JP2005319115A - 蛍光観察内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常観察モードにおいて不要な構成を付加することなく、蛍光観察モードにおいて多数種類の波長帯域の励起光を用いた蛍光観察が可能な蛍光観察内視鏡装置を、提供する。
【解決手段】レーザーユニット４０は、夫々発振波長が異なる複数の半導体レーザー４０１〜４０３を内蔵している。システムコントロール回路４２は、操作者によって選択された波長のレーザーを、レーザーユニット４０から順次繰り返し射出させる。射出されたレーザー光は、ライトガイド１６及び配光レンズ１１を通じて被検部に照射される。このレーザー光によって励起された生体組織から発した蛍光は対物レンズ１２によって、カラー撮像素子１３に撮像される。映像信号処理回路４３は、このカラー撮像素子１３から出力される映像信号のうち、その映像信号を得る際にライトガイド１６に導入していたレーザー光の波長帯域外の光に起因する成分に基づいて、モニター６０上に画像表示する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内視鏡を通じて被検部に蛍光励起用の励起光を照射することによって被検部の生体組織から発した蛍光による像を撮像する蛍光観察内視鏡装置に、関する。

生体組織に対してある波長帯域の光を励起光として照射すると、生体組織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画像を表示する蛍光観察内視鏡装置が、提案されている。このような蛍光観察内視鏡装置は、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）を改変することによって、構成されている。具体的には、蛍光観察内視鏡装置に用いられる電子内視鏡は、生体組織に向けて照射光を導くライトガイドファイババンドル（以下、単に「ライトガイド」という）として青〜紫外帯域の光に対する透過性が良い石英ガラスファイバーからなるものが用いられ、その対物窓から撮像素子に至る光路中に励起光として用いる特定波長の光をカットするための励起光カットフィルタが挿入されたものとなっている。また、光源プロセッサ装置は、生体組織に対する照射光として白色光又は励起光とを任意に切り替えて内視鏡のライトガイドに導入できるように構成されているとともに、白色光をライトガイドに導入する時（以下、「通常観察モード」という）と励起光をライトガイドに導入する時（以下、「蛍光観察モード」という）とで、電子内視鏡から出力される映像信号に対する画像処理内容を変更するように構成されている。

このように構成されている蛍光観察内視鏡装置を使用する術者（医師）は、光源プロセッサ装置を通常観察モードに設定した状態で、通常の内視鏡を用いる場合と同様にしてモニター上に表示される画像（即ち、体腔内挿入部先端から白色光が照射された体腔内壁表面での反射光による像を撮像素子が撮像することによって得られた通常カラー画像）を観察しながら、その体腔内挿入部の先端を被験者の体腔内に挿入して行く。そして、異状が生じている疑いのある部位（被検部）をその画像内に捉えると、術者は、光源プロセッサ装置を蛍光観察モードに切り替える。すると、白色光の代わりに励起光が体腔内挿入部先端から被検部に向けて照射され、その励起光によって励起された体腔内壁下の生体組織から生じた蛍光のみによる被検部の像が対物光学系によって形成され、これを撮像素子が撮像することによって得られた画像（蛍光画像）がモニター上に表示される。この蛍光画像では、上述したように異状部が暗くなっている他、元々励起光が届かない部位（例えば、体腔内の奥）も暗い蔭となっている。但し、後者の部位は、通常観察モードにおいても照明光が届かないので、通常カラー画像でも暗くなっているはずである。そこで、術者は、一時的に通常観察モードに切り替えることによって蛍光画像と通常カラー画像とを比較して、蛍光画像中の暗部のうち蔭の部分を特定し、陰でない暗部があれば、それを異状部位と特定するのである。
特開平０７−１５５２９１号公報

しかしながら、上述した構成の蛍光観察内視鏡装置によると、励起光として用いうる光の波長は、電子内視鏡に組み込まれた励起光カットフィルターによってカットされる波長帯域内のものに限られてしまう。一方、この励起光カットフィルターは、通常観察モードにおいても撮像素子に入射する光から上記波長帯域の成分をカットしてしまうので、通常観察モードにおいて自然色に近いカラー画像を得ようとするならば、励起光カットフィルターにがカットする波長帯域を可能な限り制限しなければならない。よって、励起光として用いうる光の波長帯域は、益々狭くなってしまう。

ところで、生体組織に励起光として照射される光の波長が短ければ短いほど励起光率が高くなるので、従来、主として短波長の光が励起光として利用されてきたが、組織深部からの蛍光が得られないという欠点がある。一方、励起光の波長が長くなっても、励起光の波長の直後にピーク強度が存する蛍光を生じ、励起光の波長が長くなれば、組織深部からの蛍光が得られるということは、よく知られている。このように、励起波長に依って蛍光特性が変わってくるので、被検部の特性や検査の目的等に応じて励起光の波長を切り換えて蛍光観察ができれば、多様な蛍光診断が可能となる。

このように励起光の波長を切り換えることを可能とするためには、内視鏡の対物光学系と撮像素子との間の光路に夫々カット波長帯域が異なる複数種類の励起光カットフィルターを選択的に挿入可能とすることも考えられるが、そのような機構は通常観察モードにおいては全く役に立たない機構であって、装置の複雑化・高価格化をもたらすのみである。

そこで、本発明の課題は、通常観察モードにおいて不要な構成を付加することなく、蛍光観察モードにおいては、多数種類から任意に選択した波長帯域の励起光を用いた蛍光観察が可能な蛍光観察内視鏡装置を、提供することである。

上記の課題を解決するために案出された本発明による蛍光観察内視鏡装置は、体腔内の被検部の生体組織に励起光を照射し、この励起光によって励起した生体組織が発する蛍光による像を撮像する蛍光観察内視鏡装置であって、その先端に対物光学系を備えた内視鏡と、前記対物光学系によって形成された被検部の像を各色成分毎に撮像して夫々の色成分に相当する映像信号を出力する撮像装置と、使用する励起光の波長帯域を選択するために操作者によって操作される操作手段と、前記操作手段への操作によって選択された波長帯域の励起光を前記被検部に照射する照明手段と、前記照明手段によって選択された波長帯域の励起光が前記被検部に照射されている期間毎に、前記撮像装置から出力されている映像信号から当該励起光の波長帯域外に相当する色成分の映像信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された映像信号に基づいて被検部からの蛍光による像の表示を行う表示手段とを、備えたことを特徴とする。

このように構成されると、操作者が操作手段を操作することによって、何れかの波長帯域が選択され、この波長帯域の励起光が被検部に照射される。この励起光によって励起された被検部の生体組織から発した蛍光は、対物光学系を通じて撮像素子によって、その色成分毎に撮像される。この色成分毎に撮像するとは、像を原色の色成分毎に分離して夫々映像信号に変換するとの意である。従って、この撮像素子から出力される各色成分に相当する映像信号には、蛍光の色成分に相当する映像信号の他、励起光の色成分に相当する映像成分も含まれている。そこで、抽出手段は、撮像素子から出力される映像信号から、励起光の波長帯域外に相当する色成分の映像信号のみを抽出するのである。これにより、表示手段は、蛍光の色成分に相当する映像信号による動画を表示することになる。以上により、操作者は、操作手段を操作することによって任意に励起光の波長帯域を選択して、その励起光に対応する蛍光による像を表示手段によって表示させることが可能になるのである。

以上に説明したように、本発明の蛍光観察内視鏡装置によれば、通常観察モードにおいて不要な構成を付加することなく、蛍光観察モードにおいては、多数種類から任意に選択した波長帯域の励起光を用いた蛍光観察が可能である。

次に、添付図面に基づいて、本発明を実施するための形態を、説明する。

図１は、本発明による蛍光観察内視鏡装置の実施の形態である内視鏡システムの外観図である。図１に示されるように、この内視鏡システムは、蛍光観察内視鏡１０，光源プロセッサ装置２０，及び、モニター６０を、備えている。

蛍光観察内視鏡１０は、通常の電子内視鏡に蛍光観察用の改変を加えたものであり、体腔内に挿入されるために細長く形成されている体腔内挿入部１０ａ，その体腔内挿入部１０ａの先端部分を湾曲操作するためのアングルノブ等を有する操作部１０ｂ，操作部１０ｂと光源プロセッサ装置２０とを接続するためのライトガイド可撓管１０ｅ，及び、このライトガイド可撓管１０ｅの基端に設けられたコネクタ１０ｄを、備えている。

図２の概略図に示すように、体腔内挿入部１０ａの先端面には、配光レンズ１１及び対物レンズ１２が夫々嵌め込まれた照明窓及び撮影窓が形成されている。そして、この体腔内挿入部１０ａの内部には、対物レンズ（対物光学系）１２によって形成された被写体の像を撮影する撮像素子１３，この撮像素子１３を駆動する駆動回路１５が、組み込まれている。この撮像素子１３は、その撮像面にモザイクフィルターが被せられたカラー固体撮像素子（カラーＣＣＤ）である。このモザイクフィルターは、１画素を構成する３個又は４個のピクセルを一単位として、各単位を構成する複数のピクセルに夫々被せられるＲ［赤］，Ｇ［緑］，Ｂ［青］の微小フィルター（一単位が４個のピクセルから構成される場合には一単位中２個のピクセルにＧフィルターが被せられる）から構成されている。この撮像素子１３が、対物光学系によって形成された被検部の像を各色成分毎に撮像して、夫々の色成分に相当する映像信号を出力する撮像装置に、相当する。

撮像素子１３から出力されて駆動回路１５によって処理された映像信号を伝送するための信号ケーブル（Ｒ［赤］，Ｇ［緑］，Ｂ［青］のフィルターが夫々被せられたピクセル群毎に各走査線に沿って読み出されたＲＧＢの各映像信号を夫々伝送するための３系統の信号線を含む信号ケーブル）１８は、体腔内挿入部１０ａ，操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｅ内を引き通されて、コネクタ１０ｄの端面に設けられた電気コネクタ３１に接続されている。この信号ケーブル１８と並行して、体腔内挿入部１０ａ，操作部１０ｂ及びライトガイド可撓管１０ｅ内には、石英ファイバからなるライトガイドファイババンドル（以下、単に「ライトガイド」という）１６が引き通されている。このライトガイド１６の先端は、体腔内挿入部１０ａの先端部内において配光レンズ１１に対向し、その基端は、コネクタ１０ｄの端面から突出した金属製のパイプ１９内に挿入されて固定されている。

光源プロセッサ装置２０は、蛍光観察内視鏡１０のライトガイド１６の端面に照明光（白色光）及びレーザー光を選択的に導入するとともに、蛍光観察内視鏡１０の電気コネクタ３１を通じて駆動回路１５から受信した映像信号に対して画像処理を行うことによってビデオ信号を生成してモニター６０へ出力する装置である。

この光源プロセッサ装置２０の筐体の正面のパネルには、蛍光観察内視鏡１０のパイプ１９がその外面側から挿入される筒であるソケット２０ａが、設けられている。このソケット２０ａに穿たれた貫通孔は、光源プロセッサ装置２０の内部空間に通じている。この光源プロセッサ装置２０の内部空間内には、ソケット２０ａの中心軸（即ち、ソケット２０ａに挿入されたパイプ１９内のライトガイドファイバ１６の中心軸）の延長線に沿って順番に、集光レンズ２８，ビームスプリッタ２９，ロータリーシャッタ３２，及び、ランプ３３が、配置されている。

集光レンズ２８は、その光軸に沿ってビームスプリッタ２９側から入射してきた平行光をソケット２０ａに挿入されたパイプ１９内のライトガイドファイバ１６の基端面に集光するレンズである。

ランプ３３は、ランプ用電源３８によって電源電流が供給されて白色光を発光する電球（図示略）と、この電球から発散光として発した白色光を平行光にするためのレンズ又はリフレクター（図示略）とを備えている。その結果として、ランプ３３は、白色光を、集光レンズ２８の光軸に沿った平行光として、ビームスプリッタ２９を通して集光レンズ２８に向けて射出する。

ビームスプリッタ２９は、集光レンズ２８の光軸に対して４５度傾けて配置されている。このビームスプリッタ２９は、ランプ３３からの白色光を透過するとともに、集光レンズ２８の光軸に対して垂直な方向からの光を、集光レンズ２８の光軸に沿って反射して当該集光レンズ２８に入射させるハーフミラーである。

これらランプ３３とビームスプリッタ２９との間に介在しているロータリーシャッタ３２は、円形の板からなる。図３は、このロータリーシャッタ３２をランプ３３側から見た状態を示す図である。この図３に示すように、ロータリーシャッタ３２には、開口３２０が穿たれている。この開口３２０は、その外径がロータリーシャッタ３２自体の外径よりも僅かに小さいとともに中心角が１８０度である扇状（１／２の円環状）の開口（以下「第１開口部」という）３２０ａと、第１開口部３２０ａに内接するとともに中心角が９０度である扇状（１／４円環状）の開口（以下、「第２開口部」という）３２０ｂとを、図３における半時計方向側の端縁を揃えた状態で相互に繋げたのと等価な形状を、有している。

このロータリーシャッタ３２は、第１モータ３４によって回転自在に保持されている。即ち、この第１モータ３４は、撮像素子１３が２フレームの撮像を行う間に丁度１回転するように、１５Ｈｚの回転周期で回転している。そして、この第１モータ３４自体は、第２モータ２４によって集光レンズ３４の光軸に直交する方向へ移動可能に、スライドテーブル２５上に載置されている。なお、この第２モータ２４の駆動軸には、その駆動軸の回転量に応じた信号を出力する位置検出センサ２６が取り付けられている。従って、この位置検出センサ２６から出力される信号に基づいて、システムコントロール回路４２がロータリーシャッタ３２の位置を求めることが可能となっている。そして、ロータリーシャッタ３２は、位置検出センサ２６からの信号に基づいて第２モータ２４がシステムコントロール回路４２によって制御されることにより、後述する通常観察モード下では、ランプ３３から射出される白色光の光路から完全に待避した位置（以下、「待避位置」という）へ移動され、第１又は第２蛍光観察モード下では、第１開口部３２０ａが白色光の光路に挿入される位置（以下、「第１開口部挿入位置」という）へ移動され、第３蛍光観察モード下では、第２開口部３２０ｂが白色光の光路に挿入される位置（以下、「第２開口部挿入位置」という）へ移動される。

一方、ビームスプリッタ２９によって９０度折り曲げられた集光レンズ２８の光軸上には、順番に、コリメータレンズ３９及びレーザーユニット４０が配置されている。レーザーユニット４０は、３種類の波長から任意に選択された波長のレーザー光を発散光として射出する装置であり、コリメータレンズ３９は、このレーザーユニット４０から発散光として発したレーザー光を平行光とするレンズである。

図４は、レーザーユニット４０の詳細構成を示す図である。この図４に示されるように、このレーザーユニット４０は、基板上に固定された第１乃至第３の半導体レーザー４０１〜４０３，同じく基板上に固定されたロッドレンズ４０４，各半導体レーザー４０１〜４０３の発光点から発したレーザー光を夫々ロッドレンズ４０４の基端に導く第１乃至第３の光ファイバー４０５〜４０７、各半導体レーザー４０１〜４０３に夫々駆動電流を供給する第１乃至第３のドライバ４０８〜４１０から、構成される。このロッドレンズ４０４は、その先端面がコリメータレンズ３９の前側焦点と一致するように、そのコリメータレンズ３９の光軸と同軸に設置されている。

図５乃至図７は、夫々、第１乃至第３の半導体レーザー４０１〜４０３が発するレーザー光（励起光１〜３）の波長スペクトルを、上記モザイクフィルターを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各フィルターの透過波長帯域と対比して示すグラフであり、互いに、縦軸（強度）及び横軸（波長）のスケール及び原点の値を共通としている。第１の半導体レーザー４０１が発するレーザー光（励起光１）の波長スペクトルは、図５に示すように、紫外帯域にあり、撮像素子１３の撮像面に設けられたＲ，Ｇ，Ｂの何れのフィルターの透過波長帯域からも外れている。この励起光１が照射された時に生体組織が発する蛍光のピーク値は、この励起光１の波長帯域の直後（波長の値が少しだけ長い帯域，即ち、青〜緑の帯域）に生じるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの全映像信号がこの蛍光による像を示すことになる。また、第２の半導体レーザー４０２が発するレーザー光（励起光２）の波長スペクトルは、図６に示すように、青色帯域にあり、撮像素子１３の撮像面に設けられたＲ，Ｇの両フィルターの透過波長帯域から外れている。この励起光２が照射された時に生体組織が発する蛍光のピーク値は、この励起光２の波長帯域の直後（緑〜赤の帯域）に生じるので、Ｒ，Ｇの両映像信号がこの蛍光による像を示すことになる。また、第３の半導体レーザー４０３が発するレーザー光（励起光３）の波長スペクトルは、図７に示すように、緑色帯域にあり、撮像素子１３の撮像面に設けられたＲフィルターの透過波長帯域からは外れている。この励起光３が照射された時に生体組織が発する蛍光のピーク値は、この励起光３の波長帯域の直後（赤〜赤外の帯域）に生じるので、Ｒ映像信号がこの蛍光による像を示すことになる。

光源プロセッサ装置２０の筐体の正面側パネルには、パイプ１９がソケット２０ａに挿入された状態において電気コネクタ３１を構成する各端子と夫々導通する多数の電極からなる電気ソケット２１と、外部から操作される複数のスイッチ（図２においては、白色光選択スイッチ２３ａ，励起光選択スイッチ［励起光１選択スイッチ２３ｂ，励起光２選択スイッチ２３ｃ，励起光３選択スイッチ２３ｄ］，映像信号選択スイッチ［Ｂ映像信号選択スイッチ２３ｅ，Ｇ映像信号選択スイッチ２３ｆ，Ｒ映像信号選択スイッチ２３ｇ］のみ図示）を有する操作パネル２３が、設けられている。そして、操作パネル２３上の各スイッチ２３ａ〜ｇは、夫々、システムコントロール回路４２に接続されている。その結果、操作パネル（操作手段に相当）２３上の各スイッチ２３ａ〜ｇに対する操作によって生じた操作信号は、夫々、システムコントロール回路４２に入力される。

このシステムコントロール回路４２には、上述した位置検出センサ２６が接続されており、この位置検出センサ２６から出力された信号が入力される。また、このシステムコントロール回路４２は、上述した第１モータ３４，第２モータ２４，ランプ用電源３８及び第１乃至第３のドライバ４０８〜４１０に接続されており、これらを制御するための信号を出力する。

具体的には、システムコントロール回路４２は、何れの動作モードにおいても、ランプ用電源３８を起動することによってランプ３３から白色光を射出させるとともに、その内部において発生したタイミング信号（個々のフレームの先頭タイミングを示す垂直同期信号）に同期して第１モータ３４を制御することによって、第１ロータリーシャッタ３２を１５Ｈｚの回転速度で回転させる。また、システムコントロール回路４２は、白色光選択スイッチ２３ａが投入され且つ励起光選択スイッチ２３ｂ〜ｄの何れも投入されていない場合には動作モードを通常観察モードとし、白色光選択スイッチ２３ａと励起光選択スイッチ２３ｂ〜ｄの何れか一つのスイッチとが投入されている場合には動作モードを第１蛍光観察モードとし、白色光選択スイッチ２３ａと励起光選択スイッチ２３ｂ〜ｄの何れか二つのスイッチとが投入されている場合には動作モードを第２蛍光観察モードとし、白色光選択スイッチ２３ａと全励起光選択スイッチ２３ｂ〜ｄの全てのスイッチとが投入されている場合には動作モードを第３蛍光観察モードとする。

そして、システムコントロール回路４２は、動作モードが通常観察モードに切り替わると、第２モータ３４を制御することによってロータリーシャッタ３２を待避位置へ移動させるとともに、全ドライバ４０８〜４１０の動作を停止させる。その結果、ランプ３３から射出された白色光のみが、常に、ビームスプリッタ２９を透過して、集光レンズ２８に入射し、更にライドガイド１６に入射する。

また、システムコントロール回路４２は、動作モードが第１蛍光観察モードに切り替わると、第２モータ３４を制御することによってロータリーシャッタ３２を第１開口部挿入位置へ移動させる。その結果、図８（ａ）に示すように、ランプ３３から射出された白色光は、ロータリーシャッタ３２の第１開口部３２０ａが集光レンズ２８の光軸上に位置する期間（１フレーム分の期間）のみ、このロータリーシャッタ３２を通過して、ビームスプリッタ２９を透過して集光レンズ２８に入射する。同時に、システムコントロール回路４２は、励起光選択スイッチ２３ｂ〜ｄのその時点において投入されている一つのスイッチに相当する一つのドライバ（励起光１選択スイッチ２３ｂが投入されている場合には第１のドライバ４０８，励起光２選択スイッチ２３ｃが投入されている場合には第２のドライバ４０９，励起光３選択スイッチ２３ｄが投入されている場合には第３のドライバ４１０）を制御することにより、ロータリーシャッタ３２が白色光を遮光している期間（１フレーム分の期間）のみ、全ドライバ４０８〜４１０のうちの制御対象ドライバに接続されている半導体レーザーから励起光としてのレーザー光を射出させる。なお、図８（ａ）は、励起光１選択スイッチ３４ｂが投入された為に励起光１が射出されている例を示している。

また、システムコントロール回路４２は、動作モードが第２蛍光観察モードに切り替わっても、第２モータ３４を制御することによってロータリーシャッタ３２を第１開口部挿入位置へ移動させる。その結果、図８（ｂ）に示すように、ランプ３３から射出された白色光は、ロータリーシャッタ３２の第１開口部３２０ａが集光レンズ２８の光軸上に位置する期間（１フレーム分の期間）のみ、このロータリーシャッタ３２を通過して、ビームスプリッタ２９を透過して集光レンズ２８に入射する。同時に、システムコントロール回路４２は、励起光選択スイッチ２３ｂ〜ｄのその時点において投入されている二つのスイッチに相当する二つのドライバを夫々順次制御することにより、ロータリーシャッタ３２が白色光を遮光している期間（１フレーム分の期間）の前半（第１フィールドに相当する期間）のみ、全ドライバ４０８〜４１０のうちの当該二つのドライバに接続されている二つの半導体レーザーの一方から励起光としてのレーザ光を射出させ、同期間の後半（第２フィールドに相当する期間）のみ、他方の半導体レーザーからレーザー光を射出させる。なお、図８（ｂ）は、励起光１選択スイッチ３４ｂ及び励起光２選択スイッチ３４ｃが投入された為に励起光１及び励起光２が順次射出されている例を示している。

また、システムコントロール回路４２は、動作モードが第３蛍光観察モードに切り替わると、第２モータ３４を制御することによってロータリーシャッタ３２を第２開口部挿入位置へ移動させる。その結果、図８（ｃ）に示すように、ランプ３３から射出された白色光は、ロータリーシャッタ３２の第２開口部３２０ｂが集光レンズ２８の光軸上に位置する期間（１フィールド分の期間）のみ、このロータリーシャッタ３２を通過して、ビームスプリッタ２９を透過して集光レンズ２８に入射する。同時に、全ドライバ４０８〜４１０を夫々順次制御することにより、ロータリーシャッタ３２が白色光を遮光している期間（３フィールド分の期間）内において、最初の１フィールド分の期間に第１の半導体レーザー４０１から励起光１を射出させ、次の１フィールド分の期間に第２の半導体レーザー４０２から励起光２を射出させ、最後の１フィールド分の期間に第３の半導体レーザー４０３から励起光３を射出させる。

以上のようにして各半導体レーザー４０１〜４０３から射出されたレーザー光は、各光ファイバー４０５〜４０７及びロッドレンズ４０４によって導光され、このロッドレンズ４０４の先端面からコリメータレンズ３９に向けて射出される。その後、レーザー光は、ビームスプリッタ２９によって反射されて、白色光と交互に集光レンズ２８に入射し、更にライトガイド１６に入射する。ライトガイド１６に入射した白色光及びレーザー光は、ライトガイド１６により導光され、配光レンズ１１を通じて被検部に照射される。以上に説明した配光レンズ１１，ライトガイド１６，集光レンズ２８，ビームスプリッタ２９，コリメータレンズ３９，レーザーユニット４０及びシステムコントロール回路４２が、操作手段への操作によって選択された波長帯域の励起光を被検部に照射する照明手段に相当する。

さらに、システムコントロール回路４２は、映像信号処理回路４３に接続されており、この映像信号処理回路４３に対しても、タイミング信号を入力するとともに、現在の動作モード，操作パネル２３において現在投入されている励起光選択スイッチ２３ｂ〜ｄに相当する励起光の種類又は現時点でライトガイド１６に導入されている光の種類，及び、操作パネル２３において現在投入されている映像信号選択スイッチ２３ｅ〜ｇに相当する映像信号の種類を通知する。但し、何れの映像信号選択スイッチ２３ｅ〜ｇも投入されていない場合も、システムコントロール回路４２は、全映像信号選択スイッチ２３ｅ〜ｇが投入されているのと等価であるとみなして、全映像信号の種類を映像信号処理回路４３に通知する。

この映像信号処理回路４３には、また、電気ソケット２１を構成する各電極に接続されている。よって、駆動回路１５を通じて撮像素子１３から出力されたＲＧＢの各映像信号は、電気コネクタ３１及び電気ソケット２１を通じて、映像信号処理回路４３に入力される。さらに、この映像信号処理回路４３には、モニター６０が接続されている。映像信号処理回路４３は、内視鏡１０の駆動回路１５から入力されたＲＧＢの各映像信号を処理することによって、通常観察モードにおいては通常カラー画像の動画を、各蛍光観察モードにおいては、通常カラー画像の動画及び蛍光画像の動画を並べて示す画面を、モニター６０上に表示する。

図９は、この映像信号処理回路４３の内部構造を示すブロック図である。この図９に示されるように、映像信号処理回路４３内において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各映像信号は、前段映像信号処理回路４３１に入力される。この前段映像信号処理回路４３１はメモリ４３２に接続され、このメモリ４３２はスキャンコンバータ４３３に接続され、このスキャンコンバータ４３３は後段映像信号処理回路４３４に接続され、この後段映像信号処理回路４３４にモニター６０が接続される。

前段映像信号処理回路４３１は、撮像素子１３から送られてくるＲＧＢの各映像信号に対して所定の処理を施すための回路である。この前段映像信号処理回路４３１が各映像信号に施す具体的な処理としては、高周波成分除去，増幅，ブランキング，クランピング，ホワイトバランス，ガンマ補正，アナログデジタル変換，及び、色分離等がある。

メモリ４３２の内部は、ライトガイド１６に白色光が導入されている間に前段映像信号処理回路４３１に入力されて上記処理が施された映像信号（Ｒ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号）が夫々格納（上書き）されるＲ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ，Ｂ映像信号領域４３２ｃ，ライトガイド１６に励起光１が導入されている間に前段映像信号処理回路４３１に入力されて上記処理が施された映像信号（Ｒ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号）が格納（上書き）される第１蛍光映像信号領域４３２ｄ，ライトガイド１６に励起光２が導入されている間に前段映像信号処理回路４３３に入力されて上記処理が施された映像信号（Ｒ映像信号，Ｇ映像信号）が格納（上書き）される第２蛍光映像信号領域４３２ｅ，ライトガイド１６に励起光３が導入されている間に前段映像信号処理回路４３３に入力されて上記処理が施された映像信号（Ｒ映像信号）が格納（上書き）される第３蛍光映像信号領域４３２ｆに、区分されている。このメモリ４３２が、撮像装置から出力された映像信号を記憶する記憶装置に相当する。

スキャンコンバータ４３３は、通常観察モード下においては、各フレームに相当する期間毎に、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ，Ｂ映像信号領域４３２ｃから夫々映像信号（Ｒ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号）を読み出して、後段映像信号処理回路４３４へ入力する。

また、スキャンコンバータ４３３は、第１蛍光観察モード下においては、各フレームに相当する期間毎に、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ及びＢ映像信号領域４３２ｃから夫々映像信号（Ｒ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号）を読み出すとともに、システムコントロール回路４２によって通知された励起光の種類に対応する領域（第１蛍光映像信号領域４３２ｄ，第２蛍光映像信号領域４３２ｅ，又は第３蛍光映像信号領域４３２ｆ）から、システムコントロール回路４２によって通知された全種類の映像信号を読み出す。このとき、被検部に照射される励起光の種類が励起光２であって映像信号の種類がＢ映像信号であった場合には、Ｂ映像信号は第２蛍光映像信号領域４３２ｅに存在していないので、Ｂ映像信号を第２蛍光映像信号領域４３２ｅから読み出すことはできない。同様に、被検部に照射される励起光の種類が励起光３であって映像信号の種類がＧ映像信号又はＢ映像信号であった場合には、Ｇ映像信号もＢ映像信号も第３蛍光映像信号領域４３２ｆに存在していないので、Ｇ映像信号及びＢ映像信号を第３蛍光映像信号領域４３２ｆから読み出すことはできない。そして、スキャンコンバータ４３３は、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ及びＢ映像信号領域４３２ｃから読み出した映像信号とシステムコントロール回路４２によって通知された励起光の種類に対応する領域４３２ｄ〜４３２ｆから読み出した映像信号とを互いに結合して、通常カラー画像と蛍光画像とを並べて表示させる映像信号を生成して、後段映像信号処理回路４３４に入力する。

また、スキャンコンバータ４３３は、第２蛍光観察モード下においては、各フレームに相当する期間毎に、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ及びＢ映像信号領域４３２ｃから夫々映像信号（Ｒ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号）を読み出すとともに、システムコントロール回路４２によって通知された励起光の種類に対応する全蛍光映像信号領域（第１蛍光映像信号領域４３２ｄ，第２蛍光映像信号領域４３２ｅ，又は第３蛍光映像信号領域４３２ｆ）の二つの領域から、システムコントロール回路４２によって通知された全種類の映像信号を読み出す。そして、スキャンコンバータ４３３は、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ，Ｂ映像信号領域４３２ｃから読み出した映像信号とシステムコントロール回路４２によって通知された励起光の種類に対応する全蛍光映像信号領域４３２ｄ〜４３２ｆの二つの領域から夫々読み出した映像信号とを互いに結合して、通常カラー画像と２種類の蛍光画像とを並べて表示させる映像信号を生成して、後段映像信号処理回路４３４に入力する。この時、各領域４３２ｄ〜４３２ｆから夫々読み出された映像信号は一フィールド分しかないので、各蛍光画像の垂直方向の解像度（走査線本数）は、通常カラー画像の半分となる。

また、スキャンコンバータ４３３は、第３蛍光観察モード下においては、各フレームに相当する期間毎に、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ及びＢ映像信号領域４３２ｃから夫々映像信号（Ｒ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号）を読み出すとともに、第１蛍光映像信号領域４３２ｄ，第２蛍光映像信号領域４３２ｅ，又は第３蛍光映像信号領域４３２ｆから、システムコントロール回路４２によって通知された全種類の映像信号を読み出す。そして、スキャンコンバータ４３３は、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ及びＢ映像信号領域４３２ｃから読み出した映像信号と第１蛍光映像信号領域４３２ｄ，第２蛍光映像信号領域４３２ｅ及び第３蛍光映像信号領域４３２ｆから夫々読み出した映像信号とを互いに結合して、通常カラー画像と３種類の蛍光画像とを並べて表示させる映像信号を生成して、後段映像信号処理回路４３４に入力する。この時、Ｒ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ及びＢ映像信号領域４３２ｃから読み出された映像信号も、第１蛍光映像信号領域４３２ｄ，第２蛍光映像信号領域４３２ｅ，又は第３蛍光映像信号領域４３２ｆから夫々読み出された映像信号も、夫々一フィールド分しかないので、各画像の垂直方向の解像度（走査線本数）は通常観察モード及び第１蛍光観察モードにおける各画像の半分となる。

以上説明したスキャンコンバータ４３３が、記憶装置から励起光の波長帯域外に相当する色成分の映像信号のみを読み出す読出手段に相当する。そして、メモリ４３２及びスキャンコンバータ４３３が、照明手段によって励起光が被検部に照射されている期間毎に、撮像装置から出力されている映像信号から励起光の波長帯域外に相当する色成分の映像信号を抽出する抽出手段に相当する。

後段映像信号処理回路４３４は、スキャンコンバータ４３３から入力された映像信号に対して、デジタルアナログ変換，エンコーディング，及び、インピーダンスマッチング等の処理を施してモニター６０へ出力する。その結果、モニター６０上には、通常観察モード下では通常カラー画像のリアルタイム動画が表示され、第１蛍光観察モード下では通常カラー画像のリアルタイム画像及び一つの蛍光画像のリアルタイム画像が並べて表示され、第２蛍光モード下では通常カラー画像のリアルタイム画像及び二種類の蛍光画像のリアルタイム画像が並べて表示され、第３蛍光モード下では白色画像のリアルタイム画像及び三種類の蛍光画像のリアルタイム画像とが並べて表示される。

なお、第１蛍光モード下では、上述したようにスキャンコンバータ４３３がＲ映像信号領域４３２ａ，Ｇ映像信号領域４３２ｂ及びＢ映像信号領域４３２ｃから読み出した映像信号と領域４３２ｄ〜４３２ｆから夫々読み出した映像信号とを単に結合しただけであると、映像信号処理回路４３から出力された映像信号に基づいてモニター６０上に表示される画面は、通常カラー画像のリアルタイム動画と蛍光画像のリアルタイム動画とを単に並べて表示しただけのものとなるが、スキャンコンバータ４３３は、上述した以外にも様々な映像信号を結合することができる。例えば、図示せぬキャラクター生成回路から出力された映像信号（検査に関する文字情報を表示するための映像信号）を両映像信号とに加えて更に結合した場合には、モニター６０上に表示される画面は、例えば、図１０に示すようになる。また、映像信号処理回路４３が両映像信号を夫々任意にフリーズする静止画像メモリを備えている場合に、スキャンコンバータ４３３が両映像信号に加えて更に各静止画像メモリから夫々読み出した静止画像の映像信号を結合した場合には、モニター６０上に表示される画面は、例えば、図１１に示すようになる。なお、図１２は、第３蛍光モードにおいてモニター６０上に表示される画面例である。

何れの場合においても、モニター６０上には、通常カラー画像のリアルタイム動画と一乃至三種類の蛍光画像のリアルタイム動画とが、並べて表示される。しかも、ここで表示される各蛍光画像は、操作パネル２３上において、３種類の波長帯域のレーザー光（励起光１，励起光２，励起光３）の中から術者が任意に選択したレーザー光に基づいて生体組織から発生した蛍光のうち、術者が任意に選択した波長帯域の蛍光によって形成された画像である。従って、術者は、検査目的や被検部に適した波長帯域のレーザー光及び蛍光によって、蛍光診断を行うことができる。

本発明の実施形態による内視鏡システムの外観を示す外観図 内視鏡システムの内部構成を示す概略図 ロータリーシャッタの正面図 レーザーユニットの構造を示す詳細図 励起光１の波長スペクトルと各フィルターの透過波長帯域とを示すグラフ 励起光２の波長スペクトルと各フィルターの透過波長帯域とを示すグラフ 励起光３の波長スペクトルと各フィルターの透過波長帯域とを示すグラフレーザー光の分光特性及びレーザー光カットフィルターの透過特性を示すグラフ 各蛍光観察モードにおいてライトガイドに導入される照射光の種類を示すシーケンス図 映像信号処理回路４３の内部構造を示すブロック図 モニターの表示例を示す図 モニターの表示例を示す図 モニターの表示例を示す図

符号の説明

１０ 蛍光観察内視鏡
１２ 対物光学系
１３ 撮像素子
１６ ライトガイドファイババンドル
２０ 光源プロセッサ装置
２８ 集光レンズ
２９ ビームスプリッタ
３２ ロータリーシャッタ
３３ ランプ
４０ レーザーユニット
４２ システムコントロール回路
４３ 映像信号処理回路
６０ モニター
４３１ 前段映像信号処理回路
４３２ メモリ
４３３ スキャンコンバータ

Claims (6)

1. 体腔内の被検部の生体組織に励起光を照射し、この励起光によって励起した前記生体組織が発する蛍光による像を撮像する蛍光観察内視鏡装置であって、
   その先端に対物光学系を備えた内視鏡と、
   前記対物光学系によって形成された前記被検部の像を各色成分毎に撮像して、夫々の色成分に相当する映像信号を出力する撮像装置と、
   使用する励起光の波長帯域を選択するために操作者によって操作される操作手段と、
   前記操作手段への操作によって選択された波長帯域の励起光を、前記被検部に照射する照明手段と、
   前記照明手段によって前記選択された波長帯域の励起光が前記被検部に照射されている期間毎に、前記撮像装置から出力されている映像信号から、当該励起光の波長帯域外に相当する色成分の映像信号を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段によって抽出された映像信号に基づいて、前記被検部からの蛍光による像の表示を行う表示手段と
   を備えたことを特徴とする蛍光観察内視鏡装置。
2. 前記抽出手段は、
   前記撮像装置から出力された映像信号を記憶する記憶装置と、
   この記憶装置から、前記励起光の波長帯域外に相当する色成分の映像信号のみを読み出す読出手段とを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡装置。
3. 前記操作手段は、前記抽出手段によって抽出される映像信号の色成分を選択するためにも操作者によって操作され、
   前記抽出手段は、前記撮像装置から出力されている映像信号から、前記励起光の波長帯域外に相当し且つ前記操作手段への操作によって選択された色成分の映像信号を抽出する
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡装置。
4. 前記抽出手段は、前記撮像装置から出力されている映像信号から、前記励起光の波長帯域外に相当し且つ前記操作手段への操作によって選択された色成分の映像信号を抽出する
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡装置。
5. 前記撮像素子は、各ピクセル毎に３原色の何れかのフィルターが被せられてなるカラー固体撮像素子である
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光内視鏡装置。
6. 体腔内の被検部の生体組織に励起光を照射し、この励起光によって励起した前記生体組織が発する蛍光による像を撮像する蛍光観察内視鏡装置であって、
   その先端に対物光学系を備えた内視鏡と、
   前記対物光学系によって形成された前記被検部の像を各色成分毎に撮像して、夫々の色成分に相当する映像信号を出力する撮像装置と、
   使用する励起光の波長帯域を選択するために操作者に操作される操作手段と、
   前記操作手段への操作によって選択された各波長帯域の励起光を、順次、前記被検部に照射する照明手段と、
   前記照明手段によって各波長帯域の励起光が夫々前記被検部に照射されている期間毎に、前記撮像装置から出力されている映像信号から、当該励起光の波長帯域外に相当する色成分の映像信号を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段によって各波長帯域の励起光に対応して抽出された映像信号に基づいて、各励起光に対応する蛍光の像を同時に表示する表示手段と
   を備えたことを特徴とする蛍光観察内視鏡装置。