JP2000097859A

JP2000097859A - 蛍光観察方法及び装置

Info

Publication number: JP2000097859A
Application number: JP10270035A
Authority: JP
Inventors: Toyoji Hanzawa; 豊治榛澤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】観察対象物の蛍光像と通常像とを重ねて明瞭
に区別して観察することができる、構成の簡単な蛍光観
察方法及び装置を提供する。【解決手段】照明用光源１１と、照明用光学系１２，
１３，１４，１５，１８と、像形成光学系１，２，４
と、励起フィルター１３と、バリアフィルター１９とを
備え、励起フィルター１３とバリアフィルター１９とを
重ねたときに、蛍光物質の励起波長より短波長側と、蛍
光最強波長より長波長側の片方または両方に透過する光
があるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実体顕微鏡、手術
用顕微鏡、コルポスコープ、スリットランプ等の立体観
察装置や内視鏡等、観察している部位に処置や作業を施
すのに適した蛍光観察方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、腫瘍は、他の細胞と異なるた
め、蛍光観察すると自家蛍光を発し、他の正常な細胞部
分と区別できるものがあることが知られている。また、
腫瘍に蛍光を発する特定の薬剤（例えば、ＰＤＤやＡＬ
Ａ等）を吸収させて、腫瘍部分から蛍光を発生させる方
法が知られている。従来、この種の観察対象物に、励起
フィルターを介して光源から励起光を照射し、観察対象
物の特定部位から蛍光を発生させて、これをバリアフィ
ルターを介して肉眼観察またはＴＶ観察することが行わ
れており、この観察像をもとに腫瘍の除去や細胞の採取
等を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、蛍光像は暗
い背景の中で観察されるため、他の部位との位置関係が
分からない。そこで、位置関係を知るためバリアフィル
ターを外して観察すると、今度は明るい励起光のため蛍
光が目立たなくなり、特定部位の判定が難しくなる。ま
た、蛍光を明るくするために濃度の濃い薬剤を使うと、
観察対象物が人体の場合、患者に苦痛を強いる結果とな
る。このため、特願平６−２７７１８５号公報の図１１
に示されているように、励起フィルターの長波長側の光
をバリアフィルターで透過して背景を照明し、蛍光の発
している部分を確認するという方法が提案されている
が、一般に吸収光と蛍光の波長は近いため、蛍光部分の
区別がしにくいと云う問題があった。また、視野の背景
の照明光が単色光のため、観察対象物の色情報がなくな
り、正確な位置を把握できないと云う問題もある。ま
た、特開平９−２４０５２号公報に示されているよう
に、一般照明と蛍光用照明を高速で切り替えて撮像し、
２つの画像を重ねて観察することにより位置を確認する
と云う方法も提案されているが、これは装置が大型化し
て作業がしづらく、而もコストアップになると云う問題
がある。

【０００４】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、
励起光と蛍光の波長が近い蛍光薬剤で、通常像と蛍光像
を重ねて観察することができると共に、蛍光像と通常像
を区別することができる、構成の簡単な蛍光観察方法及
び装置を提供することにある。また、第２の目的は、視
野背景の色が分かり、蛍光が目立つ、構成の簡単な蛍光
観察方法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明による蛍光観察方法は、励起フィルター
を介して光源からの光を観察対象物に照射することによ
り観察対象物の病変部から自家蛍光を発生させるかまた
は該病変部に投与された蛍光物質から蛍光を発生させ
て、該蛍光をバリアフィルターを介して観察すると同時
に、前記蛍光と同程度以下の明るさをもって、前記蛍光
の励起波長よりも短波長の光と、蛍光最強波長よりも長
い波長の光の片方または両方で背景照明した像を、肉眼
または撮像素子で観察するようにしたものである。

【０００６】また、上記第１の目的を達成するため、本
発明による蛍光観察装置は、照明用光源と、照明用光源
からの光を観察対象物に照射するための照明光学系と、
照明光学系を介して照明した観察対象物の像を得るため
の像形成光学系とを備え、照明光学系に蛍光物質の励起
波長を含む励起光に波長を限定する励起フィルターを配
置し、像形成光学系に前記励起光の大部分をカットして
蛍光物質の蛍光最強波長を透過するバリアフィルターを
配置した蛍光観察装置において、前記励起フィルターと
バリアフィルターとを重ねたときに、前記蛍光物質の励
起波長より短波長側と、前記蛍光最強波長より長波長側
の片方または両方に透過する光があるようにした事を特
徴とするものである。

【０００７】また、上記第２の目的を達成するため、本
発明による蛍光観察装置は、照明用光源と、照明用光源
からの光を観察対象物に照射するための照明光学系と、
照明光学系を介して照明した観察対象物の像を得るため
の像形成光学系とを備え、照明光学系に蛍光物質の励起
波長を含む励起光に波長を限定する励起フィルターを配
置し、像形成光学系に前記励起光の大部分をカットして
蛍光物質の蛍光最強波長を透過するバリアフィルターを
配置した蛍光観察装置において、前記励起フィルターと
バリアフィルターとを重ねたときの透過率が、３色分解
のＲＧＢの波長帯に夫々透過率を有し、且つ前記蛍光最
強波長での透過率が０．０５％以上であることを特徴と
している。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づき、
本発明の実施の形態を説明する。実施例１図１は本発明を実体顕微鏡に適用した本実施例の概略構
成図、図２は本実施例に用いられる励起フィルターとバ
リアフィルターの第１の組合せによる透過率特性線図、
図３は従来方法による励起フィルターとバリアフィルタ
ーの組合せによる透過率特性線図、図４乃至図８は夫々
本実施例に用いられる励起フィルターとバリアフィルタ
ーの第２乃至第５の組合せによる透過率特性線図であ
る。

【０００９】図１において、１は対物レンズ、２は左右
一対のアフォーカル変倍系、３はアフォーカル光束を受
けて２方向に光束を分割するビームスプリッタ、４は一
対の結像レンズ、５は像を正立させるための正立プリズ
ム、６は一対の眼幅調整プリズム、７は一対の視野絞
り、８は一対の接眼レンズで、対物レンズ１，変倍系
２，ビームスプリッタ３及び結像レンズ４は像形成光学
系を構成している。９はビームスプリッタ３により分割
された観察対象物Ｏからの光束を受ける撮影レンズ、１
０は撮影レンズ９により形成された像を受像するＣＣＤ
等の撮像素子である。１１は照明用光源、１２は集光レ
ンズ、１３は赤外線カットフィルター、１４は光源１１
を顕微鏡から離し顕微鏡を自由な位置に移動することを
可能にするライトガイドファイバー束、１５はリレーレ
ンズ、１６は照野絞り、１７は光路内に挿脱可能な励起
フィルター、１８は照明光を観察対象物Ｏへ導びくレン
ズプリズム系で、これらは照明光学系を構成している。
１９は変倍系２とビームスプリッタ３の間の光路内に挿
脱可能なバリアフィルターである。

【００１０】一般に、蛍光物質は光を吸収し、その光よ
りも長い波長の蛍光を発するが、その蛍光物質が最も良
く吸収する光の波長を励起波長と呼び、またその蛍光物
質が発する蛍光の最大波長を蛍光最強波長と呼んでい
る。上記構成の実体顕微鏡を用いて、観察対象物Ｏを蛍
光観察するには、照明光学系に励起波長を５０％以上透
過する励起フィルター１７を入れ、観察系に励起光を殆
どカットして蛍光最強波長を５０％以上透過するバリア
フィルター１９を入れる。これにより、観察対象物の蛍
光発光部位のみを観察することができる。然し、観察対
象物に何らかの作業を施す場合には、蛍光も目立つが背
景となる他の部位も明るく見えなければならない。この
要求に応ずるためには、上記条件に加えて以下に説明す
るようなフィルターの組合せが必要である。

【００１１】先ず、第１のフィルター組合せによる特性
曲線が図２に示されている。即ち、実線（１７）は励起
フィルター１７の透過率特性を、破線（１９）はバリア
フィルター１９の透過率特性を夫々示しており、矢印で
示された波長範囲に強い蛍光が発生している。斜線部分
は、背景となる部位を照明する光の波長域である。この
バリアフィルター１９は励起光の長波長側を透過させ
ず、短波長側を透過させる。即ち、このバリアフィルタ
ーと励起フィルターの組合せでは、励起光の短波長側を
僅かに透過させ、蛍光が緑色、背景が紫色となって両者
の区別がつき易くなる。これに対し、図３に示すように
従来方法による場合は、蛍光が緑色、背景が青緑色とな
り、蛍光と背景光が似た色であるため区別がつかない。

【００１２】また、蛍光の強度は励起光よりも可成り弱
いので、背景光も或る程度弱くしなければならない。ま
た、観察対象物において作業を行うためには、観察対象
物Ｏを或る程度の明るさで照明しなければならない。ま
た、背景に蛍光色と同じ波長の光を多く含んでいると蛍
光が目立たなくなる。そのため、励起フィルター１７と
バリアフィルター１９を重ねたときの透過率が最大にな
る波長λｍでの透過率をＴｍ、蛍光最強波長λｆでの透
過率をＴｆとしたとき、次の条件を満たすことが必要で
ある。１％≦Ｔｍ≦１０％、Ｔｆ≦０．０５％（１）即ち、上記透過率がＴｍの上限を越えて大きくなると背
景光の強度が強く蛍光が目立たなくなり、Ｔｍの下限を
越えて小さくなると背景が暗く作業可能の明るさが得ら
れない。また、上記透過率がＴｆの上限を越えて大きく
なると、蛍光と背景光が混じって背景と蛍光の区別がつ
きにくくなる。

【００１３】次に、第２のフィルター組合せによる特性
曲線が図４に示されている。この場合、バリアフィルタ
ー１９は、励起光をカットする一般的なフィルターであ
るが、励起フィルター１７は、励起光とは別に蛍光波長
より長波長側に照明光を透過する特性をもっている。従
って、蛍光は緑色、背景は赤色となり、区別がつき易く
なる。また、励起フィルター１７とバリアフィルター１
９を重ねたときの透過率特性は、前記第１の組合せの場
合と同様に上記（１）式を満たす。

【００１４】上記第１及び第２の組合せは、蛍光物質の
励起波長をλｅ、蛍光最強波長をλｆとしたとき、λｅ
より短波長またはλｆよりも長波長の光を用いて背景を
照明するものである。また、上記第１及び第２の組合せ
の両方の特性をもつたフィルター組合せを作って背景を
観察すると、背景の色の差が多少わかる。

【００１５】第３のフィルター組合せによる特性曲線が
図５に示されている。上記第１及び第２のフィルター組
合せは、何れも略単色光で背景を照明しているため、背
景の色情報がなくなる。例えば、第１のフィルター組合
せでは、白と紫がどちらも紫に見える。これに対して、
この第３のフィルター組合せは、これらの区別がつくも
のである。即ち、第３のフィルター組合せでは、蛍光物
質の励起波長と蛍光の波長が離れている場合である。励
起フィルター１７は、第２のフィルター組合せのように
励起光のほかに蛍光最強波長より長波長側の光を透過さ
せ、バリアフィルター１９は、励起フィルター１７を透
過した光の短波長側と長波長側の光を透過させる。これ
により、３波長の光で背景を照明することになる。更
に、この３波長は３色分解のＲＧＢに１波長帯づつ入っ
ているよう選定されている。ＲＧＢの夫々の波長帯をλ
Ｂ、λＧ、λＲとすると、６００ｎｍ＜λＲ＜７００ｎ
ｍ、５００ｎｍ＜λＧ＜６００ｎｍ、４００ｎｍ＜λＢ
＜５００ｎｍと考えて良い。これにより、色の情報の偏
りが少なくなり、色の区別がつき易くなる。この励起フ
ィルター１７とバリアフィルター１９を重ねた場合の透
過率が図６に示されている。図中、斜線を施した部分
は、蛍光の発光特性を示している。

【００１６】また、背景光の強度と蛍光の強度との差を
小さくするためには、励起フィルターとバリアフィルタ
ーを重ねた場合のＲＧＢの各波長帯λｍＲ、λｍＧ、λ
ｍＢでの最大透過率を夫々ＴｍＲ、ＴｍＧ、ＴｍＢとし
たとき、次の条件を満たすことが必要である。１％≦ＴｍＲ≦１０％、１％≦ＴｍＧ≦１０％、１％≦ＴｍＢ≦１０％（２）ＴｍＲ、ＴｍＧ、ＴｍＢが夫々の上限を越えて大きくな
ると背景光の強度が強くて蛍光が目立たなくなり、ま
た、夫々の下限を越えて小さくなると背景にその色の情
報がなくなる。ＴｍＲ、ＴｍＧ、ＴｍＢの総てがその下
限値を下回ると、背景が暗くなり、作業できる明るさが
得られなくなる。また、背景照明光の色を白に近づける
ためには、各波長帯での最大透過率をＴｍａｘ、最小透
過率をＴｍｉｎとしたとき、次の条件を満たすことが必
要である。Ｔｍｉｎ／Ｔｍａｘ≧０．５（３）

【００１７】第４のフィルター組合せによる特性曲線が
図７に示されている。この場合、励起フィルター１７
は、励起光波長よりも長波長側に２つの透過波長帯をも
っており、バリアフィルター１９は、第１のフィルター
組合せにおけるバリアフィルターと同様に励起光波長よ
りも短波長側の光を透過するように作られている。この
３つの波長帯の光は上記条件式（２）及び（３）を満足
している。

【００１８】第５のフィルター組合せによる特性曲線が
図８に示されている。この組合せは、比較的長い波長で
励起される蛍光物質の場合に適するようにされたもの
で、励起フィルター１７としては、３色分解のＢ波長帯
の方が励起波長よりも波長が短く、Ｂ波長帯の光と蛍光
波長より長波長側の光を透過する特性をもつものが必要
になる。また、バリアフィルター１９としては、Ｂ波長
帯と励起光の短波長側の光を透過する特性のものが必要
になる。一般に、蛍光は短波長ほど励起され易く、Ｂ波
長帯で励起された蛍光が本来の蛍光に近いものとなる可
能性があるが、これを避けるため、Ｂ波長帯はできるだ
け狭く且つ光量は最小にされて、励起フィルターの透過
率は、Ｂ波長帯以外の励起波長帯より短波長側で０．０
１％以下にされる。

【００１９】ここで用いられる励起フィルター１７やバ
リアフィルター１９は、干渉フィルターであることが多
い。干渉フィルターは入射角度が大きいと透過特性が変
わるが、フィルター面の法線と入射光線のなす角度が３
０゜以内であれば問題ない。入射角度の差が無いように
するためには、これらのフィルターをアフォーカル光束
中で用いるのが良い。そのため、バリアフィルター１９
を、観察光路に出し入れできるフィルターユニット２０
を光束分割ユニット２１の観察対象物側に入れると、肉
眼観察系と撮影系に同時にバリアフィルター１９を入れ
ることができ、撮影系へのバリアフィルターの入れ忘れ
による失敗を回避することができる。

【００２０】また、肉眼観察とＴＶ撮影で、目と撮像素
子１０の分光感度の違いにより色が違う場合があるが、
その場合には、肉眼観察とＴＶ観察時の色が一致するよ
うに、ＲＧＢの各波長帯の最大透過率ＴｍＲ、ＴｍＧ、
ＴｍＢを調整したフィルターを鏡筒２２と撮影ユニット
２３に入れるようにする。特に、これらのフィルター
は、フィルターユニット２０に入れられた各特性のバリ
アフィルター１９と連動して光路中に出し入れできるよ
うにすると良い。

【００２１】また、励起フィルター１７を光路中に出し
入れする場所は、照明系の光束径が余り変わらない部分
が良い。これは、観察対象物Ｏを照明する光束がアフォ
ーカルになっていても、照野の外側を照明する光束の角
度が大きいことがあるからである。励起フィルター１７
の光路中への出し入れも、観察系のバリアフィルター１
９と連動していると操作上好都合である。また、背景光
がない通常の励起フィルターとバリアフィルターも切り
替えにより入れ換えられるようにすると、微弱な蛍光の
確認ができて有効である。

【００２２】実施例２図９は本発明を複数人で自由な方向から観察できる手術
用顕微鏡に適用した本実施例の概略構成図、図１０は観
察系の構成を示す斜視図である。図中、２４は鏡体、２
５は図示しない光源から鏡体２４内へ照明光を導入する
ライトガイドファイバー束、２６は集光レンズ、２７は
照野絞り、２８は照明光路内に出し入れ可能に配置され
た励起フィルター、２９は照明レンズ系、３０は反射部
材、３１はハーフミラー、３２はハーフミラー３１で反
射した照明光を吸収する光トラップ、３３は鏡体２４に
取付けられていて観察対象物に照明光を導びく保護ガラ
スで、これらは照明系を構成している。３４は作動距離
（ＷＤ）が変えられ観察対象物からの光束をアフォーカ
ル光束にする対物レンズ、３５は１軸光学系開口絞り、
３６は観察光路内に出し入れ可能に配置されたバリアフ
ィルター、３７は反射部材、３８（図１０）は第１光束
分割プリズム、３９（図１０）は反射部材、４０はズー
ム光学系、４１は第２光束分割プリズム、４２は反射部
材、４３は結像前レンズ、４４は反射部材、４５（図１
０）は反射部材、４６は反射部材、４７は結像後レン
ズ、４８（図９）は観察用分割部、４９（図９）は鏡筒
で、これらは観察系を構成している。

【００２３】観察対象物からの光束は、保護ガラス３３
を透過した後ハーフミラー３１で反射され、対物レンズ
３４，開口絞り３５，バリアフィルター３６，反射部材
３７，第１光束分割プリズム３８，反射部材３９，ズー
ム光学系４０，第２光束分割プリズム４１，反射部材４
２，結像前レンズ４３，反射部材４４，４５及び４６，
結像後レンズ４７を経て観察用分割部４８に入射し、複
数に分割された後鏡筒４９に入射する。鏡筒４９は、第
１実施例と同様に左右１対構成されている。鏡筒４９ま
では、左右共通の光束になっているので、鏡筒は鏡体射
出の光軸の周りに自由に回転することができる。また、
左右の光束に分けた後の開口絞りと１軸光学系開口絞り
３５は、ズーム光学系４０の最高倍率においてほぼ一致
する。なお、撮影光学系は、第２光束分割プリズム４１
の透過側に設けられ、鏡体２４を支えるアーム内に設置
される。第１光束分割プリズム３８で分割された光束は
オートフォーカスなどの検出系に利用することができ、
第１光束分割プリズム３８を使用しない場合はダミーガ
ラスが入れられる。

【００２４】照明系は、光源からの光束をライトガイド
ファイバー束２５を通して鏡体２４内へ導き、集光レン
ズ２６，照野絞り２７，照明レンズ系２９，反射部材３
０，ハーフミラー３１及び保護ガラス３３を介して観察
対象物に導くようになっている。この場合、照明系の光
軸と、観察系の左右共通の１軸光学系の光軸とは一致し
ていて、同軸照明となっている。また、ハーフミラー３
１により反射した照明光を吸収する光トラップ３２を設
けて、照明光による散乱光を観察系で見えないようにし
ている。

【００２５】本実施例において蛍光観察する場合は、光
学材料の自家蛍光によるコントラストの低下を押さえる
必要がある。特に、光トラップ３２としては、表面反射
が少なく自家蛍光の少ない吸収型のＮＤフィルターを使
用するのが良い。励起光が青色など比較的波長の短い場
合には、屈折率の高い硝材を使用すると自家蛍光が発生
し易い。屈折率の高い硝材は、光学性能向上のためズー
ム光学系４０に、また、空気換算長を短くするため反射
部材３７や３９に夫々使用される。従って、かかる光学
部材に励起光が届かないように、バリアフィルター３６
はこれらの光学部材より前に配置するのが良い。また、
光束もアフォーカルの方が特性が良いので、バリアフィ
ルター３６は対物レンズ３４と反射部材３７の間に配置
するのが良い。但し、ｎｄ＞１．７でνｄ＞５０の硝材
の中には比較的自家蛍光の小さいものがあるので、反射
部材３７としてかかる硝材を採用した場合には、バリア
フィルター３６を反射部材３７と３９の間に配置しても
良い。この第２実施例においても、励起フィルター２８
とバリアフィルター３６として、第１実施例において説
明した５通りの組合せが使用される。

【００２６】実施例３図１１は本発明を内視鏡観察装置に適用した本実施例の
概略構成図である。図中、５０はハロゲンランプ，キセ
ノンランプ，メタルハライドランプ等の光源ランプ、５
１は光源ランプ５０からの光を略アフォーカル光束にす
るための凹面鏡、５２ａ，５２ｂは凹面鏡５１により形
成される光束中に切り替え可能に挿入される２種類の励
起フィルター、５３は励起フィルター５２ａまたは５２
ｂを透過した光束をライトガイドファイバー束５４の入
射端面に集光させる集光レンズで、これらは照明用光源
を構成している。なお、光源ランプ５０とライトガイド
ファイバー束５４との間には、観察対象物Ｏの温度上昇
による蛍光発光の低下を押さえるための赤外線カットフ
ィルターや３色分解フィルターや色補正フィルター等通
常の良好な観察を可能にするための種々のフィルター類
が配置されている。５５は、ライトガイドファイバー束
５４の出射端から出射した光束を受光して観察対象物Ｏ
へ向けて照明光を射出するライトガイドファイバー束５
６と、照明された観察対象物Ｏの像を観察するための観
察光学系５７とを含む内視鏡本体である。

【００２７】ライトガイドファイバー束５６の先端に
は、必要に応じて照明光の広がり角度を変化させるため
の照明レンズが配置され、また、内視鏡がファイバース
コープである場合には、観察光学系５７は、対物レンズ
と対物レンズにより形成された観察対象物Ｏの像を伝送
するためのイメージガイドファイバー束とこのイメージ
ガイドファイバー束の射出端面に現われた像を観察する
ための接眼レンズを少なくとも備えている。また、内視
鏡が硬性鏡の場合には、観察光学系５７は、イメージガ
イドファイバー束の代わりにリレーレンズ系が用いられ
ている。なお、ライトガイドファイバー束５４の射出端
とライトガイドファイバー束５６の入射端の間には、必
要に応じてレンズから成る連結光学系が設けられてい
る。

【００２８】更に、５８ａ，５８ｂは観察光学系５７の
接眼部外側において観察光学系から射出される略アフォ
ーカルな光束中に切り替え可能に挿入される２種類のバ
リアフィルター、５９はバリアフィルター５８ａ，５８
ｂの後側に配置されていて観察光学系５７からの光束を
結像させるための結像レンズとその像を受像するＣＣＤ
などの撮像素子から成るＴＶカメラヘッド、６０はＴＶ
カメラヘッド５９からのＴＶ信号を処理するカメラコン
トロールユニット、６１はＴＶモニターである。なお、
バリアフィルター５８ａ，５８ｂは、観察光学系５７や
ＴＶカメラヘッド５９内の略アフォーカルな光束中に切
り替え可能に挿入されても良い。ＴＶカメラヘッド５９
は内視鏡本体５５に着脱可能に取り付けられ、また、カ
メラコントロールユニット６０中にはＴＶ信号処理だけ
でなく複雑な画像処理を行うための各種のコントロール
回路も組み込まれている。

【００２９】ここで、励起フィルター５２ａとバリアフ
ィルター５８ａは、第１実施例において説明した５通り
の組合せで用いられるが、以下これを蛍光背景観察組合
せと云うことにする。また、励起フィルター５２ｂとバ
リアフィルター５８ｂは、背景が照明されずに蛍光のみ
が観察される通常の蛍光観察用フィルターの組合せで、
以下これを蛍光観察組合せと云うことにする。蛍光観察
組合せは、蛍光像のみを鮮明に観察することができ、蛍
光を発する患部の広がりの確認や患部の除去後の取り残
しが無いかどうかの確認を行う場合に有効であるが、こ
の蛍光観察組合せで患部の除去を行うと、背景が見えな
いため患部以外の部分に損傷を与える危険性がある。従
って、その場合には、蛍光背景観察組合せを使用し、こ
のフィルターの組合せの切り替えにより患部の除去を安
全且つ確実に行うことが可能となる。

【００３０】次に、本実施例による膀胱内での腫瘍の蛍
光物質ＡＬＡに適する蛍光観察用フィルターの１例につ
いて説明する。特に、背景の色の判別ができる例につい
て説明する。蛍光物質ＡＬＡは、励起波長λｅが４０９
ｎｍで、蛍光最強波長λｆが６３０ｎｍであるが、この
場合励起波長が可視域の可成り短波長側にあるので、波
長帯λｍＢを励起光の短波長側にすると、目で観察する
ことはできない。そこで、この波長帯を励起光の長波長
側即ちλｍＢ＝４５０ｎｍに設定する。また、蛍光最強
波長は６３０ｎｍであるので、３色分解のＲ波長帯に入
る。この波長帯で色の差を見るため、波長を離してλｍ
Ｒ＝６７０ｎｍにする。また、波長帯λｍＧは、３色分
解のＧ波長帯の中央に設定して、λｍＧ＝５５０ｎｍに
する。背景の照明の強度を考慮して前記条件式（２）を
満足するように、励起フィルターとバリアフィルターの
透過率を設定すると、下記のようになる。ここで、Ｔは
指定範囲のフィルターの透過率を示す。

【００３１】＜励起フィルターの透過率＞３５０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍのときＴ≧６０％ λ＝４５０ｎｍのとき１０％≦Ｔ≦２０％４６０ｎｍ＜λ＜５３０ｎｍのときＴ＜０．５％ λ＝５５０±１０ｎｍのとき透過率最大Ｔｍ２とする
と、２％≦Ｔｍ２≦４％５７０ｎｍ＜λ≦６１０ｎｍのときＴ＜０．５％６１０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍのときＴ＜０．１％ λ＝６７０±１０ｎｍのとき透過率最大Ｔｍ３とする
と、２％≦Ｔｍ３≦４％６９０ｎｍ＜λ＜７５０ｎｍのときＴ＜０．５％

【００３２】＜バリアフィルターの透過率＞３５０ｎｍ＜λ＜４３０ｎｍのときＴ＜０．１％ λ＝４５０ｎｍのとき１０％≦Ｔ≦２０％４８０ｎｍ＜λ＜７５０ｎｍのときＴ＞８０％

【００３３】＜励起フィルターとバリアフィルターを重
ねた時の透過率＞３５０ｎｍ＜λ＜４３０ｎｍのときＴ＜０．１％ λ＝４５０±１０ｎｍのとき透過率最大Ｔｍ１とする
と、１％≦Ｔｍ１≦４％４６０ｎｍ＜λ＜５３０ｎｍのときＴ＜０．５％ λ＝５５０±１０ｎｍのとき透過率最大Ｔｍ２とする
と、２％≦Ｔｍ２≦４％５７０ｎｍ＜λ≦６１０ｎｍのときＴ＜０．５％６１０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍのときＴ＜０．１％ λ＝６７０±１０ｎｍのとき透過率最大Ｔｍ３とする
と、２％≦Ｔｍ３≦４％６９０ｎｍ＜λ＜７５０ｎｍのときＴ＜０．５％

【００３４】なお、この条件式で作成した場合前記条件
式（３）を総て満足させることはできないので、作成さ
れた組合せの中から条件式（３）を満たすものを選別す
る。これにより、３波長の光で背景を照明することがで
き、明るい蛍光を観察することができる。

【００３５】以上説明したように、本発明による蛍光観
察方法及び装置は、特許請求の範囲に記載した特徴のほ
かに、下記の特徴を有している。（１）励起フィルターとバリアフィルターを重ねたとき
の最大透過率をＴｍ、蛍光最強波長での透過率をＴｆと
したとき、１％≦Ｔｍ≦１０％且つＴｆ≦０．０５％で
あることを特徴とする請求項１に記載の蛍光観察装置。

【００３６】（２）励起フィルターとバリアフィルター
を重ねたときのＲＧＢの各波長帯の最大透過率をＴｍ
Ｒ，ＴｍＧ，ＴｍＢとしたとき、１％≦ＴｍＲ≦１０
％，１％≦ＴｍＧ≦１０％，１％≦ＴｍＢ≦１０％であ
ることを特徴とする請求項２に記載の蛍光観察装置。

【００３７】（３）ＲＧＢの各波長帯での最大透過率を
Ｔｍａｘ、最小透過率をＴｍｉｎとしたとき、Ｔｍｉｎ
／Ｔｍａｘ≧０．５であることを特徴とする請求項２に
記載の蛍光観察装置。

【００３８】（４）照明光源と、照明光源からの光を観
察対象物に照射するための照明光学系と、照明光学系を
介して照射した観察対象物の像を得るための像形成光学
系とを備え、照明光学系に励起フィルターを配置し、像
形成光学系にバリアフィルターを配置した蛍光観察装置
において、励起フィルターとバリアフィルターは夫々請
求項１または２または上記（１）乃至（３）の何れかに
記載された透過特性を有しており、バリアフィルターは
アフォーカル光束中に配置されており、励起フィルター
とバリアフィルターは同時に挿脱可能であるかまたは他
のフィルター組合せに変更可能であることを特徴とする
蛍光観察装置。

【００３９】（５）励起フィルターを介して光源からの
光を観察対象物に照射することにより観察対象物の病変
部から自家蛍光を発生させるかまたは該病変部に投与さ
れた蛍光物質から蛍光を発生させて、該蛍光をバリアフ
ィルターを介して観察すると同時に、該蛍光の色以外の
３色で該蛍光の明るさ以下の明るさの光で照明された背
景の像を、肉眼または撮像素子で観察するようにした蛍
光観察方法。

【００４０】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、観察対象物
の中での蛍光発生位置及び範囲を容易に確認することが
でき、また、背景の色との差が分かり而も既存の観察装
置にフィルターを入れるという簡単な操作で済む蛍光観
察方法及び装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実体顕微鏡に適用した第１実施例の概
略構成図である。

【図２】本発明による蛍光用励起フィルターとバリアフ
ィルターの第１組合せの透過率特性を示す図である。

【図３】従来の蛍光用励起フィルターとバリアフィルタ
ーの組合せの透過率特性を示す図である。

【図４】本発明による蛍光用励起フィルターとバリアフ
ィルターの第２組合せの透過率特性を示す図である。

【図５】本発明による蛍光用励起フィルターとバリアフ
ィルターの第３組合せの透過率特性を示す図である。

【図６】蛍光用励起フィルターとバリアフィルターの第
３組合せのフィルター２枚を重ねた場合の透過率特性を
示す図である。

【図７】本発明による蛍光用励起フィルターとバリアフ
ィルターの第４組合せの透過率特性を示す図である。

【図８】本発明による蛍光用励起フィルターとバリアフ
ィルターの第５組合せの透過率特性を示す図である。

【図９】本発明を複数の人が自由な方向から観察できる
手術用顕微鏡に適用した第２実施例の概略構成を示す正
面図である。

【図１０】第２実施例の手術用顕微鏡の鏡体内の観察系
のみを示す斜視図である。

【図１１】本発明を内視鏡装置に適用した第３実施例の
概略構成図である。

【符号の説明】

１，３４対物レンズ２変倍系３ビームスプリッタ４結像レンズ５像正立プリズム６眼幅調整プリズム７視野絞り８接眼レンズ９撮影レンズ１０撮像素子１１，５０照明用光源１２，２６，５３集光レンズ１３赤外線カットフィルター１４，２５，５４，５６ライトガイドファイバー束１５リレーレンズ１６，２７照野絞り１７，２８，５２ａ，５２ｂ励起フィルター（１７）励起フィルターの透過率特性曲線１８レンズプリズム系１９，３６，５８ａ，５８ｂバリアフィルター（１９）バリアフィルターの透過率特性曲線２０フィルターユニット２１光束分割ユニット２２，４９鏡筒２３撮影ユニット２４鏡体２９照明レンズ系３０，３７，３９，４２，４４，４５，４６反射部
材３１ハーフミラー３２光トラップ３３保護ガラス３５開口絞り３８第１光束分割プリズム４０ズーム光学系４１第２光束分割プリズム４３結像前レンズ４７結像後レンズ４８観察用分割部５０光源ランプ５１凹面鏡５５内視鏡本体５７観察光学系５９ＴＶカメラヘッド６０カメラコントロールユニット６１ＴＶモニター

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明用光源と、照明用光源からの光を観
察対象物に照射するための照明光学系と、照明光学系を
介して照明した観察対象物の像を得るための像形成光学
系とを備え、照明光学系に蛍光物質の励起波長を含む励
起光に波長を限定する励起フィルターを配置し、像形成
光学系に前記励起光の大部分をカットして蛍光物質の蛍
光最強波長を透過するバリアフィルターを配置した蛍光
観察装置において、前記励起フィルターとバリアフィル
ターとを重ねたときに、前記蛍光物質の励起波長より短
波長側と、前記蛍光最強波長より長波長側の片方または
両方に透過する光があるようにした事を特徴とする蛍光
観察装置。
【請求項２】照明用光源と、照明用光源からの光を観
察対象物に照射するための照明光学系と、照明光学系を
介して照明した観察対象物の像を得るための像形成光学
系とを備え、照明光学系に蛍光物質の励起波長を含む励
起光に波長を限定する励起フィルターを配置し、像形成
光学系に前記励起光の大部分をカットして蛍光物質の蛍
光最強波長を透過するバリアフィルターを配置した蛍光
観察装置において、前記励起フィルターとバリアフィル
ターとを重ねたときの透過率が、３色分解のＲＧＢの波
長帯に夫々透過率を有し、且つ前記蛍光最強波長での透
過率が０．０５％以上であることを特徴とする蛍光観察
装置。
【請求項３】励起フィルターを介して光源からの光を
観察対象物に照射することにより観察対象物の病変部か
ら自家蛍光を発生させるかまたは該病変部に投与された
蛍光物質から蛍光を発生させて、該蛍光をバリアフィル
ターを介して観察すると同時に、前記蛍光と同程度以下
の明るさをもって、前記蛍光の励起波長よりも短波長の
光と、蛍光最強波長よりも長い波長の光の片方または両
方で背景照明した像を、肉眼または撮像素子で観察する
ようにした蛍光観察方法。