JP2008125934A - Fluorescence observation apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To highly precisely acquire fluorescence intensity in a variable transmission band. <P>SOLUTION: This fluorescence observation apparatus 1 is provided with an excitation light source emitting an excitation light, the variable transmission band changing the wavelength of a transmission light by a change in spacing between optical members 13a and 13b facing each other at some interval apart, a fixed transmission band non-changing the wavelength of the transmission light despite of the change in the spacing, a Fabry-Perot resonator 13 having a transition band transmitting therebetween, an excitation light cut filter 12 cutting off the passing of the excitation light, a band-cut filter 20 having a cutoff band including the transition band and non-including the wavelength of the excitation light, and a photodetector 14 detecting the fluorescence transmitting through the Fabry-Perot resonator 13, the excitation light cut filter 12 and the band cut filter 20. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛍光観察装置に関するものである。   The present invention relates to a fluorescence observation apparatus.

従来、蛍光観察装置としては、例えば、特許文献1に開示された蛍光内視鏡装置が知られている。
内視鏡観察において自家蛍光画像を観察することは反射画像とは異なる生体の情報を得ることができるので、病変の診断・観察にとって有益である。自家蛍光すなわち生体由来の蛍光を観察することにより、生体の変化に基づく病変の様子を観察することができるという利点がある。
Conventionally, as a fluorescence observation apparatus, for example, a fluorescence endoscope apparatus disclosed in Patent Document 1 is known.
Observing an autofluorescence image in endoscopic observation is useful for diagnosing and observing a lesion because information on a living body different from a reflected image can be obtained. By observing autofluorescence, that is, fluorescence derived from a living body, there is an advantage that the state of a lesion based on a change in the living body can be observed.

自家蛍光を利用して診断を行うには、ポルフィリン由来の蛍光領域630〜650nm、コラーゲン由来の蛍光領域450〜550nmの蛍光をそれぞれ取得し、その比を演算して表示することが好ましい(例えば、特許文献2参照。)。
特開2006−187598号公報 特開平9−308604号公報
In order to make a diagnosis using autofluorescence, it is preferable to obtain the fluorescence of the porphyrin-derived fluorescent region 630-650 nm and the collagen-derived fluorescent region 450-550 nm, respectively, and calculate and display the ratio (for example, (See Patent Document 2).
JP 2006-187598 A JP-A-9-308604

特許文献1の場合、固定透過帯域と可変透過帯域とを有するファブリペロー型共振器からなる可変分光素子を用いてポルフィリン由来の蛍光領域の蛍光強度を取得するために、可変分光素子を以下の2つの状態に調節し、それぞれの状態において取得された蛍光の強度に基づいて演算を行うこととしている。   In the case of Patent Document 1, in order to obtain the fluorescence intensity of a porphyrin-derived fluorescent region using a variable spectral element comprising a Fabry-Perot resonator having a fixed transmission band and a variable transmission band, the variable spectral element is The calculation is performed based on the intensity of fluorescence acquired in each state.

すなわち、可変分光素子の2つの状態とは、主にコラーゲン由来の蛍光成分である第1の蛍光領域および主にポルフィリン由来の蛍光成分である第2の蛍光領域の両方の蛍光領域の蛍光を取得する第1の状態と、第1の蛍光領域の蛍光のみを取得する第2の状態である。そして、第1の状態で取得した蛍光強度から第2の状態で取得した蛍光強度を減算することにより、第2の蛍光領域の蛍光強度を取得することができる。   That is, the two states of the variable spectroscopic element are to acquire the fluorescence of both the first fluorescent region which is a fluorescent component derived from collagen and the second fluorescent region which is a fluorescent component derived mainly from porphyrin. And a second state in which only the fluorescence in the first fluorescent region is acquired. Then, by subtracting the fluorescence intensity acquired in the second state from the fluorescence intensity acquired in the first state, the fluorescence intensity of the second fluorescence region can be acquired.

しかしながら、第1の状態で取得した蛍光強度から第2の状態で取得した蛍光強度を減算することにより第2の蛍光領域の蛍光強度を精度よく取得するには、可変分光素子の第1の状態と第2の状態とにおいて、可変透過帯域以外の領域における透過率特性が不変であることが望まれる。現実的には、ファブリペロー型共振器からなる可変分光素子の性質上、可変透過帯域の状態を変化させると、固定透過帯域と可変透過帯域との間に形成される遷移領域における透過率特性が変動するという不都合がある。そのため、第2の蛍光領域の蛍光強度を精度よく取得することができないという問題がある。   However, in order to accurately acquire the fluorescence intensity of the second fluorescence region by subtracting the fluorescence intensity acquired in the second state from the fluorescence intensity acquired in the first state, the first state of the variable spectroscopic element is used. In the second state, it is desirable that the transmittance characteristic in the region other than the variable transmission band is invariable. Realistically, due to the nature of the variable spectroscopic element composed of a Fabry-Perot resonator, changing the state of the variable transmission band results in the transmittance characteristics in the transition region formed between the fixed transmission band and the variable transmission band. There is an inconvenience that it fluctuates. Therefore, there is a problem that the fluorescence intensity of the second fluorescence region cannot be obtained with high accuracy.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、可変透過帯域における蛍光強度を精度よく取得することができる蛍光観察装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluorescence observation apparatus that can accurately acquire the fluorescence intensity in the variable transmission band.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、励起光を出射する励起光源と、
間隔をあけて対向する光学部材の面間隔の変更により透過する光の波長が変化する可変透過帯域と、面間隔の変更にかかわらず透過する光の波長が変化しない固定透過帯域と、これらの間にされる遷移帯域とを備えるファブリペロー型共振器と、励起光の通過を遮断する励起光カットフィルタと、前記遷移帯域を含み、励起光の波長を含まない遮断帯域を有するバンドカットフィルタと、これらファブリペロー型共振器、励起光カットフィルタおよびバンドカットフィルタを透過した蛍光を検出する光検出器とを備える蛍光観察装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes an excitation light source that emits excitation light;
Between the variable transmission band where the wavelength of the transmitted light changes by changing the surface spacing of the optical members facing each other with a gap between them, and the fixed transmission band where the wavelength of the transmitted light does not change regardless of the change in the surface spacing A Fabry-Perot resonator comprising a transition band, a pump light cut filter that blocks the passage of excitation light, a band cut filter that includes the transition band and has a cutoff band that does not include the wavelength of the pump light, Provided is a fluorescence observation apparatus including the Fabry-Perot resonator, an excitation light cut filter, and a photodetector that detects fluorescence transmitted through a band cut filter.

上記発明においては、前記バンドカットフィルタの遮断帯域が、ポルフィリンおよびコラーゲンのそれぞれの蛍光ピーク波長の間の帯域に位置することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記可変透過帯域内の長波長側の帯域に遮断帯域を有する他のバンドカットフィルタを備えることとしてもよい。
In the said invention, it is good also as the cutoff band of the said band cut filter being located in the zone between each fluorescence peak wavelength of porphyrin and collagen.
Moreover, in the said invention, it is good also as providing the other band cut filter which has a cutoff band in the zone | band on the long wavelength side in the said variable transmission zone | band.

また、上記発明においては、前記他のバンドカットフィルタの遮断帯域が、ポルフィリンの蛍光帯域より長波長側に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記他のバンドカットフィルタの遮断帯域が、可変透過帯域における一状態の透過帯域に一致していることとしてもよい。
In the above invention, the cutoff band of the other band cut filter may be arranged on the longer wavelength side than the fluorescence band of porphyrin.
Moreover, in the said invention, it is good also as the cutoff band of the said other band cut filter agree | coinciding with the transmission band of one state in a variable transmission band.

本発明によれば、可変透過帯域における蛍光強度を精度よく取得することができるという効果を奏する。   According to the present invention, the fluorescence intensity in the variable transmission band can be obtained with high accuracy.

以下、本発明の一実施形態に係る蛍光観察装置1について、図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置1は、図1に示されるように、内視鏡システムであって、生体の体腔内に挿入される挿入部2と、該挿入部2内に配置される撮像ユニット3と、複数種の光を発する光源ユニット4と、前記撮像ユニット3および光源ユニット4を制御する制御ユニット5と、撮像ユニット3により取得された画像を表示する表示ユニット6とを備えている。
Hereinafter, a fluorescence observation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment is an endoscope system, and includes an insertion unit 2 that is inserted into a body cavity of a living body, and an imaging that is disposed in the insertion unit 2. The unit 3 includes a light source unit 4 that emits a plurality of types of light, a control unit 5 that controls the imaging unit 3 and the light source unit 4, and a display unit 6 that displays an image acquired by the imaging unit 3. .

前記挿入部2は、生体の体腔に挿入できる極めて細い外形寸法を有し、その内部に、前記撮像ユニット3および前記光源ユニット4からの光を先端2aまで伝播するライトガイド7を備えている。
前記光源ユニット4は、体腔内の観察対象を照明し、観察対象において反射して戻る反射光を取得するための照明光を発する照明光用光源8と、体腔内の観察対象に照射され、観察対象内に存在する蛍光物質を励起して蛍光を発生させる励起光用光源9と、これらの光源8,9を制御する光源制御回路10とを備えている。
The insertion portion 2 has a very thin outer dimension that can be inserted into a body cavity of a living body, and includes a light guide 7 that propagates light from the imaging unit 3 and the light source unit 4 to the distal end 2a.
The light source unit 4 illuminates the observation target in the body cavity and emits illumination light for obtaining reflected light reflected and returned from the observation target, and the observation target in the body cavity is irradiated and observed. An excitation light source 9 that excites a fluorescent substance existing in the target to generate fluorescence, and a light source control circuit 10 that controls these light sources 8 and 9 are provided.

前記照明光用光源8は、例えば、図示しないキセノンランプおよびバンドパスフィルタを組み合わせたもので、バンドパスフィルタの50%透過域は、450−480nmである。すなわち、照明光用光源8は、波長帯域450−480nmの照明光を発生するようになっている。   The illumination light source 8 is, for example, a combination of a xenon lamp and a bandpass filter (not shown), and the 50% transmission region of the bandpass filter is 450 to 480 nm. That is, the illumination light source 8 generates illumination light having a wavelength band of 450 to 480 nm.

前記励起光用光源9は、例えば、図3(d)に示されるように、ピーク波長405±5nmの励起光を出射する半導体レーザである。この波長の励起光によれば、生体内に生来存在するポルフィリンおよびコラーゲン等の自家蛍光物質を励起することができる。
前記光源制御回路10は、後述するタイミングチャートに従う所定のタイミングで、照明光用光源8と励起光用光源9とを交互に点灯および消灯させるようになっている。
The excitation light source 9 is, for example, a semiconductor laser that emits excitation light having a peak wavelength of 405 ± 5 nm, as shown in FIG. The excitation light having this wavelength can excite autofluorescent substances such as porphyrin and collagen that are naturally present in the living body.
The light source control circuit 10 alternately turns on and off the illumination light source 8 and the excitation light source 9 at a predetermined timing according to a timing chart described later.

前記撮像ユニット3は、図2に示されるように、観察対象Aから入射される光を集光する撮像光学系11と、観察対象Aから入射されてくる励起光を遮断する励起光カットフィルタ12と、バンドカットフィルタ20と、制御ユニット5の作動により分光特性を変化させられる可変分光素子13と、撮像光学系11により集光された光を撮影して電気信号に変換する撮像素子14とを備えている。   As shown in FIG. 2, the imaging unit 3 includes an imaging optical system 11 that collects light incident from the observation target A, and an excitation light cut filter 12 that blocks excitation light incident from the observation target A. A band-cut filter 20, a variable spectral element 13 whose spectral characteristics can be changed by the operation of the control unit 5, and an imaging element 14 that captures the light collected by the imaging optical system 11 and converts it into an electrical signal. I have.

前記可変分光素子13は、平行間隔を空けて配置され対向面に反射膜が設けられた2枚の平板状の光学部材13a,13bと、該光学部材13a,13bの間隔を変化させるアクチュエータ13cとを備えるファブリペロー型共振器である。アクチュエータ13cは、例えば、圧電素子である。この可変分光素子13は、アクチュエータ13cの作動により光学部材13a,13bの間隔寸法を変化させることで、その透過する光の波長帯域を変化させることができるようになっている。   The variable spectroscopic element 13 includes two flat plate-like optical members 13a and 13b that are arranged with a parallel interval and provided with a reflection film on the opposing surface, and an actuator 13c that changes the interval between the optical members 13a and 13b. Is a Fabry-Perot resonator. The actuator 13c is, for example, a piezoelectric element. The variable spectroscopic element 13 can change the wavelength band of the transmitted light by changing the distance between the optical members 13a and 13b by the operation of the actuator 13c.

さらに具体的には、可変分光素子13は、図3(a)に示されるような透過率波長特性を有している。可変分光素子13は、制御ユニット5からの制御信号に応じて2つの状態に変化するようになっている。図3(a)中、実線で示される波長特性と破線で示される波長特性とは、可変分光素子13を2つの状態に変化させたときの波長特性をそれぞれ示している。なお、図3(a)には、自家蛍光の波長特性が重ねて示されている。   More specifically, the variable spectral element 13 has a transmittance wavelength characteristic as shown in FIG. The variable spectroscopic element 13 changes to two states according to a control signal from the control unit 5. In FIG. 3A, the wavelength characteristic indicated by the solid line and the wavelength characteristic indicated by the broken line indicate the wavelength characteristics when the variable spectroscopic element 13 is changed to two states. In FIG. 3A, the wavelength characteristics of autofluorescence are shown superimposed.

第1の状態は、可変透過帯域内のポルフィリン由来の蛍光領域B(620〜670nm)での透過率を最大50%以上に増大させ、ポルフィリン由来の蛍光を透過させる状態である。第2の状態は、最大透過率50%以上の透過帯域を長波長側に移動させることにより、上記蛍光領域の透過率を20%以下に低下させ、蛍光領域Bの蛍光を遮断する状態である。
すなわち、可変分光素子13は、620〜750nmの波長帯域に、その状態に応じて透過率が変化する可変透過帯域を備えている。
The first state is a state in which the transmittance in the porphyrin-derived fluorescent region B (620 to 670 nm) in the variable transmission band is increased to 50% or more at the maximum to transmit porphyrin-derived fluorescence. The second state is a state in which the transmittance of the fluorescent region is lowered to 20% or less and the fluorescence of the fluorescent region B is blocked by moving a transmission band having a maximum transmittance of 50% or more to the long wavelength side. .
In other words, the variable spectroscopic element 13 has a variable transmission band in which the transmittance varies depending on the state in the wavelength band of 620 to 750 nm.

また、可変分光素子13は、第1,第2の状態にかかわらず、550nm以下の波長帯域において、50%以上の透過率を有している。
ずなわち、可変分光素子13は、550nm以下の波長帯域に、その状態にかかわらず透過率が変化しない固定透過帯域を備えている。
The variable spectroscopic element 13 has a transmittance of 50% or more in a wavelength band of 550 nm or less regardless of the first and second states.
In other words, the variable spectroscopic element 13 has a fixed transmission band in which the transmittance does not change regardless of the state in a wavelength band of 550 nm or less.

固定透過帯域は、コラーゲン由来の蛍光領域C(450〜550nm)に位置し、この波長帯域において透過率60%以上に固定されている。したがって、可変分光素子13は、上記第1および第2の状態のいずれの場合においてもコラーゲン由来の蛍光を撮像素子14に向けて透過させることができるようになっている。   The fixed transmission band is located in the collagen-derived fluorescent region C (450 to 550 nm), and the transmittance is fixed to 60% or more in this wavelength band. Therefore, the variable spectroscopic element 13 can transmit fluorescence derived from collagen toward the imaging element 14 in both cases of the first and second states.

図3(a)に示されるように、固定透過帯域と可変透過帯域との間に配置される遷移領域(550〜600nm)においては、可変分光素子13の状態の変化に応じて透過率特性が変動している。そこで、本実施形態においては、図3(c)に示されるように、前記バンドカットフィルタ20が、550〜600nmの波長帯域で、OD値2以上(=透過率1×10−2以下)に設定されている。 As shown in FIG. 3A, in the transition region (550 to 600 nm) arranged between the fixed transmission band and the variable transmission band, the transmittance characteristic is changed according to the change in the state of the variable spectroscopic element 13. It has fluctuated. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the band cut filter 20 has an OD value of 2 or more (= transmittance of 1 × 10 −2 or less) in the wavelength band of 550 to 600 nm. Is set.

これにより、遷移領域に含まれる波長の蛍光がバンドカットフィルタ20により遮断され、固定透過帯域および可変透過帯域に含まれる波長の蛍光が、バンドカットフィルタ20を通過して撮像素子14により取得されるようになっている。
また、図3(b)に示されるように、前記励起光カットフィルタ12は、400〜450nmの波長帯域でOD値4以上(=透過率1×10−4以下)、450〜750nmの波長帯域で透過率80%以上に設定されている。
なお、図3(e)は、可変分光素子13、励起光カットフィルタ12およびバンドカットフィルタ20を総合した透過率特性と蛍光の波長特性とを重ねた図である。
Thereby, the fluorescence of the wavelength included in the transition region is blocked by the band cut filter 20, and the fluorescence of the wavelength included in the fixed transmission band and the variable transmission band passes through the band cut filter 20 and is acquired by the imaging element 14. It is like that.
As shown in FIG. 3B, the excitation light cut filter 12 has an OD value of 4 or more (= transmittance 1 × 10 −4 or less) and a wavelength band of 450 to 750 nm in a wavelength band of 400 to 450 nm. The transmittance is set to 80% or more.
Note that FIG. 3E is a diagram in which the transmittance characteristic and the wavelength characteristic of fluorescence are superimposed on the variable spectroscopic element 13, the excitation light cut filter 12, and the band cut filter 20.

前記制御ユニット5は、図1に示されるように、撮像素子14を駆動制御する撮像素子駆動回路15と、可変分光素子13を駆動制御する可変分光素子制御回路16と、撮像素子14により取得された画像情報を記憶するフレームメモリ17と、該フレームメモリ17に記憶された画像情報を処理して表示ユニット6の出力する画像処理回路18とを備えている。   As shown in FIG. 1, the control unit 5 is acquired by an image sensor driving circuit 15 for driving and controlling the image sensor 14, a variable spectral element control circuit 16 for driving and controlling the variable spectral element 13, and the image sensor 14. A frame memory 17 for storing the image information, and an image processing circuit 18 for processing the image information stored in the frame memory 17 and outputting it from the display unit 6.

撮像素子駆動回路15および可変分光素子制御回路16は、前記光源制御回路10に接続され、光源制御回路10による照明光用光源8および励起光用光源9の切り替えに同期して可変分光素子13および撮像素子14を駆動制御するようになっている。
具体的には、図4のタイミングチャートに示されるように、光源制御回路10の作動により、励起光用光源9から励起光が発せられるときには、可変分光素子制御回路16が、可変分光素子13を所定時間にわたって第1の状態として、撮像素子駆動回路15が撮像素子14から出力される画像情報を第1のフレームメモリ17aに出力させるようになっている。次いで可変分光素子制御回路16は所定時間経過後に可変分光素子13を第2の状態として、撮像素子駆動回路15が撮像素子14から出力される画像情報を第2のフレームメモリ17bに出力させるようになっている。
The imaging element driving circuit 15 and the variable spectral element control circuit 16 are connected to the light source control circuit 10 and are synchronized with the switching of the illumination light source 8 and the excitation light source 9 by the light source control circuit 10. The image pickup device 14 is driven and controlled.
Specifically, as shown in the timing chart of FIG. 4, when excitation light is emitted from the excitation light source 9 by the operation of the light source control circuit 10, the variable spectral element control circuit 16 causes the variable spectral element 13 to As a first state over a predetermined time, the image sensor drive circuit 15 outputs image information output from the image sensor 14 to the first frame memory 17a. Next, the variable spectroscopic element control circuit 16 sets the variable spectroscopic element 13 to the second state after a predetermined time has elapsed, and causes the image sensor driving circuit 15 to output image information output from the image sensor 14 to the second frame memory 17b. It has become.

また、照明光用光源8から照明光が発せられるときには、可変分光素子制御回路16が、可変分光素子13を第2の状態に維持して、撮像素子駆動回路15が撮像素子14から出力される画像情報を第3のフレームメモリ17cに出力するようになっている。   When illumination light is emitted from the illumination light source 8, the variable spectral element control circuit 16 maintains the variable spectral element 13 in the second state, and the image sensor driving circuit 15 is output from the image sensor 14. Image information is output to the third frame memory 17c.

また、前記画像処理回路18は、例えば、励起光の照射により得られる蛍光画像情報を第1、第2のフレームメモリ17a,17bから受け取って、差分演算を行い、得られた差分蛍光画像情報を表示ユニット6の第1のチャネルに、第2のフレームメモリ17bから受け取った蛍光画像情報を表示ユニット6の第2のチャネルにそれぞれ出力するようになっている。また、画像処理回路18は、照明光の照射により得られる反射光画像情報を第3のフレームメモリ17cから受け取って表示ユニット6の第3のチャネルに出力するようになっている。   The image processing circuit 18 receives, for example, fluorescence image information obtained by irradiation with excitation light from the first and second frame memories 17a and 17b, performs a difference calculation, and obtains the obtained difference fluorescence image information. The fluorescent image information received from the second frame memory 17b is output to the first channel of the display unit 6 to the second channel of the display unit 6, respectively. Further, the image processing circuit 18 receives reflected light image information obtained by irradiation of illumination light from the third frame memory 17 c and outputs it to the third channel of the display unit 6.

このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置1を用いて、生体の体腔内の撮影対象Aを撮像するには、挿入部2を体腔内に挿入し、その先端2aを体腔内の撮影対象Aに対向させる。この状態で、光源ユニット4および制御ユニット5を作動させ、光源制御回路10の作動により、照明光用光源8および励起光用光源9を交互に作動させて照明光および励起光をそれぞれ発生させる。
The operation of the fluorescence observation apparatus 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
In order to image the imaging target A in the body cavity of the living body using the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, the insertion unit 2 is inserted into the body cavity, and the distal end 2a thereof is opposed to the imaging object A in the body cavity. . In this state, the light source unit 4 and the control unit 5 are operated, and the light source control circuit 10 is operated to alternately operate the illumination light source 8 and the excitation light source 9 to generate illumination light and excitation light, respectively.

光源ユニット4において発生した励起光および照明光は、それぞれライトガイド7を介して挿入部2の先端2aまで伝播され、挿入部2の先端2aから撮影対象Aに向けて照射される。
励起光が撮影対象Aに照射された場合には、撮影対象Aに生来存在しているポルフィリンやコラーゲン等の自家蛍光物質が励起されて蛍光が発せられる。撮影対象Aから発せられた蛍光は、撮像ユニット3の撮像光学系11により集光され励起光カットフィルタ12およびバンドカットフィルタ20を透過し可変分光素子13に入射される。
Excitation light and illumination light generated in the light source unit 4 are propagated through the light guide 7 to the distal end 2a of the insertion portion 2, and are irradiated toward the imaging target A from the distal end 2a of the insertion portion 2.
When the imaging object A is irradiated with excitation light, an autofluorescent substance such as porphyrin or collagen that is naturally present in the imaging object A is excited and emits fluorescence. The fluorescence emitted from the imaging target A is collected by the imaging optical system 11 of the imaging unit 3, passes through the excitation light cut filter 12 and the band cut filter 20, and enters the variable spectral element 13.

可変分光素子13は、可変分光素子制御回路16の作動により励起光用光源9の作動に同期して、まず第1の状態に切り替えられているので、ポルフィリン由来の蛍光に対する透過率が増大させられており、コラーゲン由来の蛍光とともに入射された蛍光を透過させることができる。この場合に、撮影対象Aに照射された励起光の一部が、撮影対象Aにおいて反射され、蛍光とともに撮像ユニット3に入射されるが、撮像ユニット3には励起光カットフィルタ12が設けられているので、励起光は遮断され、撮像素子14に入射されることが阻止される。
そして、可変分光素子13を透過した蛍光は撮像素子14に入射され、蛍光画像情報が取得される。取得された蛍光画像情報は、第1のフレームメモリ17aに記憶される。
Since the variable spectroscopic element 13 is first switched to the first state in synchronism with the operation of the excitation light source 9 by the operation of the variable spectroscopic element control circuit 16, the transmittance of the porphyrin-derived fluorescence is increased. It is possible to transmit the incident fluorescence together with the collagen-derived fluorescence. In this case, a part of the excitation light irradiated to the imaging target A is reflected by the imaging target A and enters the imaging unit 3 together with the fluorescence. The imaging unit 3 is provided with the excitation light cut filter 12. Therefore, the excitation light is blocked and is prevented from entering the image sensor 14.
And the fluorescence which permeate | transmitted the variable spectroscopy element 13 injects into the image pick-up element 14, and fluorescence image information is acquired. The acquired fluorescent image information is stored in the first frame memory 17a.

次いで、可変分光素子13は、可変分光素子制御回路16の作動により第2の状態に切り替えられると、ポルフィリン由来の蛍光に対する透過率が低減されるので、コラーゲン由来の蛍光のみを透過させることができる。可変分光素子13を透過した蛍光は撮像素子14に入射され、蛍光画像情報が取得される。取得された蛍光画像情報は、第2のフレームメモリ17bに記憶される。   Next, when the variable spectroscopic element 13 is switched to the second state by the operation of the variable spectroscopic element control circuit 16, the transmittance for the porphyrin-derived fluorescence is reduced, so that only the collagen-derived fluorescence can be transmitted. . The fluorescence transmitted through the variable spectroscopic element 13 is incident on the image sensor 14 and fluorescence image information is acquired. The acquired fluorescence image information is stored in the second frame memory 17b.

画像処理回路18は、第1、第2のフレームメモリ17a,17bから蛍光画像情報を受け取って、差分演算を行う。第1のフレームメモリ17aには、コラーゲン由来の蛍光およびポルフィリン由来の蛍光の両方を含む蛍光画像情報が記憶され、第2のフレームメモリ17bにはコラーゲン由来の蛍光のみを含む蛍光画像情報が記憶されているので、両者の差分演算を行うことにより、ポルフィリン由来の蛍光のみを含む蛍光画像情報を算出することができる。   The image processing circuit 18 receives the fluorescence image information from the first and second frame memories 17a and 17b, and performs a difference calculation. The first frame memory 17a stores fluorescence image information including both collagen-derived fluorescence and porphyrin-derived fluorescence, and the second frame memory 17b stores fluorescence image information including only collagen-derived fluorescence. Therefore, the fluorescence image information including only the porphyrin-derived fluorescence can be calculated by calculating the difference between the two.

算出されたポルフィリン由来の蛍光のみを含む蛍光画像情報は、画像処理回路18から表示ユニット6の第1のチャネルに出力され、第2のフレームメモリ17bに記憶されているコラーゲン由来の蛍光のみを含む蛍光画像情報は、画像処理回路18から表示ユニット6の第2のチャネルに出力され、それぞれ表示される。   The calculated fluorescence image information including only the porphyrin-derived fluorescence is output from the image processing circuit 18 to the first channel of the display unit 6 and includes only the collagen-derived fluorescence stored in the second frame memory 17b. The fluorescent image information is output from the image processing circuit 18 to the second channel of the display unit 6 and displayed.

この場合において、本実施形態に係る蛍光観察装置1によれば、固定透過領域と可変透過領域との間の遷移領域の波長の光を遮断するバンドカットフィルタ20を備えるので、可変分光素子13の状態の変化による遷移領域の透過率波長特性の変動を防止することができる。その結果、画像処理回路18による差分演算によってポルフィリン由来の蛍光のみを含む蛍光画像情報を精度よく算出することができるという利点がある。   In this case, according to the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, since the band-cut filter 20 that blocks the light having the wavelength in the transition region between the fixed transmission region and the variable transmission region is provided, It is possible to prevent the transmittance wavelength characteristics of the transition region from changing due to a change in state. As a result, there is an advantage that fluorescence image information including only porphyrin-derived fluorescence can be accurately calculated by the difference calculation by the image processing circuit 18.

一方、照明光が撮影対象Aに照射された場合には、撮影対象Aの表面において照明光が反射され、撮像光学系11により集光されて励起光カットフィルタ12およびバンドカットフィルタ20を透過し、可変分光素子13に入射される。照明光の反射光の波長帯域は、可変分光素子13の固定透過帯域に位置しているので、可変分光素子13に入射された反射光は全て可変分光素子13を透過させられる。   On the other hand, when the illuminating light is irradiated onto the photographic subject A, the illuminating light is reflected on the surface of the photographic subject A, collected by the imaging optical system 11, and transmitted through the excitation light cut filter 12 and the band cut filter 20. , And enters the variable spectroscopic element 13. Since the wavelength band of the reflected light of the illumination light is located in the fixed transmission band of the variable spectral element 13, all the reflected light incident on the variable spectral element 13 is transmitted through the variable spectral element 13.

そして、可変分光素子13を透過した反射光は撮像素子14に入射され、反射光画像情報が取得される。取得された反射光画像情報は、第3のフレームメモリ17cに記憶され、画像処理回路18によって、表示ユニット6の第3のチャネルに出力されて表示ユニット6により表示される。   And the reflected light which permeate | transmitted the variable spectroscopy element 13 injects into the image pick-up element 14, and reflected light image information is acquired. The acquired reflected light image information is stored in the third frame memory 17 c, output to the third channel of the display unit 6 by the image processing circuit 18, and displayed on the display unit 6.

このように、本実施形態に係る蛍光観察装置1によれば、2種類の自家蛍光物質由来の自家蛍光画像と反射光画像とを合成した画像を使用者に提供することができる。
この場合において、本実施形態に係る蛍光観察装置1によれば、平板状の光学部材13a,13bの間隔を変更するだけで光の透過率特性を変化させる可変分光素子13を用いているので、極めて小型の可変分光素子13および撮像素子14を挿入部2先端2aに配置することができる。したがって、撮影対象Aからの蛍光や反射光をファイババンドルを用いて体外に取り出す必要がない。
Thus, according to the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, it is possible to provide the user with an image obtained by synthesizing the two types of autofluorescent substances derived from the autofluorescence image and the reflected light image.
In this case, according to the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, the variable spectroscopic element 13 that changes the light transmittance characteristic only by changing the interval between the flat optical members 13a and 13b is used. An extremely small variable spectroscopic element 13 and imaging element 14 can be arranged at the distal end 2a of the insertion portion 2. Therefore, it is not necessary to take out the fluorescence and reflected light from the imaging target A outside the body using the fiber bundle.

また、本実施形態においては、光源ユニット4における複数の光源8,9の切替と同期させて可変分光素子13の状態を切り替えるので、波長帯域の異なる複数種の光を同一の撮像素子14により撮影することができる。したがって、蛍光や反射光に対応した複数の撮影光学系を設ける必要がない。その結果、挿入部2を細径化することができる。   In the present embodiment, since the state of the variable spectral element 13 is switched in synchronization with the switching of the light sources 8 and 9 in the light source unit 4, a plurality of types of light having different wavelength bands are photographed by the same imaging element 14. can do. Therefore, it is not necessary to provide a plurality of photographing optical systems corresponding to fluorescence and reflected light. As a result, the insertion portion 2 can be reduced in diameter.

また、生体の体腔内であっても生体組織を透過する外光が存在するため、特に蛍光観察のように微弱な光を観察する際にはノイズを低減することが重要であるが、本実施形態においては、撮像ユニット3に可変分光素子13を設けることによって、観察する波長帯域が変わっても常に観察対象の波長以外の光を遮光することができるため、ノイズを低減した良好な画像を得ることができる。   In addition, since there is external light that passes through living tissue even within the body cavity of a living body, it is important to reduce noise especially when observing faint light such as fluorescence observation. In the embodiment, by providing the variable spectroscopic element 13 in the imaging unit 3, light other than the wavelength to be observed can always be shielded even if the wavelength band to be observed changes, so that a good image with reduced noise is obtained. be able to.

さらに、本実施形態においては、照明光用光源8が、波長帯域450−480nmの照明光を発生する。この波長帯域は、ヘモグロビンの吸収帯域を含んでいるので、その反射光を撮像すると生体の表面に比較的近い血管の構造等の情報を取得することができる。   Further, in the present embodiment, the illumination light source 8 generates illumination light having a wavelength band of 450 to 480 nm. Since this wavelength band includes the absorption band of hemoglobin, when the reflected light is imaged, information such as the structure of a blood vessel that is relatively close to the surface of the living body can be acquired.

なお、本実施形態に係る蛍光観察装置1においては、撮像ユニット3において、挿入部2先端2a側から撮像光学系11、励起光カットフィルタ12、バンドカットフィルタ20および可変分光素子13の順に配列したが、これらの部品の配列順序はこれに限定されるものではなく、任意の配列順序を採用することができる。   In the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, in the imaging unit 3, the imaging optical system 11, the excitation light cut filter 12, the band cut filter 20, and the variable spectral element 13 are arranged in this order from the distal end 2a side of the insertion portion 2. However, the arrangement order of these components is not limited to this, and any arrangement order can be adopted.

また、本実施形態に係る蛍光観察装置1においては、可変分光素子13の固定透過帯域と可変透過帯域との間の遷移領域の光を遮断するバンドカットフィルタ20を用いたが、これに加えて、図5および図6に示されるように、可変透過帯域の長波長側の波長帯域の光を遮断する他のバンドカットフィルタ21を備えることとしてもよい。バンドカットフィルタ21としては、例えば、650〜740nmの波長帯域の光を遮断するものを採用する。   In the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, the band cut filter 20 that blocks light in the transition region between the fixed transmission band and the variable transmission band of the variable spectroscopic element 13 is used. As shown in FIGS. 5 and 6, another band cut filter 21 that blocks light in the wavelength band on the long wavelength side of the variable transmission band may be provided. As the band cut filter 21, for example, a filter that blocks light in a wavelength band of 650 to 740 nm is employed.

このようにすることで、可変分光素子13の第2の状態において撮像素子14により取得されるポルフィリン由来の蛍光量を低減することができ、画像処理回路18における差分演算をさらに精度よく行うことができるという利点がある。
また、このようにすることで、可変透過領域において、透過率が高くなる領域の移動を最小限に抑えることができるという利点がある。
なお、バンドカットフィルタ21に代えて、ローパスフィルタを採用してもよい。
By doing so, it is possible to reduce the amount of porphyrin-derived fluorescence acquired by the imaging element 14 in the second state of the variable spectroscopic element 13, and to perform the difference calculation in the image processing circuit 18 with higher accuracy. There is an advantage that you can.
In addition, by doing this, there is an advantage that the movement of the region where the transmittance becomes high can be minimized in the variable transmission region.
In place of the band cut filter 21, a low pass filter may be employed.

また、本発明の蛍光観察装置1は、生体の体腔内に挿入する挿入部2の先端に撮像素子14を有するスコープ型のものに限られるものではなく、光源部、撮像手段および可変分光手段が一つの筐体内に設けられ、該筐体ごと生体の体腔内に挿入可能なカプセル型のものに適用してもよい。   In addition, the fluorescence observation apparatus 1 of the present invention is not limited to a scope type having the imaging element 14 at the distal end of the insertion portion 2 to be inserted into a body cavity of a living body, and includes a light source portion, an imaging means, and a variable spectroscopy means. The present invention may be applied to a capsule type that is provided in one casing and can be inserted into the body cavity of the living body together with the casing.

本発明の第1の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a fluorescence observation apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1の蛍光観察装置の撮像ユニット内部の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure inside the imaging unit of the fluorescence observation apparatus of FIG. 図1の蛍光観察装置を構成する各光学部品の透過率特性、蛍光の波長特性を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability characteristic of each optical component which comprises the fluorescence observation apparatus of FIG. 1, and the wavelength characteristic of fluorescence. 図1の蛍光観察装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the fluorescence observation apparatus of FIG. 図1の蛍光観察装置の撮像ユニットの変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the imaging unit of the fluorescence observation apparatus of FIG. 図5の蛍光観察装置を構成する各光学部品を総合した透過率特性、蛍光の波長特性を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability characteristic which combined each optical component which comprises the fluorescence observation apparatus of FIG. 5, and the wavelength characteristic of fluorescence.

符号の説明Explanation of symbols

A 撮影対象
1 蛍光観察装置
9 励起光用光源(励起光源)
12 励起光カットフィルタ
13 可変分光素子(ファブリペロー型共振器)
13a,13b 光学部材
14 撮像素子(光検出器)
20,21 バンドカットフィルタ
A Imaging object 1 Fluorescence observation device 9 Light source for excitation light (excitation light source)
12 Excitation light cut filter 13 Variable spectroscopic element (Fabry-Perot resonator)
13a, 13b Optical member 14 Image sensor (photodetector)
20, 21 Band cut filter

Claims (5)

励起光を出射する励起光源と、
間隔をあけて対向する光学部材の面間隔の変更により透過する光の波長が変化する可変透過帯域と、面間隔の変更にかかわらず透過する光の波長が変化しない固定透過帯域と、これらの間にされる遷移帯域とを備えるファブリペロー型共振器と、
励起光の通過を遮断する励起光カットフィルタと、
前記遷移帯域を含み、励起光の波長を含まない遮断帯域を有するバンドカットフィルタと、
これらファブリペロー型共振器、励起光カットフィルタおよびバンドカットフィルタを透過した蛍光を検出する光検出器とを備える蛍光観察装置。
An excitation light source that emits excitation light;
Between the variable transmission band where the wavelength of the transmitted light changes by changing the surface spacing of the optical members facing each other with a gap between them, and the fixed transmission band where the wavelength of the transmitted light does not change regardless of the change in the surface spacing A Fabry-Perot resonator comprising a transition band to be
An excitation light cut filter that blocks the passage of excitation light;
A band cut filter including the transition band and having a cutoff band not including the wavelength of the excitation light;
A fluorescence observation apparatus comprising: a Fabry-Perot resonator, an excitation light cut filter, and a photodetector that detects fluorescence transmitted through the band cut filter.
前記バンドカットフィルタの遮断帯域が、ポルフィリンおよびコラーゲンのそれぞれの蛍光ピーク波長の間の帯域に位置する請求項1に記載の蛍光観察装置。   The fluorescence observation apparatus according to claim 1, wherein a cutoff band of the band cut filter is located in a band between respective fluorescence peak wavelengths of porphyrin and collagen. 前記可変透過帯域内の長波長側の帯域に遮断帯域を有する他のバンドカットフィルタを備える請求項1に記載の蛍光観察装置。   The fluorescence observation apparatus according to claim 1, further comprising another band cut filter having a cutoff band in a long wavelength side band in the variable transmission band. 前記他のバンドカットフィルタの遮断帯域が、ポルフィリンの蛍光帯域より長波長側に配置されている請求項3に記載の蛍光観察装置。   The fluorescence observation apparatus according to claim 3, wherein a cutoff band of the other band cut filter is disposed on a longer wavelength side than the fluorescence band of porphyrin. 前記他のバンドカットフィルタの遮断帯域が、可変透過帯域における一状態の透過帯域に一致している請求項3に記載の蛍光観察装置。   The fluorescence observation apparatus according to claim 3, wherein a cutoff band of the other band cut filter matches a transmission band in one state in the variable transmission band.
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