標準光源、補正係数算出方法および装置並びに蛍光画像生成方法および装置
【課題】 蛍光診断画像生成装置を構成する結像光学手段や固体撮像手段のばらつきの影響を除去する。
【解決手段】 標準光源１００から発せられる、光量および輝度スペクトルが既知であり、時間的な変動が小さく、輝度が均一の標準光Ｌｓを撮像し、ＩＲ反射標準画像データＳ１および蛍光標準画像データＳ２を得る。これらの画像データにより表される標準画像の除算値を算出し、この除算値により予め定められた基準値を除算することにより補正係数Ｈ１を求める。生体観察部１０を撮像して、蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１を得、これらのデータにより表される蛍光画像およびＩＲ反射画像の除算データＤを求め、この除算データＤを補正係数Ｈ１により補正して蛍光診断画像データＧを得、これを蛍光診断画像１２としてモニタ２７０に表示する。
【解決手段】 標準光源１００から発せられる、光量および輝度スペクトルが既知であり、時間的な変動が小さく、輝度が均一の標準光Ｌｓを撮像し、ＩＲ反射標準画像データＳ１および蛍光標準画像データＳ２を得る。これらの画像データにより表される標準画像の除算値を算出し、この除算値により予め定められた基準値を除算することにより補正係数Ｈ１を求める。生体観察部１０を撮像して、蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１を得、これらのデータにより表される蛍光画像およびＩＲ反射画像の除算データＤを求め、この除算データＤを補正係数Ｈ１により補正して蛍光診断画像データＧを得、これを蛍光診断画像１２としてモニタ２７０に表示する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像し、生体観察部に関する情報を表す蛍光診断画像を生成するに際し、より正確な蛍光診断画像を得るための標準光源、補正係数算出方法および装置並びに蛍光診断画像生成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より固体撮像素子を搭載した内視鏡装置が広く用いられている。この内視鏡装置は、固体撮像素子により撮像した画像をモニタ等に表示することにより複数の人間が同時に観察することができる利点を有し、また、撮像した画像を表示する前に種々の画像処理を施すことにより、特徴的な画像を強調してモニタ上に表示することもできるため、医療の発展に大きく貢献している。
【０００３】ところで、内視鏡装置においては、所定の波長帯域の励起光を生体観察部に照射した場合に、正常組織と病変組織とでは発生する蛍光強度が異なることを利用して、生体観察部に所定波長の励起光を照射し、生体観察部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を用いて、病変状態を判定することが行われている。
【０００４】このような蛍光画像を表示するための蛍光診断画像表示装置は基本的に、励起光を生体観察部に対して照射する励起光照射手段と、生体組織が発する蛍光を撮像して蛍光画像を取得する固体撮像手段と、蛍光を固体撮像手段に結像する結像光学手段と、この固体撮像手段の出力を受けて上記蛍光画像を表示する表示手段とからなるものであり、多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００５】ここで、生体組織には凹凸があるため、生体組織に照射される励起光の強度は均一ではない。また、生体組織から発せられる蛍光強度は励起光照度に略比例するが、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。このため、光源から遠くにある正常組織よりも近くにある病変組織の方が強い蛍光を発する場合があり、励起光による蛍光の強度の情報だけでは生体組織の組織性状を正確に識別することができない。このような不具合を低減するために、異なる波長帯域（４８０ｎｍ付近の狭帯域と４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍の広帯域）の蛍光画像における２種類の蛍光強度の比率を除算により求め、その除算値に基づく演算画像を蛍光診断画像として表示する方法、すなわち、生体の組織性状を反映した蛍光スペクトルの形状の違いに基づいた画像の表示方法や、種々の生体組織に対して一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に照射し、この参照光の照射を受けた生体組織によって反射された反射光の強度を検出して蛍光強度との比率を除算により求め、その除算値に基づく演算画像を蛍光診断画像として表示する方法、すなわち、蛍光収率を反映した値を求めて画像を表示する方法等が提案されている。
【０００６】また、異なる波長帯域の蛍光強度の除算値または蛍光強度と反射光強度との除算値に色の情報を割り当てて蛍光診断画像を生成し、蛍光診断画像における色の違いにより生体組織の病変状態を表す方法や、その色の違いにより生体組織の病変状態を示す色画像と、参照光の照射による反射光の強度に輝度の情報を割り当てることにより得られた輝度画像とを合成することにより、生体組織の形状も画像に反映させた凹凸感のある蛍光診断画像を表示する方法も提案されている。
【０００７】このような波長帯域が異なる蛍光や、参照光の反射光から画像を得るためには、各波長帯域の光に対応した複数の固体撮像手段および複数の結像光学手段が用いられ、各固体撮像手段において波長帯域が異なる蛍光や参照光の反射光を検出し、蛍光画像や参照光反射画像を得ることにより、上述した蛍光診断画像を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したように複数の固体撮像手段および複数の結像光学手段を用いた場合、各結像光学手段における透過特性のばらつき、および各固体撮像手段間における入出力特性のばらつきが存在する。さらに、結像光学手段および固体撮像手段のばらつきは温度や経年により変化する。したがって、蛍光診断画像表示装置の使用環境や使用年数の経過によって、同一の部位を撮影した場合であっても得られる比率が変化し、蛍光診断画像を用いて正確な診断を行うことが困難となる。また、ばらつきは蛍光診断画像表示装置の機種間においても生じるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像を用いて比較診断を行うような場合には、正確な診断を行うことができない。
【０００９】さらに、蛍光診断画像表示装置では、励起光や参照光の照射ムラ、結像光学手段の透過ムラ、結像光学手段および固体撮像手段のアライメントのばらつき、固体撮像手段の検出ムラ、蛍光や参照光の反射光が固体撮像手段に検出されるまでの効率ムラ等により、固体撮像手段における光検出効率の部分的な低下（シェーディング）が生じると、固体撮像手段において取得される蛍光画像や参照光反射画像にシェーディングに起因する濃淡ムラが生じてしまう。このように、蛍光画像や参照光反射画像に濃淡ムラが生じた場合にも、組織性状を正確に反映した蛍光診断画像を得ることができなくなってしまう。
【００１０】本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、結像光学手段や固体撮像手段のばらつきの影響を除去することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の標準光源は、蛍光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とするものである。
【００１２】「蛍光の波長帯域」としては、具体的には４００ｎｍ〜７５０ｎｍとすることができる。
【００１３】なお、本発明による第１の標準光源においては、前記標準光は、均一な輝度分布を有することが好ましい。
【００１４】また、本発明による第１の標準光源においては、前記蛍光の波長帯域が、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることが好ましい。
【００１５】また、本発明による第１の標準光源においては、白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えるものとしてもよい。
【００１６】本発明による第２の標準光源は、蛍光の波長帯域の光および参照光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とするものである。
【００１７】「参照光」とは、種々の生体組織に対して一様な吸収を受ける光を意味し、具体的には７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長帯域の近赤外光を参照光として用いることができる。
【００１８】なお、本発明による第２の標準光源においては、前記標準光は、均一な輝度分布を有することが好ましい。
【００１９】また、本発明による第２の標準光源においては、前記蛍光の波長帯域が、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることが好ましい。
【００２０】また、本発明による第２の標準光源においては、白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光および前記参照光の反射光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えるものとしてもよい。
【００２１】本発明による第１の補正係数算出方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、本発明による第１の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像して波長帯域が異なる複数の標準画像を取得し、該複数の標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とするものである。
【００２２】「励起光」の波長帯域としては、４００ｎｍ〜４２０ｎｍとすることができる。
【００２３】「波長帯域が異なる複数の標準画像を取得する」とは、標準光から、フィルタ、プリズムあるいはダイクロイックミラー等からなる結像光学手段を用いて、互いに異なる波長帯域の標準光を取り出し、それらの標準光に基づいた光学像を検出して標準画像を撮像することを意味する。例えば、標準光から４８０ｎｍ付近の波長帯域の光と、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域の光とを取り出し、それぞれの波長帯域の光を検出して各波長帯域の標準画像を撮像することである。
【００２４】「基準値」とは、標準光源から発せられる標準光の輝度スペクトル分布に基づいて算出される値であり、例えば、標準光の輝度スペクトル分布を複数の標準画像に対応する波長帯域において積分することにより、標準光の各波長帯域における強度値を求め、各強度値間の比率を算出することにより求めることができる。
【００２５】本発明による第２の補正係数算出方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、本発明による第２の標準光源から発せられた標準光を前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段により撮像して、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像を取得し、前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とするものである。
【００２６】ここで、「蛍光標準画像および反射光標準画像を取得する」とは、標準光から、フィルタ、プリズムあるいはダイクロイックミラー等からなる結像光学手段を用いて、蛍光の波長帯域および参照光の波長帯域の光を取り出し、それらの光に基づいた光学像を検出して標準画像を取得することを意味する。例えば、標準光から４００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光の波長帯域の光と、７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの参照光の波長帯域の光とを取り出し、それぞれの波長帯域の光を検出して蛍光標準画像および反射光標準画像を撮像することである。
【００２７】本発明による第１の補正係数算出装置は、本発明による第１の補正係数算出方法を実施するためのものであり、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、本発明による第１の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像することにより取得された複数の標準画像について、前記比率算出手段により算出された該複数の標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２８】本発明による第２の補正係数算出装置は、本発明による第２の補正係数算出方法を実施するためのものであり、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、本発明による第２の標準光源から発せられた標準光を撮像することにより取得された、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像について、前記比率算出手段により算出された前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２９】本発明による第１の蛍光診断画像生成方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得し、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出し、本発明による第１の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とするものである。
【００３０】「波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する」とは、照明光の照射により生体観察部から発せられた蛍光から、フィルタ、プリズムあるいはダイクロイックミラー等からなる結像光学手段を用いて、互いに異なる波長帯域の蛍光を取り出し、それらの蛍光に基づいた光学像を検出して蛍光画像を撮像することを意味する。例えば、蛍光として４８０ｎｍ付近の波長帯域の蛍光と、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域の蛍光とを用いる場合、４８０ｎｍ付近の蛍光を透過する狭帯域フィルタを透過した狭波長帯域の蛍光に基づいた狭帯域蛍光画像と、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの広帯域フィルタを透過した広波長帯域の蛍光に基づいた広帯域蛍光画像とを撮像することである。
【００３１】「蛍光診断画像」としては、補正済み比率を表す画像、補正済み比率に色の情報を割り当てた画像、あるいは生体観察部に参照光をも照射した場合には、この色の情報を割り当てた色画像と参照光の照射による反射光の強度に輝度の情報を割り当てることにより得られた輝度画像との合成画像等を用いることができる。
【００３２】本発明による第２の蛍光診断画像生成方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得し、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得し、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出し、本発明による第２の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とするものである。
【００３３】「蛍光診断画像」としては、補正済み比率を表す画像、補正済み比率に色の情報を割り当てた画像、あるいはこの色の情報を割り当てた色画像と参照光の照射による反射光の強度に輝度の情報を割り当てることにより得られた輝度画像との合成画像等を用いることができる。
【００３４】本発明による第１の蛍光診断画像生成装置は、本発明による第１の蛍光診断画像生成方法を実施するためのものであり、励起光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、本発明による第１の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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ものである。
【００３５】なお、本発明による第１の蛍光診断画像生成装置においては、本発明による第１の補正係数算出装置をさらに備えるものであってもよく、さらに、本発明による第１の標準光源をさらに備えるものであってもよい。
【００３６】また、前記光照射手段および前記蛍光画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態としてもよい。
【００３７】本発明による第２の蛍光診断画像生成装置は、本発明による第２の蛍光診断画像生成方法を実施するためのものであり、励起光および参照光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、前記参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、本発明による第２の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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ものである。
【００３８】なお、本発明による第２の蛍光診断画像生成装置においては、本発明による第２の補正係数算出装置をさらに備えるものであってもよく、さらに、本発明による第２の標準光源をさらに備えるものであってもよい。
【００３９】また、前記光照射手段、前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態としてもよい。
【００４０】なお、本発明による補正係数算出方法および蛍光診断画像生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【００４１】
【発明の効果】本発明による第１の標準光源は蛍光の波長帯域の光を含む標準光を発するものであるため、蛍光を撮像して蛍光診断画像を取得する装置において標準光を撮像し、撮像により取得された標準画像の信号強度を標準光の強度と比較することにより、その装置においてどの程度標準光が変化して撮像されるかを容易に認識することができる。
【００４２】本発明による第２の標準光源は蛍光の波長帯域の光および参照光の波長帯域の光を含む標準光を発するものであるため、蛍光および参照光を撮像して蛍光診断画像を取得する装置において標準光を撮像し、撮像により取得された標準画像の信号強度を標準光の強度と比較することにより、その装置において撮像された標準光がどのように変化するかを容易に認識することができる。
【００４３】とくに、第１および第２の標準光源において、標準光を均一な輝度分布を有するものとした場合、標準光を撮像することにより取得された標準画像の信号強度と標準光の強度とを、標準画像上の各画素位置において比較することにより、標準画像の濃淡ムラすなわち装置に含まれるシェーディングの影響を知ることができる。したがって、標準画像の信号強度と標準光の強度との差分値あるいは除算値を、シェーディングを補正するための補正係数として算出し、装置において実際に生体組織を撮像することにより取得される蛍光診断画像をこの補正係数により補正すれば、シェーディングの影響が除去された蛍光診断画像を得ることができる。よって、蛍光診断画像を用いた診断の精度を向上させることができる。
【００４４】本発明による第１の補正係数算出方法および装置においては、第１の標準光源から発せられた標準光が撮像されて、波長帯域が異なる複数の標準画像が取得され、複数の標準画像間の光強度の比率が算出され、算出された比率を予め定められた基準値となるように補正する補正係数が算出される。この補正係数は、蛍光画像撮像装置において取得される複数の蛍光画像間の光強度の比率を補正した際に、蛍光画像に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去するものである。
【００４５】したがって、本発明による第１の蛍光診断画像生成方法および装置において取得される複数の蛍光画像間の光強度の比率を、この補正係数によって補正することにより、装置に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去して、生体観察部の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像を得ることができる。
【００４６】また、機種間のばらつきの影響を除去することができるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像を用いて比較診断を行うような場合にも、正確な診断を行うことができる。
【００４７】さらに、標準光源が均一な輝度分布を有するものである場合には、蛍光診断画像から装置のシェーディングに起因する濃淡ムラをも除去することができるため、シェーディングの影響のない高画質の蛍光診断画像を得ることができ、その結果、診断の正確性をより向上させることができる。
【００４８】また、光照射手段および蛍光画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される挿入部を有する内視鏡の形態とした場合には、蛍光内視鏡装置として有効に利用することができる。
【００４９】本発明による第２の補正係数算出方法および装置においては、第２の標準光源から発せられた標準光が撮像されて、蛍光標準画像および参照光標準画像が取得され、各画像間の光強度の比率が算出され、算出された比率を予め定められた基準値となるように補正する補正係数が算出される。この補正係数は、蛍光画像撮像装置において取得される蛍光画像および参照光反射画像間の光強度の比率を補正した際に、蛍光画像および参照光反射画像に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去するものである。
【００５０】したがって、本発明による第２の蛍光診断画像生成方法および装置において取得される蛍光画像および参照光反射画像間の光強度の比率を、この補正係数により補正することにより、装置に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去して、生体観察部の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像を得ることができる。
【００５１】また、機種間のばらつきの影響を除去することができるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像を用いて比較診断を行うような場合にも、正確な診断を行うことができる。
【００５２】さらに、標準光源が均一な輝度分布を有するものである場合には、蛍光診断画像から装置のシェーディングに起因する濃淡ムラをも除去することができるため、シェーディングの影響のない高画質の蛍光診断画像を得ることができ、その結果、診断の正確性をより向上させることができる。
【００５３】また、光照射手段、蛍光画像撮像手段および反射画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される挿入部を有する内視鏡の形態とした場合には、蛍光内視鏡装置として有効に利用することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図である。図１に示すように本発明の第１の実施形態による蛍光内視鏡装置は、生体観察部１０に励起光Ｌ２および参照光Ｌ５を照射し、生体観察部１０から発せられた蛍光Ｌ３および参照光Ｌ５の反射光を撮像して蛍光画像および参照光反射画像を取得し、これらの画像の信号強度の比率すなわち対応する画素値の比率を算出し、算出した比率を蛍光診断画像としてモニタに表示するものである。図１に示すように、本発明の第１の実施形態による内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡挿入部２００、画像処理部２および標準光源１００からなる。
【００５５】画像処理部２は、通常画像撮像用の白色光Ｌ１、蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２、およびＩＲ反射画像撮像用の近赤外光である参照光Ｌ５を発する光源を備える照明ユニット２１０、生体観察部１０についての蛍光画像および参照光の反射画像であるＩＲ反射画像を撮像して蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１を得る撮像ユニット２２０、蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１により表される蛍光画像およびＩＲ反射画像間における対応する画素値の除算値を除算データＤとして算出して除算データＤに基づいた蛍光診断画像データＧを生成する画像生成ユニット２３０、通常画像を表す通常画像データＮおよび蛍光診断画像データＧに対して、可視画像として表示するための画像処理を行う画像処理ユニット２４０、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ２５０、画像処理ユニット２４０において処理された通常画像データＮを通常画像１３として表示するモニタ２６０、並びに画像処理ユニット２４０において処理された蛍光診断画像データＧを蛍光診断画像１２として表示するモニタ２７０から構成されている。
【００５６】内視鏡挿入部２００は、内部に先端まで延びるライトガイド２０１、ＣＣＤケーブル２０２、およびイメージファイバ２０３を備えている。ライトガイド２０１およびＣＣＤケーブル２０２の先端部、すなわち内視鏡挿入部２００の先端部には、照明レンズ２０４および対物レンズ２０５を備えている。また、イメージファイバ２０３は石英ガラスファイバであり、その先端部には集光レンズ２０６を備えている。ＣＣＤケーブル２０２の先端部には、図示省略されたカラーフィルタがオンチップされたＣＣＤ撮像素子２０７が接続され、ＣＣＤ撮像素子２０７には、プリズム２０８が取り付けられている。
【００５７】ライトガイド２０１は、石英ガラスファイバである励起光ライトガイド２０２ａ、多成分ガラスファイバである白色光ライトガイド２０２ｂ、および多成分ガラスファイバである近赤外光ライトガイド２０２ｃがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、白色光ライトガイド２０２ｂ、励起光ライトガイド２０２ａおよび近赤外光ライトガイド２０２ｃは照明ユニット２１０に接続されている。
【００５８】標準光源１００は、標準光Ｌｓを発するものであり、白色光を発するハロゲンランプ１０１、ハロゲンランプ１０１に電気的に接続された標準光源用電源１０２、および４種類のバンドパスフィルタがモザイク状に配列された分光フィルタ１０３から構成されている。ここで、ハロゲンランプ１０１を用いているのは、光量および輝度スペクトルが既知であり、時間的な変動が小さく、また輝度分布が均一だからである。
【００５９】ここで、分光フィルタ１０３は、１０００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ、８００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ、６００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタおよび４００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタがモザイク状に配列されてなるものである。ここで、ハロゲンランプ１０１から発せられる白色光の輝度スペクトル分布は図２に示すものであるが、分光フィルタ１０３を透過することにより、標準光Ｌｓは、図３に示すように、４００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍおよび１０００ｎｍ付近の波長帯域にのみ輝度スペクトル分布を有する光となる。したがって、標準光Ｌｓは、蛍光Ｌ３の波長帯域の光および参照光Ｌ５の波長帯域の光を含むものとなっている。
【００６０】なお、分光フィルタ１０３に加えてさらにＮＤフィルタを組み合わせることにより、図４に示すように各波長帯域の輝度を略一定としてもよい。
【００６１】また、標準光Ｌｓの輝度分布は均一となっているが、ここで、輝度分布が均一であるとは、標準光Ｌｓが照射可能な全範囲に亘って同一の輝度値を有するもののみならず、図５に示すように、標準光Ｌｓの光軸を通る任意の断面において、光軸に垂直な方向における輝度の分布が光軸に対称である場合も含むものとする。
【００６２】照明ユニット２１０は、通常画像撮像用の白色光Ｌ１を発するハロゲンランプ等の白色光源２１１、白色光源２１１に電気的に接続された白色光源用電源２１２、白色光源２１１から射出された白色光を集光する白色光用集光レンズ２１３、蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２を発するＧａＮ系半導体レーザ２１４、ＧａＮ系半導体レーザ２１４に電気的に接続されている励起光用電源２１５、ＧａＮ系半導体レーザ２１４から射出される励起光を集光する励起光用集光レンズ２１６、ＩＲ反射画像撮像用の波長帯域７５０ｎｍ〜１０００ｎｍ内のいずれかの発振波長の参照光Ｌ５を発するＧａＡｓ系半導体レーザ２１７、ＧａＡｓ系半導体レーザ２１７に電気的に接続された参照光用電源２１８、およびＧａＡｓ系半導体レーザ２１７から射出された参照光Ｌ５を集光する参照光用集光レンズ２１９を備える。
【００６３】撮像ユニット２２０は、イメージファイバ２０３により伝搬された蛍光Ｌ３および参照光Ｌ５の反射光Ｌ６を撮像系に導くコリメートレンズ１２１、蛍光Ｌ３および反射光Ｌ６から励起光近傍の波長である４２０ｎｍ以下の波長帯域の光をカットする励起光カットフィルタ１２２、波長７００ｎｍ以下の蛍光Ｌ３を透過させ、７００ｎｍ以上の反射光Ｌ６を直角方向に反射するダイクロイックミラー１２３、ダイクロイックミラー１２３を透過した蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２８、集光レンズ１２８により結像された蛍光Ｌ３により表される蛍光画像を撮像するＣＣＤ撮像素子２２１、ＣＣＤ撮像素子２２１において撮像された撮像信号をデジタル化して蛍光画像データＫ０を得るＡ／Ｄ変換回路２２２、ダイクロイックミラー１２３において反射された反射光Ｌ６を結像させる集光レンズ２２５、集光レンズ２２５により結像された反射光Ｌ６により表されるＩＲ反射画像を撮像するＣＣＤ撮像素子２２６、およびＣＣＤ撮像素子２２６において撮像された撮像信号をデジタル化して反射画像データＦ１を得るＡ／Ｄ変換回路２２７を備えている。
【００６４】画像生成ユニット２３０は、撮像ユニット２２０のＡ／Ｄ変換回路２２２において得られた蛍光画像データＫ０を記憶する画像メモリ２３１、撮像ユニット２２０のＡ／Ｄ変換回路２２７において得られたＩＲ反射画像データＦ１を記憶する画像メモリ２３２、蛍光画像およびＩＲ反射画像間の除算値である除算データＤを算出する演算部２３３、除算データＤを後述するように補正するための補正係数Ｈ１を算出する補正係数算出部２３４、算出された補正係数Ｈ１を記憶する補正メモリ２３５、および除算データＤを補正係数Ｈ１により補正して蛍光診断画像データＧを生成する補正部２３６から構成されている。
【００６５】ここで、補正係数算出部２３４には、補正係数Ｈ１を算出するために用いられる基準値Ｂが記憶されている。この基準値Ｂは、標準光Ｌｓの輝度スペクトル分布における４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値を、８００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯域の積分値により除した値であり、標準光源１００を第１の実施形態による蛍光内視鏡装置において撮像した際に取得される標準画像の画素値の理論値を表すものである。具体的には、４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｋ、８００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｉとした場合、基準値Ｂ＝ｉｋ／ｉｉとなる。
【００６６】画像処理ユニット２４０は、ＣＣＤ撮像素子２０７において取得された信号のプロセス処理を行う信号処理回路２４１、信号処理回路２４１において得られた画像データをデジタル化してデジタルの通常画像データＮを得るＡ／Ｄ変換回路２４２、通常画像データＮを記憶する通常画像メモリ２４３、通常画像データＮおよび蛍光診断画像データＧをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路２４４を備えている。
【００６７】コントローラ２５０は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。
【００６８】次いで、第１の実施形態の動作について説明する。まず、補正係数Ｈ１の算出の動作について説明する。補正係数Ｈ１を算出するために、図６に示すように、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓを撮像ユニット２２０において撮像する。撮像前に、標準光Ｌｓの光軸とイメージファイバ２０３の光軸とが一致するように、内視鏡挿入部２００と標準光源１００とが位置決めされる。そして、コントローラ２５０からの信号に基づいて標準光源１００の標準光源用電源１０２が駆動され、ハロゲンランプ１０１から白色光が発せられる。白色光は分光フィルタ１０３を透過して標準光Ｌｓとして標準光源１００から射出される。
【００６９】標準光Ｌｓは、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２を透過し、ダイクロイックミラー１２３に入射する。
【００７０】ダイクロイックミラー１２３は、波長７００ｎｍ以上の光を直角方向に反射するため、標準光Ｌｓに含まれる８００ｎｍおよび１０００ｎｍの波長成分は反射され、集光レンズ２２５を透過してＣＣＤ撮像素子２２６において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２７においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３２にＩＲ反射標準画像データＳ１として記憶される。
【００７１】一方、ダイクロイックミラー１２３を透過した４００ｎｍおよび６００ｎｍの波長成分を含む標準光Ｌｓは、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１に蛍光標準画像データＳ２として記憶される。
【００７２】この際、ＩＲ反射標準画像データＳ１または蛍光標準画像データＳ２により表されるＩＲ反射標準画像または蛍光標準画像は図７（ａ）に示すように円形となるが、これらの標準画像のｘ方向およびｙ方向における画素値の分布を、図７（ｂ）に示すようにモニタ２７０に表示してもよい。本実施形態による蛍光内視鏡装置のオペレータは、モニタ２７０に表示された画素値の分布を観察し、分布が図７（ｂ）に実線で示すように測定されるべき分布（破線参照）からずれている場合には、画素値の分布が図７（ｂ）に破線で示す分布となるようにイメージファイバ２０３や撮像ユニット２２０の構成要素を調整することにより、光軸の調整を行うことができる。なお、ＩＲ反射標準画像データＳ１または蛍光標準画像データＳ２により表される標準画像の画素値の分布が、測定されるべき分布からずれている場合には、音声やモニタ２７０への表示等による警告を行うようにしてもよい。また、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値を算出するようにしてもよい。
【００７３】次いで、補正係数算出部２３４において、画像メモリ２３１に記憶された蛍光標準画像データＳ２により表される蛍光標準画像および画像メモリ２３２に記憶されたＩＲ反射標準画像データＳ１により表されるＩＲ反射標準画像の各画素毎に、蛍光標準画像における画素値をＩＲ反射標準画像における対応する画素値で除算し、除算データを得る。さらに除算データにより基準値Ｂを除算することにより補正係数Ｈ１を算出する。すなわち、基準値Ｂ／除算データの演算を行って補正係数Ｈ１を算出する。なお、補正係数Ｈ１は除算データにより表される画像の各画素位置毎に算出される。また、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値が算出されている場合には、この補正値が補正係数Ｈ１に反映される。算出された補正係数Ｈ１は、補正メモリ２３５に記憶される。
【００７４】このように算出された補正係数Ｈ１は、後述するように生体観察部１０を撮像することにより得られる除算データＤを補正した際に、除算データＤに含まれる、内視鏡挿入部２００および撮像ユニット２２０を構成する光学系（集光レンズ２０６、コリメートレンズ１２１等）や検出系（ＣＣＤ撮像素子２２１，２２６等）の透過特性や感度の違い等に起因するばらつきの影響を除去するものである。すなわち、図８に示すように、実線で示す標準光Ｌｓを検出することにより取得される標準画像の画素値に補正係数Ｈ１を乗算することにより、画素値を破線で示す理論値となるように補正するものである。
【００７５】次いで、生体観察部１０の撮像について説明する。まず、通常画像の撮像および通常画像の表示の動作を説明し、次に反射画像の撮像、蛍光画像の撮像時の動作を説明し、その後で蛍光診断画像の表示の動作について説明する。
【００７６】第１の実施形態においては、通常画像の撮像、ＩＲ反射画像の撮像、および蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。通常画像の撮像時には、コントローラ２５０からの信号に基づいて白色光源用電源２１２が駆動され、白色光源２１１から白色光Ｌ１が射出される。白色光Ｌ１は白色光用集光レンズ２１３を経て白色光ライトガイド２０２ｂに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【００７７】白色光Ｌ１の反射光Ｌ４は対物レンズ２０５によって集光され、プリズム２０８において反射されて、ＣＣＤ撮像素子２０７に結像される。
【００７８】信号処理回路２４１においては、ＣＣＤ撮像素子２０７において得られた反射光Ｌ４の撮像信号からカラー画像であるアナログの通常画像データが作成される。アナログの通常画像データはＡ／Ｄ変換回路２４２に入力され、デジタル化された後、通常画像データＮとして通常画像メモリ２４３に記憶される。通常画像メモリ２４３に記憶された通常画像データＮは、ビデオ信号処理回路２４４によってビデオ信号に変換された後にモニタ２６０に入力され、モニタ２６０に通常画像１３として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２５０によって制御される。
【００７９】次に、ＩＲ反射画像を撮像する場合の動作について説明する。ＩＲ反射画像の撮像時には、コントローラ２５０からの信号に基づき参照光用電源２１８が駆動され、ＧａＡｓ系半導体レーザ２１７から波長帯域７５０ｎｍ〜１０００ｎｍ内のいずれかの発振波長の近赤外光である参照光Ｌ５が射出される。参照光Ｌ５は、参照光用集光レンズ２１９を経て参照光ライトガイド２０２ｃに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【００８０】参照光Ｌ５の反射光Ｌ６は集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２を透過し、ダイクロイックミラー１２３に入射する。
【００８１】ダイクロイックミラー１２３は、波長７００ｎｍ以上の光を直角方向に反射するため、参照光Ｌ５の反射光Ｌ６は反射され、集光レンズ２２５を透過してＣＣＤ撮像素子２２６において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２７においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３２にＩＲ反射画像データＦ１として記憶される。
【００８２】次に、蛍光画像を撮像する場合の動作について説明する。コントローラ２５０からの信号に基づいて励起光用電源２１５が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ２１４から波長４１０ｎｍの励起光Ｌ２が射出される。励起光Ｌ２は、励起光用集光レンズ２１６を透過し、励起光ライトガイド２０２ａに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【００８３】励起光Ｌ２を照射されることにより生じる生体観察部１０からの蛍光Ｌ３は、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２およびダイクロイックミラー１２３を透過する。ダイクロイックミラー１２３を透過した蛍光Ｌ３は、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１に蛍光画像データＫ０として記憶される。
【００８４】次いで、画像生成ユニット２３０の演算部２３３において、画像メモリ２３１に記憶された蛍光画像データＫ０により表される蛍光画像および画像メモリ２３２に記憶されたＩＲ反射画像データＦ１により表されるＩＲ反射画像の各画素毎に、蛍光画像における画素値をＩＲ反射画像における対応する画素値で除算して除算データＤが算出される。算出された除算データＤは、補正メモリ２３５に記憶された補正係数Ｈ１により補正部２３６において補正されて蛍光診断画像データＧが得られる。具体的には、除算データにＤより表される画像の各画素に対して、各画素に対応する補正係数Ｈ１を乗算することにより、蛍光診断画像データＧが算出される。蛍光診断画像データＧは画像処理ユニット２４０のビデオ信号処理回路２４４に出力される。
【００８５】ビデオ信号処理回路２４４によってビデオ信号に変換された蛍光診断画像データＧはモニタ２７０に入力され、モニタ２７０に蛍光診断画像１２として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２５０によって制御される。
【００８６】このように、第１の実施形態においては、蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１から得られる除算データＤを補正係数Ｈ１により補正して蛍光診断画像データＧを得るようにしたため、モニタ２７０に表示される蛍光診断画像１２は、装置に含まれる光学系や検出系のばらつきの影響が除去されたものとなる。したがって、生体観察部１０の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像１２をモニタ２７０に表示することができ、これにより蛍光診断画像１２を用いて正確な診断を行うことができる。
【００８７】また、除算データＤを補正係数Ｈ１によって補正することにより、蛍光診断画像生成装置の機種間のばらつきの影響を除去することができるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像１２を用いて比較診断を行うような場合にも、正確な診断を行うことができる。
【００８８】また、補正係数Ｈ１を定期的に算出すれば、光学系や検出系の経時によるばらつきを補正することができる。
【００８９】さらに、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓは、輝度分布が均一であるため、除算データＤを補正係数Ｈ１により補正することにより、取得される蛍光診断画像１２から装置のシェーディングに起因する濃淡ムラをも除去することができる。したがって、シェーディングの影響のない高画質の蛍光診断画像１２を得ることができ、その結果、診断の正確性をより向上させることができる。
【００９０】次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は本発明の第２の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。図９に示すように本発明の第２の実施形態による蛍光内視鏡装置は、生体観察部１０に励起光Ｌ２を照射し、生体観察部１０から発せられた蛍光Ｌ３を撮像して波長帯域が異なる２つの蛍光画像を得、これらの蛍光画像の信号強度の比率を算出し、算出した比率を蛍光診断画像としてモニタに表示するものである。
【００９１】このため、第２の実施形態においては、第１の実施形態による蛍光内視鏡装置からライトガイド２０１の近赤外光ライトガイド２０２ｃ、照明ユニット２１０からＧａＡｓ系半導体レーザ２１７、参照光用電源２１８、および参照光用集光レンズ２１９が省略されている。また、撮像ユニット２２０′および画像生成ユニット２３０′が第１の実施形態における撮像ユニット２２０および画像生成ユニット２３０と異なる構成となっている。
【００９２】すなわち、第２の実施形態における撮像ユニット２２０′は、イメージファイバ２０３により伝搬された蛍光Ｌ３を結像系に導くコリメートレンズ１２１、蛍光Ｌ３から励起光近傍の波長である４２０ｎｍ以下の波長帯域の光をカットする励起光カットフィルタ１２２、励起光カットフィルタ１２２を透過した蛍光Ｌ３を分光するハーフミラー１２４、ハーフミラー１２４において反射された蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２５、集光レンズ１２５により結像された蛍光Ｌ３により表される蛍光画像を撮像する、フィルタ１２６がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２７、ハーフミラー１２４を透過した蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２８、集光レンズ１２８により結像された蛍光Ｌ３により表される蛍光画像を撮像する、フィルタ１２９がオンチップされたＣＣＤ撮像素子２２１、およびＣＣＤ撮像素子１２７，２２１において撮像された撮像信号をデジタル化して２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２を得るＡ／Ｄ変換回路２２２を備えている。
【００９３】フィルタ１２６は、４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長帯域の光を透過させる狭帯域フィルタであり、フィルタ１２９は、４３０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域の光を透過させる広帯域フィルタである。
【００９４】画像生成ユニット２３０′は、撮像ユニット２２０′のＡ／Ｄ変換回路２２２において得られた２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２を記憶する画像メモリ２３１′、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の除算値である除算データＤ′を算出する演算部２３３′、除算データＤ′を後述するように補正する補正係数Ｈ２を算出する補正係数算出部２３４′、算出された補正係数Ｈ２を記憶する補正メモリ２３５′、および除算データＤ′を補正係数Ｈ２により補正して蛍光診断画像データＧ′を生成する補正部２３６′から構成されている。
【００９５】なお、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓは、図３に示すように、４００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍおよび１０００ｎｍ付近の波長帯域にのみ輝度スペクトル分布を有する光であるが、第２の実施形態においては、４００ｎｍおよび６００ｎｍの波長帯域にのみ輝度スペクトル分布を有する光であってもよい。
【００９６】次いで、第２の実施形態の動作について説明する。まず、補正係数Ｈ２の算出の動作について説明する。補正係数Ｈ２を算出するために、第１の実施形態と同様に、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓを撮像ユニット２２０において撮像する。この際、コントローラ２５０からの信号に基づいて標準光源１００の標準光源用電源１０２が駆動され、ハロゲンランプ１０１から白色光が発せられる。白色光は分光フィルタ１０３を透過して標準光Ｌｓとして標準光源から射出される。
【００９７】標準光Ｌｓは、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２透過し、ハーフミラー１２４において分光される。ハーフミラー１２４において反射された標準光Ｌｓは、集光レンズ１２５を透過してＣＣＤ撮像素子１２７において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の狭帯域蛍光画像記憶領域に狭帯域蛍光標準画像データＳ３として記憶される。一方、ハーフミラー１２４を透過した標準光Ｌｓは、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の広帯域蛍光画像記憶領域に広帯域蛍光標準画像データＳ４として記憶される。
【００９８】この際、第１の実施形態と同様に、狭帯域蛍光標準画像データＳ３または広帯域蛍光標準画像データＳ４により表される狭帯域蛍光標準画像または広帯域蛍光標準画像のｘ方向およびｙ方向における画素値の分布を、モニタ２７０に表示して、光軸の調整を行ったり、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値を算出してもよい。
【００９９】次いで、補正係数算出部２３４において、画像メモリ２３１′に記憶された狭帯域蛍光標準画像データＳ３により表される狭帯域蛍光標準画像および広帯域蛍光標準画像データＳ４により表される広帯域蛍光標準画像の各画素毎に、狭帯域蛍光標準画像における画素値を広帯域蛍光標準画像における対応する画素値で除算し、除算データを得る。さらに除算データにより基準値Ｂ′を除算することにより補正係数Ｈ２を算出する。すなわち、基準値Ｂ′／除算データの演算を行って補正係数Ｈ２を算出する。なお、補正係数Ｈ２は除算データにより表される画像の各画素位置毎に算出される。また、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値が算出されている場合には、この補正値が補正係数Ｈ２に反映される。算出された補正係数Ｈ２は、補正メモリ２３５′に記憶される。
【０１００】なお、基準値Ｂ′は、標準光Ｌｓの輝度スペクトル分布における４００ｎｍの波長帯域の積分値を、４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値により除した値であり、標準光源１００を第２の実施形態による蛍光内視鏡装置において撮像した際に取得される標準画像の画素値の理論値を表すものである。具体的には、４００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｎ、４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｗとした場合、基準値Ｂ′＝ｉｎ／ｉｗとなる。
【０１０１】このように算出された補正係数Ｈ２は、後述するように生体観察部１０を撮像することにより得られる除算データＤ′を補正した際に、除算データＤ′に含まれる、内視鏡挿入部２００および撮像ユニット２２０′を構成する光学系や検出系のばらつきの影響を除去するものである。
【０１０２】次いで、生体観察部１０の撮像について説明する。第２の実施形態においては、通常画像の撮像、および蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。ここで、通常画像１３の表示は第１の実施形態による蛍光内視鏡装置と同様であるため、詳細な説明は省略し、ここでは、蛍光画像の撮像および蛍光診断画像の表示の動作について説明する。
【０１０３】コントローラ２５０からの信号に基づいて励起光用電源２１５が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ２１４から波長４１０ｎｍの励起光Ｌ２が射出される。励起光Ｌ２は、励起光用集光レンズ２１６を透過し、励起光ライトガイド２０２ａに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【０１０４】励起光Ｌ２を照射されることにより生じる生体観察部１０からの蛍光Ｌ３は、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２を透過して、ハーフミラー１２４において分光される。ハーフミラー１２４において反射された蛍光Ｌ３は、集光レンズ１２５を透過してＣＣＤ撮像素子１２７において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の狭帯域蛍光画像記憶領域に狭帯域蛍光画像データＫ２として記憶される。一方、ハーフミラー１２４を透過した蛍光Ｌ３は、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の広帯域蛍光画像記憶領域に広帯域蛍光画像データＫ１として記憶される。
【０１０５】次いで、画像生成ユニット２３０の演算部２３３においては、画像メモリ２３１′に記憶された広帯域蛍光画像データＫ１および狭帯域蛍光画像データＫ２により表される広帯域蛍光画像および狭帯域蛍光画像の各画素毎に、狭帯域蛍光画像における画素値を広帯域蛍光画像における画素値で除算し、その除算データＤ′が算出される。算出された除算データＤ′は、補正メモリ２３５′に記憶された補正係数Ｈ２により補正部２３６′において補正されて、蛍光診断画像データＧ′が得られる。具体的には、除算データＤ′により表される画像の各画素に対して、各画素に対応する補正係数Ｈ２を乗算することにより、蛍光診断画像データＧ′が算出される。蛍光診断画像データＧ′は画像処理ユニット２４０のビデオ信号処理回路２４４に出力される。
【０１０６】ビデオ信号処理回路２４４によってビデオ信号に変換された蛍光診断画像データＧ′はモニタ２７０に入力され、モニタ２７０に蛍光診断画像１２′として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２５０によって制御される。
【０１０７】このように、第２の実施形態においては、蛍光画像データＫ１，Ｋ２から得られる除算データＤ′を補正係数Ｈ２により補正するようにしたため、モニタ２７０に表示される蛍光診断画像１２は、装置に含まれる光学系や検出系のばらつきの影響が除去されたものとなる。したがって、生体観察部１０の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像１２をモニタ２７０に表示することができ、これにより正確な診断を行うことができる。また、第１の実施形態と同様に、機種間のばらつきさらには装置のシェーディングの影響を除去することができる。
【０１０８】なお、上記第１および第２の実施形態においては、標準画像の各画素毎に補正係数Ｈ１，Ｈ２を算出しているが、全画素位置における平均値を算出し、標準画像の画素位置に拘わらず値が同一の補正係数Ｈ１，Ｈ２を用いるようにしてもよい。この場合、装置のシェーディングの影響を除去することはできないが、補正係数Ｈ１，Ｈ２によって除算データＤ，Ｄ′を補正することにより、除算データＤ，Ｄ′から光学系や検出系のばらつきおよび機種間のばらつきの影響を除去することができるものである。
【０１０９】また、上記第１および第２の実施形態においては、標準光源１００を備えているが、標準光源１００を第１および第２の実施形態による蛍光内視鏡装置とは別個に設けるようにしてもよい。
【０１１０】さらに、上記第１および第２の実施形態においては、補正係数Ｈ１，Ｈ２を補正メモリ２３５，２３５′に記憶しているが、蛍光内視鏡装置とは別の場所に記憶するようにしてもよい。例えば、画像処理部２とネットワーク接続されたデータサーバに、補正係数Ｈ１，Ｈ２を保管しておき、生体観察部１０の撮像時にデータサーバにアクセスして補正係数Ｈ１，Ｈ２をダウンロードして、除算データＤ，Ｄ′の補正に用いるようにしてもよい。
【０１１１】また、上記第１および第２の実施形態において、経時によりＣＣＤ撮像素子の感度が低下する場合がある。このため、定期的に標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓを撮像し、予め定められた値以上の画素値を有する画像が得られるか否かを確認することにより、撮像ユニット２２０を構成するＣＣＤ撮像素子の感度の低下の確認を行うことができる。
【０１１２】さらに、撮像した標準光Ｌｓに基づく標準画像をモニタ２７０に表示することにより、内視鏡挿入部２００の先端の汚れの程度を認識することができる。
【０１１３】また、上記第１および第２の実施形態においては、通常画像を撮像しているが、通常画像を撮像することなく、蛍光診断画像のみを表示するようにしてもよい。
【０１１４】また、上記第１および第２の実施形態においては、得られた蛍光診断画像データＧ，Ｇ′をそのままモニタ２７０に蛍光診断画像１２として表示しているが、蛍光診断画像データＧ，Ｇ′の値に色の情報を割り当てて、蛍光診断画像１２における色の違いにより生体組織の病変状態を表すようにしてもよい。
【０１１５】さらに、第１の実施形態においては、蛍光診断画像データＧに色の情報を割り当てた色画像およびＩＲ反射画像データＦに輝度の情報を割り当てた輝度画像を生成し、色画像および輝度画像を合成した合成画像を蛍光診断画像１２として生成してもよい。また、第２の実施形態において、照明ユニット２１０に参照光Ｌ５を発するＧａＡｓ系半導体レーザ２１７を設けて、参照光Ｌ５の反射光Ｌ６を撮像してＩＲ反射画像データを取得するようにし、蛍光診断画像データＧ′に色の情報を割り当てた色画像および反射ＩＲ画像データに輝度の情報を割り当てた輝度画像を生成し、色画像および輝度画像を合成した合成画像を蛍光診断画像１２として生成してもよい。これにより、生体組織の形状も画像に反映させた凹凸感のある蛍光診断画像１２を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図２】ハロゲンランプから発せられる白色光の輝度スペクトル分布を示す図
【図３】標準光の輝度スペクトル分布を示す図
【図４】補正された標準光の輝度スペクトル分布を示す図
【図５】標準光の輝度分布を示す図
【図６】標準光の撮像状態を示す図
【図７】撮像された標準光に基づく画像の画素値の分布を示す図
【図８】補正係数による補正を説明するための図
【図９】本発明の第２の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【符号の説明】
２ 画像処理部
１０ 生体観察部
Ｌ１ 白色光
Ｌ２ 励起光
Ｌ３ 蛍光
Ｌ４，Ｌ６ 反射光
Ｌ５ 参照光
Ｌｓ 標準光
１００ 標準光源
２００ 内視鏡挿入部
２０１ ライトガイド
２０２ ＣＣＤケーブル
１２７，２２１，２２６ ＣＣＤ撮像素子
２１０ 照明ユニット
２１１ 白色光源
２１４ ＧａＮ系半導体レーザ
２１７ ＧａＡｓ系半導体レーザ
２２０，２２０′ 撮像ユニット
２３０，２３０′ 画像生成ユニット
２４０ 画像処理ユニット
２５０ コントローラ
２６０，２７０ モニタ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像し、生体観察部に関する情報を表す蛍光診断画像を生成するに際し、より正確な蛍光診断画像を得るための標準光源、補正係数算出方法および装置並びに蛍光診断画像生成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より固体撮像素子を搭載した内視鏡装置が広く用いられている。この内視鏡装置は、固体撮像素子により撮像した画像をモニタ等に表示することにより複数の人間が同時に観察することができる利点を有し、また、撮像した画像を表示する前に種々の画像処理を施すことにより、特徴的な画像を強調してモニタ上に表示することもできるため、医療の発展に大きく貢献している。
【０００３】ところで、内視鏡装置においては、所定の波長帯域の励起光を生体観察部に照射した場合に、正常組織と病変組織とでは発生する蛍光強度が異なることを利用して、生体観察部に所定波長の励起光を照射し、生体観察部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を用いて、病変状態を判定することが行われている。
【０００４】このような蛍光画像を表示するための蛍光診断画像表示装置は基本的に、励起光を生体観察部に対して照射する励起光照射手段と、生体組織が発する蛍光を撮像して蛍光画像を取得する固体撮像手段と、蛍光を固体撮像手段に結像する結像光学手段と、この固体撮像手段の出力を受けて上記蛍光画像を表示する表示手段とからなるものであり、多くの場合、体腔内部に挿入される内視鏡や、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成される。
【０００５】ここで、生体組織には凹凸があるため、生体組織に照射される励起光の強度は均一ではない。また、生体組織から発せられる蛍光強度は励起光照度に略比例するが、励起光照度は距離の２乗に反比例して低下する。このため、光源から遠くにある正常組織よりも近くにある病変組織の方が強い蛍光を発する場合があり、励起光による蛍光の強度の情報だけでは生体組織の組織性状を正確に識別することができない。このような不具合を低減するために、異なる波長帯域（４８０ｎｍ付近の狭帯域と４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍の広帯域）の蛍光画像における２種類の蛍光強度の比率を除算により求め、その除算値に基づく演算画像を蛍光診断画像として表示する方法、すなわち、生体の組織性状を反映した蛍光スペクトルの形状の違いに基づいた画像の表示方法や、種々の生体組織に対して一様な吸収を受ける近赤外光を参照光として生体組織に照射し、この参照光の照射を受けた生体組織によって反射された反射光の強度を検出して蛍光強度との比率を除算により求め、その除算値に基づく演算画像を蛍光診断画像として表示する方法、すなわち、蛍光収率を反映した値を求めて画像を表示する方法等が提案されている。
【０００６】また、異なる波長帯域の蛍光強度の除算値または蛍光強度と反射光強度との除算値に色の情報を割り当てて蛍光診断画像を生成し、蛍光診断画像における色の違いにより生体組織の病変状態を表す方法や、その色の違いにより生体組織の病変状態を示す色画像と、参照光の照射による反射光の強度に輝度の情報を割り当てることにより得られた輝度画像とを合成することにより、生体組織の形状も画像に反映させた凹凸感のある蛍光診断画像を表示する方法も提案されている。
【０００７】このような波長帯域が異なる蛍光や、参照光の反射光から画像を得るためには、各波長帯域の光に対応した複数の固体撮像手段および複数の結像光学手段が用いられ、各固体撮像手段において波長帯域が異なる蛍光や参照光の反射光を検出し、蛍光画像や参照光反射画像を得ることにより、上述した蛍光診断画像を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したように複数の固体撮像手段および複数の結像光学手段を用いた場合、各結像光学手段における透過特性のばらつき、および各固体撮像手段間における入出力特性のばらつきが存在する。さらに、結像光学手段および固体撮像手段のばらつきは温度や経年により変化する。したがって、蛍光診断画像表示装置の使用環境や使用年数の経過によって、同一の部位を撮影した場合であっても得られる比率が変化し、蛍光診断画像を用いて正確な診断を行うことが困難となる。また、ばらつきは蛍光診断画像表示装置の機種間においても生じるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像を用いて比較診断を行うような場合には、正確な診断を行うことができない。
【０００９】さらに、蛍光診断画像表示装置では、励起光や参照光の照射ムラ、結像光学手段の透過ムラ、結像光学手段および固体撮像手段のアライメントのばらつき、固体撮像手段の検出ムラ、蛍光や参照光の反射光が固体撮像手段に検出されるまでの効率ムラ等により、固体撮像手段における光検出効率の部分的な低下（シェーディング）が生じると、固体撮像手段において取得される蛍光画像や参照光反射画像にシェーディングに起因する濃淡ムラが生じてしまう。このように、蛍光画像や参照光反射画像に濃淡ムラが生じた場合にも、組織性状を正確に反映した蛍光診断画像を得ることができなくなってしまう。
【００１０】本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、結像光学手段や固体撮像手段のばらつきの影響を除去することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の標準光源は、蛍光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とするものである。
【００１２】「蛍光の波長帯域」としては、具体的には４００ｎｍ〜７５０ｎｍとすることができる。
【００１３】なお、本発明による第１の標準光源においては、前記標準光は、均一な輝度分布を有することが好ましい。
【００１４】また、本発明による第１の標準光源においては、前記蛍光の波長帯域が、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることが好ましい。
【００１５】また、本発明による第１の標準光源においては、白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えるものとしてもよい。
【００１６】本発明による第２の標準光源は、蛍光の波長帯域の光および参照光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とするものである。
【００１７】「参照光」とは、種々の生体組織に対して一様な吸収を受ける光を意味し、具体的には７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長帯域の近赤外光を参照光として用いることができる。
【００１８】なお、本発明による第２の標準光源においては、前記標準光は、均一な輝度分布を有することが好ましい。
【００１９】また、本発明による第２の標準光源においては、前記蛍光の波長帯域が、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることが好ましい。
【００２０】また、本発明による第２の標準光源においては、白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光および前記参照光の反射光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えるものとしてもよい。
【００２１】本発明による第１の補正係数算出方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、本発明による第１の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像して波長帯域が異なる複数の標準画像を取得し、該複数の標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とするものである。
【００２２】「励起光」の波長帯域としては、４００ｎｍ〜４２０ｎｍとすることができる。
【００２３】「波長帯域が異なる複数の標準画像を取得する」とは、標準光から、フィルタ、プリズムあるいはダイクロイックミラー等からなる結像光学手段を用いて、互いに異なる波長帯域の標準光を取り出し、それらの標準光に基づいた光学像を検出して標準画像を撮像することを意味する。例えば、標準光から４８０ｎｍ付近の波長帯域の光と、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域の光とを取り出し、それぞれの波長帯域の光を検出して各波長帯域の標準画像を撮像することである。
【００２４】「基準値」とは、標準光源から発せられる標準光の輝度スペクトル分布に基づいて算出される値であり、例えば、標準光の輝度スペクトル分布を複数の標準画像に対応する波長帯域において積分することにより、標準光の各波長帯域における強度値を求め、各強度値間の比率を算出することにより求めることができる。
【００２５】本発明による第２の補正係数算出方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、本発明による第２の標準光源から発せられた標準光を前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段により撮像して、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像を取得し、前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とするものである。
【００２６】ここで、「蛍光標準画像および反射光標準画像を取得する」とは、標準光から、フィルタ、プリズムあるいはダイクロイックミラー等からなる結像光学手段を用いて、蛍光の波長帯域および参照光の波長帯域の光を取り出し、それらの光に基づいた光学像を検出して標準画像を取得することを意味する。例えば、標準光から４００ｎｍ〜７５０ｎｍの蛍光の波長帯域の光と、７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの参照光の波長帯域の光とを取り出し、それぞれの波長帯域の光を検出して蛍光標準画像および反射光標準画像を撮像することである。
【００２７】本発明による第１の補正係数算出装置は、本発明による第１の補正係数算出方法を実施するためのものであり、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、本発明による第１の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像することにより取得された複数の標準画像について、前記比率算出手段により算出された該複数の標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２８】本発明による第２の補正係数算出装置は、本発明による第２の補正係数算出方法を実施するためのものであり、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、本発明による第２の標準光源から発せられた標準光を撮像することにより取得された、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像について、前記比率算出手段により算出された前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２９】本発明による第１の蛍光診断画像生成方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得し、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出し、本発明による第１の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とするものである。
【００３０】「波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する」とは、照明光の照射により生体観察部から発せられた蛍光から、フィルタ、プリズムあるいはダイクロイックミラー等からなる結像光学手段を用いて、互いに異なる波長帯域の蛍光を取り出し、それらの蛍光に基づいた光学像を検出して蛍光画像を撮像することを意味する。例えば、蛍光として４８０ｎｍ付近の波長帯域の蛍光と、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長帯域の蛍光とを用いる場合、４８０ｎｍ付近の蛍光を透過する狭帯域フィルタを透過した狭波長帯域の蛍光に基づいた狭帯域蛍光画像と、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの広帯域フィルタを透過した広波長帯域の蛍光に基づいた広帯域蛍光画像とを撮像することである。
【００３１】「蛍光診断画像」としては、補正済み比率を表す画像、補正済み比率に色の情報を割り当てた画像、あるいは生体観察部に参照光をも照射した場合には、この色の情報を割り当てた色画像と参照光の照射による反射光の強度に輝度の情報を割り当てることにより得られた輝度画像との合成画像等を用いることができる。
【００３２】本発明による第２の蛍光診断画像生成方法は、励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得し、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得し、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出し、本発明による第２の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とするものである。
【００３３】「蛍光診断画像」としては、補正済み比率を表す画像、補正済み比率に色の情報を割り当てた画像、あるいはこの色の情報を割り当てた色画像と参照光の照射による反射光の強度に輝度の情報を割り当てることにより得られた輝度画像との合成画像等を用いることができる。
【００３４】本発明による第１の蛍光診断画像生成装置は、本発明による第１の蛍光診断画像生成方法を実施するためのものであり、励起光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、本発明による第１の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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ものである。
【００３５】なお、本発明による第１の蛍光診断画像生成装置においては、本発明による第１の補正係数算出装置をさらに備えるものであってもよく、さらに、本発明による第１の標準光源をさらに備えるものであってもよい。
【００３６】また、前記光照射手段および前記蛍光画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態としてもよい。
【００３７】本発明による第２の蛍光診断画像生成装置は、本発明による第２の蛍光診断画像生成方法を実施するためのものであり、励起光および参照光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、前記参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、本発明による第２の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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ものである。
【００３８】なお、本発明による第２の蛍光診断画像生成装置においては、本発明による第２の補正係数算出装置をさらに備えるものであってもよく、さらに、本発明による第２の標準光源をさらに備えるものであってもよい。
【００３９】また、前記光照射手段、前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態としてもよい。
【００４０】なお、本発明による補正係数算出方法および蛍光診断画像生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【００４１】
【発明の効果】本発明による第１の標準光源は蛍光の波長帯域の光を含む標準光を発するものであるため、蛍光を撮像して蛍光診断画像を取得する装置において標準光を撮像し、撮像により取得された標準画像の信号強度を標準光の強度と比較することにより、その装置においてどの程度標準光が変化して撮像されるかを容易に認識することができる。
【００４２】本発明による第２の標準光源は蛍光の波長帯域の光および参照光の波長帯域の光を含む標準光を発するものであるため、蛍光および参照光を撮像して蛍光診断画像を取得する装置において標準光を撮像し、撮像により取得された標準画像の信号強度を標準光の強度と比較することにより、その装置において撮像された標準光がどのように変化するかを容易に認識することができる。
【００４３】とくに、第１および第２の標準光源において、標準光を均一な輝度分布を有するものとした場合、標準光を撮像することにより取得された標準画像の信号強度と標準光の強度とを、標準画像上の各画素位置において比較することにより、標準画像の濃淡ムラすなわち装置に含まれるシェーディングの影響を知ることができる。したがって、標準画像の信号強度と標準光の強度との差分値あるいは除算値を、シェーディングを補正するための補正係数として算出し、装置において実際に生体組織を撮像することにより取得される蛍光診断画像をこの補正係数により補正すれば、シェーディングの影響が除去された蛍光診断画像を得ることができる。よって、蛍光診断画像を用いた診断の精度を向上させることができる。
【００４４】本発明による第１の補正係数算出方法および装置においては、第１の標準光源から発せられた標準光が撮像されて、波長帯域が異なる複数の標準画像が取得され、複数の標準画像間の光強度の比率が算出され、算出された比率を予め定められた基準値となるように補正する補正係数が算出される。この補正係数は、蛍光画像撮像装置において取得される複数の蛍光画像間の光強度の比率を補正した際に、蛍光画像に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去するものである。
【００４５】したがって、本発明による第１の蛍光診断画像生成方法および装置において取得される複数の蛍光画像間の光強度の比率を、この補正係数によって補正することにより、装置に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去して、生体観察部の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像を得ることができる。
【００４６】また、機種間のばらつきの影響を除去することができるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像を用いて比較診断を行うような場合にも、正確な診断を行うことができる。
【００４７】さらに、標準光源が均一な輝度分布を有するものである場合には、蛍光診断画像から装置のシェーディングに起因する濃淡ムラをも除去することができるため、シェーディングの影響のない高画質の蛍光診断画像を得ることができ、その結果、診断の正確性をより向上させることができる。
【００４８】また、光照射手段および蛍光画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される挿入部を有する内視鏡の形態とした場合には、蛍光内視鏡装置として有効に利用することができる。
【００４９】本発明による第２の補正係数算出方法および装置においては、第２の標準光源から発せられた標準光が撮像されて、蛍光標準画像および参照光標準画像が取得され、各画像間の光強度の比率が算出され、算出された比率を予め定められた基準値となるように補正する補正係数が算出される。この補正係数は、蛍光画像撮像装置において取得される蛍光画像および参照光反射画像間の光強度の比率を補正した際に、蛍光画像および参照光反射画像に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去するものである。
【００５０】したがって、本発明による第２の蛍光診断画像生成方法および装置において取得される蛍光画像および参照光反射画像間の光強度の比率を、この補正係数により補正することにより、装置に含まれる撮像手段や結像光学手段のばらつきの影響を除去して、生体観察部の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像を得ることができる。
【００５１】また、機種間のばらつきの影響を除去することができるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像を用いて比較診断を行うような場合にも、正確な診断を行うことができる。
【００５２】さらに、標準光源が均一な輝度分布を有するものである場合には、蛍光診断画像から装置のシェーディングに起因する濃淡ムラをも除去することができるため、シェーディングの影響のない高画質の蛍光診断画像を得ることができ、その結果、診断の正確性をより向上させることができる。
【００５３】また、光照射手段、蛍光画像撮像手段および反射画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される挿入部を有する内視鏡の形態とした場合には、蛍光内視鏡装置として有効に利用することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図である。図１に示すように本発明の第１の実施形態による蛍光内視鏡装置は、生体観察部１０に励起光Ｌ２および参照光Ｌ５を照射し、生体観察部１０から発せられた蛍光Ｌ３および参照光Ｌ５の反射光を撮像して蛍光画像および参照光反射画像を取得し、これらの画像の信号強度の比率すなわち対応する画素値の比率を算出し、算出した比率を蛍光診断画像としてモニタに表示するものである。図１に示すように、本発明の第１の実施形態による内視鏡装置は、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡挿入部２００、画像処理部２および標準光源１００からなる。
【００５５】画像処理部２は、通常画像撮像用の白色光Ｌ１、蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２、およびＩＲ反射画像撮像用の近赤外光である参照光Ｌ５を発する光源を備える照明ユニット２１０、生体観察部１０についての蛍光画像および参照光の反射画像であるＩＲ反射画像を撮像して蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１を得る撮像ユニット２２０、蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１により表される蛍光画像およびＩＲ反射画像間における対応する画素値の除算値を除算データＤとして算出して除算データＤに基づいた蛍光診断画像データＧを生成する画像生成ユニット２３０、通常画像を表す通常画像データＮおよび蛍光診断画像データＧに対して、可視画像として表示するための画像処理を行う画像処理ユニット２４０、各ユニットに接続され、動作タイミングの制御を行うコントローラ２５０、画像処理ユニット２４０において処理された通常画像データＮを通常画像１３として表示するモニタ２６０、並びに画像処理ユニット２４０において処理された蛍光診断画像データＧを蛍光診断画像１２として表示するモニタ２７０から構成されている。
【００５６】内視鏡挿入部２００は、内部に先端まで延びるライトガイド２０１、ＣＣＤケーブル２０２、およびイメージファイバ２０３を備えている。ライトガイド２０１およびＣＣＤケーブル２０２の先端部、すなわち内視鏡挿入部２００の先端部には、照明レンズ２０４および対物レンズ２０５を備えている。また、イメージファイバ２０３は石英ガラスファイバであり、その先端部には集光レンズ２０６を備えている。ＣＣＤケーブル２０２の先端部には、図示省略されたカラーフィルタがオンチップされたＣＣＤ撮像素子２０７が接続され、ＣＣＤ撮像素子２０７には、プリズム２０８が取り付けられている。
【００５７】ライトガイド２０１は、石英ガラスファイバである励起光ライトガイド２０２ａ、多成分ガラスファイバである白色光ライトガイド２０２ｂ、および多成分ガラスファイバである近赤外光ライトガイド２０２ｃがバンドルされ、ケーブル状に一体化されており、白色光ライトガイド２０２ｂ、励起光ライトガイド２０２ａおよび近赤外光ライトガイド２０２ｃは照明ユニット２１０に接続されている。
【００５８】標準光源１００は、標準光Ｌｓを発するものであり、白色光を発するハロゲンランプ１０１、ハロゲンランプ１０１に電気的に接続された標準光源用電源１０２、および４種類のバンドパスフィルタがモザイク状に配列された分光フィルタ１０３から構成されている。ここで、ハロゲンランプ１０１を用いているのは、光量および輝度スペクトルが既知であり、時間的な変動が小さく、また輝度分布が均一だからである。
【００５９】ここで、分光フィルタ１０３は、１０００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ、８００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ、６００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタおよび４００ｎｍ付近の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタがモザイク状に配列されてなるものである。ここで、ハロゲンランプ１０１から発せられる白色光の輝度スペクトル分布は図２に示すものであるが、分光フィルタ１０３を透過することにより、標準光Ｌｓは、図３に示すように、４００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍおよび１０００ｎｍ付近の波長帯域にのみ輝度スペクトル分布を有する光となる。したがって、標準光Ｌｓは、蛍光Ｌ３の波長帯域の光および参照光Ｌ５の波長帯域の光を含むものとなっている。
【００６０】なお、分光フィルタ１０３に加えてさらにＮＤフィルタを組み合わせることにより、図４に示すように各波長帯域の輝度を略一定としてもよい。
【００６１】また、標準光Ｌｓの輝度分布は均一となっているが、ここで、輝度分布が均一であるとは、標準光Ｌｓが照射可能な全範囲に亘って同一の輝度値を有するもののみならず、図５に示すように、標準光Ｌｓの光軸を通る任意の断面において、光軸に垂直な方向における輝度の分布が光軸に対称である場合も含むものとする。
【００６２】照明ユニット２１０は、通常画像撮像用の白色光Ｌ１を発するハロゲンランプ等の白色光源２１１、白色光源２１１に電気的に接続された白色光源用電源２１２、白色光源２１１から射出された白色光を集光する白色光用集光レンズ２１３、蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２を発するＧａＮ系半導体レーザ２１４、ＧａＮ系半導体レーザ２１４に電気的に接続されている励起光用電源２１５、ＧａＮ系半導体レーザ２１４から射出される励起光を集光する励起光用集光レンズ２１６、ＩＲ反射画像撮像用の波長帯域７５０ｎｍ〜１０００ｎｍ内のいずれかの発振波長の参照光Ｌ５を発するＧａＡｓ系半導体レーザ２１７、ＧａＡｓ系半導体レーザ２１７に電気的に接続された参照光用電源２１８、およびＧａＡｓ系半導体レーザ２１７から射出された参照光Ｌ５を集光する参照光用集光レンズ２１９を備える。
【００６３】撮像ユニット２２０は、イメージファイバ２０３により伝搬された蛍光Ｌ３および参照光Ｌ５の反射光Ｌ６を撮像系に導くコリメートレンズ１２１、蛍光Ｌ３および反射光Ｌ６から励起光近傍の波長である４２０ｎｍ以下の波長帯域の光をカットする励起光カットフィルタ１２２、波長７００ｎｍ以下の蛍光Ｌ３を透過させ、７００ｎｍ以上の反射光Ｌ６を直角方向に反射するダイクロイックミラー１２３、ダイクロイックミラー１２３を透過した蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２８、集光レンズ１２８により結像された蛍光Ｌ３により表される蛍光画像を撮像するＣＣＤ撮像素子２２１、ＣＣＤ撮像素子２２１において撮像された撮像信号をデジタル化して蛍光画像データＫ０を得るＡ／Ｄ変換回路２２２、ダイクロイックミラー１２３において反射された反射光Ｌ６を結像させる集光レンズ２２５、集光レンズ２２５により結像された反射光Ｌ６により表されるＩＲ反射画像を撮像するＣＣＤ撮像素子２２６、およびＣＣＤ撮像素子２２６において撮像された撮像信号をデジタル化して反射画像データＦ１を得るＡ／Ｄ変換回路２２７を備えている。
【００６４】画像生成ユニット２３０は、撮像ユニット２２０のＡ／Ｄ変換回路２２２において得られた蛍光画像データＫ０を記憶する画像メモリ２３１、撮像ユニット２２０のＡ／Ｄ変換回路２２７において得られたＩＲ反射画像データＦ１を記憶する画像メモリ２３２、蛍光画像およびＩＲ反射画像間の除算値である除算データＤを算出する演算部２３３、除算データＤを後述するように補正するための補正係数Ｈ１を算出する補正係数算出部２３４、算出された補正係数Ｈ１を記憶する補正メモリ２３５、および除算データＤを補正係数Ｈ１により補正して蛍光診断画像データＧを生成する補正部２３６から構成されている。
【００６５】ここで、補正係数算出部２３４には、補正係数Ｈ１を算出するために用いられる基準値Ｂが記憶されている。この基準値Ｂは、標準光Ｌｓの輝度スペクトル分布における４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値を、８００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯域の積分値により除した値であり、標準光源１００を第１の実施形態による蛍光内視鏡装置において撮像した際に取得される標準画像の画素値の理論値を表すものである。具体的には、４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｋ、８００ｎｍから１０００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｉとした場合、基準値Ｂ＝ｉｋ／ｉｉとなる。
【００６６】画像処理ユニット２４０は、ＣＣＤ撮像素子２０７において取得された信号のプロセス処理を行う信号処理回路２４１、信号処理回路２４１において得られた画像データをデジタル化してデジタルの通常画像データＮを得るＡ／Ｄ変換回路２４２、通常画像データＮを記憶する通常画像メモリ２４３、通常画像データＮおよび蛍光診断画像データＧをビデオ信号に変換して出力するビデオ信号処理回路２４４を備えている。
【００６７】コントローラ２５０は、各部位に接続され、動作タイミングを制御している。
【００６８】次いで、第１の実施形態の動作について説明する。まず、補正係数Ｈ１の算出の動作について説明する。補正係数Ｈ１を算出するために、図６に示すように、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓを撮像ユニット２２０において撮像する。撮像前に、標準光Ｌｓの光軸とイメージファイバ２０３の光軸とが一致するように、内視鏡挿入部２００と標準光源１００とが位置決めされる。そして、コントローラ２５０からの信号に基づいて標準光源１００の標準光源用電源１０２が駆動され、ハロゲンランプ１０１から白色光が発せられる。白色光は分光フィルタ１０３を透過して標準光Ｌｓとして標準光源１００から射出される。
【００６９】標準光Ｌｓは、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２を透過し、ダイクロイックミラー１２３に入射する。
【００７０】ダイクロイックミラー１２３は、波長７００ｎｍ以上の光を直角方向に反射するため、標準光Ｌｓに含まれる８００ｎｍおよび１０００ｎｍの波長成分は反射され、集光レンズ２２５を透過してＣＣＤ撮像素子２２６において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２７においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３２にＩＲ反射標準画像データＳ１として記憶される。
【００７１】一方、ダイクロイックミラー１２３を透過した４００ｎｍおよび６００ｎｍの波長成分を含む標準光Ｌｓは、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１に蛍光標準画像データＳ２として記憶される。
【００７２】この際、ＩＲ反射標準画像データＳ１または蛍光標準画像データＳ２により表されるＩＲ反射標準画像または蛍光標準画像は図７（ａ）に示すように円形となるが、これらの標準画像のｘ方向およびｙ方向における画素値の分布を、図７（ｂ）に示すようにモニタ２７０に表示してもよい。本実施形態による蛍光内視鏡装置のオペレータは、モニタ２７０に表示された画素値の分布を観察し、分布が図７（ｂ）に実線で示すように測定されるべき分布（破線参照）からずれている場合には、画素値の分布が図７（ｂ）に破線で示す分布となるようにイメージファイバ２０３や撮像ユニット２２０の構成要素を調整することにより、光軸の調整を行うことができる。なお、ＩＲ反射標準画像データＳ１または蛍光標準画像データＳ２により表される標準画像の画素値の分布が、測定されるべき分布からずれている場合には、音声やモニタ２７０への表示等による警告を行うようにしてもよい。また、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値を算出するようにしてもよい。
【００７３】次いで、補正係数算出部２３４において、画像メモリ２３１に記憶された蛍光標準画像データＳ２により表される蛍光標準画像および画像メモリ２３２に記憶されたＩＲ反射標準画像データＳ１により表されるＩＲ反射標準画像の各画素毎に、蛍光標準画像における画素値をＩＲ反射標準画像における対応する画素値で除算し、除算データを得る。さらに除算データにより基準値Ｂを除算することにより補正係数Ｈ１を算出する。すなわち、基準値Ｂ／除算データの演算を行って補正係数Ｈ１を算出する。なお、補正係数Ｈ１は除算データにより表される画像の各画素位置毎に算出される。また、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値が算出されている場合には、この補正値が補正係数Ｈ１に反映される。算出された補正係数Ｈ１は、補正メモリ２３５に記憶される。
【００７４】このように算出された補正係数Ｈ１は、後述するように生体観察部１０を撮像することにより得られる除算データＤを補正した際に、除算データＤに含まれる、内視鏡挿入部２００および撮像ユニット２２０を構成する光学系（集光レンズ２０６、コリメートレンズ１２１等）や検出系（ＣＣＤ撮像素子２２１，２２６等）の透過特性や感度の違い等に起因するばらつきの影響を除去するものである。すなわち、図８に示すように、実線で示す標準光Ｌｓを検出することにより取得される標準画像の画素値に補正係数Ｈ１を乗算することにより、画素値を破線で示す理論値となるように補正するものである。
【００７５】次いで、生体観察部１０の撮像について説明する。まず、通常画像の撮像および通常画像の表示の動作を説明し、次に反射画像の撮像、蛍光画像の撮像時の動作を説明し、その後で蛍光診断画像の表示の動作について説明する。
【００７６】第１の実施形態においては、通常画像の撮像、ＩＲ反射画像の撮像、および蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。通常画像の撮像時には、コントローラ２５０からの信号に基づいて白色光源用電源２１２が駆動され、白色光源２１１から白色光Ｌ１が射出される。白色光Ｌ１は白色光用集光レンズ２１３を経て白色光ライトガイド２０２ｂに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【００７７】白色光Ｌ１の反射光Ｌ４は対物レンズ２０５によって集光され、プリズム２０８において反射されて、ＣＣＤ撮像素子２０７に結像される。
【００７８】信号処理回路２４１においては、ＣＣＤ撮像素子２０７において得られた反射光Ｌ４の撮像信号からカラー画像であるアナログの通常画像データが作成される。アナログの通常画像データはＡ／Ｄ変換回路２４２に入力され、デジタル化された後、通常画像データＮとして通常画像メモリ２４３に記憶される。通常画像メモリ２４３に記憶された通常画像データＮは、ビデオ信号処理回路２４４によってビデオ信号に変換された後にモニタ２６０に入力され、モニタ２６０に通常画像１３として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２５０によって制御される。
【００７９】次に、ＩＲ反射画像を撮像する場合の動作について説明する。ＩＲ反射画像の撮像時には、コントローラ２５０からの信号に基づき参照光用電源２１８が駆動され、ＧａＡｓ系半導体レーザ２１７から波長帯域７５０ｎｍ〜１０００ｎｍ内のいずれかの発振波長の近赤外光である参照光Ｌ５が射出される。参照光Ｌ５は、参照光用集光レンズ２１９を経て参照光ライトガイド２０２ｃに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【００８０】参照光Ｌ５の反射光Ｌ６は集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２を透過し、ダイクロイックミラー１２３に入射する。
【００８１】ダイクロイックミラー１２３は、波長７００ｎｍ以上の光を直角方向に反射するため、参照光Ｌ５の反射光Ｌ６は反射され、集光レンズ２２５を透過してＣＣＤ撮像素子２２６において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２７においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３２にＩＲ反射画像データＦ１として記憶される。
【００８２】次に、蛍光画像を撮像する場合の動作について説明する。コントローラ２５０からの信号に基づいて励起光用電源２１５が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ２１４から波長４１０ｎｍの励起光Ｌ２が射出される。励起光Ｌ２は、励起光用集光レンズ２１６を透過し、励起光ライトガイド２０２ａに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【００８３】励起光Ｌ２を照射されることにより生じる生体観察部１０からの蛍光Ｌ３は、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２およびダイクロイックミラー１２３を透過する。ダイクロイックミラー１２３を透過した蛍光Ｌ３は、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１に蛍光画像データＫ０として記憶される。
【００８４】次いで、画像生成ユニット２３０の演算部２３３において、画像メモリ２３１に記憶された蛍光画像データＫ０により表される蛍光画像および画像メモリ２３２に記憶されたＩＲ反射画像データＦ１により表されるＩＲ反射画像の各画素毎に、蛍光画像における画素値をＩＲ反射画像における対応する画素値で除算して除算データＤが算出される。算出された除算データＤは、補正メモリ２３５に記憶された補正係数Ｈ１により補正部２３６において補正されて蛍光診断画像データＧが得られる。具体的には、除算データにＤより表される画像の各画素に対して、各画素に対応する補正係数Ｈ１を乗算することにより、蛍光診断画像データＧが算出される。蛍光診断画像データＧは画像処理ユニット２４０のビデオ信号処理回路２４４に出力される。
【００８５】ビデオ信号処理回路２４４によってビデオ信号に変換された蛍光診断画像データＧはモニタ２７０に入力され、モニタ２７０に蛍光診断画像１２として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２５０によって制御される。
【００８６】このように、第１の実施形態においては、蛍光画像データＫ０およびＩＲ反射画像データＦ１から得られる除算データＤを補正係数Ｈ１により補正して蛍光診断画像データＧを得るようにしたため、モニタ２７０に表示される蛍光診断画像１２は、装置に含まれる光学系や検出系のばらつきの影響が除去されたものとなる。したがって、生体観察部１０の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像１２をモニタ２７０に表示することができ、これにより蛍光診断画像１２を用いて正確な診断を行うことができる。
【００８７】また、除算データＤを補正係数Ｈ１によって補正することにより、蛍光診断画像生成装置の機種間のばらつきの影響を除去することができるため、異なる装置において取得した蛍光診断画像１２を用いて比較診断を行うような場合にも、正確な診断を行うことができる。
【００８８】また、補正係数Ｈ１を定期的に算出すれば、光学系や検出系の経時によるばらつきを補正することができる。
【００８９】さらに、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓは、輝度分布が均一であるため、除算データＤを補正係数Ｈ１により補正することにより、取得される蛍光診断画像１２から装置のシェーディングに起因する濃淡ムラをも除去することができる。したがって、シェーディングの影響のない高画質の蛍光診断画像１２を得ることができ、その結果、診断の正確性をより向上させることができる。
【００９０】次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は本発明の第２の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。図９に示すように本発明の第２の実施形態による蛍光内視鏡装置は、生体観察部１０に励起光Ｌ２を照射し、生体観察部１０から発せられた蛍光Ｌ３を撮像して波長帯域が異なる２つの蛍光画像を得、これらの蛍光画像の信号強度の比率を算出し、算出した比率を蛍光診断画像としてモニタに表示するものである。
【００９１】このため、第２の実施形態においては、第１の実施形態による蛍光内視鏡装置からライトガイド２０１の近赤外光ライトガイド２０２ｃ、照明ユニット２１０からＧａＡｓ系半導体レーザ２１７、参照光用電源２１８、および参照光用集光レンズ２１９が省略されている。また、撮像ユニット２２０′および画像生成ユニット２３０′が第１の実施形態における撮像ユニット２２０および画像生成ユニット２３０と異なる構成となっている。
【００９２】すなわち、第２の実施形態における撮像ユニット２２０′は、イメージファイバ２０３により伝搬された蛍光Ｌ３を結像系に導くコリメートレンズ１２１、蛍光Ｌ３から励起光近傍の波長である４２０ｎｍ以下の波長帯域の光をカットする励起光カットフィルタ１２２、励起光カットフィルタ１２２を透過した蛍光Ｌ３を分光するハーフミラー１２４、ハーフミラー１２４において反射された蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２５、集光レンズ１２５により結像された蛍光Ｌ３により表される蛍光画像を撮像する、フィルタ１２６がオンチップされたＣＣＤ撮像素子１２７、ハーフミラー１２４を透過した蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２８、集光レンズ１２８により結像された蛍光Ｌ３により表される蛍光画像を撮像する、フィルタ１２９がオンチップされたＣＣＤ撮像素子２２１、およびＣＣＤ撮像素子１２７，２２１において撮像された撮像信号をデジタル化して２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２を得るＡ／Ｄ変換回路２２２を備えている。
【００９３】フィルタ１２６は、４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長帯域の光を透過させる狭帯域フィルタであり、フィルタ１２９は、４３０ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域の光を透過させる広帯域フィルタである。
【００９４】画像生成ユニット２３０′は、撮像ユニット２２０′のＡ／Ｄ変換回路２２２において得られた２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２を記憶する画像メモリ２３１′、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の除算値である除算データＤ′を算出する演算部２３３′、除算データＤ′を後述するように補正する補正係数Ｈ２を算出する補正係数算出部２３４′、算出された補正係数Ｈ２を記憶する補正メモリ２３５′、および除算データＤ′を補正係数Ｈ２により補正して蛍光診断画像データＧ′を生成する補正部２３６′から構成されている。
【００９５】なお、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓは、図３に示すように、４００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍおよび１０００ｎｍ付近の波長帯域にのみ輝度スペクトル分布を有する光であるが、第２の実施形態においては、４００ｎｍおよび６００ｎｍの波長帯域にのみ輝度スペクトル分布を有する光であってもよい。
【００９６】次いで、第２の実施形態の動作について説明する。まず、補正係数Ｈ２の算出の動作について説明する。補正係数Ｈ２を算出するために、第１の実施形態と同様に、標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓを撮像ユニット２２０において撮像する。この際、コントローラ２５０からの信号に基づいて標準光源１００の標準光源用電源１０２が駆動され、ハロゲンランプ１０１から白色光が発せられる。白色光は分光フィルタ１０３を透過して標準光Ｌｓとして標準光源から射出される。
【００９７】標準光Ｌｓは、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２透過し、ハーフミラー１２４において分光される。ハーフミラー１２４において反射された標準光Ｌｓは、集光レンズ１２５を透過してＣＣＤ撮像素子１２７において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の狭帯域蛍光画像記憶領域に狭帯域蛍光標準画像データＳ３として記憶される。一方、ハーフミラー１２４を透過した標準光Ｌｓは、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の広帯域蛍光画像記憶領域に広帯域蛍光標準画像データＳ４として記憶される。
【００９８】この際、第１の実施形態と同様に、狭帯域蛍光標準画像データＳ３または広帯域蛍光標準画像データＳ４により表される狭帯域蛍光標準画像または広帯域蛍光標準画像のｘ方向およびｙ方向における画素値の分布を、モニタ２７０に表示して、光軸の調整を行ったり、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値を算出してもよい。
【００９９】次いで、補正係数算出部２３４において、画像メモリ２３１′に記憶された狭帯域蛍光標準画像データＳ３により表される狭帯域蛍光標準画像および広帯域蛍光標準画像データＳ４により表される広帯域蛍光標準画像の各画素毎に、狭帯域蛍光標準画像における画素値を広帯域蛍光標準画像における対応する画素値で除算し、除算データを得る。さらに除算データにより基準値Ｂ′を除算することにより補正係数Ｈ２を算出する。すなわち、基準値Ｂ′／除算データの演算を行って補正係数Ｈ２を算出する。なお、補正係数Ｈ２は除算データにより表される画像の各画素位置毎に算出される。また、画素値の分布を測定されるべき分布に一致させるための補正値が算出されている場合には、この補正値が補正係数Ｈ２に反映される。算出された補正係数Ｈ２は、補正メモリ２３５′に記憶される。
【０１００】なお、基準値Ｂ′は、標準光Ｌｓの輝度スペクトル分布における４００ｎｍの波長帯域の積分値を、４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値により除した値であり、標準光源１００を第２の実施形態による蛍光内視鏡装置において撮像した際に取得される標準画像の画素値の理論値を表すものである。具体的には、４００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｎ、４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域の積分値をｉｗとした場合、基準値Ｂ′＝ｉｎ／ｉｗとなる。
【０１０１】このように算出された補正係数Ｈ２は、後述するように生体観察部１０を撮像することにより得られる除算データＤ′を補正した際に、除算データＤ′に含まれる、内視鏡挿入部２００および撮像ユニット２２０′を構成する光学系や検出系のばらつきの影響を除去するものである。
【０１０２】次いで、生体観察部１０の撮像について説明する。第２の実施形態においては、通常画像の撮像、および蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。ここで、通常画像１３の表示は第１の実施形態による蛍光内視鏡装置と同様であるため、詳細な説明は省略し、ここでは、蛍光画像の撮像および蛍光診断画像の表示の動作について説明する。
【０１０３】コントローラ２５０からの信号に基づいて励起光用電源２１５が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ２１４から波長４１０ｎｍの励起光Ｌ２が射出される。励起光Ｌ２は、励起光用集光レンズ２１６を透過し、励起光ライトガイド２０２ａに入射され、内視鏡挿入部２００の先端まで導光された後、照明レンズ２０４から生体観察部１０に照射される。
【０１０４】励起光Ｌ２を照射されることにより生じる生体観察部１０からの蛍光Ｌ３は、集光レンズ２０６により集光され、イメージファイバ２０３の先端に入射され、イメージファイバ２０３を経て、コリメートレンズ１２１により集光され、励起光カットフィルタ１２２を透過して、ハーフミラー１２４において分光される。ハーフミラー１２４において反射された蛍光Ｌ３は、集光レンズ１２５を透過してＣＣＤ撮像素子１２７において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の狭帯域蛍光画像記憶領域に狭帯域蛍光画像データＫ２として記憶される。一方、ハーフミラー１２４を透過した蛍光Ｌ３は、集光レンズ１２８を透過してＣＣＤ撮像素子２２１において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２２においてデジタル信号に変換され、画像メモリ２３１′の広帯域蛍光画像記憶領域に広帯域蛍光画像データＫ１として記憶される。
【０１０５】次いで、画像生成ユニット２３０の演算部２３３においては、画像メモリ２３１′に記憶された広帯域蛍光画像データＫ１および狭帯域蛍光画像データＫ２により表される広帯域蛍光画像および狭帯域蛍光画像の各画素毎に、狭帯域蛍光画像における画素値を広帯域蛍光画像における画素値で除算し、その除算データＤ′が算出される。算出された除算データＤ′は、補正メモリ２３５′に記憶された補正係数Ｈ２により補正部２３６′において補正されて、蛍光診断画像データＧ′が得られる。具体的には、除算データＤ′により表される画像の各画素に対して、各画素に対応する補正係数Ｈ２を乗算することにより、蛍光診断画像データＧ′が算出される。蛍光診断画像データＧ′は画像処理ユニット２４０のビデオ信号処理回路２４４に出力される。
【０１０６】ビデオ信号処理回路２４４によってビデオ信号に変換された蛍光診断画像データＧ′はモニタ２７０に入力され、モニタ２７０に蛍光診断画像１２′として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２５０によって制御される。
【０１０７】このように、第２の実施形態においては、蛍光画像データＫ１，Ｋ２から得られる除算データＤ′を補正係数Ｈ２により補正するようにしたため、モニタ２７０に表示される蛍光診断画像１２は、装置に含まれる光学系や検出系のばらつきの影響が除去されたものとなる。したがって、生体観察部１０の組織性状を正確に反映した蛍光診断画像１２をモニタ２７０に表示することができ、これにより正確な診断を行うことができる。また、第１の実施形態と同様に、機種間のばらつきさらには装置のシェーディングの影響を除去することができる。
【０１０８】なお、上記第１および第２の実施形態においては、標準画像の各画素毎に補正係数Ｈ１，Ｈ２を算出しているが、全画素位置における平均値を算出し、標準画像の画素位置に拘わらず値が同一の補正係数Ｈ１，Ｈ２を用いるようにしてもよい。この場合、装置のシェーディングの影響を除去することはできないが、補正係数Ｈ１，Ｈ２によって除算データＤ，Ｄ′を補正することにより、除算データＤ，Ｄ′から光学系や検出系のばらつきおよび機種間のばらつきの影響を除去することができるものである。
【０１０９】また、上記第１および第２の実施形態においては、標準光源１００を備えているが、標準光源１００を第１および第２の実施形態による蛍光内視鏡装置とは別個に設けるようにしてもよい。
【０１１０】さらに、上記第１および第２の実施形態においては、補正係数Ｈ１，Ｈ２を補正メモリ２３５，２３５′に記憶しているが、蛍光内視鏡装置とは別の場所に記憶するようにしてもよい。例えば、画像処理部２とネットワーク接続されたデータサーバに、補正係数Ｈ１，Ｈ２を保管しておき、生体観察部１０の撮像時にデータサーバにアクセスして補正係数Ｈ１，Ｈ２をダウンロードして、除算データＤ，Ｄ′の補正に用いるようにしてもよい。
【０１１１】また、上記第１および第２の実施形態において、経時によりＣＣＤ撮像素子の感度が低下する場合がある。このため、定期的に標準光源１００から発せられる標準光Ｌｓを撮像し、予め定められた値以上の画素値を有する画像が得られるか否かを確認することにより、撮像ユニット２２０を構成するＣＣＤ撮像素子の感度の低下の確認を行うことができる。
【０１１２】さらに、撮像した標準光Ｌｓに基づく標準画像をモニタ２７０に表示することにより、内視鏡挿入部２００の先端の汚れの程度を認識することができる。
【０１１３】また、上記第１および第２の実施形態においては、通常画像を撮像しているが、通常画像を撮像することなく、蛍光診断画像のみを表示するようにしてもよい。
【０１１４】また、上記第１および第２の実施形態においては、得られた蛍光診断画像データＧ，Ｇ′をそのままモニタ２７０に蛍光診断画像１２として表示しているが、蛍光診断画像データＧ，Ｇ′の値に色の情報を割り当てて、蛍光診断画像１２における色の違いにより生体組織の病変状態を表すようにしてもよい。
【０１１５】さらに、第１の実施形態においては、蛍光診断画像データＧに色の情報を割り当てた色画像およびＩＲ反射画像データＦに輝度の情報を割り当てた輝度画像を生成し、色画像および輝度画像を合成した合成画像を蛍光診断画像１２として生成してもよい。また、第２の実施形態において、照明ユニット２１０に参照光Ｌ５を発するＧａＡｓ系半導体レーザ２１７を設けて、参照光Ｌ５の反射光Ｌ６を撮像してＩＲ反射画像データを取得するようにし、蛍光診断画像データＧ′に色の情報を割り当てた色画像および反射ＩＲ画像データに輝度の情報を割り当てた輝度画像を生成し、色画像および輝度画像を合成した合成画像を蛍光診断画像１２として生成してもよい。これにより、生体組織の形状も画像に反映させた凹凸感のある蛍光診断画像１２を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図２】ハロゲンランプから発せられる白色光の輝度スペクトル分布を示す図
【図３】標準光の輝度スペクトル分布を示す図
【図４】補正された標準光の輝度スペクトル分布を示す図
【図５】標準光の輝度分布を示す図
【図６】標準光の撮像状態を示す図
【図７】撮像された標準光に基づく画像の画素値の分布を示す図
【図８】補正係数による補正を説明するための図
【図９】本発明の第２の実施形態による蛍光診断画像生成装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【符号の説明】
２ 画像処理部
１０ 生体観察部
Ｌ１ 白色光
Ｌ２ 励起光
Ｌ３ 蛍光
Ｌ４，Ｌ６ 反射光
Ｌ５ 参照光
Ｌｓ 標準光
１００ 標準光源
２００ 内視鏡挿入部
２０１ ライトガイド
２０２ ＣＣＤケーブル
１２７，２２１，２２６ ＣＣＤ撮像素子
２１０ 照明ユニット
２１１ 白色光源
２１４ ＧａＮ系半導体レーザ
２１７ ＧａＡｓ系半導体レーザ
２２０，２２０′ 撮像ユニット
２３０，２３０′ 画像生成ユニット
２４０ 画像処理ユニット
２５０ コントローラ
２６０，２７０ モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蛍光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とする標準光源。
【請求項２】 前記標準光は、均一な輝度分布を有することを特徴とする請求項１記載の標準光源。
【請求項３】 前記蛍光の波長帯域は、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることを特徴とする請求項１または２記載の標準光源。
【請求項４】 白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の標準光源。
【請求項５】 蛍光の波長帯域の光および参照光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とする標準光源。
【請求項６】 前記標準光は、均一な輝度分布を有することを特徴とする請求項５記載の標準光源。
【請求項７】 前記蛍光の波長帯域は、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることを特徴とする請求項５または６記載の標準光源。
【請求項８】 白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光および前記参照光の反射光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えたことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の標準光源。
【請求項９】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、請求項１から４のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像して波長帯域が異なる複数の標準画像を取得し、該複数の標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とする補正係数算出方法。
【請求項１０】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、請求項５から８のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段により撮像して、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像を取得し、前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とする補正係数算出方法。
【請求項１１】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、請求項１から４のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像することにより取得された複数の標準画像について、前記比率算出手段により算出された該複数の標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とする補正係数算出装置。
【請求項１２】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、請求項５から８のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を撮像することにより取得された、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像について、前記比率算出手段により算出された前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とする補正係数算出装置。
【請求項１３】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得し、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出し、請求項９記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とする蛍光診断画像生成方法。
【請求項１４】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得し、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得し、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出し、請求項１０記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とする蛍光診断画像生成方法。
【請求項１５】 励起光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、請求項９記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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診断画像生成装置。
【請求項１６】 請求項１１記載の補正係数算出装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１５記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項１７】 請求項１から４のいずれか１項記載の標準光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１５または１６記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項１８】 前記光照射手段および前記蛍光画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態であることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項１９】 励起光および参照光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、前記参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、請求項１０記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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診断画像生成装置。
【請求項２０】 請求項１２記載の補正係数算出装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１９記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項２１】 請求項５から８のいずれか１項記載の標準光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１９または２０記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項２２】 前記光照射手段、前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態であることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか１項記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項１】 蛍光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とする標準光源。
【請求項２】 前記標準光は、均一な輝度分布を有することを特徴とする請求項１記載の標準光源。
【請求項３】 前記蛍光の波長帯域は、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることを特徴とする請求項１または２記載の標準光源。
【請求項４】 白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の標準光源。
【請求項５】 蛍光の波長帯域の光および参照光の波長帯域の光を含む標準光を発することを特徴とする標準光源。
【請求項６】 前記標準光は、均一な輝度分布を有することを特徴とする請求項５記載の標準光源。
【請求項７】 前記蛍光の波長帯域は、励起光を生体観察部に照射した際に、該生体観察部の正常組織から発せられる蛍光と略同一であることを特徴とする請求項５または６記載の標準光源。
【請求項８】 白色光を発するハロゲンランプと、該ハロゲンランプから発せられた白色光のうち、前記蛍光の波長帯域の光および前記参照光の反射光の波長帯域の光を透過させる帯域フィルタとを備えたことを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の標準光源。
【請求項９】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、請求項１から４のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像して波長帯域が異なる複数の標準画像を取得し、該複数の標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とする補正係数算出方法。
【請求項１０】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出方法であって、請求項５から８のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段により撮像して、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像を取得し、前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率を前記比率算出手段により算出し、予め定められた基準値を前記比率によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とする補正係数算出方法。
【請求項１１】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、請求項１から４のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を前記撮像手段により撮像することにより取得された複数の標準画像について、前記比率算出手段により算出された該複数の標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とする補正係数算出装置。
【請求項１２】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段とを備えた蛍光画像撮像装置において、前記比率を補正する補正係数を算出する補正係数算出装置であって、請求項５から８のいずれか１項記載の標準光源から発せられた標準光を撮像することにより取得された、前記蛍光の波長帯域の光に基づく蛍光標準画像および前記参照光の反射光の波長帯域の光に基づく反射光標準画像について、前記比率算出手段により算出された前記蛍光標準画像および前記反射光標準画像間の光強度の比率によって、予め定められた基準値を除算することにより、前記補正係数を算出する補正係数算出手段を備えたことを特徴とする補正係数算出装置。
【請求項１３】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得し、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出し、請求項９記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とする蛍光診断画像生成方法。
【請求項１４】 励起光の照射により生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得し、参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得し、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出し、請求項１０記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出し、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断画像を生成することを特徴とする蛍光診断画像生成方法。
【請求項１５】 励起光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して波長帯域が異なる複数の蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、該複数の蛍光画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、請求項９記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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診断画像生成装置。
【請求項１６】 請求項１１記載の補正係数算出装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１５記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項１７】 請求項１から４のいずれか１項記載の標準光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１５または１６記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項１８】 前記光照射手段および前記蛍光画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態であることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項１９】 励起光および参照光を生体観察部に照射する光照射手段と、前記励起光の照射により前記生体観察部から発せられた蛍光を撮像して蛍光画像を取得する蛍光画像撮像手段と、前記参照光の照射を受けた前記生体観察部によって反射された前記参照光の反射光を撮像して反射画像を取得する反射画像撮像手段と、前記蛍光画像および前記反射画像間の光強度の比率を算出する比率算出手段と、請求項１０記載の補正係数算出方法により算出された補正係数に基づいて、前記比率を補正して補正済み比率を算出する補正手段と、該補正済み比率に基づいて前記生体観察部の蛍光診断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診断画像生成装置。
【請求項２０】 請求項１２記載の補正係数算出装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１９記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項２１】 請求項５から８のいずれか１項記載の標準光源をさらに備えたことを特徴とする請求項１９または２０記載の蛍光診断画像生成装置。
【請求項２２】 前記光照射手段、前記蛍光画像撮像手段および前記反射画像撮像手段の一部または全部が、生体内部に挿入される内視鏡の形態であることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか１項記載の蛍光診断画像生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００３−１１１７１６（Ｐ２００３−１１１７１６Ａ）
【公開日】平成１５年４月１５日（２００３．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−３１１０７１（Ｐ２００１−３１１０７１）
【出願日】平成１３年１０月９日（２００１．１０．９）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年４月１５日（２００３．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年１０月９日（２００１．１０．９）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]