JP2002078670A - 蛍光撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 励起光の照射により生体組織から発生する自
家蛍光像を撮像する蛍光撮像装置において、近距離での
生体組織への過剰な励起光照射による生体組織の損傷を
回避し、被験者の安全を確保する。 【解決手段】 内視鏡先端部の励起光出射端が被測定部
の生体組織１０に接触しているか否かを接触検出手段１
３０により検出する。そして、励起光出射端が被測定部
の生体組織１０に接触したことを検出した検出信号は、
励起光出力制御手段１２０に出力され、この検出信号に
応答して励起光出力制御手段１２０は、励起光の照射を
停止する、もしくは、励起光の強度を励起光出射端と生
体組織１０が接触した状態においても、生体組織１０に
損傷を及ぼさず、被験者に対して安全な強度にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、励起光の照射によ
り生体組織から発生した蛍光像を撮像する蛍光撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、生体内在色素の励起光波長領
域にある励起光を生体組織に照射した場合に、正常組織
と病変組織では、発する蛍光強度が異なることを利用し
て、生体組織に所定波長領域の励起光を照射し、生体内
在色素が発する蛍光を受光することにより病変組織の局
在、浸潤範囲を蛍光画像として表示する技術が提案され
ている。

【０００３】通常、励起光を照射すると、図１に実線で
示すように正常組織からは強い蛍光が発せられ、病変組
織からは破線で示すように正常組織から発せられる蛍光
より弱い蛍光が発せられるため、蛍光強度を測定するこ
とにより、生体組織が正常であるか病変状態にあるかを
判定することができる。ところが、生体組織からの蛍光
強度は非常に弱く、検出が困難であるため、蛍光強度は
できるだけ大きい方が望ましい。しかし、あまり強い励
起光では生体組織が損傷する恐れがあるため、一定レベ
ル以下に押さえることが必要である。生体組織に対する
損傷を起こさないレベルの励起光強度は、ＪＩＳの安全
規格などで、ＭＰＥ値として規定されている。また、励
起光は内視鏡先端から１００°程度の角度で拡がってい
るので、励起光出射端と被測定部との距離と被測定部に
照射される励起光強度との関係は図２に示されるよう
に、距離が近いほど励起光の強度は強くなる。そして、
図２のグラフから励起光強度がＭＰＥ値である２０００
Ｗ／ｍ^２以下となるのは、通常、励起光出射端と被測定
部との距離が３ｍｍ程度以上であるといえる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蛍光内
視鏡装置等においては、被測定対象が管腔臓器であり内
視鏡先端部を固定できないため、励起光出射端から被測
定部までの距離は一定していない。したがって、十分な
蛍光を得るために励起光の強度をＭＰＥ値近くに設定し
たときに、励起光出射端と被測定部との距離が３ｍｍ程
度以下になった場合には、被測定部の生体組織に損傷を
及ぼす可能性がある。また、一方、励起光出射端と被測
定部との距離が３ｍｍ程度以下になる場合も含めた全て
の測定状況において、被測定部の生体組織の安全性が確
保される励起光強度を設定した場合、通常の使用距離範
囲の遠方側（５０ｍｍ〜１００ｍｍ）において、励起光
強度が弱くなり、十分な蛍光強度が得られず、検出精度
が悪化していまう。また、この弱い蛍光強度が検出でき
るよう検出系を高感度にした場合には、非常にコストが
高くなる。

【０００５】本発明は上記のような従来技術の事情を鑑
みて、蛍光撮像装置において、検出精度の悪化、もしく
はコストの増加を招くことなく、励起光の照射に対する
被験者の安全性を確保できる蛍光撮像装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による蛍光撮像装
置は、生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、
生体組織に照明光を照射する照明光照射手段と、励起光
の照射により生体組織から発生する蛍光による蛍光像を
撮像する蛍光画像撮像手段と、照明光の照射により生体
組織から反射される通常像を撮像する通常画像撮像手段
とを備える蛍光撮像装置において、励起光照射手段の出
射端と生体組織との接触を検出する接触検出手段と、そ
の接触検出手段の検出信号に応答して、励起光照射手段
から射出される励起光の出力を制御する励起光出力制御
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】本発明による蛍光撮像装置は、内視鏡先端
部の励起光出射端が被測定部の生体組織に接触している
か否かを接触検出手段により検出する。そして、励起光
出射端が被測定部の生体組織に接触したことを検出した
検出信号は、励起光出力制御手段に報知され、この検出
信号により励起光出力制御手段は、励起光照射手段から
射出される励起光の出力を制御する。

【０００８】前記励起光の出力制御は、励起光照射手段
から励起光の射出を停止することができる。

【０００９】また、前記励起光の出力制御は、励起光照
射手段から射出される励起光の出力を所定の強度以下に
することとすることもできる。ここで、所定の強度と
は、励起光出射端と生体組織が接触した状態において
も、生体組織に損傷を及ぼさず、被験者に対して安全で
ある励起光の強度を意味する。

【００１０】また、本発明による蛍光撮像装置は、生体
組織に励起光を照射する励起光照射手段と、生体組織に
照明光を照射する照明光照射手段と、励起光の照射によ
り生体組織から発生する蛍光による蛍光像を撮像する蛍
光画像撮像手段と、照明光の照射により生体組織から反
射される通常像を撮像する通常画像撮像手段とを備える
蛍光撮像装置において、励起光照射手段の出射端と生体
組織との距離に相関するパラメータを検出する距離パラ
メータ検出手段と、パラメータに基いて励起光照射手段
から射出される励起光の出力を制御する励起光出力制御
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１１】本発明による蛍光撮像装置は、内視鏡先端
の励起光出射端と生体組織との距離に相関するパラメー
タを距離パラメータ検出手段により検出する。そして、
検出されたパラメータは、励起光出力制御手段に報知さ
れ、励起光出力制御手段は、このパラメータに基づき励
起光照射手段から射出される励起光の出力を制御する。

【００１２】前記パラメータは、蛍光画像撮像手段によ
り撮像された蛍光像の光強度に基づくものとすることが
できる。このとき、例えば、励起光出力制御手段では、
距離パラメータ検出手段により検出された蛍光像の光強
度、つまり、撮像された蛍光画像の各画素値の大きさ
が、所定の閾値以上である画素が、画像全体あるいは一
部の指定した画像の中で占める割合を算出する。そし
て、この割合が所定の閾値以上である場合には、励起光
照射手段から射出される励起光の出力を制御すればよ
い。

【００１３】また、蛍光画像の画像全体あるいは一部の
指定した画像の中でのピーク測光値（画素値の最大値）
を求め、この値が所定の閾値以上である場合には、励起
光照射手段から射出される励起光の出力を制御するよう
にしてもよい。

【００１４】また、前記パラメータは、通常画像撮像手
段により撮像された前記通常像の光強度に基づくものと
することもできる。このとき、例えば、励起光出力制御
手段では、距離パラメータにより検出された通常像の光
強度、つまり、撮像された通常画像の各画素値の大きさ
が、所定の閾値以上である画素が、画像全体あるいは一
部の指定した画像の中で占める割合を算出する。そし
て、この割合が所定の閾値以上である場合には、励起光
照射手段から射出される励起光の出力を制御すればよ
い。

【００１５】また、通常画像の画像全体あるいは一部の
指定した画像の中でのピーク測光値（画素値の最大値）
を求め、この値が所定の閾値以上である場合には、励起
光照射手段から射出される励起光の出力を制御するよう
にしてもよい。

【００１６】また、本発明による蛍光撮像装置は、生体
組織に参照光を照射する参照光照射手段と、参照光の照
射により生体組織から反射される反射像を撮像する反射
画像撮像手段とをさらに備え、パラメータを、反射画像
撮像手段により撮像された反射像の光強度に基づくもの
とすることもできる。このとき、励起光出力制御手段
は、距離パラメータ検出手段により検出された反射像の
光強度、つまり、撮像された反射画像の各画素値の大き
さが、所定の閾値以上である画素が、画像全体あるいは
一部の指定した画像の中で占める割合を算出する。そし
て、この割合が所定の閾値以上である場合には、励起光
照射手段から射出される励起光の出力を制御すればよ
い。

【００１７】または、反射画像の画像全体あるいは一部
の指定した画像の中でのピーク測光値（画素値の最大
値）を求め、この値が所定の閾値以上である場合には、
励起光照射手段から射出される励起光の出力を制御する
ようにしてもよい。

【００１８】また、励起光出力制御手段を、励起光照射
手段における励起光源の電流を制御する電流制御手段と
することができる。

【００１９】また、励起光制御手段は、励起光照射手段
から励起光の射出を停止することにより励起光の出力制
御をすることができる。

【００２０】また、励起光制御手段は、励起光照射手段
から射出される励起光の出力を所定の強度以下にするこ
とにより励起光の出力制御をすることができる。ここ
で、所定の強度とは、前記閾値条件における内視鏡先端
部と生体組織との距離において、生体組織に損傷を及ぼ
さず、被験者に対して安全である励起光の強度を意味す
る。

【００２１】

【発明の効果】上記のように構成された本発明による蛍
光撮像装置によれば、内視鏡先端部の励起光出射端と生
体組織が接触したことを検出し、その検出信号により励
起光照射手段からの励起光の出射を停止する、もしく
は、励起光の強度を励起光出射端と生体組織が接触した
状態においても、生体組織に損傷を及ぼさず、被験者に
対して安全である強度にすることにより、過剰な励起光
の照射に対する被験者の安全性を確保することができ
る。

【００２２】また、上記のように構成された本発明によ
る蛍光撮像装置によれば、内視鏡先端の励起光出射端と
生体組織との距離に相関するパラメータを検出し、その
パラメータに基づいて励起光照射手段から射出される励
起光の出力を停止する、もしくは、励起光の強度を生体
組織に損傷を及ぼさず、被験者に対して安全である強度
にすることにより、励起光出射端と生体組織との距離が
非常に近い場合において、励起光の照射に対する被験者
の安全性を確保することができる。

【００２３】また、前記パラメータを、蛍光像の光強度
または照明光の照射による通常像の光強度または参照光
の照射による反射像の光強度に基づくものとすることが
でき、そのことにより、装置が簡略化でき、また、コス
トを安価なものとすることができる。

【００２４】また、本発明による蛍光撮像装置は、蛍光
画像、通常画像または反射画像の光強度、つまり、各画
像の画素値の大きさが、所定の閾値以上である画素が、
画像全体あるいは一部の指定した画像において占める割
合を算出し、この割合が所定の閾値以上である場合に
は、励起光照射手段から射出される励起光の出力を停止
する、もしくは、励起光の強度を前記閾値条件における
内視鏡先端部と生体組織との距離において、生体組織に
損傷を及ぼさず、被験者に対して安全である強度にする
ことができ、前記閾値として適当な値を選ぶことによ
り、より信頼性高く被験者の安全性を確保することがで
きる。

【００２５】また、上記のような励起光の出力の制御を
行なうことにより、検出精度の悪化、もしくはコストの
増加を招くことなく、励起光の照射に対する被験者の安
全性を確保することができる。

【００２６】また、蛍光画像、反射画像または通常画像
の画像全体あるいは一部の指定した画像の中でのピーク
測光値（画素値の最大値）を求め、この値が所定の閾値
以上である場合には、励起光照射手段から射出される励
起光の出力を制御するようにした場合には、ピーク値ホ
ールド回路だけを設ければよいので、より簡単な構成で
上記のような励起光の制御を行なうことができる。

【００２７】さらに、管腔状の対象物の場合には、蛍光
画像、反射画像または通常画像の周辺部分の画像を指定
して上記ピーク測光値等を求めるようにすれば、より正
確に距離を反映した励起光の制御を行なうことができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を用いて説明する。図３は、本発明によ
る蛍光撮像装置を蛍光内視鏡装置に適用した概略構成を
示す図である。

【００２９】本実施の形態による蛍光内視鏡装置は、患
者の病巣と疑われる部位に挿入される内視鏡挿入部１０
０、通常画像用白色光Ｌｗおよび自家蛍光画像用励起光
Ｌｒをそれぞれ射出する２つの光源を備えた照明ユニッ
ト１１０と、この励起光により生体組織１０から発生し
た自家蛍光像Ｚｊを撮像し、デジタル値に変換して２次
元画像データとして出力する画像検出ユニット３００
と、画像検出ユニット３００から出力された２次元画像
データから距離補正等の演算を行い演算画像を算出し、
演算画像の各画素のデータについて、予め記憶されてい
る基準値と比較をして、比較結果に応じた信号を出力す
る画像演算ユニット４００と、通常画像をデジタル値に
変換して２次元画像データとし、その２次元画像データ
および画像演算ユニット４００の出力信号をビデオ信号
に変換して出力する表示信号処理ユニット５００と、内
視鏡挿入部１００の先端と生体組織１０が接触したこと
を検出した検出信号に応答して励起光の出力を制御する
励起光出力制御手段１２０と、各ユニットに接続され、
動作タイミングの制御を行う制御用コンピュータ２００
とから構成される画像信号処理部１、表示信号処理ユニ
ット５００で処理された信号を可視画像として表示する
モニタユニット６００、および励起光の照射を開始させ
るフットスイッチ１４０から構成されている。

【００３０】内視鏡挿入部１００ は、内部に先端まで
延びるライトガイド１０１ 、ＣＣＤケーブル１０２、
イメージファイバ１０３、検出信号ライン１３１ を備
えている。ライトガイド１０１ およびＣＣＤケーブル
１０２ の先端部、即ち内視鏡挿入部１００の先端部に
は、照明レンズ１０４ および対物レンズ１０５ を備え
ている。また、イメージファイバ１０３は石英ガラスフ
ァイバであり、その先端部には集光レンズ１０６を備え
ている。ＣＣＤケーブル１０２の先端部には、通常画像
用撮像素子１０７が接続され、その通常画像用撮像素子
１０７には、反射用プリズム１０８ が取り付けられて
いる。また、検出信号ライン１３１の先端部には、生体
組織１０との接触を検出する接触検出手段１３０を備え
ている。ライトガイド１０１は、多成分ガラスファイバ
である白色光ライトガイド１０１ａおよび石英ガラスフ
ァイバである励起光ライトガイド１０１ｂがバンドルさ
れ、ケーブル状に一体化されており、白色光ライトガイ
ド１０１ａおよび励起光ライトガイド１０１ｂは照明ユ
ニット１１０に接続されている。ＣＣＤケーブル１０２
の一端は、表示信号処理ユニット５００ に接続され、
イメージファイバ１０３の一端は、画像検出ユニット３
００ に接続され、検出信号ライン１３１の一端は、励
起光出力制御手段１２０へ接続されている。

【００３１】照明ユニット１１０は、通常画像用白色光
Ｌｗを発する白色光源１１１ 、その白色光源１１１に
電気的に接続された白色光源用電源１１２ 、白色光源
１１１から射出された白色光を集光する白色光用集光レ
ンズ１１３、蛍光画像用の励起光Ｌｒを発するＧａＮ系
半導体レーザ１１４およびそのＧａＮ系半導体レーザ１
１４に電気的に接続されている半導体レーザ用電源１１
５、ＧａＮ系半導体レーザ１１４から射出される励起光
を集光する励起光用集光レンズ１１６を備えている。

【００３２】画像検出ユニット３００ には、イメージ
ファイバ１０３が接続され、イメージファイバ１０３に
より伝搬された自家蛍光像Ｚｊを結像系に導く蛍光用コ
リメートレンズ３０１、自家蛍光像Ｚｊから励起光近傍
付近の波長をカットする励起光カットフィルタ３０２、
その励起光カットフィルタ３０２を透過した自家蛍光像
Ｚｊから所望の波長帯域を切り出す光学透過フィルタ３
０３、その光学透過フィルタ３０３を回転させるフィル
タ回転装置３０４、その光学透過フィルタ３０３を透過
した自家蛍光像Ｚｊを結像させる蛍光用集光レンズ３０
５、蛍光用集光レンズ３０５により結像された自家蛍光
像Ｚｊを撮像する蛍光画像用高感度撮像素子３０６、蛍
光画像用高感度素子３０６により撮像された自家蛍光像
Ｚｊをデジタル値に変換して２次元画像データとして出
力するＡＤ変換器３０７を備えている。

【００３３】上記光学透過フィルタ３０３は図４に示す
ような、２種類の光学フィルタ３０３ａおよび３０３ｂ
から構成され、光学フィルタ３０３ａは４３０ｎｍから
７３０ｎｍまでの波長の光を透過させるバンドパスフィ
ルタであり、光学フィルタ３０３ｂは４３０ｎｍから５
３０ｎｍの光を透過させるバンドパスフィルタである。

【００３４】画像演算ユニット４００は、デジタル化さ
れた自家蛍光画像信号データを記憶する画像データメモ
リ４０１、画像データメモリ４０１に記憶されたデータ
から病変組織であるか正常組織であるかの判定を行なう
ため、予め基準値ＲＥを記憶している基準値用メモリ４
０２、その画像データメモリ４０１に記憶された２つの
異なる波長帯域の画像の各画素値の比率に応じた演算を
行なって各画素の演算値を算出し、基準値用メモリ４０
２の基準値ＲＥと比較を行ない比較結果に応じた演算画
像を生成し出力する画像間演算部４０３を備えている。

【００３５】基準値ＲＥは、予め正常組織または病変組
織であることが明らかである生体組織の自家蛍光画像の
各画素のデータに基づいて設定された値である。

【００３６】表示信号処理ユニット５００は、通常画像
用撮像素子１０７で得られた映像信号をデジタル化する
ＡＤ変換器５０１、デジタル化された通常画像信号を保
存する通常画像データメモリ５０２、通常画像データメ
モリ５０２から出力された画像信号および画像間演算部
４０３の演算画像をビデオ信号に変換するビデオ信号処
理回路５０３を備えている。

【００３７】モニタユニット６００は、通常画像用モニ
タ６０１、演算画像用モニタ６０２を備えている。

【００３８】次に以上のように構成された本実施の形態
による蛍光撮像装置を適用した蛍光内視鏡装置の作用に
ついて説明する。

【００３９】まず、内視鏡挿入部１００は、照明光によ
る通常画像の表示により、体内の被測定部の生体組織１
０付近まで挿入される。次に、フットスイッチ１４０を
押すことにより励起光が照射され演算画像表示状態とな
る。まず、通常画像表示時の作用および演算画像表示時
の作用について説明する。

【００４０】演算画像表示時には、制御コンピュータ２
００からの信号に基づき、励起光源電源１１５が駆動さ
れ、ＧａＮ系半導体レーザ１１４から波長４１０nmの励
起光Ｌｒが射出される。励起光Ｌｒは、励起光用集光レ
ンズ１１６を透過し、励起光ライトガイド１０１ｂに入
射され、内視鏡挿入部１００の先端部まで導光された
後、照明レンズ１０４ から生体組織１０へ照射され
る。

【００４１】励起光Ｌｒを照射されることにより生じる
生体組織１０からの自家蛍光は、集光レンズ１０６ に
より集光され、イメージファイバ１０３の先端に入射さ
れ、イメージファイバ１０３ を経て、励起光カットフ
ィルタ３０２に入射する。

【００４２】励起光カットフィルタ３０２を透過した自
家蛍光は、光学透過フィルタ３０３に入射される。な
お、励起光カットフィルタ３０２は、波長４２０ｎｍ以
上の全蛍光を透過するロングパスフィルタである。励起
光Ｌｒの波長は４１０ｎｍであるため、生体組織１０で
反射された励起光は、この励起光カットフィルタ３０２
でカットされ、光学透過フィルタ３０３へ入射すること
はない。

【００４３】制御コンピュータ２００により、フィルタ
回転装置３０４が駆動され、自家蛍光像Ｚｊは、光学フ
ィルタ３０３ａまたは３０３ｂを透過した後、蛍光用集
光レンズ３０５により結像され、蛍光画像用高感度撮像
素子３０６により撮像され、蛍光画像用高感度撮像素子
３０６からの映像信号はＡＤ変換回路３０７へ入力さ
れ、デジタルデータに変換された後、画像データメモリ
４０１に保存される。

【００４４】画像間演算部４０３では、画像データメモ
リ４０１に保存された各画像の各画素値の比率に応じた
演算を行って、その演算値と基準値メモリ４０２に予め
保存された基準値ＲＥとの比較を行い、各画素につい
て、正常組織であるか病変組織であるかの判定を行い、
その判定に基づいた演算画像を算出し、生成する。基準
値メモリ４０２に保存された基準値ＲＥは、予め正常組
織または病変組織であることが明らかである生体組織か
ら算出された画素値であり、正常組織であるか病変組織
であるかの判定は、この基準値ＲＥに対して、各画像の
各画素値の比率に応じて算出された演算値が大きいか小
さいかにより行われる。

【００４５】演算画像は、演算画像用モニタ６０２によ
り表示される。演算値が基準値ＲＥより小さい場合と、
演算値が基準値ＲＥより大きい場合とで、測定された領
域の表示色を変えることにより、測定者は、比較結果を
瞬時に認識可能となる。

【００４６】次に、通常画像表示時の作用を説明する。
通常画像表示時には、制御コンピュータ２００からの信
号に基づき白色光源電源１１２ が駆動され、白色光源
１１１から白色光Ｌｗが射出される。白色光Ｌｗは、白
色光用集光レンズ１１３ を経て白色光ライトガイド１
０１ａに入射され、内視鏡挿入部１００の先端部まで導
光された後、照明レンズ１０４から生体組織１０へ照射
される。白色光Ｌｗの反射光は対物レンズ１０５によっ
て集光され、反射用プリズム１０８に反射して、通常画
像用撮像素子１０７に結像される。通常画像用撮像素子
１０７からの映像信号はＡＤ変換器５０１へ入力され、
デジタル化された後、通常画像データメモリ５０２に保
存される。その通常画像データメモリ５０２により保存
された通常画像信号は、ビデオ信号処理回路５０３によ
ってＤＡ変換後に通常画像用モニタ６０１に入力され、
そのモニタ６０１に可視画像として表示される。上記一
連の動作は、制御コンピュータ２００によって制御され
る。

【００４７】そして、演算画像表示中、つまり励起光照
射中に、内視鏡挿入部１００の先端が生体組織１０に接
触した場合、接触検出手段１３０により接触したことが
検出され、その検出信号は、検出信号ライン１３１を通
じて励起光出力制御手段１２０に出力される。励起光出
力制御手段１２０は、この検出信号により、励起光の照
射を停止する、もしくは、励起光の強度を励起光出射端
と生体組織１０が接触した状態においても、生体組織１
０に損傷を及ぼさず、被験者に対して安全である強度に
するよう制御用コンピュータ２００に制御信号を送り、
制御用コンピュータ２００により励起光の出力が制御さ
れる。その後、フットスイッチ１４０を押すことによ
り、再び通常の励起光の照射が可能となる。

【００４８】上記のように構成された本発明による蛍光
撮像装置を適用した蛍光内視鏡装置によれば、内視鏡挿
入部１００の先端部と生体組織１０が接触したことを検
出し、その検出信号により内視鏡挿入部１００の励起光
出射端からの励起光の出射を停止する、もしくは、励起
光の強度を励起光出射端と生体組織１０が接触した状態
においても、生体組織１０に損傷を及ぼさず、被験者に
対して安全である強度にすることにより、過剰な励起光
の照射に対する被験者の安全性を確保することができ
る。

【００４９】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図５は、本発明による蛍光撮像装置を蛍光内
視鏡装置に適用した概略構成を示す図である。なお、図
３に示す第１の実施の形態と同等の要素についての説明
は、特に必要のない限り省略する。

【００５０】本実施の形態による蛍光内視鏡装置は、上
記第１の実施形態における接触検出手段１３０および検
出信号ライン１３１を除き、撮像された蛍光画像の画素
のデータを内視鏡挿入部１００と生体組織１０との距離
に相関したパラメータとして検出する距離パラメータ検
出手段７０１と、このパラメータに基いて励起光の出力
を停止する、もしくは、励起光の強度を生体組織に損傷
を及ぼさず、被験者に対して安全である強度にする励起
光出力制御手段７０２とからなる励起光出力制御ユニッ
ト７００とを備えたものである。

【００５１】次に以上のように構成された本実施の形態
による蛍光内視鏡装置の作用について説明する。

【００５２】まず、内視鏡挿入部１００は、照明光によ
る通常画像の表示により、体内の被測定部の生体組織１
０付近まで挿入される。次に、フットスイッチ１４０を
押すことにより励起光が照射され、演算画像表示状態と
なる。なお、励起光照射開始時の励起光の出力は、内視
鏡先端部の励起光出射端と被測定部の生体組織との距離
が如何なる距離である場合でも生体組織の損傷を与え
ず、被験者に対して安全な強度であるとする。

【００５３】そして、演算画像表示中、撮像された蛍光
画像の画素のデータは、距離パラメータ検出手段７０１
により検出される。その検出データは、励起光出力制御
手段７０２に出力され、励起光出力制御手段７０２で
は、この検出データ、つまり、蛍光画像の各画素値の大
きさについて、所定の閾値以上である画素が、画像全体
あるいは一部の指定した画像の中で占める割合を算出す
る。そして、この割合が所定の閾値以上である場合に
は、励起光の照射を停止する、もしくは、前記閾値条件
における内視鏡先端部と生体組織１０との距離におい
て、生体組織１０に損傷を及ぼさず、被験者に対して安
全である強度にするよう制御用コンピュータ２００に制
御信号を送り、制御用コンピュータ２００により励起光
の出力が制御される。その後、フットスイッチを押すこ
とにより再び通常の励起光の照射が可能となる。その他
の作用は、第１の実施の形態と同様である。

【００５４】上記のように構成された本発明による蛍光
撮像装置を適用した蛍光内視鏡装置によれば、内視鏡挿
入部１００の励起光出射端と生体組織１０との距離に相
関するパラメータ（本実施の形態では、蛍光像の光強
度）を検出し、そのパラメータに基づいて励起光出射端
から射出される励起光の出力を停止する、もしくは、励
起光の強度を生体組織１０に損傷を及ぼさず、被験者に
対して安全である強度にすることにより、励起光出射端
と生体組織１０との距離が非常に近い場合において、励
起光の照射に対する被験者の安全性を確保することがで
きる。

【００５５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。その構成は、図４および図５に示す第２の実
施の形態とほぼ同様であるため、異なる要素のみ図４お
よび図５内に要素番号を記載し、説明を行なう。なお、
第２の実施の形態と同等の要素についての説明は、特に
必要のない限り省略する。

【００５６】本実施の形態による蛍光内視鏡装置は、上
記第２の実施の形態の、白色光源１１１を参照光源とし
て利用し、画像検出ユニット８００は、光学透過フィル
タ３０３の代わりに光学透過フィルタ８０１を備えたも
のである。白色光源１１１から射出される白色光Ｌｗに
は、参照光Ｌｓとして利用できる波長帯域の光が含まれ
ているため、参照光源として利用できる。

【００５７】また、光学透過フィルタ８０１は、蛍光画
像を透過する光学フィルタ８０１aおよび参照画像を透
過する光学フィルタ８０１ｂとから構成され、光学フィ
ルタ８０１ａは、４３０ｎｍから７３０ｎｍまでの波長
の光を透過させるバンドパスフィルタであり、光学フィ
ルタ８０１ｂは、参照光の波長帯域である７５０ｎｍか
ら９００ｎｍまでの光を透過させるバンドパスフィルタ
である。

【００５８】また、第２の実施の形態における距離パラ
メータ検出手段７０１にて、参照光の照射により撮像さ
れる反射画像の画素のデータを内視鏡挿入部１００と生
体組織１０との距離に相関したパラメータとして検出す
るようにしたものである。

【００５９】次に、上記のように構成された本実施の形
態による蛍光内視鏡装置の作用について説明する。

【００６０】まず、内視鏡挿入部１００は、照明光によ
る通常画像の表示により、体内の被測定部の生体組織１
０付近まで挿入される。次に、フットスイッチ１４０を
押すことにより励起光が照射され、演算画像表示状態と
なる。

【００６１】ここで、自家蛍光画像と参照画像を用いて
演算画像を表示する場合の作用について説明する。演算
画像表示時には、制御コンピュータ２００からの信号に
基づき、白色光源電源１１２が駆動され、白色光Ｌｗが
射出される。この白色光Ｌｗには、波長帯域が７５０ｎ
ｍから９００ｎｍまでの参照光Ｌｓが含まれる。参照光
Ｌｓを含む白色光Ｌｗは、レンズ１１３を透過し、白色
光ライトガイド１０１ａに入射され、内視鏡先端部まで
導光された後、照明レンズ１０４ から生体組織１０へ
照射される。

【００６２】参照光Ｌｓを含む白色光Ｌｗを照射される
ことにより生じる生体組織１０からの反射光は、集光レ
ンズ１０６により集光され、イメージファイバ１０３の
先端に入射され、イメージファイバ１０３を経て、励起
光カットフィルタ３０２に入射する。励起光カットフィ
ルタ３０２を透過した蛍光は、光学透過フィルタ８０１
に入射される。

【００６３】制御用コンピュータ２００により、フィル
タ回転装置３０４が駆動され、参照画像Ｚｓは、光学フ
ィルタ８０１ｂを透過した後、蛍光用集光レンズ３０５
により結像され、蛍光画像用高感度撮像素子３０６によ
り撮像され、蛍光画像用高感度撮像素子３０６からの映
像信号はＡＤ変換回路３０７へ入力され、デジタルデー
タに変換された後、画像データメモリ４０１に保存され
る。この時、光学フィルタ８０１ｂでは、白色光Ｌｗに
含まれる参照光Ｌｓの照射により生体組織１０から反射
される反射光による参照画像Ｚｓのみを透過する。ま
た、画像データメモリ４０１には、自家蛍光画像データ
が保存されている領域とは異なる領域に保存される。自
家蛍光画像が、画像データメモリ４０１に記憶されるま
での作用については、第１の実施の形態と同様である。

【００６４】画像間演算部４０３では、画像データメモ
リ４０１に保存された自家蛍光画像と参照画像の各画素
値の比率に応じた演算を行なって、その演算値と基準値
用メモリ４０２に予め保存された基準値ＲＥ'との比較
を行い、各画素について、正常組織であるか病変組織で
あるかの判定を行い、その判定に基づいた演算画像を算
出し、生成する。基準値ＲＥ' は、予め正常組織または
病変組織であることが明らかである生体組織の自家蛍光
画像と参照画像の各画素のデータに基づいて設定された
値である。

【００６５】そして、演算画像表示中、撮像された反射
画像の画素のデータは、距離パラメータ検出手段７０１
により検出される。その検出データは、励起光出力制御
手段７０２に出力され、励起光出力制御手段７０２で
は、この検出データ、つまり、反射画像の各画素値の大
きさについて、所定の閾値以上である画素が、画像全体
あるいは一部の指定した画像の中で占める割合を算出す
る。そして、この割合が所定の閾値以上である場合に
は、励起光の照射を停止する、もしくは、前記閾値条件
における内視鏡先端部と生体組織との距離において、生
体組織に損傷を及ぼさず、被験者に対して安全である強
度にするよう制御用コンピュータ２００に制御信号を送
り、制御用コンピュータ２００により励起光の出力が制
御される。その後、フットスイッチ１４０を押すことに
より、再び通常の励起光の照射が可能となる。その他の
作用は第２の実施の形態と同様である。

【００６６】なお、上記実施の形態では、白色光源１１
１を参照光源としても利用しているため励起光強度を所
定の強度に制御する場合には、同時に参照光、つまり白
色光の強度も制御することが望ましい。この場合、白色
光源１１１としてハロゲンランプやＸｅランプなどを使
用した場合には、例えば、白色光源１１１と白色光用集
光レンズ１１３の間にフィルターや開口絞りなどを設
け、これを制御することにより白色光の強度を制御する
ようにすればよい。

【００６７】上記のように構成された本発明による蛍光
撮像装置を適用した蛍光内視鏡装置によれば、明瞭な参
照画像に基づいた距離パラメータを用いることにより、
励起光出射端と生体組織１０との距離を推測するため、
第２の実施の形態における効果に加え、より高精度にて
励起光の出力を制御することができる。

【００６８】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。図６は、本発明による蛍光撮像装置を適用し
た蛍光内視鏡装置の概略構成を示す図である。なお、第
３の実施の形態と同等の要素についての説明は、特に必
要のない限り省略する。

【００６９】本実施の形態による蛍光内視鏡装置は、第
３の実施の形態における距離パラメータ検出手段７０１
を、白色光の照射により撮像される通常画像の画素のデ
ータを内視鏡挿入部１００と生体組織１０との距離に相
関したパラメータとして検出する距離パラメータ検出手
段９０１としたものである。次に以上のように構成され
た本実施の形態による蛍光内視鏡装置の作用について説
明する。

【００７０】まず、内視鏡挿入部１００は、照明光によ
る通常画像の表示により、体内の被測定部の生体組織付
近まで挿入される。次に、フットスイッチ１４０を押す
ことにより励起光が照射され、演算画像表示状態とな
る。

【００７１】そして、演算画像表示中、撮像された通常
画像の画素のデータは、距離パラメータ検出手段９０１
により検出される。その検出データは、励起光出力制御
手段９０２に出力され、励起光出力制御手段９０２で
は、この検出データ、つまり、通常画像の各画素値の大
きさについて、所定の閾値以上である画素が、画像全体
あるいは一部の指定した画像の中で占める割合を算出す
る。そして、この割合が所定の閾値以上である場合に
は、励起光の照射を停止する、もしくは、前記閾値条件
における内視鏡先端部と生体組織との距離において、生
体組織に損傷を及ぼさず、被験者に対して安全である強
度にするよう制御用コンピュータ２００に制御信号を送
り、制御用コンピュータ２００により励起光の出力が制
御される。その後、フットスイッチ１４０を押すことに
より、再び励起光の照射は可能となる。その他の作用
は、第３の実施の形態と同様である。

【００７２】上記のように構成された本発明による蛍光
撮像装置を適用した蛍光内視鏡装置によれば、第３の実
施の形態における効果と同様の効果を得ることができ
る。

【００７３】また、上記本発明による各実施の形態にお
いて、励起光の出力制御は半導体レーザ用電源における
直接電流制御により行なうことができる。このような電
流制御による励起光の出力制御を行うことにより装置構
成を簡略化することができる。また、高速応答可能な電
流の直接変調方式を用いることにより対象物が近づき過
ぎた場合の安全性も確保でき、さらに対象物が離れた場
所に速やかに元の励起光量に復帰可能なため使用者の操
作性を向上することができる。

【００７４】また、励起光源として半導体レーザではな
く水銀ランプなどを使用することもでき、この場合、励
起光の出力制御は、例えば、励起光源と励起光用集光レ
ンズとの間にフィルターや開口絞りなどを設け、これを
制御することにより行なうことができる。

【００７５】また、上記本発明による各実施の形態につ
いて、イメージファイバ１６３は、石英ファイバではな
く、多成分ガラスファイバにすることができる。このと
き、多成分ガラスファイバに励起光が入射すると蛍光を
発するので、図７に示されるとおり（第１の実施の形態
における接触検出手段および検出信号ラインは図示省略
する。）、励起光カットフィルタ１６１を、画像信号処
理部内ではなく、集光レンズ１０６とイメージファイバ
１６３の自家蛍光像入射端との間に設置する必要があ
る。石英ファイバから多成分ガラスファイバにすること
により、コストを低減することができる。

【００７６】また、本発明による蛍光撮像装置は、生体
組織に予め吸収させていた蛍光診断薬に励起光を照射し
た際に発生する蛍光を検出する装置にも適用することが
できる。

【００７７】また、本発明による蛍光撮像装置は、励起
光の照射による蛍光を用いた腹腔鏡やコルポスコープに
も適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自家蛍光の蛍光スペクトルの強度分布を示す説
明図

【図２】内視鏡先端の励起光出射端と被測定部との距離
に対する被測定部の照射される励起光のエネルギー密度
を示す図

【図３】本発明の第１の実施の形態による蛍光内視鏡装
置の概略構成図

【図４】上記第１、第２、第３および第４の具体的な実
施の形態の蛍光内視鏡装置に使用される光学透過フィル
タの概略構成図

【図５】本発明の第２、第３の実施の形態による蛍光内
視鏡装置の概略構成図

【図６】本発明の第４の実施の形態による蛍光内視鏡装
置の概略構成図

【図７】上記第１、第２、第３および第４の実施の形態
による蛍光内視鏡装置において、イメージファイバを多
成分ガラスファイバにしたときの内視鏡挿入部の概略構
成図

【符号の説明】

１ 画像信号処理部 １０ 生体組織 １００、１５０、１６０ 内視鏡挿入部 １０１ ライトガイド １０１ａ 白色光ライトガイド １０１ｂ 励起光ライトガイド １０２ ＣＣＤケーブル １０３、１６３ イメージファイバ １０４ 照明レンズ １０５ 対物レンズ １０６ 集光レンズ １０７ 通常画像用撮像素子 １０８ 反射用プリズム １１０ 照明ユニット １１１ 白色光源 １１２ 白色光源用電源 １１３ 白色光用集光レンズ １１４ ＧａＮ系半導体レーザ １１５ 半導体レーザ用電源 １１６ 励起光用集光レンズ １２０、７０２、９０２ 励起光出力制御手段 １３０ 接触検出手段 １３１ 検出信号ライン １４０ フットスイッチ １６１ 励起光カットフィルタ ２００ 制御用コンピュータ ３００、８００ 画像検出ユニット ３０１ 蛍光用コリメートレンズ ３０３、８０１ 光学透過フィルタ ３０３ａ、３０３ｂ、８０１ａ、８０１ｂ 光学フィ
ルタ ３０４ フィルタ回転装置 ３０５ 蛍光用集光レンズ ３０６ 蛍光画像用高感度撮像素子 ３０７、５０１ ＡＤ変換器 ４００ 画像演算ユニット ４０１ 画像データメモリ ４０２ 基準値用メモリ ４０３ 画像間演算部 ５００ 表示信号処理ユニット ５０２ 通常画像データメモリ ５０３ ビデオ信号処理回路 ６００ モニタユニット ６０１ 通常画像用モニタ ６０２ 演算画像用モニタ ７００、９００ 励起光出力制御ユニット ７０１、９０１ 距離パラメータ検出手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 23/26 Ｇ０２Ｂ 23/26 Ｂ Ｆターム(参考） 2G043 AA03 BA16 CA05 EA01 FA01 FA05 GA04 GB18 GB19 HA01 HA05 JA03 KA01 KA02 KA05 KA09 LA03 NA06 2H040 BA11 BA23 CA04 CA10 GA02 4C061 BB05 CC06 HH51 JJ11 LL02 LL03 LL08 MM01 NN01 NN05 NN10 QQ02 QQ04 QQ07 QQ09 QQ10 RR02 RR03 RR05 RR15 RR22 RR24 SS11 SS21 VV04 WW08 WW17

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体組織に励起光を照射する励起光照射
   手段と、前記生体組織に照明光を照射する照明光照射手
   段と、前記励起光の照射により前記生体組織から発生す
   る蛍光による蛍光像を撮像する蛍光画像撮像手段と、前
   記照明光の照射により前記生体組織から反射される通常
   像を撮像する通常画像撮像手段とを備える蛍光撮像装置
   において、 前記励起光照射手段の出射端と前記生体組織との接触を
   検出する接触検出手段と、 該接触検出手段の検出信号に応答して、前記励起光照射
   手段から射出される前記励起光の出力を制御する励起光
   出力制御手段とを備えたことを特徴とする蛍光撮像装
   置。
2. 【請求項２】 生体組織に励起光を照射する励起光照射
   手段と、前記生体組織に照明光を照射する照明光照射手
   段と、前記励起光の照射により前記生体組織から発生す
   る蛍光による蛍光像を撮像する蛍光画像撮像手段と、前
   記照明光の照射により前記生体組織から反射される通常
   像を撮像する通常画像撮像手段とを備える蛍光撮像装置
   において、 前記励起光照射手段の出射端と前記生体組織との距離に
   相関するパラメータを検出する距離パラメータ検出手段
   と、 前記パラメータに基いて前記励起光照射手段から射出さ
   れる前記励起光の出力を制御する励起光出力制御手段と
   を備えたことを特徴とする蛍光撮像装置。
3. 【請求項３】 前記パラメータが、前記蛍光画像撮像手
   段により撮像される前記蛍光像の光強度に基づくもので
   あることを特徴とする請求項２記載の蛍光撮像装置。
4. 【請求項４】 前記パラメータが、前記蛍光画像撮像手
   段により撮像された蛍光画像の画像全体または所定の画
   像領域の画素値に基づくものであることを特徴とする請
   求項３記載の蛍光撮像装置。
5. 【請求項５】 前記パラメータが、前記通常画像撮像手
   段により撮像された前記通常像の光強度に基づくもので
   あることを特徴とする請求項２記載の蛍光撮像装置。
6. 【請求項６】 前記パラメータが、前記通常画像撮像手
   段により撮像された通常画像の画像全体または所定の画
   像領域の画素値に基づくものであることを特徴とする請
   求項５記載の蛍光撮像装置。
7. 【請求項７】 前記生体組織に参照光を照射する参照光
   照射手段と、前記参照光の照射により前記生体組織から
   反射される反射像を撮像する反射画像撮像手段とをさら
   に備え、 前記パラメータが、前記反射画像撮像手段により撮像さ
   れた前記反射像の光強度に基づくものであることを特徴
   とする請求項２記載の蛍光撮像装置。
8. 【請求項８】 前記パラメータが、前記反射画像撮像手
   段により撮像された反射画像の画像全体または所定の画
   像領域の画素値に基づくものであることを特徴とする請
   求項７記載の蛍光撮像装置。
9. 【請求項９】 前記励起光出力制御手段が、前記励起光
   照射手段における励起光源の電流を制御する電流制御手
   段であることを特徴とする請求項１から８いずれか１項
   記載の蛍光撮像装置。
10. 【請求項１０】 前記励起光の出力制御が、前記励起光
    照射手段から励起光の射出を停止することであることを
    特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の蛍光撮像
    装置。
11. 【請求項１１】 前記励起光の出力制御が、前記励起光
    照射手段から射出される励起光の出力を所定の強度以下
    にするものであることを特徴とする請求項１から１０い
    ずれか１項記載の蛍光撮像装置。