JP3862582B2 - 蛍光画像取得方法および装置並びにプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光を含む照明光を観察部に照射し、この励起光の照射により観察部から得られた蛍光に基づいて、観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光画像取得方法および装置並びに蛍光画像取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、生体内在色素の励起光波長領域にある励起光を生体組織である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、生体組織に所定波長領域の励起光を照射し、生体内在色素が発する蛍光を検出することにより病変組織の局在、浸潤範囲を認識する蛍光検出装置が提案されている。
【０００３】
通常、生体組織に励起光を照射すると、図１５に実線で示すように正常組織からは強い蛍光が発せられ、病変組織からは破線で示すように正常組織から発せられる蛍光より弱い蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定することにより、生体組織が正常であるか病変状態にあるかを判定することができる。
【０００４】
さらに、蛍光を撮像素子等により撮像し、蛍光の強度に応じた蛍光診断画像として表示する方法も提案されている。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からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、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付近の狭帯域および４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍の広帯域）の蛍光像における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表示する方法等が提案されている。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参照光の照射による反射光の強度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等も提案されている（米国特許第５５９０６６０号、同第５６４７３６８号、特開平９−３０８６０４号公報、同１０−２２５４３６号公報、特開２００１−１５７６５８号等）。
【０００５】
このようにして蛍光診断画像を取得し、モニタ等に表示して観察することにより、生体組織が正常であるか病変状態にあるか否かを正確に判定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生体組織に血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等（以下妨害因子とする）が付着している場合に生体組織を撮像して蛍光診断画像を取得すると、妨害因子も同時に撮像されることから、蛍光診断画像には妨害因子の画像が含まれることとなる。ここで、生体組織に妨害因子が付着していると、妨害因子が付着している部分において蛍光強度が低下したり、６００ｎｍ以上の長波長での蛍光が発生したりする。このため、妨害因子が含まれる蛍光診断画像を用いて診断を行う場合、妨害因子が付着した部分については、正常組織であるにも拘わらず病変組織と判断するおそれがある。以下、妨害因子を原因とする誤判断について説明する。
【０００７】
生体組織に励起光を照射することにより得られる蛍光の強度スペクトルは、上記図１５に示すものとなり、この蛍光強度スペクトルを規格化（全波長域に亘る積分値が１となるようにする）することにより得られる規格化蛍光強度スペクトルは図１６に示すものとなる。図１５に示すように、正常組織と病変組織とでは蛍光強度（全波長域に亘る積分値）は明らかに異なり、さらに、図１６に示すように規格化蛍光強度スペクトルにおいて、病変組織は４８０ｎｍ付近の相対強度が正常組織と比較して低下し、さらに６３０ｎｍ付近において相対強度が正常組織よりも大きくなる。したがって、蛍光強度および規格化蛍光強度スペクトルに基づいて、生体組織が正常であるか病変であるかを認識することができる。
【０００８】
一方、残渣に励起光を照射することにより得られる蛍光の強度スペクトルを図１７に、規格化蛍光強度スペクトルを図１８にそれぞれ示す。図１７に示すように、残渣の場合、蛍光強度が正常組織の蛍光強度と同程度となるが、図１８に示すように規格化蛍光強度スペクトルにおいては、４８０ｎｍ付近の相対強度が正常組織と比較して低下し、さらに６７０ｎｍ付近において相対強度が正常組織よりも大きくなる。したがって、例えば上述した２種類の蛍光の強度の除算値に基づく演算画像を蛍光診断画像とする方法のように、規格化蛍光強度スペクトルの形状を反映させた蛍光診断画像を得る場合、残渣が存在する部分は病変組織と同様の画素値となることから、正常組織であるにもかかわらず残渣の存在によりその部分を病変組織と診断するおそれがある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、蛍光診断画像を用いての診断を正確に行うことができる蛍光画像取得方法および装置並びに蛍光画像取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光画像取得方法は、励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光画像取得方法において、
前記観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出することを特徴とするものである。
【００１１】
「蛍光診断画像」としては、励起光の照射により観察部から発せられた蛍光の強度に応じた画像、異なる波長帯域において取得した２種類の蛍光強度の比率を表す画像、蛍光強度と参照光の照射により観察部から得られた反射光の強度との比率を表す画像、異なる波長帯域の蛍光強度の比率または蛍光強度と参照光の照射による反射光の強度の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。
【００１２】
「色の情報」とは、例えば、顕色系（ＨＳＢ／ＨＶＣ／Ｌａｂ／Ｌｕｖ／Ｌａ*ｂ*／Ｌｕ*ｖ*色空間）や混色系（ＸＹＺ色空間）の色相、彩度、色度（色相および彩度）、ＴＶ信号等に代表される映像信号の色差（例えばＮＴＳＣ信号のＹＩＱのＹＩＱ、ＹＣｂＣｒのＣｂＣｒ等）、色信号（Ｒ，Ｇ，ＢまたはＣ，Ｍ，Ｙ，Ｇ）の混合比率等を意味する。
【００１３】
「輝度の情報」とは、例えば、顕色系（ＨＳＢ／ＨＶＣ／Ｌａｂ／Ｌｕｖ／Ｌａ*ｂ*／Ｌｕ*ｖ*色空間）や混色系（ＸＹＺ色空間）の明度、輝度、ＴＶ信号等に代表される映像信号の輝度（例えばＮＴＳＣ信号のＹＩＱのＹＩＱ、ＹＣｂＣｒのＣｂＣｒ等）等を意味する。
【００１４】
「妨害領域」とは、観察部において血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着した箇所を表す領域を意味する。この妨害領域は、正常組織であるにも拘わらず病変組織と判断される蓋然性が高い領域である。なお、本発明においては、妨害領域に対応する蛍光診断画像上の領域、および妨害領域に対応する通常画像上の領域についても、妨害領域と称するものとする。
【００１５】
なお、本発明による蛍光画像取得方法においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得し、
該通常画像の色情報に基づいて前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明による蛍光画像取得方法においては、前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、
該蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００１７】
この場合、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度、および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００１８】
また、この場合、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか一方（例えば蛍光の強度）に基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、
該仮妨害領域において前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか他方（例えば蛍光演算値）に基づいて、前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００１９】
また、本発明による蛍光画像取得方法においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得し、
前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、
前記通常画像の色情報および前記蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００２０】
この場合、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度または異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００２１】
また、この場合、前記色情報、および前記蛍光の強度または前記蛍光演算値のいずれか（例えば色情報）に基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、
該仮妨害領域において、該仮妨害領域の検出に用いた以外の情報（例えば蛍光の強度または蛍光演算値）に基づいて、前記妨害領域を検出することが好ましい。
【００２２】
さらに、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いてもよく、この場合、前記色情報、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか（例えば色情報）に基づいて、前記観察部における第１の仮妨害領域を検出し、
該第１の仮妨害領域において、該第１の仮妨害領域の検出に用いた以外の情報（例えば蛍光の強度）に基づいて、前記観察部における第２の仮妨害領域を検出し、
該第２の仮妨害領域において、該第２の仮妨害領域の検出に用いた以外のいずれかの情報（例えば蛍光演算値）に基づいて、前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明による蛍光画像取得方法においては、前記蛍光診断画像の前記妨害領域に対して例外表示処理を施し、該例外表示処理が施された蛍光診断画像を表示するようにしてもよい。
【００２４】
「例外表示処理」とは、蛍光診断画像に含まれる妨害領域の画像を、一見してそれが妨害領域であると認識できるような態様にて表示可能とする処理をいう。具体的には、妨害領域の画像を他の領域の画像が取り得ない色となるような処理とすればよい。例えば、蛍光診断画像が有彩色であれば、妨害領域の画像を無彩色としたり、逆に蛍光診断画像が無彩色であれば、妨害領域の画像を有彩色としたり、さらには蛍光診断画像が正常組織から病変組織の変化に応じて、緑色から黄色を経て赤色に変化するものである場合には、妨害領域の画像を青色としたりすればよい。また、妨害領域の画像を背景と同一色としたり、妨害領域の画像を透明としてもよい。また、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明としてもよい。さらに、蛍光診断画像において病変組織と見なせる部分に矢印等のマーカを表示する場合があるが、このような場合には、妨害領域にマーカを付与しないようにする処理も例外表示処理に含むものである。
【００２５】
本発明による蛍光画像取得装置は、励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光診断画像取得手段を備えた蛍光画像取得装置において、
前記観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出する妨害領域検出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２６】
なお、本発明による蛍光画像取得装置においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得する通常画像取得手段をさらに備えるものとし、
前記妨害領域検出手段を、前記通常画像の色情報に基づいて前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００２７】
また、本発明による蛍光画像取得装置においては、前記妨害領域検出手段を、前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、該蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００２８】
この場合、前記蛍光情報は、前記蛍光の強度、および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００２９】
また、この場合、前記妨害領域検出手段を、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか一方に基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、該仮妨害領域において前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか他方に基づいて、前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３０】
さらに、本発明による蛍光画像取得装置においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得する通常画像取得手段をさらに備えるものとし、
前記妨害領域検出手段を、前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、前記通常画像の色情報および前記蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３１】
この場合、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度または異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００３２】
また、この場合、前記妨害領域検出手段を、前記色情報、および前記蛍光の強度または前記蛍光演算値のいずれかに基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、該仮妨害領域において、該仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて、前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３３】
さらに、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００３４】
この場合、前記妨害領域検出手段を、前記色情報、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれかに基づいて、前記観察部における第１の仮妨害領域を検出し、該第１の仮妨害領域において、該第１の仮妨害領域の検出に用いた情報以外のいずれかの情報に基づいて、前記観察部における第２の仮妨害領域を検出し、該第２の仮妨害領域において、前記第１および前記第２の仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて、前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３５】
また、本発明による蛍光画像取得装置においては、前記蛍光診断画像の前記妨害領域に対して例外表示処理を施す例外表示処理手段と、
該例外表示処理が施された蛍光診断画像を表示する表示手段とをさらに備えることが好ましい。
【００３６】
さらに、本発明による蛍光画像取得装置においては、前記蛍光診断画像取得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が好ましい。
【００３７】
なお、本発明による蛍光画像取得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。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、蛍光診断画像を取得するに際し、蛍光診断画像において、観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出するようにしたため、検出した妨害領域を他の領域と異なる色としたり、妨害領域を除去等して蛍光診断画像を表示することにより、妨害領域が病変組織であると診断するおそれがなくなる。したがって、蛍光診断画像を用いての診断を正確に行うことができることとなる。
【００３９】
また、白色光を観察部に照射することにより得られる反射光に基づいて観察部の通常画像を取得した場合、通常画像における妨害領域は通常画像内の他の領域とは色が異なるものとなる。したがって、通常画像の色情報に基づくことにより、妨害領域を正確に検出することができる。
【００４０】
また、励起光を妨害因子を含む観察部に照射することにより得られる蛍光の強度を複数の波長帯域において取得し、これら複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を算出した場合、妨害領域における蛍光演算値は病変組織に近い値となる。一方、観察部の妨害因子から発生する蛍光強度は正常組織の蛍光強度に近い値となる。したがって、蛍光の強度および上記蛍光演算値等の蛍光情報に基づくことにより、観察部における妨害領域と他の領域とを識別することができる。したがって、蛍光情報に基づくことにより、妨害領域を正確に検出することができる。
【００４１】
とくに、蛍光の強度および蛍光演算値に基づいて妨害領域を検出する際に、蛍光の強度および蛍光演算値のいずれか一方に基づいて仮妨害領域を検出し、さらにこの仮妨害領域において蛍光の強度および蛍光演算値の他方に基づいて妨害領域を検出することにより、仮妨害領域からの妨害領域の検出については、観察部の全領域についての蛍光情報から妨害領域を検出する場合と比較して、検出のための演算量を低減することができる。例えば、蛍光の強度に基づいて仮妨害領域を検出した場合、仮妨害領域についてのみ蛍光演算値に基づく妨害領域の検出を行えばよくなる。一方、蛍光演算値に基づいて仮妨害領域を検出した場合、仮妨害領域についてのみ蛍光強度に基づく妨害領域の検出を行えばよくなる。したがって、妨害領域検出のための演算量を低減して、より高速に妨害領域を検出することができる。
【００４２】
また、通常画像の色情報および蛍光情報に基づいて妨害領域を検出することにより、妨害領域検出のためのパラメータを増やすことができ、これにより妨害領域をより正確に検出することができる。
【００４３】
さらに、色情報および蛍光の強度または蛍光演算値を用いて妨害領域を検出する際に、色情報および蛍光の強度または蛍光演算値のいずれかに基づいて仮妨害領域を検出し、仮妨害領域において、仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて妨害領域を検出することにより、仮妨害領域からの妨害領域の検出については、観察部の全領域についての色情報および蛍光情報から妨害領域を検出する場合と比較して、検出のための演算量を低減することができ、その結果、より高速に妨害領域を検出することができる。
【００４４】
また、色情報、蛍光の強度および蛍光演算値を用いて妨害領域を検出する際に、色情報、蛍光の強度および蛍光演算値のいずれかに基づいて第１の仮妨害領域を検出し、第１の仮妨害領域において、第１の仮妨害領域の検出に用いた情報以外のいずれかの情報に基づいて第２の仮妨害領域を検出し、第２の仮妨害領域において、第１および第２の仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて妨害領域を検出することにより、第１の仮妨害領域からの第２の仮妨害領域の検出、および第２の仮妨害領域からの妨害領域の検出については、観察部の全領域についての色情報および蛍光情報から妨害領域を検出する場合と比較して、検出のための演算量を低減することができ、その結果、より高速に妨害領域を検出することができる。
【００４５】
さらに、蛍光診断画像を表示する際に、蛍光診断画像における妨害領域に対して例外表示処理を施すことにより、表示された蛍光診断画像を観察すれば、一見して妨害領域を視認することができる。したがって、妨害領域を病変組織と誤認するおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断をより正確に行うことができることとなる。
【００４６】
また、例えば、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明とした画像を、通常画像に重畳して表示すれば、この通常画像を観察すれば、一見して妨害領域を視認することができる。したがって、妨害領域の中にある病変組織を見落とすおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断を一層正確に行うことができることとなる。
【００４７】
【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は本発明の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図である。本発明の第１の実施形態による蛍光内視鏡装置は、励起光が照射された観察部から発せられた蛍光をイメージファイバにより２次元的に検出し、波長帯域が４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの蛍光から得られる狭帯域蛍光画像と波長帯域が４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの蛍光から得られる広帯域蛍光画像とを撮像し、両蛍光の光強度すなわち広帯域蛍光画像および狭帯域蛍光画像の各画素における画素値の除算値に基づいて色相画像を生成し、また白色光を照射された観察部の反射光からＩＲ反射画像を撮像し、ＩＲ反射光の光強度すなわちＩＲ反射画像の各画素の画素値に基づいて明度画像を生成し、両画像を合成した合成画像を蛍光診断画像としてモニタに表示するものである。
【００４８】
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、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡挿入部１００および画像処理部１からなる。
【００４９】
画像処理部１は、通常画像およびＩＲ反射画像撮像用の白色光Ｌ１（参照光Ｌ５を含む）および蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２を射出する光源を備える照明ユニット１１０、観察部１０についての波長帯域が異なる２種類の蛍光画像およびＩＲ反射画像を撮像して蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を得る撮像ユニット１２０、各蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の除算値を算出して除算値に基づいた色相画像データＨと、ＩＲ反射画像データＦ１により表されるＩＲ反射画像の各画素の画素値に基づいた明度画像データＶとを生成し、色相画像データＨおよび明度画像データＶを合成し、さらに後述する例外表示処理を施して処理済みの蛍光診断画像を表す処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成する蛍光診断画像生成ユニット１３０、通常画像を表す通常画像データＮおよび処理済み蛍光診断画像データＫＰ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１４０、後述する妨害領域の検出を行う妨害領域検出ユニット１５０、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１６０、画像処理ユニット１４０において処理された通常画像データＮを可視画像として表示するモニタ１７０、並びに画像処理ユニット１４０において処理された処理済み蛍光診断画像データＫＰを可視画像として表示するモニタ１８０から構成されている。
【００５０】
内視鏡挿入部１００は、内部に先端まで延びるライトガイド１０１、ＣＣＤケーブル１０２およびイメージファイバ１０３を備えている。ライトガイド１０１およびＣＣＤケーブル１０２の先端部、すなわち内視鏡挿入部１００の先端部には、照明レンズ１０４および対物レンズ１０５を備えている。また、イメージファイバ１０３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１０６を備えている。ＣＣＤケーブル１０２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１０７が接続され、ＣＣＤ撮像素子１０７には、プリズム１０８が取り付けられている。また、ＣＣＤ撮像素子１０７とプリズム１０８との間には、ＣＣＤ撮像素子１０７の各画素に対応させてＲ，Ｇ，Ｂのバンドパスフィルタがモザイク状に配列されたＲＧＢフィルタ１０９が配設されている。ライトガイド１０１は、多成分ガラスファイバである白色光ライトガイド１０１ａおよび石英ガラスファイバである励起光ライトガイド１０１ｂ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１０１ａおよび励起光ライトガイド１０１ｂは照明ユニット１１０へ接続されている。ＣＣＤケーブル１０２の一端は、画像処理ユニット１４０に接続され、イメージファイバ１０３の一端は、撮像ユニット１２０へ接続されている。
【００５１】
なお、Ｒ，Ｇ，ＢのバンドパスフィルタからなるＲＧＢフィルタ１０９に代えて、図２に示すように、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）およびＧ（グリーン）のバンドパスフィルタからなるＣＹＧフィルタを用いてもよい。
【００５２】
照明ユニット１１０は、通常画像およびＩＲ反射画像撮像用の白色光Ｌ１（近赤外光からなる参照光Ｌ５を含む）を発するハロゲンランプ等の白色光源１１１、白色光源１１１に電気的に接続された白色光源用電源１１２、白色光源１１１から射出された白色光を集光する白色光用集光レンズ１１３、蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２を発するＧａＮ系半導体レーザ１１４、ＧａＮ系半導体レーザ１１４に電気的に接続されている励起光用電源１１５、およびＧａＮ系半導体レーザ１１４から射出される励起光を集光する励起光用集光レンズ１１６を備えている。なお、参照光Ｌ５を射出する参照光源を白色光源１１１とは別個に設けるようにしてもよい。
【００５３】
撮像ユニット１２０は、イメージファイバ１０３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１２８、蛍光Ｌ３から励起光近傍の４２０ｎｍ以下の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ１２１、３種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ１２２、切換フィルタ１２２を回転させるモータ等のフィルタ回転装置１２４、切換フィルタ１２２を透過した反射光Ｌ６および蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２９、集光レンズ１２９により結像された反射光Ｌ６および蛍光Ｌ３により表されるＩＲ反射画像および蛍光画像を撮像するＣＣＤ撮像素子１２５、ＣＣＤ撮像素子１２５において取得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およびＩＲ反射画像データＦ１を得るＡ／Ｄ変換回路１２６を備えている。
【００５４】
図３は切換フィルタの構成を示す図である。図３に示すように、切換フィルタ１２２は、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである光学フィルタ１２３ａ、４８０ｎｍ±５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである光学フィルタ１２３ｂ、および７５０ｎｍ〜９００ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである光学フィルタ１２３ｃから構成されている。光学フィルタ１２３ａは、広帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタであり、光学フィルタ１２３ｂは、狭帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタであり、光学フィルタ１２３ｃは、ＩＲ反射画像撮像用の光学フィルタである。この切換フィルタ１２２は、観察部１０に白色光Ｌ１が照射されている場合には、光路上に光学フィルタ１２３ｃが配置され、観察部１０に励起光Ｌ２が照射されている場合には、光学フィルタ１２３ａまたは光学フィルタ１２３ｂが交互に配置されるように、フィルタ回転装置１２４を介してコントローラ１６０により制御されている。
【００５５】
蛍光診断画像生成ユニット１３０は、撮像ユニット１２０のＡ／Ｄ変換回路１２６において得られた２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を記憶する画像メモリ１３１、ＩＲ反射画像データＦ１により表されるＩＲ反射画像の各画素値の範囲とマンセル表色系における明度とを対応付けたルックアップテーブルが記憶され、このルックアップテーブルを参照してＩＲ反射画像データＦ１から明度画像データＶを求める明度演算部１３２、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の範囲とマンセル表色系の色相環における色相とを対応付けたルックアップテーブルが記憶され、このルックアップテーブルを参照して蛍光画像間の除算値から色相画像データＨを生成する色相演算部１３３、色相画像データＨおよび明度画像データＶを合成して蛍光診断画像を表す蛍光診断画像データＫ０を生成する画像合成部１３４、および蛍光診断画像における妨害領域に対して例外表示処理を施して処理済み蛍光診断画像データＫＰを得る例外表示処理部１３５から構成されている。
【００５６】
画像メモリ１３１は、図示省略した狭帯域蛍光画像データ記憶領域、広帯域蛍光画像データ記憶領域およびＩＲ反射画像データ記憶領域から構成され、励起光Ｌ２が照射され、狭帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタ１２３ａがイメージファイバ１０３を伝搬した蛍光Ｌ３の光路上に配置された状態で撮像された蛍光画像を表す狭帯域蛍光画像データＫ１は狭帯域蛍光画像データ記憶領域に記憶され、励起光Ｌ２が照射され、広帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタ１２３ｂがイメージファイバ１０３を伝搬した蛍光Ｌ３光路上に配置された状態で撮像された蛍光画像を表す広帯域蛍光画像データＫ２は広帯域蛍光画像画像データ記憶領域に記憶される。また参照光Ｌ５すなわち白色光Ｌ１が照射され、ＩＲ反射画像撮像用の光学フィルタ１２３ｃがイメージファイバ１０３を伝搬した反射光Ｌ６すなわち反射光Ｌ４の光路上に配置された状態で撮像されたＩＲ反射画像を表すＩＲ反射画像データＦ１はＩＲ反射画像データ記憶領域に記憶される。
【００５７】
例外表示処理部１３５は、蛍光診断画像データＫ０により表される蛍光診断画像の妨害領域に対して例外表示処理を施す。この例外表示処理は、蛍光診断画像に含まれる妨害領域を、妨害領域以外の他の領域とは異なる態様にて表示するための処理である。具体的には、妨害領域に対応する画素値を他の領域が取り得ない色に変換する。例えば、蛍光診断画像が、観察部１０における正常組織から病変組織の変化に応じて、緑色から黄色を経て赤色に変化する場合には、妨害領域が青色となるように妨害領域に対応する各画素値を変換する。なお、妨害領域の色を背景と同一色となるようにしてもよく、妨害領域を透明としてもよい。あるいは、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明としてもよい。また、本実施形態においては、蛍光診断画像は有彩色であるため、妨害領域を無彩色となるようにしてもよい。なお、蛍光診断画像が無彩色である場合には、妨害領域を有彩色とすればよい。
【００５８】
さらに、妨害領域内の画像を階調表示してもよい。具体的には、観察部１０が取り得る色情報の平均値Ｃaveおよび標準偏差Ｃstdを予め算出しておき、妨害領域内の各画素の画素値Ｃxyについてのマハラノビス距離Ｃｍを下記の式（１）により算出する。
Ｃｍ＝（Ｃxy−Ｃave）2／Ｃstd （１）
【００５９】
式（１）により算出されたマハラノビス距離Ｃｍは、観察部１０の平均的な色から外れ妨害領域である可能性が高いほど大きくなる。したがって、マハラノビス距離Ｃｍの値に対して階調を割り当てることにより、妨害領域を妨害因子である可能性の大きさに応じて階調表示することができる。なお、階調表示に代えて、マハラノビス距離Ｃｍの大きさに応じて、妨害領域に等高線を設定して等高線表示することも可能である。
【００６０】
さらに、蛍光診断画像において病変組織と見なせる部分に矢印等のマーカを表示する場合があるが、このような表示を行う場合、例外表示処理としては妨害領域にはマーカを付与しないような処理としてもよい。
【００６１】
なお、蛍光診断画像生成ユニット１３０は、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される各蛍光画像の相対応する画素値間の除算値に基づいて処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成するものであってもよく、いずれか一方の蛍光画像の画素値とＩＲ反射画像の画素値との比率を除算により求め、その除算値に基づいて処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成するものであってもよい。また、蛍光画像間の除算値または蛍光画像とＩＲ反射画像との除算値に色の情報を割り当て、その色の違いにより観察部１０の病変状態を表す処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成するものであってもよい。
【００６２】
また、ＩＲ反射画像データＦ１を用いて蛍光診断画像データＫ０を生成する際には、ＩＲ反射画像データＦ１に代えて、通常画像データＮに含まれるＲの色データあるいは通常画像データＮから算出された輝度データを用いてもよい。また、後述するように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光を観察部１０に照射して通常画像を撮像する場合には、Ｒ光の反射光に基づく色データをＩＲ反射画像データＦ１に代えて用いてもよい。
【００６３】
画像処理ユニット１４０は、ＣＣＤ撮像素子１０７において取得された撮像信号からカラー画像である通常画像をアナログの通常画像データとして生成する信号処理回路１４１、信号処理回路において生成された通常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１４２、通常画像データＮを記憶する通常画像メモリ１４３、通常画像メモリ１４３から出力された通常画像データＮおよび蛍光診断画像生成ユニット１３０において生成された処理済み蛍光診断画像データＫＰをビデオ信号に変換するビデオ信号処理回路１４４を備えている。
【００６４】
妨害領域検出ユニット１５０においては、通常画像データＮにより表される通常画像の色情報に基づいて、観察部１０において血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着した領域を表す妨害領域を検出するものである。ここで、色情報としては、例えば、顕色系（ＨＳＢ／ＨＶＣ／Ｌａｂ／Ｌｕｖ／Ｌａ*ｂ*／Ｌｕ*ｖ*色空間）や混色系（ＸＹＺ色空間）の色相、彩度、色度（色相および彩度）、ＴＶ信号等に代表される映像信号の色差（例えばＮＴＳＣ信号のＹＩＱのＹＩＱ、ＹＣｂＣｒのＣｂＣｒ等）、各色データ（Ｒ，Ｇ，ＢまたはＣ，Ｍ，Ｙ，Ｇ）の混合比率等を用いることができる。
【００６５】
具体的には、色相を色情報として用いた場合、観察部１０が正常組織である場合および病変組織である場合には、通常画像は特定の色相の範囲に存在する。一方、妨害因子が存在する場合には、通常画像における妨害因子の色相は正常組織の色相からも病変組織の色相からも外れたものとなる。したがって、通常画像データＮに基づいて通常画像の各画素における色相を算出し、各画素の色相が予め定められた特定範囲から外れたか否かを判断し、特定範囲から外れた画素からなる領域を妨害領域として検出する。
【００６６】
また、色度を色情報として用いた場合、観察部１０が正常組織である場合および病変組織である場合には、通常画像は色度図上において特定の色度範囲に存在する。一方、妨害因子が存在する場合には、通常画像における妨害因子の色度は正常組織の色度範囲からも病変組織の色度範囲からも外れたものとなる。したがって、通常画像データＮに基づいて通常画像の各画素における色度を算出し、各画素の色度が予め定められた特定範囲から外れたか否かを判断し、特定範囲から外れた画素からなる領域を妨害領域として検出する。
【００６７】
なお、通常画像データＮは、Ｒ，Ｇ，Ｂ（またはＣ，Ｙ，Ｇ）の各色データからなるものであるため、各色データを用いれば色相および色度を容易に算出することができる。一方、色差を色情報として妨害領域を検出する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂ（またはＣ，Ｙ，Ｇ）の各色データから色差信号を算出すればよい。ところで、本実施形態におけるビデオ信号処理回路１４４においては、通常画像データＮを輝度および色差からなるビデオ信号に変換しているものである。したがって、色差を色情報とする場合には、ビデオ信号処理回路１４４において、通常画像データＮをビデオ信号に変換することにより得られる色差を用いて、妨害領域検出ユニット１５０において妨害画素を検出することにより、妨害領域検出ユニット１５０において色差を算出する演算を省略することができる。
【００６８】
次いで、第１の実施形態の動作について説明する。まず、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、その後で妨害画素の検出、蛍光診断画像の合成および処理済み蛍光診断画像の表示の動作について説明する。
【００６９】
第１の実施形態による実施形態においては、通常画像およびＩＲ反射画像の撮像と、蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。通常画像およびＩＲ反射画像の撮像時には、コントローラ１６０からの信号に基づいて白色光源用電源１１２が駆動され、白色光源１１１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１１３を経て白色光ライトガイド１０１ａに入射され、内視鏡挿入部１００の先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１０へ照射される。
【００７０】
白色光Ｌ１の反射光Ｌ４は対物レンズ１０５によって集光され、プリズム１０８において反射されて、ＲＧＢフィルタ１０９を透過してＣＣＤ撮像素子１０７に結像される。
【００７１】
信号処理回路１４１においては、ＣＣＤ撮像素子１０７において撮像された反射光Ｌ４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１４２へ入力され、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１４３に記憶される。通常画像メモリ１４３に記憶された通常画像データＮは、ビデオ信号処理回路１４４によってビデオ信号に変換された後にモニタ１７０に入力され、モニタ１７０に可視画像として表示される。上記一連の動作は、コントローラ１６０によって制御される。
【００７２】
一方、同時に白色光Ｌ１の反射光Ｌ４（参照光Ｌ５の反射光Ｌ６を含む）は、集光レンズ１０６により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射され、イメージファイバ１０３を経て、コリメートレンズ１２８により集光され、励起光カットフィルタ１２１および切換フィルタ１２２の光学フィルタ１２３ｃを透過する。
【００７３】
光学フィルタ１２３ｃは、波長帯域７５０ｎｍ〜９００ｎｍの光のみを透過させるバンドパスフィルタであるため、光学フィルタ１２３ｃにおいては参照光Ｌ５の反射光Ｌ６のみが透過する。
【００７４】
光学フィルタ１２３ｃを透過した反射光Ｌ６は、ＣＣＤ撮像素子１２５において受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５において光電変換されることにより得られたアナログのＩＲ反射画像データは、Ａ／Ｄ変換回路１２６においてデジタル信号に変換された後、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１のＩＲ反射画像記憶領域にＩＲ反射画像データＦ１として記憶される。
【００７５】
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１６０からの信号に基づいて励起光用電源１１５が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ１１４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１１６を透過し、励起光ライトガイド１０１ｂに入射され、内視鏡挿入部先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１０へ照射される。
【００７６】
励起光Ｌ２が照射されることにより観察部１０から発生する蛍光Ｌ３は、集光レンズ１０６により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射され、イメージファイバ１０３を経てコリメートレンズ１２８により集光され、励起光カットフィルタ１２１および切換フィルタ１２２の光学フィルタ１２３ａおよび１２３ｂを透過する。
【００７７】
光学フィルタ１２３ａは、波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ１２３ａを透過した蛍光Ｌ３は、広帯域蛍光画像を表すものとなる。光学フィルタ１２３ｂは、波長帯域４８０±５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ１２３ｂを透過した蛍光Ｌ３は、狭帯域蛍光画像を表すものとなる。
【００７８】
広帯域蛍光画像および狭帯域蛍光画像を表す蛍光Ｌ３は、ＣＣＤ撮像素子１２５において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路１２６においてデジタル信号に変換され、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１の広帯域蛍光画像記憶領域および狭帯域蛍光画像記憶領域にそれぞれ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として記憶される。
【００７９】
以下、蛍光診断画像生成ユニット１３０における処理済み蛍光診断画像データＫＰの生成動作を説明する。まず、明度演算部１３２においては、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、信号強度とルックアップテーブルとを用いて、マンセル表色系における明度を定め、これを明度画像データＶとして画像合成部１３４に出力する。
【００８０】
蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３においては、画像メモリ１３１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、その除算値と予め記憶されているルックアップテーブルとを用いて、マンセル表色系における色相（Ｈｕｅ）を定め、これを色相画像データＨとして画像合成部１３４に出力する。
【００８１】
画像合成部１３４においては、色相画像データＨおよび明度画像データＶが合成され、蛍光診断画像を表す蛍光診断画像データＫ０が生成される。なお、画像をカラー表示する場合に、色の３属性である、色相、明度および彩度が必要であるため、画像合成の際には、マンセル表色系における彩度Ｓ（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）として、各色相、明度毎の最大値を設定する。なお、蛍光診断画像データＫ０はＲＧＢ変換がなされ、ＲＧＢ各色からなるカラー画像を表すものとなる。
【００８２】
一方、妨害領域検出ユニット１５０においては、通常画像データＮにより表される通常画像の色情報に基づいて観察部１０に付着した妨害因子を表す妨害領域が検出される。そして、蛍光診断画像生成ユニット１３０の例外表示処理部１３５において、蛍光診断画像データＫ０により表される蛍光診断画像における妨害領域に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる。
【００８３】
以下、妨害領域の検出から例外表示処理までの動作をフローチャートを用いて説明する。図４は妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。まず、通常画像の各画素における色情報が妨害領域検出ユニット１５０において算出され（ステップＳ１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ２）。ステップＳ２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、その画素に対応する蛍光診断画像の画素に対しては何ら処理は施されない（ステップＳ３）。ステップＳ２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、その画素に対応する蛍光診断画像の画素に対して例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ４）。
【００８４】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力される。ビデオ信号処理回路１４４によってビデオ信号に変換された処理済み蛍光診断画像データＫＰは、モニタ１８０に入力され、モニタ１８０に可視画像として表示される。モニタ１８０に表示された処理済み蛍光診断画像においては、妨害領域について例外表示処理が施されている。
【００８５】
このように、本実施形態によれば、蛍光診断画像において妨害領域を検出するようにしたため、検出した妨害領域に対して例外表示処理を施して得られた処理済み蛍光診断画像をモニタ１８０に表示することにより、蛍光診断画像に含まれる妨害領域を一見して認識することが可能となる。したがって、妨害領域が病変組織であると診断するおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断を正確に行うことができることとなる。
【００８６】
また、例えば、例外表示処理として、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明とする処理を施して得られた処理済み蛍光診断画像を、通常画像に重畳して、この通常画像をモニタ１８０に表示すれば、この通常画像を観察することにより、通常画像に含まれる妨害領域を一見して認識することが可能となる。したがって、妨害領域に含まれる病変組織を見落とすおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断を一層正確に行うことができることとなる。
【００８７】
さらに、複数種類の例外表示処理から、所望の例外表示処理を外部スイッチ等を用いて選択可能な構成とすれば、本装置の利便性が一層向上する。例えば通常の診断時には、蛍光診断画像に含まれ妨害領域を無彩色とし、その他の部分を有彩色とした蛍光診断画像を表示することにより、妨害領域が病変組織であると診断されることを防止し、一方診断終了の直前に、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明とする処理を施して得られた処理済み蛍光診断画像を、通常画像に重畳して表示することにより、妨害領域に含まれる病変組織を見落とすことを防止できる。
【００８８】
また、妨害領域は他の領域とは色が異なるため、通常画像の色情報に基づいて妨害領域を検出することにより、妨害領域を正確に検出することができる。
【００８９】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は本発明の第２の実施形態による蛍光画像取得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５に示すように、本発明の第２の実施形態による内視鏡装置は、通常画像の色情報に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５０に代えて、蛍光の強度および２つの蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の比率すなわち除算値に基づいて、妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５１を備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００９０】
ここで、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の画素値の除算値（以下蛍光演算値とする）は、妨害領域においては正常組織の値よりも小さく、病変組織に近い値となる。一方、妨害領域における蛍光強度は正常組織の蛍光強度に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５０においては、蛍光画像データＫ１，Ｋ２から蛍光演算値を算出し、蛍光演算値が予め定められたしきい値Ｔｈ１以下であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ１以下となる画素についてのみ、蛍光強度すなわち蛍光画像データＫ１またはＫ２により表される蛍光画像の画素値が予め定められたしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ２以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。なお、妨害領域検出ユニット１５１においては、蛍光演算値を算出することなく、蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３において算出される蛍光画像間の除算値を用いるようにしてもよい。
【００９１】
次いで、第２の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、ＩＲ反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【００９２】
図６は、第２の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の比率すなわち蛍光演算値が妨害領域検出ユニット１５１において算出され（ステップＳ１１）、蛍光画像の各画素における蛍光演算値がしきい値Ｔｈ１以下であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ１３）。ステップＳ１２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、画素値がしきい値Ｔｈ２以上であるか否かが判断される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ１３）。ステップＳ１４が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ１５）。
【００９３】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【００９４】
なお、上記第２の実施形態においては、ステップＳ１２において蛍光演算値がしきい値Ｔｈ１以下となった画素についてのみ、ステップＳ１４においてその画素値がしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判断しているが、先にステップＳ１４の判断を行い、ステップＳ１４が肯定された画素についてのみ、蛍光演算値を算出してステップＳ１１の処理およびステップＳ１２の判断を行ってもよい。また、全ての画素についてステップＳ１１の処理、ステップＳ１２の判断およびステップＳ１４の判断を並列に行い、蛍光演算値がしきい値Ｔｈ１以下かつ画素値がしきい値Ｔｈ２以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【００９５】
また、第２の実施形態において、妨害領域内の画像を階調表示する場合には、まず、観察部１０が取り得る蛍光強度の平均値ＦＬaveおよび標準偏差ＦＬstdを予め算出しておき、妨害領域内の各画素の画素値ＦＬxyについてのマハラノビス距離Ｆｍを下記の式（２）により算出する。
Ｆｍ＝（ＦＬxy−ＦＬave）2／ＦＬstd （２）
【００９６】
式（２）により算出されたマハラノビス距離Ｆｍは、観察部１０の平均的な蛍光強度から外れ妨害領域である可能性が高いほど大きくなる。したがって、マハラノビス距離Ｆｍの値に対して階調を割り当てることにより、妨害領域を妨害因子である可能性の大きさに応じて階調表示することができる。なお、階調表示に代えて、マハラノビス距離Ｆｍの大きさに応じて、妨害領域に等高線を設定して等高線表示することも可能である。
【００９７】
さらに、上記第２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を行っているが、図７に示すように、ライトガイド１０１、イメージファイバ１０３、照明レンズ１０４、および集光レンズ１０６のみを備えた内視鏡挿入部１００′、ＧａＮ系半導体レーザ１１４、励起光用電源１１５、および励起光用集光レンズ１１６のみを備えた照明ユニット１１０′、切換フィルタ１２２に代えて、光学フィルタ１２３ａ，１２３ｂのみからなる切換フィルタ１２２′を備えた撮像ユニット１２０′、画像メモリ１３１、蛍光演算値を算出する演算部１３７、および蛍光演算値により表される演算画像における妨害領域に対して例外表示処理を施して処理済み蛍光診断画像データＫＰを得る例外表示処理部１３５からなる蛍光診断画像生成ユニット１３０′、ビデオ信号処理回路１４４のみを備えた画像処理ユニット１４０′、コントローラ１６０、並びに蛍光診断画像を表示するモニタ１８０のみを備え、蛍光画像の撮影のみを行って蛍光演算値を算出し、この蛍光演算値を蛍光診断画像として表示する蛍光内視鏡装置においても、第２の実施形態と同様に妨害領域を検出して、例外表示処理を行うことができる。
【００９８】
次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は本発明の第３の実施形態による蛍光画像取得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３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８に示すように、本発明の第３の実施形態による内視鏡装置は、通常画像の色情報に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５０に代えて、通常画像の色情報および蛍光の強度に基づいて、妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５２を備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００９９】
ここで、通常画像において妨害領域の色は、正常組織および病変組織のいずれとも異なるものとなる。また、妨害領域における蛍光強度（すなわち蛍光画像の画素値）は正常組織の蛍光強度に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５２においては、通常画像の色情報が予め定められた特定範囲外であるか否かを判断し、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素値が予め定められたしきい値Ｔｈ３以上であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ３以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。
【０１００】
次いで、第３の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【０１０１】
図９は、第３の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、通常画像の各画素における色情報が算出され（ステップＳ２１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ２２）。ステップＳ２２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ２３）。ステップＳ２２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、通常画像における色情報が特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、画素値がしきい値Ｔｈ３以上であるか否かが判断される（ステップＳ２４）。ステップＳ２４が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ２３）。ステップＳ２４が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ２５）。
【０１０２】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【０１０３】
なお、上記第３の実施形態においては、ステップＳ２２において色情報が特定範囲外となった画素についてのみ、ステップＳ２４において蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ３以上であるか否かを判断しているが、先にステップＳ２４の判断を行い、ステップＳ２４が肯定された画素についてのみ、色情報を算出してステップＳ２２の判断を行ってもよい。また、全ての画素についてステップＳ２２の判断およびステップＳ２４の判断を並列に行い、通常画像の色情報が特定範囲外かつ蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ３以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【０１０４】
なお、第３の実施形態において、妨害領域内の画像を階調表示あるいは等高線表示する場合には、まず、上記式（１）または式（２）を用いてマハラノビス距離Ｃｍ，Ｆｍを求め、これに階調を割り当てるあるいは等高線を設定すればよい。また、下記の式（３）に示すように、マハラノビス距離Ｃｍ，Ｆｍを重み付け加算した総合距離Ｇｍを求め、総合距離Ｇｍの値に階調を割り当てるあるいは総合距離Ｇｍの値に応じて等高線を設定してもよい。
Ｇｍ＝α・Ｃｍ＋β・Ｆｍ （３）
但し、α、β：重み係数
【０１０５】
次いで、本発明の第４の実施形態について説明する。本発明の第４の実施形態による蛍光内視鏡装置は、図８に示す本発明の第３の実施形態による蛍光内視鏡装置において、妨害領域検出ユニット１５２に代えて、通常画像の色情報および２つの蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の比率すなわち除算値に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５３を備えた点が第３の実施形態と異なる。
【０１０６】
ここで、通常画像において妨害領域の色は、正常組織および病変組織のいずれとも異なるものとなる。また、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の画素値の除算値（以下蛍光演算値とする）は、妨害領域においては、正常組織の値よりも小さく、病変組織に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５３においては、通常画像の色情報が予め定められた特定範囲外であるか否かを判断し、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、蛍光画像データＫ１，Ｋ２から蛍光演算値を算出し、蛍光演算値が予め定められたしきい値Ｔｈ４以下であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ４以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。なお、妨害領域検出ユニット１５３においては、蛍光演算値を算出することなく、蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３において算出される蛍光画像間の除算値を用いるようにしてもよい。
【０１０７】
次いで、第４の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【０１０８】
図１０は、第４の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、通常画像の各画素における色情報が算出され（ステップＳ３１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ３２）。ステップＳ３２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ３３）。ステップＳ３２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、通常画像における色情報が特定範囲外となった画素に対応する画素についてのみ、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すなわち蛍光演算値が算出される（ステップＳ３４）。そして、蛍光演算値がしきい値Ｔｈ４以下であるか否かが判断される（ステップＳ３５）。ステップＳ３５が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ３３）。ステップＳ３５が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ３６）。
【０１０９】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【０１１０】
なお、上記第４の実施形態においては、ステップＳ３２において色情報が特定範囲外となった画素についてのみ、ステップＳ３４において蛍光演算値を算出し、ステップＳ３５において蛍光演算値がしきい値Ｔｈ４以下であるか否かを判断しているが、先にステップＳ３４の処理およびステップＳ３５の判断を行い、ステップＳ３５が肯定された画素についてのみ、通常画像の色情報を算出するステップＳ３２の判断を行ってもよい。また、全ての画素についてステップＳ３２の判断、ステップＳ３４の処理およびステップＳ３５の判断を並列に行い、通常画像の色情報が特定範囲外かつ蛍光演算値がしきい値Ｔｈ４以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【０１１１】
次いで、本発明の第５の実施形態について説明する。本発明の第５の実施形態による蛍光内視鏡装置は、図８に示す本発明の第３の実施形態による蛍光内視鏡装置において、妨害領域検出ユニット１５２に代えて、通常画像の色情報、蛍光の強度および２つの蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の比率すなわち除算値に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５４を備えた点が第３の実施形態と異なる。
【０１１２】
ここで、通常画像において妨害領域の色は、正常組織および病変組織のいずれとも異なるものとなる。また、妨害領域において得られる蛍光強度は正常組織の蛍光強度に近い値となる。さらに、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の画素値の除算値（以下蛍光演算値とする）は、妨害領域においては、正常組織の値よりも小さく、病変組織に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５４においては、通常画像の色情報が予め定められた特定範囲外であるか否かを判断し、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素値が予め定められたしきい値Ｔｈ５以上であるか否かを判断し、さらに、しきい値Ｔｈ５以上となった画素についてのみ蛍光画像データＫ１，Ｋ２から蛍光演算値を算出し、蛍光演算値が予め定められたしきい値Ｔｈ６以下であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ６以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。なお、妨害領域検出ユニット１５４においては、蛍光演算値を算出することなく、蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３において算出される蛍光画像間の除算値を用いるようにしてもよい。
【０１１３】
次いで、第５の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【０１１４】
図１１は、第５の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図１１に示すように、まず、通常画像の各画素における色情報が算出され（ステップＳ４１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ４２）。ステップＳ４２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ４３）。ステップＳ４２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、通常画像における色情報が特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、画素値がしきい値Ｔｈ５以上であるか否かが判断される（ステップＳ４４）。ステップＳ４４が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ４３）。ステップＳ４４が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性がさらに高いことから、画素値がしきい値Ｔｈ５以上となった画素についてのみ、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すなわち蛍光演算値が算出される（ステップＳ４５）。そして、蛍光演算値がしきい値Ｔｈ６以下であるか否かが判断される（ステップＳ４６）。ステップＳ４６が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ４３）。ステップＳ４６が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ４７）。
【０１１５】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【０１１６】
なお、上記第５の実施形態においては、ステップＳ４２において色情報が特定範囲外となった画素についてのみ、ステップＳ４４において蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ５以上であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ５以上となった画素についてのみステップＳ４５において蛍光演算値を算出し、ステップＳ４６において蛍光演算値がしきい値Ｔｈ６以下であるか否かを判断しているが、いずれのステップを先に行ってもよい。例えば、ステップＳ４４の判断、ステップＳ４２の判断、ステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断をこの順序で行ってもよく、ステップＳ４４の判断、ステップＳ４５の処理、ステップＳ４６の判断およびステップＳ４２の判断をこの順序で行ってもよい。さらには、ステップＳ４５の処理、ステップＳ４６の判断、ステップＳ４２の判断およびステップＳ４４の判断をこの順序で行ってもよく、ステップＳ４５の処理、ステップＳ４６の判断、ステップＳ４４の判断およびステップＳ４２の判断をこの順序で行ってもよい。
【０１１７】
また、全ての画素についてステップＳ４２の判断、ステップＳ４４の判断、並びにステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を並列に行い、通常画像の色情報が特定範囲外、かつ蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ５以上かつ蛍光演算値がしきい値Ｔｈ６以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【０１１８】
さらに、ステップＳ４２の判断を行った後に、ステップＳ４４の判断、並びにステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を並列に行ってもよく、ステップＳ４４の判断を行った後に、ステップＳ４２の判断、並びにステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を並列に行ってもよく、さらに、ステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を行った後に、ステップＳ４２の判断およびステップＳ４４の判断を並列に行ってもよい。
【０１１９】
なお、上記第１から第５の実施形態においては、色情報が特定範囲外となったか否かの判断、蛍光画像の画素値がしきい値以上であるか否かの判断および／または蛍光演算値がしきい値以下であるか否かの判断を行う際に、通常画像および／または蛍光画像の各画素を間引いて行ってもよい。このように画素を間引いて判断を行うことにより、処理の高速化を図ることができる。なお、このような判断を行った後、検出された妨害領域についてのみ画素を間引くことなく判断を行うことが好ましい。
【０１２０】
また、上記第１から第５の実施形態において、観察部１０にＲ光、Ｇ光、Ｂ光、参照光および励起光を順次照射して通常画像、ＩＲ反射画像および蛍光画像の撮影を行うことも可能である。以下これを第６の実施形態として説明する。図１２は本発明の第６の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の構成を示す概略図である。なお、第６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１２に示すように、本発明の第６の実施形態による内視鏡装置は、内視鏡挿入部２００および画像処理部２からなる。
【０１２１】
内視鏡挿入部２００は、第１の実施形態における内視鏡挿入部１００を構成するライトガイド１０１、イメージファイバ１０３、照明レンズ１０４、および集光レンズ１０６と同様のライトガイド２０１、イメージファイバ２０３、照明レンズ２０４、および集光レンズ２０６を備える。
【０１２２】
画像処理部２は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光（以下照明光Ｌ１′とする、参照光Ｌ５および励起光Ｌ２を順次射出する照明ユニット２１０、観察部１０についての通常画像、波長帯域が異なる２種類の蛍光画像およびＩＲ反射画像を撮像して通常画像データＮ、蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を得る撮像ユニット２２０、蛍光診断画像生成ユニット１３０、通常画像を表す通常画像データＮおよび処理済み蛍光診断画像データＫＰ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、妨害領域検出ユニット１５０、コントローラ２６０およびモニタ１７０，１８０から構成されている。
【０１２３】
照明ユニット２１０は、白色光を射出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ている白色光源用電源２１２、白色光源２１１から射出される白色光を集光する集光レンズ２１３、白色光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光、参照光Ｌ５および励起光Ｌ２に順次色分解するための回転フィルタ２１４、および回転フィルタ２１４を回転させるモータ２１５を備えている。
【０１２４】
図１３は回転フィルタの構成を示す図である。図１３に示すように、回転フィルタ２１４は、Ｒ，Ｇ，Ｂ、７５０ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外域（ＩＲ）および４１０ｎｍの励起光の波長域の光を透過するフィルタ要素２１４ａ〜２１４ｅからなる。
【０１２５】
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Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の反射光Ｌ４、参照光Ｌ５の反射光Ｌ６および蛍光Ｌ３を結像系に導くコリメートレンズ２２８、反射光Ｌ４，Ｌ６および蛍光Ｌ３から励起光近傍の４２０ｎｍ以下の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ２２１、励起光カットフィルタ２２１を透過した反射光Ｌ４，Ｌ６および蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ２２９、集光レンズ２２９により結像された反射光Ｌ４，Ｌ６および蛍光Ｌ３により表される通常画像、ＩＲ反射画像および蛍光画像を撮像するモザイクフィルタ２２７がオンチップされたＣＣＤ撮像素子２２５、ＣＣＤ撮像素子２２５において取得された撮像信号をデジタル化して通常画像データＮ、２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を得るＡ／Ｄ変換回路２２６、並びに通常画像データＮを記憶する通常画像メモリ２２４を備えている。
【０１２６】
図１４はモザイクフィルタ２２７の構成を示す図である。図１４に示すように、モザイクフィルタ２２７は、４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長域の全波長域の光を透過させる広帯域フィルタ要素２２７ａおよび４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長域の光を透過させる狭帯域フィルタ要素２２７ｂが交互に組み合わされ、各帯域フィルタ要素２２７ａ，２２７ｂはＣＣＤ撮像素子２２５の画素に一対一で対応している。
【０１２７】
なお、回転フィルタ２１４が回転することにより、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光、近赤外光および励起光の観察部１０への照射が繰り返される。ここで、観察部１０にＲ光、Ｇ光、Ｂ光および参照光Ｌ５が照射されている間は、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａを透過した光学像のみをＣＣＤ撮像素子２２５において検出し、励起光Ｌ２が照射されている間は広帯域フィルタ要素２２７ａおよび狭帯域フィルタ要素２２７ｂをそれぞれ透過した蛍光像をＣＣＤ撮像素子２２５において検出する。
【０１２８】
画像処理ユニット２４０は、第１の実施形態のビデオ信号処理回路１４４と同様のビデオ信号処理回路２４４を備える。
【０１２９】
以下、第６の実施形態による内視鏡装置の動作について説明する。なお、蛍光診断画像の合成、妨害画素の検出、および処理済み蛍光診断画像の表示動作については、第１の実施形態と同一であるため、ここでは説明を省略し、通常画像の撮像、通常画像の表示、ＩＲ反射画像の撮像および蛍光画像の撮像についてのみ説明する。
【０１３０】
第６の実施形態による蛍光内視鏡装置においては、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の観察部１０への照射による通常画像の撮像、ＩＲ反射画像の撮像並びに蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。このために、照明ユニット２１０における回転フィルタ２１４を回転させ、白色光源２１１から射出される白色光を、回転フィルタ２１４を透過させることにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光、参照光Ｌ５および励起光Ｌ２が順次観察部１０に照射される。
【０１３１】
まず、通常画像を表示する際の動作を説明する。まず、Ｒ光が観察部１０へ照射され、観察部１０において反射されたＲ光による反射光Ｌ１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２２８により集光され、励起光カットフィルタ２２１を透過し、集光レンズ２２９により集光され、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａを透過してＣＣＤ撮像素子２２５において受光される。
【０１３２】
ＣＣＤ撮像素子２２５において受光されたＲ光の反射光Ｌ４は、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２６においてデジタル信号に変換され、通常画像メモリ２２４のＲ画像データの記憶領域に記憶される。
【０１３３】
所定時間が経過すると、回転フィルタ２１４が回転して白色光源２１１から射出される白色光の光路上にあるフィルタ要素がＲ光用のフィルタ要素２１４ａからＧ光用のフィルタ要素２１４ｂに切り替わり、同様の動作によりＧ画像データが取得される。さらに、所定時間が経過すると回転フィルタ２１４が回転してフィルタ要素がＢ光用のフィルタ要素２１４ｃ切り替わり、Ｂ画像データが取得される。Ｇ画像データおよびＢ画像データは通常画像メモリ２２４のＧ画像データの記憶領域およびＢ画像データの記憶領域にそれぞれ記憶される。
【０１３４】
３色の画像データが通常画像メモリ２２４に記憶されると、表示タイミングに合わせて同時化されて通常画像データＮとして出力され、ビデオ信号処理回路２４４においてビデオ信号に変換されてモニタ１７０に入力され、モニタ１７０に可視画像として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２６０によって制御される。
【０１３５】
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。回転フィルタ２１４はコントローラ２６０からの信号に基づいて引き続き回転されており、フィルタ要素２１４ｃに続いてフィルタ要素２１４ｄが白色光源２１１から射出される白色光の光路上に位置する。これにより、観察部１０には近赤外光である参照光Ｌ５が照射される。
【０１３６】
観察部１０において反射された参照光Ｌ５による反射光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２２８により集光され、励起光カットフィルタ２２１を透過し、集光レンズ２２９により集光され、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａを透過してＣＣＤ撮像素子２２５において受光される。
【０１３７】
ＣＣＤ撮像素子２２５において受光された反射光Ｌ６は、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２６においてデジタル信号に変換され、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１のＩＲ反射画像記憶領域にＩＲ反射画像データＦ１として記憶される。
【０１３８】
次に、蛍光画像を撮像する場合の動作について説明する。回転フィルタ２１４はコントローラ２６０からの信号に基づいて引き続き回転されており、フィルタ要素２１４ｄに続いてフィルタ要素２１４ｅが白色光源２１１から射出される白色光の光路上に位置する。これにより、観察部１０には励起光Ｌ２が照射される。
【０１３９】
励起光Ｌ２を照射されることにより観察部１０から発生する蛍光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２２８により集光され、励起光カットフィルタ２２１を透過し、集光レンズ２２９により集光され、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａおよび狭帯域フィルタ要素２２７ｂを透過してＣＣＤ撮像素子２２５において受光される。
【０１４０】
ＣＣＤ撮像素子２２５においては、蛍光Ｌ３が広帯域フィルタ要素２２７ａおよび狭帯域フィルタ要素２２７ｂにそれぞれ対応する画素毎に光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２６においてデジタル信号に変換され、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１の広帯域蛍光画像記憶領域および狭帯域蛍光画像記憶領域にそれぞれ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として記憶される。
【０１４１】
そして、第１の実施形態と同様に、蛍光診断画像生成ユニット１３０の画像合成部１３４において、蛍光診断画像データＫ０が合成される。一方、妨害領域検出ユニット１５０において、通常画像の色情報に基づいて妨害領域が検出され、例外表示処理部１３５において妨害領域に対して例外表示処理が施されて処理済み蛍光診断画像データＫＰが生成される。処理済み蛍光診断画像データＫＰは、ビデオ信号処理回路２４４においてビデオ信号に変換されてモニタ１８０に入力され、可視画像として表示される。
【０１４２】
なお、第２から第５の実施形態についても上記と同様に、照明ユニット１１０、撮像ユニット１２０および画像処理ユニット１４０に代えて、照明ユニット２１０、撮像ユニット２２０および画像処理ユニット２４０を用いることが可能である。
【０１４３】
また、上記第１から第６の実施形態においては、蛍光画像を撮像するためのＣＣＤ撮像素子を画像処理部内に設置しているが、図１４に示すモザイクフィルタ２２７をオンチップしたＣＣＤ撮像素子を、内視鏡挿入部の先端に設置してもよい。さらに、ＣＣＤ撮像素子を、例えば特開平７−１７６７２１号公報に記載されたように、増倍率制御信号に基づいた増倍率により、撮像された信号電荷を増倍する電荷増倍型のＣＣＤ撮像素子とすれば、より高感度で蛍光画像の撮像を行うことができ、さらには蛍光画像のノイズを低減することができる。
【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画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図２】ＣＹＧフィルタの構成を示す図
【図３】切換フィルタの構成を示す図
【図４】第１の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図６】第２の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図７】本発明の第２の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の変形例を示す概略構成図
【図８】本発明の第３の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図９】第３の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図１０】第４の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図１１】第５の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図１２】本発明の第６の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１３】回転フィルタの構成を示す図
【図１４】モザイクフィルタの構成を示す図
【図１５】正常組織および病変組織の蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【図１６】正常組織および病変組織の規格化蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【図１７】正常組織および残渣の蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【図１８】正常組織および残渣の規格化蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【符号の説明】
１，２ 画像処理部
１０ 観察部
１００，２００ 内視鏡挿入部
１１０，２１０ 照明ユニット
１２０，２２０ 撮像ユニット
１３０ 蛍光診断画像生成ユニット
１３１ 画像メモリ
１３２ 明度演算部
１３３ 色相演算部
１３４ 画像合成部
１３５ 例外表示処理部
１４０，２４０ 画像処理ユニット
１５０，１５１，１５２，１５３，１５４ 妨害領域検出ユニット
１６０，２６０ コントローラ
１７０，１８０ モニタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光を含む照明光を観察部に照射し、この励起光の照射により観察部から得られた蛍光に基づいて、観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光画像取得方法および装置並びに蛍光画像取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、生体内在色素の励起光波長領域にある励起光を生体組織である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、生体組織に所定波長領域の励起光を照射し、生体内在色素が発する蛍光を検出することにより病変組織の局在、浸潤範囲を認識する蛍光検出装置が提案されている。
【０００３】
通常、生体組織に励起光を照射すると、図１５に実線で示すように正常組織からは強い蛍光が発せられ、病変組織からは破線で示すように正常組織から発せられる蛍光より弱い蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定することにより、生体組織が正常であるか病変状態にあるかを判定することができる。
【０００４】
さらに、蛍光を撮像素子等により撮像し、蛍光の強度に応じた蛍光診断画像として表示する方法も提案されている。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からよりも近くにある病変組織からの方が強い蛍光を受光する場合があり、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付近の狭帯域および４３０ｎｍ近傍から７３０ｎｍ近傍の広帯域）の蛍光像における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表示する方法等が提案されている。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参照光の照射による反射光の強度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等も提案されている（米国特許第５５９０６６０号、同第５６４７３６８号、特開平９−３０８６０４号公報、同１０−２２５４３６号公報、特開２００１−１５７６５８号等）。
【０００５】
このようにして蛍光診断画像を取得し、モニタ等に表示して観察することにより、生体組織が正常であるか病変状態にあるか否かを正確に判定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生体組織に血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等（以下妨害因子とする）が付着している場合に生体組織を撮像して蛍光診断画像を取得すると、妨害因子も同時に撮像されることから、蛍光診断画像には妨害因子の画像が含まれることとなる。ここで、生体組織に妨害因子が付着していると、妨害因子が付着している部分において蛍光強度が低下したり、６００ｎｍ以上の長波長での蛍光が発生したりする。このため、妨害因子が含まれる蛍光診断画像を用いて診断を行う場合、妨害因子が付着した部分については、正常組織であるにも拘わらず病変組織と判断するおそれがある。以下、妨害因子を原因とする誤判断について説明する。
【０００７】
生体組織に励起光を照射することにより得られる蛍光の強度スペクトルは、上記図１５に示すものとなり、この蛍光強度スペクトルを規格化（全波長域に亘る積分値が１となるようにする）することにより得られる規格化蛍光強度スペクトルは図１６に示すものとなる。図１５に示すように、正常組織と病変組織とでは蛍光強度（全波長域に亘る積分値）は明らかに異なり、さらに、図１６に示すように規格化蛍光強度スペクトルにおいて、病変組織は４８０ｎｍ付近の相対強度が正常組織と比較して低下し、さらに６３０ｎｍ付近において相対強度が正常組織よりも大きくなる。したがって、蛍光強度および規格化蛍光強度スペクトルに基づいて、生体組織が正常であるか病変であるかを認識することができる。
【０００８】
一方、残渣に励起光を照射することにより得られる蛍光の強度スペクトルを図１７に、規格化蛍光強度スペクトルを図１８にそれぞれ示す。図１７に示すように、残渣の場合、蛍光強度が正常組織の蛍光強度と同程度となるが、図１８に示すように規格化蛍光強度スペクトルにおいては、４８０ｎｍ付近の相対強度が正常組織と比較して低下し、さらに６７０ｎｍ付近において相対強度が正常組織よりも大きくなる。したがって、例えば上述した２種類の蛍光の強度の除算値に基づく演算画像を蛍光診断画像とする方法のように、規格化蛍光強度スペクトルの形状を反映させた蛍光診断画像を得る場合、残渣が存在する部分は病変組織と同様の画素値となることから、正常組織であるにもかかわらず残渣の存在によりその部分を病変組織と診断するおそれがある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、蛍光診断画像を用いての診断を正確に行うことができる蛍光画像取得方法および装置並びに蛍光画像取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光画像取得方法は、励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光画像取得方法において、
前記観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出することを特徴とするものである。
【００１１】
「蛍光診断画像」としては、励起光の照射により観察部から発せられた蛍光の強度に応じた画像、異なる波長帯域において取得した２種類の蛍光強度の比率を表す画像、蛍光強度と参照光の照射により観察部から得られた反射光の強度との比率を表す画像、異なる波長帯域の蛍光強度の比率または蛍光強度と参照光の照射による反射光の強度の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。
【００１２】
「色の情報」とは、例えば、顕色系（ＨＳＢ／ＨＶＣ／Ｌａｂ／Ｌｕｖ／Ｌａ*ｂ*／Ｌｕ*ｖ*色空間）や混色系（ＸＹＺ色空間）の色相、彩度、色度（色相および彩度）、ＴＶ信号等に代表される映像信号の色差（例えばＮＴＳＣ信号のＹＩＱのＹＩＱ、ＹＣｂＣｒのＣｂＣｒ等）、色信号（Ｒ，Ｇ，ＢまたはＣ，Ｍ，Ｙ，Ｇ）の混合比率等を意味する。
【００１３】
「輝度の情報」とは、例えば、顕色系（ＨＳＢ／ＨＶＣ／Ｌａｂ／Ｌｕｖ／Ｌａ*ｂ*／Ｌｕ*ｖ*色空間）や混色系（ＸＹＺ色空間）の明度、輝度、ＴＶ信号等に代表される映像信号の輝度（例えばＮＴＳＣ信号のＹＩＱのＹＩＱ、ＹＣｂＣｒのＣｂＣｒ等）等を意味する。
【００１４】
「妨害領域」とは、観察部において血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着した箇所を表す領域を意味する。この妨害領域は、正常組織であるにも拘わらず病変組織と判断される蓋然性が高い領域である。なお、本発明においては、妨害領域に対応する蛍光診断画像上の領域、および妨害領域に対応する通常画像上の領域についても、妨害領域と称するものとする。
【００１５】
なお、本発明による蛍光画像取得方法においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得し、
該通常画像の色情報に基づいて前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明による蛍光画像取得方法においては、前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、
該蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００１７】
この場合、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度、および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００１８】
また、この場合、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか一方（例えば蛍光の強度）に基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、
該仮妨害領域において前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか他方（例えば蛍光演算値）に基づいて、前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００１９】
また、本発明による蛍光画像取得方法においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得し、
前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、
前記通常画像の色情報および前記蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００２０】
この場合、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度または異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００２１】
また、この場合、前記色情報、および前記蛍光の強度または前記蛍光演算値のいずれか（例えば色情報）に基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、
該仮妨害領域において、該仮妨害領域の検出に用いた以外の情報（例えば蛍光の強度または蛍光演算値）に基づいて、前記妨害領域を検出することが好ましい。
【００２２】
さらに、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いてもよく、この場合、前記色情報、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか（例えば色情報）に基づいて、前記観察部における第１の仮妨害領域を検出し、
該第１の仮妨害領域において、該第１の仮妨害領域の検出に用いた以外の情報（例えば蛍光の強度）に基づいて、前記観察部における第２の仮妨害領域を検出し、
該第２の仮妨害領域において、該第２の仮妨害領域の検出に用いた以外のいずれかの情報（例えば蛍光演算値）に基づいて、前記妨害領域を検出するようにしてもよい。
【００２３】
また、本発明による蛍光画像取得方法においては、前記蛍光診断画像の前記妨害領域に対して例外表示処理を施し、該例外表示処理が施された蛍光診断画像を表示するようにしてもよい。
【００２４】
「例外表示処理」とは、蛍光診断画像に含まれる妨害領域の画像を、一見してそれが妨害領域であると認識できるような態様にて表示可能とする処理をいう。具体的には、妨害領域の画像を他の領域の画像が取り得ない色となるような処理とすればよい。例えば、蛍光診断画像が有彩色であれば、妨害領域の画像を無彩色としたり、逆に蛍光診断画像が無彩色であれば、妨害領域の画像を有彩色としたり、さらには蛍光診断画像が正常組織から病変組織の変化に応じて、緑色から黄色を経て赤色に変化するものである場合には、妨害領域の画像を青色としたりすればよい。また、妨害領域の画像を背景と同一色としたり、妨害領域の画像を透明としてもよい。また、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明としてもよい。さらに、蛍光診断画像において病変組織と見なせる部分に矢印等のマーカを表示する場合があるが、このような場合には、妨害領域にマーカを付与しないようにする処理も例外表示処理に含むものである。
【００２５】
本発明による蛍光画像取得装置は、励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光診断画像取得手段を備えた蛍光画像取得装置において、
前記観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出する妨害領域検出手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２６】
なお、本発明による蛍光画像取得装置においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得する通常画像取得手段をさらに備えるものとし、
前記妨害領域検出手段を、前記通常画像の色情報に基づいて前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００２７】
また、本発明による蛍光画像取得装置においては、前記妨害領域検出手段を、前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、該蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００２８】
この場合、前記蛍光情報は、前記蛍光の強度、および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００２９】
また、この場合、前記妨害領域検出手段を、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか一方に基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、該仮妨害領域において前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか他方に基づいて、前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３０】
さらに、本発明による蛍光画像取得装置においては、白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像をさらに取得する通常画像取得手段をさらに備えるものとし、
前記妨害領域検出手段を、前記蛍光に基づいて前記観察部の蛍光情報を取得し、前記通常画像の色情報および前記蛍光情報に基づいて前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３１】
この場合、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度または異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００３２】
また、この場合、前記妨害領域検出手段を、前記色情報、および前記蛍光の強度または前記蛍光演算値のいずれかに基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、該仮妨害領域において、該仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて、前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３３】
さらに、前記蛍光情報としては、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を用いることができる。
【００３４】
この場合、前記妨害領域検出手段を、前記色情報、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれかに基づいて、前記観察部における第１の仮妨害領域を検出し、該第１の仮妨害領域において、該第１の仮妨害領域の検出に用いた情報以外のいずれかの情報に基づいて、前記観察部における第２の仮妨害領域を検出し、該第２の仮妨害領域において、前記第１および前記第２の仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて、前記妨害領域を検出する手段としてもよい。
【００３５】
また、本発明による蛍光画像取得装置においては、前記蛍光診断画像の前記妨害領域に対して例外表示処理を施す例外表示処理手段と、
該例外表示処理が施された蛍光診断画像を表示する表示手段とをさらに備えることが好ましい。
【００３６】
さらに、本発明による蛍光画像取得装置においては、前記蛍光診断画像取得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が好ましい。
【００３７】
なお、本発明による蛍光画像取得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。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、蛍光診断画像を取得するに際し、蛍光診断画像において、観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出するようにしたため、検出した妨害領域を他の領域と異なる色としたり、妨害領域を除去等して蛍光診断画像を表示することにより、妨害領域が病変組織であると診断するおそれがなくなる。したがって、蛍光診断画像を用いての診断を正確に行うことができることとなる。
【００３９】
また、白色光を観察部に照射することにより得られる反射光に基づいて観察部の通常画像を取得した場合、通常画像における妨害領域は通常画像内の他の領域とは色が異なるものとなる。したがって、通常画像の色情報に基づくことにより、妨害領域を正確に検出することができる。
【００４０】
また、励起光を妨害因子を含む観察部に照射することにより得られる蛍光の強度を複数の波長帯域において取得し、これら複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を算出した場合、妨害領域における蛍光演算値は病変組織に近い値となる。一方、観察部の妨害因子から発生する蛍光強度は正常組織の蛍光強度に近い値となる。したがって、蛍光の強度および上記蛍光演算値等の蛍光情報に基づくことにより、観察部における妨害領域と他の領域とを識別することができる。したがって、蛍光情報に基づくことにより、妨害領域を正確に検出することができる。
【００４１】
とくに、蛍光の強度および蛍光演算値に基づいて妨害領域を検出する際に、蛍光の強度および蛍光演算値のいずれか一方に基づいて仮妨害領域を検出し、さらにこの仮妨害領域において蛍光の強度および蛍光演算値の他方に基づいて妨害領域を検出することにより、仮妨害領域からの妨害領域の検出については、観察部の全領域についての蛍光情報から妨害領域を検出する場合と比較して、検出のための演算量を低減することができる。例えば、蛍光の強度に基づいて仮妨害領域を検出した場合、仮妨害領域についてのみ蛍光演算値に基づく妨害領域の検出を行えばよくなる。一方、蛍光演算値に基づいて仮妨害領域を検出した場合、仮妨害領域についてのみ蛍光強度に基づく妨害領域の検出を行えばよくなる。したがって、妨害領域検出のための演算量を低減して、より高速に妨害領域を検出することができる。
【００４２】
また、通常画像の色情報および蛍光情報に基づいて妨害領域を検出することにより、妨害領域検出のためのパラメータを増やすことができ、これにより妨害領域をより正確に検出することができる。
【００４３】
さらに、色情報および蛍光の強度または蛍光演算値を用いて妨害領域を検出する際に、色情報および蛍光の強度または蛍光演算値のいずれかに基づいて仮妨害領域を検出し、仮妨害領域において、仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて妨害領域を検出することにより、仮妨害領域からの妨害領域の検出については、観察部の全領域についての色情報および蛍光情報から妨害領域を検出する場合と比較して、検出のための演算量を低減することができ、その結果、より高速に妨害領域を検出することができる。
【００４４】
また、色情報、蛍光の強度および蛍光演算値を用いて妨害領域を検出する際に、色情報、蛍光の強度および蛍光演算値のいずれかに基づいて第１の仮妨害領域を検出し、第１の仮妨害領域において、第１の仮妨害領域の検出に用いた情報以外のいずれかの情報に基づいて第２の仮妨害領域を検出し、第２の仮妨害領域において、第１および第２の仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて妨害領域を検出することにより、第１の仮妨害領域からの第２の仮妨害領域の検出、および第２の仮妨害領域からの妨害領域の検出については、観察部の全領域についての色情報および蛍光情報から妨害領域を検出する場合と比較して、検出のための演算量を低減することができ、その結果、より高速に妨害領域を検出することができる。
【００４５】
さらに、蛍光診断画像を表示する際に、蛍光診断画像における妨害領域に対して例外表示処理を施すことにより、表示された蛍光診断画像を観察すれば、一見して妨害領域を視認することができる。したがって、妨害領域を病変組織と誤認するおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断をより正確に行うことができることとなる。
【００４６】
また、例えば、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明とした画像を、通常画像に重畳して表示すれば、この通常画像を観察すれば、一見して妨害領域を視認することができる。したがって、妨害領域の中にある病変組織を見落とすおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断を一層正確に行うことができることとなる。
【００４７】
【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は本発明の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図である。本発明の第１の実施形態による蛍光内視鏡装置は、励起光が照射された観察部から発せられた蛍光をイメージファイバにより２次元的に検出し、波長帯域が４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの蛍光から得られる狭帯域蛍光画像と波長帯域が４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの蛍光から得られる広帯域蛍光画像とを撮像し、両蛍光の光強度すなわち広帯域蛍光画像および狭帯域蛍光画像の各画素における画素値の除算値に基づいて色相画像を生成し、また白色光を照射された観察部の反射光からＩＲ反射画像を撮像し、ＩＲ反射光の光強度すなわちＩＲ反射画像の各画素の画素値に基づいて明度画像を生成し、両画像を合成した合成画像を蛍光診断画像としてモニタに表示するものである。
【００４８】
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、患者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡挿入部１００および画像処理部１からなる。
【００４９】
画像処理部１は、通常画像およびＩＲ反射画像撮像用の白色光Ｌ１（参照光Ｌ５を含む）および蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２を射出する光源を備える照明ユニット１１０、観察部１０についての波長帯域が異なる２種類の蛍光画像およびＩＲ反射画像を撮像して蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を得る撮像ユニット１２０、各蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の除算値を算出して除算値に基づいた色相画像データＨと、ＩＲ反射画像データＦ１により表されるＩＲ反射画像の各画素の画素値に基づいた明度画像データＶとを生成し、色相画像データＨおよび明度画像データＶを合成し、さらに後述する例外表示処理を施して処理済みの蛍光診断画像を表す処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成する蛍光診断画像生成ユニット１３０、通常画像を表す通常画像データＮおよび処理済み蛍光診断画像データＫＰ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１４０、後述する妨害領域の検出を行う妨害領域検出ユニット１５０、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１６０、画像処理ユニット１４０において処理された通常画像データＮを可視画像として表示するモニタ１７０、並びに画像処理ユニット１４０において処理された処理済み蛍光診断画像データＫＰを可視画像として表示するモニタ１８０から構成されている。
【００５０】
内視鏡挿入部１００は、内部に先端まで延びるライトガイド１０１、ＣＣＤケーブル１０２およびイメージファイバ１０３を備えている。ライトガイド１０１およびＣＣＤケーブル１０２の先端部、すなわち内視鏡挿入部１００の先端部には、照明レンズ１０４および対物レンズ１０５を備えている。また、イメージファイバ１０３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１０６を備えている。ＣＣＤケーブル１０２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１０７が接続され、ＣＣＤ撮像素子１０７には、プリズム１０８が取り付けられている。また、ＣＣＤ撮像素子１０７とプリズム１０８との間には、ＣＣＤ撮像素子１０７の各画素に対応させてＲ，Ｇ，Ｂのバンドパスフィルタがモザイク状に配列されたＲＧＢフィルタ１０９が配設されている。ライトガイド１０１は、多成分ガラスファイバである白色光ライトガイド１０１ａおよび石英ガラスファイバである励起光ライトガイド１０１ｂ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１０１ａおよび励起光ライトガイド１０１ｂは照明ユニット１１０へ接続されている。ＣＣＤケーブル１０２の一端は、画像処理ユニット１４０に接続され、イメージファイバ１０３の一端は、撮像ユニット１２０へ接続されている。
【００５１】
なお、Ｒ，Ｇ，ＢのバンドパスフィルタからなるＲＧＢフィルタ１０９に代えて、図２に示すように、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）およびＧ（グリーン）のバンドパスフィルタからなるＣＹＧフィルタを用いてもよい。
【００５２】
照明ユニット１１０は、通常画像およびＩＲ反射画像撮像用の白色光Ｌ１（近赤外光からなる参照光Ｌ５を含む）を発するハロゲンランプ等の白色光源１１１、白色光源１１１に電気的に接続された白色光源用電源１１２、白色光源１１１から射出された白色光を集光する白色光用集光レンズ１１３、蛍光画像撮像用の励起光Ｌ２を発するＧａＮ系半導体レーザ１１４、ＧａＮ系半導体レーザ１１４に電気的に接続されている励起光用電源１１５、およびＧａＮ系半導体レーザ１１４から射出される励起光を集光する励起光用集光レンズ１１６を備えている。なお、参照光Ｌ５を射出する参照光源を白色光源１１１とは別個に設けるようにしてもよい。
【００５３】
撮像ユニット１２０は、イメージファイバ１０３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１２８、蛍光Ｌ３から励起光近傍の４２０ｎｍ以下の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ１２１、３種類の光学フィルタが組み合わされた切換フィルタ１２２、切換フィルタ１２２を回転させるモータ等のフィルタ回転装置１２４、切換フィルタ１２２を透過した反射光Ｌ６および蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ１２９、集光レンズ１２９により結像された反射光Ｌ６および蛍光Ｌ３により表されるＩＲ反射画像および蛍光画像を撮像するＣＣＤ撮像素子１２５、ＣＣＤ撮像素子１２５において取得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およびＩＲ反射画像データＦ１を得るＡ／Ｄ変換回路１２６を備えている。
【００５４】
図３は切換フィルタの構成を示す図である。図３に示すように、切換フィルタ１２２は、４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである光学フィルタ１２３ａ、４８０ｎｍ±５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである光学フィルタ１２３ｂ、および７５０ｎｍ〜９００ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである光学フィルタ１２３ｃから構成されている。光学フィルタ１２３ａは、広帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタであり、光学フィルタ１２３ｂは、狭帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタであり、光学フィルタ１２３ｃは、ＩＲ反射画像撮像用の光学フィルタである。この切換フィルタ１２２は、観察部１０に白色光Ｌ１が照射されている場合には、光路上に光学フィルタ１２３ｃが配置され、観察部１０に励起光Ｌ２が照射されている場合には、光学フィルタ１２３ａまたは光学フィルタ１２３ｂが交互に配置されるように、フィルタ回転装置１２４を介してコントローラ１６０により制御されている。
【００５５】
蛍光診断画像生成ユニット１３０は、撮像ユニット１２０のＡ／Ｄ変換回路１２６において得られた２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を記憶する画像メモリ１３１、ＩＲ反射画像データＦ１により表されるＩＲ反射画像の各画素値の範囲とマンセル表色系における明度とを対応付けたルックアップテーブルが記憶され、このルックアップテーブルを参照してＩＲ反射画像データＦ１から明度画像データＶを求める明度演算部１３２、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の範囲とマンセル表色系の色相環における色相とを対応付けたルックアップテーブルが記憶され、このルックアップテーブルを参照して蛍光画像間の除算値から色相画像データＨを生成する色相演算部１３３、色相画像データＨおよび明度画像データＶを合成して蛍光診断画像を表す蛍光診断画像データＫ０を生成する画像合成部１３４、および蛍光診断画像における妨害領域に対して例外表示処理を施して処理済み蛍光診断画像データＫＰを得る例外表示処理部１３５から構成されている。
【００５６】
画像メモリ１３１は、図示省略した狭帯域蛍光画像データ記憶領域、広帯域蛍光画像データ記憶領域およびＩＲ反射画像データ記憶領域から構成され、励起光Ｌ２が照射され、狭帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタ１２３ａがイメージファイバ１０３を伝搬した蛍光Ｌ３の光路上に配置された状態で撮像された蛍光画像を表す狭帯域蛍光画像データＫ１は狭帯域蛍光画像データ記憶領域に記憶され、励起光Ｌ２が照射され、広帯域蛍光画像撮像用の光学フィルタ１２３ｂがイメージファイバ１０３を伝搬した蛍光Ｌ３光路上に配置された状態で撮像された蛍光画像を表す広帯域蛍光画像データＫ２は広帯域蛍光画像画像データ記憶領域に記憶される。また参照光Ｌ５すなわち白色光Ｌ１が照射され、ＩＲ反射画像撮像用の光学フィルタ１２３ｃがイメージファイバ１０３を伝搬した反射光Ｌ６すなわち反射光Ｌ４の光路上に配置された状態で撮像されたＩＲ反射画像を表すＩＲ反射画像データＦ１はＩＲ反射画像データ記憶領域に記憶される。
【００５７】
例外表示処理部１３５は、蛍光診断画像データＫ０により表される蛍光診断画像の妨害領域に対して例外表示処理を施す。この例外表示処理は、蛍光診断画像に含まれる妨害領域を、妨害領域以外の他の領域とは異なる態様にて表示するための処理である。具体的には、妨害領域に対応する画素値を他の領域が取り得ない色に変換する。例えば、蛍光診断画像が、観察部１０における正常組織から病変組織の変化に応じて、緑色から黄色を経て赤色に変化する場合には、妨害領域が青色となるように妨害領域に対応する各画素値を変換する。なお、妨害領域の色を背景と同一色となるようにしてもよく、妨害領域を透明としてもよい。あるいは、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明としてもよい。また、本実施形態においては、蛍光診断画像は有彩色であるため、妨害領域を無彩色となるようにしてもよい。なお、蛍光診断画像が無彩色である場合には、妨害領域を有彩色とすればよい。
【００５８】
さらに、妨害領域内の画像を階調表示してもよい。具体的には、観察部１０が取り得る色情報の平均値Ｃaveおよび標準偏差Ｃstdを予め算出しておき、妨害領域内の各画素の画素値Ｃxyについてのマハラノビス距離Ｃｍを下記の式（１）により算出する。
Ｃｍ＝（Ｃxy−Ｃave）2／Ｃstd （１）
【００５９】
式（１）により算出されたマハラノビス距離Ｃｍは、観察部１０の平均的な色から外れ妨害領域である可能性が高いほど大きくなる。したがって、マハラノビス距離Ｃｍの値に対して階調を割り当てることにより、妨害領域を妨害因子である可能性の大きさに応じて階調表示することができる。なお、階調表示に代えて、マハラノビス距離Ｃｍの大きさに応じて、妨害領域に等高線を設定して等高線表示することも可能である。
【００６０】
さらに、蛍光診断画像において病変組織と見なせる部分に矢印等のマーカを表示する場合があるが、このような表示を行う場合、例外表示処理としては妨害領域にはマーカを付与しないような処理としてもよい。
【００６１】
なお、蛍光診断画像生成ユニット１３０は、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される各蛍光画像の相対応する画素値間の除算値に基づいて処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成するものであってもよく、いずれか一方の蛍光画像の画素値とＩＲ反射画像の画素値との比率を除算により求め、その除算値に基づいて処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成するものであってもよい。また、蛍光画像間の除算値または蛍光画像とＩＲ反射画像との除算値に色の情報を割り当て、その色の違いにより観察部１０の病変状態を表す処理済み蛍光診断画像データＫＰを生成するものであってもよい。
【００６２】
また、ＩＲ反射画像データＦ１を用いて蛍光診断画像データＫ０を生成する際には、ＩＲ反射画像データＦ１に代えて、通常画像データＮに含まれるＲの色データあるいは通常画像データＮから算出された輝度データを用いてもよい。また、後述するように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光を観察部１０に照射して通常画像を撮像する場合には、Ｒ光の反射光に基づく色データをＩＲ反射画像データＦ１に代えて用いてもよい。
【００６３】
画像処理ユニット１４０は、ＣＣＤ撮像素子１０７において取得された撮像信号からカラー画像である通常画像をアナログの通常画像データとして生成する信号処理回路１４１、信号処理回路において生成された通常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１４２、通常画像データＮを記憶する通常画像メモリ１４３、通常画像メモリ１４３から出力された通常画像データＮおよび蛍光診断画像生成ユニット１３０において生成された処理済み蛍光診断画像データＫＰをビデオ信号に変換するビデオ信号処理回路１４４を備えている。
【００６４】
妨害領域検出ユニット１５０においては、通常画像データＮにより表される通常画像の色情報に基づいて、観察部１０において血液、粘液、消化液、唾液、泡、残渣等の妨害因子が付着した領域を表す妨害領域を検出するものである。ここで、色情報としては、例えば、顕色系（ＨＳＢ／ＨＶＣ／Ｌａｂ／Ｌｕｖ／Ｌａ*ｂ*／Ｌｕ*ｖ*色空間）や混色系（ＸＹＺ色空間）の色相、彩度、色度（色相および彩度）、ＴＶ信号等に代表される映像信号の色差（例えばＮＴＳＣ信号のＹＩＱのＹＩＱ、ＹＣｂＣｒのＣｂＣｒ等）、各色データ（Ｒ，Ｇ，ＢまたはＣ，Ｍ，Ｙ，Ｇ）の混合比率等を用いることができる。
【００６５】
具体的には、色相を色情報として用いた場合、観察部１０が正常組織である場合および病変組織である場合には、通常画像は特定の色相の範囲に存在する。一方、妨害因子が存在する場合には、通常画像における妨害因子の色相は正常組織の色相からも病変組織の色相からも外れたものとなる。したがって、通常画像データＮに基づいて通常画像の各画素における色相を算出し、各画素の色相が予め定められた特定範囲から外れたか否かを判断し、特定範囲から外れた画素からなる領域を妨害領域として検出する。
【００６６】
また、色度を色情報として用いた場合、観察部１０が正常組織である場合および病変組織である場合には、通常画像は色度図上において特定の色度範囲に存在する。一方、妨害因子が存在する場合には、通常画像における妨害因子の色度は正常組織の色度範囲からも病変組織の色度範囲からも外れたものとなる。したがって、通常画像データＮに基づいて通常画像の各画素における色度を算出し、各画素の色度が予め定められた特定範囲から外れたか否かを判断し、特定範囲から外れた画素からなる領域を妨害領域として検出する。
【００６７】
なお、通常画像データＮは、Ｒ，Ｇ，Ｂ（またはＣ，Ｙ，Ｇ）の各色データからなるものであるため、各色データを用いれば色相および色度を容易に算出することができる。一方、色差を色情報として妨害領域を検出する場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂ（またはＣ，Ｙ，Ｇ）の各色データから色差信号を算出すればよい。ところで、本実施形態におけるビデオ信号処理回路１４４においては、通常画像データＮを輝度および色差からなるビデオ信号に変換しているものである。したがって、色差を色情報とする場合には、ビデオ信号処理回路１４４において、通常画像データＮをビデオ信号に変換することにより得られる色差を用いて、妨害領域検出ユニット１５０において妨害画素を検出することにより、妨害領域検出ユニット１５０において色差を算出する演算を省略することができる。
【００６８】
次いで、第１の実施形態の動作について説明する。まず、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、その後で妨害画素の検出、蛍光診断画像の合成および処理済み蛍光診断画像の表示の動作について説明する。
【００６９】
第１の実施形態による実施形態においては、通常画像およびＩＲ反射画像の撮像と、蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。通常画像およびＩＲ反射画像の撮像時には、コントローラ１６０からの信号に基づいて白色光源用電源１１２が駆動され、白色光源１１１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１１３を経て白色光ライトガイド１０１ａに入射され、内視鏡挿入部１００の先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１０へ照射される。
【００７０】
白色光Ｌ１の反射光Ｌ４は対物レンズ１０５によって集光され、プリズム１０８において反射されて、ＲＧＢフィルタ１０９を透過してＣＣＤ撮像素子１０７に結像される。
【００７１】
信号処理回路１４１においては、ＣＣＤ撮像素子１０７において撮像された反射光Ｌ４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１４２へ入力され、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１４３に記憶される。通常画像メモリ１４３に記憶された通常画像データＮは、ビデオ信号処理回路１４４によってビデオ信号に変換された後にモニタ１７０に入力され、モニタ１７０に可視画像として表示される。上記一連の動作は、コントローラ１６０によって制御される。
【００７２】
一方、同時に白色光Ｌ１の反射光Ｌ４（参照光Ｌ５の反射光Ｌ６を含む）は、集光レンズ１０６により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射され、イメージファイバ１０３を経て、コリメートレンズ１２８により集光され、励起光カットフィルタ１２１および切換フィルタ１２２の光学フィルタ１２３ｃを透過する。
【００７３】
光学フィルタ１２３ｃは、波長帯域７５０ｎｍ〜９００ｎｍの光のみを透過させるバンドパスフィルタであるため、光学フィルタ１２３ｃにおいては参照光Ｌ５の反射光Ｌ６のみが透過する。
【００７４】
光学フィルタ１２３ｃを透過した反射光Ｌ６は、ＣＣＤ撮像素子１２５において受光される。ＣＣＤ撮像素子１２５において光電変換されることにより得られたアナログのＩＲ反射画像データは、Ａ／Ｄ変換回路１２６においてデジタル信号に変換された後、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１のＩＲ反射画像記憶領域にＩＲ反射画像データＦ１として記憶される。
【００７５】
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１６０からの信号に基づいて励起光用電源１１５が駆動され、ＧａＮ系半導体レーザ１１４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１１６を透過し、励起光ライトガイド１０１ｂに入射され、内視鏡挿入部先端まで導光された後、照明レンズ１０４から観察部１０へ照射される。
【００７６】
励起光Ｌ２が照射されることにより観察部１０から発生する蛍光Ｌ３は、集光レンズ１０６により集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射され、イメージファイバ１０３を経てコリメートレンズ１２８により集光され、励起光カットフィルタ１２１および切換フィルタ１２２の光学フィルタ１２３ａおよび１２３ｂを透過する。
【００７７】
光学フィルタ１２３ａは、波長帯域４３０ｎｍ〜７３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ１２３ａを透過した蛍光Ｌ３は、広帯域蛍光画像を表すものとなる。光学フィルタ１２３ｂは、波長帯域４８０±５０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィルタ１２３ｂを透過した蛍光Ｌ３は、狭帯域蛍光画像を表すものとなる。
【００７８】
広帯域蛍光画像および狭帯域蛍光画像を表す蛍光Ｌ３は、ＣＣＤ撮像素子１２５において受光され、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路１２６においてデジタル信号に変換され、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１の広帯域蛍光画像記憶領域および狭帯域蛍光画像記憶領域にそれぞれ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として記憶される。
【００７９】
以下、蛍光診断画像生成ユニット１３０における処理済み蛍光診断画像データＫＰの生成動作を説明する。まず、明度演算部１３２においては、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、信号強度とルックアップテーブルとを用いて、マンセル表色系における明度を定め、これを明度画像データＶとして画像合成部１３４に出力する。
【００８０】
蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３においては、画像メモリ１３１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、その除算値と予め記憶されているルックアップテーブルとを用いて、マンセル表色系における色相（Ｈｕｅ）を定め、これを色相画像データＨとして画像合成部１３４に出力する。
【００８１】
画像合成部１３４においては、色相画像データＨおよび明度画像データＶが合成され、蛍光診断画像を表す蛍光診断画像データＫ０が生成される。なお、画像をカラー表示する場合に、色の３属性である、色相、明度および彩度が必要であるため、画像合成の際には、マンセル表色系における彩度Ｓ（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）として、各色相、明度毎の最大値を設定する。なお、蛍光診断画像データＫ０はＲＧＢ変換がなされ、ＲＧＢ各色からなるカラー画像を表すものとなる。
【００８２】
一方、妨害領域検出ユニット１５０においては、通常画像データＮにより表される通常画像の色情報に基づいて観察部１０に付着した妨害因子を表す妨害領域が検出される。そして、蛍光診断画像生成ユニット１３０の例外表示処理部１３５において、蛍光診断画像データＫ０により表される蛍光診断画像における妨害領域に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる。
【００８３】
以下、妨害領域の検出から例外表示処理までの動作をフローチャートを用いて説明する。図４は妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。まず、通常画像の各画素における色情報が妨害領域検出ユニット１５０において算出され（ステップＳ１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ２）。ステップＳ２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、その画素に対応する蛍光診断画像の画素に対しては何ら処理は施されない（ステップＳ３）。ステップＳ２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、その画素に対応する蛍光診断画像の画素に対して例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ４）。
【００８４】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力される。ビデオ信号処理回路１４４によってビデオ信号に変換された処理済み蛍光診断画像データＫＰは、モニタ１８０に入力され、モニタ１８０に可視画像として表示される。モニタ１８０に表示された処理済み蛍光診断画像においては、妨害領域について例外表示処理が施されている。
【００８５】
このように、本実施形態によれば、蛍光診断画像において妨害領域を検出するようにしたため、検出した妨害領域に対して例外表示処理を施して得られた処理済み蛍光診断画像をモニタ１８０に表示することにより、蛍光診断画像に含まれる妨害領域を一見して認識することが可能となる。したがって、妨害領域が病変組織であると診断するおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断を正確に行うことができることとなる。
【００８６】
また、例えば、例外表示処理として、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明とする処理を施して得られた処理済み蛍光診断画像を、通常画像に重畳して、この通常画像をモニタ１８０に表示すれば、この通常画像を観察することにより、通常画像に含まれる妨害領域を一見して認識することが可能となる。したがって、妨害領域に含まれる病変組織を見落とすおそれがなくなり、蛍光診断画像を用いての診断を一層正確に行うことができることとなる。
【００８７】
さらに、複数種類の例外表示処理から、所望の例外表示処理を外部スイッチ等を用いて選択可能な構成とすれば、本装置の利便性が一層向上する。例えば通常の診断時には、蛍光診断画像に含まれ妨害領域を無彩色とし、その他の部分を有彩色とした蛍光診断画像を表示することにより、妨害領域が病変組織であると診断されることを防止し、一方診断終了の直前に、蛍光診断画像に含まれる妨害領域以外の画像を透明とする処理を施して得られた処理済み蛍光診断画像を、通常画像に重畳して表示することにより、妨害領域に含まれる病変組織を見落とすことを防止できる。
【００８８】
また、妨害領域は他の領域とは色が異なるため、通常画像の色情報に基づいて妨害領域を検出することにより、妨害領域を正確に検出することができる。
【００８９】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は本発明の第２の実施形態による蛍光画像取得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５に示すように、本発明の第２の実施形態による内視鏡装置は、通常画像の色情報に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５０に代えて、蛍光の強度および２つの蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の比率すなわち除算値に基づいて、妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５１を備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００９０】
ここで、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の画素値の除算値（以下蛍光演算値とする）は、妨害領域においては正常組織の値よりも小さく、病変組織に近い値となる。一方、妨害領域における蛍光強度は正常組織の蛍光強度に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５０においては、蛍光画像データＫ１，Ｋ２から蛍光演算値を算出し、蛍光演算値が予め定められたしきい値Ｔｈ１以下であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ１以下となる画素についてのみ、蛍光強度すなわち蛍光画像データＫ１またはＫ２により表される蛍光画像の画素値が予め定められたしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ２以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。なお、妨害領域検出ユニット１５１においては、蛍光演算値を算出することなく、蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３において算出される蛍光画像間の除算値を用いるようにしてもよい。
【００９１】
次いで、第２の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、ＩＲ反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【００９２】
図６は、第２の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の比率すなわち蛍光演算値が妨害領域検出ユニット１５１において算出され（ステップＳ１１）、蛍光画像の各画素における蛍光演算値がしきい値Ｔｈ１以下であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ１３）。ステップＳ１２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、画素値がしきい値Ｔｈ２以上であるか否かが判断される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ１３）。ステップＳ１４が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ１５）。
【００９３】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【００９４】
なお、上記第２の実施形態においては、ステップＳ１２において蛍光演算値がしきい値Ｔｈ１以下となった画素についてのみ、ステップＳ１４においてその画素値がしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判断しているが、先にステップＳ１４の判断を行い、ステップＳ１４が肯定された画素についてのみ、蛍光演算値を算出してステップＳ１１の処理およびステップＳ１２の判断を行ってもよい。また、全ての画素についてステップＳ１１の処理、ステップＳ１２の判断およびステップＳ１４の判断を並列に行い、蛍光演算値がしきい値Ｔｈ１以下かつ画素値がしきい値Ｔｈ２以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【００９５】
また、第２の実施形態において、妨害領域内の画像を階調表示する場合には、まず、観察部１０が取り得る蛍光強度の平均値ＦＬaveおよび標準偏差ＦＬstdを予め算出しておき、妨害領域内の各画素の画素値ＦＬxyについてのマハラノビス距離Ｆｍを下記の式（２）により算出する。
Ｆｍ＝（ＦＬxy−ＦＬave）2／ＦＬstd （２）
【００９６】
式（２）により算出されたマハラノビス距離Ｆｍは、観察部１０の平均的な蛍光強度から外れ妨害領域である可能性が高いほど大きくなる。したがって、マハラノビス距離Ｆｍの値に対して階調を割り当てることにより、妨害領域を妨害因子である可能性の大きさに応じて階調表示することができる。なお、階調表示に代えて、マハラノビス距離Ｆｍの大きさに応じて、妨害領域に等高線を設定して等高線表示することも可能である。
【００９７】
さらに、上記第２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を行っているが、図７に示すように、ライトガイド１０１、イメージファイバ１０３、照明レンズ１０４、および集光レンズ１０６のみを備えた内視鏡挿入部１００′、ＧａＮ系半導体レーザ１１４、励起光用電源１１５、および励起光用集光レンズ１１６のみを備えた照明ユニット１１０′、切換フィルタ１２２に代えて、光学フィルタ１２３ａ，１２３ｂのみからなる切換フィルタ１２２′を備えた撮像ユニット１２０′、画像メモリ１３１、蛍光演算値を算出する演算部１３７、および蛍光演算値により表される演算画像における妨害領域に対して例外表示処理を施して処理済み蛍光診断画像データＫＰを得る例外表示処理部１３５からなる蛍光診断画像生成ユニット１３０′、ビデオ信号処理回路１４４のみを備えた画像処理ユニット１４０′、コントローラ１６０、並びに蛍光診断画像を表示するモニタ１８０のみを備え、蛍光画像の撮影のみを行って蛍光演算値を算出し、この蛍光演算値を蛍光診断画像として表示する蛍光内視鏡装置においても、第２の実施形態と同様に妨害領域を検出して、例外表示処理を行うことができる。
【００９８】
次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は本発明の第３の実施形態による蛍光画像取得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３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８に示すように、本発明の第３の実施形態による内視鏡装置は、通常画像の色情報に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５０に代えて、通常画像の色情報および蛍光の強度に基づいて、妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５２を備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００９９】
ここで、通常画像において妨害領域の色は、正常組織および病変組織のいずれとも異なるものとなる。また、妨害領域における蛍光強度（すなわち蛍光画像の画素値）は正常組織の蛍光強度に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５２においては、通常画像の色情報が予め定められた特定範囲外であるか否かを判断し、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素値が予め定められたしきい値Ｔｈ３以上であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ３以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。
【０１００】
次いで、第３の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【０１０１】
図９は、第３の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図９に示すように、まず、通常画像の各画素における色情報が算出され（ステップＳ２１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ２２）。ステップＳ２２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ２３）。ステップＳ２２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、通常画像における色情報が特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、画素値がしきい値Ｔｈ３以上であるか否かが判断される（ステップＳ２４）。ステップＳ２４が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ２３）。ステップＳ２４が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ２５）。
【０１０２】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【０１０３】
なお、上記第３の実施形態においては、ステップＳ２２において色情報が特定範囲外となった画素についてのみ、ステップＳ２４において蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ３以上であるか否かを判断しているが、先にステップＳ２４の判断を行い、ステップＳ２４が肯定された画素についてのみ、色情報を算出してステップＳ２２の判断を行ってもよい。また、全ての画素についてステップＳ２２の判断およびステップＳ２４の判断を並列に行い、通常画像の色情報が特定範囲外かつ蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ３以上となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【０１０４】
なお、第３の実施形態において、妨害領域内の画像を階調表示あるいは等高線表示する場合には、まず、上記式（１）または式（２）を用いてマハラノビス距離Ｃｍ，Ｆｍを求め、これに階調を割り当てるあるいは等高線を設定すればよい。また、下記の式（３）に示すように、マハラノビス距離Ｃｍ，Ｆｍを重み付け加算した総合距離Ｇｍを求め、総合距離Ｇｍの値に階調を割り当てるあるいは総合距離Ｇｍの値に応じて等高線を設定してもよい。
Ｇｍ＝α・Ｃｍ＋β・Ｆｍ （３）
但し、α、β：重み係数
【０１０５】
次いで、本発明の第４の実施形態について説明する。本発明の第４の実施形態による蛍光内視鏡装置は、図８に示す本発明の第３の実施形態による蛍光内視鏡装置において、妨害領域検出ユニット１５２に代えて、通常画像の色情報および２つの蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の比率すなわち除算値に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５３を備えた点が第３の実施形態と異なる。
【０１０６】
ここで、通常画像において妨害領域の色は、正常組織および病変組織のいずれとも異なるものとなる。また、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の画素値の除算値（以下蛍光演算値とする）は、妨害領域においては、正常組織の値よりも小さく、病変組織に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５３においては、通常画像の色情報が予め定められた特定範囲外であるか否かを判断し、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、蛍光画像データＫ１，Ｋ２から蛍光演算値を算出し、蛍光演算値が予め定められたしきい値Ｔｈ４以下であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ４以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。なお、妨害領域検出ユニット１５３においては、蛍光演算値を算出することなく、蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３において算出される蛍光画像間の除算値を用いるようにしてもよい。
【０１０７】
次いで、第４の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【０１０８】
図１０は、第４の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、通常画像の各画素における色情報が算出され（ステップＳ３１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ３２）。ステップＳ３２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ３３）。ステップＳ３２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、通常画像における色情報が特定範囲外となった画素に対応する画素についてのみ、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すなわち蛍光演算値が算出される（ステップＳ３４）。そして、蛍光演算値がしきい値Ｔｈ４以下であるか否かが判断される（ステップＳ３５）。ステップＳ３５が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ３３）。ステップＳ３５が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ３６）。
【０１０９】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【０１１０】
なお、上記第４の実施形態においては、ステップＳ３２において色情報が特定範囲外となった画素についてのみ、ステップＳ３４において蛍光演算値を算出し、ステップＳ３５において蛍光演算値がしきい値Ｔｈ４以下であるか否かを判断しているが、先にステップＳ３４の処理およびステップＳ３５の判断を行い、ステップＳ３５が肯定された画素についてのみ、通常画像の色情報を算出するステップＳ３２の判断を行ってもよい。また、全ての画素についてステップＳ３２の判断、ステップＳ３４の処理およびステップＳ３５の判断を並列に行い、通常画像の色情報が特定範囲外かつ蛍光演算値がしきい値Ｔｈ４以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【０１１１】
次いで、本発明の第５の実施形態について説明する。本発明の第５の実施形態による蛍光内視鏡装置は、図８に示す本発明の第３の実施形態による蛍光内視鏡装置において、妨害領域検出ユニット１５２に代えて、通常画像の色情報、蛍光の強度および２つの蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間における対応する画素値の比率すなわち除算値に基づいて妨害領域を検出する妨害領域検出ユニット１５４を備えた点が第３の実施形態と異なる。
【０１１２】
ここで、通常画像において妨害領域の色は、正常組織および病変組織のいずれとも異なるものとなる。また、妨害領域において得られる蛍光強度は正常組織の蛍光強度に近い値となる。さらに、蛍光画像データＫ１，Ｋ２により表される蛍光画像間の画素値の除算値（以下蛍光演算値とする）は、妨害領域においては、正常組織の値よりも小さく、病変組織に近い値となる。したがって、妨害領域検出ユニット１５４においては、通常画像の色情報が予め定められた特定範囲外であるか否かを判断し、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素値が予め定められたしきい値Ｔｈ５以上であるか否かを判断し、さらに、しきい値Ｔｈ５以上となった画素についてのみ蛍光画像データＫ１，Ｋ２から蛍光演算値を算出し、蛍光演算値が予め定められたしきい値Ｔｈ６以下であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ６以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出するようにしたものである。なお、妨害領域検出ユニット１５４においては、蛍光演算値を算出することなく、蛍光診断画像生成ユニット１３０の色相演算部１３３において算出される蛍光画像間の除算値を用いるようにしてもよい。
【０１１３】
次いで、第５の実施形態の動作について説明する。通常画像の撮像、通常画像の表示、反射画像の撮像、蛍光画像の撮像、および蛍光診断画像の合成動作については、第１の実施形態と同一であるためここでは説明を省略し、妨害画素の検出および処理済み蛍光診断画像の表示についてのみ説明する。
【０１１４】
図１１は、第５の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャートである。図１１に示すように、まず、通常画像の各画素における色情報が算出され（ステップＳ４１）、通常画像の各画素の色情報が予め定められた特定の範囲外であるか否かが判断される（ステップＳ４２）。ステップＳ４２が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ４３）。ステップＳ４２が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性が高いことから、通常画像における色情報が特定範囲外となった画素に対応する蛍光画像の画素についてのみ、画素値がしきい値Ｔｈ５以上であるか否かが判断される（ステップＳ４４）。ステップＳ４４が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ４３）。ステップＳ４４が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表す可能性がさらに高いことから、画素値がしきい値Ｔｈ５以上となった画素についてのみ、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すなわち蛍光演算値が算出される（ステップＳ４５）。そして、蛍光演算値がしきい値Ｔｈ６以下であるか否かが判断される（ステップＳ４６）。ステップＳ４６が否定された場合は、その画素は妨害領域を表すものではないことから、何ら処理は施されない（ステップＳ４３）。ステップＳ４６が肯定された場合には、その画素は妨害領域を表すものとして、例外表示処理部１３５において蛍光診断画像データＫ０に対して例外表示処理が施され、処理済み蛍光診断画像データＫＰが得られる（ステップＳ４７）。
【０１１５】
処理済み蛍光診断画像データＫＰは画像処理ユニット１４０のビデオ信号処理回路１４４へ出力され、上記第１の実施形態と同様に妨害領域について例外表示処理が施された状態で、モニタ１８０に表示される。
【０１１６】
なお、上記第５の実施形態においては、ステップＳ４２において色情報が特定範囲外となった画素についてのみ、ステップＳ４４において蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ５以上であるか否かを判断し、しきい値Ｔｈ５以上となった画素についてのみステップＳ４５において蛍光演算値を算出し、ステップＳ４６において蛍光演算値がしきい値Ｔｈ６以下であるか否かを判断しているが、いずれのステップを先に行ってもよい。例えば、ステップＳ４４の判断、ステップＳ４２の判断、ステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断をこの順序で行ってもよく、ステップＳ４４の判断、ステップＳ４５の処理、ステップＳ４６の判断およびステップＳ４２の判断をこの順序で行ってもよい。さらには、ステップＳ４５の処理、ステップＳ４６の判断、ステップＳ４２の判断およびステップＳ４４の判断をこの順序で行ってもよく、ステップＳ４５の処理、ステップＳ４６の判断、ステップＳ４４の判断およびステップＳ４２の判断をこの順序で行ってもよい。
【０１１７】
また、全ての画素についてステップＳ４２の判断、ステップＳ４４の判断、並びにステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を並列に行い、通常画像の色情報が特定範囲外、かつ蛍光画像の画素値がしきい値Ｔｈ５以上かつ蛍光演算値がしきい値Ｔｈ６以下となる画素からなる領域を妨害領域として検出してもよい。
【０１１８】
さらに、ステップＳ４２の判断を行った後に、ステップＳ４４の判断、並びにステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を並列に行ってもよく、ステップＳ４４の判断を行った後に、ステップＳ４２の判断、並びにステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を並列に行ってもよく、さらに、ステップＳ４５の処理およびステップＳ４６の判断を行った後に、ステップＳ４２の判断およびステップＳ４４の判断を並列に行ってもよい。
【０１１９】
なお、上記第１から第５の実施形態においては、色情報が特定範囲外となったか否かの判断、蛍光画像の画素値がしきい値以上であるか否かの判断および／または蛍光演算値がしきい値以下であるか否かの判断を行う際に、通常画像および／または蛍光画像の各画素を間引いて行ってもよい。このように画素を間引いて判断を行うことにより、処理の高速化を図ることができる。なお、このような判断を行った後、検出された妨害領域についてのみ画素を間引くことなく判断を行うことが好ましい。
【０１２０】
また、上記第１から第５の実施形態において、観察部１０にＲ光、Ｇ光、Ｂ光、参照光および励起光を順次照射して通常画像、ＩＲ反射画像および蛍光画像の撮影を行うことも可能である。以下これを第６の実施形態として説明する。図１２は本発明の第６の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の構成を示す概略図である。なお、第６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１２に示すように、本発明の第６の実施形態による内視鏡装置は、内視鏡挿入部２００および画像処理部２からなる。
【０１２１】
内視鏡挿入部２００は、第１の実施形態における内視鏡挿入部１００を構成するライトガイド１０１、イメージファイバ１０３、照明レンズ１０４、および集光レンズ１０６と同様のライトガイド２０１、イメージファイバ２０３、照明レンズ２０４、および集光レンズ２０６を備える。
【０１２２】
画像処理部２は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光（以下照明光Ｌ１′とする、参照光Ｌ５および励起光Ｌ２を順次射出する照明ユニット２１０、観察部１０についての通常画像、波長帯域が異なる２種類の蛍光画像およびＩＲ反射画像を撮像して通常画像データＮ、蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を得る撮像ユニット２２０、蛍光診断画像生成ユニット１３０、通常画像を表す通常画像データＮおよび処理済み蛍光診断画像データＫＰ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、妨害領域検出ユニット１５０、コントローラ２６０およびモニタ１７０，１８０から構成されている。
【０１２３】
照明ユニット２１０は、白色光を射出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ている白色光源用電源２１２、白色光源２１１から射出される白色光を集光する集光レンズ２１３、白色光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光、参照光Ｌ５および励起光Ｌ２に順次色分解するための回転フィルタ２１４、および回転フィルタ２１４を回転させるモータ２１５を備えている。
【０１２４】
図１３は回転フィルタの構成を示す図である。図１３に示すように、回転フィルタ２１４は、Ｒ，Ｇ，Ｂ、７５０ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外域（ＩＲ）および４１０ｎｍの励起光の波長域の光を透過するフィルタ要素２１４ａ〜２１４ｅからなる。
【０１２５】
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Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の反射光Ｌ４、参照光Ｌ５の反射光Ｌ６および蛍光Ｌ３を結像系に導くコリメートレンズ２２８、反射光Ｌ４，Ｌ６および蛍光Ｌ３から励起光近傍の４２０ｎｍ以下の波長帯域をカットする励起光カットフィルタ２２１、励起光カットフィルタ２２１を透過した反射光Ｌ４，Ｌ６および蛍光Ｌ３を結像させる集光レンズ２２９、集光レンズ２２９により結像された反射光Ｌ４，Ｌ６および蛍光Ｌ３により表される通常画像、ＩＲ反射画像および蛍光画像を撮像するモザイクフィルタ２２７がオンチップされたＣＣＤ撮像素子２２５、ＣＣＤ撮像素子２２５において取得された撮像信号をデジタル化して通常画像データＮ、２種類の蛍光画像データＫ１，Ｋ２およびＩＲ反射画像データＦ１を得るＡ／Ｄ変換回路２２６、並びに通常画像データＮを記憶する通常画像メモリ２２４を備えている。
【０１２６】
図１４はモザイクフィルタ２２７の構成を示す図である。図１４に示すように、モザイクフィルタ２２７は、４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長域の全波長域の光を透過させる広帯域フィルタ要素２２７ａおよび４３０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長域の光を透過させる狭帯域フィルタ要素２２７ｂが交互に組み合わされ、各帯域フィルタ要素２２７ａ，２２７ｂはＣＣＤ撮像素子２２５の画素に一対一で対応している。
【０１２７】
なお、回転フィルタ２１４が回転することにより、Ｒ光，Ｇ光，Ｂ光、近赤外光および励起光の観察部１０への照射が繰り返される。ここで、観察部１０にＲ光、Ｇ光、Ｂ光および参照光Ｌ５が照射されている間は、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａを透過した光学像のみをＣＣＤ撮像素子２２５において検出し、励起光Ｌ２が照射されている間は広帯域フィルタ要素２２７ａおよび狭帯域フィルタ要素２２７ｂをそれぞれ透過した蛍光像をＣＣＤ撮像素子２２５において検出する。
【０１２８】
画像処理ユニット２４０は、第１の実施形態のビデオ信号処理回路１４４と同様のビデオ信号処理回路２４４を備える。
【０１２９】
以下、第６の実施形態による内視鏡装置の動作について説明する。なお、蛍光診断画像の合成、妨害画素の検出、および処理済み蛍光診断画像の表示動作については、第１の実施形態と同一であるため、ここでは説明を省略し、通常画像の撮像、通常画像の表示、ＩＲ反射画像の撮像および蛍光画像の撮像についてのみ説明する。
【０１３０】
第６の実施形態による蛍光内視鏡装置においては、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光の観察部１０への照射による通常画像の撮像、ＩＲ反射画像の撮像並びに蛍光画像の撮像が時分割で交互に行われる。このために、照明ユニット２１０における回転フィルタ２１４を回転させ、白色光源２１１から射出される白色光を、回転フィルタ２１４を透過させることにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光、参照光Ｌ５および励起光Ｌ２が順次観察部１０に照射される。
【０１３１】
まず、通常画像を表示する際の動作を説明する。まず、Ｒ光が観察部１０へ照射され、観察部１０において反射されたＲ光による反射光Ｌ１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２２８により集光され、励起光カットフィルタ２２１を透過し、集光レンズ２２９により集光され、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａを透過してＣＣＤ撮像素子２２５において受光される。
【０１３２】
ＣＣＤ撮像素子２２５において受光されたＲ光の反射光Ｌ４は、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２６においてデジタル信号に変換され、通常画像メモリ２２４のＲ画像データの記憶領域に記憶される。
【０１３３】
所定時間が経過すると、回転フィルタ２１４が回転して白色光源２１１から射出される白色光の光路上にあるフィルタ要素がＲ光用のフィルタ要素２１４ａからＧ光用のフィルタ要素２１４ｂに切り替わり、同様の動作によりＧ画像データが取得される。さらに、所定時間が経過すると回転フィルタ２１４が回転してフィルタ要素がＢ光用のフィルタ要素２１４ｃ切り替わり、Ｂ画像データが取得される。Ｇ画像データおよびＢ画像データは通常画像メモリ２２４のＧ画像データの記憶領域およびＢ画像データの記憶領域にそれぞれ記憶される。
【０１３４】
３色の画像データが通常画像メモリ２２４に記憶されると、表示タイミングに合わせて同時化されて通常画像データＮとして出力され、ビデオ信号処理回路２４４においてビデオ信号に変換されてモニタ１７０に入力され、モニタ１７０に可視画像として表示される。上記一連の動作は、コントローラ２６０によって制御される。
【０１３５】
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。回転フィルタ２１４はコントローラ２６０からの信号に基づいて引き続き回転されており、フィルタ要素２１４ｃに続いてフィルタ要素２１４ｄが白色光源２１１から射出される白色光の光路上に位置する。これにより、観察部１０には近赤外光である参照光Ｌ５が照射される。
【０１３６】
観察部１０において反射された参照光Ｌ５による反射光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２２８により集光され、励起光カットフィルタ２２１を透過し、集光レンズ２２９により集光され、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａを透過してＣＣＤ撮像素子２２５において受光される。
【０１３７】
ＣＣＤ撮像素子２２５において受光された反射光Ｌ６は、光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２６においてデジタル信号に変換され、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１のＩＲ反射画像記憶領域にＩＲ反射画像データＦ１として記憶される。
【０１３８】
次に、蛍光画像を撮像する場合の動作について説明する。回転フィルタ２１４はコントローラ２６０からの信号に基づいて引き続き回転されており、フィルタ要素２１４ｄに続いてフィルタ要素２１４ｅが白色光源２１１から射出される白色光の光路上に位置する。これにより、観察部１０には励起光Ｌ２が照射される。
【０１３９】
励起光Ｌ２を照射されることにより観察部１０から発生する蛍光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２２８により集光され、励起光カットフィルタ２２１を透過し、集光レンズ２２９により集光され、モザイクフィルタ２２７の広帯域フィルタ要素２２７ａおよび狭帯域フィルタ要素２２７ｂを透過してＣＣＤ撮像素子２２５において受光される。
【０１４０】
ＣＣＤ撮像素子２２５においては、蛍光Ｌ３が広帯域フィルタ要素２２７ａおよび狭帯域フィルタ要素２２７ｂにそれぞれ対応する画素毎に光電変換された後、Ａ／Ｄ変換回路２２６においてデジタル信号に変換され、蛍光画像生成ユニット１３０における画像メモリ１３１の広帯域蛍光画像記憶領域および狭帯域蛍光画像記憶領域にそれぞれ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として記憶される。
【０１４１】
そして、第１の実施形態と同様に、蛍光診断画像生成ユニット１３０の画像合成部１３４において、蛍光診断画像データＫ０が合成される。一方、妨害領域検出ユニット１５０において、通常画像の色情報に基づいて妨害領域が検出され、例外表示処理部１３５において妨害領域に対して例外表示処理が施されて処理済み蛍光診断画像データＫＰが生成される。処理済み蛍光診断画像データＫＰは、ビデオ信号処理回路２４４においてビデオ信号に変換されてモニタ１８０に入力され、可視画像として表示される。
【０１４２】
なお、第２から第５の実施形態についても上記と同様に、照明ユニット１１０、撮像ユニット１２０および画像処理ユニット１４０に代えて、照明ユニット２１０、撮像ユニット２２０および画像処理ユニット２４０を用いることが可能である。
【０１４３】
また、上記第１から第６の実施形態においては、蛍光画像を撮像するためのＣＣＤ撮像素子を画像処理部内に設置しているが、図１４に示すモザイクフィルタ２２７をオンチップしたＣＣＤ撮像素子を、内視鏡挿入部の先端に設置してもよい。さらに、ＣＣＤ撮像素子を、例えば特開平７−１７６７２１号公報に記載されたように、増倍率制御信号に基づいた増倍率により、撮像された信号電荷を増倍する電荷増倍型のＣＣＤ撮像素子とすれば、より高感度で蛍光画像の撮像を行うことができ、さらには蛍光画像のノイズを低減することができる。
【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画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図２】ＣＹＧフィルタの構成を示す図
【図３】切換フィルタの構成を示す図
【図４】第１の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図６】第２の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図７】本発明の第２の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の変形例を示す概略構成図
【図８】本発明の第３の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図９】第３の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図１０】第４の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図１１】第５の実施形態における妨害領域の検出から例外表示処理までの動作を示すフローチャート
【図１２】本発明の第６の実施形態による蛍光画像取得装置を適用した蛍光内視鏡装置の概略構成図
【図１３】回転フィルタの構成を示す図
【図１４】モザイクフィルタの構成を示す図
【図１５】正常組織および病変組織の蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【図１６】正常組織および病変組織の規格化蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【図１７】正常組織および残渣の蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【図１８】正常組織および残渣の規格化蛍光強度スペクトルの強度分布を示す説明図
【符号の説明】
１，２ 画像処理部
１０ 観察部
１００，２００ 内視鏡挿入部
１１０，２１０ 照明ユニット
１２０，２２０ 撮像ユニット
１３０ 蛍光診断画像生成ユニット
１３１ 画像メモリ
１３２ 明度演算部
１３３ 色相演算部
１３４ 画像合成部
１３５ 例外表示処理部
１４０，２４０ 画像処理ユニット
１５０，１５１，１５２，１５３，１５４ 妨害領域検出ユニット
１６０，２６０ コントローラ
１７０，１８０ モニタ
Claims (8)
- 励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光診断画像取得手段を備えた蛍光画像取得装置において、
白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像を取得する通常画像取得手段と、
前記通常画像の色情報、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値のいずれかに基づいて、前記観察部における第１の仮妨害領域を検出し、該第１の仮妨害領域において、該第１の仮妨害領域の検出に用いた情報以外のいずれかの情報に基づいて、前記観察部における第２の仮妨害領域を検出し、該第２の仮妨害領域において、前記第１および前記第２の仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて、前記観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出する妨害領域検出手段とを備えたことを特徴とする蛍光画像取得装置。 - 励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光診断画像取得手段を備えた蛍光画像取得装置において、
前記蛍光に基づいて、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値を取得する手段と、
前記蛍光の強度および前記蛍光演算値に基いて、前記観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出する妨害領域検出手段とを備えたことを特徴とする蛍光画像取得装置。 - 前記妨害領域検出手段は、前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか一方に基づいて、前記観察部における仮妨害領域を検出し、該仮妨害領域において前記蛍光の強度および前記蛍光演算値のいずれか他方に基づいて、前記妨害領域を検出する手段であることを特徴とする請求項２記載の蛍光画像取得装置。
- 前記蛍光診断画像の前記妨害領域に対して例外表示処理を施す例外表示処理手段と、
該例外表示処理が施された蛍光診断画像を表示する表示手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の蛍光画像取得装置。 - 前記蛍光診断画像取得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１から４のいずれか１項記載の蛍光画像取得装置。
- 励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光画像取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
白色光を前記観察部に照射することにより該観察部において得られる反射光に基づいて、該観察部の通常画像を取得する手順と、
前記通常画像の色情報、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算値のいずれかに基づいて、前記観察部における第１の仮妨害領域を検出し、該第１の仮妨害領域において、該第１の仮妨害領域の検出に用いた情報以外のいずれかの情報に基づいて、前記観察部における第２の仮妨害領域を検出し、該第２の仮妨害領域において、前記第１および前記第２の仮妨害領域の検出に用いた情報以外の情報に基づいて、前記観察部に付着した妨害因子を表す妨害領域を検出する手順とを備えたことを特徴とするプログラム。 - 励起光を含む照明光を観察部に照射することにより該観察部において得られる蛍光に基づいて、該観察部の蛍光診断画像を取得する蛍光画像取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
前記蛍光に基づいて、前記蛍光の強度および異なる波長帯域において取得した複数の蛍光強度の比率を表す蛍光演算を取得する手順と、
前記蛍光の強度および前記蛍光演算値に基づいて前記妨害領域を検出する手順とを有することを特徴とするプログラム。 - 前記蛍光診断画像の前記妨害領域に対して例外表示処理を施す手順と、
該例外表示処理が施された蛍光診断画像を表示する手順とをさらに有することを特徴とする請求項６または７記載のプログラム。
Priority Applications (8)
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