JP2000325296A - 蛍光検出装置 - Google Patents
蛍光検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 蛍光検出装置において、励起光照射部および
蛍光受光部と生体観察部との距離に依存する蛍光強度の
変動を演算エラーを生じることなく是正する。 【解決手段】 通常観察時には、白色光L2を生体観察部
10へ照射し、白色光L2の反射光をイメージファイバ104
を介して導光し、冷却CCD カメラ303 で受光して、通常
画像処理を行いディスプレイ160 にカラー表示する。蛍
光像撮像時には、励起光L1を生体観察部10に照射し、生
体観察部10から発せられる蛍光L3をイメージファイバ10
4 により導光し、冷却CCD カメラ303 の検出面に装着さ
れた色モザイクフィルタ304 により、RGB の各波長領域
に分離してから冷却CCD カメラ303 により受光する。除
算メモリ316 において、R 映像信号とRGB の加算映像信
号が除算され、除算結果が可視画像情報としてディスプ
レイ160 に表示される。除算の際の分母が大きな値とな
るため、演算エラーが生じることが防止される。
蛍光受光部と生体観察部との距離に依存する蛍光強度の
変動を演算エラーを生じることなく是正する。 【解決手段】 通常観察時には、白色光L2を生体観察部
10へ照射し、白色光L2の反射光をイメージファイバ104
を介して導光し、冷却CCD カメラ303 で受光して、通常
画像処理を行いディスプレイ160 にカラー表示する。蛍
光像撮像時には、励起光L1を生体観察部10に照射し、生
体観察部10から発せられる蛍光L3をイメージファイバ10
4 により導光し、冷却CCD カメラ303 の検出面に装着さ
れた色モザイクフィルタ304 により、RGB の各波長領域
に分離してから冷却CCD カメラ303 により受光する。除
算メモリ316 において、R 映像信号とRGB の加算映像信
号が除算され、除算結果が可視画像情報としてディスプ
レイ160 に表示される。除算の際の分母が大きな値とな
るため、演算エラーが生じることが防止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、腫瘍に対して親和
性の強い蛍光を発する光感受性物質が予め注入された生
体の観察部に励起光を照射し、そのとき該光感受性物質
および生体内在色素から発せられる蛍光の強度により腫
瘍の診断を行ったり、あるいは光感受性物質を予め注入
することなく生体内在色素から発せられる自家蛍光の強
度により腫瘍の診断を行う蛍光診断装置に適用可能な蛍
光検出装置に関するものである。
性の強い蛍光を発する光感受性物質が予め注入された生
体の観察部に励起光を照射し、そのとき該光感受性物質
および生体内在色素から発せられる蛍光の強度により腫
瘍の診断を行ったり、あるいは光感受性物質を予め注入
することなく生体内在色素から発せられる自家蛍光の強
度により腫瘍の診断を行う蛍光診断装置に適用可能な蛍
光検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、一般にＰＤＤ（Photodynamic
Diagnosis）と称される光力学診断についての研究が種
々なされている。このＰＤＤとは、腫瘍親和性を有し、
光により励起されたとき蛍光を発する光感受性物質(ATX
-S10、5-ALA、NPe6、HAT-D01、Photofrin-2、等)を蛍光
診断薬として予め生体の癌等の腫瘍部分に吸収させてお
き、その部分に光感受性物質の励起波長領域にある励起
光を照射して腫瘍部分に集積した蛍光診断薬から蛍光を
生じさせ、この蛍光を受光することにより病変部の局在
・浸潤範囲を画像として表示して腫瘍部分を診断する技
術である。
Diagnosis）と称される光力学診断についての研究が種
々なされている。このＰＤＤとは、腫瘍親和性を有し、
光により励起されたとき蛍光を発する光感受性物質(ATX
-S10、5-ALA、NPe6、HAT-D01、Photofrin-2、等)を蛍光
診断薬として予め生体の癌等の腫瘍部分に吸収させてお
き、その部分に光感受性物質の励起波長領域にある励起
光を照射して腫瘍部分に集積した蛍光診断薬から蛍光を
生じさせ、この蛍光を受光することにより病変部の局在
・浸潤範囲を画像として表示して腫瘍部分を診断する技
術である。
【０００３】例えば特公昭６３−９４６４号公報、特開
平１−１３６６３０号公報、特開平７−５９７８３号公
報には、このＰＤＤを行なうための蛍光診断装置が開示
されている。この種の蛍光診断装置は基本的に、光感受
性物質の励起波長領域にある励起光を生体に対して照射
する励起光照射手段と、光感受性物質が発する蛍光を検
出して生体の蛍光像を撮像する手段と、この撮像手段の
出力を受けて上記蛍光像を表示する画像表示手段とから
なるものであり、多くの場合、体腔内部に挿入される内
視鏡や、手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成され
る。
平１−１３６６３０号公報、特開平７−５９７８３号公
報には、このＰＤＤを行なうための蛍光診断装置が開示
されている。この種の蛍光診断装置は基本的に、光感受
性物質の励起波長領域にある励起光を生体に対して照射
する励起光照射手段と、光感受性物質が発する蛍光を検
出して生体の蛍光像を撮像する手段と、この撮像手段の
出力を受けて上記蛍光像を表示する画像表示手段とから
なるものであり、多くの場合、体腔内部に挿入される内
視鏡や、手術用顕微鏡等に組み込まれた形に構成され
る。
【０００４】また、特に光感受性物質を予め生体内に注
入することなく、生体内在色素の励起波長領域にある励
起光を生体観察部（生体被照射部位）に照射し、生体内
在色素が発する蛍光を受光することにより病変部の局在
・浸潤範囲を画像として表示して腫瘍部分を診断する技
術も提案されている。
入することなく、生体内在色素の励起波長領域にある励
起光を生体観察部（生体被照射部位）に照射し、生体内
在色素が発する蛍光を受光することにより病変部の局在
・浸潤範囲を画像として表示して腫瘍部分を診断する技
術も提案されている。
【０００５】さらに、特に上述のような２次元的蛍光像
を撮像せずに、生体部位上の一点毎に蛍光強度を検出す
ることにより、その一点が腫瘍部分であるか否かを診断
できるようにした蛍光診断装置も提案されている（例え
ば、特願平７−２５２２９５号等）。
を撮像せずに、生体部位上の一点毎に蛍光強度を検出す
ることにより、その一点が腫瘍部分であるか否かを診断
できるようにした蛍光診断装置も提案されている（例え
ば、特願平７−２５２２９５号等）。
【０００６】ところで、上述のような蛍光診断装置にお
いては、生体の部位に凹凸が有るため励起光照射系から
生体観察部までの距離が均一ではなく、生体の励起光照
射部分における励起光照度は一般に不均一である。一般
に、蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は
距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から
遠くにある病変部よりも近くにある正常部の方が強い蛍
光を発したり、励起光に対して傾斜した位置にある病変
部からの蛍光が極端に低下したりする。このように励起
光照度が不均一であると、励起光照度の高低に応じて蛍
光強度が変化するので、それによって腫瘍部分の診断を
誤ることも有り得る。
いては、生体の部位に凹凸が有るため励起光照射系から
生体観察部までの距離が均一ではなく、生体の励起光照
射部分における励起光照度は一般に不均一である。一般
に、蛍光強度は励起光照度にほぼ比例し、励起光照度は
距離の２乗に反比例して低下する。そのため、光源から
遠くにある病変部よりも近くにある正常部の方が強い蛍
光を発したり、励起光に対して傾斜した位置にある病変
部からの蛍光が極端に低下したりする。このように励起
光照度が不均一であると、励起光照度の高低に応じて蛍
光強度が変化するので、それによって腫瘍部分の診断を
誤ることも有り得る。
【０００７】そこで、このような生体観察部との距離の
不均一さに起因する蛍光強度の変化を補償するために、
例えば特開昭６２−２４７２３２号、特公平３−５８７
２９号等に開示されるような蛍光診断装置が提供されて
いる。特公平３−５８７２９号記載の蛍光診断装置で
は、病変部に対して親和性の強い光感受性物質が予め注
入された生体の一部に励起光を照射して生じる蛍光を受
光すると共に、励起光の反射光を受光し、これら蛍光成
分と反射光成分との除算に基づく画像演算を行ってお
り、このような除算により生体観察部との距離に起因す
る項は消去される。しかしながら、蛍光成分と反射光成
分との除算結果には、励起光被照射部の反射率に関する
項が残存するため、結果的に蛍光診断薬の分布を反映し
た蛍光像が得られないという問題点が依然として残って
いる。
不均一さに起因する蛍光強度の変化を補償するために、
例えば特開昭６２−２４７２３２号、特公平３−５８７
２９号等に開示されるような蛍光診断装置が提供されて
いる。特公平３−５８７２９号記載の蛍光診断装置で
は、病変部に対して親和性の強い光感受性物質が予め注
入された生体の一部に励起光を照射して生じる蛍光を受
光すると共に、励起光の反射光を受光し、これら蛍光成
分と反射光成分との除算に基づく画像演算を行ってお
り、このような除算により生体観察部との距離に起因す
る項は消去される。しかしながら、蛍光成分と反射光成
分との除算結果には、励起光被照射部の反射率に関する
項が残存するため、結果的に蛍光診断薬の分布を反映し
た蛍光像が得られないという問題点が依然として残って
いる。
【０００８】一方、「FLUORESCENCE IMAGING OF EARLY
LUNG CANCER」（Annual International Conference of
the IEEE Engineering and Biology Society, Vol.12,
No.3,1990) に示される装置においては、励起光が照射
されることにより生体観察部の生体内在色素から生じる
自家蛍光を緑色の波長領域の成分（以下、「緑色領域成
分Ｇ」という。）と赤色の波長領域の成分（以下、「赤
色領域成分Ｒ」という。）とに分離して、この赤色領域
成分Ｒと緑色領域成分Ｇとの除算に基づく画像演算を行
って、除算結果を表示する。これは、正常部と病変部と
で自家蛍光のスペクトルが異なること、すなわち正常部
における生体内在色素の発する自家蛍光スペクトルが、
病変部では正常部と比較して特に緑色領域の強度が極端
に低下するため、病変部では自家蛍光の緑色領域成分Ｇ
の減少率が赤色領域成分Ｒの減少率に比較して非常に大
きいことを利用するもので、Ｒ／Ｇなる除算により病変
部からの蛍光を特異的に抽出して画像表示することがで
きる。この装置においては、励起光光源および蛍光受光
部と生体観察部との距離に依存する蛍光強度の項はキャ
ンセルされるが、病変部での自家蛍光が極端に小さいた
めＳＮ比が極端に低いという問題がある。
LUNG CANCER」（Annual International Conference of
the IEEE Engineering and Biology Society, Vol.12,
No.3,1990) に示される装置においては、励起光が照射
されることにより生体観察部の生体内在色素から生じる
自家蛍光を緑色の波長領域の成分（以下、「緑色領域成
分Ｇ」という。）と赤色の波長領域の成分（以下、「赤
色領域成分Ｒ」という。）とに分離して、この赤色領域
成分Ｒと緑色領域成分Ｇとの除算に基づく画像演算を行
って、除算結果を表示する。これは、正常部と病変部と
で自家蛍光のスペクトルが異なること、すなわち正常部
における生体内在色素の発する自家蛍光スペクトルが、
病変部では正常部と比較して特に緑色領域の強度が極端
に低下するため、病変部では自家蛍光の緑色領域成分Ｇ
の減少率が赤色領域成分Ｒの減少率に比較して非常に大
きいことを利用するもので、Ｒ／Ｇなる除算により病変
部からの蛍光を特異的に抽出して画像表示することがで
きる。この装置においては、励起光光源および蛍光受光
部と生体観察部との距離に依存する蛍光強度の項はキャ
ンセルされるが、病変部での自家蛍光が極端に小さいた
めＳＮ比が極端に低いという問題がある。
【０００９】そこで、平成７年第16回日本レーザ医学会
大会において発表された「Red/Green Ratio を用いた癌
の蛍光画像診断」（東京医科大学、浜松フォトニクス）
においては、病変部に集積して赤い蛍光を発する蛍光診
断薬を用いて、病変部における赤色蛍光強度を増幅さ
せ、Ｒ／Ｇなる演算を行うことが提案されている。この
結果、前述の「FLUORESCENCE IMAGING OF EARLY LUNG C
ANCER」において示される装置に比して病変部からの蛍
光強度が増幅された蛍光画像が得られる。
大会において発表された「Red/Green Ratio を用いた癌
の蛍光画像診断」（東京医科大学、浜松フォトニクス）
においては、病変部に集積して赤い蛍光を発する蛍光診
断薬を用いて、病変部における赤色蛍光強度を増幅さ
せ、Ｒ／Ｇなる演算を行うことが提案されている。この
結果、前述の「FLUORESCENCE IMAGING OF EARLY LUNG C
ANCER」において示される装置に比して病変部からの蛍
光強度が増幅された蛍光画像が得られる。
【００１０】この両者のようにＲ／Ｇなる演算を行うこ
とにより、励起光光源および蛍光受光部と励起光の照射
された生体観察部との距離に依存する蛍光強度の項は無
視できることになる。
とにより、励起光光源および蛍光受光部と励起光の照射
された生体観察部との距離に依存する蛍光強度の項は無
視できることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、病変部
における緑色の自家蛍光成分は極端に弱いため、上記い
ずれの方法においてもゼロ割り算を行う場合が生じ、演
算エラーを起こしやすいという問題点が依然として残
る。
における緑色の自家蛍光成分は極端に弱いため、上記い
ずれの方法においてもゼロ割り算を行う場合が生じ、演
算エラーを起こしやすいという問題点が依然として残
る。
【００１２】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、励起光光源および蛍光受光部と励起光の照射され
た生体観察部との距離に依存する蛍光強度を演算エラー
を生じないように是正する蛍光検出装置を提供すること
を目的とするものである。
あり、励起光光源および蛍光受光部と励起光の照射され
た生体観察部との距離に依存する蛍光強度を演算エラー
を生じないように是正する蛍光検出装置を提供すること
を目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の蛍光
検出装置は、蛍光を発する光感受性物質（蛍光診断）が
予め注入された生体観察部に励起光を照射して、それに
より発生した前記観察部からの蛍光を検出する蛍光検出
装置であって、前記蛍光診断薬および蛍光を発する生体
内在色素の励起波長領域にある励起光を照射する励起光
照射手段と、前記観察部の前記蛍光診断薬から発せられ
る薬剤蛍光（「エクストリンジックな蛍光」ともいう）
の波長領域および前記生体内在色素から発せられる自家
蛍光の波長領域を含む全蛍光成分、または前記蛍光診断
薬から発せられる薬剤蛍光の波長領域の内の一部の波長
領域の蛍光成分と前記生体内在色素から発せられる自家
蛍光の波長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分との蛍
光和成分の何れかと、前記薬剤蛍光の波長領域の内の一
部の波長領域の蛍光成分、または前記薬剤蛍光の波長領
域の内の一部の波長領域の蛍光成分と前記自家蛍光の波
長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分との蛍光差成分
の何れかとを抽出する蛍光検出手段と、該蛍光検出手段
で抽出された前記全自家蛍光成分または前記蛍光和成分
の何れかと、前記蛍光成分または前記蛍光差成分の何れ
かとの除算を行う除算手段とを有し、前記蛍光検出手段
が、前記観察部から発せられる蛍光を、前記全自家蛍光
成分または前記蛍光和成分の何れかと、前記蛍光成分ま
たは前記蛍光差成分の何れかとに分離する色モザイクフ
ィルタと、該色モザイクフィルタを透過した蛍光を２次
元的に検出する撮像手段とを備えるものであり、また前
記色モザイクフィルタが前記撮像手段の蛍光検出面に装
着されていることを特徴とするものである。
検出装置は、蛍光を発する光感受性物質（蛍光診断）が
予め注入された生体観察部に励起光を照射して、それに
より発生した前記観察部からの蛍光を検出する蛍光検出
装置であって、前記蛍光診断薬および蛍光を発する生体
内在色素の励起波長領域にある励起光を照射する励起光
照射手段と、前記観察部の前記蛍光診断薬から発せられ
る薬剤蛍光（「エクストリンジックな蛍光」ともいう）
の波長領域および前記生体内在色素から発せられる自家
蛍光の波長領域を含む全蛍光成分、または前記蛍光診断
薬から発せられる薬剤蛍光の波長領域の内の一部の波長
領域の蛍光成分と前記生体内在色素から発せられる自家
蛍光の波長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分との蛍
光和成分の何れかと、前記薬剤蛍光の波長領域の内の一
部の波長領域の蛍光成分、または前記薬剤蛍光の波長領
域の内の一部の波長領域の蛍光成分と前記自家蛍光の波
長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分との蛍光差成分
の何れかとを抽出する蛍光検出手段と、該蛍光検出手段
で抽出された前記全自家蛍光成分または前記蛍光和成分
の何れかと、前記蛍光成分または前記蛍光差成分の何れ
かとの除算を行う除算手段とを有し、前記蛍光検出手段
が、前記観察部から発せられる蛍光を、前記全自家蛍光
成分または前記蛍光和成分の何れかと、前記蛍光成分ま
たは前記蛍光差成分の何れかとに分離する色モザイクフ
ィルタと、該色モザイクフィルタを透過した蛍光を２次
元的に検出する撮像手段とを備えるものであり、また前
記色モザイクフィルタが前記撮像手段の蛍光検出面に装
着されていることを特徴とするものである。
【００１４】この場合において、前記蛍光検出手段によ
り抽出される蛍光成分のＳＮ比を向上させるため、前記
励起光として、前記蛍光診断薬の励起ピーク波長近辺の
波長領域の光を用いたり、前記蛍光診断薬の励起ピーク
波長近辺の波長領域の光と前記生体内在色素の励起ピー
ク波長近辺の波長領域の光とを用いることが望ましい。
り抽出される蛍光成分のＳＮ比を向上させるため、前記
励起光として、前記蛍光診断薬の励起ピーク波長近辺の
波長領域の光を用いたり、前記蛍光診断薬の励起ピーク
波長近辺の波長領域の光と前記生体内在色素の励起ピー
ク波長近辺の波長領域の光とを用いることが望ましい。
【００１５】尚、「励起ピーク波長」とは、「前記蛍光
診断薬および／または前記生体内在色素から前記励起光
により励起されて発せられる蛍光（あるいは自家蛍光）
の強度が最強となる励起光の波長」である。以下同様で
ある。
診断薬および／または前記生体内在色素から前記励起光
により励起されて発せられる蛍光（あるいは自家蛍光）
の強度が最強となる励起光の波長」である。以下同様で
ある。
【００１６】また、本発明による第２の蛍光検出装置
は、光感受性物質（蛍光診断薬）が注入されていない生
体観察部に励起光を照射して、それにより前記観察部の
生体内在色素から発せられる自家蛍光を検出する蛍光検
出装置であって、蛍光を発する生体内在色素の励起波長
領域にある励起光を生体の観察部に照射する励起光照射
手段と、前記観察部の前記生体内在色素から発せられる
自家蛍光成分の内の比較的短い波長領域および比較的長
い波長領域を含む可視領域の全自家蛍光成分、または前
記観察部の前記生体内在色素から発せられる自家蛍光成
分の内の比較的短い波長領域の内の所定の波長領域の蛍
光成分と前記自家蛍光の内の比較的長い波長領域の内の
所定の波長領域の蛍光成分との蛍光和成分の何れかと、
前記自家蛍光成分の内の比較的長い波長領域の内の一部
の波長領域の蛍光成分、または前記自家蛍光成分の内の
比較的短い波長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分と
前記自家蛍光成分の内の比較的長い波長領域の内の一部
の波長領域の蛍光成分との蛍光差成分の何れかとを抽出
する蛍光検出手段と、該蛍光検出手段で抽出された前記
全自家蛍光成分または前記蛍光和成分の何れかと、前記
蛍光成分または前記蛍光差成分の何れかとの除算を行う
除算手段とを有し、前記蛍光検出手段が、前記観察部か
ら発せられる蛍光を、前記全自家蛍光成分または前記蛍
光和成分の何れかと、前記蛍光成分または前記蛍光差成
分の何れかとに分離する色モザイクフィルタと、該色モ
ザイクフィルタを透過した蛍光を２次元的に検出する撮
像手段とを備えるものであり、また前記色モザイクフィ
ルタが前記撮像手段の蛍光検出面に装着されていること
を特徴とするものである。
は、光感受性物質（蛍光診断薬）が注入されていない生
体観察部に励起光を照射して、それにより前記観察部の
生体内在色素から発せられる自家蛍光を検出する蛍光検
出装置であって、蛍光を発する生体内在色素の励起波長
領域にある励起光を生体の観察部に照射する励起光照射
手段と、前記観察部の前記生体内在色素から発せられる
自家蛍光成分の内の比較的短い波長領域および比較的長
い波長領域を含む可視領域の全自家蛍光成分、または前
記観察部の前記生体内在色素から発せられる自家蛍光成
分の内の比較的短い波長領域の内の所定の波長領域の蛍
光成分と前記自家蛍光の内の比較的長い波長領域の内の
所定の波長領域の蛍光成分との蛍光和成分の何れかと、
前記自家蛍光成分の内の比較的長い波長領域の内の一部
の波長領域の蛍光成分、または前記自家蛍光成分の内の
比較的短い波長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分と
前記自家蛍光成分の内の比較的長い波長領域の内の一部
の波長領域の蛍光成分との蛍光差成分の何れかとを抽出
する蛍光検出手段と、該蛍光検出手段で抽出された前記
全自家蛍光成分または前記蛍光和成分の何れかと、前記
蛍光成分または前記蛍光差成分の何れかとの除算を行う
除算手段とを有し、前記蛍光検出手段が、前記観察部か
ら発せられる蛍光を、前記全自家蛍光成分または前記蛍
光和成分の何れかと、前記蛍光成分または前記蛍光差成
分の何れかとに分離する色モザイクフィルタと、該色モ
ザイクフィルタを透過した蛍光を２次元的に検出する撮
像手段とを備えるものであり、また前記色モザイクフィ
ルタが前記撮像手段の蛍光検出面に装着されていること
を特徴とするものである。
【００１７】この場合において、前記蛍光検出手段によ
り抽出される蛍光成分のＳＮ比を向上させるため、前記
励起光として、前記生体内在色素の励起ピーク波長近辺
の波長領域の光を用いることが望ましい。
り抽出される蛍光成分のＳＮ比を向上させるため、前記
励起光として、前記生体内在色素の励起ピーク波長近辺
の波長領域の光を用いることが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】上述した本発明による第１および第２の
蛍光検出装置によれば、所定の波長領域に亘る全自家蛍
光成分、または、所望の波長領域の蛍光和成分を分母に
して除算演算を行うことにより、除算を行う分母を十分
に大きくすることができるので、画像演算においてゼロ
割り算をするという演算エラーが発生することがなく、
励起光光源および蛍光受光部と励起光の照射された生体
観察部との距離に起因する蛍光強度の変動の除去を安定
に行ことが可能となる。
蛍光検出装置によれば、所定の波長領域に亘る全自家蛍
光成分、または、所望の波長領域の蛍光和成分を分母に
して除算演算を行うことにより、除算を行う分母を十分
に大きくすることができるので、画像演算においてゼロ
割り算をするという演算エラーが発生することがなく、
励起光光源および蛍光受光部と励起光の照射された生体
観察部との距離に起因する蛍光強度の変動の除去を安定
に行ことが可能となる。
【００１９】そして、励起光として、生体内在色素およ
び／または蛍光診断薬の励起ピーク波長近辺の波長領域
の光を用いることにより、除算を行う分母や分子を充分
に大きくすることができるので、ＳＮ比の高い演算処理
が可能となる。
び／または蛍光診断薬の励起ピーク波長近辺の波長領域
の光を用いることにより、除算を行う分母や分子を充分
に大きくすることができるので、ＳＮ比の高い演算処理
が可能となる。
【００２０】また、蛍光検出手段として撮像素子等の撮
像手段を用いて蛍光画像を観察する蛍光診断装置に適用
することにより、上記距離に起因する蛍光強度の変動が
除去された蛍光画像を得ることができ、またＳＮ比の高
い良好な画像を得ることもできるので、診断性能の向上
を図ることが可能となる。
像手段を用いて蛍光画像を観察する蛍光診断装置に適用
することにより、上記距離に起因する蛍光強度の変動が
除去された蛍光画像を得ることができ、またＳＮ比の高
い良好な画像を得ることもできるので、診断性能の向上
を図ることが可能となる。
【００２１】さらに、色モザイクフィルタを用いて、蛍
光を所望の波長領域に分離する事により、蛍光検出手段
の構成が簡易化される。
光を所望の波長領域に分離する事により、蛍光検出手段
の構成が簡易化される。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明による蛍光
検出装置の基本的な構成を示すものである。この基本的
な構成による蛍光検出装置は、生体観察部10に励起光L1
を照射する励起光照射手段１、生体観察部10から生じる
蛍光L3を集光光学系２により集光した後、所望の波長領
域に分離して検出することにより所望の波長領域の蛍光
成分を抽出する蛍光検出手段３および励起光に励起され
た蛍光（あるいは自家蛍光）の所定の波長領域に亘る全
蛍光成分または所望の波長領域の蛍光和成分を抽出する
蛍光検出手段４、この蛍光検出手段３および４の出力に
基づいて除算演算を行う除算手段５より構成されてお
り、この除算手段５の出力は、例えば画像情報として可
視画像を表示する表示手段６に入力される。尚、蛍光検
出手段３および４は集光光学系２を含む蛍光検出手段と
して考えて良いことは言うまでもなく、本構成例におい
ては説明の便宜から分離して構成しているに過ぎない。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明による蛍光
検出装置の基本的な構成を示すものである。この基本的
な構成による蛍光検出装置は、生体観察部10に励起光L1
を照射する励起光照射手段１、生体観察部10から生じる
蛍光L3を集光光学系２により集光した後、所望の波長領
域に分離して検出することにより所望の波長領域の蛍光
成分を抽出する蛍光検出手段３および励起光に励起され
た蛍光（あるいは自家蛍光）の所定の波長領域に亘る全
蛍光成分または所望の波長領域の蛍光和成分を抽出する
蛍光検出手段４、この蛍光検出手段３および４の出力に
基づいて除算演算を行う除算手段５より構成されてお
り、この除算手段５の出力は、例えば画像情報として可
視画像を表示する表示手段６に入力される。尚、蛍光検
出手段３および４は集光光学系２を含む蛍光検出手段と
して考えて良いことは言うまでもなく、本構成例におい
ては説明の便宜から分離して構成しているに過ぎない。
【００２３】以下、上記の基本的な構成を有する蛍光検
出装置において、励起光光源および蛍光受光部と励起光
の照射された生体観察部との距離に依存する蛍光強度を
是正する方法について詳細に説明する。
出装置において、励起光光源および蛍光受光部と励起光
の照射された生体観察部との距離に依存する蛍光強度を
是正する方法について詳細に説明する。
【００２４】最初に、光感受性物質（蛍光診断薬）が予
め注入されている生体観察部に励起光を照射して、それ
により生じた蛍光診断薬からの薬剤蛍光および生体内在
色素からの自家蛍光を検出する蛍光検出装置（以下「薬
剤蛍光検出の場合」という。）であって、薬剤蛍光成分
Exと、薬剤蛍光成分Exと自家蛍光成分Inとの蛍光和成分
（Ex＋In）との除算に適用する場合について説明する。
め注入されている生体観察部に励起光を照射して、それ
により生じた蛍光診断薬からの薬剤蛍光および生体内在
色素からの自家蛍光を検出する蛍光検出装置（以下「薬
剤蛍光検出の場合」という。）であって、薬剤蛍光成分
Exと、薬剤蛍光成分Exと自家蛍光成分Inとの蛍光和成分
（Ex＋In）との除算に適用する場合について説明する。
【００２５】励起光照射手段１から励起波長λｅｘの励
起光を発し、予め蛍光診断薬を投与された生体の病変部
を含む生体観察部に照射する。それにより生体観察部10
から生じた蛍光L3を集光光学系２で集光し、ダイクロイ
ックミラーや光学フィルタ等によって生体観察部10の蛍
光診断薬から発せられる薬剤蛍光成分と、薬剤蛍光成分
と自家蛍光成分との蛍光和成分に波長分離され、蛍光検
出手段３が薬剤蛍光成分を検出し、蛍光検出手段４が蛍
光和成分を検出する。尚、蛍光検出手段３および４に用
いられる光検出素子は、蛍光L3を一点毎に検出するフォ
トダイオード等の光検出素子でよいのは言うまでもな
く、蛍光L3を２次元的に検出し蛍光像を撮像するＣＣＤ
撮像素子等でも良い。以下同様である。
起光を発し、予め蛍光診断薬を投与された生体の病変部
を含む生体観察部に照射する。それにより生体観察部10
から生じた蛍光L3を集光光学系２で集光し、ダイクロイ
ックミラーや光学フィルタ等によって生体観察部10の蛍
光診断薬から発せられる薬剤蛍光成分と、薬剤蛍光成分
と自家蛍光成分との蛍光和成分に波長分離され、蛍光検
出手段３が薬剤蛍光成分を検出し、蛍光検出手段４が蛍
光和成分を検出する。尚、蛍光検出手段３および４に用
いられる光検出素子は、蛍光L3を一点毎に検出するフォ
トダイオード等の光検出素子でよいのは言うまでもな
く、蛍光L3を２次元的に検出し蛍光像を撮像するＣＣＤ
撮像素子等でも良い。以下同様である。
【００２６】また、「薬剤蛍光成分」の波長領域と「蛍
光和成分に含まれる薬剤蛍光成分」の波長領域とは必ず
しも同一である必要はない。さらに、薬剤蛍光成分を検
出する手段および蛍光和成分を検出する手段は本構成例
に限定されるものではなく、所定の波長領域に波長分離
して検出し、その検出結果を加減算等の演算を行うこと
によって最終的に必要とする波長領域の蛍光成分を求め
ても良い。例えば、薬剤蛍光成分と自家蛍光成分に波長
分離して、蛍光検出手段３により薬剤蛍光成分を検出
し、蛍光検出手段４により自家蛍光成分を検出し、それ
ぞれの出力を加算することにより蛍光和成分を求めても
良い。また、自家蛍光成分と、薬剤蛍光成分と自家蛍光
成分との蛍光和成分に波長分離して、蛍光検出手段３に
より自家蛍光成分を検出し、蛍光検出手段４により蛍光
和成分を検出し、蛍光和成分からを自家蛍光成分を減算
することにより薬剤蛍光成分を求めるものであってもか
まわない。
光和成分に含まれる薬剤蛍光成分」の波長領域とは必ず
しも同一である必要はない。さらに、薬剤蛍光成分を検
出する手段および蛍光和成分を検出する手段は本構成例
に限定されるものではなく、所定の波長領域に波長分離
して検出し、その検出結果を加減算等の演算を行うこと
によって最終的に必要とする波長領域の蛍光成分を求め
ても良い。例えば、薬剤蛍光成分と自家蛍光成分に波長
分離して、蛍光検出手段３により薬剤蛍光成分を検出
し、蛍光検出手段４により自家蛍光成分を検出し、それ
ぞれの出力を加算することにより蛍光和成分を求めても
良い。また、自家蛍光成分と、薬剤蛍光成分と自家蛍光
成分との蛍光和成分に波長分離して、蛍光検出手段３に
より自家蛍光成分を検出し、蛍光検出手段４により蛍光
和成分を検出し、蛍光和成分からを自家蛍光成分を減算
することにより薬剤蛍光成分を求めるものであってもか
まわない。
【００２７】以下、上記構成の蛍光検出装置の作用につ
いて説明する。観察部10に励起光L1が照射されていると
き、観察部10からは図２にスペクトルを示すような蛍光
L3が発せられる。この蛍光L3は、FAD やNADH等の生体内
在色素による自家蛍光成分Ifλ２ と、病変部に集積し
た蛍光診断薬による薬剤蛍光成分Ifλ１ とからなる。
一般に、自家蛍光成分Ifλ２ は波長500nm 前後に極大
ピークを有し、波長600nm 以上で大きく減衰する。一
方、薬剤蛍光成分Ifλ１は、波長600nm 以上に極大ピー
クを有する。
いて説明する。観察部10に励起光L1が照射されていると
き、観察部10からは図２にスペクトルを示すような蛍光
L3が発せられる。この蛍光L3は、FAD やNADH等の生体内
在色素による自家蛍光成分Ifλ２ と、病変部に集積し
た蛍光診断薬による薬剤蛍光成分Ifλ１ とからなる。
一般に、自家蛍光成分Ifλ２ は波長500nm 前後に極大
ピークを有し、波長600nm 以上で大きく減衰する。一
方、薬剤蛍光成分Ifλ１は、波長600nm 以上に極大ピー
クを有する。
【００２８】蛍光検出手段３および４により検出された
各々の波長成分は以下のように表される。
各々の波長成分は以下のように表される。
【００２９】薬剤蛍光成分Ifλ１は、 Ifλ１＝kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１・N・ηD 見かけ上の自家蛍光成分Ifλ２は、 Ifλ２＝kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD 蛍光和成分Ifλ＋ は、 Ifλ＋ ＝Ifλ１＋Ifλ２ ここで用いられる記号は、特に断りのない限り、それぞ
れ次に記載の意味を有する。以下、薬剤蛍光検出の場合
について同様である。
れ次に記載の意味を有する。以下、薬剤蛍光検出の場合
について同様である。
【００３０】λｅｘ ： 励起光波長 Iλｅｘ ： 励起光光源から生体観察部までの距離L、
励起光限のパワーP、励起光光束と観察部との成す角度
θとに依存する生体観察部での励起光強度， Iλｅｘ＝Iλｅｘ (L,P,θ) n ：見かけ上の自家蛍光分子濃度（自家蛍光分子は
複数種存在することが考えられるが、仮想的に1種の分
子が存在していると扱えるという意味でここでは「見か
け上の」という言葉を用いている。） N ：薬剤蛍光分子濃度 kλ１ ：励起光波長λｅｘと薬剤蛍光分子とに依存す
る定数 kλ２ ：励起光波長λｅｘと見かけ上の自家蛍光分子
とに依存する定数 kλ１２ ：励起光波長λｅｘと全波長領域の蛍光に寄与
する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 ηFλ１ ：薬剤蛍光分子の励起光波長λｅｘに対す
る蛍光量子収率 ηFλ２ ：見かけ上の自家蛍光分子の励起光波長λ
ｅｘに対する蛍光量子収率 ηFλ１２ ：全波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の
蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηD ：発光部位と集光光学系との距離L'と、集光系
の開口の大きさD と、検出器の効率ξとに依存する蛍光
の検出効率，ηD＝ηD(L',ξ,D)（厳密には自家蛍光に
対する検出効率と、薬剤蛍光に対する検出効率とは異な
るが、ここでは両者を近似的に等しいとして扱うことが
できる。）である。
励起光限のパワーP、励起光光束と観察部との成す角度
θとに依存する生体観察部での励起光強度， Iλｅｘ＝Iλｅｘ (L,P,θ) n ：見かけ上の自家蛍光分子濃度（自家蛍光分子は
複数種存在することが考えられるが、仮想的に1種の分
子が存在していると扱えるという意味でここでは「見か
け上の」という言葉を用いている。） N ：薬剤蛍光分子濃度 kλ１ ：励起光波長λｅｘと薬剤蛍光分子とに依存す
る定数 kλ２ ：励起光波長λｅｘと見かけ上の自家蛍光分子
とに依存する定数 kλ１２ ：励起光波長λｅｘと全波長領域の蛍光に寄与
する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 ηFλ１ ：薬剤蛍光分子の励起光波長λｅｘに対す
る蛍光量子収率 ηFλ２ ：見かけ上の自家蛍光分子の励起光波長λ
ｅｘに対する蛍光量子収率 ηFλ１２ ：全波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の
蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηD ：発光部位と集光光学系との距離L'と、集光系
の開口の大きさD と、検出器の効率ξとに依存する蛍光
の検出効率，ηD＝ηD(L',ξ,D)（厳密には自家蛍光に
対する検出効率と、薬剤蛍光に対する検出効率とは異な
るが、ここでは両者を近似的に等しいとして扱うことが
できる。）である。
【００３１】次いで、薬剤蛍光成分Ifλ１ と蛍光和成
分Ifλ＋ との除算を除算手段５で行う。薬剤蛍光Ifλ
１と蛍光和Ifλ＋ との除算を行うと、 Ifλ１ / Ifλ＋＝(kλ１ ・ηFλ１・N ) / (kλ１ ・
ηFλ１・N＋kλ２・ηFλ２・n ) ここで、 (kλ１ ・ηFλ１) / (kλ２・ηFλ２)＝C
，N / n＝Xとすると、 Ifλ１ / Ifλ＋＝(C・X) / (C・X+1) となり、C は定数項であるからIfλ１ / Ifλ＋ は図
3 のグラフのように表される。即ち、励起光照度の場所
による不均一さIλｅｘ がキャンセルされる。Xの値は
自家蛍光分子濃度で規格化した薬剤蛍光分子濃度を表し
ており、Ifλ１ / Ifλ＋ が大きいということは病変部
であることを意味する。このように蛍光和成分Ifλ＋
と薬剤蛍光成分Ifλ１ との間で除算演算を行うことに
より、病変部を特異的に抽出することが可能となる。こ
の際、分母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いることにより分母
を大きくすることができ、ゼロ割り算に伴う演算エラー
の発生を抑えることができる。従って、例えば蛍光検出
手段３および４として撮像素子を用いることで、表示手
段６に蛍光強度の補正された蛍光像を可視画像として表
示することができる。
分Ifλ＋ との除算を除算手段５で行う。薬剤蛍光Ifλ
１と蛍光和Ifλ＋ との除算を行うと、 Ifλ１ / Ifλ＋＝(kλ１ ・ηFλ１・N ) / (kλ１ ・
ηFλ１・N＋kλ２・ηFλ２・n ) ここで、 (kλ１ ・ηFλ１) / (kλ２・ηFλ２)＝C
，N / n＝Xとすると、 Ifλ１ / Ifλ＋＝(C・X) / (C・X+1) となり、C は定数項であるからIfλ１ / Ifλ＋ は図
3 のグラフのように表される。即ち、励起光照度の場所
による不均一さIλｅｘ がキャンセルされる。Xの値は
自家蛍光分子濃度で規格化した薬剤蛍光分子濃度を表し
ており、Ifλ１ / Ifλ＋ が大きいということは病変部
であることを意味する。このように蛍光和成分Ifλ＋
と薬剤蛍光成分Ifλ１ との間で除算演算を行うことに
より、病変部を特異的に抽出することが可能となる。こ
の際、分母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いることにより分母
を大きくすることができ、ゼロ割り算に伴う演算エラー
の発生を抑えることができる。従って、例えば蛍光検出
手段３および４として撮像素子を用いることで、表示手
段６に蛍光強度の補正された蛍光像を可視画像として表
示することができる。
【００３２】上記励起光として、蛍光診断薬の励起ピー
ク波長λｅｘ１ 近辺の波長領域の光と、生体内在色素
の励起ピーク波長λｅｘ２ 近辺の波長領域の光とを用
いる場合、生体観察部からは図４に示す蛍光スペクトル
が得られる。ここで、 Ifλ１ ：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ１
の励起光の薬剤蛍光への寄与分 Ifλ１'：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ２
の励起光の薬剤蛍光への寄与分 Ifλ２ ：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ１
の励起光の自家蛍光への寄与分 Ifλ２'：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ２
の励起光の自家蛍光への寄与分 Iλｅｘ１：波長λｅｘ１ の励起光の生体観察部での
励起光強度 Iλｅｘ２：波長λｅｘ２ の励起光の生体観察部での
励起光強度 但し、Iλｅｘ１とIλｅｘ２とは配光分布が同一とし、
生体観察部においてIλ ｅｘ２＝ｍ・Iλｅｘ１（ｍは任
意定数）が成立しているとする。
ク波長λｅｘ１ 近辺の波長領域の光と、生体内在色素
の励起ピーク波長λｅｘ２ 近辺の波長領域の光とを用
いる場合、生体観察部からは図４に示す蛍光スペクトル
が得られる。ここで、 Ifλ１ ：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ１
の励起光の薬剤蛍光への寄与分 Ifλ１'：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ２
の励起光の薬剤蛍光への寄与分 Ifλ２ ：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ１
の励起光の自家蛍光への寄与分 Ifλ２'：生体観察部からの蛍光の内、波長λｅｘ２
の励起光の自家蛍光への寄与分 Iλｅｘ１：波長λｅｘ１ の励起光の生体観察部での
励起光強度 Iλｅｘ２：波長λｅｘ２ の励起光の生体観察部での
励起光強度 但し、Iλｅｘ１とIλｅｘ２とは配光分布が同一とし、
生体観察部においてIλ ｅｘ２＝ｍ・Iλｅｘ１（ｍは任
意定数）が成立しているとする。
【００３３】上記同様に所定の波長領域に波長分離し
て、蛍光検出手段３により薬剤蛍光成分Ifλ１＋If
λ１’を検出し、蛍光検出手段４により蛍光和成分Ifλ
＋ ＝Ifλ １＋Ifλ１'＋Ifλ２＋Ifλ２' を検出す
る。
て、蛍光検出手段３により薬剤蛍光成分Ifλ１＋If
λ１’を検出し、蛍光検出手段４により蛍光和成分Ifλ
＋ ＝Ifλ １＋Ifλ１'＋Ifλ２＋Ifλ２' を検出す
る。
【００３４】ここで、Ifλ１, Ifλ１', Ifλ２, Ifλ
２' はそれぞれ、 Ifλ１ ＝k１λ１・Iλｅｘ１ ・ηFλ１・N・ηD Ifλ１'＝k１λ１’・Iλｅｘ１・ηFλ１’・N・ηD Ifλ２ ＝k２λ２・Iλｅｘ２・ηFλ２・n・ηD Ifλ２'＝k２λ２’・Iλｅｘ２・ηFλ２’・n・ηD と表される。ここで、 k１λ１ ：励起光波長λｅｘ１と薬剤蛍光分子とに依
存する定数 k１λ１'：励起光波長λｅｘ２と薬剤蛍光分子とに依存
する定数 ηFλ１ ：薬剤蛍光分子の励起光波長λｅｘ１に対す
る蛍光量子収率 ηFλ１’：薬剤蛍光分子の励起光波長λｅｘ２に対す
る蛍光量子収率 k２λ２ ：励起光波長λｅｘ１と自家蛍光分子とに依
存する定数 k２λ２'：励起光波長λｅｘ２と自家蛍光分子とに依存
する定数 ηFλ２ ：見かけ上の自家蛍光分子の励起光波長λ
ｅｘ１に対する蛍光量子収率 ηFλ２' ：見かけ上の自家蛍光分子の励起光波長λ
ｅｘ２に対する蛍光量子収率 である。
２' はそれぞれ、 Ifλ１ ＝k１λ１・Iλｅｘ１ ・ηFλ１・N・ηD Ifλ１'＝k１λ１’・Iλｅｘ１・ηFλ１’・N・ηD Ifλ２ ＝k２λ２・Iλｅｘ２・ηFλ２・n・ηD Ifλ２'＝k２λ２’・Iλｅｘ２・ηFλ２’・n・ηD と表される。ここで、 k１λ１ ：励起光波長λｅｘ１と薬剤蛍光分子とに依
存する定数 k１λ１'：励起光波長λｅｘ２と薬剤蛍光分子とに依存
する定数 ηFλ１ ：薬剤蛍光分子の励起光波長λｅｘ１に対す
る蛍光量子収率 ηFλ１’：薬剤蛍光分子の励起光波長λｅｘ２に対す
る蛍光量子収率 k２λ２ ：励起光波長λｅｘ１と自家蛍光分子とに依
存する定数 k２λ２'：励起光波長λｅｘ２と自家蛍光分子とに依存
する定数 ηFλ２ ：見かけ上の自家蛍光分子の励起光波長λ
ｅｘ１に対する蛍光量子収率 ηFλ２' ：見かけ上の自家蛍光分子の励起光波長λ
ｅｘ２に対する蛍光量子収率 である。
【００３５】次いで、薬剤蛍光成分 Ifλ１＋Ifλ１’
と、蛍光和成分 Ifλ＋＝Ifλ１＋Ifλ１’＋Ifλ２＋I
fλ２’との除算を除算手段５で行うと、 (Ifλ１＋Ifλ１’) / (Ifλ１＋Ifλ１'＋Ifλ２＋If
λ２’)＝C・X / (1＋C・X) 但し、 C＝(k１λ１・ηFλ１＋k１λ１’・m・ηFλ１’) /
(k２λ２・ηFλ２＋k ２λ２’・m・ηFλ２’) X＝N / n となり、C は定数項であるから(Ifλ１＋Ifλ１’) /
(Ifλ１＋Ifλ１’＋Ifλ ２＋Ifλ２’)は図５ のグラ
フのように表される。即ち、励起光照度の場所による不
均一さ Iλｅｘ１ ，Iλｅｘ２ がキャンセルされ
る。X の値は自家蛍光分子濃度で規格化した薬剤蛍光分
子濃度を表しており、(Ifλ１＋Ifλ１’) / (Ifλ１＋
Ifλ１’＋Ifλ２＋Ifλ２’)が大きいことは病変部で
あることを意味する。
と、蛍光和成分 Ifλ＋＝Ifλ１＋Ifλ１’＋Ifλ２＋I
fλ２’との除算を除算手段５で行うと、 (Ifλ１＋Ifλ１’) / (Ifλ１＋Ifλ１'＋Ifλ２＋If
λ２’)＝C・X / (1＋C・X) 但し、 C＝(k１λ１・ηFλ１＋k１λ１’・m・ηFλ１’) /
(k２λ２・ηFλ２＋k ２λ２’・m・ηFλ２’) X＝N / n となり、C は定数項であるから(Ifλ１＋Ifλ１’) /
(Ifλ１＋Ifλ１’＋Ifλ ２＋Ifλ２’)は図５ のグラ
フのように表される。即ち、励起光照度の場所による不
均一さ Iλｅｘ１ ，Iλｅｘ２ がキャンセルされ
る。X の値は自家蛍光分子濃度で規格化した薬剤蛍光分
子濃度を表しており、(Ifλ１＋Ifλ１’) / (Ifλ１＋
Ifλ１’＋Ifλ２＋Ifλ２’)が大きいことは病変部で
あることを意味する。
【００３６】従って、この場合においても、蛍光和成分
Ifλ＋ に基づく蛍光画像と、薬剤蛍光成分Ifλ１＋If
λ１’に基づく蛍光画像との間で画像間除算を行うこと
により、病変部からの蛍光を特異的に画像として抽出で
きる。このように蛍光和成分Ifλ＋ と薬剤蛍光成分If
λ１＋Ifλ１’との間で除算演算を行うことにより、病
変部を特異的に抽出することが可能となる。この際、分
母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いることにより分母を大きく
することができ、ゼロ割り算に伴う演算エラーの発生を
抑えることができる。従って、例えば蛍光検出手段３お
よび４として撮像素子を用いることで、表示手段６に蛍
光強度の補正された蛍光像を可視画像として表示するこ
とができる。また、上記励起光として、蛍光診断薬の励
起ピーク波長λｅｘ１ 近辺の波長領域の光と生体内在
色素の励起ピーク波長λｅｘ２ 近辺の波長領域の光を用
いることにより、蛍光強度を十分大きくでき、ＳＮ比の
高い良好な蛍光画像を得られる。
Ifλ＋ に基づく蛍光画像と、薬剤蛍光成分Ifλ１＋If
λ１’に基づく蛍光画像との間で画像間除算を行うこと
により、病変部からの蛍光を特異的に画像として抽出で
きる。このように蛍光和成分Ifλ＋ と薬剤蛍光成分If
λ１＋Ifλ１’との間で除算演算を行うことにより、病
変部を特異的に抽出することが可能となる。この際、分
母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いることにより分母を大きく
することができ、ゼロ割り算に伴う演算エラーの発生を
抑えることができる。従って、例えば蛍光検出手段３お
よび４として撮像素子を用いることで、表示手段６に蛍
光強度の補正された蛍光像を可視画像として表示するこ
とができる。また、上記励起光として、蛍光診断薬の励
起ピーク波長λｅｘ１ 近辺の波長領域の光と生体内在
色素の励起ピーク波長λｅｘ２ 近辺の波長領域の光を用
いることにより、蛍光強度を十分大きくでき、ＳＮ比の
高い良好な蛍光画像を得られる。
【００３７】上記説明は薬剤蛍光検出の場合であって、
薬剤蛍光成分と、薬剤蛍光成分と自家蛍光成分との蛍光
和成分との除算に適用する場合について説明したが、蛍
光診断薬を注入していない生体観察部から発せられる自
家蛍光を検出する蛍光検出装置（以下、「自家蛍光検出
の場合」という）にも同様に適用が可能である。この場
合は、生体観察部に励起光を照射して、それにより生じ
た生体内在色素からの自家蛍光の内の比較的長い波長領
域の蛍光成分（例えば、赤色領域成分Ｒ。以下「長波長
成分」という。）と、長波長成分と比較的短い波長領域
の蛍光成分（例えば、緑色領域成分Ｇ。以下「短波長成
分」という。）との蛍光和成分との除算を行う。以下
に、この場合について詳細に説明する。
薬剤蛍光成分と、薬剤蛍光成分と自家蛍光成分との蛍光
和成分との除算に適用する場合について説明したが、蛍
光診断薬を注入していない生体観察部から発せられる自
家蛍光を検出する蛍光検出装置（以下、「自家蛍光検出
の場合」という）にも同様に適用が可能である。この場
合は、生体観察部に励起光を照射して、それにより生じ
た生体内在色素からの自家蛍光の内の比較的長い波長領
域の蛍光成分（例えば、赤色領域成分Ｒ。以下「長波長
成分」という。）と、長波長成分と比較的短い波長領域
の蛍光成分（例えば、緑色領域成分Ｇ。以下「短波長成
分」という。）との蛍光和成分との除算を行う。以下
に、この場合について詳細に説明する。
【００３８】上述の薬剤蛍光検出の場合と同様に、生体
観察部10の生体内在色素から生じる自家蛍光L3は、ダイ
クロイックミラーや光学フィルタ等によって長波長成分
Ifλ １ と、長波長成分Ifλ１ と短波長成分Ifλ２
との蛍光和成分Ifλ＋ とに波長分離され、蛍光検出手
段３が生体観察部10の生体内在色素から生じる自家蛍光
L3の内の長波長成分を検出し、蛍光検出手段４が生体観
察部10の生体内在色素から生じる自家蛍光L3の内の蛍光
和成分を検出する。その他の構成は、上述の薬剤蛍光検
出の場合と同様である。尚、長波長成分を検出する手段
および蛍光和成分を検出する手段は本構成例に限定され
るものではなく、所定の波長領域に波長分離して検出
し、その検出結果を加減算等の演算を行うことによって
最終的に必要とする波長領域の蛍光成分を求めても良
い。例えば、長波長成分と短波長成分に波長分離して、
蛍光検出手段３により長波長成分を検出し、蛍光検出手
段４により短波長成分を検出し、それぞれの出力を加算
することにより蛍光和成分を求めても良い。また、短波
長成分と、長波長成分と短波長成分との蛍光和成分に波
長分離して、蛍光検出手段３により短波長成分を検出
し、蛍光検出手段４により蛍光和成分を検出し、蛍光和
成分から短波長成分を減算することにより長波長成分を
求めるものであってもかまわない。
観察部10の生体内在色素から生じる自家蛍光L3は、ダイ
クロイックミラーや光学フィルタ等によって長波長成分
Ifλ １ と、長波長成分Ifλ１ と短波長成分Ifλ２
との蛍光和成分Ifλ＋ とに波長分離され、蛍光検出手
段３が生体観察部10の生体内在色素から生じる自家蛍光
L3の内の長波長成分を検出し、蛍光検出手段４が生体観
察部10の生体内在色素から生じる自家蛍光L3の内の蛍光
和成分を検出する。その他の構成は、上述の薬剤蛍光検
出の場合と同様である。尚、長波長成分を検出する手段
および蛍光和成分を検出する手段は本構成例に限定され
るものではなく、所定の波長領域に波長分離して検出
し、その検出結果を加減算等の演算を行うことによって
最終的に必要とする波長領域の蛍光成分を求めても良
い。例えば、長波長成分と短波長成分に波長分離して、
蛍光検出手段３により長波長成分を検出し、蛍光検出手
段４により短波長成分を検出し、それぞれの出力を加算
することにより蛍光和成分を求めても良い。また、短波
長成分と、長波長成分と短波長成分との蛍光和成分に波
長分離して、蛍光検出手段３により短波長成分を検出
し、蛍光検出手段４により蛍光和成分を検出し、蛍光和
成分から短波長成分を減算することにより長波長成分を
求めるものであってもかまわない。
【００３９】以下、上記構成の蛍光検出装置の作用につ
いて説明する。観察部10に励起光L1が照射されていると
き、観察部10からは、図１１にスペクトルを示すような
自家蛍光L3が発せられる。この自家蛍光L3は、ＦＡＤ、
コラーゲン、ファイブロネクチン、ポルフィリン、等の
種々の生体内在色素からの蛍光が重畳したものと推測さ
れており、図１１に蛍光スペクトルを示すように、正常
部と病変部とでは、蛍光スペクトルの大きさが異なると
共に形状も異なり、正常部は自家蛍光L3が全体的に大き
いが病変部は自家蛍光L3が全体的に減少し、また特にこ
の病変部については、青色〜緑色の蛍光成分の減少の程
度に比して、赤色より長波長の蛍光成分の減少の程度が
小さい（尚、病変部と正常部とで蛍光スペクトルが異な
る理由は解明されていない）。すなわち、病変部と正常
部とでは、赤色近傍蛍光成分（長波長成分）Ifλ１ と
緑色近傍蛍光成分（短波長成分）Ifλ２ の比率が変化
し、除算により求められたIfλ１ / Ifλ＋ の値が大
きい部位は病変部であり、小さい部位は正常部であると
判断できる。それぞれの波長成分は以下のように表され
る。
いて説明する。観察部10に励起光L1が照射されていると
き、観察部10からは、図１１にスペクトルを示すような
自家蛍光L3が発せられる。この自家蛍光L3は、ＦＡＤ、
コラーゲン、ファイブロネクチン、ポルフィリン、等の
種々の生体内在色素からの蛍光が重畳したものと推測さ
れており、図１１に蛍光スペクトルを示すように、正常
部と病変部とでは、蛍光スペクトルの大きさが異なると
共に形状も異なり、正常部は自家蛍光L3が全体的に大き
いが病変部は自家蛍光L3が全体的に減少し、また特にこ
の病変部については、青色〜緑色の蛍光成分の減少の程
度に比して、赤色より長波長の蛍光成分の減少の程度が
小さい（尚、病変部と正常部とで蛍光スペクトルが異な
る理由は解明されていない）。すなわち、病変部と正常
部とでは、赤色近傍蛍光成分（長波長成分）Ifλ１ と
緑色近傍蛍光成分（短波長成分）Ifλ２ の比率が変化
し、除算により求められたIfλ１ / Ifλ＋ の値が大
きい部位は病変部であり、小さい部位は正常部であると
判断できる。それぞれの波長成分は以下のように表され
る。
【００４０】励起光L1を照射しているときの見かけ上の
長波長成分Ifλ１ は、 Ifλ１ ＝kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１・n・ηD 励起光L1を照射しているときの見かけ上の短波長成分If
λ２ は、 Ifλ２ ＝kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・N・ηD であるので、短波長成分と長波長成分との蛍光和成分If
λ＋は、以下のように表される。
長波長成分Ifλ１ は、 Ifλ１ ＝kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１・n・ηD 励起光L1を照射しているときの見かけ上の短波長成分If
λ２ は、 Ifλ２ ＝kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・N・ηD であるので、短波長成分と長波長成分との蛍光和成分If
λ＋は、以下のように表される。
【００４１】Ifλ＋ ＝(kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１・n
・ηD)＋(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ ２・N・ηD) ここで用いられる記号は、特に断りのない限り、それぞ
れ次に記載の意味を有する。以下、自家蛍光検出の場合
について同様である。
・ηD)＋(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ ２・N・ηD) ここで用いられる記号は、特に断りのない限り、それぞ
れ次に記載の意味を有する。以下、自家蛍光検出の場合
について同様である。
【００４２】λｅｘ ：励起光波長 Iλｅｘ ：励起光光源から生体観察部までの距離L、励
起光源のパワーP、励起光光束と観察部との成す角度θ
とに依存する生体観察部での励起光強度,Iλ ｅｘ ＝Iλｅｘ (L,P,θ) n ：長波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の自家蛍
光分子濃度（自家蛍光に寄与する蛍光分子は複数種存在
することが考えられるが、仮想的に1種の分子が存在し
ていると扱えるという意味でここでは「見かけ上の」と
いう言葉を用いている。以下、同様である。） N ：短波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の自家蛍
光分子濃度 M ：全波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の自家蛍
光分子濃度 kλ１ ：励起光波長λｅｘと長波長領域の蛍光に寄与
する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 kλ２ ：励起光波長λｅｘと短波長領域の蛍光に寄与
する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 kλ１２ ：励起光波長λｅｘと全波長領域の蛍光に寄
与する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 ηFλ１ ：長波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の
蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηFλ２ ：短波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の
蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηFλ１２ ：全波長領域の蛍光に寄与する見かけ上
の蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηD ：発光部位と受光系との距離L'と、受光系の開
口の大きさD と、検出器の効率ξとに依存する蛍光の検
出効率，ηD＝ηD(L',ξ,D)（厳密には短波長領域の蛍
光に対する検出効率と、長波長領域の蛍光に対する検出
効率とは異なるが、ここでは両者を近似的に等しいとし
て扱うことができる。） 次に、除算手段５により長波長蛍光成分Ifλ１と蛍光和
成分Ifλ＋（Ifλ１＋Ifλ２) との除算を行う。除算
値 Ifλ１ / (Ifλ１＋Ifλ２) は以下のように表され
る。
起光源のパワーP、励起光光束と観察部との成す角度θ
とに依存する生体観察部での励起光強度,Iλ ｅｘ ＝Iλｅｘ (L,P,θ) n ：長波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の自家蛍
光分子濃度（自家蛍光に寄与する蛍光分子は複数種存在
することが考えられるが、仮想的に1種の分子が存在し
ていると扱えるという意味でここでは「見かけ上の」と
いう言葉を用いている。以下、同様である。） N ：短波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の自家蛍
光分子濃度 M ：全波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の自家蛍
光分子濃度 kλ１ ：励起光波長λｅｘと長波長領域の蛍光に寄与
する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 kλ２ ：励起光波長λｅｘと短波長領域の蛍光に寄与
する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 kλ１２ ：励起光波長λｅｘと全波長領域の蛍光に寄
与する見かけ上の蛍光分子とに依存する定数 ηFλ１ ：長波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の
蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηFλ２ ：短波長領域の蛍光に寄与する見かけ上の
蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηFλ１２ ：全波長領域の蛍光に寄与する見かけ上
の蛍光分子の、励起光波長λｅｘに対する蛍光量子収率 ηD ：発光部位と受光系との距離L'と、受光系の開
口の大きさD と、検出器の効率ξとに依存する蛍光の検
出効率，ηD＝ηD(L',ξ,D)（厳密には短波長領域の蛍
光に対する検出効率と、長波長領域の蛍光に対する検出
効率とは異なるが、ここでは両者を近似的に等しいとし
て扱うことができる。） 次に、除算手段５により長波長蛍光成分Ifλ１と蛍光和
成分Ifλ＋（Ifλ１＋Ifλ２) との除算を行う。除算
値 Ifλ１ / (Ifλ１＋Ifλ２) は以下のように表され
る。
【００４３】Ifλ１ / (Ifλ１＋Ifλ２)＝(kλ１・η
Fλ１・n) / (kλ１・ηFλ１・N＋kλ２・ηFλ２・n) この除算演算により、励起光照度の場所による不均一さ
Iλｅｘ がキャンセルされる。従って、自家蛍光の内
の長波長成分（例えば、赤色領域成分Ｒ）と、短波長成
分（例えば、緑色領域成分Ｇ）と長波長成分との蛍光和
成分（Ｇ＋Ｒ）、との除算に適用した場合においても、
分母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いることにより分母を大
きくすることができ、ゼロ割り算に伴う演算エラーの発
生を抑えることができる。従って、例えば蛍光検出手段
３および４として撮像素子を用いることで、表示手段６
に蛍光強度の補正された蛍光像を可視画像として表示す
ることができる。
Fλ１・n) / (kλ１・ηFλ１・N＋kλ２・ηFλ２・n) この除算演算により、励起光照度の場所による不均一さ
Iλｅｘ がキャンセルされる。従って、自家蛍光の内
の長波長成分（例えば、赤色領域成分Ｒ）と、短波長成
分（例えば、緑色領域成分Ｇ）と長波長成分との蛍光和
成分（Ｇ＋Ｒ）、との除算に適用した場合においても、
分母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いることにより分母を大
きくすることができ、ゼロ割り算に伴う演算エラーの発
生を抑えることができる。従って、例えば蛍光検出手段
３および４として撮像素子を用いることで、表示手段６
に蛍光強度の補正された蛍光像を可視画像として表示す
ることができる。
【００４４】また、本発明による蛍光検出装置は、蛍光
差成分と蛍光和成分との除算に適用することも可能であ
る。最初に、薬剤蛍光検出の場合であって、自家蛍光成
分Inと薬剤蛍光成分Exとの蛍光差成分（In−Ex）と、自
家蛍光成分Inと薬剤蛍光成分Exとの蛍光和成分（Ex＋I
n）との除算に適用する場合について説明する。
差成分と蛍光和成分との除算に適用することも可能であ
る。最初に、薬剤蛍光検出の場合であって、自家蛍光成
分Inと薬剤蛍光成分Exとの蛍光差成分（In−Ex）と、自
家蛍光成分Inと薬剤蛍光成分Exとの蛍光和成分（Ex＋I
n）との除算に適用する場合について説明する。
【００４５】上述の場合と同様に、生体観察部10から生
じた蛍光L3を集光光学系２で集光し、ダイクロイックミ
ラーや光学フィルタ等によって生体観察部10から発せら
れる自家蛍光成分と薬剤蛍光成分との蛍光差成分と、自
家蛍光成分と薬剤蛍光成分との蛍光和成分に波長分離さ
れ、蛍光検出手段３が蛍光差成分を検出し、蛍光検出手
段４が蛍光和成分を検出する。その他の構成は、上述の
場合と同様である。尚、蛍光差成分に含まれる「自家蛍
光成分」および「薬剤蛍光成分」の各波長領域と、蛍光
和成分に含まれる「自家蛍光成分」および「薬剤蛍光成
分」の各波長領域とは必ずしも同一である必要はない。
さらに、上述の場合と同様に、蛍光差成分を検出する手
段および蛍光和成分を検出する手段は本構成例に限定さ
れるものではなく、所定の波長領域に波長分離して検出
し、その検出結果を加減算等の演算を行うことによって
最終的に必要とする波長領域の蛍光成分を求めても良い
のは言うまでもない。以下、上記構成の蛍光検出装置の
作用について詳細に説明する。
じた蛍光L3を集光光学系２で集光し、ダイクロイックミ
ラーや光学フィルタ等によって生体観察部10から発せら
れる自家蛍光成分と薬剤蛍光成分との蛍光差成分と、自
家蛍光成分と薬剤蛍光成分との蛍光和成分に波長分離さ
れ、蛍光検出手段３が蛍光差成分を検出し、蛍光検出手
段４が蛍光和成分を検出する。その他の構成は、上述の
場合と同様である。尚、蛍光差成分に含まれる「自家蛍
光成分」および「薬剤蛍光成分」の各波長領域と、蛍光
和成分に含まれる「自家蛍光成分」および「薬剤蛍光成
分」の各波長領域とは必ずしも同一である必要はない。
さらに、上述の場合と同様に、蛍光差成分を検出する手
段および蛍光和成分を検出する手段は本構成例に限定さ
れるものではなく、所定の波長領域に波長分離して検出
し、その検出結果を加減算等の演算を行うことによって
最終的に必要とする波長領域の蛍光成分を求めても良い
のは言うまでもない。以下、上記構成の蛍光検出装置の
作用について詳細に説明する。
【００４６】蛍光検出手段３および４により検出された
各々の波長成分は以下のように表される。上記説明で明
らかなように、蛍光和成分Ifλ＋ は、 Ifλ＋ ＝Ifλ２＋Ifλ１ ＝(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)＋(kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１ ・N・ηD) 一方、蛍光差成分Ifλ−は、 Ifλ− ＝Ifλ２−Ifλ１ ＝(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)−(kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１ ・N・ηD) 次いで、蛍光差成分Ifλー と蛍光和成分Ifλ＋ との
除算を除算手段５で行う。蛍光差成分Ifλー と蛍光和
成分Ifλ＋ との除算を行うと、 Ifλー / Ifλ＋ ＝ (kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)−(kλ１・Iλｅ ｘ ・ηFλ１・N・ηD)/ (kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)＋(kλ１・Iλｅｘ ・ηFλ１・N・ηD) ＝(kλ２・ηFλ２・n−kλ１・ηFλ１・N) / (kλ２・ηFλ２・n＋kλ１・ηFλ１・N) ここで、 (kλ１ ・ηFλ１) / (kλ２・ηFλ２)＝C ，N / n＝X とすると、 Ifλー / Ifλ＋ ＝(１−C・X) / (１＋C・X) となる。即ち、本構成においても励起光照度の場所によ
る不均一さIλｅｘ がキャンセルされる。X の値は自
家蛍光分子濃度で規格化した薬剤蛍光分子濃度を表して
おり、Ifλー / Ifλ＋ が大きいということは薬剤蛍
光が弱いことを示し正常部位であることを示し、逆にIf
λー / Ifλ＋ が小さくなると薬剤蛍光が強いことを
示し病変部であることを意味する。このように蛍光差成
分Ifλーと蛍光和成分Ifλ＋ との間で除算演算を行う
ことによっても、病変部を特異的に抽出することが可能
となる。この際、分母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いるこ
とにより分母を大きくすることができ、ゼロ割り算に伴
う演算エラーの発生を抑えることができる。
各々の波長成分は以下のように表される。上記説明で明
らかなように、蛍光和成分Ifλ＋ は、 Ifλ＋ ＝Ifλ２＋Ifλ１ ＝(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)＋(kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１ ・N・ηD) 一方、蛍光差成分Ifλ−は、 Ifλ− ＝Ifλ２−Ifλ１ ＝(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)−(kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１ ・N・ηD) 次いで、蛍光差成分Ifλー と蛍光和成分Ifλ＋ との
除算を除算手段５で行う。蛍光差成分Ifλー と蛍光和
成分Ifλ＋ との除算を行うと、 Ifλー / Ifλ＋ ＝ (kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)−(kλ１・Iλｅ ｘ ・ηFλ１・N・ηD)/ (kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・n・ηD)＋(kλ１・Iλｅｘ ・ηFλ１・N・ηD) ＝(kλ２・ηFλ２・n−kλ１・ηFλ１・N) / (kλ２・ηFλ２・n＋kλ１・ηFλ１・N) ここで、 (kλ１ ・ηFλ１) / (kλ２・ηFλ２)＝C ，N / n＝X とすると、 Ifλー / Ifλ＋ ＝(１−C・X) / (１＋C・X) となる。即ち、本構成においても励起光照度の場所によ
る不均一さIλｅｘ がキャンセルされる。X の値は自
家蛍光分子濃度で規格化した薬剤蛍光分子濃度を表して
おり、Ifλー / Ifλ＋ が大きいということは薬剤蛍
光が弱いことを示し正常部位であることを示し、逆にIf
λー / Ifλ＋ が小さくなると薬剤蛍光が強いことを
示し病変部であることを意味する。このように蛍光差成
分Ifλーと蛍光和成分Ifλ＋ との間で除算演算を行う
ことによっても、病変部を特異的に抽出することが可能
となる。この際、分母に蛍光和成分Ifλ＋ を用いるこ
とにより分母を大きくすることができ、ゼロ割り算に伴
う演算エラーの発生を抑えることができる。
【００４７】上記説明は、薬剤蛍光検出の場合について
説明したが、自家蛍光検出の場合にも同様に適用が可能
であるのは言うまでもない。この場合において、上記説
明における「蛍光差成分」は、短波長成分（例えば、緑
色領域成分Ｇ）と長波長成分（例えば、赤色領域成分
Ｒ）との蛍光差成分（Ｇ−Ｒ）」と、「蛍光和成分」
は、短波長成分（例えば、緑色領域成分Ｇ）と長波長成
分（例えば、赤色領域成分Ｒ）との蛍光和成分（Ｇ＋
Ｒ）」として考える。
説明したが、自家蛍光検出の場合にも同様に適用が可能
であるのは言うまでもない。この場合において、上記説
明における「蛍光差成分」は、短波長成分（例えば、緑
色領域成分Ｇ）と長波長成分（例えば、赤色領域成分
Ｒ）との蛍光差成分（Ｇ−Ｒ）」と、「蛍光和成分」
は、短波長成分（例えば、緑色領域成分Ｇ）と長波長成
分（例えば、赤色領域成分Ｒ）との蛍光和成分（Ｇ＋
Ｒ）」として考える。
【００４８】上記説明は、いずれも蛍光和成分との除算
を行う場合について説明したが、励起光によって励起さ
れたおよそ全領域の蛍光成分（全蛍光成分）との除算を
行う場合についても同様に適用が可能である。以下に、
この場合について詳細に説明する。最初に、自家蛍光検
出の場合であって、短波長成分（例えば、緑色領域成分
Ｇ）と長波長成分（例えば、赤色領域成分Ｒ）との蛍光
差成分（Ｇ−Ｒ）と、全蛍光成分との除算に適用する場
合について説明する。
を行う場合について説明したが、励起光によって励起さ
れたおよそ全領域の蛍光成分（全蛍光成分）との除算を
行う場合についても同様に適用が可能である。以下に、
この場合について詳細に説明する。最初に、自家蛍光検
出の場合であって、短波長成分（例えば、緑色領域成分
Ｇ）と長波長成分（例えば、赤色領域成分Ｒ）との蛍光
差成分（Ｇ−Ｒ）と、全蛍光成分との除算に適用する場
合について説明する。
【００４９】上述の蛍光和成分の場合と同様に、生体観
察部10から生じた蛍光L3を集光光学系２で集光し、ダイ
クロイックミラーや光学フィルタ等によって生体観察部
10から発せられる短波長成分と長波長成分との蛍光差成
分と、短波長成分から長波長成分までの全蛍光成分に波
長分離され、蛍光検出手段３が蛍光差成分を検出し、蛍
光検出手段４が全蛍光成分を検出する。その他の構成
は、上述の場合と同様である。尚、上述の場合と同様
に、蛍光差成分を検出する手段および全蛍光成分を検出
する手段は本構成例に限定されるものではなく、所定の
波長領域に波長分離して検出し、その検出結果を加減算
等の演算を行うことによって最終的に必要とする波長領
域の蛍光成分を求めても良いのは言うまでもない。特
に、全蛍光成分を検出する手段としては、短波長成分と
長波長成分との波長分離特性を工夫する（例えば短波長
成分の長波長側の遮断特性と長波長成分の短波長側の遮
断特性とを同一にする等）ことによって、短波長成分と
長波長成分に波長分離して検出しその結果を加算して蛍
光和成分を求めることにより、この蛍光和成分を全蛍光
成分として考えることも可能である。すなわち、この場
合は、上記説明の蛍光和成分との除算を行う構成がその
まま全蛍光成分との除算を行う構成として機能させるこ
とができることとなる。以下同様である。
察部10から生じた蛍光L3を集光光学系２で集光し、ダイ
クロイックミラーや光学フィルタ等によって生体観察部
10から発せられる短波長成分と長波長成分との蛍光差成
分と、短波長成分から長波長成分までの全蛍光成分に波
長分離され、蛍光検出手段３が蛍光差成分を検出し、蛍
光検出手段４が全蛍光成分を検出する。その他の構成
は、上述の場合と同様である。尚、上述の場合と同様
に、蛍光差成分を検出する手段および全蛍光成分を検出
する手段は本構成例に限定されるものではなく、所定の
波長領域に波長分離して検出し、その検出結果を加減算
等の演算を行うことによって最終的に必要とする波長領
域の蛍光成分を求めても良いのは言うまでもない。特
に、全蛍光成分を検出する手段としては、短波長成分と
長波長成分との波長分離特性を工夫する（例えば短波長
成分の長波長側の遮断特性と長波長成分の短波長側の遮
断特性とを同一にする等）ことによって、短波長成分と
長波長成分に波長分離して検出しその結果を加算して蛍
光和成分を求めることにより、この蛍光和成分を全蛍光
成分として考えることも可能である。すなわち、この場
合は、上記説明の蛍光和成分との除算を行う構成がその
まま全蛍光成分との除算を行う構成として機能させるこ
とができることとなる。以下同様である。
【００５０】以下、上記構成の蛍光検出装置の作用につ
いて詳細に説明する。蛍光検出手段３および４により検
出された各々の波長成分は以下のように表される。上記
説明で明らかなように、蛍光差成分Ifλ− は、 Ifλ− ＝Ifλ２−Ifλ１ ＝(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・N・ηD)−(kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１ ・n・ηD) 一方、短波長領域から長波長領域までの全蛍光成分Ifλ
１２は、 Ifλ１２＝ kλ１２・Iλｅｘ・ηFλ１２・M・ηD 次いで、蛍光差成分Ifλー と全蛍光成分Ifλ１２との
除算を除算手段５で行う。蛍光差成分Ifλー と蛍光和
成分Ifλ１２ との除算を行うと、 Ifλー / Ifλ１２ ＝ (kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・N・ηD)−(kλ１・Iλ ｅｘ ・ηFλ１・n・ηD)/ (kλ１２・Iλｅｘ・ηFλ１２・M・ηD） ＝ kλ２・ηFλ２・N / kλ１２・ηFλ１２・M −kλ１・ηFλ１・n / kλ１２・ηFλ１２・M ＝(C１ / M)・(N − C２・M) となる。但し、C１ および C２ は定数である。
いて詳細に説明する。蛍光検出手段３および４により検
出された各々の波長成分は以下のように表される。上記
説明で明らかなように、蛍光差成分Ifλ− は、 Ifλ− ＝Ifλ２−Ifλ１ ＝(kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・N・ηD)−(kλ１・Iλｅｘ・ηFλ１ ・n・ηD) 一方、短波長領域から長波長領域までの全蛍光成分Ifλ
１２は、 Ifλ１２＝ kλ１２・Iλｅｘ・ηFλ１２・M・ηD 次いで、蛍光差成分Ifλー と全蛍光成分Ifλ１２との
除算を除算手段５で行う。蛍光差成分Ifλー と蛍光和
成分Ifλ１２ との除算を行うと、 Ifλー / Ifλ１２ ＝ (kλ２・Iλｅｘ・ηFλ２・N・ηD)−(kλ１・Iλ ｅｘ ・ηFλ１・n・ηD)/ (kλ１２・Iλｅｘ・ηFλ１２・M・ηD） ＝ kλ２・ηFλ２・N / kλ１２・ηFλ１２・M −kλ１・ηFλ１・n / kλ１２・ηFλ１２・M ＝(C１ / M)・(N − C２・M) となる。但し、C１ および C２ は定数である。
【００５１】即ち、本構成においても、励起光照度の場
所による不均一さIλｅｘ がキャンセルされる。ここ
で、Ifλー / Ifλ１２が大きいということは短波長領
域の蛍光が強いことを示し正常部位であることを示し、
逆にIfλー / Ifλ１２が小さくなると短波長領域の蛍
光が弱いことを示し病変部であることを意味する。この
ように蛍光差成分Ifλー と全蛍光成分Ifλ１２との間
で除算演算を行うことによっても、病変部を特異的に抽
出することが可能となる。この際、分母に全蛍光成分If
λ１２を用いることにより分母を大きくすることがで
き、ゼロ割り算に伴う演算エラーの発生を抑えることが
できる。
所による不均一さIλｅｘ がキャンセルされる。ここ
で、Ifλー / Ifλ１２が大きいということは短波長領
域の蛍光が強いことを示し正常部位であることを示し、
逆にIfλー / Ifλ１２が小さくなると短波長領域の蛍
光が弱いことを示し病変部であることを意味する。この
ように蛍光差成分Ifλー と全蛍光成分Ifλ１２との間
で除算演算を行うことによっても、病変部を特異的に抽
出することが可能となる。この際、分母に全蛍光成分If
λ１２を用いることにより分母を大きくすることがで
き、ゼロ割り算に伴う演算エラーの発生を抑えることが
できる。
【００５２】上記説明は、自家蛍光検出の場合であっ
て、短波長成分（例えば、緑色領域成分Ｇ）と長波長成
分（例えば、赤色領域成分Ｒ）との蛍光差成分（Ｇ−
Ｒ）と、全蛍光成分との除算に適用する場合について説
明したが、長波長成分（例えば、赤色領域成分Ｒ）と全
蛍光成分との除算を行う場合についても同様に適用が可
能であるのは言うまでもない。この場合において、上記
説明における「蛍光差成分」は「長波長成分」として考
える。
て、短波長成分（例えば、緑色領域成分Ｇ）と長波長成
分（例えば、赤色領域成分Ｒ）との蛍光差成分（Ｇ−
Ｒ）と、全蛍光成分との除算に適用する場合について説
明したが、長波長成分（例えば、赤色領域成分Ｒ）と全
蛍光成分との除算を行う場合についても同様に適用が可
能であるのは言うまでもない。この場合において、上記
説明における「蛍光差成分」は「長波長成分」として考
える。
【００５３】また、上記説明は自家蛍光検出の場合につ
いてのものであるが、薬剤蛍光検出の場合についても同
様に適用が可能であるのは言うまでもない。この場合に
おいて、上記説明における「短波長成分と長波長成分と
の蛍光差成分と全蛍光成分との除算」は「自家蛍光成分
Inと薬剤蛍光成分Exとの蛍光差成分（In−Ex）と全蛍光
成分との除算」と、「長波長成分と全蛍光成分との除
算」は、「薬剤蛍光成分Exと全蛍光成分との除算」とし
て考える。
いてのものであるが、薬剤蛍光検出の場合についても同
様に適用が可能であるのは言うまでもない。この場合に
おいて、上記説明における「短波長成分と長波長成分と
の蛍光差成分と全蛍光成分との除算」は「自家蛍光成分
Inと薬剤蛍光成分Exとの蛍光差成分（In−Ex）と全蛍光
成分との除算」と、「長波長成分と全蛍光成分との除
算」は、「薬剤蛍光成分Exと全蛍光成分との除算」とし
て考える。
【００５４】次に本発明による蛍光検出装置を適用した
具体的な実施の形態の一例について説明する。図６は本
発明による蛍光検出装置を適用した内視鏡装置の概略構
成図であり、本内視鏡は、蛍光診断薬が予め注入された
生体観察部に励起光を照射することにより発せられる蛍
光を検出し、赤色蛍光成分と、青色蛍光成分、緑色蛍光
成分および赤色蛍光成分との蛍光和成分との除算を行う
ものである。
具体的な実施の形態の一例について説明する。図６は本
発明による蛍光検出装置を適用した内視鏡装置の概略構
成図であり、本内視鏡は、蛍光診断薬が予め注入された
生体観察部に励起光を照射することにより発せられる蛍
光を検出し、赤色蛍光成分と、青色蛍光成分、緑色蛍光
成分および赤色蛍光成分との蛍光和成分との除算を行う
ものである。
【００５５】本発明の第三の実施の形態にかかる上記内
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100 、通常観察用白色光および蛍光像観察用励起光
を発する光源を備える照明装置110 、通常観察時に前記
白色光の生体被照射部位からの反射光および蛍光像観察
時に前記励起光の生体被照射部位からの蛍光を検出する
蛍光検出手段としての高感度カメラユニット300 、検出
された反射光像あるいは蛍光像の画像処理を行う画像処
理装置310 、および該画像処理装置310 で処理された画
像情報を可視画像として表示するディスプレイ160 から
構成されている。
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100 、通常観察用白色光および蛍光像観察用励起光
を発する光源を備える照明装置110 、通常観察時に前記
白色光の生体被照射部位からの反射光および蛍光像観察
時に前記励起光の生体被照射部位からの蛍光を検出する
蛍光検出手段としての高感度カメラユニット300 、検出
された反射光像あるいは蛍光像の画像処理を行う画像処
理装置310 、および該画像処理装置310 で処理された画
像情報を可視画像として表示するディスプレイ160 から
構成されている。
【００５６】内視鏡100 は、内視鏡挿入部101 内部に該
内視鏡挿入部101 の先端まで延びるライトガイド106 お
よびイメージファイバ104 を備えており、該ライトガイ
ド106 とイメージファイバ104 の先端部即ち内視鏡挿入
部101 先端部には、それぞれ、照明レンズ102 、対物レ
ンズ103 を備えている。前記ライトガイド106 の一端は
照明装置110 から操作部105 をつなぐ接続部107 を通り
照明装置110 内へ達している。前記イメージファイバ10
4 の一端は操作部105 内に延び、接眼レンズ109 を有す
る接眼部108 に接している。
内視鏡挿入部101 の先端まで延びるライトガイド106 お
よびイメージファイバ104 を備えており、該ライトガイ
ド106 とイメージファイバ104 の先端部即ち内視鏡挿入
部101 先端部には、それぞれ、照明レンズ102 、対物レ
ンズ103 を備えている。前記ライトガイド106 の一端は
照明装置110 から操作部105 をつなぐ接続部107 を通り
照明装置110 内へ達している。前記イメージファイバ10
4 の一端は操作部105 内に延び、接眼レンズ109 を有す
る接眼部108 に接している。
【００５７】前記照明装置110 は、通常像観察用の白色
光L2を発するキセノンランプ118 、蛍光観察用の励起光
L1を発する水銀ランプ111 、該水銀ランプ111 から発せ
られた励起光L1の透過波長を設定する光学フィルタ112
、および通常観察時と蛍光観察時とで白色光L2と励起
光L1を切り換えるためドライバ116 により駆動される切
換ミラー115 からなる。
光L2を発するキセノンランプ118 、蛍光観察用の励起光
L1を発する水銀ランプ111 、該水銀ランプ111 から発せ
られた励起光L1の透過波長を設定する光学フィルタ112
、および通常観察時と蛍光観察時とで白色光L2と励起
光L1を切り換えるためドライバ116 により駆動される切
換ミラー115 からなる。
【００５８】高感度カメラユニット300 は、透過する反
射光および蛍光L3の励起光成分をカットする励起光シャ
ープカットフィルタ302 と、該フィルタ302 を透過した
反射光および蛍光L3による像を結像する撮像手段として
の冷却CCD カメラ303 とからなり、冷却CCD カメラ303
の検出面には図７にその模式図を示す色モザイクフィル
タ304 が装着されている。色モザイクフィルタ304 は蛍
光をＲ、Ｇ、Ｂの各色の波長領域に分離する微少なフィ
ルタＲ、Ｇ、Ｂから構成され、各フィルタの光学的透過
特性は図８に示す通りである。
射光および蛍光L3の励起光成分をカットする励起光シャ
ープカットフィルタ302 と、該フィルタ302 を透過した
反射光および蛍光L3による像を結像する撮像手段として
の冷却CCD カメラ303 とからなり、冷却CCD カメラ303
の検出面には図７にその模式図を示す色モザイクフィル
タ304 が装着されている。色モザイクフィルタ304 は蛍
光をＲ、Ｇ、Ｂの各色の波長領域に分離する微少なフィ
ルタＲ、Ｇ、Ｂから構成され、各フィルタの光学的透過
特性は図８に示す通りである。
【００５９】画像処理装置310 は、冷却CCD カメラ303
で得られた映像信号をデジタル化するA/D 変換回路311
、デジタル化されたRGB 各々の画像信号を保存するR
画像メモリ314 、G 画像メモリ313 、B 画像メモリ312
、各画像メモリの出力を加算処理して得られる蛍光和
成分を反映する加算信号を保存する加算メモリ315 、R
画像メモリ314 の出力と加算メモリ315 の出力との除算
処理を行い除算結果を保存する除算メモリ316 、該除算
メモリ316 に保存された除算画像信号をディスプレイ16
0 に可視画像として表示するための画像処理を行うビデ
オ信号発生回路317、照明装置110 と光路切換ユニット1
20 との切換ミラー115,121 を駆動するドライバ116,123
に信号を送るタイミングコントローラ319 、および該
タイミングコントローラ319 を制御するビデオプロセッ
サ318 からなる。
で得られた映像信号をデジタル化するA/D 変換回路311
、デジタル化されたRGB 各々の画像信号を保存するR
画像メモリ314 、G 画像メモリ313 、B 画像メモリ312
、各画像メモリの出力を加算処理して得られる蛍光和
成分を反映する加算信号を保存する加算メモリ315 、R
画像メモリ314 の出力と加算メモリ315 の出力との除算
処理を行い除算結果を保存する除算メモリ316 、該除算
メモリ316 に保存された除算画像信号をディスプレイ16
0 に可視画像として表示するための画像処理を行うビデ
オ信号発生回路317、照明装置110 と光路切換ユニット1
20 との切換ミラー115,121 を駆動するドライバ116,123
に信号を送るタイミングコントローラ319 、および該
タイミングコントローラ319 を制御するビデオプロセッ
サ318 からなる。
【００６０】以下、本発明による蛍光検出装置を適用し
た上記構成の内視鏡装置の作用について説明する。最初
に、本内視鏡装置の通常像観察時の作用を説明する。
た上記構成の内視鏡装置の作用について説明する。最初
に、本内視鏡装置の通常像観察時の作用を説明する。
【００６１】通常観察時には、照明装置110 内の切換ミ
ラー115 は、タイミングコントローラ158 からの信号に
基づきドライバ116 によって駆動されて白色光L2の進行
を妨害しないように破線の位置に移動する。キセノンラ
ンプ118 から出力される白色光L2は、レンズ117 を経て
切換ミラー115 へ向かう。前記白色光L2はレンズ114に
よってライトガイド106 に入力され、内視鏡先端部まで
導光された後、照明レンズ102 から病変部11を含む観察
部10へ照射される。
ラー115 は、タイミングコントローラ158 からの信号に
基づきドライバ116 によって駆動されて白色光L2の進行
を妨害しないように破線の位置に移動する。キセノンラ
ンプ118 から出力される白色光L2は、レンズ117 を経て
切換ミラー115 へ向かう。前記白色光L2はレンズ114に
よってライトガイド106 に入力され、内視鏡先端部まで
導光された後、照明レンズ102 から病変部11を含む観察
部10へ照射される。
【００６２】生体に照射された白色光L2の反射光は対物
レンズ103 よって集光され、イメージファイバ104 、接
眼部108 内に設けられた接眼レンズ109 を経て、高感度
カメラユニット300 へ向かう。接眼レンズ109 を透過し
た白色光L2の反射光は、レンズ301 、および励起光シャ
ープカットフィルタ302 を透過し、冷却CCD カメラ303
へ結像する。なお、冷却CCD カメラ303 の検出面には、
色モザイクフィルタ304 が装着されているため、色モザ
イクフィルタ304 を透過した光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の
波長領域に分離される。冷却CCD カメラ303 からの映像
信号はA/D 変換回路311 へ入力され、RGB の各映像信号
成分についてデジタル化された後、それぞれ、R 画像メ
モリ314 、G 画像メモリ313 、B 画像メモリ312 へ保存
される。R 画像メモリ314 、G 画像メモリ313 、B 画像
メモリ312 へ保存された通常画像信号は、ビデオ信号発
生回路317 によってDA変換後にカラーマトリックス処理
およびエンコード処理され、NTSC信号としてディスプレ
イ160 へ入力され、該ディスプレイ160 に可視画像とし
て表示される。
レンズ103 よって集光され、イメージファイバ104 、接
眼部108 内に設けられた接眼レンズ109 を経て、高感度
カメラユニット300 へ向かう。接眼レンズ109 を透過し
た白色光L2の反射光は、レンズ301 、および励起光シャ
ープカットフィルタ302 を透過し、冷却CCD カメラ303
へ結像する。なお、冷却CCD カメラ303 の検出面には、
色モザイクフィルタ304 が装着されているため、色モザ
イクフィルタ304 を透過した光は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の
波長領域に分離される。冷却CCD カメラ303 からの映像
信号はA/D 変換回路311 へ入力され、RGB の各映像信号
成分についてデジタル化された後、それぞれ、R 画像メ
モリ314 、G 画像メモリ313 、B 画像メモリ312 へ保存
される。R 画像メモリ314 、G 画像メモリ313 、B 画像
メモリ312 へ保存された通常画像信号は、ビデオ信号発
生回路317 によってDA変換後にカラーマトリックス処理
およびエンコード処理され、NTSC信号としてディスプレ
イ160 へ入力され、該ディスプレイ160 に可視画像とし
て表示される。
【００６３】次いで、蛍光像観察時の作用を説明する。
ここでは、蛍光診断薬としてλｅｍ＝635nm 前後の蛍光
を発する5-ALA を用いる場合について説明する。生体の
被照射部には予め前記蛍光診断薬5-ALA が投与される。
ここでは、蛍光診断薬としてλｅｍ＝635nm 前後の蛍光
を発する5-ALA を用いる場合について説明する。生体の
被照射部には予め前記蛍光診断薬5-ALA が投与される。
【００６４】切換ミラー115 はタイミングコントローラ
158 からの信号に基づき、ドライバ116 によって駆動さ
れて白色光L2の通過を遮断すると共に励起光L1を反射す
るように実線の位置に移動する。水銀ランプ111 から出
力される励起光L1は、光学フィルタ112 およびレンズ11
3 を透過し、切換ミラー115 へ向かう。切換ミラー115
で反射された励起光L1は、レンズ114 によってライトガ
イド106 に入力され、内視鏡先端部まで導光された後、
照明レンズ102 から病変部11を含む観察部10に照射され
る。なお、光学フィルタ112 は、図９に示すような透過
特性をしており光学フィルタ112 を透過した水銀ランプ
111 から発せられる励起光L1は、波長405nm の輝線スペ
クトルとなる。
158 からの信号に基づき、ドライバ116 によって駆動さ
れて白色光L2の通過を遮断すると共に励起光L1を反射す
るように実線の位置に移動する。水銀ランプ111 から出
力される励起光L1は、光学フィルタ112 およびレンズ11
3 を透過し、切換ミラー115 へ向かう。切換ミラー115
で反射された励起光L1は、レンズ114 によってライトガ
イド106 に入力され、内視鏡先端部まで導光された後、
照明レンズ102 から病変部11を含む観察部10に照射され
る。なお、光学フィルタ112 は、図９に示すような透過
特性をしており光学フィルタ112 を透過した水銀ランプ
111 から発せられる励起光L1は、波長405nm の輝線スペ
クトルとなる。
【００６５】励起光を照射されることにより生じる生体
観察部10からの蛍光L3は、対物レンズ103 よって集光さ
れ、イメージファイバ104 および接眼レンズ109 を経
て、励起光シャープカットフィルタ302 を透過し励起光
成分が除去された後、冷却CCD カメラ303の検出面に装
着された色モザイクフィルタ304 によりＲ、Ｇ、Ｂの各
色の波長領域に分離されて、冷却CCD カメラ303 へ結像
される。なお、通常観察光に比べて蛍光強度は弱いの
で、蛍光像観察時においては冷却CCD カメラ303の撮像
レートを通常像観察時より充分遅くする。冷却CCD カメ
ラ303 からの蛍光映像信号はA/D 変換回路311 へ入力さ
れ、R 画像、G 画像、B 画像各々についてデジタル化さ
れた後、それぞれ、R 画像メモリ314 、G 画像メモリ31
3 、B 画像メモリ312 へ保存される。RGB 蛍光像を反映
する各々の映像信号が取得された後、加算メモリ315 に
おいて、R 画像メモリ314 、G 画像メモリ313 およびB
画像メモリ312 の出力の加算処理が行われ、加算結果が
蛍光和成分を反映する加算信号として加算メモリ315 に
保存される。生体からの蛍光はR 映像信号が主として薬
剤蛍光を反映し、BG映像信号が主として自家蛍光を反映
するため、前記加算結果が、自家蛍光と薬剤蛍光との和
を表す。
観察部10からの蛍光L3は、対物レンズ103 よって集光さ
れ、イメージファイバ104 および接眼レンズ109 を経
て、励起光シャープカットフィルタ302 を透過し励起光
成分が除去された後、冷却CCD カメラ303の検出面に装
着された色モザイクフィルタ304 によりＲ、Ｇ、Ｂの各
色の波長領域に分離されて、冷却CCD カメラ303 へ結像
される。なお、通常観察光に比べて蛍光強度は弱いの
で、蛍光像観察時においては冷却CCD カメラ303の撮像
レートを通常像観察時より充分遅くする。冷却CCD カメ
ラ303 からの蛍光映像信号はA/D 変換回路311 へ入力さ
れ、R 画像、G 画像、B 画像各々についてデジタル化さ
れた後、それぞれ、R 画像メモリ314 、G 画像メモリ31
3 、B 画像メモリ312 へ保存される。RGB 蛍光像を反映
する各々の映像信号が取得された後、加算メモリ315 に
おいて、R 画像メモリ314 、G 画像メモリ313 およびB
画像メモリ312 の出力の加算処理が行われ、加算結果が
蛍光和成分を反映する加算信号として加算メモリ315 に
保存される。生体からの蛍光はR 映像信号が主として薬
剤蛍光を反映し、BG映像信号が主として自家蛍光を反映
するため、前記加算結果が、自家蛍光と薬剤蛍光との和
を表す。
【００６６】次いで、除算メモリ316 において、R 画像
メモリ314 の出力と加算メモリ315の出力との除算処理
が行われ、除算結果が除算メモリ316 に保存される。除
算メモリ316 へ保存された除算画像信号は、ビデオ信号
発生回路317 によってDA変換後にエンコード処理され、
ディスプレイ160 に可視画像として表示される。なお、
通常画像を保存するメモリを上記RGB メモリと別に設け
ることにより、除算画像と通常画像をオーバーレイ表示
することもできる。
メモリ314 の出力と加算メモリ315の出力との除算処理
が行われ、除算結果が除算メモリ316 に保存される。除
算メモリ316 へ保存された除算画像信号は、ビデオ信号
発生回路317 によってDA変換後にエンコード処理され、
ディスプレイ160 に可視画像として表示される。なお、
通常画像を保存するメモリを上記RGB メモリと別に設け
ることにより、除算画像と通常画像をオーバーレイ表示
することもできる。
【００６７】また、水銀ランプ111 に対しては、上記光
学フィルタ112 とは異なる透過特性の光学フィルタを用
いることが可能であり、例えば、図10に示すように405n
m と365nm の輝線を選択的に透過させることができる光
学フィルタを用いてもよい。405nm は蛍光診断薬を高効
率で励起することができる波長λｅｘ１ 、365nm は自
家蛍光分子を高効率で励起することができる波長λ
ｅｘ２ であるので、このような２種の光を併せて用い
ることはＳＮ比向上のために望ましい。以下薬剤蛍光検
出の場合において同様である。
学フィルタ112 とは異なる透過特性の光学フィルタを用
いることが可能であり、例えば、図10に示すように405n
m と365nm の輝線を選択的に透過させることができる光
学フィルタを用いてもよい。405nm は蛍光診断薬を高効
率で励起することができる波長λｅｘ１ 、365nm は自
家蛍光分子を高効率で励起することができる波長λ
ｅｘ２ であるので、このような２種の光を併せて用い
ることはＳＮ比向上のために望ましい。以下薬剤蛍光検
出の場合において同様である。
【００６８】尚、本構成にあっては、自家蛍光はG 領域
が強いので、自家蛍光成分と薬剤蛍光成分との和を求め
る際に、G 画像メモリ313 の出力とR 画像メモリ314 の
出力との加算処理に代えても良い。
が強いので、自家蛍光成分と薬剤蛍光成分との和を求め
る際に、G 画像メモリ313 の出力とR 画像メモリ314 の
出力との加算処理に代えても良い。
【００６９】さらに、本構成における色モザイクフィル
タ304 の波長分離特性が図８に示すものであり、蛍光和
成分を求めることは全蛍光成分を求めることと実質的に
等価と考えることができる。この場合において、色モザ
イクフィルタ304 の波長分離特性を変えることにより
（例えば各色の遮断特性がオーバーラップしないように
する等）、全蛍光成分と等価とならない蛍光和成分との
除算を行うものとして機能させることもできる。
タ304 の波長分離特性が図８に示すものであり、蛍光和
成分を求めることは全蛍光成分を求めることと実質的に
等価と考えることができる。この場合において、色モザ
イクフィルタ304 の波長分離特性を変えることにより
（例えば各色の遮断特性がオーバーラップしないように
する等）、全蛍光成分と等価とならない蛍光和成分との
除算を行うものとして機能させることもできる。
【００７０】また、本内視鏡装置は蛍光検出手段である
高感度カメラユニット300 の蛍光検出面に色モザイクフ
ィルタ304 が装着され、該色モザイクフィルタ304 によ
り、蛍光が所望の波長領域に分離されているので、高感
度カメラユニット300 の構成を簡易化することができ
る。
高感度カメラユニット300 の蛍光検出面に色モザイクフ
ィルタ304 が装着され、該色モザイクフィルタ304 によ
り、蛍光が所望の波長領域に分離されているので、高感
度カメラユニット300 の構成を簡易化することができ
る。
【００７１】またそのため、内視鏡先端部に色モザイク
フィルタ304 が装着されたCCD カメラを配置することが
容易に可能であり、すなわち内視鏡先端部に撮像素子を
具備する電子内視鏡として適用することができる。
フィルタ304 が装着されたCCD カメラを配置することが
容易に可能であり、すなわち内視鏡先端部に撮像素子を
具備する電子内視鏡として適用することができる。
【００７２】さらに、上記実施の形態にかかる装置に使
用されているシャープカットフィルタは所望の励起光波
長に応じて適宜変更可能である。
用されているシャープカットフィルタは所望の励起光波
長に応じて適宜変更可能である。
【００７３】また、上記実施の形態の説明は、いずれも
薬剤蛍光検出を行う場合についてのものであるが、自家
蛍光検出を行う自家蛍光画像診断装置に適用可能なこと
は言うまでもなく、上記実施の形態の構成にほぼそのま
ま適応できる。但し、励起光としては、生体内在色素の
励起ピーク波長近辺の領域の波長の光を用いればよい。
薬剤蛍光検出を行う場合についてのものであるが、自家
蛍光検出を行う自家蛍光画像診断装置に適用可能なこと
は言うまでもなく、上記実施の形態の構成にほぼそのま
ま適応できる。但し、励起光としては、生体内在色素の
励起ピーク波長近辺の領域の波長の光を用いればよい。
【００７４】また、上記具体的な実施の形態の説明は薬
剤蛍光成分又は長波長成分（例えば赤色成分Ｒ）を除算
する場合についてのものであるが、蛍光差成分（（In−
Ex）又は（Ｇ−Ｒ））を除算する場合についても適用可
能である。
剤蛍光成分又は長波長成分（例えば赤色成分Ｒ）を除算
する場合についてのものであるが、蛍光差成分（（In−
Ex）又は（Ｇ−Ｒ））を除算する場合についても適用可
能である。
【図１】本発明による蛍光検出装置の基本構成図
【図２】励起波長λｅｘと、自家蛍光Ifλ２と、薬剤蛍
光Ifλ１との関係を示す原理説明図
光Ifλ１との関係を示す原理説明図
【図３】薬剤蛍光Ifλ１と全蛍光Ifλ との除算Ifλ１
/ Ifλと、自家蛍光分子濃度で薬剤蛍光分子濃度を規格
化した変数 N/n＝X との関係を示す原理説明図
/ Ifλと、自家蛍光分子濃度で薬剤蛍光分子濃度を規格
化した変数 N/n＝X との関係を示す原理説明図
【図４】励起波長λｅｘ１および励起波長λｅｘ２にお
ける自家蛍光Ifλ２，Ifλ２'と薬剤蛍光Ifλ１，Ifλ
１'との関係を示す原理説明図
ける自家蛍光Ifλ２，Ifλ２'と薬剤蛍光Ifλ１，Ifλ
１'との関係を示す原理説明図
【図５】薬剤蛍光Ifλ１と全蛍光Ifλとの除算Ifλ１/I
f＝(Ifλ１+Ifλ１')/(Ifλ１+Ifλ１'+Ifλ２+If
λ２')と、自家蛍光分子濃度で薬剤蛍光分子濃度を規格
化した変数 N/n＝X との関係を示す原理説明図
f＝(Ifλ１+Ifλ１')/(Ifλ１+Ifλ１'+Ifλ２+If
λ２')と、自家蛍光分子濃度で薬剤蛍光分子濃度を規格
化した変数 N/n＝X との関係を示す原理説明図
【図６】本発明による蛍光検出装置を適用した具体的な
実施の形態である内視鏡装置の概略構成図
実施の形態である内視鏡装置の概略構成図
【図７】上記実施の形態にかかる内視鏡装置に使用され
る高感度カメラに用いられる色モザイクフィルタを示す
説明図
る高感度カメラに用いられる色モザイクフィルタを示す
説明図
【図８】上記色モザイクフィルタの光透過特性図
【図９】上記実施の形態の励起光光源の励起光スペクト
ルを示す説明図
ルを示す説明図
【図１０】上記実施の形態の励起光光源の励起光スペク
トルの他の態様を示す説明図
トルの他の態様を示す説明図
【図１１】自家蛍光の蛍光スペクトルを示す説明図
１ 励起光照射手段 ２ 集光光学系 ３ 蛍光検出手段 ４ 蛍光検出手段 ５ 除算手段 ６ 表示手段 L1 励起光 L3 蛍光 100 内視鏡 104 イメージファイバ 106 ライトガイド 110 照明装置 111 水銀ランプ 115 切換ミラー 118 キセノンランプ 160 ディスプレイ 300 高感度カメラユニット 303 冷却CCD カメラ 304 色モザイクフィルタ 310 画像処理装置 311 Ａ／Ｄ変換回路 316 除算画像メモリ 317 ビデオ信号発生回路 318 ビデオプロセッサ 319 タイミングコントローラ
Claims (2)
- 【請求項１】 蛍光を発する蛍光診断薬が予め注入され
た生体の観察部に対し、該蛍光診断薬および蛍光を発す
る生体内在色素の励起波長領域にある励起光を照射する
励起光照射手段と、 前記観察部の前記蛍光診断薬から発せられる薬剤蛍光の
波長領域および前記生体内在色素から発せられる自家蛍
光の波長領域を含む全蛍光成分、または前記蛍光診断薬
から発せられる薬剤蛍光の波長領域の内の一部の波長領
域の蛍光成分と前記生体内在色素から発せられる自家蛍
光の波長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分との蛍光
和成分の何れかと、前記薬剤蛍光の波長領域の内の一部
の波長領域の蛍光成分、または前記薬剤蛍光の波長領域
の内の一部の波長領域の蛍光成分と前記自家蛍光の波長
領域の内の一部の波長領域の蛍光成分との蛍光差成分の
何れかとを抽出する蛍光検出手段と、 該蛍光検出手段で抽出された前記全自家蛍光成分または
前記蛍光和成分の何れかと、前記蛍光成分または前記蛍
光差成分の何れかとの除算を行う除算手段とを有し、 前記蛍光検出手段が、前記観察部から発せられる蛍光
を、前記全自家蛍光成分または前記蛍光和成分の何れか
と、前記蛍光成分または前記蛍光差成分の何れかとに分
離する色モザイクフィルタと、該色モザイクフィルタを
透過した蛍光を２次元的に検出する撮像手段とを備える
ものであり、 前記色モザイクフィルタが前記撮像手段の蛍光検出面に
装着されていることを特徴とする蛍光検出装置。 - 【請求項２】 蛍光を発する生体内在色素の励起波長領
域にある励起光を生体の観察部に照射する励起光照射手
段と、 前記観察部の前記生体内在色素から発せられる自家蛍光
成分の内の比較的短い波長領域および比較的長い波長領
域を含む可視領域の全自家蛍光成分、または前記観察部
の前記生体内在色素から発せられる自家蛍光成分の内の
比較的短い波長領域の内の所定の波長領域の蛍光成分と
前記自家蛍光の内の比較的長い波長領域の内の所定の波
長領域の蛍光成分との蛍光和成分の何れかと、前記自家
蛍光成分の内の比較的長い波長領域の内の一部の波長領
域の蛍光成分、または前記自家蛍光成分の内の比較的短
い波長領域の内の一部の波長領域の蛍光成分と前記自家
蛍光成分の内の比較的長い波長領域の内の一部の波長領
域の蛍光成分との蛍光差成分の何れかとを抽出する蛍光
検出手段と、 該蛍光検出手段で抽出された前記全自家蛍光成分または
前記蛍光和成分の何れかと、前記蛍光成分または前記蛍
光差成分の何れかとの除算を行う除算手段とを有し、 前記蛍光検出手段が、前記観察部から発せられる蛍光
を、前記全自家蛍光成分または前記蛍光和成分の何れか
と、前記蛍光成分または前記蛍光差成分の何れかとに分
離する色モザイクフィルタと、該色モザイクフィルタを
透過した蛍光を２次元的に検出する撮像手段とを備える
ものであり、 前記色モザイクフィルタが前記撮像手段の蛍光検出面に
装着されていることを特徴とする蛍光検出装置。
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