電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置、及び蛍光画像の高感度化方法
【課題】コストをかけることなく、蛍光画像を高画質化する。
【解決手段】体腔内には白色光と励起光が照射される。電子内視鏡は、体腔内で反射した白色光をＣＣＤで撮像することにより白色光画像を取得し、励起光の照射により体腔内の生体組織から発せられる自家蛍光をＣＣＤで撮像することにより自家蛍光画像を取得する。白色光画像から体腔内における観察対象の動きを検出する。自家蛍光画像に対してフレーム加算およびビニング処理を施す。その際、観察対象の動きに応じて、フレーム加算数とビニング数を変化させる。
【解決手段】体腔内には白色光と励起光が照射される。電子内視鏡は、体腔内で反射した白色光をＣＣＤで撮像することにより白色光画像を取得し、励起光の照射により体腔内の生体組織から発せられる自家蛍光をＣＣＤで撮像することにより自家蛍光画像を取得する。白色光画像から体腔内における観察対象の動きを検出する。自家蛍光画像に対してフレーム加算およびビニング処理を施す。その際、観察対象の動きに応じて、フレーム加算数とビニング数を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内の生体組織から発せられる自家蛍光を観察する電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置、及び蛍光画像の高感度化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡システムを用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡システムでは、波長が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶ白色光を体腔内を照射し、体腔内で反射した光をＣＣＤなどの撮像素子で撮像する。そして、撮像により得られた画像をモニタに表示する。これにより、体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
【０００３】
白色光を照射したときに得られる撮像画像からは、被写体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、深層血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被写体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。このような被写体組織には病変部が潜んでいる可能性があることから、微細血管や陥凹や隆起なども撮像画像から確実に把握できるようにすることが求められている。
【０００４】
例えば、癌などの腫瘍性病変を観察する方法としては、特許文献１に示すように、特定波長に制限した励起光を体腔内に照射し、その励起光によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像素子で撮像するＡＦＩ（Auto Fluorescence Imaging）が知られている。ＡＦＩにおいては、腫瘍性病変がある病変部から発せられる自家蛍光の強度が、腫瘍性病変が存在しない正常部から発せられる自家蛍光の強度よりも弱くなる性質を利用して、撮像画像においては病変部と正常部とを別々の色で表示している。したがって、このＡＦＩによって、正常部とほとんど見分けが付かない病変部であっても観察できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３４２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、生体組織内から発せられる自家蛍光の光量は微弱であるため、その自家蛍光を撮像することで得られる自家蛍光画像は、そのままでは有用な画像診断等を行なえないことがある。したがって、自家蛍光画像を診断等で有効に利用できるようにするためには、何らかの方法で、自家蛍光画像を高画質化する必要がある。例えば、特許文献１では、電子内視鏡の先端部に設けた２つの照明窓から合計２本の励起光を照射し、自家蛍光の強度を強めることによって、自家蛍光画像の高画質化を図っている。しかしながら、電子内視鏡の先端部に２つの照明窓を設けたりすることは、コストがかかってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、コストをかけることなく、自家蛍光画像などの蛍光画像を高画質化することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置、及び蛍光画像の高感度化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する光源装置と、励起光の照射により蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、撮像素子による撮像で取得する電子内視鏡と、前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化処理手段と、前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して、１フレームの高画質な蛍光画像を生成する処理であり、前記ビニング処理は、蛍光画像において隣接する複数の画素をひとまとめにした画素群として再構成し、各画素群内の画素の輝度値を加算したものを各画素群の輝度値とするソフトウエアビニングであることが好ましい。
【００１０】
前記高感度化処理手段は、１フレームの高画質な蛍光画像の生成に用いられる蛍光画像のフレーム数を示すフレーム加算数とソフトウエアビニングにより再構成される画素群内の画素数を示すビニング数とを、観察対象の動き量に応じて、変化させることが好ましい。前記高感度化処理手段は、観察対象に動きが無いときには、時間の経過とともにフレーム加算数を大きくすることが好ましい。前記高感度化処理手段は、観察対象のサイズに応じてビニング処理を変化させることが好ましい。観察対象のサイズを入力するサイズ入力手段を備えることが好ましい。蛍光画像の撮像を開始した初期状態においては、蛍光画像の蛍光強度に応じて、フレーム加算数およびビニング数を決めることが好ましい。
【００１１】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して１フレームの蛍光画像とする処理であり、前記ビニング処理は、前記撮像素子において隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力するように撮像素子を制御するハードウエアビニングであることが好ましい。前記光源装置は、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光を体腔内に向けて発することが可能であり、前記動き検出手段は、白色光が照射された体腔内の撮像により得られる白色光画像から観察対象の動き検出を行なうことが好ましい。
【００１２】
前記蛍光画像は、ＡＦＩで得られる自家蛍光画像であることが好ましい。前記蛍光画像は、ＰＤＤや近赤外蛍光観察で得られる薬剤蛍光画像であることが好ましい。
【００１３】
本発明は、体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を含む照明光を体腔内に照射し、体腔内からの戻り光を撮像素子で撮像する電子内視鏡に接続された電子内視鏡システムのプロセッサ装置において、蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、前記電子内視鏡から受信する受信手段と、前記受信手段で受信した内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化手段と、前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、電子内視鏡内の撮像素子によって撮像された体腔内の内視鏡画像のうち、励起光の照射によって蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を高感度化する蛍光画像の高感度化方法において、前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出し、前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施し、前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電子内視鏡システムにおける既存の機能のフレーム加算およびビニング処理を蛍光画像に施すことで、コストをかけずに高感度化処理を行なうことができる。加えて、それらフレーム加算およびビニング処理は、体腔内における観察対象の動きに応じて、変化させているため、蛍光画像の高感度化を図る際に、観察対象の像にブレが生ずることはなく、また解像度を低下させることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の電子内視鏡システムを示す概略図である。
【図２】第１実施形態の電子内視鏡システムにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図３】励起光、自家蛍光、及び白色光の分光強度分布を示すグラフである。
【図４】オーバーチューブおよびフードが装着された第１実施形態の電子内視鏡の先端部を示す斜視図である。
【図５】白色光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図６Ａ】白色光照射期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図６Ｂ】白色光遮光期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図７】白色光の光量に応じて励起光の光量を制御する方法を説明するための説明図である。
【図８】励起光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図９】励起光照射用の第１投光ユニットの断面図である。
【図１０Ａ】通常光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１０Ｂ】自家蛍光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１１】信号処理部における処理フローを示すブロック図である。
【図１２】初期設定値がプロットされたグラフである。
【図１３】静止状態が継続する場合の高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１４】図１３とは異なる静止状態時の高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１５】静止状態から観察対象に動きが生じる動き状態に変化する場合の高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１６】動き量とフレーム加算数およびビニング数との対応関係を記憶したＬＵＴを示す表である。
【図１７】フレーム加算による高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１８】ＲＧＢの面順次光の照射に用いられるロータリフィルタの平面図である。
【図１９】青色励起光と蛍光部材によって白色光を照射する投光ユニットを備えた電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図２０】白色光照射用の投光ユニットの断面図である。
【図２１】励起光用プローブ、フード、及び先端部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内をCCDなどの撮像素子で撮像する電子内視鏡１１と、この電子内視鏡１１の挿入部２０が挿通されるオーバーチューブ１３と、挿入部２０における先端部２４ａに装着されるフード１４と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１５と、体腔内に照射する白色光を供給する白色光の光源装置１６と、生体組織内から自家蛍光を励起するための励起光を供給する励起光の光源装置１７と、体腔内の画像を表示するモニタ１８とを備えている。
【００１８】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部２０と、挿入部の基端部分に設けられた操作部２１と、操作部２１とプロセッサ装置１５及び白色光の光源装置１６との間を連結するユニバーサルコード２３とを備えている。挿入部２０の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２４が形成されている。湾曲部２４は、操作部のアングルノブ２６における操作によって、上下左右方向に湾曲動作する。
【００１９】
湾曲部２４の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部２４ａが設けられいる。先端部２４ａは、湾曲部２４の湾曲動作によって、体腔内の所望の方向に向けられる。先端部２４ａには、白色光や励起光を照射する２つの第１および第２照明窓５７，５９（図４参照）と、体腔内からの白色光や自家蛍光を受光する観察窓６２（図４参照）と、観察窓に向けて水やエアを吹き付ける送気・送水ノズル６３（図４参照）と、挿入部２０内の鉗子チャンネルに挿通された処置具の出口となる鉗子出口６４（図４参照）とが設けられている。
【００２０】
操作部２１には、白色光を用いて体腔内の観察を行なう通常光観察モード、励起光を用いて生体組織内から発せられる自家蛍光を観察する自家蛍光観察モードのいずれかに切り替える観察モード切替ボタン２８が設けられている。この観察モード切替ボタン２８による切替情報はプロセッサ装置のコントローラ１１３（図２参照）に送信される。
【００２１】
ここで、通常光観察モードに設定されている場合には、体腔内で反射した白色光を撮像することにより得られる白色光画像がモニタ１８に表示され、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、自家蛍光を撮像することにより得られる自家蛍光画像、または白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像がモニタ１８に表示される。
【００２２】
ユニバーサルコード２３のうち、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６側の端部にはコネクタ３０が取り付けられている。コネクタ３０は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ３０を介して、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６に着脱自在に接続される。
【００２３】
電子内視鏡１１の先端部２４ａには、励起光カットフィルタ３２を備えるフード１４が装着される。励起光カットフィルタ３２は、先端部２４ａに設けられた観察窓６２（図４参照）を覆うことにより、観察窓６２に入る前の光のうち励起光の波長帯域の光をカットまたは減光する。エネルギーが非常に高い励起光を観察窓６２の手前でカットし、その励起光が観察窓６２の奥側に設けられたCCD１００（図２参照）に入らないようにすることで、CCD１００の画素が電荷飽和状態になって画面が真っ白になるハレーションを防止することができる。
【００２４】
オーバーチューブ１３は、チューブ本体３５と、このチューブ本体３５内に設けられ、電子内視鏡１１の挿入部２９が挿通される内視鏡挿通管路３７と、この内視鏡挿通管路３７の周囲に設けられ、励起光の光源装置１７からの励起光を導光する２本の第１および第２光ファイバ３８，３９とを備えている。
【００２５】
内視鏡挿通管路３７は、電子内視鏡の挿入部２０の挿入口となる基端側開口３７ａと、その挿入部２０の出口となる先端側開口３７ｂとを備えている。したがって、挿入部２０を内視鏡挿通管路３７に挿通したときには、先端側開口３７ｂから電子内視鏡の先端部２４ａ及びその先端部２４ａに装着されたフード１４が露呈される。電子内視鏡の挿入部２０を体腔内に挿入する際には、オーバーチューブ１３に挿入部２０を挿通させた状態で挿入する。また、フード１４の外周面には、第１および第２光ファイバ３８，３９からの励起光を体腔内に照射する第１および第２投光ユニット４１，４２が固着されている。なお、第１および第２光ファイバ３８，３９と第１および第２投光ユニット４１，４２とは、コネクタ等によって光結合される。
【００２６】
図２に示すように、白色光の光源装置１６、白色光光源４５、絞り調節機構４６、白色光制御部４７、ロータリシャッタ４８、位置検出部４９、回転制御部５０を備えている。白色光光源４５は、白色光の光源装置１６の電源がオンのときに、常にオンにして白色光を発する。白色光は、波長が青色帯域から赤色帯域に及ぶ広帯域光であり、例えば、図３に示すように、４００nm〜７００nmの波長帯域を有している。白色光光源４５としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、蛍光発光素子ランプ、またはＬＤ（レーザーダイオード）などが使用される。白色光光源４５から発せられる白色光は、レンズ５３で集光される。レンズ５３で集光された光は、絞り調節機構４６を介して、第１および第２ライトガイド５５，５６に入射する。
【００２７】
第１および第２ライトガイド５５，５６は大口径光ファイバなどから構成されている。第１および第２ライトガイド５５，５６の入射側端部は、白色光の光源装置１６に接続されている。一方、図４に示すように、第１ライトガイド５５の出射側端部は電子内視鏡１１の先端部２４ａの第１照明窓５７に向けられおり、第２ライトガイド５５の出射側端部は先端部２４ａの第２照明窓５９に向けられている。これら第１および第２照明窓５７，５９のそれぞれから白色光が体腔内に向けて出射される。
【００２８】
第１照明窓５７と第２照明窓５９は、フード１４に設けられた励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図５に示すように、第１照明窓５７から出射される白色光の照射範囲WL1と第２照明窓５９から出射される白色光の照射範囲WL２とはほぼ重なり合っている。したがって、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲WL１，WL２の重複領域WLR内に観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、白色光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。
【００２９】
なお、フード１４は、先端部２４ａのうち観察窓６２のみを覆い、それ以外は開口部１４ａから体腔内に露呈している。したがって、第１および第２照明窓５７，５９からの白色光の照射をフード１４が妨げることはない。また送気・送水ノズル６３からのエアや水をフードの励起光カットフィルタ３２に吹き付けることができる。さらには、鉗子出口６４から処置具を体腔内に向けて突出させることができる。
【００３０】
図２に示すように、絞り調節機構４６は、レンズ５３とロータリシャッタ４８との間に配置され、白色光光源４５から発せられる白色光の光量を調節する。絞り調節機構４６は、例えば、絞り径を可変させる複数の絞り羽根、及びこの絞り羽根を移動させるモータなどから構成される。絞り調節機構の絞り量（すなわち、白色光の光量）は、ドライバ４７ａを介して、白色光制御部４７によって制御される。白色光制御部４７は、プロセッサ装置１５内の信号処理により得られる白色光画像に基づいて、絞り量（すなわち、白色光の光量）を制御する。
【００３１】
図６A及びBに示すように、ロータリシャッタ４８は、円板形状で一部に扇形の切欠部分を有する。ロータリシャッタ４８のうち、切欠部分が白色光を透過させる光透過部４８ａとなり、残りの部分が白色光を遮断する遮光部４８ｂとなっている。ロータリシャッタ４８は、白色光光源４５の光軸と平行に配置されたモータ７０の回転軸７０ａに接続されている。このモータ７０の駆動によってロータリーシャッタ４８が回転することで、白色光光源の光路P上に光透過部４８ａと遮光部４８ｂとが交互に位置する。
【００３２】
光路P上に光透過部４８ａ、遮光部４８ｂのいずれが位置しているかは、フォトセンサなどから構成される位置検出部４９によって検出される。ここで、図２や図６A及びBにおいては、位置検出部はロータリシャッタの外周近傍に配置されているが、配置位置はそれ以外、例えば、ロータリシャッタの内部であってもよい。
【００３３】
図６Aに示すように、光透過部４８ａが光路P上に位置する間は、白色光が第１および第２ライトガイド５５，５６に入射するため、体腔内に白色光が照射される。この期間を、以下において白色光照射期間する。一方、図６Bに示すように、遮光部４８ｂが光路P上に位置する間は、第１および第２ライトガイド５５，５６へ白色光が入射しないため、体腔内において白色光が遮光された状態となる。この期間を、以下において白色光遮光期間とする。位置検出部４９は、白色光照射期間と白色光遮光期間のいずれの状態にあるかについての情報を、励起光の光源装置内の励起光制御部７５およびプロセッサ装置のコントローラ１１３に適宜送信する。
【００３４】
白色光照射期間と白色光遮光期間は観察モードによって異なり、自家蛍光観察モード時における各期間は通常光観察モード時の２倍に設定されている。したがって、図２に示す回転制御部５０は、自家蛍光観察モード時においては、ロータリシャッタ４８の回転速度を通常光観察モード時の回転速度の半分とする回転制御を行なっている。なお、回転制御部５０は、モータ７０に接続されたドライバ５０ａを介して、ロータリシャッタ４８の回転速度を制御する。
【００３５】
図２に示すように、励起光の光源装置１７は、第１及び第２レーザ光源７２，７３、励起光制御部７５を備えている。第１および第２レーザ光源７２，７３は発光ダイオード等から構成され、図３に示すような、４０５±１０ｎｍの波長を有する励起光を発する。このような波長域を有する励起光を体腔内に照射することで、波長が４２０ｎｍ〜６５０ｎｍにおよぶ自家蛍光が生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる。
【００３６】
第１および第２レーザ光源７２，７３は、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、常に励起光が発せられる。これにより、生体組織からは常に自家蛍光が発せられる。図３に示すように、電子内視鏡の先端部２４ａに戻ってくる励起光は励起光カットフィルタによりカットされ、また自家蛍光の光量は白色光に比べて微弱である。したがって、体腔内において白色光だけでなく励起光や自家蛍光が存在する状態で、白色光画像を取得したとしても、その取得した白色光画像においては励起光や自家蛍光は全く影響を与えない。
【００３７】
励起光制御部７５は、ドライバ７５ａ，７５ｂを介して、第１および第２レーザ光源７２，７３の励起光の光量を制御する。励起光制御部７５は、白色光制御部４７に接続されており、白色光制御部４７による白色光の光量制御に従って、励起光の光量も制御する。励起光の光量の制御は、白色光と励起光とが所定の相関を有するように、例えば、励起光の光量と白色光の光量との光量比が１／１０等を保持するように、励起光の光量を変化させる。
【００３８】
このように白色光の光量が変更された場合であっても、これに追従して、励起光の光量も励起光制御部で自動的に変更されるため、白色光画像と自家蛍光画像との露出バランスを常に適正な状態に維持することができる。なお、励起光の光量制御は、白色光の光量制御に連動してごとに行なうのではく、図７に示すように、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときに、白色光と励起光とが所定の相関を有するように制御してもよい。
【００３９】
第１レーザー光源７２から発せられた励起光は、オーバーチューブの第１光ファイバ３８に入射する。もう一方の第２レーザー光源７３から発せられた励起光は、オーバーチューブの第２光ファイバ３９に入射する。そして、図４に示すように、第１光ファイバ３８内の励起光ELはフード１４の第１投光ユニット４１から出射し、第２光ファイバ内の励起光ELはフード１４の第２投光ユニット４２から出射する。
【００４０】
第１および第２投光ユニット４１，４２は、先端部２４ａの第１および第２照明窓５７，５９と同様に、フード１４の励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図８に示すように、第１投光ユニット４１から出射される励起光の照射範囲EL１と第２投光ユニット４２から出射される励起光の照射範囲EL２とはほぼ重なり合っている（重複領域ELR）。さらに、この重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲が重なりあった重複領域WLRに含まれている。
【００４１】
以上のような照射範囲EL１，EL2を有することから、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲EL１，EL２の重複領域ELRに観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、励起光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。したがって、例えば、観察対象Tの全体が正常部である場合には、その観察対象の全域からほぼ同一強度の自家蛍光が発せられる。さらには、２つの励起光の照射範囲が重なり合った重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲の重複領域WLRに含まれていることから、観察対象T全体において、白色光と励起光の光量比は一定に保持される。
【００４２】
図９に示すように、第１投光ユニット４１は、光拡散部材９０、この光拡散部材の外周を覆う筒状のスリーブ部材９１と、スリーブ部材９１の一端側を封止する保護ガラス９２と、スリーブ部材内に挿入され第１光ファイバ３８を保持するフェルール９３とを備えている。また、フェルール９３の後端側から外皮に覆われて延出される第１光ファイバ３８には、その外皮の外側を覆うフレキシブルスリーブ９５がスリーブ部材９１との間に挿入されている。なお、第２投光ユニットについては第１投光ユニットと同様であることから説明を省略する。
【００４３】
光拡散部材９０は、第１光ファイバ３８からの励起光を拡散させる透光性樹脂材料からなる。透光性樹脂材料の他にも、例えば、透光性セラミックスやガラス等が利用可能である。また、光拡散部材９０は、その表面や中間層等に、微小の凹凸や屈折率の異なる粒子（フィラー等）を混在させた光拡散層を設けた構成や、半透明の材料を用いた構成としてもよい。これにより、光拡散部材９０から出射する励起光は、光の偏光作用や拡散作用によって光量が均一化される。したがって、光拡散部材の材料や分量を適宜変更することによって、第１投光ユニット内で、励起光の照射範囲や光量を調節することができる。なお、第１投光ユニット内での光の照射範囲や光量は、光拡散部材の他、レンズや保護ガラスを適宜変更することによっても調節することができる。
【００４４】
図２に示すように、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００、アナログ処理回路１０４（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部１０６を備えている。ＣＣＤ１００は、励起光カットフィルタ３２、観察窓６２、及び集光レンズ１０２を透過した光を、撮像面１００ａで受光する。そして、CCD１００では、撮像面１００ａで受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ１０４に送られる。
【００４５】
ＣＣＤ１００はカラーＣＣＤであり、撮像面１００ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が配列されている。ここで、白色光は波長域が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶことから、白色光がCCDの撮像面に入射したときには、R画素、G画素、B画素の全てが感応する。したがって、白色光受光時に得られる撮像信号には、R画素から出力される撮像信号、G画素から出力される撮像信号、及びB画素から出力される撮像信号の３種類が含まれている。
【００４６】
一方、自家蛍光は主たる波長域が緑色帯域であり、一部が青色帯域または赤色帯域にまで及ぶ。そのため、自家蛍光がCCDの撮像面１００ａに入射したときには、G画素は確実に自家蛍光に感応する。したがって、自家蛍光受光時に得られる撮像信号には、G画素から出力される撮像信号が含まれている。
【００４７】
ＡＦＥ１０４は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）および自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤからの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ１００の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。
【００４８】
撮像制御部１０６はＣＣＤ４４の撮像制御を行なう。この撮像制御部１０６の撮像制御に従って、AFE４５から所定のフレームレートで撮像信号が出力される。撮像制御部１０６は、プロセッサ装置１５内のコントローラ１１３に接続されており、撮像時においてコントローラ１１３が認識している観察モード等によって、撮像制御部１０６は制御方法を適宜変更する。
【００４９】
ここで、図１０Aに示すように、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光照射期間のときに、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００５０】
これに対して、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、図１０Bに示すように、白色光照射期間のときには、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。これとほぼ同時に、自家蛍光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。自家蛍光は微弱であるが、自家蛍光観察モード時の白色光遮光期間、即ち自家蛍光観察期間を通常光観察モード時の白色光遮光期間の２倍にすることで、自家蛍光画像を形成できる程度の光量はCCD１００で確実に受光することができる。
【００５１】
そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わってから一定時間経過後、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。これに応じて、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、自家蛍光観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００５２】
図２に示すように、プロセッサ装置１５は、電子内視鏡１１、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１７、モニタ１８、キーボード（図示省略）、プリンタ（図示省略）等と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１５は、信号処理部１１０と、フレームメモリ１１２と、コントローラ１１３とを備えている。
【００５３】
信号処理部１１０は、電子内視鏡１１のAFE１０４から出力される撮像信号に対して、A／D変換部１１５、色調補正部１１６、及び画像処理部１１７で各種処理を施すことによって、モニタ１８に表示可能な映像信号を生成する。そして、この映像信号に基づいて、各種画像がモニタ１８に表示される。なお、色調補正部１１６および画像処理部１１７は、例えば、それぞれ対応する処理を行なうソフトウエアと、このソフトウエアを格納するEPROM（書き換え可能型ROM）等の記憶装置等によって構成される。また、A／D変換後のデジタルの画像データや画像処理部において画像処理された後の映像信号は、一時的にまたは処理が施される毎に、フレームメモリ１１２に記憶される。
【００５４】
A／D変換部１１５は、AFE１０４からの撮像信号をデジタルの画像データに変換する。画像データには、CCD１００のB画素から出力された撮像信号から得られるB画像、G画素から出力された撮像信号から得られるG画像、R画素から出力された撮像信号から得られるR画像が含まれている。また、A／D変換後の画像データには、通常光観察モード時または自家蛍光観察モード時に取得する白色光画像の画像データと、自家蛍光観察モード時に取得する自家蛍光画像の画像データとがある。
【００５５】
色調補正部１１６および画像処理部１１７は、図１１に示すようなフローに従って処理を行なう。色調補正部１１６は、白色光画像のうち励起光カットフィルタ３２によってカットまたは減光されたB画像の成分を補う。図３に示すように、電子内視鏡１１は４１５nm以下の波長帯域の成分をカットまたは減光する励起光カットフィルタ３２を通して撮像を行なうため、白色光画像及び自家蛍光画像のB画像のうちの低波長側の一部がカットされている。したがって、このカットされた部分の画像を色調補正部１１６によって補正する。
【００５６】
白色光画像のB画像の補正は、以下のようにして行われる。まず、内視鏡使用前に、以下の補正式（１）、（２）を求めておく。ここで、励起光カットフィルタを装着しない場合における白色光画像のB画像の光量をB´とし、励起光カットフィルタを装着した場合における白色光画像のB´画像の光量をBとした場合には、BとB´との関係は次式（１）で表される。
B＝B´×α ・・・（１）
ここで、αは励起光カットフィルタによる光量カット率である。したがって、B´は、次式（２）で求めることができる。
B´＝B／α ・・・（２）
【００５７】
式（２）に示すように、BとB´との関係が線形の関係にある場合には、励起光カットフィルタを装着したときに得られる白色光画像のB画像の光量Bを係数αで除算することで、励起光カットフィルタによりカットされた部分の光量B´が求まる。そして、白色光のB画像のうちカットされた部分の光量Bを光量B´に置き換えることで、励起光カットフィルタを装着しない場合と同様の白色光画像を得ることができる。
【００５８】
なお、BとB´との関係が線形の関係にない場合には、例えば、乗算、加算、マトリックス変換等の演算処理によって、B画像のカットされた部分に相当する光量を増加させることができる。また、B画像のカットされた成分に相当する成分だけG画像およびR画像の成分を減少させてもよい。さらに、励起光カットフィルタによってG画像のうち低周波側の一部の成分がカットされた場合には、B画像の場合と同様にして、色調補正を行うことが好ましい。
【００５９】
図２に示す画像処理部１１７は、バランス調整部１２０、高感度化処理部１２１、表示階調処理部１２２を備えている。バランス調整部１２０は、自家蛍光観察モードに設定されている場合に、較正データを用いて、白色光画像と自家蛍光画像とのバランス調整を行なう。較正データは、不特定の被写体の病変部（早期ガン等の発生部）および正常部について、予め撮像した白色光画像および自家蛍光画像から得られる。
【００６０】
較正データを用いてバランス調整を行なうことで、例えば、白色光画像における病変部と正常部のコントラストと、自家蛍光画像における病変部と正常部とのコントラストとが、等しくなる。例えば、白色光画像のコントラストに対して自家蛍光画像のコントラストが１／５であった場合には、色調補正部１１６は、較正データに基づいて、自家蛍光画像のコントラストを５倍にするバランス調整を行なう。なお、上述したように、白色光と励起光の光量比は一定に保持されていることにより、バランス調整はより精度良く行なわれる。
【００６１】
白色光画像と自家蛍光画像のバランスは、CCD等の特性に依存するため、バランス調整は、電子内視鏡システムの工場出荷前、もしくは、電子内視鏡システムを初めて使用する前等に、少なくとも１回実施することが好ましい。
【００６２】
高感度化処理部１２１では、自家蛍光画像に対してフレーム加算とソフトウエアビニングを施すことによって、自家蛍光画像の高感度化する。フレーム加算は、連続する複数のフレームの画像データを加算して、１フレーム分の高画質な画像データを得る処理である。ソフトウエアビニングは、自家蛍光画像において隣接する複数の画素を１つの画素群として再構成するとともに、各画素群内における画素の輝度値を加算したものを各画素群の輝度値とする処理である。なお、高感度化処理は自家蛍光画像だけでなく白色光画像にも施してもよい。
【００６３】
以下の説明においては、フレーム加算において、１フレーム分の高画質な自家蛍光画像の生成に用いられる自家蛍光画像のフレーム数を、フレーム加算数という。また、ソフトウエアビニングにより再構成される画素群内の画素数をビニング数という。なお、ビニング数は、垂直方向に沿って配置された画素数と水平方向に沿って配置された画素数との掛け合わせ、例えば２×２のように表される。
【００６４】
フレーム加算およびソフトウエアビニングは、共に、自家蛍光画像における輝度値を向上を図ること、即ち高感度化を図ることができる。その一方で、フレーム加算は、フレーム加算数の増加によって、フレームレートが落ちるとともに像にブレが生ずるようになる。また、ソフトウエアビニングは、ビニング数の増加によってを大きくことで、自家蛍光画像の解像度が落ちてしまう。
【００６５】
したがって、高感度化処理を行う際には、体腔内の撮影状況に応じた適切なフレーム加算とソフトウエアビニングを行なう必要がある。本実施形態においては、まず、自家蛍光観察モードに切り替えた直後に、自家蛍光の蛍光強度からフレーム加算数とビニング数の初期設定値を決める。蛍光強度は自家蛍光画像から算出される。
【００６６】
そして、算出された蛍光強度が大ききければ、フレーム加算およびソフトウエアビニングの必要性が低いため、初期設定値はフレーム加算数を小さくするともに、ビニング数も小さくする。したがって、このときの初期設定値Pa1は、図１２に示すグラフ上で左下部分にプロットされる。一方、算出された蛍光強度が小さければ、フレーム加算およびソフトウエアビニングの必要性は高いため、初期設定値は、フレーム加算数を大きくするとともに、ビニング数も大きくする。したがって、このときの初期設定値Pa2は、図１２に示すグラフ上で右上部分にプロットされる。
【００６７】
初期設定値が決定された後は、像をブレなく且つ解像度を低下させることなく自家蛍光画像の高感度化を図ることができるように、フレーム加算数とビニング数を変化させる。ここで、フレーム加算数とビニング数は、観察対象の像サイズと観察対象の動き量に応じて変化させる。観察対象のサイズは、白色光画像または自家蛍光画像から取得するか、またはプロセッサ装置１５に接続されたサイズ入力部１２５（図２参照）から取得する。ここで、観察対象のサイズが大きければ初期設定値からビニング数を増やし、観察対象のサイズが小さければ初期設定値を維持する。なお、サイズ入力部１２５には倍率や観察対象と先端部との距離を入力してもよい。
【００６８】
一方、観察対象の動き量は、白色光画像から取得する。白色光画像は自家蛍光画像と比べて全体的に輝度値が高いため、観察対象の動き量の取得は白色光画像からのほうが容易である。ここで、動き量が「０」であるとき、即ち静止状態のときには、時間の経過とともに初期設定値からフレーム加算数を増やす。このような静止状態でフレーム加算数を増加させることで、自家蛍光画像が高感度化する。その一方で、動き量が生じたときには、その動き量に従ってフレーム加算数を減少させる。これにより、観察対象の像ブレの発生を防ぐことができる。
【００６９】
次に、高感度化処理部における処理の具体例を、（Ａ）観察対象に動きが無く、静止状態が継続する場合と、（Ｂ）一定時間経過後に、静止状態から、観察対象に動きが生じる動き状態に変化する場合とに分けて説明する。
【００７０】
（Ａ）の場合の処理は、図１３のグラフ１３０〜１３２に従って行なわれる。これらグラフ１３０〜１３２はそれぞれ観察対象のサイズに対応しており、観察対象のサイズが大きいものが右側に位置するように、配置されている。したがって、グラフ１３０〜１３２の中で、グラフ１３２は一番大きいサイズに対応しており、グラフ１３１は中間のサイズに対応しており、グラフ１３２は一番小さいサイズに対応している。そして、フレーム加算およびソフトウエアビニングを行なう際には、これらグラフ１３０〜１３２の中から観察対象のサイズに対応したグラフを１つ選択する。
【００７１】
また、図１３において、Paは初期設定値におけるフレーム加算数とビニング数を示している。Pxは所定時間におけるフレーム加算数とビニング数を示しており、このPxは、時間の経過とともに、グラフ１３０〜１３２に沿って右上に移動する。そして、Pxは一定時間経過後に定常値Pbに到達する。一定時間経過後は観察対象のサイズおよび動きに変化がなければ、この定常値Pbおけるフレーム加算数とビニング数とが維持される。定常値Pbは、観察対象のサイズが大きいものほど、大きくなるように設定されている。このようなグラフ１３０〜１３２に従ってフレーム加算数とビニング数を変化させることで、観察対象のサイズに応じた適切な感度を確保することとができるとともに、時間の経過によりフレーム加算数を増加させることで高画質化を図ることができる。
【００７２】
なお、（Ａ）の場合の処理においては、観察対象のサイズが大きくなければ、図１４のグラフ１３３〜１３５に示すように、時間の経過とともに、フレーム加算数を増やす一方で、ビニング数を減らしてもよい。この場合には、フレーム加算およびソフトウエアビニングを行なう際に、図１４に示すグラフ１３３〜１３５の中から観察対象のサイズその他の条件に対応したグラフを１つ選択する。なお、図１４で示すPa、Pb、Pxは図１３と同様である。
【００７３】
（Ｂ）の場合の処理は、図１５のグラフ１３６〜１３８に従って行なわれる。これらグラフ１３６〜１３８は観察対象のサイズに対応しており、これらグラフの配置順序は、図１３の場合と同様である。一方、図１５のグラフ１３６〜１３８では、静止状態においては、所定時間におけるフレーム加算数とビニング数を示すPxは、定常値Pbに既に達している。そして、観察対象に動きが生じたときには、その動き量に応じてPxが、グラフに沿って右下に移動する。
【００７４】
ここで、動き量が小さいときにはPxの移動量は小さく、動き量が大きいときにはPxの移動量も大きくなる。そして、このPxが示すフレーム加算数とビニング数とに基づいて、フレーム加算およびソフトウエアビニングが行なわれる。また、観察対象の動き量の検出は一定時間毎に行われ、それに従って、Pxも移動させる。したがって、Pxは観察対象の動き量によってグラフ１３６〜１３８上を右下または左上に移動する。以上のように、フレーム加算数とビニング数を変化させることで、観察対象のサイズに応じた適切な感度を確保することとができるとともに、観察対象の動き量に応じてフレーム加算数を増減しているため、観察対象の像ブレの発生を防止することができる。
【００７５】
なお、フレーム加算数およびビニング数を図１３〜図１５に示すようなグラフに従って変化させたが、これに代えて、図１６に示すような、観察対象の動き量とこの動き量のときに用いるフレーム加算数およびビニング数を記憶したＬＵＴ１４０に従って、フレーム加算数およびビニング数を変化させてもよい。また、高感度化処理部においては、観察対象内に高周波構造を多く含む場合にはビニング数を減らし、観察対象内において高周波構造が少ない場合にはビニング数を増やしてもよい。また、ビニング数が大きくなる場合には、高周波強調信号処理を行なってもよい。
【００７６】
表示階調処理部１２２では、白色光画像または自家蛍光画像をモニタに表示可能な映像信号に変換する表示階調処理を行なう。この表示階調処理には、モニタに対応したγ補正処理や階調補正処理が含まれる。この表示階調処理においては、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のうち、B画像が映像信号のBチャンネル信号に、G画像が映像信号のGチャンネル信号に、R画像がRチャンネル信号に割り当てられる。
【００７７】
一方、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のB画像が映像信号のBチャンネル信号に、白色光画像のR画像が映像信号のRチャンネル信号に割り当てられ、自家蛍光画像のG画像が映像信号のGチャンネル信号に割り当てられる。これにより、白色光画像と自家蛍光画像とが合成された合成画像が得られる。このような合成画像をモニタ１８に表示することで、正常部は緑色で、病変部はマゼンダ色で表示される。
【００７８】
なお、自家蛍光の輝度レベルが低くなるのは、病変部が原因である他に、撮像距離が遠くなることも原因の一つにある。そこで、画像処理部は、モニタにマゼンダ色を表示する前には、白色光画像のG画像と自家蛍光画像のG画像の輝度レベルを比較する。その比較の結果、両者がともに低い場合には、病変部ではなく、単に撮像距離が遠くて輝度レベルが低くなっているだけと判断し、マゼンダ色ではなく緑色で表示する。一方、白色光画像のG画像の輝度レベルが高く、自家蛍光画像の輝度レベルが低い場合には、病変部であると判断し、マゼンダ色で表示する。
【００７９】
次に、本発明の作用について説明する。まず、観察モード切替ボタン２８により、自家蛍光観察モードに設定される。自家蛍光観察モードでは、白色光照射期間に白色光と励起光が体腔内に照射され、白色光遮光期間には励起光のみが体腔内に照射される。励起光は白色光照射期間および白色光遮光期間の両方で照射されるため、体腔内の生体組織からは自家蛍光が常時発せられる。そして、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００を用いて、白色光照射期間のときには白色光画像を撮像し、白色光遮光期間のときには、自家蛍光画像を撮像する。これら撮像によって取得した撮像信号はプロセッサ装置１５に送られる。
【００８０】
プロセッサ装置１５では、A／D変換部１１５によって、撮像信号をデジタルの画像データに変換する。そして、得られた画像データに基づき色調補正部１１６で色調補正がされた後、画像処理部１１７のバランス調整部１２０で較正データを用いたバランス調整が、高感度化処理部１２１で高感度化処理が、表示階調処理部１２２で表示階調処理が行なわれる。これら処理を経て、白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像が得られる。そして、この合成画像がモニタ１８に表示される。
【００８１】
画像処理部１１７のうち高感度化処理部１２１では、自家蛍光画像に対してフレーム加算とソフトウエアビニングを施すことによって、自家蛍光画像の高感度化を行なう。フレーム加算およびソフトウエアビニングを行なう際には、まず、自家蛍光画像から蛍光強度が検出される。そして、この蛍光強度に従って、フレーム加算数とビニング数の初期設定値を決定する。
【００８２】
初期設定値が決定された後は、像をブレなく且つ解像度を低下させることなく自家蛍光画像の高感度化を図ることができるように、フレーム加算数とビニング数を変化させる。ここで、フレーム加算数とビニング数は、観察対象の像サイズと観察対象の動き量に応じて変化させる。観察対象の像サイズは、白色光画像または自家蛍光画像から取得するか、またはサイズ入力部１２５から取得する。一方、観察対象の動き量は、白色光画像から取得する。
【００８３】
例えば、観察対象の像サイズが大きい場合には初期設定値からビニング数を増加させて、観察対象のサイズに応じた適切な感度を確保する。一方、観察対象の動きが「０」のとき、即ち静止状態のときには、時間の経過とともに初期設定値からフレーム加算数を増加させることによって、自家蛍光画像を高感度化させる。そして、観察対象に動きが生じたときには、フレーム加算数を減少させることで、観察対象の像ブレの発生を抑える。
【００８４】
なお、上記実施形態では、電子内視鏡からプロセッサ装置に送られた自家蛍光画像に対してビニング処理するソフトウエアビニングを行なったが、これに代えて、電子内視鏡内のＣＣＤで撮像したときにビニング処理するハードウエアビニングを行なってもよい。ハードウエアビニングは、ＣＣＤにおいて隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力する処理をいう。したがって、観察対象の動き量が小さいときには、画素群内の画素数を減らす一方で、動き量が大きいときには、画素群内の画素数を増やす。
【００８５】
なお、上記実施形態では、観察対象のサイズおよび動き量に応じてフレーム加算数とビニング数の両方を変化させたが、ソフトウエアビニングやハードウエアビニングなどのビニング処理を備えていない電子内視鏡システムにおいては、観察対象の動き量に応じてフレーム加算数のみを変化させてもよい。この場合には、図１７に示すようなグラフ１４２に従ってフレーム加算数を変化させることが好ましい。なお、初期設定値Paは、上記実施形態と同じように、自家蛍光画像の蛍光強度に基づいて決定される。
【００８６】
静止状態においては、上述したように、時間の経過とともに初期設定値Pbからフレーム加算数を増加させることによって、自家蛍光画像の高感度化を図る。そして、静止状態から、観察対象が動き出した直後など動き量が「０」に近い準静止状態に変化したときに、フレーム加算数の増加を停止する。このときのフレーム加算数をPxとする。そして、グラフ１４３に示すように、準静止状態におけるフレーム加算数を、静止状態から準静止状態に変わったときのフレーム加算数Pxを維持する。
【００８７】
準静止状態においては、動き量がほぼ「０」に近いため、フレーム加算数Pxでフレーム加算を行ったとしても、像ブレが発生するおそれはない。したがって、準静止状態においても、静止状態の場合と同様の高感度化を図ることができる。そして、動き量が大きくなり準静止状態を抜け出した場合には、動き量に応じてフレーム加算数を減少させる。ここで、フレーム加算数の減少は、グラフ１４３に示すように、動き量が大きくなるほど大きくなるようにする。
【００８８】
なお、上記実施形態では、体腔内に白色光をそのまま照射したが、これに代えて、R色の光、G色の光、B色の光からなる面順次光を体腔内に照射してもよい。面順次光を照射するためには、図６A及びBに示すロータリシャッタ４８に代えて、図１８に示すようなロータリフィルタ２２０が用いられる。ロータリフィルタ２２０には、ロータリシャッタ４８の遮光部４８ｂと同様の遮光部２２１と、白色光光源４５からの白色光のうちR色の光を透過させるR色カラーフィルタ２２３ｒと、白色光光源４５からの白色光のうちG色の光を透過させるG色カラーフィルタ２２３ｇと、白色光光源４５からの白色光のうちB色の光を透過させるB色カラーフィルタ２２３ｂとが、周方向に沿って設けられている。このロータリフィルタ２２０が回転軸２２０ａを中心に回転することで、白色光照射期間に、R色の光、G色の光、B色の光がこの順で体腔内に照射される。
【００８９】
また、上記実施形態では、体腔内に照射する白色光を白色光の光源装置内の白色光光源で発生させているが、これに代えて、図１９の電子内視鏡システム３００に示すように、白色光の光源装置内の青色レーザ光源３０４と電子内視鏡の先端部２４ａ内に設けられた投光ユニット３０６，３０７とによって白色光を発生させてもよい。青色レーザ光源３０４は、中心波長４４５ｎｍを有する青色レーザ光を発する。発せられた青色レーザ光は、ライトガイド５５，５６を介して、投光ユニット３０６，３０７から体腔内に向けて照射される。なお、青色レーザ光源３０４は、ドライバ３０５ａを介して、青色レーザ光制御部３０５によって制御される。
【００９０】
図２０に示すように、投光ユニット３０６は、第１および第２投光ユニット４１，４２において、光拡散部材の代わりに蛍光体３１０を備える以外は、同一の構成を備えている。蛍光体３１０は、ライトガイド５５からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質（例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体３１０により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光が生成される。なお、投光ユニット３０７も、投光ユニット３０６と同様であるので、説明を省略する。
【００９１】
また、上記実施形態では、フード１４に固着された第１および第２投光ユニット４１，４２から励起光を照射したが、これに代えて、図２１に示すように、挿入部２０の鉗子チャンネル２０ａに挿通させた励起光用プローブ４００をフード４０２のプローブ保持部４０３から突出させ、その励起光用プローブ４００の照射部４００ａから励起光を照射してもよい。なお、励起光用プローブ４００は、上記実施形態と同様のレーザ光源７２，７３を有する励起光の光源装置４０１に接続されている。
【００９２】
フード４０２は、励起光カットフィルタ３２を備えている点は上記実施形態のフード１４と同様であるが、プローブ保持部４０３と、第１および第２照明窓５７，５９用の開口４０５，４０６と形成されている点がフードと異なる。したがって、プローブ保持部４０３に保持された励起光用プローブ４００の照射部４００ａは体腔内に向けられ、また第１および第２照明窓５７，５９は、開口４０５，４０６から露呈しているため、フード４０２の装着が、励起光や白色光の照射を妨げることはない。
【００９３】
また、上記実施形態では、励起光の照射によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を観察するＡＦＩを本発明に適用した場合について説明したが、本発明は、蛍光薬剤を用いるＰＤＤ（Photo Dynamic Diagnosis）や近赤外蛍光観察においても適用することができる。
【００９４】
ＰＤＤでは、患者に投与する蛍光薬剤によって、蛍光の波長が異なっている。例えば、薬剤として「フォトフィリン」、「レザフィリン」、「ビスダイン」を投与したときには、中心波長４０５ｎｍの励起光を体腔内の生体組織に照射することで、生体組織からは中心波長６６０ｎｍの蛍光が発せられる。また、薬剤として「５−ＡＬＡ（アミノアレブミン）」を投与したときには、中心波長４０５ｎｍの励起光を体腔内の生体組織に照射することで、生体組織からは波長６３５ｎｍ、６７０ｎｍの２つのピークを有する蛍光が発せられる。一方、近赤外蛍光観察においては、薬剤としてＩＣＧ（Indocyanine Green）が用いられる。このＩＣＧを患者に投与して、８００ｎｍ前後の励起光を体腔内の生体組織に照射することによって、生体組織からはピーク波長８４５ｎｍを有する近赤外域の蛍光が発せられる。
【００９５】
以上のようなＰＤＤや近赤外蛍光観察で観察される薬剤蛍光は、ＡＦＩで観察される自家蛍光よりも光量は大きいが、蛍光薬剤が生体組織に十分に蓄積しない等その他の要因によって、光量不足となることがある。このような場合には、薬剤蛍光の撮像により得られる薬剤蛍光画像に対して、上記実施形態のようなフレーム加算およびビニング処理を施す。そして、それらフレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる。これにより、薬剤蛍光画像の高感度化を図ることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０，３００ 電子内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
１５ プロセッサ装置
１６ 励起光の光源装置
１００ ＣＣＤ
１０６ 撮像制御部
１１０ 信号処理部
１２１ 高感度化処理部
１２５ サイズ入力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体腔内の生体組織から発せられる自家蛍光を観察する電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置、及び蛍光画像の高感度化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療分野では、電子内視鏡システムを用いた診断や治療が数多く行なわれている。電子内視鏡システムでは、波長が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶ白色光を体腔内を照射し、体腔内で反射した光をＣＣＤなどの撮像素子で撮像する。そして、撮像により得られた画像をモニタに表示する。これにより、体腔内の画像をリアルタイムに確認することができるため、診断などを確実に行うことができる。
【０００３】
白色光を照射したときに得られる撮像画像からは、被写体組織全体を大まかに把握することはできるものの、微細血管、深層血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった凹凸構造などの被写体組織は明瞭に観察することが難しいことがある。このような被写体組織には病変部が潜んでいる可能性があることから、微細血管や陥凹や隆起なども撮像画像から確実に把握できるようにすることが求められている。
【０００４】
例えば、癌などの腫瘍性病変を観察する方法としては、特許文献１に示すように、特定波長に制限した励起光を体腔内に照射し、その励起光によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を撮像素子で撮像するＡＦＩ（Auto Fluorescence Imaging）が知られている。ＡＦＩにおいては、腫瘍性病変がある病変部から発せられる自家蛍光の強度が、腫瘍性病変が存在しない正常部から発せられる自家蛍光の強度よりも弱くなる性質を利用して、撮像画像においては病変部と正常部とを別々の色で表示している。したがって、このＡＦＩによって、正常部とほとんど見分けが付かない病変部であっても観察できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３４２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、生体組織内から発せられる自家蛍光の光量は微弱であるため、その自家蛍光を撮像することで得られる自家蛍光画像は、そのままでは有用な画像診断等を行なえないことがある。したがって、自家蛍光画像を診断等で有効に利用できるようにするためには、何らかの方法で、自家蛍光画像を高画質化する必要がある。例えば、特許文献１では、電子内視鏡の先端部に設けた２つの照明窓から合計２本の励起光を照射し、自家蛍光の強度を強めることによって、自家蛍光画像の高画質化を図っている。しかしながら、電子内視鏡の先端部に２つの照明窓を設けたりすることは、コストがかかってしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、コストをかけることなく、自家蛍光画像などの蛍光画像を高画質化することができる電子内視鏡システム、電子内視鏡システムのプロセッサ装置、及び蛍光画像の高感度化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する光源装置と、励起光の照射により蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、撮像素子による撮像で取得する電子内視鏡と、前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化処理手段と、前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して、１フレームの高画質な蛍光画像を生成する処理であり、前記ビニング処理は、蛍光画像において隣接する複数の画素をひとまとめにした画素群として再構成し、各画素群内の画素の輝度値を加算したものを各画素群の輝度値とするソフトウエアビニングであることが好ましい。
【００１０】
前記高感度化処理手段は、１フレームの高画質な蛍光画像の生成に用いられる蛍光画像のフレーム数を示すフレーム加算数とソフトウエアビニングにより再構成される画素群内の画素数を示すビニング数とを、観察対象の動き量に応じて、変化させることが好ましい。前記高感度化処理手段は、観察対象に動きが無いときには、時間の経過とともにフレーム加算数を大きくすることが好ましい。前記高感度化処理手段は、観察対象のサイズに応じてビニング処理を変化させることが好ましい。観察対象のサイズを入力するサイズ入力手段を備えることが好ましい。蛍光画像の撮像を開始した初期状態においては、蛍光画像の蛍光強度に応じて、フレーム加算数およびビニング数を決めることが好ましい。
【００１１】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して１フレームの蛍光画像とする処理であり、前記ビニング処理は、前記撮像素子において隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力するように撮像素子を制御するハードウエアビニングであることが好ましい。前記光源装置は、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光を体腔内に向けて発することが可能であり、前記動き検出手段は、白色光が照射された体腔内の撮像により得られる白色光画像から観察対象の動き検出を行なうことが好ましい。
【００１２】
前記蛍光画像は、ＡＦＩで得られる自家蛍光画像であることが好ましい。前記蛍光画像は、ＰＤＤや近赤外蛍光観察で得られる薬剤蛍光画像であることが好ましい。
【００１３】
本発明は、体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を含む照明光を体腔内に照射し、体腔内からの戻り光を撮像素子で撮像する電子内視鏡に接続された電子内視鏡システムのプロセッサ装置において、蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、前記電子内視鏡から受信する受信手段と、前記受信手段で受信した内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化手段と、前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、電子内視鏡内の撮像素子によって撮像された体腔内の内視鏡画像のうち、励起光の照射によって蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を高感度化する蛍光画像の高感度化方法において、前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出し、前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施し、前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電子内視鏡システムにおける既存の機能のフレーム加算およびビニング処理を蛍光画像に施すことで、コストをかけずに高感度化処理を行なうことができる。加えて、それらフレーム加算およびビニング処理は、体腔内における観察対象の動きに応じて、変化させているため、蛍光画像の高感度化を図る際に、観察対象の像にブレが生ずることはなく、また解像度を低下させることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の電子内視鏡システムを示す概略図である。
【図２】第１実施形態の電子内視鏡システムにおける電気的構成を示すブロック図である。
【図３】励起光、自家蛍光、及び白色光の分光強度分布を示すグラフである。
【図４】オーバーチューブおよびフードが装着された第１実施形態の電子内視鏡の先端部を示す斜視図である。
【図５】白色光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図６Ａ】白色光照射期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図６Ｂ】白色光遮光期間にあるときのロータリシャッタを説明するための説明図である。
【図７】白色光の光量に応じて励起光の光量を制御する方法を説明するための説明図である。
【図８】励起光の照射範囲を説明するための説明図である。
【図９】励起光照射用の第１投光ユニットの断面図である。
【図１０Ａ】通常光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１０Ｂ】自家蛍光観察モードにおけるＣＣＤの撮像制御を説明するための説明図である。
【図１１】信号処理部における処理フローを示すブロック図である。
【図１２】初期設定値がプロットされたグラフである。
【図１３】静止状態が継続する場合の高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１４】図１３とは異なる静止状態時の高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１５】静止状態から観察対象に動きが生じる動き状態に変化する場合の高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１６】動き量とフレーム加算数およびビニング数との対応関係を記憶したＬＵＴを示す表である。
【図１７】フレーム加算による高感度化処理を説明するための説明図である。
【図１８】ＲＧＢの面順次光の照射に用いられるロータリフィルタの平面図である。
【図１９】青色励起光と蛍光部材によって白色光を照射する投光ユニットを備えた電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図２０】白色光照射用の投光ユニットの断面図である。
【図２１】励起光用プローブ、フード、及び先端部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の電子内視鏡システム１０は、被検者の体腔内をCCDなどの撮像素子で撮像する電子内視鏡１１と、この電子内視鏡１１の挿入部２０が挿通されるオーバーチューブ１３と、挿入部２０における先端部２４ａに装着されるフード１４と、撮像により得られた信号に基づいて体腔内の被写体組織の画像を生成するプロセッサ装置１５と、体腔内に照射する白色光を供給する白色光の光源装置１６と、生体組織内から自家蛍光を励起するための励起光を供給する励起光の光源装置１７と、体腔内の画像を表示するモニタ１８とを備えている。
【００１８】
電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部２０と、挿入部の基端部分に設けられた操作部２１と、操作部２１とプロセッサ装置１５及び白色光の光源装置１６との間を連結するユニバーサルコード２３とを備えている。挿入部２０の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２４が形成されている。湾曲部２４は、操作部のアングルノブ２６における操作によって、上下左右方向に湾曲動作する。
【００１９】
湾曲部２４の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部２４ａが設けられいる。先端部２４ａは、湾曲部２４の湾曲動作によって、体腔内の所望の方向に向けられる。先端部２４ａには、白色光や励起光を照射する２つの第１および第２照明窓５７，５９（図４参照）と、体腔内からの白色光や自家蛍光を受光する観察窓６２（図４参照）と、観察窓に向けて水やエアを吹き付ける送気・送水ノズル６３（図４参照）と、挿入部２０内の鉗子チャンネルに挿通された処置具の出口となる鉗子出口６４（図４参照）とが設けられている。
【００２０】
操作部２１には、白色光を用いて体腔内の観察を行なう通常光観察モード、励起光を用いて生体組織内から発せられる自家蛍光を観察する自家蛍光観察モードのいずれかに切り替える観察モード切替ボタン２８が設けられている。この観察モード切替ボタン２８による切替情報はプロセッサ装置のコントローラ１１３（図２参照）に送信される。
【００２１】
ここで、通常光観察モードに設定されている場合には、体腔内で反射した白色光を撮像することにより得られる白色光画像がモニタ１８に表示され、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、自家蛍光を撮像することにより得られる自家蛍光画像、または白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像がモニタ１８に表示される。
【００２２】
ユニバーサルコード２３のうち、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６側の端部にはコネクタ３０が取り付けられている。コネクタ３０は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ３０を介して、プロセッサ装置１５および白色光の光源装置１６に着脱自在に接続される。
【００２３】
電子内視鏡１１の先端部２４ａには、励起光カットフィルタ３２を備えるフード１４が装着される。励起光カットフィルタ３２は、先端部２４ａに設けられた観察窓６２（図４参照）を覆うことにより、観察窓６２に入る前の光のうち励起光の波長帯域の光をカットまたは減光する。エネルギーが非常に高い励起光を観察窓６２の手前でカットし、その励起光が観察窓６２の奥側に設けられたCCD１００（図２参照）に入らないようにすることで、CCD１００の画素が電荷飽和状態になって画面が真っ白になるハレーションを防止することができる。
【００２４】
オーバーチューブ１３は、チューブ本体３５と、このチューブ本体３５内に設けられ、電子内視鏡１１の挿入部２９が挿通される内視鏡挿通管路３７と、この内視鏡挿通管路３７の周囲に設けられ、励起光の光源装置１７からの励起光を導光する２本の第１および第２光ファイバ３８，３９とを備えている。
【００２５】
内視鏡挿通管路３７は、電子内視鏡の挿入部２０の挿入口となる基端側開口３７ａと、その挿入部２０の出口となる先端側開口３７ｂとを備えている。したがって、挿入部２０を内視鏡挿通管路３７に挿通したときには、先端側開口３７ｂから電子内視鏡の先端部２４ａ及びその先端部２４ａに装着されたフード１４が露呈される。電子内視鏡の挿入部２０を体腔内に挿入する際には、オーバーチューブ１３に挿入部２０を挿通させた状態で挿入する。また、フード１４の外周面には、第１および第２光ファイバ３８，３９からの励起光を体腔内に照射する第１および第２投光ユニット４１，４２が固着されている。なお、第１および第２光ファイバ３８，３９と第１および第２投光ユニット４１，４２とは、コネクタ等によって光結合される。
【００２６】
図２に示すように、白色光の光源装置１６、白色光光源４５、絞り調節機構４６、白色光制御部４７、ロータリシャッタ４８、位置検出部４９、回転制御部５０を備えている。白色光光源４５は、白色光の光源装置１６の電源がオンのときに、常にオンにして白色光を発する。白色光は、波長が青色帯域から赤色帯域に及ぶ広帯域光であり、例えば、図３に示すように、４００nm〜７００nmの波長帯域を有している。白色光光源４５としては、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、蛍光発光素子ランプ、またはＬＤ（レーザーダイオード）などが使用される。白色光光源４５から発せられる白色光は、レンズ５３で集光される。レンズ５３で集光された光は、絞り調節機構４６を介して、第１および第２ライトガイド５５，５６に入射する。
【００２７】
第１および第２ライトガイド５５，５６は大口径光ファイバなどから構成されている。第１および第２ライトガイド５５，５６の入射側端部は、白色光の光源装置１６に接続されている。一方、図４に示すように、第１ライトガイド５５の出射側端部は電子内視鏡１１の先端部２４ａの第１照明窓５７に向けられおり、第２ライトガイド５５の出射側端部は先端部２４ａの第２照明窓５９に向けられている。これら第１および第２照明窓５７，５９のそれぞれから白色光が体腔内に向けて出射される。
【００２８】
第１照明窓５７と第２照明窓５９は、フード１４に設けられた励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図５に示すように、第１照明窓５７から出射される白色光の照射範囲WL1と第２照明窓５９から出射される白色光の照射範囲WL２とはほぼ重なり合っている。したがって、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲WL１，WL２の重複領域WLR内に観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、白色光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。
【００２９】
なお、フード１４は、先端部２４ａのうち観察窓６２のみを覆い、それ以外は開口部１４ａから体腔内に露呈している。したがって、第１および第２照明窓５７，５９からの白色光の照射をフード１４が妨げることはない。また送気・送水ノズル６３からのエアや水をフードの励起光カットフィルタ３２に吹き付けることができる。さらには、鉗子出口６４から処置具を体腔内に向けて突出させることができる。
【００３０】
図２に示すように、絞り調節機構４６は、レンズ５３とロータリシャッタ４８との間に配置され、白色光光源４５から発せられる白色光の光量を調節する。絞り調節機構４６は、例えば、絞り径を可変させる複数の絞り羽根、及びこの絞り羽根を移動させるモータなどから構成される。絞り調節機構の絞り量（すなわち、白色光の光量）は、ドライバ４７ａを介して、白色光制御部４７によって制御される。白色光制御部４７は、プロセッサ装置１５内の信号処理により得られる白色光画像に基づいて、絞り量（すなわち、白色光の光量）を制御する。
【００３１】
図６A及びBに示すように、ロータリシャッタ４８は、円板形状で一部に扇形の切欠部分を有する。ロータリシャッタ４８のうち、切欠部分が白色光を透過させる光透過部４８ａとなり、残りの部分が白色光を遮断する遮光部４８ｂとなっている。ロータリシャッタ４８は、白色光光源４５の光軸と平行に配置されたモータ７０の回転軸７０ａに接続されている。このモータ７０の駆動によってロータリーシャッタ４８が回転することで、白色光光源の光路P上に光透過部４８ａと遮光部４８ｂとが交互に位置する。
【００３２】
光路P上に光透過部４８ａ、遮光部４８ｂのいずれが位置しているかは、フォトセンサなどから構成される位置検出部４９によって検出される。ここで、図２や図６A及びBにおいては、位置検出部はロータリシャッタの外周近傍に配置されているが、配置位置はそれ以外、例えば、ロータリシャッタの内部であってもよい。
【００３３】
図６Aに示すように、光透過部４８ａが光路P上に位置する間は、白色光が第１および第２ライトガイド５５，５６に入射するため、体腔内に白色光が照射される。この期間を、以下において白色光照射期間する。一方、図６Bに示すように、遮光部４８ｂが光路P上に位置する間は、第１および第２ライトガイド５５，５６へ白色光が入射しないため、体腔内において白色光が遮光された状態となる。この期間を、以下において白色光遮光期間とする。位置検出部４９は、白色光照射期間と白色光遮光期間のいずれの状態にあるかについての情報を、励起光の光源装置内の励起光制御部７５およびプロセッサ装置のコントローラ１１３に適宜送信する。
【００３４】
白色光照射期間と白色光遮光期間は観察モードによって異なり、自家蛍光観察モード時における各期間は通常光観察モード時の２倍に設定されている。したがって、図２に示す回転制御部５０は、自家蛍光観察モード時においては、ロータリシャッタ４８の回転速度を通常光観察モード時の回転速度の半分とする回転制御を行なっている。なお、回転制御部５０は、モータ７０に接続されたドライバ５０ａを介して、ロータリシャッタ４８の回転速度を制御する。
【００３５】
図２に示すように、励起光の光源装置１７は、第１及び第２レーザ光源７２，７３、励起光制御部７５を備えている。第１および第２レーザ光源７２，７３は発光ダイオード等から構成され、図３に示すような、４０５±１０ｎｍの波長を有する励起光を発する。このような波長域を有する励起光を体腔内に照射することで、波長が４２０ｎｍ〜６５０ｎｍにおよぶ自家蛍光が生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる。
【００３６】
第１および第２レーザ光源７２，７３は、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、常に励起光が発せられる。これにより、生体組織からは常に自家蛍光が発せられる。図３に示すように、電子内視鏡の先端部２４ａに戻ってくる励起光は励起光カットフィルタによりカットされ、また自家蛍光の光量は白色光に比べて微弱である。したがって、体腔内において白色光だけでなく励起光や自家蛍光が存在する状態で、白色光画像を取得したとしても、その取得した白色光画像においては励起光や自家蛍光は全く影響を与えない。
【００３７】
励起光制御部７５は、ドライバ７５ａ，７５ｂを介して、第１および第２レーザ光源７２，７３の励起光の光量を制御する。励起光制御部７５は、白色光制御部４７に接続されており、白色光制御部４７による白色光の光量制御に従って、励起光の光量も制御する。励起光の光量の制御は、白色光と励起光とが所定の相関を有するように、例えば、励起光の光量と白色光の光量との光量比が１／１０等を保持するように、励起光の光量を変化させる。
【００３８】
このように白色光の光量が変更された場合であっても、これに追従して、励起光の光量も励起光制御部で自動的に変更されるため、白色光画像と自家蛍光画像との露出バランスを常に適正な状態に維持することができる。なお、励起光の光量制御は、白色光の光量制御に連動してごとに行なうのではく、図７に示すように、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときに、白色光と励起光とが所定の相関を有するように制御してもよい。
【００３９】
第１レーザー光源７２から発せられた励起光は、オーバーチューブの第１光ファイバ３８に入射する。もう一方の第２レーザー光源７３から発せられた励起光は、オーバーチューブの第２光ファイバ３９に入射する。そして、図４に示すように、第１光ファイバ３８内の励起光ELはフード１４の第１投光ユニット４１から出射し、第２光ファイバ内の励起光ELはフード１４の第２投光ユニット４２から出射する。
【００４０】
第１および第２投光ユニット４１，４２は、先端部２４ａの第１および第２照明窓５７，５９と同様に、フード１４の励起光カットフィルタ３２（または観察窓６２）に関して、それぞれ対称の位置に設けられている。また、図８に示すように、第１投光ユニット４１から出射される励起光の照射範囲EL１と第２投光ユニット４２から出射される励起光の照射範囲EL２とはほぼ重なり合っている（重複領域ELR）。さらに、この重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲が重なりあった重複領域WLRに含まれている。
【００４１】
以上のような照射範囲EL１，EL2を有することから、先端部２４ａを観察対象Tに向けたときには、それら照射範囲EL１，EL２の重複領域ELRに観察対象Tがほぼ入る。これにより、観察対象Tに対して、励起光を十分に且つ照明ムラなく照射することができる。したがって、例えば、観察対象Tの全体が正常部である場合には、その観察対象の全域からほぼ同一強度の自家蛍光が発せられる。さらには、２つの励起光の照射範囲が重なり合った重複領域ELRは、２つの白色光の照射範囲の重複領域WLRに含まれていることから、観察対象T全体において、白色光と励起光の光量比は一定に保持される。
【００４２】
図９に示すように、第１投光ユニット４１は、光拡散部材９０、この光拡散部材の外周を覆う筒状のスリーブ部材９１と、スリーブ部材９１の一端側を封止する保護ガラス９２と、スリーブ部材内に挿入され第１光ファイバ３８を保持するフェルール９３とを備えている。また、フェルール９３の後端側から外皮に覆われて延出される第１光ファイバ３８には、その外皮の外側を覆うフレキシブルスリーブ９５がスリーブ部材９１との間に挿入されている。なお、第２投光ユニットについては第１投光ユニットと同様であることから説明を省略する。
【００４３】
光拡散部材９０は、第１光ファイバ３８からの励起光を拡散させる透光性樹脂材料からなる。透光性樹脂材料の他にも、例えば、透光性セラミックスやガラス等が利用可能である。また、光拡散部材９０は、その表面や中間層等に、微小の凹凸や屈折率の異なる粒子（フィラー等）を混在させた光拡散層を設けた構成や、半透明の材料を用いた構成としてもよい。これにより、光拡散部材９０から出射する励起光は、光の偏光作用や拡散作用によって光量が均一化される。したがって、光拡散部材の材料や分量を適宜変更することによって、第１投光ユニット内で、励起光の照射範囲や光量を調節することができる。なお、第１投光ユニット内での光の照射範囲や光量は、光拡散部材の他、レンズや保護ガラスを適宜変更することによっても調節することができる。
【００４４】
図２に示すように、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００、アナログ処理回路１０４（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部１０６を備えている。ＣＣＤ１００は、励起光カットフィルタ３２、観察窓６２、及び集光レンズ１０２を透過した光を、撮像面１００ａで受光する。そして、CCD１００では、撮像面１００ａで受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ１０４に送られる。
【００４５】
ＣＣＤ１００はカラーＣＣＤであり、撮像面１００ａには、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターが設けられたＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の３色の画素が配列されている。ここで、白色光は波長域が青色帯域から赤色帯域にまでおよぶことから、白色光がCCDの撮像面に入射したときには、R画素、G画素、B画素の全てが感応する。したがって、白色光受光時に得られる撮像信号には、R画素から出力される撮像信号、G画素から出力される撮像信号、及びB画素から出力される撮像信号の３種類が含まれている。
【００４６】
一方、自家蛍光は主たる波長域が緑色帯域であり、一部が青色帯域または赤色帯域にまで及ぶ。そのため、自家蛍光がCCDの撮像面１００ａに入射したときには、G画素は確実に自家蛍光に感応する。したがって、自家蛍光受光時に得られる撮像信号には、G画素から出力される撮像信号が含まれている。
【００４７】
ＡＦＥ１０４は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）および自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤからの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ１００の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。
【００４８】
撮像制御部１０６はＣＣＤ４４の撮像制御を行なう。この撮像制御部１０６の撮像制御に従って、AFE４５から所定のフレームレートで撮像信号が出力される。撮像制御部１０６は、プロセッサ装置１５内のコントローラ１１３に接続されており、撮像時においてコントローラ１１３が認識している観察モード等によって、撮像制御部１０６は制御方法を適宜変更する。
【００４９】
ここで、図１０Aに示すように、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光照射期間のときに、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、通常光画像モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００５０】
これに対して、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、図１０Bに示すように、白色光照射期間のときには、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わったときには、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。CCD１００が撮像信号読出しパルスを受信したときに、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。これとほぼ同時に、自家蛍光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。自家蛍光は微弱であるが、自家蛍光観察モード時の白色光遮光期間、即ち自家蛍光観察期間を通常光観察モード時の白色光遮光期間の２倍にすることで、自家蛍光画像を形成できる程度の光量はCCD１００で確実に受光することができる。
【００５１】
そして、白色光照射期間から白色光遮光期間に切り替わってから一定時間経過後、撮像制御部１０６から撮像信号読出パルスがCCD１００に送信される。これに応じて、CCD１００で蓄積した信号電荷が撮像信号としてAFE１０４に出力される。そして、白色光遮光期間から白色光照射期間に切り替わったときに、再度、白色光を光電変換して信号電荷を蓄積するステップが行なわれる。以上の一連の動作は、自家蛍光観察モードに設定されている間、繰り返し行なわれる。
【００５２】
図２に示すように、プロセッサ装置１５は、電子内視鏡１１、白色光の光源装置１６、励起光の光源装置１７、モニタ１８、キーボード（図示省略）、プリンタ（図示省略）等と電気的に接続され、電子内視鏡システム１０全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１５は、信号処理部１１０と、フレームメモリ１１２と、コントローラ１１３とを備えている。
【００５３】
信号処理部１１０は、電子内視鏡１１のAFE１０４から出力される撮像信号に対して、A／D変換部１１５、色調補正部１１６、及び画像処理部１１７で各種処理を施すことによって、モニタ１８に表示可能な映像信号を生成する。そして、この映像信号に基づいて、各種画像がモニタ１８に表示される。なお、色調補正部１１６および画像処理部１１７は、例えば、それぞれ対応する処理を行なうソフトウエアと、このソフトウエアを格納するEPROM（書き換え可能型ROM）等の記憶装置等によって構成される。また、A／D変換後のデジタルの画像データや画像処理部において画像処理された後の映像信号は、一時的にまたは処理が施される毎に、フレームメモリ１１２に記憶される。
【００５４】
A／D変換部１１５は、AFE１０４からの撮像信号をデジタルの画像データに変換する。画像データには、CCD１００のB画素から出力された撮像信号から得られるB画像、G画素から出力された撮像信号から得られるG画像、R画素から出力された撮像信号から得られるR画像が含まれている。また、A／D変換後の画像データには、通常光観察モード時または自家蛍光観察モード時に取得する白色光画像の画像データと、自家蛍光観察モード時に取得する自家蛍光画像の画像データとがある。
【００５５】
色調補正部１１６および画像処理部１１７は、図１１に示すようなフローに従って処理を行なう。色調補正部１１６は、白色光画像のうち励起光カットフィルタ３２によってカットまたは減光されたB画像の成分を補う。図３に示すように、電子内視鏡１１は４１５nm以下の波長帯域の成分をカットまたは減光する励起光カットフィルタ３２を通して撮像を行なうため、白色光画像及び自家蛍光画像のB画像のうちの低波長側の一部がカットされている。したがって、このカットされた部分の画像を色調補正部１１６によって補正する。
【００５６】
白色光画像のB画像の補正は、以下のようにして行われる。まず、内視鏡使用前に、以下の補正式（１）、（２）を求めておく。ここで、励起光カットフィルタを装着しない場合における白色光画像のB画像の光量をB´とし、励起光カットフィルタを装着した場合における白色光画像のB´画像の光量をBとした場合には、BとB´との関係は次式（１）で表される。
B＝B´×α ・・・（１）
ここで、αは励起光カットフィルタによる光量カット率である。したがって、B´は、次式（２）で求めることができる。
B´＝B／α ・・・（２）
【００５７】
式（２）に示すように、BとB´との関係が線形の関係にある場合には、励起光カットフィルタを装着したときに得られる白色光画像のB画像の光量Bを係数αで除算することで、励起光カットフィルタによりカットされた部分の光量B´が求まる。そして、白色光のB画像のうちカットされた部分の光量Bを光量B´に置き換えることで、励起光カットフィルタを装着しない場合と同様の白色光画像を得ることができる。
【００５８】
なお、BとB´との関係が線形の関係にない場合には、例えば、乗算、加算、マトリックス変換等の演算処理によって、B画像のカットされた部分に相当する光量を増加させることができる。また、B画像のカットされた成分に相当する成分だけG画像およびR画像の成分を減少させてもよい。さらに、励起光カットフィルタによってG画像のうち低周波側の一部の成分がカットされた場合には、B画像の場合と同様にして、色調補正を行うことが好ましい。
【００５９】
図２に示す画像処理部１１７は、バランス調整部１２０、高感度化処理部１２１、表示階調処理部１２２を備えている。バランス調整部１２０は、自家蛍光観察モードに設定されている場合に、較正データを用いて、白色光画像と自家蛍光画像とのバランス調整を行なう。較正データは、不特定の被写体の病変部（早期ガン等の発生部）および正常部について、予め撮像した白色光画像および自家蛍光画像から得られる。
【００６０】
較正データを用いてバランス調整を行なうことで、例えば、白色光画像における病変部と正常部のコントラストと、自家蛍光画像における病変部と正常部とのコントラストとが、等しくなる。例えば、白色光画像のコントラストに対して自家蛍光画像のコントラストが１／５であった場合には、色調補正部１１６は、較正データに基づいて、自家蛍光画像のコントラストを５倍にするバランス調整を行なう。なお、上述したように、白色光と励起光の光量比は一定に保持されていることにより、バランス調整はより精度良く行なわれる。
【００６１】
白色光画像と自家蛍光画像のバランスは、CCD等の特性に依存するため、バランス調整は、電子内視鏡システムの工場出荷前、もしくは、電子内視鏡システムを初めて使用する前等に、少なくとも１回実施することが好ましい。
【００６２】
高感度化処理部１２１では、自家蛍光画像に対してフレーム加算とソフトウエアビニングを施すことによって、自家蛍光画像の高感度化する。フレーム加算は、連続する複数のフレームの画像データを加算して、１フレーム分の高画質な画像データを得る処理である。ソフトウエアビニングは、自家蛍光画像において隣接する複数の画素を１つの画素群として再構成するとともに、各画素群内における画素の輝度値を加算したものを各画素群の輝度値とする処理である。なお、高感度化処理は自家蛍光画像だけでなく白色光画像にも施してもよい。
【００６３】
以下の説明においては、フレーム加算において、１フレーム分の高画質な自家蛍光画像の生成に用いられる自家蛍光画像のフレーム数を、フレーム加算数という。また、ソフトウエアビニングにより再構成される画素群内の画素数をビニング数という。なお、ビニング数は、垂直方向に沿って配置された画素数と水平方向に沿って配置された画素数との掛け合わせ、例えば２×２のように表される。
【００６４】
フレーム加算およびソフトウエアビニングは、共に、自家蛍光画像における輝度値を向上を図ること、即ち高感度化を図ることができる。その一方で、フレーム加算は、フレーム加算数の増加によって、フレームレートが落ちるとともに像にブレが生ずるようになる。また、ソフトウエアビニングは、ビニング数の増加によってを大きくことで、自家蛍光画像の解像度が落ちてしまう。
【００６５】
したがって、高感度化処理を行う際には、体腔内の撮影状況に応じた適切なフレーム加算とソフトウエアビニングを行なう必要がある。本実施形態においては、まず、自家蛍光観察モードに切り替えた直後に、自家蛍光の蛍光強度からフレーム加算数とビニング数の初期設定値を決める。蛍光強度は自家蛍光画像から算出される。
【００６６】
そして、算出された蛍光強度が大ききければ、フレーム加算およびソフトウエアビニングの必要性が低いため、初期設定値はフレーム加算数を小さくするともに、ビニング数も小さくする。したがって、このときの初期設定値Pa1は、図１２に示すグラフ上で左下部分にプロットされる。一方、算出された蛍光強度が小さければ、フレーム加算およびソフトウエアビニングの必要性は高いため、初期設定値は、フレーム加算数を大きくするとともに、ビニング数も大きくする。したがって、このときの初期設定値Pa2は、図１２に示すグラフ上で右上部分にプロットされる。
【００６７】
初期設定値が決定された後は、像をブレなく且つ解像度を低下させることなく自家蛍光画像の高感度化を図ることができるように、フレーム加算数とビニング数を変化させる。ここで、フレーム加算数とビニング数は、観察対象の像サイズと観察対象の動き量に応じて変化させる。観察対象のサイズは、白色光画像または自家蛍光画像から取得するか、またはプロセッサ装置１５に接続されたサイズ入力部１２５（図２参照）から取得する。ここで、観察対象のサイズが大きければ初期設定値からビニング数を増やし、観察対象のサイズが小さければ初期設定値を維持する。なお、サイズ入力部１２５には倍率や観察対象と先端部との距離を入力してもよい。
【００６８】
一方、観察対象の動き量は、白色光画像から取得する。白色光画像は自家蛍光画像と比べて全体的に輝度値が高いため、観察対象の動き量の取得は白色光画像からのほうが容易である。ここで、動き量が「０」であるとき、即ち静止状態のときには、時間の経過とともに初期設定値からフレーム加算数を増やす。このような静止状態でフレーム加算数を増加させることで、自家蛍光画像が高感度化する。その一方で、動き量が生じたときには、その動き量に従ってフレーム加算数を減少させる。これにより、観察対象の像ブレの発生を防ぐことができる。
【００６９】
次に、高感度化処理部における処理の具体例を、（Ａ）観察対象に動きが無く、静止状態が継続する場合と、（Ｂ）一定時間経過後に、静止状態から、観察対象に動きが生じる動き状態に変化する場合とに分けて説明する。
【００７０】
（Ａ）の場合の処理は、図１３のグラフ１３０〜１３２に従って行なわれる。これらグラフ１３０〜１３２はそれぞれ観察対象のサイズに対応しており、観察対象のサイズが大きいものが右側に位置するように、配置されている。したがって、グラフ１３０〜１３２の中で、グラフ１３２は一番大きいサイズに対応しており、グラフ１３１は中間のサイズに対応しており、グラフ１３２は一番小さいサイズに対応している。そして、フレーム加算およびソフトウエアビニングを行なう際には、これらグラフ１３０〜１３２の中から観察対象のサイズに対応したグラフを１つ選択する。
【００７１】
また、図１３において、Paは初期設定値におけるフレーム加算数とビニング数を示している。Pxは所定時間におけるフレーム加算数とビニング数を示しており、このPxは、時間の経過とともに、グラフ１３０〜１３２に沿って右上に移動する。そして、Pxは一定時間経過後に定常値Pbに到達する。一定時間経過後は観察対象のサイズおよび動きに変化がなければ、この定常値Pbおけるフレーム加算数とビニング数とが維持される。定常値Pbは、観察対象のサイズが大きいものほど、大きくなるように設定されている。このようなグラフ１３０〜１３２に従ってフレーム加算数とビニング数を変化させることで、観察対象のサイズに応じた適切な感度を確保することとができるとともに、時間の経過によりフレーム加算数を増加させることで高画質化を図ることができる。
【００７２】
なお、（Ａ）の場合の処理においては、観察対象のサイズが大きくなければ、図１４のグラフ１３３〜１３５に示すように、時間の経過とともに、フレーム加算数を増やす一方で、ビニング数を減らしてもよい。この場合には、フレーム加算およびソフトウエアビニングを行なう際に、図１４に示すグラフ１３３〜１３５の中から観察対象のサイズその他の条件に対応したグラフを１つ選択する。なお、図１４で示すPa、Pb、Pxは図１３と同様である。
【００７３】
（Ｂ）の場合の処理は、図１５のグラフ１３６〜１３８に従って行なわれる。これらグラフ１３６〜１３８は観察対象のサイズに対応しており、これらグラフの配置順序は、図１３の場合と同様である。一方、図１５のグラフ１３６〜１３８では、静止状態においては、所定時間におけるフレーム加算数とビニング数を示すPxは、定常値Pbに既に達している。そして、観察対象に動きが生じたときには、その動き量に応じてPxが、グラフに沿って右下に移動する。
【００７４】
ここで、動き量が小さいときにはPxの移動量は小さく、動き量が大きいときにはPxの移動量も大きくなる。そして、このPxが示すフレーム加算数とビニング数とに基づいて、フレーム加算およびソフトウエアビニングが行なわれる。また、観察対象の動き量の検出は一定時間毎に行われ、それに従って、Pxも移動させる。したがって、Pxは観察対象の動き量によってグラフ１３６〜１３８上を右下または左上に移動する。以上のように、フレーム加算数とビニング数を変化させることで、観察対象のサイズに応じた適切な感度を確保することとができるとともに、観察対象の動き量に応じてフレーム加算数を増減しているため、観察対象の像ブレの発生を防止することができる。
【００７５】
なお、フレーム加算数およびビニング数を図１３〜図１５に示すようなグラフに従って変化させたが、これに代えて、図１６に示すような、観察対象の動き量とこの動き量のときに用いるフレーム加算数およびビニング数を記憶したＬＵＴ１４０に従って、フレーム加算数およびビニング数を変化させてもよい。また、高感度化処理部においては、観察対象内に高周波構造を多く含む場合にはビニング数を減らし、観察対象内において高周波構造が少ない場合にはビニング数を増やしてもよい。また、ビニング数が大きくなる場合には、高周波強調信号処理を行なってもよい。
【００７６】
表示階調処理部１２２では、白色光画像または自家蛍光画像をモニタに表示可能な映像信号に変換する表示階調処理を行なう。この表示階調処理には、モニタに対応したγ補正処理や階調補正処理が含まれる。この表示階調処理においては、通常光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のうち、B画像が映像信号のBチャンネル信号に、G画像が映像信号のGチャンネル信号に、R画像がRチャンネル信号に割り当てられる。
【００７７】
一方、自家蛍光観察モードに設定されている場合には、白色光画像のB画像が映像信号のBチャンネル信号に、白色光画像のR画像が映像信号のRチャンネル信号に割り当てられ、自家蛍光画像のG画像が映像信号のGチャンネル信号に割り当てられる。これにより、白色光画像と自家蛍光画像とが合成された合成画像が得られる。このような合成画像をモニタ１８に表示することで、正常部は緑色で、病変部はマゼンダ色で表示される。
【００７８】
なお、自家蛍光の輝度レベルが低くなるのは、病変部が原因である他に、撮像距離が遠くなることも原因の一つにある。そこで、画像処理部は、モニタにマゼンダ色を表示する前には、白色光画像のG画像と自家蛍光画像のG画像の輝度レベルを比較する。その比較の結果、両者がともに低い場合には、病変部ではなく、単に撮像距離が遠くて輝度レベルが低くなっているだけと判断し、マゼンダ色ではなく緑色で表示する。一方、白色光画像のG画像の輝度レベルが高く、自家蛍光画像の輝度レベルが低い場合には、病変部であると判断し、マゼンダ色で表示する。
【００７９】
次に、本発明の作用について説明する。まず、観察モード切替ボタン２８により、自家蛍光観察モードに設定される。自家蛍光観察モードでは、白色光照射期間に白色光と励起光が体腔内に照射され、白色光遮光期間には励起光のみが体腔内に照射される。励起光は白色光照射期間および白色光遮光期間の両方で照射されるため、体腔内の生体組織からは自家蛍光が常時発せられる。そして、電子内視鏡１１は、ＣＣＤ１００を用いて、白色光照射期間のときには白色光画像を撮像し、白色光遮光期間のときには、自家蛍光画像を撮像する。これら撮像によって取得した撮像信号はプロセッサ装置１５に送られる。
【００８０】
プロセッサ装置１５では、A／D変換部１１５によって、撮像信号をデジタルの画像データに変換する。そして、得られた画像データに基づき色調補正部１１６で色調補正がされた後、画像処理部１１７のバランス調整部１２０で較正データを用いたバランス調整が、高感度化処理部１２１で高感度化処理が、表示階調処理部１２２で表示階調処理が行なわれる。これら処理を経て、白色光画像と自家蛍光画像とを合成した合成画像が得られる。そして、この合成画像がモニタ１８に表示される。
【００８１】
画像処理部１１７のうち高感度化処理部１２１では、自家蛍光画像に対してフレーム加算とソフトウエアビニングを施すことによって、自家蛍光画像の高感度化を行なう。フレーム加算およびソフトウエアビニングを行なう際には、まず、自家蛍光画像から蛍光強度が検出される。そして、この蛍光強度に従って、フレーム加算数とビニング数の初期設定値を決定する。
【００８２】
初期設定値が決定された後は、像をブレなく且つ解像度を低下させることなく自家蛍光画像の高感度化を図ることができるように、フレーム加算数とビニング数を変化させる。ここで、フレーム加算数とビニング数は、観察対象の像サイズと観察対象の動き量に応じて変化させる。観察対象の像サイズは、白色光画像または自家蛍光画像から取得するか、またはサイズ入力部１２５から取得する。一方、観察対象の動き量は、白色光画像から取得する。
【００８３】
例えば、観察対象の像サイズが大きい場合には初期設定値からビニング数を増加させて、観察対象のサイズに応じた適切な感度を確保する。一方、観察対象の動きが「０」のとき、即ち静止状態のときには、時間の経過とともに初期設定値からフレーム加算数を増加させることによって、自家蛍光画像を高感度化させる。そして、観察対象に動きが生じたときには、フレーム加算数を減少させることで、観察対象の像ブレの発生を抑える。
【００８４】
なお、上記実施形態では、電子内視鏡からプロセッサ装置に送られた自家蛍光画像に対してビニング処理するソフトウエアビニングを行なったが、これに代えて、電子内視鏡内のＣＣＤで撮像したときにビニング処理するハードウエアビニングを行なってもよい。ハードウエアビニングは、ＣＣＤにおいて隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力する処理をいう。したがって、観察対象の動き量が小さいときには、画素群内の画素数を減らす一方で、動き量が大きいときには、画素群内の画素数を増やす。
【００８５】
なお、上記実施形態では、観察対象のサイズおよび動き量に応じてフレーム加算数とビニング数の両方を変化させたが、ソフトウエアビニングやハードウエアビニングなどのビニング処理を備えていない電子内視鏡システムにおいては、観察対象の動き量に応じてフレーム加算数のみを変化させてもよい。この場合には、図１７に示すようなグラフ１４２に従ってフレーム加算数を変化させることが好ましい。なお、初期設定値Paは、上記実施形態と同じように、自家蛍光画像の蛍光強度に基づいて決定される。
【００８６】
静止状態においては、上述したように、時間の経過とともに初期設定値Pbからフレーム加算数を増加させることによって、自家蛍光画像の高感度化を図る。そして、静止状態から、観察対象が動き出した直後など動き量が「０」に近い準静止状態に変化したときに、フレーム加算数の増加を停止する。このときのフレーム加算数をPxとする。そして、グラフ１４３に示すように、準静止状態におけるフレーム加算数を、静止状態から準静止状態に変わったときのフレーム加算数Pxを維持する。
【００８７】
準静止状態においては、動き量がほぼ「０」に近いため、フレーム加算数Pxでフレーム加算を行ったとしても、像ブレが発生するおそれはない。したがって、準静止状態においても、静止状態の場合と同様の高感度化を図ることができる。そして、動き量が大きくなり準静止状態を抜け出した場合には、動き量に応じてフレーム加算数を減少させる。ここで、フレーム加算数の減少は、グラフ１４３に示すように、動き量が大きくなるほど大きくなるようにする。
【００８８】
なお、上記実施形態では、体腔内に白色光をそのまま照射したが、これに代えて、R色の光、G色の光、B色の光からなる面順次光を体腔内に照射してもよい。面順次光を照射するためには、図６A及びBに示すロータリシャッタ４８に代えて、図１８に示すようなロータリフィルタ２２０が用いられる。ロータリフィルタ２２０には、ロータリシャッタ４８の遮光部４８ｂと同様の遮光部２２１と、白色光光源４５からの白色光のうちR色の光を透過させるR色カラーフィルタ２２３ｒと、白色光光源４５からの白色光のうちG色の光を透過させるG色カラーフィルタ２２３ｇと、白色光光源４５からの白色光のうちB色の光を透過させるB色カラーフィルタ２２３ｂとが、周方向に沿って設けられている。このロータリフィルタ２２０が回転軸２２０ａを中心に回転することで、白色光照射期間に、R色の光、G色の光、B色の光がこの順で体腔内に照射される。
【００８９】
また、上記実施形態では、体腔内に照射する白色光を白色光の光源装置内の白色光光源で発生させているが、これに代えて、図１９の電子内視鏡システム３００に示すように、白色光の光源装置内の青色レーザ光源３０４と電子内視鏡の先端部２４ａ内に設けられた投光ユニット３０６，３０７とによって白色光を発生させてもよい。青色レーザ光源３０４は、中心波長４４５ｎｍを有する青色レーザ光を発する。発せられた青色レーザ光は、ライトガイド５５，５６を介して、投光ユニット３０６，３０７から体腔内に向けて照射される。なお、青色レーザ光源３０４は、ドライバ３０５ａを介して、青色レーザ光制御部３０５によって制御される。
【００９０】
図２０に示すように、投光ユニット３０６は、第１および第２投光ユニット４１，４２において、光拡散部材の代わりに蛍光体３１０を備える以外は、同一の構成を備えている。蛍光体３１０は、ライトガイド５５からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質（例えばＹＡＧ系蛍光体、あるいはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体３１０により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色光が生成される。なお、投光ユニット３０７も、投光ユニット３０６と同様であるので、説明を省略する。
【００９１】
また、上記実施形態では、フード１４に固着された第１および第２投光ユニット４１，４２から励起光を照射したが、これに代えて、図２１に示すように、挿入部２０の鉗子チャンネル２０ａに挿通させた励起光用プローブ４００をフード４０２のプローブ保持部４０３から突出させ、その励起光用プローブ４００の照射部４００ａから励起光を照射してもよい。なお、励起光用プローブ４００は、上記実施形態と同様のレーザ光源７２，７３を有する励起光の光源装置４０１に接続されている。
【００９２】
フード４０２は、励起光カットフィルタ３２を備えている点は上記実施形態のフード１４と同様であるが、プローブ保持部４０３と、第１および第２照明窓５７，５９用の開口４０５，４０６と形成されている点がフードと異なる。したがって、プローブ保持部４０３に保持された励起光用プローブ４００の照射部４００ａは体腔内に向けられ、また第１および第２照明窓５７，５９は、開口４０５，４０６から露呈しているため、フード４０２の装着が、励起光や白色光の照射を妨げることはない。
【００９３】
また、上記実施形態では、励起光の照射によって生体組織内の内因性蛍光物質から発せられる自家蛍光を観察するＡＦＩを本発明に適用した場合について説明したが、本発明は、蛍光薬剤を用いるＰＤＤ（Photo Dynamic Diagnosis）や近赤外蛍光観察においても適用することができる。
【００９４】
ＰＤＤでは、患者に投与する蛍光薬剤によって、蛍光の波長が異なっている。例えば、薬剤として「フォトフィリン」、「レザフィリン」、「ビスダイン」を投与したときには、中心波長４０５ｎｍの励起光を体腔内の生体組織に照射することで、生体組織からは中心波長６６０ｎｍの蛍光が発せられる。また、薬剤として「５−ＡＬＡ（アミノアレブミン）」を投与したときには、中心波長４０５ｎｍの励起光を体腔内の生体組織に照射することで、生体組織からは波長６３５ｎｍ、６７０ｎｍの２つのピークを有する蛍光が発せられる。一方、近赤外蛍光観察においては、薬剤としてＩＣＧ（Indocyanine Green）が用いられる。このＩＣＧを患者に投与して、８００ｎｍ前後の励起光を体腔内の生体組織に照射することによって、生体組織からはピーク波長８４５ｎｍを有する近赤外域の蛍光が発せられる。
【００９５】
以上のようなＰＤＤや近赤外蛍光観察で観察される薬剤蛍光は、ＡＦＩで観察される自家蛍光よりも光量は大きいが、蛍光薬剤が生体組織に十分に蓄積しない等その他の要因によって、光量不足となることがある。このような場合には、薬剤蛍光の撮像により得られる薬剤蛍光画像に対して、上記実施形態のようなフレーム加算およびビニング処理を施す。そして、それらフレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる。これにより、薬剤蛍光画像の高感度化を図ることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０，３００ 電子内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
１５ プロセッサ装置
１６ 励起光の光源装置
１００ ＣＣＤ
１０６ 撮像制御部
１１０ 信号処理部
１２１ 高感度化処理部
１２５ サイズ入力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する光源装置と、
励起光の照射により蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、撮像素子による撮像で取得する電子内視鏡と、
前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、
前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化処理手段と、
前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して、１フレームの高画質な蛍光画像を生成する処理であり、
前記ビニング処理は、蛍光画像において隣接する複数の画素をひとまとめにした画素群として再構成し、各画素群内の画素の輝度値を加算したものを各画素群の輝度値とするソフトウエアビニングであることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記高感度化処理手段は、１フレームの高画質な蛍光画像の生成に用いられる蛍光画像のフレーム数を示すフレーム加算数とソフトウエアビニングにより再構成される画素群内の画素数を示すビニング数とを、観察対象の動き量に応じて、変化させることを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記高感度化処理手段は、観察対象に動きが無いときには、時間の経過とともにフレーム加算数を大きくすることを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記高感度化処理手段は、観察対象のサイズに応じてビニング処理を変化させることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
観察対象のサイズを入力するサイズ入力手段を備えることを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
蛍光画像の撮像を開始した初期状態においては、蛍光画像の蛍光強度に応じて、フレーム加算数およびビニング数を決めることを特徴とする請求項３ないし６いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して１フレームの蛍光画像とする処理であり、
前記ビニング処理は、前記撮像素子において隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力するように撮像素子を制御するハードウエアビニングであることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記光源装置は、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光を体腔内に向けて発することが可能であり、
前記動き検出手段は、白色光が照射された体腔内の撮像により得られる白色光画像から観察対象の動き検出を行なうことを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記蛍光画像は、ＡＦＩで得られる自家蛍光画像であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
前記蛍光画像は、ＰＤＤや近赤外蛍光観察で得られる薬剤蛍光画像であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１２】
体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を含む照明光を体腔内に照射し、体腔内からの戻り光を撮像素子で撮像する電子内視鏡に接続された電子内視鏡システムのプロセッサ装置において、
蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、前記電子内視鏡から受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、
前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化手段と、
前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項１３】
電子内視鏡内の撮像素子によって撮像された体腔内の内視鏡画像のうち、励起光の照射によって蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を高感度化する蛍光画像の高感度化方法において、
前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出し、
前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施し、
前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なうことを特徴とする蛍光画像の高感度化方法。
【請求項１】
体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を発する光源装置と、
励起光の照射により蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、撮像素子による撮像で取得する電子内視鏡と、
前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、
前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化処理手段と、
前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して、１フレームの高画質な蛍光画像を生成する処理であり、
前記ビニング処理は、蛍光画像において隣接する複数の画素をひとまとめにした画素群として再構成し、各画素群内の画素の輝度値を加算したものを各画素群の輝度値とするソフトウエアビニングであることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記高感度化処理手段は、１フレームの高画質な蛍光画像の生成に用いられる蛍光画像のフレーム数を示すフレーム加算数とソフトウエアビニングにより再構成される画素群内の画素数を示すビニング数とを、観察対象の動き量に応じて、変化させることを特徴とする請求項２記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記高感度化処理手段は、観察対象に動きが無いときには、時間の経過とともにフレーム加算数を大きくすることを特徴とする請求項３記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記高感度化処理手段は、観察対象のサイズに応じてビニング処理を変化させることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
観察対象のサイズを入力するサイズ入力手段を備えることを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
蛍光画像の撮像を開始した初期状態においては、蛍光画像の蛍光強度に応じて、フレーム加算数およびビニング数を決めることを特徴とする請求項３ないし６いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記フレーム加算は、複数フレームの蛍光画像の画像データを加算して１フレームの蛍光画像とする処理であり、
前記ビニング処理は、前記撮像素子において隣接する複数の画素からなる画素群単位で１つの撮像信号を出力するように撮像素子を制御するハードウエアビニングであることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記光源装置は、波長が青色帯域から赤色帯域におよぶ白色光を体腔内に向けて発することが可能であり、
前記動き検出手段は、白色光が照射された体腔内の撮像により得られる白色光画像から観察対象の動き検出を行なうことを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１０】
前記蛍光画像は、ＡＦＩで得られる自家蛍光画像であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１１】
前記蛍光画像は、ＰＤＤや近赤外蛍光観察で得られる薬剤蛍光画像であることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の電子内視鏡システム。
【請求項１２】
体腔内の生体組織から蛍光を励起させるための励起光を含む照明光を体腔内に照射し、体腔内からの戻り光を撮像素子で撮像する電子内視鏡に接続された電子内視鏡システムのプロセッサ装置において、
蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を含む内視鏡画像を、前記電子内視鏡から受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出する動き検出手段と、
前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施す高感度化手段と、
前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なう高感度化処理制御手段とを備えることを特徴とする電子内視鏡システムのプロセッサ装置。
【請求項１３】
電子内視鏡内の撮像素子によって撮像された体腔内の内視鏡画像のうち、励起光の照射によって蛍光が発せられた体腔内の蛍光画像を高感度化する蛍光画像の高感度化方法において、
前記内視鏡画像から体腔内における観察対象の動きを検出し、
前記蛍光画像にフレーム加算およびビニング処理を施し、
前記フレーム加算およびビニング処理を、観察対象の動きに応じて変化させる制御を行なうことを特徴とする蛍光画像の高感度化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−８５９１６（Ｐ２０１２−８５９１６Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３６７３０（Ｐ２０１０−２３６７３０）
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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