JP5485190B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体の自家蛍光を利用して診断を行なう内視鏡装置に関し、詳しくは、明るく、かつ、自家蛍光による病変部の識別が容易な内視鏡装置に関する。

医療分野において用いられている内視鏡装置による生体内部の観察としては、観察光として、白色光を生体の観察部位に入射して、生体からの反射光をＣＣＤセンサ等で受光して、測光（光電変換）する、いわゆる通常光観察が一般的である。

これに対して、近年では、生体内に存在する、紫外光〜青光の照射によって蛍光する生体組織を利用する、いわゆる自家蛍光観察を行なう内視鏡装置も知られている。
この自家蛍光観察では、所定の波長帯域の光を、励起光として生体の観察部位に入射して、この励起光の入射によって生体組織が発生する蛍光をＣＣＤセンサ等で測光する。生体内の正常部と病変部とでは、励起光の入射によって生体組織が発生する蛍光の強度等が異なる。従って、この自家蛍光を利用することにより、生体内の正常部位と病変部位都を識別（判別）できる。

このような自家蛍光観察を行なう内視鏡装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載される装置が知られている。
特許文献１に記載される装置では、励起光を観察部位に入射し、観察部位からの反射光および自家蛍光を、正常部と異常部とで自家蛍光強度が異なる第１のスペクトル帯域と、同自家蛍光強度が同一の第２のスペクトル帯域とに分光してＣＣＤセンサ等の光検出器で測光する。この第１のスペクトル帯域での測光結果を例えばＧ（緑）チャンネルに、第２のスペクトル帯域での測光結果を例えばＲ（赤）チャンネルに、それぞれ、振り分けることにより、疑似カラー画像を生成して、自家蛍光観察を行なう。

他方、特許文献２に記載される内視鏡装置では、所定の波長帯域を有する照明光と、生体組織の蛍光を発光させる励起光とを、所定の周期で、順次、観察部位に照射して、ＣＣＤセンサ等で撮像し、照明光による第１の画像信号と、生体の自家蛍光による第２の画像信号とを得る。この第１の画像信号および第２の画像信号を記憶して、前記周期に応じて同期させ、一方の画像信号を表示のためのＲ、Ｇ、およびＢ（青）チャンネルの１チャンネルあるいは２チャンネルに割り振り、他方の画像信号を残りのチャンネルに割り振ることにより、同様に疑似カラー画像を生成して、自家蛍光観察を行なう。

特許第３８１０３３７号公報 特開２００６−４３２８９号公報

前述のように、病変部と正常部とでは、生体組織による自家蛍光の強度等が異なる。そのため、自家蛍光観察の画像によって、病変部と正常部との判別を行なうことができる。
ところが、従来の自家蛍光観察を行なう内視鏡装置は、前記特許文献１および特許文献２にも示されるように、生体組織の自家蛍光あるいはさらに生体からの反射光を受光して、これを表示用のＲ，ＧおよびＢのチャンネルに割り振って疑似カラー画像を表示するのみである。
ここで、周知のように、生体組織の自家蛍光は、強度（発光量）が低い。そのため、このような単純な疑似カラー画像では、病変部と正常部とが明確に識別できない場合も多い。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、励起光を入射して生体組織の自家蛍光を測光する自家蛍光観察を行なう内視鏡装置において、生体組織の自家蛍光によって病変部と正常部とを明確に識別することができる内視鏡装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、生体内の画像を光電的に撮影する内視鏡と、生体内の蛍光成分を励起して蛍光を発光させる励起光を照射する蛍光観察用光源を有する光源装置と、前記励起光の照射によって前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光を前記内視鏡が撮影して得られたＧ蛍光信号およびＲ蛍光信号を用いて、前記励起光の照射によって前記内視鏡が撮影した自家蛍光画像を処理する処理手段とを有することを特徴とする内視鏡装置を提供する。

このような本発明の内視鏡装置において、前記蛍光観察用光源は、波長３７０〜４７０ｎｍの光を前記励起光として照射するのが好ましい。
また、前記内視鏡は、前記蛍光観察用光源が照射した前記励起光の反射光を受光してＢ反射信号を取得し、前記自家蛍光画像のＢ信号とするのが好ましい。

また、前記処理手段は、Ｒ蛍光信号をＧ蛍光信号で除してなる『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』を用いて、前記自家蛍光画像の処理を行なうのが好ましい。
この際において、前記処理手段は、前記自家蛍光画像信号のＲ蛍光信号、Ｇ蛍光信号およびＢ反射信号の少なくとも１つに、前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』を含む補正係数を乗じることにより、前記自家蛍光画像の処理を行なうのが好ましい。
また、前記処理手段は、前記Ｒ蛍光信号に、１に前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』を加算して得られる補正係数を乗じることにより、前記自家蛍光画像の処理を行なうのが好ましい。
さらに、前記処理手段は、前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に所定の係数αを乗じた後に、１に加算して前記補正係数を生成するのが好ましい。
また、前記処理手段は、前記Ｇ蛍光信号および前記Ｂ反射信号の少なくとも１つに、１から前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』を減算して得られる補正係数を乗じることにより、前記自家蛍光画像の処理を行なうのが好ましい。
さらに、前記処理手段は、前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に所定の係数αを乗じた後に、１から減算して前記補正係数を生成するのが好ましい。

さらに、前記処理手段は、前記Ｂ反射信号に対して、前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』を含む補正係数を用いた処理を行なわずに前記自家蛍光画像の処理を行なうのが好ましい。
また、前記内視鏡は、前記励起光の照射によって前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光を撮像するための固体撮像素子を有し、前記固体撮像素子のＲ素子およびＧ素子は、前記励起光が通過せず、かつ、前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光は通過するフィルタを介して、前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光を撮影するのが好ましい。

上記構成を有する本発明の内視鏡装置は、病変部と正常部とで、緑領域の自家蛍光と赤領域の自家蛍光との強度が逆になるという特性を利用することにより、病変部を強調することができる。
従って、本発明によれば、病変部と正常部との識別を正確に行い、適正な診断を行なうことが可能になる。

本発明の内視鏡装置の一例の概略斜視図である。 図１に示す内視鏡装置の構成を概念的に示すブロック図である。 励起光カットフィルタおよび高感度センサの構成を概念的に示す図である。 図１に示す内視鏡装置の処理部を概念的に示すブロック図である。 生体の病変部および正常部が生じる自家蛍光スペクトルの一例である。

以下、本発明の内視鏡装置について、添付の図面に示される好適実施例に基づいて詳細に説明する。

図１に、本発明の内視鏡装置の一例の概略斜視図を示し、図２に、図１に示す内視鏡装置の構成を概念的に示す。

図示例の内視鏡装置１０は、内視鏡１２と、内視鏡１２が撮影した画像の処理等を行なうプロセッサ装置１４と、内視鏡１２での観察（撮影）を行なうための励起光を供給する光源装置１６とを有して構成される。
また、プロセッサ装置１４には、内視鏡が撮影した画像を表示する表示装置１８と、各種の指示等を入力するための入力装置２０とが接続される。なお、プロセッサ装置１４には、さらに、内視鏡が撮影した画像をハードコピーとして出力するプリンタ（記録装置）等が接続されてもよい。
本発明の内視鏡装置１０は、白色光を観察光とする、いわゆる通常光観察と、観察部位に励起光を入射して、生体組織の自家蛍光を測光して画像とする、いわゆる自家蛍光観察（以下、蛍光観察とする）とを行なうことができる装置である。

図２に示すように、内視鏡１２は、ＣＣＤセンサ等の撮像素子を用いて、生体内の画像を光電的に撮影する、いわゆる電子内視鏡である。この内視鏡１２は、通常の内視鏡と同様、挿入部２６と、操作部２８と、ユニバーサルコード３０と、コネクタ３２と、ビデオコネクタ３６とを有する。
内視鏡１２は、観察時（診断時）には、ビデオコネクタ３６がプロセッサ装置１４の接続部１４ａに、コネクタ３２が光源装置１６の接続部１６ａに、それぞれ接続される。なお、コネクタ３２には、通常の内視鏡と同様、観察部位の吸引や送気を行なう吸引手段や送気手段、観察部位に水を噴射するための吸水手段等が接続される。

また、通常の内視鏡と同様、内視鏡１２の挿入部２６は、基端側の長尺な軟性部３８と、ＣＣＤセンサ等が配置される先端のスコープ部（内視鏡先端部）４２と、軟性部３８とスコープ部４２との間の湾曲部（アングル部）４０とを有し、さらに、操作部２８には、湾曲部４０を湾曲させる、操作ノブ２８ａや静止画を撮影するための撮影ボタン等が設けられる。

図２に概念的に示すように、スコープ部４２には、撮影レンズ４６、ＣＣＤセンサ４８、高感度ＣＣＤセンサ５０、励起光カットフィルタ５２、ハーフミラー５４、照明用レンズ５６、光ファイバ５８、レンズ等を保護するためカバーガラス（図示省略）等が配置される。

なお、図示は省略するが、内視鏡１２には、鉗子等の各種の処置具を挿通するための鉗子チャンネルおよび鉗子口、吸引、送気、送水等を行うための送気／送水チャンネルおよび送気／送水口等も設けられる。
鉗子チャンネルは、湾曲部４０および軟性部３８を通って操作部２８に設けられる鉗子挿入口に連通し、送気／送水チャンネルは、湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、およびユニバーサルコード３０を通って、コネクタ３２の吸引手段、送気手段、送水手段との接続部に連通する。

光ファイバ５８は、湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、およびユニバーサルコード３０を通って、光源装置１６に接続されるコネクタ３２まで挿通されている。
後述する光源装置１６が照射する観察光および励起光は、コネクタ３２から光ファイバ５８に入射して、光ファイバ５８で伝搬されて、スコープ部４２において、光ファイバ５８の先端部から、照明用レンズ５６に入射して、照明用レンズ５６によって観察部位に照射される。

また、観察光が照射された観察部位の画像（生体による反射光）は、ＣＣＤセンサ４８によって撮影される。また、励起光の照射によって観察部位の生体組織が発光した自家蛍光（以下、蛍光とする）、および、励起光が生体に反射された反射光は、高感度ＣＣＤセンサ５０によって撮影される。

ＣＣＤセンサ４８は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光およびＢ（青）光を測光することにより、カラー画像を撮像（撮影）する、一般的な内視鏡やデジタルカメラ等に利用されている通常のカラーのＣＣＤセンサである。従って、ＣＣＤセンサ４８からは、Ｒ画像、Ｇ画像、およびＢ画像の信号が出力される。
他方、高感度ＣＣＤセンサ５０（以下、高感度センサ５０とする）は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光およびＢ（青）光を測光する、微弱（低光量）な入射光も検出して信号を出力できる、高感度なＣＣＤセンサである。従って、高感度センサ５０からは、Ｒ画像、Ｇ画像、および、Ｂ画像の信号が出力される。
このようなＣＣＤセンサ４８および高感度センサ５０を含むスコープ部４２に関しては、後に詳述する。

なお、本発明において、撮像素子はＣＣＤセンサ４８に限定はされず、ＣＭＯＳイメージセンサ等、公知の各種の撮像素子が利用可能である。
また、高感度センサは、高感度なＣＣＤセンサに限定はされず、高感度な撮像素子であれば、ＣＭＯＳイメージセンサ等、公知の各種の撮像素子が利用可能である。

ＣＣＤセンサ４８および高感度センサ５０の出力信号は、信号線によって、スコープ部４２から湾曲部４０、軟性部３８、操作部２８、ユニバーサルコード３０、およびコネクタ３２を通ってビデオコネクタ３６に送られる。

図示例においては、ビデオコネクタ３６に、ＡＦＥ（Analog Front End）基板６４が配置される。
ＡＦＥ基板６４には、一例として、相関二重サンプリング回路、アンプ（自動利得制御回路）、およびＡ／Ｄ変換器が配置される。ＣＣＤセンサ４８や高感度センサ５０の出力信号は、ＡＦＥ基板６４において、相観二重サンプリングによるノイズ除去、アンプによる増幅を行なわれ。さらに、Ａ／Ｄ変換器によってアナログ信号からデジタル信号に変換されて、デジタルの画像信号として、プロセッサ装置１４（後述するＤＳＰ７２）に、出力される。
なお、本発明の内視鏡装置において、これらの処理は、ビデオコネクタ３６ではなく、コネクタ３２で行なってもよく、あるいは、プロセッサ装置１４で行なってもよい。

前述のように、内視鏡装置１０において、内視鏡１２のコネクタ３２は、光源装置１６の接続部１６ａに接続される。
光源装置１６は、生体内での観察を行なうための観察光、および、生体組織に蛍光を発光させるための励起光を、内視鏡１２に供給するものである。前述のように、光源装置１６から内視鏡１２に供給された観察光および励起光は、コネクタ３２から光ファイバ５８に入射して伝搬されて、挿入部２６先端のスコープ部４２から観察部位に照射される。

図２に概念的に示すように、内視鏡装置１０において、光源装置１６は、白色光を照射する白色光光源６０と、蛍光観察を行なうための励起光を照射する励起光光源６２と、光ファイバ６０ａおよび６２ａとを有する。

白色光光源６０は、いわゆる内視鏡での通常光観察に用いられる観察光である白色光を照射するものである。
従って、図示例の内視鏡装置１０においては、白色光光源６０のみ用いて、カラーのＣＣＤセンサであるＣＣＤセンサ４８のみで画像を撮影することにより、白色光を観察光として用いる通常光観察を行なうことができる。

白色光光源６０には、特に限定はなく、キセノンランプや自然光ＬＥＤ等、内視鏡装置等で利用されている白色光を照射可能な光源が、各種、利用可能である。
また、本件出願人による特開２００９−５６２４８号の公報等に例示される、光源から発せられる第一の波長帯域の光で蛍光体を励起させて、第二の波長帯域の光を生じさせ、第一および第二の波長帯域の光を混合することで白色の照明光を生成する光源（光源装置）も、白色光光源６０として好適に利用可能である。

他方、励起光光源６２は、生体内の生体組織、例えば、ポルフィリン、ＮＡＤＨ（nicotinamide adenine dinucleotideの還元型）、ＮＡＤＰＨ（nicotinamide adenine dinucleotide phosphateの還元型）、ＦＡＤ（flavin adenine dinucleotide）等を励起して、（自家）蛍光を発光させる、励起光を照射する光源である。

励起光には、特に限定はなく、生体組織を励起して蛍光を発光させることができる波長の光が、全て利用可能である。
中でも、後述する生体組織によるＲ蛍光およびＧ蛍光の発光強度の逆特性を好適に発現できる等の点で、波長３７０〜４７０ｎｍの光（この波長範囲内にピーク（最高強度）を有する光）が、励起光として好適に利用される。特に、前記逆特性の発現に加え、生体への安全性もより確実に確保できる等の点で、波長４００〜４５０ｎｍの光は、より好適に利用可能である。

励起光光源６２としては、生体組織に蛍光を発生させる励起光を十分な強度で照射できる各種の光源が、全て、利用可能である。
励起光光源６２としては、一例として、上記波長範囲内にピークを有するＬＤ等の各種のレーザ光源が、好適に例示される。また、前述の特許文献２に示されるような、キセノンランプなどの白色光光源と、励起光に対応する所定波長帯域の光を透過させるフィルタとを用いる光源も、励起光光源６２として、利用可能である。

白色光光源６０が照射した白色光（通常光観察の観察光）は、光ファイバ６０ａによって伝搬されて、接続部１６ａから内視鏡１２のコネクタ３２に供給され、コネクタ３２から光ファイバ５８に供給される。他方、励起光光源６２が照射した励起光は、光ファイバ６２ａによって伝搬されて、同様に、接続部１６ａから内視鏡１２のコネクタ３２に供給され、コネクタ３２から光ファイバ５８に供給される。
光ファイバ５８に供給された白色光および励起光は、前述のように、光ファイバ５８によって伝搬され、スコープ部４２側の光ファイバ５８の端部から出射して、照明用レンズ５６によって、生体内の観察部位に照射される。

観察光が照射された観察部位の画像（生体による反射光）、および、励起光の照射によって観察部位の生体組織が発光した蛍光は、撮影レンズ４６およびハーフミラー５４によって、ＣＣＤセンサ４８および高感度センサ５０に結像され、撮影される。
すなわち、スコープ部４２には、結像レンズ４６の光軸上にハーフミラー５４が配置されている。このハーフミラー５４を通過した光は、ＣＣＤセンサ４８に入射／結像され、ハーフミラー５４によって反射された光は、励起光カットフィルタ５２に入射し、一部の光が通過して、高感度センサ５０に入射／結像される。

ここで、図示例の内視鏡装置１０において、自家蛍光画像の撮影を行なうために励起光を照射した際は、高感度センサ５０のＢ素子には、生体内の観察部位によって反射された励起光の反射光が入射し、生体の観察部位の構造を撮影する。一方、高感度センサ５０のＲ素子およびＧ素子には、自家蛍光の光が入射する。
そのため、励起光カットフィルタは、Ｒ素子およびＧ素子に対応する所定の位置で、励起光の波長の光を遮蔽するように構成されている。

図３は、励起光カットフィルタ５２および高感度センサ５０の構成を概念的に示す図である。
図３に示すように、励起光カットフィルタ５２は、高感度センサ５０のＲ素子およびＧ素子に対応する位置において、励起光の波長の光を遮蔽するフィルタである。
すなわち、撮影レンズ４６を通過した光のうち、高感度センサ５０のＲ素子およびＧ素子に入射する光は、高感度センサ５０に入射する前に、励起光カットフィルタ５２に入射し、励起光以外の波長の光が励起光カットフィルタ５２を通過して、高感度センサ５０のＲ素子およびＧ素子に入射する。
一方、高感度センサ５０のＢ素子に入射する光は、全ての波長の光が励起光カットフィルタ５２を通過して、高感度センサ５０のＢ素子に入射する。

すなわち、自家蛍光画像の撮影のために励起光を照射した際には、高感度センサ５０は、Ｒ素子において、自家蛍光によるＲ光を検出し、Ｇ素子において、自家蛍光によるＧ光を検出し、Ｂ素子において、励起光の反射光であるＢ光を検出する。高感度センサ５０が検出したＲの蛍光、Ｇの蛍光、Ｂの反射光から自家蛍光画像を生成する。

前述のとおり、励起光の入射によって生体組織が発生する自家蛍光は、強度（発光量）が低い。そのため、蛍光を検出するための高感度センサ５０のＲ素子およびＧ素子に励起光の反射光が入射すると、ノイズ等の原因となり、自家蛍光によるＲ光およびＧ光を精度よく検出することができない。
これに対して、高感度センサ５０のＲ素子およびＧ素子に対応する位置において、励起光の波長の光を遮蔽する励起光カットフィルタ５２を配置することにより、高感度センサ５０は、微弱な自家蛍光によるＲ光およびＧ光を精度よく検出することができる。

また、前述のとおり、高感度センサ５０は、Ｂ素子において、生体の観察部位から反射された励起光の反射光を検出する。すなわち、自家蛍光による光を検出しないＢ素子は、生体の観察部位から反射された励起光の反射光を検出して、生体の観察部位の構造を撮影する。これにより、自家蛍光によるＲ光およびＧ光の検出では得られない観察部位の構造をモノクロの画像（Ｂの輝度画像）として得ることができる。
このように、自家蛍光による光を検出しないＢ素子が、生体の観察部位から反射された励起光の反射光を検出する構成とすることにより、１つのセンサで自家蛍光による画像と、反射光による画像とを取得することができ、蛍光観察を行なう際に、観察部位の構造を撮影するためのセンサを、自家蛍光画像を撮影するためのセンサと別に設ける必要がない。

励起光カットフィルタ５２は、高感度センサ５０のＲ素子およびＧ素子に対応する位置において、励起光を遮蔽して、励起光よりも長波長側（少なくともＲ光領域を含む波長域）の光を透過するフィルタが、各種、利用可能である。
一例として、励起光の最大波長以下の光は遮蔽し、励起光の最大波長を超える長波長側の光を透過するフィルタが例示される。すなわち、励起光光源７０が中心波長が４００ｎｍのレーザ光源であれば、波長が４２０ｎｍ以下の光を遮蔽し（好ましくは波長が４１０ｎｍ以下の光を遮蔽し）、それ以上の長波長側の光を透過する励起光カットフィルタが、例示される。
また、励起光が、前記特許文献２に示されるような帯域制限フィルタによって生成された励起光である場合には、この特許文献２に示されるような、公知の励起光カットフィルタが、各種、利用可能である。

内視鏡装置１０において、通常光観察を行なう場合には、光源装置１６は、白色光光源６０のみから連続的に白色光（観察光）を照射して、ＣＣＤセンサ４８のみで撮影を行なうことにより、通常の内視鏡装置における通常光観察と同様にして、通常光画像を撮影する。
一方、蛍光観察を行なう場合には、光源装置１６は、励起光光源６２のみから連続歴に励起光を照射して、高感度センサ５０で撮影を行なうことにより、自家蛍光画像を撮影する。

なお、本発明において、ＣＣＤセンサ４８および高感度センサ５０への光路（光）の振り分けは、ハーフミラー５４によって行なう構成に限定はされず、光路への全反射ミラーの出し入れによって行なってもよい。
また、本発明の内視鏡装置１０に用いられる内視鏡は、図示例のように、ＣＣＤセンサ４８および高感度センサ５０への光路を振り分けて、１つの撮影レンズ４６に対して、通常光観察用と蛍光観察用との２つの撮像素子を設ける、いわゆる１レンズ２センサの構成にも限定はされない。例えば、同じ観察部位の通常光観察画像と蛍光画像とを切り替えて撮影することができれば、通常光観察用の撮像素子と蛍光観察用の撮像素子の、それぞれに対応して撮像レンズを設ける、２レンズ２センサの構成であってもよい。

前述のように、ＣＣＤセンサ４８および高感度センサ５０の出力信号は、ビデオコネクタ３６に送られて、ＡＦＥ６４によってＡ／Ｄ変換等の処理を行なわれ、デジタルの画像（デジタル画像信号（画像データ／画像情報））として、プロセッサ装置１４（その処理部１４ａ）に供給される。

プロセッサ装置１４は、内視鏡１２から供給（出力）された通常光観察画像および自家蛍光画像（以下、両者を区別する必要が無い場合には、まとめて単に『画像』とも言う）に所定の処理を施して、内視鏡１２が撮影した画像として表示装置１８に表示すると共に、内視鏡装置１０の制御を行なうものである。
図示例において、プロセッサ装置１４は、画像の処理部１４ａ、および、プロセッサ装置１４自身を含む内視鏡装置１０の全体を制御する制御部１４ｂを有する。

図４に、プロセッサ装置１４における画像の処理部１４ａを、ブロック図によって概念的に示す。
図４に示すように、処理部１４ａは、ＤＳＰ７２と、記憶部７４と、画像生成部７６と、蛍光画像処理部７８と、表示画像生成部８０とを有する。

プロセッサ装置１４において、内視鏡１２から供給された画像は、ＤＳＰ７２に供給される。
ＤＳＰ７２は、公知のＤＳＰ(Digital Signal Processor)であって、供給された自家蛍光画像に、ガンマ補正、色補正処理等の所定の処理を施した後、記憶部（メモリ）７４の所定領域に記憶させる。

通常光画像または自家蛍光画像が記憶部７４に記憶されると、画像生成部７６もしくは蛍光画像処理部７８が、画像を読み出し、所定の処理を施す。

蛍光画像処理部７８は、読み出し部８４およびＲ_F／Ｇ_F演算部８６を有する。この蛍光画像処理部７８は、蛍光観察を行なう場合のみに作用する。
蛍光観察を行なう場合に、蛍光画像処理部７８の読み出し部８４は、制御部１４ｂによる制御の下、記憶部７４に、高感度センサ５０によって撮影された自家蛍光画像が記憶された際に、自家蛍光画像を読み出し、Ｒ_F／Ｇ_F演算部８６に供給する。前述のように、蛍光観察の場合には、高感度センサ５０は、励起光の入射によって生体組織が発する自家蛍光のＲ光およびＧ光と、励起光を観察部位に入射した際の生体からの反射光であるＢ光とを測光し、自家蛍光画像を撮影する。従って、読み出し部８４は、Ｒの蛍光画像Ｒ_FおよびＧの蛍光画像Ｇ_Fを読み出して、Ｒ_F／Ｇ_F演算部８６に供給する。
Ｒ_F／Ｇ_F演算部８６は、供給された蛍光画像Ｒ_Fおよび蛍光画像Ｇ_Fを用いて、この蛍光画像Ｒ_Fと蛍光画像Ｇ_Fとの比であるＲ_F／Ｇ_Fを演算して、後述する画像生成部７６の蛍光処理部９２に供給する。

他方、画像生成部７６は、読み出し部９０、蛍光処理部９２、および、画像補正部９４を有する。
画像生成部７６の読み出し部９０は、制御部１４ｂによる制御の下、記憶部７４に記憶された画像を読み出す。
ここで、通常光観察の場合に、記憶部７４に記憶される画像は、通常光画像である。従って、通常光観察の場合に、読み出し部９０が読み出すのは、Ｒの通常画像Ｒ_N、Ｇの通常画像Ｇ_N、および、Ｂの通常画像Ｂ_Nである。
他方、蛍光観察の場合に、記憶部７４に記憶される画像は、自家蛍光画像である。従って蛍光観察の場合に、読み出し部９０が読み出すのは、Ｒの蛍光画像Ｒ_F、Ｇの蛍光画像Ｇ_F、および、Ｂの蛍光画像Ｂ_Fである。

。
蛍光処理部９２は、蛍光撮影を行なう場合にのみ、作用する。従って、通常光観察の際には、読み出し部８４が読み出した、通常画像Ｒ_N、通常画像Ｇ_Nおよび通常画像Ｂ_Nは、蛍光処理部９２では何も処理も行なわず（蛍光処理部９２を通過して）、Ｒの画像Ｒ_D、Ｇの画像Ｇ_D、および、Ｂの画像Ｂ_Dとして、画像補正部９４に供給される。
画像補正部９４は、Ｒ、ＧおよびＢの画像に、３×３のマトリクス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などによる色変換処理； 画面内の血管と粘膜との色味の差をつけて血管が見易くなるように、画像の平均的な色味よりも血管と粘膜との色味の差をつける方向に強調する色彩強調処理； シャープネス処理や輪郭強調などの像構造強調処理； 等の画像補正を行なって、表示に対応する画像として、表示信号生成部８０に送る。

これに対し、蛍光観察を行なう際には、読み出し部９０が読み出した、Ｒの蛍光画像Ｒ_F、Ｇの蛍光画像Ｇ_F、および、Ｂの蛍光画像Ｂ_Fに、蛍光処理部９２で所定の処理を施した後に、画像Ｒ_D、画像Ｇ_Dおよび画像Ｂ_Dとして、画像補正部９４に供給し、先と同様の画像補正を行なって、表示に対応する画像として、表示信号生成部８０に供給する。

蛍光処理部９２は、Ｒ画像処理部９２ｒ、Ｇ画像処理部９２ｇおよびＢ画像処理部９２ｂを有する。各画像処理部は、自家蛍光画像（その各画素）に対して、Ｒ_F／Ｇ_F演算部８６が算出したＲ_F／Ｇ_F（自家蛍光画像の各画素に対応するＲ_F／Ｇ_F）を用いた処理を行なうものであり、Ｒ画像処理部９２ｒは蛍光画像Ｒ_Fを処理してＲの画像Ｒ_Dを、Ｇ画像処理部９２ｇは蛍光画像Ｇ_Fを処理してＧの画像Ｇ_Dを、Ｂ画像処理部９２ｂは蛍光画像Ｂ_Fを処理してＢの画像Ｂ_Dを、それぞれ、生成する。

具体的には、図示例において、蛍光処理部９２の各画像処理部は、それぞれ、下記式（１）〜（３）によって、自家蛍光画像をＲ_F／Ｇ_Fで処理して、画像Ｒ_D、画像Ｇ_Dおよび画像Ｂ_Dを生成する。
Ｒ_D＝Ｒ_F×｜１＋α×（Ｒ_F／Ｇ_F）｜・・・（１）
Ｇ_D＝Ｇ_F×｜１−α×（Ｒ_F／Ｇ_F）｜・・・（２）
Ｂ_D＝Ｂ_F・・・（３）
なお、上記式において、αは、好ましい態様として用いられるものであり、病変部におけるＲ_F／Ｇ_Fが１に近づき、好ましくは、さらに、正常部におけるＲ_F／Ｇ_Fが０に近づくように、適宜、設定された係数である。

図５に、中心波長が３８０ｎｍのレーザ光源から照射した光を、励起光として生体（人の大腸粘膜）に照射した際における、生体組織の自家蛍光スペクトルを示す。
なお、図５において、横軸は自家蛍光の波長を、縦軸は自家蛍光の強度を示すものであり、また、通常の線が病変部の自家蛍光で、破線が正常部の自家蛍光である。

Ｂ光や青紫光を励起光として入射した際に生じる蛍光において、Ｒの蛍光Ｒ_Fは、主にポルフィリンに起因する蛍光であり、Ｇの蛍光Ｇ_Fは、主にＮＡＤＨやＮＡＤＰＨに起因する蛍光であると考えられる。
ここで、Ｒの蛍光Ｒ_Fを見ると、例えば６３０ｎｍ付近の蛍光特性に示されるように、正常部では、それほど強い蛍光を示さないが、病変部では蛍光が非常に強くなっている。これに対し、Ｇの蛍光Ｇ_Fは、例えば、４７０〜５３０ｎｍ付近の蛍光特性に示されるように、正常部では強い蛍光を示すが、病変部では、差程、強い蛍光は示さない。すなわち、Ｂ光を励起光として入射した際に生体組織が発生する蛍光Ｒ_Fと蛍光Ｇ_Fとは、正常部と病変部とで、強度が逆の特性を有している。

この病変部と正常部との蛍光Ｒ_Fと蛍光Ｇ_Fとの逆特性を利用することにより、病変部を強調することができる。
すなわち、病変部では、蛍光Ｒ_Fが強で蛍光Ｇ_Fが弱であるのでＲ_F／Ｇ_Fは、大きくなり、正常部では、逆に、蛍光Ｒ_Fが弱で蛍光Ｇ_Fが強であるのでＲ_F／Ｇ_Fは、小さくなる。従って、これを利用して、自家蛍光画像の蛍光画像Ｒ_Fに、Ｒ_F／Ｇ_Fを乗ずる、加算する等の処理を行なうことにより、自家蛍光画像において病変部の強調を行なって病変部を赤で強調した画像を得ることができる。また、自家蛍光画像の蛍光画像Ｇ_Fに、Ｒ_F／Ｇ_Fを除算する、減算する等の処理を行なうことにより、自家蛍光画像において病変部で蛍光画像Ｇ_Fの抑制を行なって、病変部を蛍光画像Ｒ_Fで、すなわち赤で強調した画像を得ることができる。
また、前述のとおり、蛍光画像Ｂ_Fは、励起光の反射光を検出して取得した画像であり、生体の構造を撮影したものであるので、式（３）に示すように、Ｒ_F／Ｇ_Fでの処理を行なわず、蛍光画像Ｂ_Fをそのまま画像Ｂ_Dとすることにより、生体の構造を好適に画像に表示することができる。

ここで、図示例においては、好ましい態様として、Ｒ_F／Ｇ_Fが大きくなる病変部では、Ｒ_F／Ｇ_Fが１に近づき、Ｒ_F／Ｇ_Fが小さくなる正常部では、Ｒ_F／Ｇ_Fが０に近づくように設定された係数αを用いている。
また、Ｒ画像では、α×Ｒ_F／Ｇ_Fを１に加算して蛍光画像Ｒ_Fに乗じて画像Ｒ_Dを算出し、他方、Ｇ画像では、α×Ｒ_F／Ｇ_Fを１から減算して、蛍光画像Ｇ_Fに乗算して、画像Ｇ_Dを、それぞれ算出している。

従って、蛍光処理部９２で処理された自家蛍光画像は、正常部では、いずれも、Ｒ_F／Ｇ_Fが０（０に近い値）であるので、Ｒ、ＧおよびＢ画像共に、通常画像には１（１に近い値）が乗じられる。従って、正常部では、自家蛍光画像と、画像Ｒ_D、画像Ｇ_Dおよび画像Ｂ_Dとの間に、大きな画像の変化は無い。
これに対し、蛍光処理部９２で処理された自家蛍光画像は、病変部では、蛍光画像Ｒ_Fに２（２に近い値）が乗じられ、画像Ｒ_Dは、蛍光画像Ｒ_Fを２倍に強調した画像となる。また、病変部では、蛍光画像Ｇ_Fには、共に、０（０に近い値）が乗じられるので、画像Ｇ_Dは、共に、０に近い画像となる。
すなわち、この例では、正常部に対して、病変部が赤色で強調された画像が得られる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、正常部と病変部とにおける蛍光Ｒ_Fと蛍光Ｇ_Fとの逆特性を利用することにより、蛍光画像において、病変部で自家蛍光の強度が大きくなる蛍光画像Ｒ_Fを強調し、病変部ではさほど強い蛍光を示さない蛍光画像Ｇ_Fを抑制することができ、病変部を、蛍光Ｒ_Fの色で強調表示することができる。
従って、本発明の内視鏡装置によれば、病変部を強調した、蛍光画像によって、正確な病変部と正常部との識別を行なうことができる。

前述のように、係数αは、蛍光処理部９２でのＲ_F／Ｇ_Fを用いた通常画像の処理において、好ましい態様として用いられるものであり、病変部におけるＲ_F／Ｇ_Fが１に近づくように、適宜、設定される係数である。より好ましくは、係数αは、病変部におけるＲ_F／Ｇ_Fが１に近づき、さらに、正常部におけるＲ_F／Ｇ_Fが０に近づくように、適宜、設定された係数である。
このような係数αを用いることにより、各色の画像が不要に大きく／小さくなることを防止して、よりバランスよく好適な病変部の強調を行なうことができる。

このような係数αは、高感度センサ５０の分光感度特性（フィルタの帯域特性や素子の（分光）感度）、光源装置１６が照射する励起光の波長（分光特性）、励起光カットフィルタ５２の分光特性（フィルタ特性）等の内視鏡１２や光源装置１４の装置特性に応じて、病変部におけるＲ_F／Ｇ_Fが１に近づく（１となる）ような係数αを、適宜、設定すればよい。好ましくは、上記装置特性に応じて、病変部におけるＲ_F／Ｇ_Fが１に近づき、かつ、正常部におけるＲ_F／Ｇ_Fが０に近づく（０となる）ような係数αを、適宜、設定すればよい。

前述のように、係数αは、好ましい態様として用いられるものであり、必ずしも、用いる必要はない。また、前述のような内視鏡装置１０の装置特性によっては、係数αを用いなくても、病変部におけるＲ_F／Ｇ_Fが１に近い値となり、あるいはさらに、正常部におけるＲ_F／Ｇ_Fが０に近い値となる。
また、１にＲ_F／Ｇ_Fを加減算して、蛍光画像Ｒ_FおよびＧ_Fを処理するのにも限定はされず、Ｒ_F／Ｇ_Fを、そのまま蛍光画像に乗算して、画像Ｒ_DおよびＧ_Dを算出してもよい。あるいは、Ｒ_F／Ｇ_Fを、そのまま蛍光画像に加算、あるいは、減算して、画像Ｒ_DおよびＧ_Dを算出してもよい。

また、以上の例では、Ｒ画像およびＧ画像に対して、Ｒ_F／Ｇ_Fを含む補正係数での処理を行なって、Ｇ画像に対しては、Ｒ_F／Ｇ_Fを含む補正係数での処理を行なわずに、画像Ｒ_D、Ｇ_DおよびＢ_Dを算出しているが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、Ｒ画像は上記（１）式に示される演算を行ない、Ｇ画像は上記（２）式に示される演算を行ない、さらに、Ｂ画像にも、Ｒ_F／Ｇ_Fを含む補正係数での処理を行なって、Ｂ_D＝Ｂ_F×｜１−α×（Ｒ_F／Ｇ_F）｜として、画像Ｒ_D、Ｇ_DおよびＢ_Dを算出してもよい。あるいは、Ｒ画像は上記（１）式に示される演算を行ない、Ｇ画像およびＢ画像は何の処理も行なわずに、画像Ｒ_D、Ｇ_DおよびＢ_Dを算出してもよい。
あるいは、Ｒ画像には何の処理も行なわずに、Ｇ画像は上記（２）式に示される演算を行ない、Ｂ画像は上記Ｂ_D＝Ｂ_F×｜１−α×（Ｒ_F／Ｇ_F）｜の演算を行なって、Ｇ画像およびＢ画像を抑制することで、Ｒ画像を強調して、画像Ｒ_D、Ｇ_DおよびＢ_Dを算出してもよい。

前述のように、読み出し部９０が読み出した通常画像Ｒ_N、Ｇ_NおよびＢ_Nは、通常光観察の場合には蛍光処理部９２では何の処理も行なわれずに、画像Ｒ_D、Ｇ_DおよびＢ_Dとして画像補正部９４に供給される。また、蛍光観察の場合には、読み出し部９０が読み出した自家蛍光画像Ｒ_F、Ｇ_FおよびＢ_Fは、蛍光処理部９２でＲ_F／Ｇ_Fによって処理された後に、画像Ｒ_D、Ｇ_DおよびＢ_Dとして画像補正部９４に供給される。
画像Ｒ_D、Ｇ_DおよびＢ_Dは、画像補正部９４において、色変換処理や像構造強調処理等の所定の処理を施された後に、表示用の画像（通常光観察画像／蛍光画像）として、表示画像生成部８０に供給される。

表示信号生成部８０は、画像生成部７６から供給された通常光観察画像や蛍光画像に、色空間の変換や拡大／縮小等の必要な処理を行い、また、画像の割り付けや被検者の氏名などの文字情報の組み込み等の必要な処理を行なって、合成画像を組み込んだ表示用の画像を生成し、表示装置１８に、この画像を表示させる。

以下、蛍光観察を行なう場合を例に、内視鏡装置１０の作用の一例を説明する。
入力装置２０によって、内視鏡１２による撮影開始が指示されると、光源装置１６では、励起光光源６２を点灯する。同時に、内視鏡１２では、高感度センサ５０が、撮影を開始する。
励起光光源が照射した励起光は、光ファイバ６２ａによって伝搬されて、接続部１６ｂから内視鏡１２のコネクタ３２に供給される。

内視鏡１２のコネクタ３２に供給された励起光は、光ファイバ５８がスコープ部４２まで伝搬して、スコープ部４２において、光ファイバ５８の先端から出射して、生体の観察部位に照射される。
励起光が照射され、高感度センサ５０が撮影を行い、観察部位の生体組織が発した蛍光のＲおよびＧと、励起光の反射光のＢとからなる自家蛍光画像が出力される。

高感度センサ５０の出力信号は、ＡＦＥ基板６４に供給される。ＡＦＥ基板６４は、高感度センサ５０の出力信号に、相関二重サンプリングによるノイズ除去、増幅、Ａ／Ｄ変換等を行い、デジタルの画像信号として、プロセッサ装置１４（処理部１４ａ）のＤＳＰ７２に供給する。
ＤＳＰ７２は、供給された画像（画像信号）にガンマ補正、色補正処理等の所定の処理を施した後、処理済の画像を記憶部７４の所定部位に記憶させる。

画像信号が記憶部７４に記憶されると、高感度センサ５０が撮影したＲの蛍光画像Ｒ_FおよびＧの蛍光画像Ｇ_Fを、蛍光画像処理部７８の読み出し部８４が読み出して、Ｒ_F／Ｇ_F演算部８６に供給する。
また、Ｒ_F／Ｇ_F演算部８６は、Ｒ_F／Ｇ_Fを演算して、蛍光処理部９２（Ｒ画像処理部９２ｒ、Ｇ画像処理部９２ｇおよびＢ画像処理部９２ｂ）に供給する。

また、画像生成部７６の読み出し部９０が、Ｒの蛍光画像Ｒ_F、Ｇの蛍光画像Ｇ_FおよびＢの蛍光画像Ｇ_Fを、読み出して、蛍光処理部９２に供給する。
蛍光処理部９２では、Ｒ画像処理部９２ｒが蛍光画像Ｒ_Fを、Ｇ画像処理部９２ｇが蛍光画像Ｇ_Fを、Ｂ画像処理部９２ｂが蛍光画像Ｂ_Fを、それぞれ、前述の式（１）、式（２）、式（３）によってＲ_F／Ｇ_Fで処理して、画像Ｒ_D、画像Ｇ_Dおよび画像Ｂ_Dを、演算する。

蛍光処理部９２で得られた画像Ｒ_D、画像Ｇ_Dおよび画像Ｂ_Dは、次いで、画像補正部９４において、色変換処理や像構造処理等の所定の画像補正を施されて、表示用の画像として表示画像生成部８０に表示され、表示画像生成部８０によって、蛍光画像として表示装置１８に表示される。
この表示画像は、前述のように、蛍光観察によって撮影された病変部を赤で強調した画像であるので、正常部と病変部との認識が容易な画像である。

以上、本発明の内視鏡装置について詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。

例えば、図示例の内視鏡装置１０においては、蛍光観察の際に、高感度センサ５０のＢ素子は、生体の観察部位で反射された励起光の反射光を検出し、生体の構造をモノクロ画像として撮影する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、蛍光観察の際には、高感度センサ５０のＢ素子は何も検出しない構成としてもよい。高感度センサ５０のＢ素子が何も検出しない構成の場合には、Ｂの画像にはＲまたはＧの画像を割り当ててもよい。

また、図示例の内視鏡装置１０においては、式（１）〜（３）に示すように、蛍光画像Ｒ_Fを演算して得られる画像を画像Ｒ_Dに割り当て、蛍光画像Ｇ_Fを演算して得られる画像を画像Ｇ_Dに割り当て、蛍光画像Ｂ_Fを演算して得られる画像を画像Ｂ_Dに割り当てる構成としたが、本発明はこれに限定はされず、蛍光画像を演算して得られる画像の割り当ては、どのような組み合わせでもよい。
例えば、蛍光画像Ｒ_Fを演算して得られる画像を画像Ｇ_Dに割り当てて、Ｇ_D＝Ｒ_F×｜１＋α×（Ｒ_F／Ｇ_F）｜とし、蛍光画像Ｇ_Fを演算して得られる画像を画像Ｂ_Dに割り当てて、Ｂ_D＝Ｇ_F×｜１−α×（Ｒ_F／Ｇ_F）｜とし、蛍光画像Ｂ_Fを演算して得られる画像を画像Ｒ_Dに割り当てて、Ｒ_D＝Ｂ_Fとしてもよい。

１０ 内視鏡装置
１２ 内視鏡
１４ プロセッサ装置
１６ 光源装置
１８ 表示装置
２０ 入力装置
２６ 挿入部
２８ 操作部
３０ ユニバーサルコード
３２ コネクタ
３６ ビデオコネクタ
３８ 軟性部
４０ 湾曲部
４２ スコープ部
４６ 撮影レンズ
４８ ＣＣＤセンサ
５０ 高感度（ＣＣＤ）センサ
５２ 励起光カットフィルタ
５４ ハーフミラー
５６ 照明用レンズ
５８、６０ａ、６２ａ 光ファイバ
６０ 白色光光源
６２ 励起光光源
６４ ＡＦＥ基板
７２ ＤＳＰ
７４ 記憶部
７６ 画像生成部
７８ 蛍光画像処理部
８０ 表示画像生成部
８４、９０ 読み出し部
８６ Ｒ_F／Ｇ_F演算部
９２ 蛍光処理部
９４ 画像補正部

Claims (6)

1. 生体内の画像を光電的に撮影する内視鏡と、
   生体内の蛍光成分を励起して蛍光を発光させる励起光を照射する蛍光観察用光源を有する光源装置と、
   前記励起光の照射によって前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光を前記内視鏡が撮影して得られたＧ蛍光信号およびＲ蛍光信号を用いて、前記励起光の照射によって前記内視鏡が撮影した自家蛍光画像を処理する処理手段とを有し、
   前記蛍光観察用光源は、波長３７０〜４７０ｎｍの光を前記励起光として照射するものであり、
   前記内視鏡は、前記蛍光観察用光源が照射した前記励起光の反射光を受光してＢ反射信号を取得し、前記自家蛍光画像のＢ信号とし、
   前記処理手段は、Ｒ蛍光信号をＧ蛍光信号で除してなる『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に所定の係数αを乗じた結果に１を加算して得られる第１の補正係数を、前記Ｒ蛍光信号に乗じることにより、前記自家蛍光画像を処理するように構成されており、
   前記係数αは、病変部における『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に前記係数αを乗じた値が１に近づくように、設定された係数であることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記処理手段は、前記所定の係数αを１として、前記Ｒ蛍光信号に、１に前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』を加算して得られる第１の補正係数を乗じることにより、前記自家蛍光画像の処理を行うように構成されている請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記処理手段は、前記Ｇ蛍光信号に、前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に所定の係数αを乗じた後に１から減算して得られる第２の補正係数を乗じることにより、前記自家蛍光画像の処理を行なうものであり、
   前記係数αは、病変部における『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に前記係数αを乗じた値が１に近づき、さらに、正常部における『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』が０に近づくように、設定された係数である請求項１または２に記載の内視鏡装置。
4. 前記処理手段は、前記Ｂ信号に、前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に所定の係数αを乗じた後に１から減算して得られる第２の補正係数を乗じることにより、前記自家蛍光画像の処理を行なうものであり、
   前記係数αは、病変部における『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』に前記係数αを乗じた値が１に近づき、さらに、正常部における『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』が０に近づくように、設定された係数である請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
5. 前記処理手段は、前記Ｂ反射信号に対して、前記『Ｒ蛍光信号／Ｇ蛍光信号』を含む補正係数を用いた処理を行なわずに前記自家蛍光画像の処理を行なう請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡装置。
6. 前記内視鏡は、前記励起光の照射によって前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光を撮像するための固体撮像素子を有し、
   前記固体撮像素子のＲ素子およびＧ素子は、前記励起光が通過せず、かつ、前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光は通過するフィルタを介して、前記生体内の蛍光成分が発光した蛍光を撮影する請求項１〜５のいずれか１項に記載の内視鏡装置。

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