ｎで撮像することができる内視鏡診断装置を提供する。
【解決手段】複数の自家蛍光を同時に発光させる所定波長の励起光を発する光源ＬＤと、注目自家蛍光の発光波長範囲を含む第１光を透過させる第１フィルタと、第１光の波長範囲内の光であって、注目自家蛍光の発光波長範囲を含まない第２光を透過させる第２フィルタを有すターレット７４と、励起光が被検者に照射されることによって、同時に発せられ、第１および第２フィルタにより分光される、第１および第２自家蛍光の合成光を撮像して第１および第２自家蛍光画像を取得する撮像素子５８Ｂと、合成光の撮像時に、それぞれ、第１および第２フィルタを通して撮像素子の画素で受光される光の有効露光量が調節され、第１および第２自家蛍光画像を画像処理して、注目自家蛍光に対応する注目自家蛍光画像を抽出し、表示装置に表示させる画像処理部７０とを備える。
【解決手段】複数の自家蛍光を同時に発光させる所定波長の励起光を発する光源ＬＤと、注目自家蛍光の発光波長範囲を含む第１光を透過させる第１フィルタと、第１光の波長範囲内の光であって、注目自家蛍光の発光波長範囲を含まない第２光を透過させる第２フィルタを有すターレット７４と、励起光が被検者に照射されることによって、同時に発せられ、第１および第２フィルタにより分光される、第１および第２自家蛍光の合成光を撮像して第１および第２自家蛍光画像を取得する撮像素子５８Ｂと、合成光の撮像時に、それぞれ、第１および第２フィルタを通して撮像素子の画素で受光される光の有効露光量が調節され、第１および第２自家蛍光画像を画像処理して、注目自家蛍光に対応する注目自家蛍光画像を抽出し、表示装置に表示させる画像処理部７０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者（生体）の被観察領域に含まれる自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像して自家蛍光画像を取得する内視鏡診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置から発せられる通常光（白色光）を内視鏡先端部まで導光して被検者の被観察領域に照射し、その反射光を撮像して通常光画像（白色光画像）を取得し、通常光観察（白色光観察）を行う内視鏡装置が用いられている。これに対し、近年では、通常光観察に加えて、自家蛍光観察用の励起光（特殊光）を被検者の被観察領域に照射し、自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像して自家蛍光画像（特殊光画像）を取得し、自家蛍光観察（特殊光観察）を行う内視鏡装置が活用されている。
【０００３】
自家蛍光観察を行う内視鏡装置として、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、光源部から、可視領域の光、および、蛍光物質を励起するための、波長領域の異なる複数の励起光を生体へ順次照射し、励起波長選択フィルターにより、励起光の波長領域の光を遮断しつつ、可視領域の光および自家蛍光を透過させて、生体から時系列に出射される可視領域の光および自家蛍光を撮像素子で取得し、可視光像および蛍光像をモニタに表示する内視鏡装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９６６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、１種ずつ順次励起される自家蛍光を、１チャンネルの狭帯域波長フィルタ（励起波長選択フィルター）で受けるために、元々光強度が微弱な自家蛍光を捉えることが難しいという問題があった。
【０００６】
これに対し、例えば、複数種の自家蛍光を同時に励起してその合成光を広帯域波長フィルタで受光すれば、撮像した自家蛍光画像において十分なＳ／Ｎ（信号／ノイズ）が得られるものの、各々の自家蛍光を分離することが難しいという問題があった。
【０００７】
加えて、例えば、カラーＣＣＤ（固体撮像素子）等の撮像素子を利用して自家蛍光を撮像する場合、分光フィルタの配置は、通常光の撮像に適した配置である（一般的なベイヤー配列は、人間の目の感度に合わせて設計されており、緑色（Ｇ）２画素に対して、青色（Ｂ）１画素、赤色（Ｒ）１画素である）が、光強度が微弱で波長帯域ごとに異なる自家蛍光の成分の分離に最適な配置になっていないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、光強度の微弱な自家蛍光を高いＳ／Ｎで撮像することができる内視鏡診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の自家蛍光を同時に発光させる所定波長の励起光を発する光源と、
注目自家蛍光の発光波長範囲を含む第１光を透過させる分光透過特性を有する第１フィルタと、
前記第１光の波長範囲内の光であって、前記注目自家蛍光の発光波長範囲を含まない第２光を透過させる分光透過特性を有する第２フィルタと、
前記励起光が被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から同時に発せられ、前記第１および第２フィルタにより分光される、第１および第２自家蛍光の合成光を撮像して第１および第２自家蛍光画像を取得する撮像素子と、
前記合成光の撮像時に、それぞれ、前記第１および第２フィルタを通して前記撮像素子の画素で受光される光の有効露光量を調節する露光量調節部と、
前記第１および第２自家蛍光画像を画像処理して、前記注目自家蛍光に対応する注目自家蛍光画像を抽出し、該注目自家蛍光画像を表示装置に表示させる画像処理部とを備えることを特徴とする内視鏡診断装置を提供するものである。
【００１０】
ここで、前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子の受光面に設けられたフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を前記第１および第２フィルタを通して同時に撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１フィルタの画素数よりも前記第２フィルタの画素数を多くすることにより、前記有効露光量を調節するものであることが好ましい。
【００１１】
また、前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の露光時間を長くすることにより、前記有効露光量を調節するものであることが好ましい。
【００１２】
また、前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の前記光源の駆動電流量を大きくすることにより、前記有効露光量を調節するものであることが好ましい。
【００１３】
また、前記画像処理部は、前記第１および第２自家蛍光画像の差分を算出することにより、前記注目自家蛍光画像を抽出するものであることが好ましい。
【００１４】
また、前記光源は、複数の自家蛍光を同時に発光させる、波長の異なる複数の励起光を同時に発するものであることが好ましい。
【００１５】
さらに、白色光を発する第２光源と、
前記白色光が前記被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から反射される反射光を撮像して白色光画像を取得する第２撮像素子とを備え、
前記画像処理部は、前記白色光画像と前記注目自家蛍光画像とを合成して合成画像を作成し、該合成画像を前記表示装置に表示させるものであることが好ましい。
【００１６】
また、前記画像処理部は、前記注目自家蛍光画像を前記合成画像のＧチャンネル、前記白色光画像を前記合成画像のＢおよびＲチャンネルに割り当てて、前記合成画像を疑似カラー表示するものであることが好ましい。
【００１７】
また、前記注目自家蛍光は、トリプトファン、ＦＡＤ、もしくは、ポルフィリンから発せられる自家蛍光であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光を広帯域フィルタを通して撮像し、取得した２つの自家蛍光画像を画像処理して注目自家蛍光画像を抽出する。そのため、本発明によれば、１種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を狭帯域フィルタを通して撮像する場合と比べて、光強度が大きく、Ｓ／Ｎを大幅に向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図である。
【図２】図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第１実施形態のブロック図である。
【図３】図１に示す内視鏡診断装置の内視鏡挿入部の先端部の様子を表す概念図である。
【図４】３種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光の波長帯域を表す一例のグラフである。
【図５】第１および第２フィルタの分光透過特性を表す一例のグラフである。
【図６】第１および第２フィルタの画素配列を表す一例の概念図である。
【図７】自家蛍光観察モードの場合の処理の流れを表す一例の概念図である。
【図８】第１および第２フィルタの分光透過特性を表す別の例のグラフである。
【図９】図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第３実施形態のブロック図である。
【図１０】第１および第２フィルタの一例となるターレットの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る内視鏡診断装置を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図、図２は、その内部構成を表す第１実施形態のブロック図である。これらの図に示す内視鏡診断装置１０は、通常光ないし自家蛍光観察用の励起光を発する光源装置１２と、光源装置１２から発せられる光を導光して被検者の被観察領域に照射し、被検者からの反射光ないし自家蛍光を撮像する内視鏡装置１４と、内視鏡装置１４で撮像された画像を画像処理して内視鏡画像を出力するプロセッサ装置１６と、プロセッサ装置１６から出力される内視鏡画像を表示する表示装置１８と、入力操作を受け付ける入力装置２０とによって構成されている。
【００２２】
ここで、内視鏡診断装置１０は、通常光（白色光）を被検者に照射し、その反射光を撮像して通常光画像（白色光画像）を表示（観察）する通常光観察モード（白色光観察モード）と、自家蛍光観察用の励起光（特殊光）を被検者に照射し、自家蛍光を撮像して自家蛍光画像（特殊光画像）を表示する自家蛍光観察モード（特殊光観察モード）とを有する。各観察モードは、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６６や入力装置２０から入力される指示に基づき、適宜切り替えられる。
【００２３】
光源装置１２は、光源制御部２２と、それぞれ中心波長の異なるレーザ光を発する２種のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２と、コンバイナ（合波器）２４と、カプラ（分波器）２６とによって構成されている。
【００２４】
本実施形態において、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からは、それぞれ、中心波長が３３０ｎｍ、４４５ｎｍである、所定の波長範囲（例えば、中心波長±１０ｎｍ）の狭帯域光が発せられる。レーザ光源ＬＤ１は、被検者の被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質、例えば、トリプトファン（Tryptophan）、ＦＡＤ（Flavin Adenine Dinucleotide）、ポルフィリン（porphyrin）等から自家蛍光を同時に発光させるための励起光を照射する光源である。また、レーザ光源ＬＤ２は、後述するように、蛍光体から白色光（疑似白色光）を発生させるための励起光を発生する光源である。
【００２５】
図４に示すように、トリプトファンは、約２５０〜３６０ｎｍの波長範囲に含まれる、所定の中心波長の励起光が照射された場合に、約３００〜３８０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を発する。ＦＡＤは、約３３０〜４００ｎｍの波長範囲に含まれる、所定の中心波長の励起光が照射された場合に、約４５０〜５５０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を発する。ポルフィリンは、約３５０〜５５０ｎｍの波長範囲に含まれる、所定の中心波長の励起光が照射された場合に、約６１０〜６４０ｎｍの自家蛍光を発する。
【００２６】
本実施形態の場合、自家蛍光観察用の励起光として、光源装置１２から中心波長３３０ｎｍのレーザ光が被検者に照射されると、トリプトファンおよびＦＡＤから自家蛍光が同時に発せられ、ポルフィリンからは自家蛍光が発せられない。
【００２７】
なお、本実施形態では、複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光から抽出しようとする注目自家蛍光物質として、トリプトファン、ＦＡＤ、ポルフィリンを例に挙げて説明するが、これらの自家蛍光物質に限定されるわけではない。
【００２８】
レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２は、後述するプロセッサ装置１６の制御部によって制御される光源制御部２２によりそれぞれ個別にオンオフ制御および光量制御が行われ、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２の発光のタイミングや光量比率は変更自在になっている。レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２としては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオード等を用いることもできる。
【００２９】
なお、通常光を発生するための通常光光源は、励起光および蛍光体の組合せに限定されず、白色光を発するものであればよく、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、白色ＬＥＤ（発光ダイオード）などを利用することもできる。自家蛍光観察用の励起光を発生するための励起光光源も、レーザ光源（半導体レーザ）に限定されず、自家蛍光物質を励起して自家蛍光を発光させることができる十分な強度の励起光を照射できる各種の光源、例えば、白色光光源と帯域制限フィルタとの組合せ等を利用することができる。
【００３０】
また、通常光観察用の励起光の波長（中心波長、狭帯域光の波長範囲）は、特に制限はなく、蛍光体から疑似白色光を発生させることができる波長の励起光が、全て利用可能である。自家蛍光観察用の励起光の波長も、特に制限はなく、複数の自家蛍光物質を同時に励起して自家蛍光を発光させることができる波長の励起光が、全て利用可能であり、例えば、波長３３０〜３６０ｎｍの光、もしくは、波長３５０〜４００ｎｍの光を、好適に利用することができる。
【００３１】
また、１種の中心波長の励起光を被検者に照射して、複数の自家蛍光物質から同時に自家蛍光を発光させることに限定されず、光源装置１２から、複数の自家蛍光を同時に発光させるための、中心波長の異なる複数の励起光を同時に照射する構成としてもよい。また、本実施形態では、通常光光源と励起光光源とを別々に設けているが、両者を共通の光源で構成することも可能である。
【００３２】
光源制御部２２は、通常光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１を消灯、レーザ光源ＬＤ２を点灯する。また、光源制御部２２は、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１を点灯、ＬＤ２を消灯する。
【００３３】
各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２から発せられるレーザ光は、集光レンズ（図示略）を介してそれぞれ対応する光ファイバに入力され、コンバイナ２４により合波され、カプラ２６により４系統の光に分波されてコネクタ部３２Ａに伝送される。コンバイナ２４およびカプラ２６は、ハーフミラー、反射ミラー等によって構成される。なお、これに限らず、コンバイナ２４およびカプラ２６を用いずに、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザ光を直接コネクタ部３２Ａに送出する構成としてもよい。
【００３４】
続いて、内視鏡装置１４は、被検者内に挿入される内視鏡挿入部の先端から４系統（４灯）の光（通常光、ないし、自家蛍光観察用の励起光）を出射する照明光学系と、被観察領域の内視鏡画像を撮像する２系統（２眼）の撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。内視鏡装置１４は、内視鏡挿入部２８と、内視鏡挿入部２８の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部３０と、内視鏡装置１４を光源装置１２およびプロセッサ装置１６に着脱自在に接続するコネクタ部３２Ａ，３２Ｂとを備える。
【００３５】
内視鏡挿入部２８は、可撓性を持つ軟性部３４と、湾曲部３６と、先端部（以降、内視鏡先端部とも表記する）３８とから構成されている。
【００３６】
湾曲部３６は、軟性部３４と先端部３８との間に設けられ、操作部３０に配置されたアングルノブ４０の回動操作により湾曲自在に構成されている。この湾曲部３６は、内視鏡装置１４が使用される被検者の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３８を、所望の観察部位に向けることができる。
【００３７】
なお、図示していないが、操作部３０及び内視鏡挿入部２８の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられている。
【００３８】
内視鏡先端部３８の先端面には、図３に示すように、被観察領域へ光を照射する２系統の照明窓４２Ａ，４２Ｂ、被観察領域からの反射光ないし自家蛍光を撮像する１系統の観察窓４４の他、鉗子口４５等が配置されている。
【００３９】
照明窓４２Ａの奥には、２系統の光ファイバ４６Ａ，４８Ａが収納されている。光ファイバ４６Ａ，４８Ａは、光源装置１２からコネクタ部３２Ａを介してスコープ先端部３８まで敷設されている。光ファイバ４６Ａの先端部（照明窓４２Ａ側）にはレンズ５０Ａ等の光学系が取り付けられている。一方、光ファイバ４８Ａの先端部には蛍光体５４Ａが配置され、さらに蛍光体５４Ａの先にレンズ５２Ａ等の光学系が取り付けられている。
【００４０】
同様に、照明窓４２Ｂの奥には、先端部にレンズ５０Ｂ等の光学系を有する光ファイバ４６Ｂと、先端部に蛍光体５４Ｂおよびレンズ５２Ｂ等の光学系を有する光ファイバ４８Ｂの、２系統の光ファイバが収納されている。
【００４１】
蛍光体５４Ａ，５４Ｂは、レーザ光源ＬＤ２からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光物質（例えばＹＡＧ系蛍光物質、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17）等の蛍光物質）を含んで構成される。通常光観察用の励起光が蛍光体５４Ａ，５４Ｂに照射されると、蛍光体５４Ａ，５４Ｂから発せられる緑色〜黄色の励起発光光（蛍光）と、蛍光体５４Ａ，５４Ｂにより吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光（疑似白色光）が生成される。
【００４２】
照明窓４２Ａ側および照明窓４２Ｂ側の照明光学系は同等の構成および作用のものであって、照明窓４２Ａ，４２Ｂから同時に同等の照明光を照射させることで照明むらを防止することができる。なお、照明窓４２Ａ，４２Ｂからそれぞれ異なる照明光を照射させることもできる。また、４系統の照明光を出射する照明光学系を有することは必須ではなく、例えば、２系統ないし１系統の照明光を出射する照明光学系でも同等の機能を実現することができる。
【００４３】
一方、観察窓４４の奥には、レンズ５６等の光学系が取り付けられ、レンズ５６の奥には、ハーフミラー５７が設けられている。そして、ハーフミラー５７を透過する透過光の光路の先、および、ハーフミラー５７で反射される反射光の光路の先には、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子５８Ａ、５８Ｂが取り付けられている。撮像素子５８Ａは通常光観察用、撮像素子５８Ｂは自家蛍光観察用である。自家蛍光の光強度（発光強度）は微弱であるため、本実施形態では、自家蛍光観察用の撮像素子５８Ｂとして、通常光観察用の撮像素子５８Ａよりも高感度のものが使用されている。
【００４４】
なお、ハーフミラー５７に限定されず、例えば、全反射ミラーを受光光の光路上に出し入れすることによって、受光光を撮像素子５８Ａもしくは撮像素子５８Ｂに振り分けてもよい。
【００４５】
撮像素子５８Ａは、ハーフミラー５７を透過する透過光を受光面（撮像面）で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力するものであって、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を１組として、複数組の画素がマトリクス状に配列されている。撮像素子５８Ａの受光面には、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に対応して、それぞれ、被観察領域からの可視光の約３７０〜７２０ｎｍの波長範囲の反射光を３つの波長領域に分割してそれぞれ透過する分光透過特性を有する、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタが設けられている。
【００４６】
なお、撮像素子５８Ａとして、カラーの撮像素子を使用してＲ色、Ｇ色、Ｂ色の画像を同時に撮像することは必須ではなく、モノクロの撮像素子と、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタとを組み合わせて、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の画像を面順次で撮像してもよい。
【００４７】
撮像素子５８Ｂは、ハーフミラー５７で反射される反射光を受光面で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力するものであって、第１画素および第２画素を１組として、複数組の画素がマトリクス状に配列されている。撮像素子５８Ｂの受光面には、図５に示すように、第１画素、第２画素に対応して、それぞれ、自家蛍光物質から発せられる、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光および約３６５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を透過する分光透過特性を有する、第１および第２フィルタが設けられている。
【００４８】
ここで、被検者の被観察領域に自家蛍光観察用の励起光が照射されることによって、被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から自家蛍光が同時に発せられ、全ての自家蛍光の合成光として、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の光が発せられる場合を考える。この場合、撮像素子５８Ｂの第１および第２フィルタのそれぞれを通して第１および第２画素で受光される合成光の有効露光量（第１フィルタの分光透過率と第１帯域画像の受光感度との積、および、第２フィルタの分光透過率と第２帯域画像の受光感度との積）は、受光可能な波長範囲が広い分だけ、第１画素の方が第２画素よりも多くなる。
【００４９】
本実施形態は、第１および第２画素の有効露光量の比が３：１の場合であって、第１および第２フィルタの画素は、図６に示すように、両者の有効露光量の差を打ち消すように１：３の割合で配列されている。同図では、第１および第２フィルタの画素を、それぞれ、“１”および“２”と記載している。また、同図に破線で示す４画素を１組とし、組内での配列を変えて、複数組が配列されている。これにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される。なお、有効露光量の差を完全に打ち消すことは必須ではなく、例えば、有効露光量が少ない方のフィルタの画素数を、有効露光量が多い方のフィルタの画素数よりも多くすることにより、両者の有効露光量の差を少しでも小さくすることができればよい。
【００５０】
このように、第１および第２フィルタの画素数の割合を調節することにより、第１および第２画素の有効露光量を調節することは、本発明の露光量調節部の一実施形態となるものである。
【００５１】
光源装置１２から光ファイバ４６Ａ，４６Ｂおよび４８Ａ，４８Ｂによって導光された光は、内視鏡先端部３８から被検者の被観察領域に向けて照射される。そして、光が照射された被観察領域からの反射光、もしくは、被観察領域の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光がレンズ５６により撮像素子５８Ａ、５８Ｂの受光面上に結像され、撮像素子５８Ａ、５８Ｂにより光電変換されて撮像される。撮像素子５８Ａ、５８Ｂからは、撮像された被検者の被観察領域の撮像信号（アナログ信号）が出力される。
【００５２】
ここで、通常光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ２から発せられた通常光観察用の励起光が光ファイバ４８Ａ，４８Ｂによって導光されて蛍光体５４Ａ，５４Ｂに照射され、蛍光体５４Ａ，５４Ｂから発せられる白色光が、照明窓４２Ａ，４２Ｂから被検者の被観察領域に照射される。そして、白色光が照射された被検者の被観察領域からの反射光がレンズ５６により集光され、カラーフィルタにより分光され、撮像素子５８Ａによって通常光画像が撮像される。
【００５３】
一方、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１から発せられた自家蛍光観察用の励起光が光ファイバ４６Ａ，４６Ｂによって導光され、内視鏡先端部３８から、被検者の被観察領域に向けて照射される。そして、励起光が照射された被検者の被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光がレンズ５６により集光され、第１および第２フィルタにより分光され、撮像素子５８Ｂによって第１および第２自家蛍光画像が撮像される。
【００５４】
自家蛍光観察用の励起光は、中心波長３３０ｎｍのレーザ光であり、第１自家蛍光画像は、第１フィルタを通して、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の合成光を受光して撮像される。そのため、第１自家蛍光画像には、主にトリプトファンおよびＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。一方、第２自家蛍光画像は、第２フィルタを通して、約３６５〜６４０ｎｍの波長範囲の合成光を受光して撮像される。そのため、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。
【００５５】
なお、撮像素子５８Ｂには、自家蛍光観察用の励起光の波長範囲を含む光を透過する分光透過特性を有するフィルタは設けられていない。そのため、中心波長３３０ｎｍの自家蛍光観察用の励起光はカットされ、撮像素子５８Ｂの受光面には受光されない。
【００５６】
撮像素子５８Ａ，５８Ｂから出力される画像（通常光画像、自家蛍光画像）の撮像信号（アナログ信号）は、それぞれ、スコープケーブル６２Ａ，６２Ｂを通じてＡ／Ｄ変換器６４Ａ，６４Ｂに入力される。Ａ／Ｄ変換器６４Ａ，６４Ｂは、それぞれ、撮像素子５８Ａ，５８Ｂからの撮像信号（アナログ信号）を画像信号（デジタル信号）に変換する。変換後の画像信号は、コネクタ部３２Ｂを介してプロセッサ装置１６の画像処理部７０に入力される。
【００５７】
続いて、プロセッサ装置１６は、制御部６８と、画像処理部７０と、記憶部７２とを備えている。制御部６８には、表示装置１８および入力装置２０が接続されている。プロセッサ装置１６は、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６６や入力装置２０から入力される指示に基づき、光源装置１２の光源制御部２２を制御するとともに、内視鏡装置１４から入力される画像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示装置１８に出力する。
【００５８】
制御部６８は、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６６や入力装置２０からの指示、例えば、観察モード等の指示に基づいて、画像処理部７０および光源装置１２の光源制御部２２の動作を制御する。
【００５９】
画像処理部７０は、制御部６８の制御の下で、観察モードに基づき、通常光画像、自家蛍光画像の画像種別に応じて、内視鏡装置１４から入力される画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理部７０は、通常光画像処理部７０Ａと、自家蛍光画像処理部７０Ｂとを備えている。
【００６０】
通常光画像処理部７０Ａは、通常光観察モードの場合に、Ａ／Ｄ変換器６４Ａから供給される通常光画像の画像信号（画像データ）に対して、通常光画像に適した所定の画像処理を施し、通常光画像信号（通常光画像）を出力（生成）する。
【００６１】
自家蛍光画像処理部７０Ｂは、自家蛍光観察モードの場合に、Ａ／Ｄ変換器６４Ｂから供給される自家蛍光画像の画像信号（画像データ）に対して、自家蛍光画像に適した所定の画像処理を施し、自家蛍光画像信号（自家蛍光画像）を出力（生成）する。
【００６２】
画像処理部７０で処理された画像信号は、制御部６８に送られる。制御部６８では、観察モードに従って、通常光画像信号、自家蛍光画像信号に基づき、通常光画像、もしくは、通常光画像および自家蛍光画像の合成画像が表示装置１８に表示される。また、制御部６８の制御により、通常光画像信号、自家蛍光画像信号は、必要に応じて、例えば、１枚（１フレーム）の画像を単位として、メモリやストレージ装置からなる記憶部７２に記憶される。
【００６３】
次に、内視鏡診断装置１０の作用を説明する。
【００６４】
通常光観察モードの場合、光源制御部２２の制御により、レーザ光源ＬＤ１が消灯され、レーザ光源ＬＤ２が点灯される。レーザ光源ＬＤ２から発せられた中心波長４４５ｎｍのレーザ光は蛍光体５４Ａ，５４Ｂに照射され、蛍光体５４Ａ，５４Ｂから白色光が発せられる。蛍光体５４Ａ，５４Ｂから発せられた白色光は被検者に照射され、その反射光が撮像素子５８Ａで受光されて、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの画像信号を含む通常光画像が撮像される。通常光画像は、そのＢ，Ｇ，Ｒチャンネルの画像信号に基づいてカラー表示される。
【００６５】
自家蛍光観察モードの場合、例えば、２フレームを単位として、撮像が繰り返し行われる。２フレームのうち、１フレーム目は通常光観察モードと同じ観察モードであり、２フレーム目が自家蛍光観察モードに固有の観察モードである。
【００６６】
図７に示すように、まず、１フレーム目の通常光観察モードでは、前述のように、白色光が被検者に照射され（Ｓ１）、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの画像信号を含む通常光画像が撮像される（Ｓ２）。そして、その通常光画像信号が、制御部６８の制御により記憶部７２に記憶される。
【００６７】
続いて、２フレーム目の自家蛍光観察モードでは、光源制御部２２の制御により、レーザ光源ＬＤ１が点灯され、ＬＤ２が消灯される。レーザ光源ＬＤ１から発せられた中心波長３３０ｎｍのレーザ光（励起光）が被検者の被観察領域に照射されることによって（Ｓ３）、被観察領域に含まれるトリプトファンおよびＦＡＤから同時に自家蛍光が発せられる（Ｓ４）。そして、両者の自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第１および第２自家蛍光画像が同時に撮像される（Ｓ５）。
【００６８】
前述のように、撮像素子５８Ｂの第１および第２フィルタのそれぞれを通して撮像素子５８Ｂの第１および第２画素で受光される合成光の有効露光量は、受光可能な波長範囲が広い分だけ、第１画素の方が第２画素よりも多くなる。しかし、第１および第２フィルタの画素は、両者の有効露光量の差を打ち消すような割合で配列されているため、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される（Ｓ６）。
【００６９】
前述のように、第１自家蛍光画像には、主にトリプトファンおよびＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。一方、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。自家蛍光画像処理部７０Ｂは、第１自家蛍光画像から第２自家蛍光画像を減算し、両者の差分を算出する。これにより、トリプトファンの自家蛍光に対応する自家蛍光画像が抽出される（Ｓ７）。
【００７０】
なお、注目自家蛍光画像を抽出するために、第１および第２自家蛍光画像の差分を算出することは限定されず、例えば、マトリクス演算や割算等を含む各種の画像処理を第１および第２自家蛍光画像に施すことにより、注目自家蛍光画像を抽出してもよい。
【００７１】
自家蛍光画像は、通常光画像と比べて光強度が非常に微弱である。そのため、特許文献１のように、１種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を狭帯域フィルタを通して撮像すると、光強度が非常に小さく、Ｓ／Ｎが悪くなるという問題がある。
【００７２】
これに対し、本実施形態の内視鏡診断装置１０では、被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光を広帯域フィルタを通して撮像し、取得した２つの自家蛍光画像を画像処理して注目自家蛍光画像を抽出する。そのため、１種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を狭帯域フィルタを通して撮像する場合と比べて、光強度が大きく、Ｓ／Ｎを大幅に向上させることができるという効果がある。
【００７３】
また、自家蛍光画像処理部７０Ｂにより、通常光画像と自家蛍光画像との合成画像において自家蛍光画像を適切に観察できるようにするために、両者の特性（γ値、輝度レベル、コントラスト等）のバランスを適切に調節する信号増幅処理等が施される（Ｓ８）。
【００７４】
そして、記憶部７２に記憶された通常光画像信号に対応する通常光画像と、トリプトファンもしくはＦＡＤの自家蛍光画像とが合成され、両者の合成画像が表示装置１８に表示される。ここで、注目自家蛍光画像の画像信号を合成画像のＧチャンネル、通常光画像のＲチャンネルおよびＢチャンネルの画像信号を、それぞれ、合成画像のＲチャンネルおよびＢチャンネルに割り当てることによって、合成画像が疑似カラー表示される（Ｓ８）。
【００７５】
なお、自家蛍光観察モードの場合、２フレームを単位として、撮像を繰り返し行うことは必須ではない。また、合成画像を疑似カラー表示する場合に、どの画像の画像信号を、合成画像のどの色のチャンネルに割り当てるのかは任意である。また、合成画像を疑似カラー表示することも必須ではなく、例えば、通常光画像と自家蛍光画像とを重ね合わせて表示したり、並べて表示したりしてもよい。
【００７６】
次に、第２の実施形態の内視鏡診断装置として、複数の自家蛍光の合成光からポルフィリンの自家蛍光を抽出する場合を説明する。
【００７７】
第２の実施形態の内視鏡診断装置では、自家蛍光観察モードの場合に、自家蛍光観察用の励起光として、光源装置１２のＬＤ１から、中心波長３８０ｎｍ（または、３６５ｎｍ）のレーザ光が照射される。
【００７８】
一方、撮像素子５８Ｂの受光面には、図８に示すように、第１画素、第２画素に対応して、それぞれ、自家蛍光物質から発せられる、約４５０〜６００ｎｍの波長範囲の自家蛍光および約４５０〜６５０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を透過する分光透過特性を有する、第１および第２フィルタが設けられている。同様に、第１および第２フィルタの画素は、第１および第２画素の有効露光量の差を打ち消すような割合で配列されている。
【００７９】
第２実施形態の内視鏡診断装置では、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１から発せられた中心波長３８０ｎｍのレーザ光（励起光）が被検者の被観察領域に照射されることによって、被観察領域に含まれるＦＡＤおよびポルフィリンから同時に自家蛍光が発せられる。そして、両者の自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第１および第２自家蛍光画像が同時に撮像される。
【００８０】
第１自家蛍光画像には、主にＦＡＤおよびポルフィリンの自家蛍光成分が含まれ、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。自家蛍光画像処理部７０Ｂでは、第２自家蛍光画像から第１自家蛍光画像を減算し、両者の差分を算出することにより、ポルフィリンの自家蛍光に対応する自家蛍光画像が抽出される。これ以後の動作は第１の実施形態の場合と同様である。
【００８１】
上記のように、複数の自家蛍光の合成光から、ポルフィリンの自家蛍光の成分を抽出することができる。また、これに限らず、あらゆる組合せの合成光から、任意の自家蛍光物質の自家蛍光成分を抽出することができる。
【００８２】
次に、第３実施形態の内視鏡診断装置について説明する。
【００８３】
図９は、図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第３実施形態のブロック図である。第３の実施形態の内視鏡診断装置８０は、第１の実施形態の内視鏡診断装置１０において、撮像素子５８Ｂがモノクロの撮像素子であり、自家蛍光観察モードの場合に、その受光面で受光される光（反射光）の光路上に順次挿入される第１および第２フィルタを備えるものである。
【００８４】
第１および第２フィルタは、反射光の光路上に垂直に挿入され、制御部６８により制御される回転制御部（図示省略）により回転制御されるターレット７４で構成されている。ターレット７４には、図１０に示すように、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８が形成されている。自家蛍光観察モードの場合、ターレット７４が回転されることにより、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８が光路上に順次挿入される。
【００８５】
なお、第１および第２フィルタは、ターレット７４に限らず、例えば、第１フィルタおよび第２フィルタを別個に設け、それぞれを順次反射光の光路上に出し入れする構成としてもよい。
【００８６】
第３実施形態の内視鏡診断装置８０では、自家蛍光観察モードの場合に、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８が反射光の光路上に順次挿入され、撮像素子５８Ｂにより、第１および第２自家蛍光が面順次で撮像される。
【００８７】
第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８は、第１実施形態の場合と同様に、自家蛍光物質から発せられる、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光および約３６５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を透過する分光透過特性を有する。
【００８８】
また、第１および第２フィルタは、自家蛍光観察モードの場合に、制御部６８の制御により、第１および第２自家蛍光画像の撮像時の撮像素子５８Ｂの画素（以下、第１および第２画素という）の有効露光量の差を打ち消すように挿入時間が調節されて、反射光の光路上に挿入される。これにより、第１および第２自家蛍光が撮像素子５８Ｂで撮像される場合に、第１自家蛍光よりも第２自家蛍光の露光時間の方が長くなるように調節される。
【００８９】
同様に、第１および第２画素の有効露光量の比が３：１の場合、第２フィルタ部７８の挿入時間は、第１フィルタ部７６の挿入時間の３倍の時間とされる。これにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される。なお、両者の有効露光量の差を完全に打ち消すことは必須ではなく、有効露光量が少ない方の挿入時間を、有効露光量が多い方の挿入時間よりも長くすることにより、両者の差を少しでも小さくすることができればよい。
【００９０】
このように、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８の挿入時間を調節することにより、第１および第２画素の有効露光量を調節することは、本発明の露光量調節部の一実施形態となるものである。
【００９１】
内視鏡診断装置では、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１から発せられた中心波長３３０ｎｍのレーザ光（励起光）が被検者の被観察領域に照射されることによって、被観察領域に含まれるトリプトファンおよびＦＡＤから同時に自家蛍光が発せられる。
【００９２】
そして、ターレット７４が回転されて、まず、第１フィルタ部７６が反射光の光路上に挿入され、自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第１自家蛍光画像が撮像される。続いて、第２フィルタ部７８が光路上に挿入され、自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第２自家蛍光画像が撮像される。この時、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８の挿入時間が調節されることにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される。
【００９３】
第１自家蛍光画像には、主にトリプトファンおよびＦＡＤの自家蛍光成分が含まれ、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。自家蛍光画像処理部７０Ｂでは、第１自家蛍光画像から第２自家蛍光画像を減算し、両者の差分を算出することにより、トリプトファンの自家蛍光に対応する自家蛍光画像が抽出される。これ以後の動作は第１の実施形態の場合と同様である。
【００９４】
上記のように、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８の挿入時間、言い換えると、第１および第２自家蛍光の露光時間を調節することにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同じになるように調節することができる。また、これに限らず、例えば、第１自家蛍光よりも第２自家蛍光の撮像時のレーザ光源の駆動電流量を大きくすることにより、第１および第２画素の有効露光量を調節することも可能である。
【００９５】
なお、露光量調節部は、第１および第２自家蛍光の撮像時に、それぞれ、第１および第２フィルタを通して撮像素子５８Ｂの第１および第２画素で受光される光の有効露光量を調節することができるものであれば何ら限定されない。
【００９６】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００９７】
１０、８０ 内視鏡診断装置
１２ 光源装置
１４ 内視鏡装置
１６ プロセッサ装置
１８ 表示装置
２０ 入力装置
２２ 光源制御部
２４ コンバイナ
２６ カプラ
２８ 内視鏡挿入部
３０ 操作部
３２Ａ，３２Ｂ コネクタ部
３４ 軟性部
３６ 湾曲部
３８ 先端部
４０ アングルノブ
４２Ａ，４２Ｂ 照明窓
４４ 観察窓
４５ 鉗子口
４６Ａ，４６Ｂ，４８Ａ，４８Ｂ 光ファイバ
５０Ａ，５０Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５６ レンズ
５４Ａ，５４Ｂ 蛍光体
５７ ハーフミラー
５８Ａ，５８Ｂ 撮像素子
６２Ａ，６２Ｂ スコープケーブル
６４Ａ，６４Ｂ Ａ／Ｄ変換器
６６ 切り替えスイッチ
６８ 制御部
７０ 画像処理部
７０Ａ 通常光画像処理部
７０Ｂ 自家蛍光画像処理部
７２ 記憶部
７４ ターレット
７６ 第１フィルタ部
７８ 第２フィルタ部
ＬＤ１，ＬＤ２ レーザ光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者（生体）の被観察領域に含まれる自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像して自家蛍光画像を取得する内視鏡診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源装置から発せられる通常光（白色光）を内視鏡先端部まで導光して被検者の被観察領域に照射し、その反射光を撮像して通常光画像（白色光画像）を取得し、通常光観察（白色光観察）を行う内視鏡装置が用いられている。これに対し、近年では、通常光観察に加えて、自家蛍光観察用の励起光（特殊光）を被検者の被観察領域に照射し、自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像して自家蛍光画像（特殊光画像）を取得し、自家蛍光観察（特殊光観察）を行う内視鏡装置が活用されている。
【０００３】
自家蛍光観察を行う内視鏡装置として、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、光源部から、可視領域の光、および、蛍光物質を励起するための、波長領域の異なる複数の励起光を生体へ順次照射し、励起波長選択フィルターにより、励起光の波長領域の光を遮断しつつ、可視領域の光および自家蛍光を透過させて、生体から時系列に出射される可視領域の光および自家蛍光を撮像素子で取得し、可視光像および蛍光像をモニタに表示する内視鏡装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９６６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、１種ずつ順次励起される自家蛍光を、１チャンネルの狭帯域波長フィルタ（励起波長選択フィルター）で受けるために、元々光強度が微弱な自家蛍光を捉えることが難しいという問題があった。
【０００６】
これに対し、例えば、複数種の自家蛍光を同時に励起してその合成光を広帯域波長フィルタで受光すれば、撮像した自家蛍光画像において十分なＳ／Ｎ（信号／ノイズ）が得られるものの、各々の自家蛍光を分離することが難しいという問題があった。
【０００７】
加えて、例えば、カラーＣＣＤ（固体撮像素子）等の撮像素子を利用して自家蛍光を撮像する場合、分光フィルタの配置は、通常光の撮像に適した配置である（一般的なベイヤー配列は、人間の目の感度に合わせて設計されており、緑色（Ｇ）２画素に対して、青色（Ｂ）１画素、赤色（Ｒ）１画素である）が、光強度が微弱で波長帯域ごとに異なる自家蛍光の成分の分離に最適な配置になっていないという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、光強度の微弱な自家蛍光を高いＳ／Ｎで撮像することができる内視鏡診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の自家蛍光を同時に発光させる所定波長の励起光を発する光源と、
注目自家蛍光の発光波長範囲を含む第１光を透過させる分光透過特性を有する第１フィルタと、
前記第１光の波長範囲内の光であって、前記注目自家蛍光の発光波長範囲を含まない第２光を透過させる分光透過特性を有する第２フィルタと、
前記励起光が被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から同時に発せられ、前記第１および第２フィルタにより分光される、第１および第２自家蛍光の合成光を撮像して第１および第２自家蛍光画像を取得する撮像素子と、
前記合成光の撮像時に、それぞれ、前記第１および第２フィルタを通して前記撮像素子の画素で受光される光の有効露光量を調節する露光量調節部と、
前記第１および第２自家蛍光画像を画像処理して、前記注目自家蛍光に対応する注目自家蛍光画像を抽出し、該注目自家蛍光画像を表示装置に表示させる画像処理部とを備えることを特徴とする内視鏡診断装置を提供するものである。
【００１０】
ここで、前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子の受光面に設けられたフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を前記第１および第２フィルタを通して同時に撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１フィルタの画素数よりも前記第２フィルタの画素数を多くすることにより、前記有効露光量を調節するものであることが好ましい。
【００１１】
また、前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の露光時間を長くすることにより、前記有効露光量を調節するものであることが好ましい。
【００１２】
また、前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の前記光源の駆動電流量を大きくすることにより、前記有効露光量を調節するものであることが好ましい。
【００１３】
また、前記画像処理部は、前記第１および第２自家蛍光画像の差分を算出することにより、前記注目自家蛍光画像を抽出するものであることが好ましい。
【００１４】
また、前記光源は、複数の自家蛍光を同時に発光させる、波長の異なる複数の励起光を同時に発するものであることが好ましい。
【００１５】
さらに、白色光を発する第２光源と、
前記白色光が前記被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から反射される反射光を撮像して白色光画像を取得する第２撮像素子とを備え、
前記画像処理部は、前記白色光画像と前記注目自家蛍光画像とを合成して合成画像を作成し、該合成画像を前記表示装置に表示させるものであることが好ましい。
【００１６】
また、前記画像処理部は、前記注目自家蛍光画像を前記合成画像のＧチャンネル、前記白色光画像を前記合成画像のＢおよびＲチャンネルに割り当てて、前記合成画像を疑似カラー表示するものであることが好ましい。
【００１７】
また、前記注目自家蛍光は、トリプトファン、ＦＡＤ、もしくは、ポルフィリンから発せられる自家蛍光であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光を広帯域フィルタを通して撮像し、取得した２つの自家蛍光画像を画像処理して注目自家蛍光画像を抽出する。そのため、本発明によれば、１種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を狭帯域フィルタを通して撮像する場合と比べて、光強度が大きく、Ｓ／Ｎを大幅に向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図である。
【図２】図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第１実施形態のブロック図である。
【図３】図１に示す内視鏡診断装置の内視鏡挿入部の先端部の様子を表す概念図である。
【図４】３種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光の波長帯域を表す一例のグラフである。
【図５】第１および第２フィルタの分光透過特性を表す一例のグラフである。
【図６】第１および第２フィルタの画素配列を表す一例の概念図である。
【図７】自家蛍光観察モードの場合の処理の流れを表す一例の概念図である。
【図８】第１および第２フィルタの分光透過特性を表す別の例のグラフである。
【図９】図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第３実施形態のブロック図である。
【図１０】第１および第２フィルタの一例となるターレットの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る内視鏡診断装置を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す一実施形態の外観図、図２は、その内部構成を表す第１実施形態のブロック図である。これらの図に示す内視鏡診断装置１０は、通常光ないし自家蛍光観察用の励起光を発する光源装置１２と、光源装置１２から発せられる光を導光して被検者の被観察領域に照射し、被検者からの反射光ないし自家蛍光を撮像する内視鏡装置１４と、内視鏡装置１４で撮像された画像を画像処理して内視鏡画像を出力するプロセッサ装置１６と、プロセッサ装置１６から出力される内視鏡画像を表示する表示装置１８と、入力操作を受け付ける入力装置２０とによって構成されている。
【００２２】
ここで、内視鏡診断装置１０は、通常光（白色光）を被検者に照射し、その反射光を撮像して通常光画像（白色光画像）を表示（観察）する通常光観察モード（白色光観察モード）と、自家蛍光観察用の励起光（特殊光）を被検者に照射し、自家蛍光を撮像して自家蛍光画像（特殊光画像）を表示する自家蛍光観察モード（特殊光観察モード）とを有する。各観察モードは、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６６や入力装置２０から入力される指示に基づき、適宜切り替えられる。
【００２３】
光源装置１２は、光源制御部２２と、それぞれ中心波長の異なるレーザ光を発する２種のレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２と、コンバイナ（合波器）２４と、カプラ（分波器）２６とによって構成されている。
【００２４】
本実施形態において、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からは、それぞれ、中心波長が３３０ｎｍ、４４５ｎｍである、所定の波長範囲（例えば、中心波長±１０ｎｍ）の狭帯域光が発せられる。レーザ光源ＬＤ１は、被検者の被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質、例えば、トリプトファン（Tryptophan）、ＦＡＤ（Flavin Adenine Dinucleotide）、ポルフィリン（porphyrin）等から自家蛍光を同時に発光させるための励起光を照射する光源である。また、レーザ光源ＬＤ２は、後述するように、蛍光体から白色光（疑似白色光）を発生させるための励起光を発生する光源である。
【００２５】
図４に示すように、トリプトファンは、約２５０〜３６０ｎｍの波長範囲に含まれる、所定の中心波長の励起光が照射された場合に、約３００〜３８０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を発する。ＦＡＤは、約３３０〜４００ｎｍの波長範囲に含まれる、所定の中心波長の励起光が照射された場合に、約４５０〜５５０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を発する。ポルフィリンは、約３５０〜５５０ｎｍの波長範囲に含まれる、所定の中心波長の励起光が照射された場合に、約６１０〜６４０ｎｍの自家蛍光を発する。
【００２６】
本実施形態の場合、自家蛍光観察用の励起光として、光源装置１２から中心波長３３０ｎｍのレーザ光が被検者に照射されると、トリプトファンおよびＦＡＤから自家蛍光が同時に発せられ、ポルフィリンからは自家蛍光が発せられない。
【００２７】
なお、本実施形態では、複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光から抽出しようとする注目自家蛍光物質として、トリプトファン、ＦＡＤ、ポルフィリンを例に挙げて説明するが、これらの自家蛍光物質に限定されるわけではない。
【００２８】
レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２は、後述するプロセッサ装置１６の制御部によって制御される光源制御部２２によりそれぞれ個別にオンオフ制御および光量制御が行われ、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２の発光のタイミングや光量比率は変更自在になっている。レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２としては、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオード等を用いることもできる。
【００２９】
なお、通常光を発生するための通常光光源は、励起光および蛍光体の組合せに限定されず、白色光を発するものであればよく、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、白色ＬＥＤ（発光ダイオード）などを利用することもできる。自家蛍光観察用の励起光を発生するための励起光光源も、レーザ光源（半導体レーザ）に限定されず、自家蛍光物質を励起して自家蛍光を発光させることができる十分な強度の励起光を照射できる各種の光源、例えば、白色光光源と帯域制限フィルタとの組合せ等を利用することができる。
【００３０】
また、通常光観察用の励起光の波長（中心波長、狭帯域光の波長範囲）は、特に制限はなく、蛍光体から疑似白色光を発生させることができる波長の励起光が、全て利用可能である。自家蛍光観察用の励起光の波長も、特に制限はなく、複数の自家蛍光物質を同時に励起して自家蛍光を発光させることができる波長の励起光が、全て利用可能であり、例えば、波長３３０〜３６０ｎｍの光、もしくは、波長３５０〜４００ｎｍの光を、好適に利用することができる。
【００３１】
また、１種の中心波長の励起光を被検者に照射して、複数の自家蛍光物質から同時に自家蛍光を発光させることに限定されず、光源装置１２から、複数の自家蛍光を同時に発光させるための、中心波長の異なる複数の励起光を同時に照射する構成としてもよい。また、本実施形態では、通常光光源と励起光光源とを別々に設けているが、両者を共通の光源で構成することも可能である。
【００３２】
光源制御部２２は、通常光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１を消灯、レーザ光源ＬＤ２を点灯する。また、光源制御部２２は、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１を点灯、ＬＤ２を消灯する。
【００３３】
各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２から発せられるレーザ光は、集光レンズ（図示略）を介してそれぞれ対応する光ファイバに入力され、コンバイナ２４により合波され、カプラ２６により４系統の光に分波されてコネクタ部３２Ａに伝送される。コンバイナ２４およびカプラ２６は、ハーフミラー、反射ミラー等によって構成される。なお、これに限らず、コンバイナ２４およびカプラ２６を用いずに、各レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２からのレーザ光を直接コネクタ部３２Ａに送出する構成としてもよい。
【００３４】
続いて、内視鏡装置１４は、被検者内に挿入される内視鏡挿入部の先端から４系統（４灯）の光（通常光、ないし、自家蛍光観察用の励起光）を出射する照明光学系と、被観察領域の内視鏡画像を撮像する２系統（２眼）の撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。内視鏡装置１４は、内視鏡挿入部２８と、内視鏡挿入部２８の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部３０と、内視鏡装置１４を光源装置１２およびプロセッサ装置１６に着脱自在に接続するコネクタ部３２Ａ，３２Ｂとを備える。
【００３５】
内視鏡挿入部２８は、可撓性を持つ軟性部３４と、湾曲部３６と、先端部（以降、内視鏡先端部とも表記する）３８とから構成されている。
【００３６】
湾曲部３６は、軟性部３４と先端部３８との間に設けられ、操作部３０に配置されたアングルノブ４０の回動操作により湾曲自在に構成されている。この湾曲部３６は、内視鏡装置１４が使用される被検者の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３８を、所望の観察部位に向けることができる。
【００３７】
なお、図示していないが、操作部３０及び内視鏡挿入部２８の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられている。
【００３８】
内視鏡先端部３８の先端面には、図３に示すように、被観察領域へ光を照射する２系統の照明窓４２Ａ，４２Ｂ、被観察領域からの反射光ないし自家蛍光を撮像する１系統の観察窓４４の他、鉗子口４５等が配置されている。
【００３９】
照明窓４２Ａの奥には、２系統の光ファイバ４６Ａ，４８Ａが収納されている。光ファイバ４６Ａ，４８Ａは、光源装置１２からコネクタ部３２Ａを介してスコープ先端部３８まで敷設されている。光ファイバ４６Ａの先端部（照明窓４２Ａ側）にはレンズ５０Ａ等の光学系が取り付けられている。一方、光ファイバ４８Ａの先端部には蛍光体５４Ａが配置され、さらに蛍光体５４Ａの先にレンズ５２Ａ等の光学系が取り付けられている。
【００４０】
同様に、照明窓４２Ｂの奥には、先端部にレンズ５０Ｂ等の光学系を有する光ファイバ４６Ｂと、先端部に蛍光体５４Ｂおよびレンズ５２Ｂ等の光学系を有する光ファイバ４８Ｂの、２系統の光ファイバが収納されている。
【００４１】
蛍光体５４Ａ，５４Ｂは、レーザ光源ＬＤ２からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光物質（例えばＹＡＧ系蛍光物質、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17）等の蛍光物質）を含んで構成される。通常光観察用の励起光が蛍光体５４Ａ，５４Ｂに照射されると、蛍光体５４Ａ，５４Ｂから発せられる緑色〜黄色の励起発光光（蛍光）と、蛍光体５４Ａ，５４Ｂにより吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光（疑似白色光）が生成される。
【００４２】
照明窓４２Ａ側および照明窓４２Ｂ側の照明光学系は同等の構成および作用のものであって、照明窓４２Ａ，４２Ｂから同時に同等の照明光を照射させることで照明むらを防止することができる。なお、照明窓４２Ａ，４２Ｂからそれぞれ異なる照明光を照射させることもできる。また、４系統の照明光を出射する照明光学系を有することは必須ではなく、例えば、２系統ないし１系統の照明光を出射する照明光学系でも同等の機能を実現することができる。
【００４３】
一方、観察窓４４の奥には、レンズ５６等の光学系が取り付けられ、レンズ５６の奥には、ハーフミラー５７が設けられている。そして、ハーフミラー５７を透過する透過光の光路の先、および、ハーフミラー５７で反射される反射光の光路の先には、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子５８Ａ、５８Ｂが取り付けられている。撮像素子５８Ａは通常光観察用、撮像素子５８Ｂは自家蛍光観察用である。自家蛍光の光強度（発光強度）は微弱であるため、本実施形態では、自家蛍光観察用の撮像素子５８Ｂとして、通常光観察用の撮像素子５８Ａよりも高感度のものが使用されている。
【００４４】
なお、ハーフミラー５７に限定されず、例えば、全反射ミラーを受光光の光路上に出し入れすることによって、受光光を撮像素子５８Ａもしくは撮像素子５８Ｂに振り分けてもよい。
【００４５】
撮像素子５８Ａは、ハーフミラー５７を透過する透過光を受光面（撮像面）で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力するものであって、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素を１組として、複数組の画素がマトリクス状に配列されている。撮像素子５８Ａの受光面には、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素に対応して、それぞれ、被観察領域からの可視光の約３７０〜７２０ｎｍの波長範囲の反射光を３つの波長領域に分割してそれぞれ透過する分光透過特性を有する、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタが設けられている。
【００４６】
なお、撮像素子５８Ａとして、カラーの撮像素子を使用してＲ色、Ｇ色、Ｂ色の画像を同時に撮像することは必須ではなく、モノクロの撮像素子と、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルタとを組み合わせて、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の画像を面順次で撮像してもよい。
【００４７】
撮像素子５８Ｂは、ハーフミラー５７で反射される反射光を受光面で受光し、受光した光を光電変換して撮像信号（アナログ信号）を出力するものであって、第１画素および第２画素を１組として、複数組の画素がマトリクス状に配列されている。撮像素子５８Ｂの受光面には、図５に示すように、第１画素、第２画素に対応して、それぞれ、自家蛍光物質から発せられる、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光および約３６５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を透過する分光透過特性を有する、第１および第２フィルタが設けられている。
【００４８】
ここで、被検者の被観察領域に自家蛍光観察用の励起光が照射されることによって、被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から自家蛍光が同時に発せられ、全ての自家蛍光の合成光として、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の光が発せられる場合を考える。この場合、撮像素子５８Ｂの第１および第２フィルタのそれぞれを通して第１および第２画素で受光される合成光の有効露光量（第１フィルタの分光透過率と第１帯域画像の受光感度との積、および、第２フィルタの分光透過率と第２帯域画像の受光感度との積）は、受光可能な波長範囲が広い分だけ、第１画素の方が第２画素よりも多くなる。
【００４９】
本実施形態は、第１および第２画素の有効露光量の比が３：１の場合であって、第１および第２フィルタの画素は、図６に示すように、両者の有効露光量の差を打ち消すように１：３の割合で配列されている。同図では、第１および第２フィルタの画素を、それぞれ、“１”および“２”と記載している。また、同図に破線で示す４画素を１組とし、組内での配列を変えて、複数組が配列されている。これにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される。なお、有効露光量の差を完全に打ち消すことは必須ではなく、例えば、有効露光量が少ない方のフィルタの画素数を、有効露光量が多い方のフィルタの画素数よりも多くすることにより、両者の有効露光量の差を少しでも小さくすることができればよい。
【００５０】
このように、第１および第２フィルタの画素数の割合を調節することにより、第１および第２画素の有効露光量を調節することは、本発明の露光量調節部の一実施形態となるものである。
【００５１】
光源装置１２から光ファイバ４６Ａ，４６Ｂおよび４８Ａ，４８Ｂによって導光された光は、内視鏡先端部３８から被検者の被観察領域に向けて照射される。そして、光が照射された被観察領域からの反射光、もしくは、被観察領域の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光がレンズ５６により撮像素子５８Ａ、５８Ｂの受光面上に結像され、撮像素子５８Ａ、５８Ｂにより光電変換されて撮像される。撮像素子５８Ａ、５８Ｂからは、撮像された被検者の被観察領域の撮像信号（アナログ信号）が出力される。
【００５２】
ここで、通常光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ２から発せられた通常光観察用の励起光が光ファイバ４８Ａ，４８Ｂによって導光されて蛍光体５４Ａ，５４Ｂに照射され、蛍光体５４Ａ，５４Ｂから発せられる白色光が、照明窓４２Ａ，４２Ｂから被検者の被観察領域に照射される。そして、白色光が照射された被検者の被観察領域からの反射光がレンズ５６により集光され、カラーフィルタにより分光され、撮像素子５８Ａによって通常光画像が撮像される。
【００５３】
一方、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１から発せられた自家蛍光観察用の励起光が光ファイバ４６Ａ，４６Ｂによって導光され、内視鏡先端部３８から、被検者の被観察領域に向けて照射される。そして、励起光が照射された被検者の被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光がレンズ５６により集光され、第１および第２フィルタにより分光され、撮像素子５８Ｂによって第１および第２自家蛍光画像が撮像される。
【００５４】
自家蛍光観察用の励起光は、中心波長３３０ｎｍのレーザ光であり、第１自家蛍光画像は、第１フィルタを通して、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の合成光を受光して撮像される。そのため、第１自家蛍光画像には、主にトリプトファンおよびＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。一方、第２自家蛍光画像は、第２フィルタを通して、約３６５〜６４０ｎｍの波長範囲の合成光を受光して撮像される。そのため、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。
【００５５】
なお、撮像素子５８Ｂには、自家蛍光観察用の励起光の波長範囲を含む光を透過する分光透過特性を有するフィルタは設けられていない。そのため、中心波長３３０ｎｍの自家蛍光観察用の励起光はカットされ、撮像素子５８Ｂの受光面には受光されない。
【００５６】
撮像素子５８Ａ，５８Ｂから出力される画像（通常光画像、自家蛍光画像）の撮像信号（アナログ信号）は、それぞれ、スコープケーブル６２Ａ，６２Ｂを通じてＡ／Ｄ変換器６４Ａ，６４Ｂに入力される。Ａ／Ｄ変換器６４Ａ，６４Ｂは、それぞれ、撮像素子５８Ａ，５８Ｂからの撮像信号（アナログ信号）を画像信号（デジタル信号）に変換する。変換後の画像信号は、コネクタ部３２Ｂを介してプロセッサ装置１６の画像処理部７０に入力される。
【００５７】
続いて、プロセッサ装置１６は、制御部６８と、画像処理部７０と、記憶部７２とを備えている。制御部６８には、表示装置１８および入力装置２０が接続されている。プロセッサ装置１６は、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６６や入力装置２０から入力される指示に基づき、光源装置１２の光源制御部２２を制御するとともに、内視鏡装置１４から入力される画像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示装置１８に出力する。
【００５８】
制御部６８は、内視鏡装置１４の切り替えスイッチ６６や入力装置２０からの指示、例えば、観察モード等の指示に基づいて、画像処理部７０および光源装置１２の光源制御部２２の動作を制御する。
【００５９】
画像処理部７０は、制御部６８の制御の下で、観察モードに基づき、通常光画像、自家蛍光画像の画像種別に応じて、内視鏡装置１４から入力される画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理部７０は、通常光画像処理部７０Ａと、自家蛍光画像処理部７０Ｂとを備えている。
【００６０】
通常光画像処理部７０Ａは、通常光観察モードの場合に、Ａ／Ｄ変換器６４Ａから供給される通常光画像の画像信号（画像データ）に対して、通常光画像に適した所定の画像処理を施し、通常光画像信号（通常光画像）を出力（生成）する。
【００６１】
自家蛍光画像処理部７０Ｂは、自家蛍光観察モードの場合に、Ａ／Ｄ変換器６４Ｂから供給される自家蛍光画像の画像信号（画像データ）に対して、自家蛍光画像に適した所定の画像処理を施し、自家蛍光画像信号（自家蛍光画像）を出力（生成）する。
【００６２】
画像処理部７０で処理された画像信号は、制御部６８に送られる。制御部６８では、観察モードに従って、通常光画像信号、自家蛍光画像信号に基づき、通常光画像、もしくは、通常光画像および自家蛍光画像の合成画像が表示装置１８に表示される。また、制御部６８の制御により、通常光画像信号、自家蛍光画像信号は、必要に応じて、例えば、１枚（１フレーム）の画像を単位として、メモリやストレージ装置からなる記憶部７２に記憶される。
【００６３】
次に、内視鏡診断装置１０の作用を説明する。
【００６４】
通常光観察モードの場合、光源制御部２２の制御により、レーザ光源ＬＤ１が消灯され、レーザ光源ＬＤ２が点灯される。レーザ光源ＬＤ２から発せられた中心波長４４５ｎｍのレーザ光は蛍光体５４Ａ，５４Ｂに照射され、蛍光体５４Ａ，５４Ｂから白色光が発せられる。蛍光体５４Ａ，５４Ｂから発せられた白色光は被検者に照射され、その反射光が撮像素子５８Ａで受光されて、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの画像信号を含む通常光画像が撮像される。通常光画像は、そのＢ，Ｇ，Ｒチャンネルの画像信号に基づいてカラー表示される。
【００６５】
自家蛍光観察モードの場合、例えば、２フレームを単位として、撮像が繰り返し行われる。２フレームのうち、１フレーム目は通常光観察モードと同じ観察モードであり、２フレーム目が自家蛍光観察モードに固有の観察モードである。
【００６６】
図７に示すように、まず、１フレーム目の通常光観察モードでは、前述のように、白色光が被検者に照射され（Ｓ１）、Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルの画像信号を含む通常光画像が撮像される（Ｓ２）。そして、その通常光画像信号が、制御部６８の制御により記憶部７２に記憶される。
【００６７】
続いて、２フレーム目の自家蛍光観察モードでは、光源制御部２２の制御により、レーザ光源ＬＤ１が点灯され、ＬＤ２が消灯される。レーザ光源ＬＤ１から発せられた中心波長３３０ｎｍのレーザ光（励起光）が被検者の被観察領域に照射されることによって（Ｓ３）、被観察領域に含まれるトリプトファンおよびＦＡＤから同時に自家蛍光が発せられる（Ｓ４）。そして、両者の自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第１および第２自家蛍光画像が同時に撮像される（Ｓ５）。
【００６８】
前述のように、撮像素子５８Ｂの第１および第２フィルタのそれぞれを通して撮像素子５８Ｂの第１および第２画素で受光される合成光の有効露光量は、受光可能な波長範囲が広い分だけ、第１画素の方が第２画素よりも多くなる。しかし、第１および第２フィルタの画素は、両者の有効露光量の差を打ち消すような割合で配列されているため、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される（Ｓ６）。
【００６９】
前述のように、第１自家蛍光画像には、主にトリプトファンおよびＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。一方、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。自家蛍光画像処理部７０Ｂは、第１自家蛍光画像から第２自家蛍光画像を減算し、両者の差分を算出する。これにより、トリプトファンの自家蛍光に対応する自家蛍光画像が抽出される（Ｓ７）。
【００７０】
なお、注目自家蛍光画像を抽出するために、第１および第２自家蛍光画像の差分を算出することは限定されず、例えば、マトリクス演算や割算等を含む各種の画像処理を第１および第２自家蛍光画像に施すことにより、注目自家蛍光画像を抽出してもよい。
【００７１】
自家蛍光画像は、通常光画像と比べて光強度が非常に微弱である。そのため、特許文献１のように、１種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を狭帯域フィルタを通して撮像すると、光強度が非常に小さく、Ｓ／Ｎが悪くなるという問題がある。
【００７２】
これに対し、本実施形態の内視鏡診断装置１０では、被観察領域に含まれる複数の自家蛍光物質から同時に発せられる自家蛍光の合成光を広帯域フィルタを通して撮像し、取得した２つの自家蛍光画像を画像処理して注目自家蛍光画像を抽出する。そのため、１種の自家蛍光物質から発せられる自家蛍光を狭帯域フィルタを通して撮像する場合と比べて、光強度が大きく、Ｓ／Ｎを大幅に向上させることができるという効果がある。
【００７３】
また、自家蛍光画像処理部７０Ｂにより、通常光画像と自家蛍光画像との合成画像において自家蛍光画像を適切に観察できるようにするために、両者の特性（γ値、輝度レベル、コントラスト等）のバランスを適切に調節する信号増幅処理等が施される（Ｓ８）。
【００７４】
そして、記憶部７２に記憶された通常光画像信号に対応する通常光画像と、トリプトファンもしくはＦＡＤの自家蛍光画像とが合成され、両者の合成画像が表示装置１８に表示される。ここで、注目自家蛍光画像の画像信号を合成画像のＧチャンネル、通常光画像のＲチャンネルおよびＢチャンネルの画像信号を、それぞれ、合成画像のＲチャンネルおよびＢチャンネルに割り当てることによって、合成画像が疑似カラー表示される（Ｓ８）。
【００７５】
なお、自家蛍光観察モードの場合、２フレームを単位として、撮像を繰り返し行うことは必須ではない。また、合成画像を疑似カラー表示する場合に、どの画像の画像信号を、合成画像のどの色のチャンネルに割り当てるのかは任意である。また、合成画像を疑似カラー表示することも必須ではなく、例えば、通常光画像と自家蛍光画像とを重ね合わせて表示したり、並べて表示したりしてもよい。
【００７６】
次に、第２の実施形態の内視鏡診断装置として、複数の自家蛍光の合成光からポルフィリンの自家蛍光を抽出する場合を説明する。
【００７７】
第２の実施形態の内視鏡診断装置では、自家蛍光観察モードの場合に、自家蛍光観察用の励起光として、光源装置１２のＬＤ１から、中心波長３８０ｎｍ（または、３６５ｎｍ）のレーザ光が照射される。
【００７８】
一方、撮像素子５８Ｂの受光面には、図８に示すように、第１画素、第２画素に対応して、それぞれ、自家蛍光物質から発せられる、約４５０〜６００ｎｍの波長範囲の自家蛍光および約４５０〜６５０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を透過する分光透過特性を有する、第１および第２フィルタが設けられている。同様に、第１および第２フィルタの画素は、第１および第２画素の有効露光量の差を打ち消すような割合で配列されている。
【００７９】
第２実施形態の内視鏡診断装置では、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１から発せられた中心波長３８０ｎｍのレーザ光（励起光）が被検者の被観察領域に照射されることによって、被観察領域に含まれるＦＡＤおよびポルフィリンから同時に自家蛍光が発せられる。そして、両者の自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第１および第２自家蛍光画像が同時に撮像される。
【００８０】
第１自家蛍光画像には、主にＦＡＤおよびポルフィリンの自家蛍光成分が含まれ、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。自家蛍光画像処理部７０Ｂでは、第２自家蛍光画像から第１自家蛍光画像を減算し、両者の差分を算出することにより、ポルフィリンの自家蛍光に対応する自家蛍光画像が抽出される。これ以後の動作は第１の実施形態の場合と同様である。
【００８１】
上記のように、複数の自家蛍光の合成光から、ポルフィリンの自家蛍光の成分を抽出することができる。また、これに限らず、あらゆる組合せの合成光から、任意の自家蛍光物質の自家蛍光成分を抽出することができる。
【００８２】
次に、第３実施形態の内視鏡診断装置について説明する。
【００８３】
図９は、図１に示す内視鏡診断装置の内部構成を表す第３実施形態のブロック図である。第３の実施形態の内視鏡診断装置８０は、第１の実施形態の内視鏡診断装置１０において、撮像素子５８Ｂがモノクロの撮像素子であり、自家蛍光観察モードの場合に、その受光面で受光される光（反射光）の光路上に順次挿入される第１および第２フィルタを備えるものである。
【００８４】
第１および第２フィルタは、反射光の光路上に垂直に挿入され、制御部６８により制御される回転制御部（図示省略）により回転制御されるターレット７４で構成されている。ターレット７４には、図１０に示すように、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８が形成されている。自家蛍光観察モードの場合、ターレット７４が回転されることにより、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８が光路上に順次挿入される。
【００８５】
なお、第１および第２フィルタは、ターレット７４に限らず、例えば、第１フィルタおよび第２フィルタを別個に設け、それぞれを順次反射光の光路上に出し入れする構成としてもよい。
【００８６】
第３実施形態の内視鏡診断装置８０では、自家蛍光観察モードの場合に、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８が反射光の光路上に順次挿入され、撮像素子５８Ｂにより、第１および第２自家蛍光が面順次で撮像される。
【００８７】
第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８は、第１実施形態の場合と同様に、自家蛍光物質から発せられる、約３３５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光および約３６５〜６４０ｎｍの波長範囲の自家蛍光を透過する分光透過特性を有する。
【００８８】
また、第１および第２フィルタは、自家蛍光観察モードの場合に、制御部６８の制御により、第１および第２自家蛍光画像の撮像時の撮像素子５８Ｂの画素（以下、第１および第２画素という）の有効露光量の差を打ち消すように挿入時間が調節されて、反射光の光路上に挿入される。これにより、第１および第２自家蛍光が撮像素子５８Ｂで撮像される場合に、第１自家蛍光よりも第２自家蛍光の露光時間の方が長くなるように調節される。
【００８９】
同様に、第１および第２画素の有効露光量の比が３：１の場合、第２フィルタ部７８の挿入時間は、第１フィルタ部７６の挿入時間の３倍の時間とされる。これにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される。なお、両者の有効露光量の差を完全に打ち消すことは必須ではなく、有効露光量が少ない方の挿入時間を、有効露光量が多い方の挿入時間よりも長くすることにより、両者の差を少しでも小さくすることができればよい。
【００９０】
このように、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８の挿入時間を調節することにより、第１および第２画素の有効露光量を調節することは、本発明の露光量調節部の一実施形態となるものである。
【００９１】
内視鏡診断装置では、自家蛍光観察モードの場合、レーザ光源ＬＤ１から発せられた中心波長３３０ｎｍのレーザ光（励起光）が被検者の被観察領域に照射されることによって、被観察領域に含まれるトリプトファンおよびＦＡＤから同時に自家蛍光が発せられる。
【００９２】
そして、ターレット７４が回転されて、まず、第１フィルタ部７６が反射光の光路上に挿入され、自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第１自家蛍光画像が撮像される。続いて、第２フィルタ部７８が光路上に挿入され、自家蛍光の合成光が撮像素子５８Ｂで受光されて、第２自家蛍光画像が撮像される。この時、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８の挿入時間が調節されることにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同一となるように調節される。
【００９３】
第１自家蛍光画像には、主にトリプトファンおよびＦＡＤの自家蛍光成分が含まれ、第２自家蛍光画像には、主にＦＡＤの自家蛍光成分が含まれる。自家蛍光画像処理部７０Ｂでは、第１自家蛍光画像から第２自家蛍光画像を減算し、両者の差分を算出することにより、トリプトファンの自家蛍光に対応する自家蛍光画像が抽出される。これ以後の動作は第１の実施形態の場合と同様である。
【００９４】
上記のように、第１フィルタ部７６および第２フィルタ部７８の挿入時間、言い換えると、第１および第２自家蛍光の露光時間を調節することにより、第１および第２画素の有効露光量がほぼ同じになるように調節することができる。また、これに限らず、例えば、第１自家蛍光よりも第２自家蛍光の撮像時のレーザ光源の駆動電流量を大きくすることにより、第１および第２画素の有効露光量を調節することも可能である。
【００９５】
なお、露光量調節部は、第１および第２自家蛍光の撮像時に、それぞれ、第１および第２フィルタを通して撮像素子５８Ｂの第１および第２画素で受光される光の有効露光量を調節することができるものであれば何ら限定されない。
【００９６】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００９７】
１０、８０ 内視鏡診断装置
１２ 光源装置
１４ 内視鏡装置
１６ プロセッサ装置
１８ 表示装置
２０ 入力装置
２２ 光源制御部
２４ コンバイナ
２６ カプラ
２８ 内視鏡挿入部
３０ 操作部
３２Ａ，３２Ｂ コネクタ部
３４ 軟性部
３６ 湾曲部
３８ 先端部
４０ アングルノブ
４２Ａ，４２Ｂ 照明窓
４４ 観察窓
４５ 鉗子口
４６Ａ，４６Ｂ，４８Ａ，４８Ｂ 光ファイバ
５０Ａ，５０Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５６ レンズ
５４Ａ，５４Ｂ 蛍光体
５７ ハーフミラー
５８Ａ，５８Ｂ 撮像素子
６２Ａ，６２Ｂ スコープケーブル
６４Ａ，６４Ｂ Ａ／Ｄ変換器
６６ 切り替えスイッチ
６８ 制御部
７０ 画像処理部
７０Ａ 通常光画像処理部
７０Ｂ 自家蛍光画像処理部
７２ 記憶部
７４ ターレット
７６ 第１フィルタ部
７８ 第２フィルタ部
ＬＤ１，ＬＤ２ レーザ光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の自家蛍光を同時に発光させる所定波長の励起光を発する光源と、
注目自家蛍光の発光波長範囲を含む第１光を透過させる分光透過特性を有する第１フィルタと、
前記第１光の波長範囲内の光であって、前記注目自家蛍光の発光波長範囲を含まない第２光を透過させる分光透過特性を有する第２フィルタと、
前記励起光が被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から同時に発せられ、前記第１および第２フィルタにより分光される、第１および第２自家蛍光の合成光を撮像して第１および第２自家蛍光画像を取得する撮像素子と、
前記合成光の撮像時に、それぞれ、前記第１および第２フィルタを通して前記撮像素子の画素で受光される光の有効露光量を調節する露光量調節部と、
前記第１および第２自家蛍光画像を画像処理して、前記注目自家蛍光に対応する注目自家蛍光画像を抽出し、該注目自家蛍光画像を表示装置に表示させる画像処理部とを備えることを特徴とする内視鏡診断装置。
【請求項２】
前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子の受光面に設けられたフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を前記第１および第２フィルタを通して同時に撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１フィルタの画素数よりも前記第２フィルタの画素数を多くすることにより、前記有効露光量を調節するものである請求項１に記載の内視鏡診断装置。
【請求項３】
前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の露光時間を長くすることにより、前記有効露光量を調節するものである請求項１に記載の内視鏡診断装置。
【請求項４】
前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の前記光源の駆動電流量を大きくすることにより、前記有効露光量を調節するものである請求項１に記載の内視鏡診断装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、前記第１および第２自家蛍光画像の差分を算出することにより、前記注目自家蛍光画像を抽出するものである請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【請求項６】
前記光源は、複数の自家蛍光を同時に発光させる、波長の異なる複数の励起光を同時に発するものである請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【請求項７】
さらに、白色光を発する第２光源と、
前記白色光が前記被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から反射される反射光を撮像して白色光画像を取得する第２撮像素子とを備え、
前記画像処理部は、前記白色光画像と前記注目自家蛍光画像とを合成して合成画像を作成し、該合成画像を前記表示装置に表示させるものである請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、前記注目自家蛍光画像を前記合成画像のＧチャンネル、前記白色光画像を前記合成画像のＢおよびＲチャンネルに割り当てて、前記合成画像を疑似カラー表示するものである請求項７に記載の内視鏡診断装置。
【請求項９】
前記注目自家蛍光は、トリプトファン、ＦＡＤ、もしくは、ポルフィリンから発せられる自家蛍光である請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【請求項１】
複数の自家蛍光を同時に発光させる所定波長の励起光を発する光源と、
注目自家蛍光の発光波長範囲を含む第１光を透過させる分光透過特性を有する第１フィルタと、
前記第１光の波長範囲内の光であって、前記注目自家蛍光の発光波長範囲を含まない第２光を透過させる分光透過特性を有する第２フィルタと、
前記励起光が被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から同時に発せられ、前記第１および第２フィルタにより分光される、第１および第２自家蛍光の合成光を撮像して第１および第２自家蛍光画像を取得する撮像素子と、
前記合成光の撮像時に、それぞれ、前記第１および第２フィルタを通して前記撮像素子の画素で受光される光の有効露光量を調節する露光量調節部と、
前記第１および第２自家蛍光画像を画像処理して、前記注目自家蛍光に対応する注目自家蛍光画像を抽出し、該注目自家蛍光画像を表示装置に表示させる画像処理部とを備えることを特徴とする内視鏡診断装置。
【請求項２】
前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子の受光面に設けられたフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を前記第１および第２フィルタを通して同時に撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１フィルタの画素数よりも前記第２フィルタの画素数を多くすることにより、前記有効露光量を調節するものである請求項１に記載の内視鏡診断装置。
【請求項３】
前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の露光時間を長くすることにより、前記有効露光量を調節するものである請求項１に記載の内視鏡診断装置。
【請求項４】
前記第１および第２フィルタは、前記撮像素子で受光される光の光路上に順次挿入されるフィルタであり、
前記撮像素子は、前記合成光を、前記光路上に挿入される前記第１または第２フィルタを通して面順次で撮像する撮像素子であり、
前記露光量調節部は、前記第１自家蛍光よりも前記第２自家蛍光の撮像時の前記光源の駆動電流量を大きくすることにより、前記有効露光量を調節するものである請求項１に記載の内視鏡診断装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、前記第１および第２自家蛍光画像の差分を算出することにより、前記注目自家蛍光画像を抽出するものである請求項１〜４のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【請求項６】
前記光源は、複数の自家蛍光を同時に発光させる、波長の異なる複数の励起光を同時に発するものである請求項１〜５のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【請求項７】
さらに、白色光を発する第２光源と、
前記白色光が前記被検者の被観察領域に照射されることによって、該被観察領域から反射される反射光を撮像して白色光画像を取得する第２撮像素子とを備え、
前記画像処理部は、前記白色光画像と前記注目自家蛍光画像とを合成して合成画像を作成し、該合成画像を前記表示装置に表示させるものである請求項１〜６のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、前記注目自家蛍光画像を前記合成画像のＧチャンネル、前記白色光画像を前記合成画像のＢおよびＲチャンネルに割り当てて、前記合成画像を疑似カラー表示するものである請求項７に記載の内視鏡診断装置。
【請求項９】
前記注目自家蛍光は、トリプトファン、ＦＡＤ、もしくは、ポルフィリンから発せられる自家蛍光である請求項１〜８のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２１７６７０（Ｐ２０１２−２１７６７０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７０１１（Ｐ２０１１−８７０１１）
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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