JP2005087450A - 蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受光する参照光の反射光及び自家蛍光の光量を最適化することができる蛍光観察内視鏡システムを、提供する。
【解決手段】第１光路上には、励起光成分を断続的に通過させる第１ロータリーシャッタ，及び、第１絞り機構が配置されている。第２光路上には、励起光成分が通過していない時間に白色光及び参照光を連続的に通過させる第２ロータリーシャッタ，及び、第２絞り機構が配置される。第１光路及び第２光路は、第１ビームスプリッタによって合成される。これら光が照射された被検体の像は、撮像素子２０によって撮像される。通常観察モード下では、撮像素子２０から出力された映像信号は、そのままビデオ信号に変換される。第１絞り機構は、励起光照射時に撮像素子から出力された映像信号の輝度値に基づいて調整され、第２絞り機構は、参照光照射時に撮像素子から出力された参照光映像信号の輝度に基づいて調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体から発せられる自家蛍光に基づいて被検者の体腔内を撮像して、病変部位を示す映像信号を出力する蛍光観察内視鏡システム，及び、このような蛍光観察内視鏡システムにおいて内視鏡とともに用いられる蛍光観察内視鏡用光源装置に、関する。

生体に対して特定波長の励起光を照射すると、生体から蛍光が発せられることが知られている(この蛍光は「自家蛍光」と言われる)。さらに、自家蛍光の強度（特に、緑光領域の強度）は生体の病変組織(腫瘍,癌)から発生するものの方が正常組織から発生するものよりも低いので、画像として表されると、病変組織を内包した病変部位が正常組織のみからなる正常部位よりも暗く表示されることも、知られている。

このような知識をベースに、内視鏡を通じて生体の自家蛍光を撮像し、生体が正常であるか異常であるかの診断に供される蛍光観察画像を表示する自家蛍光観察装置が、提案されている。例えば、図９に示された従来の蛍光観察内視鏡システムは、従来の内視鏡（電子内視鏡）及び光源プロセッサ装置（電子内視鏡から出力された映像信号を処理してビデオ信号として出力するプロセッサを備えた光源装置）を流用して、蛍光観察を可能としたものである。

図９において、この蛍光内視鏡システム１は、一般的ハードウェア構成を有する電子内視鏡１１１，光源プロセッサ装置１１２及びモニター１１５，電子内視鏡１１１の鉗子チャンネル１１１ａに挿通されるファイバプローブ１１０，このファイバプローブ１１０の基端面に紫外帯域の励起光及び可視帯域の参照光を交互に導入するとともにこれら光の導入に同期して光源プロセッサ装置１１２から得られた映像信号に対して画像処理を施すことによって病変部位を示す蛍光観察映像信号を出力する光源装置１１３，光源プロセッサ装置１１２から出力された映像信号（通常の可視観察像を表すカラー映像信号である通常観察映像信号）及び光源装置１１３から出力された映像信号（蛍光観察映像信号）の何れか一方を選択してモニター１１５に伝送する映像セレクター１１４，並びに、光源プロセッサ装置１１２，光源装置１１３及び映像セレクター１１４に接続され、操作者によって操作されることによって蛍光内視鏡システムの動作モードを「通常観察モード」又は「蛍光観察モード」に切り換える画像切換信号入力部１１６とから、構成される。

電子内視鏡１１１は、被検者の体腔内に挿入されるために可撓管から構成される体腔内挿入部１１１ｂ，この体腔内挿入部１１１ｂの基端に取り付けられた操作部１１１ｃ，及び、この操作部１１１ｃの側面から延出したライトガイド可撓管１１１ｄから、構成されている。そして、体腔内挿入部１１１ｂの先端面には、対物レンズ１１７及び配光レンズ１１８が嵌め込まれているとともに、鉗子チャンネル１１１ａの先端が開口している。体腔内挿入部１１１ｂにおける対物レンズ１１７の内側には、対物レンズ１１７側から順に、励起光カットフィルタ１１９及び撮像素子（モノクロＣＣＤ）１２０が組み込まれている。同様に、配光レンズ１１８の内側には、ライトガイド（ファイババンドル）１２１の先端が配置されている。そして、撮像素子１２０が出力した映像信号を伝達するための信号線１２２，及び、ライトガイド１２１は、ともに、体腔内挿入部１１１ｂから操作部１１１ｃを経て、ライトガイド可撓管１１１ｄの基端まで達している。また、操作部１１１ｃの他の側面には、上述した鉗子チャンネル１１１ａの基端側開口である鉗子口１１１ｅが設けられている。

光源プロセッサ装置１１２のハウジング側面には、電子内視鏡１１１のライトガイド可撓管１１１ｄの基端が着脱自在に装着されるソケット（図示略）が設けられている。

そして、光源プロセッサ装置１１２の内部には、当該ソケットに装着されたライトガイド可撓管１１１ｄ内のライトガイド１２１の中心軸の延長線に沿って順番に、ＲＧＢ回転ホイール１２３，集光レンズ１２４，赤外カットフィルター１２５及び光源１２６が、配置されている。光源１２６は、電源回路１２７から駆動電力の供給を受けて白色の照明光を発するランプ及びこの照明光を平行光として反射する回転楕円面状のリフレクタから、構成されている。赤外カットフィルター１２５は、光源１２６から発した照明光から赤外帯域成分を除去するための光学フィルターである。集光レンズ１２４は、平行光として進行する照明光を、ライトガイド１２１の基端面に収束させるためのレンズである。ＲＧＢ回転ホイールは、夫々１２０度の中心角を有する扇形の赤，緑，青各色のフィルターが同一円周上に嵌め込まれた円板であり、ドライバー回路１２８から電流が供給されるモータにより、各フィルターが照明光の光路中に順次挿入されるように、回転駆動される。

さらに、光源プロセッサ装置１１２の内部には、上記ソケットにライトガイド可撓管１１１ｄが装着された時に信号線１２２を経て撮像素子１２０に導通する初段信号回路１２９と、この初段信号回路１２９に接続された映像信号処理回路１３０と、電源回路１２７，初段信号処理回路１２９及び映像信号処理回路１３０に夫々接続されたシステムコントロール部１３１とが、内蔵されている。初段信号処理回路１２９は、撮像素子１２０から入力された映像信号にＡ／Ｄ変換，γ補正等の処理を施す回路である。映像信号処理回路１３０は、赤色光，緑色光及び青色光が夫々ライトガイド１２１に入射されている期間に夫々初段信号処理回路１２９から入力された３フィールドの映像信号に基づいてＲＧＢカラー信号からなる映像信号（通常観察映像信号）を合成し、さらに、モニター１１５の要求する形式に変換して出力する回路である。システムコントロール部１３１は、各回路１２７〜１３０に対してタイミング信号を送ることによって互いに同期を取って動作させる回路である。なお、システムコントロール部１３１には、光源装置１１３から「蛍光観察モード」が指示されている場合に、電源回路１２７に対して光源１２６への電源供給を停止させ、映像信号処理回路１３０に対して処理前の映像信号をそのまま光源装置１１３へ転送させ、「通常観察モード」が指示されている場合に、電源回路１２７に対して光源１２６へ電源を供給させるファームウェアが、事前に追加インストールされている。

ファイバープローブ１１０は、多数の石英ガラスファイバー（又はプラスチックファイバー）を束ねてシリコンチューブを被覆した構造を有するとともに、鉗子チャンネル１１１ａの長さよりも十分に長い全長を有している。このファイバープローブ１１０の基端は、光源装置１１３内に挿入されて固定されている。

光源装置１１３内には、上述したようにして固定されたファイバープローブ１１０の中心軸の延長線に沿って順番に、シャッタ１３３及び集光レンズ１３４が配置されている。この集光レンズ１３４の光軸上には、さらに、当該光軸に対して４５度傾いて配置された参照光反射ミラー１３５，第１回転シャッター１３６，参照光反射ミラー１３５と平行な第１全反射ミラー１３７が、順番に配置されている。この第１全反射ミラー１３７によって折り曲げられた光軸上には、励起光透過フィルタ１４１，励起光反射ミラー１４２が、順番に配置されている。一方、参照光反射ミラー１３５によって９０度折り曲げて分岐された光軸上には、第２回転シャッター１３８，参照光反射ミラー１３５と平行な第２全反射ミラー１３９が、順番に配置されている。この第２反射ミラー１３９によって折り曲げられた光軸上には、参照光透過フィルター１４０，上記励起光反射ミラー１４２，コリメータレンズ１４３，ランプ１４４，リフレクタ１４５が、順番に配置されている。ランプ１４４は、電源回路１５０によって電源が供給されると白色光を発する。リフレクタ１４５は、ランプ１４４から後方へ発した光束を１８０度折り返す半球状ミラーである。コリメータレンズ１４３は、ランプ１４４から前方へ発した光束及びリフレクタ１４５によって折り返された光束を平行光束に変換するレンズである。励起光反射ミラー１４２は、コリメータレンズ１４３から射出された平行光束（即ち、白色照明光）中の可視光成分を透過するとともに紫外光成分を反射するダイクロイックミラーである。励起光透過フィルタ１４１は、励起光反射ミラー１４２によって反射された光から自家蛍光を生じさせるに適切な波長域成分（励起光）のみを透過するフィルターである。第１回転シャッター１３６は、励起光を１／２周期づつ断続的に通過させるロータリーシャッターである。一方、参照光透過フィルタ１４０は、励起光反射ミラー１４２を透過した白色照明光から赤色光成分（参照光）のみを透過するフィルターである。第２回転シャッター１３８は、参照光を１／２周期づつ断続的に通過させるロータリーシャッターである。参照光反射ミラー１３５は、励起光を透過するとともに参照光を反射するダイクロイックミラーである。集光レンズ１３４は、平行光として入射した励起光及び参照光を夫々ファイバプローブ１１０の基端面に集光するレンズである。シャッタ１３３は、ソレノイド１４６によって集光レンズ１３４とファイバプローブ１１０との間の光路に挿脱されることにより、励起光及び参照光のファイバプローブ１１０への入射を選択的に遮断する。上述した第１回転シャッター１３６及び第２回転シャッター１３８は、相互に１８０度ずれた位相差にて同期回転するように、ドライバー回路１４７によって駆動される。

電源回路１５０，ソレノイド１４６及びドライバー回路１４７は、夫々、システムコントロール部１４８に接続されている。このシステムコントロール部１４８は、更に、画像処理回路１４９，上記画像切換信号入力部１１６及び光源プロセッサ装置１１２のシステムコントロール部１３１に、接続されている。システムコントロール部１４８は、画像切換信号入力部１１６による動作モード切替の指示を光源プロセッサ装置１１２のシステムコントロール部１３１に転送するとともに、「通常観察モード」が指示されている場合には、ソレノイド１４６に対してシャッタ１３３を光路に挿入させて励起光及び参照光を遮光させ、「蛍光観察モード」が指示されている場合には、ソレノイド１４６に対してシャッタを光路から退避させて励起光及び参照光をファイバプローブ１１０に入射させるとともに、光源プロセッサ装置１１２から受信した映像信号を画像処理部１４９に転送して画像処理を行わせる。画像処理部１４９は、ファイバプローブ１１０に参照光が入射されている間に受信した映像信号及び励起光が入射されている間に受信した映像信号の輝度値同士を各画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている全画素を特定色で表す映像信号（蛍光観察映像信号）を生成し、モニター１１５が要求する形式に変換して出力する。

映像セレクター１１４は、光源プロセッサ装置１１２の映像信号処理回路１３０，光源装置１１３の画像処理部１４９及び画像切換信号入力部１１６に接続され、画像切換信号入力部１１６から「通常観察モード」が指示された時には、光源プロセッサ装置１１２の映像信号処理回路１３０から出力された通常観察映像信号を選択して、モニター１１５に伝送し、「蛍光観察モード」が指示された時には、光源装置１１３の画像処理部１４９から出力された蛍光観察映像信号を選択して、モニター１１５に伝送する。

モニター１１５は、伝送された通常観察映像信号に基づくカラー画像（通常観察画像）又は蛍光観察映像信号に基づくモノクロ画像（自家蛍光画像）を表示する。

なお、以上のような従来の蛍光観察内視鏡システムは、例えば、下記特許文献１にも開示されている。
特表２００２−５３５０２５号公報

しかしながら、上述した従来の蛍光観察内視鏡システムにおいては、ファイバプローブ１１０の基端に入射される励起光及び参照光の光量は、各回転シャッター１３６，１３８の開度（開口面積），及び、これら回転シャッター１３６，１３８を各光が通過する時間幅のみに依って定まっていたので、ファイバープローブ１１０への入射光量，従ってファイバープローブ１１０から射出される光量を調整することは、不可能であった。つまり、各回転シャッター１３６，１３８の開度は、円盤を高速で回転させるという構造上一定とせざるを得ないし、各回転シャッター１３６，１３８の回転速度は、画像処理の同期タイミングに合わせて一定にしなければならないからである。その結果、ファイバプローブ１１０の先端面から被検体表面までの距離の変動や、被検体表面の傾斜角や、被検体の部位（生体組織の性質）に依っては、励起光や参照光の光量が不足してしまったり、逆に過多となってしまうので、最適な光量の反射光（参照光）や最適な光量の自家蛍光を受光できない事態が生じ得、その為に、適正な自家蛍光画像（即ち、異常部位が明確に示された自家蛍光画像）をモニター１１５上に表示させる蛍光観察映像信号を得ることができなくなってしまうという問題があった。これが、従来における第１の問題である。

また、上述した従来の蛍光観察内視鏡システムにおいては、通常観察時に使用する電子内視鏡１１１，光源プロセッサ装置１１２及びモニター１１５に加えて、光源装置１１３，ファイバプローブ１１０，画像切換信号入力部１１６及び映像セレクター１１４が必要になるので、システム全体の規模が大型化してしまうという問題があった。これが、従来における第２の問題である。

本発明の主たる課題は、上述した従来における第１の問題に鑑み、被検体に照射される励起光及び参照光の単位時間当たりの光量を個別に調整することによって、受光する参照光の反射光及び自家蛍光の光量を最適化することができる蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置を、提供することである。

本発明の付随的な課題は、このような蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置を、従来よりもシステム規模が小さくても通常観察画像及び蛍光観察画像をモニターに表示させることができるものとして、提供することである。

本発明は、上記した主たる課題を解決するために、以下の構成を採用した。

即ち、本発明による蛍光観察内視鏡システムに用いられる内視鏡は、基端面から入射された光を先端面から被検体に向けて照射するライトガイドと、前記被検体からの光を収束して当該被検体の像を結像する対物光学系と、この対物光学系によって結像された像を撮像して映像信号を出力する撮像装置とを、備える。また、この蛍光観察内視鏡システムに用いられる光源装置，及び、本発明による蛍光観察内視鏡用光源装置は、生体組織を励起させて蛍光を発光させ得る波長帯域の励起光を含む光を光源から案内する第１の光路と可視光を含む光を光源から案内する第２の光路とを、１本の光路に合成する合成光学素子と、前記第１の光路上において前記励起光のみを断続的に通過させる第１のシャッターと、前記第２の光路上において前記可視光のみを、前記第１のシャッターが前記励起光を遮断している時期にのみ通過させる第２のシャッターと、前記第１の光路上において通過する光の光量を調整する第１の絞り機構と、前記第２の光路上において通過する光の光量を調整する第２の絞り機構と、前記合成光学素子によって合成された光路上を案内されてきた光を前記ライトガイドの基端面に向けて集光する集光光学系と、前記撮像装置から出力された映像信号を受信する受信部と、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記可視光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値とを画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている画素を特定し、当該特定された画素を示すビデオ信号を出力する画像処理部と、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値に基づいて前記第１の絞り機構を制御するとともに、前記可視光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値に基づいて前記第２の絞り機構を制御する制御部とを、備えたことを特徴とする。

このように構成されると、第１の絞り機構，受信部及び制御部から構成されるフィードバック系により、第１の光路を案内されて集光光学系によってライトガイドに入射される励起光は自動調光され、それによって、この励起光がライトガイドの基端面に入射されている時に撮像素子によって出力されて受信部によって受信された映像信号の輝度レベルが、所定値となるように調整される。一方、第２の絞り機構，受信部及び制御部から構成されるフィードバック系により、第２の光路を案内されて集光光学系によってライトガイドに入射される可視光は自動調光され、それによって、この可視光がライトガイドの基端面に入射されている時に撮像素子によって出力されて受信部によって受信された映像信号の輝度レベルが、所定値となるように調整される。このように、両映像信号の輝度レベルを夫々別個に調整できるので、画像処理部での画像処理に都合が良い輝度レベルに、両輝度信号を予め調整しておくことが可能となる。その結果、画像処理部が、適正な自家蛍光画像をモニター上に表示させるための出力信号を、出力することができるのである。

また、撮像装置をカラー撮像素子とし、第１のシャッターを、白色光及び特定色の参照光を連続して順次通過させるように構成し、画像処理部を、励起光がライトガイドの基端面に入射されている時に受信部によって受信された映像信号の輝度値と参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に受信部によって受信された映像信号の輝度値を画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている画素を特定し、白色光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に受信部によって受信された映像信号における当該特定された画素を特定色を示す信号に置き換えてビデオ信号に変換するように、構成しても良い。このように構成された場合には、出力されたビデオ信号に基づいてモニタ上に表示された画像は、被検体の通常のカラー画像の上に病変部位が特定色にて示されたものとなる。

さらに、光源から発した白色光を前記第１の光路と前記第２の光路とに分岐する分岐光学素子と、光源から集光光学系に至る第２の光路に対して分岐光学素子及び前記合成光学素子を夫々選択的に挿入する分岐光学素子駆動機構及び合成光学素子駆動機構と、動作モードを切り替えるために操作される操作部とを、更に備えてもよい。そして、動作モードを第１モードに切り替えるように操作部が操作された場合には、制御部が、分岐光学素子駆動機構及び合成光学素子駆動機構に対して分岐光学素子及び合成光学素子を夫々第２の光路から待避させるとともに、第２のシャッターに対して白色光を常時通過させ、画像処理部が、受信部によって受信された映像信号をビデオ信号に変換するようにする。一方、動作モードを第２モードに切り替えるように操作部が操作された場合には、分岐光学素子駆動機構及び合成光学素子駆動機構に対して分岐光学素子及び合成光学素子を夫々第２の光路に挿入させるとともに、第１のシャッター及び第２のシャッターに対して夫々可視光及び励起光を交互に通過させ、画像処理部が、励起光がライトガイドの基端面に入射されている時に受信部によって受信された映像信号の輝度値と参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に受信部によって受信された映像信号の輝度値とを画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている画素を特定し、白色光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に受信部によって受信された映像信号における当該特定された画素を特定色を示す信号に置き換えてビデオ信号に変換するようにする。

このように構成されれば、操作部を操作することによって、モニタに表示される画像を、被検体の通常のカラー画像，及び、被検体の通常のカラー画像の上に病変部位が特定色にて示される画像のうち、任意のものに切り換えることができる。

以上のように構成された本発明の蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置によれば、被検体に照射される励起光及び参照光の単位時間当たりの光量を個別に調整することによって、受光する参照光の反射光及び自家蛍光の光量を最適化することができる。その結果、適正な自家蛍光画像（即ち、異常部位が明確に示された自家蛍光画像）を表示させるビデオ信号を、得ることができる。

以下、図面を参照して本発明による蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置を実施するための形態を説明する。

〔電子内視鏡装置の構成〕
図１は、本実施形態による蛍光観察内視鏡システム１０の概略構成を示す外観図であり、図２は、その光学構成及び回路構成を示すシステム構成図である。これら図１及び図２において、蛍光観察内視鏡システム１０は、内視鏡の一種である電子内視鏡１１と、この電子内視鏡１１に接続された光源プロセッサ装置１２と、この光源プロセッサ装置１２に接続されたモニター１５及び画像切換信号入力部１６とから、構成されている。以下、これらの各装置の説明を、個別に行う。

操作部としての画像切替信号入力部１６は、術者によって操作され、この蛍光観察内視鏡システム１０の動作モードを通常観察モード（第１モード）又は蛍光観察モード（第２モード）に切り替えさせる切替信号を、光源プロセッサ装置１２（の後述するシステムコントロール回路２８）に入力する。

電子内視鏡１１は、図２ではその内部構成を示すために模式化されているが、被検者の体腔内に挿入される体腔内挿入部１１ａ，この体腔内挿入部１１ａの基端に取り付けられた操作部１１ｂ，この操作部１１ｂの側面から延出したライトガイド可撓管１１ｃ，このライトガイド可撓管１１ｃの先端に取り付けられたコネクタ１１ｄから、構成される。

そして、体腔内挿入部１１ａの先端には、少なくとも二つの貫通孔が穿たれており、その一方には負レンズからなる配光レンズ１７が、他方には正のパワーを有するレンズ群である対物光学系１８が、夫々、嵌め込まれている。また、この体腔内挿入部１１ａ内には、対物光学系１８の前方における所定距離だけ離れた位置に在る被検物の当該対物光学系１８による実像を撮像する撮像装置としての撮像素子（カラーＣＣＤ）２０が、配置されている。さらに、これら対物光学系１８及び撮像素子２０の間には、紫外帯域の光を遮断するための励起光カットフィルタ１９が配置されている。

また、この体腔内挿入部１１ａの先端部（撮像素子２０が収容されている箇所）は、硬質部材から構成されているが、それよりも操作部１１ｂ側の部分は、可撓性を有する構造を有している。さらに、この可撓性を有する部分のうち先端側の所定長さの範囲は、体腔内挿入部１１ａの中心軸に直交する軸を中心に互いに傾動自在に接続された多数のセグメント（図示略）が組み込まれた湾曲部として、構成されている。

操作部１１ｂには、この湾曲部の最前のセグメントにその先端が取着された複数（２又は４）本のワイヤーを選択的に引き込むことによって湾曲部を任意の方向に任意の角度湾曲させることができるノブ（図示略）が備えられている。

上述した体腔内挿入部１１ａの先端から操作部１１ｂ，ライトガイド可撓管１１ｃを経てコネクタ１１ｄに至る管路内には、後述するように光源プロセッサ装置１２によって入射された光をガイドするためのライトガイドファイババンドル（以下、「ライトガイド」という）２１，撮像素子２０から出力された映像信号（各画素毎のＲＧＢ各色の輝度値を表すアナログ信号）を光源プロセッサ装置１２に伝達する映像信号線２２が、夫々引き通されている。なお、ライトガイド２１の射出端は、そこから射出された照明光が、配光レンズ１７を通じて、対物光学系１８及び撮像素子２０による画角よりも若干大きい配光角にて発散される位置に、固定されている。

コネクタ１１ｄの先端面には、ライトガイド２１の入射端が垂直に突出して固定されているとともに、映像信号線２２や図示せぬ各種信号線に夫々導通している多数の電極からなる電気コネクタ（図示略）が設けられている。

光源プロセッサ装置１２のハウジングの側面には、電子内視鏡１１のコネクタ１１ｄの基端が嵌め込まれるコネクタ受け１２ａが、形成されている。このコネクタ受け１２ａ内には、コネクタ１１ｄがこのコネクタ受け１２ａに装着された時に、図示せぬ電気コネクタ中の各種電極に夫々接触する多数の電極からなるソケット，及び、ライトガイド２１の基端が挿入される保持穴（いずれも図示略）が、設けられている。

この光源プロセッサ装置１２内には、前段信号処理回路２３と、この前段映像信号処理回路２３に接続された調光ディテクタ３０及びメモリ２４と、このメモリ２４に接続された演算処理回路２５と、この演算処理回路２５に接続された後段映像信号処理回路２６と、演算処理回路２５に夫々接続されたシステムコントロール回路２８と、このシステムコントロール回路２８に更に接続されるとともに前段信号処理回路２３，調光ディテクタ３０，メモリ２４及び演算処理回路２５に夫々接続されたタイミング回路２７と、このタイミング回路２７に更に接続されるとともに調光ディテクタ３０に接続されたドライバー回路２９と、このドライバー回路２９に更に接続された第１モータ３１，第２モータ３２，第３モータ３３，第１絞り機構３４，第２絞り機構３５，第１ビームスプリッタ駆動機構３７及び第２ビームスプリッタ駆動機構３８と、システムコントロール回路２８に更に接続されたランプ光源３９と、このランプ電源３９に接続されたランプ４０とが、主要電気部品として内蔵されている。なお、電子内視鏡１１のコネクタ１１ｄが光源プロセッサ装置１２のコネクタ受け１２ａに装着された状態においては、撮像素子２０は、映像信号線２２を通じて前段信号処理回路２３に接続される。また、システムコントロール回路２８には画像切換信号入力部１６が接続され、後段信号処理回路２６にはモニター１５が接続される。

さらに、光源プロセッサ装置１２内には、コネクタ受け１２ａに装着されたコネクタ１１ｄから突出したライトガイド２１の延長線に沿って、集光レンズ４３，上述した第２ビームスプリッタ駆動機構３８によって光路内に挿入された第２ビームスプリッタ３８ａ，上述した第２絞り機構３５，上述した第３モーター３３によって駆動されるテーブル３６上に固定された第２モータ３２の駆動軸に取着されるとともにこのテーブル３６によって光路内に挿入された第２ロータリーシャッタ４２，上述した第１ビームスプリッタ駆動機構３７によって光路内に挿入された第１ビームスプリッタ３７ａ，赤外線カットフィルタ４３，及び、上述したランプ４０が、内蔵されている。これらランプ４０から、第１ビームスプリッタ３７ａ，第２ロータリーシャッタ４２，第２絞り機構３５，第２ビームスプリッタ３８ａを経て集光レンズ４３に至る光路が、第２の光路に相当する。

また、光路内に挿入された第２ビームスプリッタ３８ａによって直角に分岐された集光レンズ４３の光軸上に沿って、上述した第１絞り機構３４，上述した第１モーター３１の駆動軸に取着された第１ロータリーシャッタ４１，及び、当該光軸を第２ビームスプリッタ３８ａとともにクランク状に折り曲げる第２ミラー４４が、内蔵されている。また、第２ミラー４４によって折り曲げられた光軸上には、当該光軸を第１ビームスプリッタ３７ａへ向けて更に折り曲げて、光路内に挿入された第１ビームスプリッタ３７ａの作用によって第２ビームスプリッタ３８ａを通過した光軸に合致させる第１ミラー４５が、内蔵されている。この第１ビームスプリッタ３７ａから、第１ミラー４５，第２ミラー４４，第１ロータリーシャッタ４１及び第１絞り機構３４を経て第２ビームスプリッタ３８ａに至る光路が、第１の光路に相当する。

制御部としてのシステムコントロール回路２８は、ランプ電源３９に対してランプ４０を点灯させる駆動電力を供給させ、画像切換信号入力部１６によって指示される動作モード（通常観察モード，蛍光観察モード）に従って各ブロック（演算処理回路２５，タイミング回路２７）の動作を、制御する。

光源としてのランプ４０は、ランプ電源３９から供給された電力によって発光する電球と、この電球から発した照明光（白色光）を平行光として反射するリフレクタとから、構成されている。

赤外光カットフィルタ４３は、ランプ４０から平行光として射出された照明光から赤外帯域成分のみを遮断する光学フィルターである。

分岐光学素子駆動機構としての第１ビームスプリッタ駆動機構３７は、ドライバー回路２９から供給される信号に従って、分岐光学素子としての第１ビームスプリッタ３７ａを、蛍光観察モード時には赤外光カットフィルタ４３を透過した照明光（白色光）の光路に対して４５度の角度で挿入された第１位置（図３において実線にて示す位置）へ、通常観察モード時には当該照明光（白色光）の光路外へ待避した第２位置（図４において実線にて示す位置）へ、夫々移動させる機構である。この第１ビームスプリッタ３７ａには、白色光の光路に対して４５度の角度で交わったときに励起光の成分（例えば350nm〜400nm）を反射するとともに、それ以外の成分を透過させるコーティングが施されている。

第２モーター３２は、集光レンズ４３の光軸と平行な方向にその駆動軸を向けた状態で、移動テーブル３６上に固定されている。この移動テーブル３６は、第３モーター３３によって駆動され、蛍光観察モード時においては集光レンズ４３の光軸に接近した第１位置へ、通常観察モード時においてはこの光軸から離反した第２位置へと、第２モーター３２をこの光軸に直交する方向に移動させる。これら移動テーブル３６及び第２モーター３２が、移動機構に相当する。

この第２モーター３２の駆動軸に固定された第２ロータリーシャッタ４２は、この第２モーター３２が上記第１位置に存在するときにその中心から外縁までの間の領域が照明光の光路に侵入するとともに同モーター３２が上記第２位置に存在するときに同光路から退避できる外径を有する。そして、この第２ロータリーシャッタ４２には、図５の正面図に示されるように、第２モーター３２が上記第１位置にあるときに当該第２ロータリーシャッタ４２の回転に伴って上記照明光（励起光の成分が除去された白色光）の光路が相対的に通過する軌跡に沿って、１８０度の中心角を有する扇形の遮光部４２ａ，１５０度の中心角を有する扇形のブランク部４２ｂ，及び、３０度の中心角を有する扇形の参照光透過フィルター部４２ｃが、形成されている。これらのうち、遮光部４２ａは、光を通さない部材から構成されており、ブランク部４２ｂは、白色ガラスから構成されており、参照光透過フィルター４２ｃ部は、参照光の成分（例えば600nm〜650nm）のみを透過する光フィルターから構成されている。従って、蛍光観察モード時においては、ドライバー回路２９によって第２モーター３２が回転され、それによって、第２ロータリーシャッタ４２が一回転する周期の間に、図７（ｂ）に示されるように、その半分の期間だけ光路中に遮光部４２ａが挿入されることによって照明光が遮光され、５／１２の期間だけ光路中にブランク部４２ｂが挿入されることによって照明光（励起光の成分が除去された白色光）がそのまま第２ロータリーシャッタ４２を通過し、１／１２の期間だけ光路中に参照光透過フィルター部４２ｃが挿入されることによって参照光のみが第２ロータリーシャッタ４２を通過する。これら第２ロータリーシャッタ４２，第２モーター３２，移動テーブル３６，及び、第３モーター３３が、第２のシャッターに相当する。

第２絞り機構３５は、ドライバー回路２９から供給される信号に従って、その開口面積（即ち、照明光又は参照光の光路の断面積）を変化させる装置である。なお、ドライバー回路２９は、後述するように、調光ディテクタ３０によって検出された輝度値に基づいたフィードバック制御により、撮像素子２０から出力される映像信号の輝度値（平均輝度値又はピーク輝度値）が目的値に一致するように、第２絞り機構３５を駆動して照明光の光量（即ち、照明光の光路の断面積）を調整する。

一方、この第１ビームスプリッタ３７ａによって反射された励起光は、第１ミラー４５及び第２ミラー４４によって夫々９０度反射されることによって、第１ロータリーシャッタ４１及び第１絞り機構３４を通過し、第２絞り機構３５と集光レンズ４３との間における照明光の光路に対して垂直に交差する。

第１モーター３１の駆動軸に固定された第１ロータリーシャッタ４１は、その中心から外縁までの領域が励起光の光路に侵入する外径を有する。そして、この第１ロータリーシャッタ４１には、図６の正面図に示されるように、当該第１ロータリーシャッタ４１の回転に伴って上記励起光の光路が相対的に通過する軌跡に沿って、１８０度の中心角を有する扇形の遮光部４１ａ，及び、１８０度の中心角を有する扇形の励起光透過フィルター部４１ｂが、形成されている。これらのうち、遮光部４１ａは、光を通さない部材から構成されており、励起光透過フィルター部４１ｂは、励起光の成分（例えば350nm〜400nm）のみを透過する光フィルターから構成されている。従って、蛍光観察モード時においては、ドライバー回路２９によって第１モーター３１が回転され、それによって、第１ロータリーシャッタ４１が一回転する周期の間に、図７（ａ）に示されるように、その半分の期間だけ光路中に遮光部４１ａが挿入されることによって励起光が遮光され、他の半分の期間だけ光路中に励起光透過フィルター部４１ｂが挿入されることによって励起光が第１ロータリーシャッタ４１を通過する。これら第１モーター及び第１ロータリーシャッタ４１が、第１のシャッターに相当する。

なお、ドライバー回路２９は、タイミング回路２７から受信したタイミング信号に従って、図７（ａ）（ｂ）に示されるように、第２ロータリーシャッタ４２の遮光部４２ａが照明光の光路に挿入されている期間中には第１ロータリーシャッタ４１の励起光透過フィルター部４１ｂが励起光の光路に挿入され、第２ロータリーシャッタ４２のブランク部４２ｂ又は参照光透過フィルター部４２ｃが照明光の光路に挿入されている期間中には第１ロータリーシャッタ４１の遮光部４１ａが励起光の光路に挿入されるように同期させて、第２モーター３２及び第１モーター３１を回転させる。

第１絞り機構３４は、ドライバー回路２９から供給される信号に従って、その開口面積（即ち、励起光の光路の断面積）を変化させる装置である。なお、ドライバー回路２９は、後述するように、調光ディテクタ３０によって検出された輝度値に基づいたフィードバック制御により、撮像素子２０から出力される映像信号の輝度値（平均輝度値又はピーク輝度値）が目的値に一致するように、第１絞り機構３４を駆動して励起光の光量（即ち、励起光の光路の断面積）を調整する。

合成光学素子駆動機構としての第２ビームスプリッタ駆動機構３８は、ドライバー回路２９から供給される信号に従って、合成光学素子としての第２ビームスプリッタ３８ａを、蛍光観察モード時には照明光の光路と励起光の光路との交点において両者に対して夫々４５度の角度で挿入された第１位置（図３において実線にて示す位置）へ、通常観察モード時には照明光の光路外へ待避した第２位置（図４において実線にて示す位置）へ、夫々移動させる機構である。この第２ビームスプリッタ３８ａには、参照光の光路に対して４５度の角度で交わったときに参照光の成分及び照明光（励起光の成分が除去された白色光）を透過させるとともに、励起光の光路に対して４５度の角度で交わったときに励起光の成分を反射させるコーティングが施されている。従って、蛍光観察モード時には、第１ロータリーシャッタ４１及び第１絞り機構３４を通過した励起光と、第２ロータリーシャッタ４２及び第２絞り機構３５を通過した照明光（励起光成分が除去された白色光）及び参照光とが、この第２ビームスプリッタ３８ａによって互いの光路を合わせられ、図７（ｃ）に示されるように、交互に集光レンズ４３に入射する。

集光光学系としての集光レンズ４３は、通常観察モード時においては常時入射する照明光（白色光）を、蛍光観察モード時においては順次入射する励起光，照明光（励起光成分が除去された白色光）及び参照光を、ライトガイド２１の基端面に集光して入射させる。

ライトガイド２１の基端面に入射された光は、このライトガイド２１によってガイドされ、その先端面から射出される。そして、射出された光は、配光レンズ１７によって発散されて、被検体の表面に照射される。その結果、被検体には、通常観察モード時においては常時照明光（白色光）が照射され、蛍光観察モード時においては励起光，照明光（励起光成分が除去された白色光）及び参照光が順次照射される。被検体に照明光が照射されたときには、被検体の表面におけるその反射光の一部が対物レンズ１８に入射して、励起光と同じ波長成分のみ励起光カットフィルター１９によって除去された後に、撮像素子２０の撮像面上に被検体の像（通常白色光像）を結ぶ。同様に、被検体に参照光が照射されたときには、被検体の表面におけるその反射光の一部が対物レンズ１８に入射して、撮像素子２０の撮像面上に被検体の像（参照光像）を結ぶ。一方、被検体に励起光が照射されたときには、被検体の表面における反射光の一部とともに、励起光によって励起された被検体の生体組織から発した自家蛍光の一部が対物レンズ１８に入射し、励起光の反射光のみ励起光カットフィルター１９によって除去されて、撮像素子２０の撮像面上に被検体の像（自家蛍光像）を結ぶ。

撮像素子２０は、所定の垂直同期タイミングにて、その時点で撮像面上に結ばれた像を撮像して、その像に対応した映像信号（ＲＧＢアナログ信号）を前段信号処理回路２３へ送信する。なお、便宜上、照明光が被検体に照射されている間に撮像素子２０から出力された映像信号を「通常白色光映像信号」と称し、励起光が被検体に照射されている間に撮像素子２０から出力された映像信号を「蛍光映像信号」と称し、参照光が被検体が照射されている間に撮像素子２０から出力された映像信号を「参照光映像信号」と称する。

タイミング回路２７は、システムコントロール回路２８から指定された動作モードを各回路（前段信号処理回路２３，メモリ２４，ドライバー回路２９）に通知するとともに、指定された動作モードが通常観察モードである場合には、所定の周期毎にタイミング信号（垂直同期信号）を生成して各回路へ入力するとともに、指定された動作モードが蛍光観察モードである場合には、図７（ｃ）に示すように、両ロータリーシャッタ４１、４２が同期回転した場合に被検体に照射される光が励起光から照明光（励起光成分が除去された白色光）へ切り替わるタイミングで励起光終了タイミング信号を出力し、照明光（励起光成分が除去された白色光）から参照光へ切り替わるタイミングで照明光終了タイミング信号を出力し、参照光から励起光へ切り替わるタイミングで参照光終了タイミング信号を、夫々、出力する。

前段信号処理回路２３は、撮像素子２０から入力される映像信号を受信して、各種の処理を施す。例えば、前段信号処理回路２３は、タイミング回路２７から入力されたタイミング信号を受信すると、その後に受信する映像信号を積分し、次のタイミング信号を受信すると、それまでに蓄積した映像信号を輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号）とに変換してメモリ２４へ向けて出力するとともに、蓄積結果をリセットし、それ以降に受信する映像信号を蓄積する。従って、蛍光映像信号は参照光映像信号に比較し非常に微弱ではあるが、蛍光観察モードにおいては、図５乃至図７から理解されるように、蛍光映像信号についての積分時間が参照光映像信号についての積分時間の６倍であるので、出力された蛍光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）の値は、参照光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）の値に近くなる。なお、前段信号処理回路２３から出力された輝度信号（Ｙ信号）は、調光ディテクタ３０にも入力される。

図８に示すように、この調光ディテクタ３０は、蛍光映像信号に対応した蛍光用調光ディテクタ３０ａ，通常白色光映像信号に対応した照明光用調光ディテクタ３０ｂ，及び、参照光映像信号に対応した参照光用調光ディテクタ３０ｃから、構成されている。蛍光観察モードにおいて、蛍光用調光ディテクタ３０ａは、タイミング回路２７から出力された励起光終了タイミング信号を受信すると、その時点で前段信号処理回路２３から出力される蛍光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）を取り込んで、そのピーク値又は平均値を検出して、モニタ値としてドライバー回路２９に入力する。同様に、照明光用調光ディテクタ３０ｂは、タイミング回路２７から出力された照明光終了タイミング信号を受信すると、その時点で前段信号処理回路２３から出力される通常白色光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）を取り込んで、そのピーク値又は平均値を検出して、モニタ値としてドライバー回路２９に入力する。同様に、参照光用調光ディテクタ３０ｃは、タイミング回路２７から出力された照明光終了タイミング信号を受信すると、その時点で前段信号処理回路２３から出力される参照光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）を取り込んで、そのピーク値又は平均値を検出して、モニタ値としてドライバー回路２９に入力する。なお、通常観察モードにおいては、照明光用調光ディテクタ３０ｂのみが、タイミング回路２７から出力されたタイミング信号に応じて、各時点で前段信号処理回路２３から出力される通常白色光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）を取り込んで、そのピーク値又は平均値を検出して、モニタ値としてドライバー回路２９に入力する。

ドライバー回路２９は、上述したように、タイミング回路２７を通じてシステムコントロール回路２８から指定された動作モードに従い、通常観察モードにおいては、第１ビームスプリッタ駆動機構３７に対して第１ビームスプリッタ３７ａを第２位置へ待避させ、第２ビームスプリッタ駆動機構３８に対して第２ビームスプリッタ３８ａを第２位置へ待避させ、第３モーター３３に対して移動テーブル３６を第２位置へ移動させる。同様に、ドライバー回路２９は、蛍光観察モードにおいては、第１ビームスプリッタ駆動機構３７に対して第１ビームスプリッタ３７ａを第１位置へ挿入させ、第２ビームスプリッタ駆動機構３８に対して第２ビームスプリッタ３８ａを第１位置へ挿入させ、第３モーター３３に対して移動テーブル３６を第１位置へ移動させるとともに、第１モーター３１及び第２モーター３２に対して、第１ロータリーシャッター４１及び第２ロータリーシャッター４２を夫々タイミング回路２７からのタイミング信号に同期させて回転させる。

更に、ドライバー回路２９は、通常観察モードにおいては、照明光用調光ディテクタ３０ｂから入力されるモニタ値が、所定の目標値と合致するように、第２絞り機構３５に対して開口の大きさ（即ち、ライトガイド２１に入射する照明光量）を調整させる。具体的には、モニタ値が目標値よりも高ければ第２絞り機構３５の開口を小さくさせて照明光量を小さくし、モニタ値が目標値よりも低ければ第２絞り機構３５の開口を大きくさせて照明光量を大きくする。また、ドライバー回路２８は、蛍光観察モードにおいては、蛍光用調光ディテクタ３０ａから入力されるモニタ値が所定の目標値と合致するように、第１絞り機構３４に対して開口の大きさ（即ち、ライトガイド２１に入射する励起光量）を調整させるとともに、参照光用調光ディテクタ３０ｃから入力されるモニタ値が所定の目標値と合致するように、第２絞り機構３５に対して開口の大きさ（即ち、ライトガイド２１に入射する参照光量）を調整させる。なお、励起光信号に対応した目標値と参照光信号に対応した目標値とは、互いに一致していることが望ましいが、完全に一致していなくても、その後の処理が容易になるような単純な比率（例えば、整数倍）になっていれば良い。

一方、メモリ２４は、図８に示すように、前段信号処理回路２３から夫々出力された輝度信号（Ｙ信号），色差信号（Ｒ−Ｙ信号），色差信号（Ｂ−Ｙ信号）を夫々Ａ／Ｄ変換するための第１Ａ／Ｄコンバータ２４０ａ，第２Ａ／Ｄコンバータ２４０ｂ，第３Ａ／Ｄコンバータ２４０ｃ，第１Ａ／Ｄコンバータ２４０ａによってデジタル信号に変換された輝度信号（Ｙ信号）を記憶する第１メモリ２４１ａ，第２Ａ／Ｄコンバータ２４０ｂによってデジタル信号に変換さた色差信号（Ｒ−Ｙ信号）を記憶する第２メモリ２４１ｂ，第３Ａ／Ｄコンバータ２４０ｃによってデジタル信号に変換さた色差信号（Ｂ−Ｙ信号）を記憶する第３メモリ２４１ｃ，第１メモリ２４１ａから出力された輝度信号をＤ／Ａ変換する第１Ｄ／Ａコンバータ２４２ａ，第２メモリ２４１ｂから出力された色差信号（Ｒ−Ｙ信号）をＤ／Ａ変換する第２Ｄ／Ａコンバータ２４２ｂ，及び、第３メモリ２４１ｃから出力された色差信号（Ｂ−Ｙ信号）をＤ／Ａ変換する第３Ｄ／Ａコンバータ２４２ｃから、構成されている。各メモリ２４１ａ〜２４１ｃは、タイミング回路２７から各タイミング信号を受信する毎に、それまで保持していたデータを出力するとともに、各Ａ／Ｄコンバータ２４０ａ〜２４０ｃから出力されているデータを保持する。

演算処理回路２５は、システムコントロール回路２８から通常観察モードが指示されている場合には、タイミング回路２７から入力されたタイミング信号に従って、メモリ２４から出力された通常白色光映像信号（Ｙ信号，Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号）を、そのまま、後段信号処理回路２６へ入力する。また、映像処理信号回路２５は、システムコントロール回路２８から蛍光観察モードが指示されている場合には、第１ロータリーシャッタ４１の一回転に相当する周期毎に、タイミング回路２７から入力された各タイミング信号に従って、メモリ２４から順次出力される自家蛍光映像信号（Ｙ信号，Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号），通常白色光映像信号（Ｙ信号，Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号），及び参照光映像信号（Ｙ信号，Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号）を取り込む。そして、演算処理回路２５は、自家蛍光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）と参照光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）とが同レベルとされていなければ、予め設定された増幅率にて自家蛍光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）を増幅することによって、参照光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）とほぼ同レベルに調整する（自家蛍光映像信号の輝度信号と参照光映像信号の輝度信号とが同レベルとなっていれば自家蛍光映像信号の輝度信号の増幅は行わない）。その上で、演算処理回路２５は、各画素毎に自家蛍光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）と参照光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）とを比較し、前者に対する後者の比率が所定値を超える画素を、病変部位を示す画素として特定する。そして、特定されなかった画素については通常白色光映像信号をそのまま後段信号処理回路２６に出力し、特定された画素については特定色を表す映像信号（Ｙ信号，Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号）を後段信号処理回路２６に出力する。その結果、後段信号処理回路２６が演算処理回路２５から受信する映像信号は、カラーの通常白色光画像上に特定色にて病変部位が重ねて示された自家蛍光画像を表示させるための映像信号（蛍光観察映像信号）となる。

後段信号処理回路２６は、演算処理回路２５から順次入力された映像信号を、モニター１５が要求するビデオ信号形式に変換して、このモニター１５へ向けて出力する。これら前段信号処理回路２３，メモリ２４，演算処理回路２５，及び後段信号処理回路２６は、画像処理部に相当する。

以上のように構成された本実施形態の蛍光観察内視鏡システムによると、術者は、画像切換信号入力部１６を操作することによって、光源プロセッサ装置１２のシステムコントロール回路２８に対して通常観察モード（第１モード）に切り替える旨の切換信号を入力させる。すると、システムコントロール回路２８からの指示に応じて、ランプ電源３９がランプ４０に駆動電力を供給して照明光を射出させるとともに、ドライバー回路２９が、第３モーター３３を駆動して、第２ロータリーシャッタ４２を照明光の光路から退避させるとともに、各ビームスプリッタ駆動機構３７，３８を駆動して、両ビームスプリッタ３７ａ，３８ａを照明光の光路から待避させる。すると、ライトガイド２１には、照明光（白色光）が常時入射されるようになる。この状態のまま、術者は、電子内視鏡の体腔内挿入部１１ａを被検者の体腔内に挿入し、その先端面を被検体（体腔内壁）に対向させる。

すると、白色照明光の反射光による被検体の像が対物光学系１８によって形成されて、撮像素子２０に撮像され、映像信号（通常白色光映像信号）に変換される。この通常映像信号は、前段信号処理回路２３によって輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号）とに分離され、メモリ２４（第１メモリ２４１ａ，第２メモリ２４１ｂ，第３メモリ２４１ｃ）に一時記憶され、演算処理回路２５を経て後段信号処理回路２６に入力され、ビデオ信号に変換された後に、モニター１５に入力される。その結果、モニター１５上には、電子内視鏡１１によって撮像された被検体の体腔内の通常観察画像が、カラー画像として表示される。

同時に、照明光用調光ディテクタ３０ｂによって通常白色光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）のモニタ値が検出される。ドライバー回路２９は、このモニタ値が所定の目標値に合致するように、第２絞り機構３５にその開口の大きさ（即ち、ライトガイド２１に入射して被検体に照射される照明光の光量）を、調整させる。その結果、内視鏡１１の体腔内挿入部１１ａの先端から被検体までの距離や、被検体表面の反射率や、被検体表面の向きの如何に拘わらず、通常観察映像信号の輝度レベルが一定となるので、各処理回路２３，２５，２６での処理が精度良くなるとともに、モニタ上に表示されている通常観察画像の明るさが一定となる。

この通常観察画像を見た術者は、被検体に対して病変の疑いをもった時には、画像切換信号入力部１６を操作することによって、光源プロセッサ装置１２のシステムコントロール回路２８に対して蛍光観察モード（第２モード）に切り替える旨の切換信号を入力させる。すると、システムコントロール回路２８からの指示に応じて、ドライバー回路２９が、第３モーター３３を駆動して、第２ロータリーシャッタ４２を照明光の光路内に挿入させ、第１モーター３１及び第２モーター３２を駆動して、第１ロータリーシャッタ４１及び第２ロータリーシャッタ４２を回転させるとともに、各ビームスプリッタ駆動機構３７，３８を駆動して、両ビームスプリッタ３７ａ，３８ａを照明光の光路に挿入させる。すると、ライトガイド２１には、図７（ｃ）に示す順番で、その１／２周期に相当する時間だけ励起光が入射し、その５／１２周期に相当する時間だけ照明光（励起光成分が除去された白色光）が入射し、その１／１２周期に相当する時間だけ参照光が入射する。

このライトガイド２１及び配光レンズ１７を通じて励起光が照射された被検体の生体は、蛍光を発し、この蛍光は、被検体表面での励起光の反射光とともに、対物光学系１８に入射する。但し、励起光の反射光は励起光カットフィルター１９により遮断されるので、蛍光のみによる被検体の像が、対物光学系１８によって結像され、撮像素子２０によって、映像信号（自家蛍光映像信号）に変換される。続いて、照明光（励起光成分が除去された白色光）が被検体に照射されると、この照明光の反射光による被検体の像が対物光学系１８によって形成されて、撮像素子２０に撮像され、映像信号（通常白色光映像信号）に変換される。続いて、参照光が被検体に照射されると、この参照光の反射光による被検体の像が対物光学系１８によって形成されて、撮像素子２０に撮像され、映像信号（参照光映像信号）に変換される。これら各映像信号は、順次、前段信号処理回路２３によって輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｒ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号）とに分離され、メモリ２４（第１メモリ２４１ａ，第２メモリ２４１ｂ，第３メモリ２４１ｃ）に一時記憶され、演算処理回路２５に入力される。

この間、自家蛍光用調光ディテクタ３０ａによって自家蛍光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）のモニタ値が検出され、参照光用調光ディテクタ３０ｃによって参照光映像信号の輝度信号（Ｙ信号）のモニタ値が検出される。ドライバー回路２９は、自家蛍光映像信号についてのモニタ値が自家蛍光映像信号についての目標値と合致するように、第１絞り機構３４にその開口の大きさ（即ち、ライトガイド２１に入射して被検体に照射される励起光の光量）を調整させるとともに、参照光映像信号についてのモニタ値が参照光映像信号についての目標値と合致するように、第２絞り機構３５にその開口の大きさ（即ち、ライトガイド２１に入射して被検体に照射される参照光及び白色の照明光の光量）を調整させる。

その結果、内視鏡１１の体腔内挿入部１１ａの先端から被検体までの距離や、被検体表面の反射率や、被検体表面の向きや、被検体の部位毎に異なる自家蛍光の発光強度の如何に拘わらず、自家蛍光映像信号の輝度レベルと、参照光映像信号及び通常観察映像信号の輝度レベルとが、夫々一定となる。例えば、自家蛍光の強度が弱い為に自家蛍光映像信号についてのモニタ値が目標値よりも低く、参照光及び照明光（励起光成分が除去された白色光）の強度が強い為に参照光映像信号についてのモニタ値が目標値よりも高い場合には、各映像信号の輝度レベルが最適となって各モニタ値が夫々に対応する目標値と合致するように、第１絞り機構３４の開口が開けられるとともに、第２絞り機構３３の開口が絞られる。

特に、自家蛍光映像信号の輝度レベルと、参照光映像信号及び通常観察映像信号の輝度レベルとは、夫々についての目標値が同じであれば互いに同一レベルとなる。参照光映像信号及び通常観察映像信号の輝度レベルとを同一レベルにしようとすると参照光が弱くなりすぎてしまう場合には、演算処理回路２５において簡単な増幅プロセスを通じて自家蛍光映像信号を精度良く参照光映像信号の輝度レベルと一致する輝度レベルへ増幅できるように、自家蛍光映像信号についての目標値と参照光映像信号についての目標値とを、単純な比率（例えば、整数倍）に設定しておけば良い。

演算処理回路２５は、上述したように、メモリ２４から順次出力された各映像信号を受信し、必要に応じて、自家蛍光映像信号を増幅する。この時点では、自家蛍光映像信号の輝度レベルと参照光映像信号の輝度レベルとは、常に、互いに同一レベルになっている。よって、これらの映像信号に基づいて病変部位が精度良く特定され、その結果、病変部位を正確に示した蛍光観察映像信号が、後段信号処理回路２６に対して出力される。蛍光観察映像信号は、後段信号処理回路２６によってビデオ信号に変換された後に、モニター１５に入力される。これにより、モニター１５上には、電子内視鏡１１によって撮像された被検体の通常観察画像上に病変部位が特定色にて示された自家蛍光画像が、表示される。

以上説明したように、本実施形態の蛍光観察内視鏡システムによると、被検体の通常観察画像上に病変部位の蛍光画像が重ねられた映像が表示されるので、術者は、この映像を見るだけで、病変部位の位置及び大きさを直感的に知ることができる。また、本実施形態の蛍光観察内視鏡装置によると、従来の光源プロセッサ装置１１２及び光源装置１１３の機能が一台の光源プロセッサ装置１２に集約され、それに伴って、ランプ４０，集光レンズ４３，並びに、ドライバー回路２９，システムコントロール部２８が共通化されるので、システム全体をシンプル且つ小型化することができる。

さらに、本実施形態の蛍光観察内視鏡装置によると、蛍光観察モードにおいては、ライトガイド２１に入射されて被検体に照射される励起光の強度が、前段信号処理回路２３，調光ディテクタ３０，ドライバー回路２９，第１絞り機構３１からなるフィードバック系により、また、ライトガイド２１に入射されて被検体に照射される参照光の強度が、前段信号処理回路２３，調光ディテクタ３０，ドライバー回路２９，第２絞り機構３５からなるフィードバック系により、夫々、自動調光される。その結果、自家蛍光映像信号の輝度レベル，及び、参照光映像信号の輝度レベルは、夫々、互いに等しい一定のレベル，若しくは、互いに特定比率をなす一定のレベルとなる。その結果、簡単な画像処理により、精度の高い蛍光観察映像信号を生成することができる。

本発明の実施の形態である蛍光観察内視鏡システムの外観図 蛍光観察内視鏡システムの内部構成を示す概略構成図 蛍光観察モードにおける光学系部の状態を示す光学構成図 通常観察モードにおける光学系部の状態を示す光学構成図 第１ロータリーシャッタの正面図 第２ロータリーシャッタの正面図 第１及び第２ロータリーシャッタの回転位相及びライトガイドに入射される光の推移を示すタイムチャート 回路の一部を詳細に示すブロック図 従来の蛍光観察内視鏡システムの構成図

符号の説明

１０ 蛍光観察内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
１２ 光源プロセッサ装置
１６ 画像切換信号入力部
１８ 対物光学系
２０ 撮像素子
２１ ライトガイド
２３ 前段信号処理部
２４ メモリ
２５ 演算処理回路
２８ システムコントロール回路
２９ ドライバー回路
３０ 調光ディテクタ
３４ 第１絞り機構
３５ 第２絞り機構
３７ 第１ビームスプリッタ駆動機構
３８ 第２ビームスプリッタ駆動機構
４１ 第１ロータリーシャッタ
４２ 第２ロータリーシャッタ
４０ ランプ

Claims (7)

1. 内視鏡と光源装置とからなる蛍光観察内視鏡システムであって、
   前記内視鏡は、
   基端面から入射された光を先端面から被検体に向けて照射するライトガイドと、
   前記被検体からの光を収束して当該被検体の像を結像する対物光学系と、
   この対物光学系によって結像された像を撮像して映像信号を出力する撮像装置とを備え、
   前記光源装置は、
   生体組織を励起させて蛍光を発光させ得る波長帯域の励起光を含む光を光源から案内する第１の光路と可視光を含む光を光源から案内する第２の光路とを、１本の光路に合成する合成光学素子と、
   前記第１の光路上において前記励起光のみを断続的に通過させる第１のシャッターと、
   前記第２の光路上において前記可視光のみを、前記第１のシャッターが前記励起光を遮断している時期にのみ通過させる第２のシャッターと、
   前記第１の光路上において通過する光の光量を調整する第１の絞り機構と、
   前記第２の光路上において通過する光の光量を調整する第２の絞り機構と、
   前記合成光学素子によって合成された光路上を案内されてきた光を前記ライトガイドの基端面に向けて集光する集光光学系と、
   前記撮像装置から出力された映像信号を受信する受信部と、
   前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記可視光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値とを画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている画素を特定し、当該特定された画素を示すビデオ信号を出力する画像処理部と、
   前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値に基づいて前記第１の絞り機構を制御するとともに、前記可視光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値に基づいて前記第２の絞り機構を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする蛍光内視鏡システム。
2. 前記撮像装置はカラー撮像素子であり、
   前記第２の光路を案内される光は白色光であり、
   前記第２のシャッターは、前記可視光として、前記白色光及び特定色の参照光を連続して順次通過させ、
   前記画像処理部は、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値を画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている画素を特定し、前記白色光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号における当該特定された画素を特定色を示す信号に置き換えて前記ビデオ信号に変換するビデオ信号変換処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡システム。
3. 白色光を発する光源と、
   この光源から発した白色光を前記第１の光路と前記第２の光路とに分岐する分岐光学素子とを
   更に備えたことを特徴とする請求項２記載の蛍光内視鏡システム。
4. 前記光源から前記集光光学系に至る前記第２の光路に対して、前記分岐光学素子及び前記合成光学素子を、夫々選択的に挿入する分岐光学素子駆動機構及び合成光学素子駆動機構を
   更に備えたことを特徴とする請求項３記載の蛍光内視鏡システム。
5. 動作モードを切り替えるために操作される操作部を更に備えるとともに、
   前記制御部は、動作モードを第１モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、前記分岐光学素子駆動機構及び前記合成光学素子駆動機構に対して前記分岐光学素子及び前記合成光学素子を夫々前記第２の光路から待避させるとともに、前記第２のシャッターに対して白色光を常時通過させ、動作モードを第２モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、前記分岐光学素子駆動機構及び前記合成光学素子駆動機構に対して前記分岐光学素子及び前記合成光学素子を夫々前記第２の光路に挿入させるとともに、前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターに対して夫々可視光及び励起光を交互に通過させ、
   前記画像処理部は、動作モードを第１モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、前記受信部によって受信された映像信号自体をビデオ信号に変換し、動作モードを第２モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、上記ビデオ信号変換処理を実行する
   ことを特徴とする請求項４記載の蛍光内視鏡システム。
6. 前記制御部は、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号から輝度値を抽出して、この輝度値が所定の第１目標値に合致するように前記第１の絞り機構を制御するとともに、前記可視光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号から輝度値を抽出して、この輝度値が所定の第２目標値に合致するように前記第２の絞り機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡システム。
7. 基端面から入射された光を先端面から被検体に向けて照射するライトガイド，前記被検体からの光を収束して当該被検体の像を結像する対物光学系，及びこの対物光学系によって結像された像を撮像して映像信号を出力する撮像装置とを有する内視鏡に接続されて使用される蛍光観察内視鏡用光源装置であって、
   生体組織を励起させて蛍光を発光させ得る波長帯域の励起光を含む光を光源から案内する第１の光路と可視光を含む光を光源から案内する第２の光路とを、１本の光路に合成する合成光学素子と、
   前記第１の光路上において前記励起光のみを断続的に通過させる第１のシャッターと、
   前記第２の光路上において前記可視光のみを、前記第１のシャッターが前記励起光を遮断している時期にのみ通過させる第２のシャッターと、
   前記第１の光路上において通過する光の光量を調整する第１の絞り機構と、
   前記第２の光路上において通過する光の光量を調整する第２の絞り機構と、
   前記合成光学素子によって合成された光路上を案内されてきた光を前記ライトガイドの基端面に向けて集光する集光光学系と、
   前記撮像装置から出力された映像信号を受信する受信部と、
   前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記可視光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値とを画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている画素を特定し、当該特定された画素を特定色として示すビデオ信号を出力する画像処理部と、
   前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値に基づいて前記第１の絞り機構を制御するとともに、前記可視光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値に基づいて前記第２の絞り機構を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする蛍光観察内視鏡用光源装置。

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