JP2011177436A - Fluorescent endoscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光画像による生体組織における病変部の位置情報と反射画像による生体組織の形態情報とを取得する蛍光内視鏡装置に関する。 The present invention relates to a fluorescence endoscope apparatus that acquires position information of a lesion in a biological tissue based on a fluorescence image and morphological information of the biological tissue based on a reflection image.
内視鏡を用いた蛍光観察においては、蛍光画像による生体組織に対する蛍光色素の分布を病変部の位置情報として取得するが、その際に観察対象の形態情報を把握することは必須である。 In fluorescence observation using an endoscope, the distribution of a fluorescent dye with respect to a living tissue based on a fluorescence image is acquired as position information of a lesioned part. At that time, it is essential to grasp morphological information of an observation target.
ところで形態情報は、観察対象に可視光を照射したときの反射画像により取得できる。従って、観察対象である生体に対しては、励起光を用いた蛍光画像観察と、例えば、白色光などの可視光を用いた反射画像観察の2つの観察モードを用いれば、生体組織における病変部の位置情報と生体組織の形態情報とを取得することができることになる。 By the way, the morphological information can be acquired from a reflection image when the observation target is irradiated with visible light. Therefore, for a living body to be observed, if two observation modes of fluorescence image observation using excitation light and reflection image observation using visible light such as white light are used, a lesioned part in the living tissue is used. Position information and morphological information of the living tissue can be acquired.
しかし、内視鏡を用いた観察では、観察者が生体内に挿入部を挿入し、挿入部先端を移動させながら生体組織の観察対象部位をライブで観察する。このため、蛍光画像観察と反射画像観察とを観察モードの切替え操作で行うようにしたのでは、切替え操作が煩雑化して観察者の負担が大きくなり、しかも、観察モードの切替え操作に要する時間の経過により、形態情報を取得したときの観察対象と病変部の位置情報を取得したときとで観察対象部位のずれを起こし易くなる。
このため、内視鏡を用いた蛍光観察においては、反射画像による観察対象の形態情報の取得と、蛍光画像による病変部の位置情報の取得とを一つの観察モードで行うことができるようにすることが望まれる。
However, in observation using an endoscope, an observer inserts an insertion portion into a living body and observes an observation target portion of the living tissue while moving the distal end of the insertion portion. For this reason, if the fluorescence image observation and the reflection image observation are performed by the switching operation of the observation mode, the switching operation becomes complicated and the burden on the observer increases, and the time required for the switching operation of the observation mode is increased. With the progress, it becomes easy to cause a shift of the observation target part between the observation target when the morphological information is acquired and the position information of the lesioned part.
For this reason, in fluorescence observation using an endoscope, acquisition of morphological information of an observation target using a reflection image and acquisition of position information of a lesion site using a fluorescence image can be performed in one observation mode. It is desirable.
従来、一つの観察モードで反射画像と蛍光画像を取得する蛍光内視鏡装置としては、例えば、次の特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置がある。
Conventionally, as a fluorescence endoscope apparatus that acquires a reflection image and a fluorescence image in one observation mode, for example, there is a fluorescence endoscope apparatus described in
特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置は、光源部内において、周方向に反射画像取得用の光を透過させるフィルタと励起光を透過させるフィルタとを備えたフィルタターレットを回転させることで各フィルタを光源からの光路中に順次、略連続的に挿入し、観察対象で反射した反射画像と観察対象で発した蛍光画像を、CCDを介して順次取得するように構成されている。
In the fluorescence endoscope apparatus described in
しかし、特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置のように、フィルタターレットを回転させることによって、面順次式に反射画像と蛍光画像を繰り返し取得するのでは、そのためのフィルタターレットの回転スペースが必要となり、光源部が大型化してしまう。
However, as in the fluorescence endoscope apparatus described in
また、良好な画像を得るためには、観察対象の条件に応じてフィルタターレットの回転速度を調整して露光時間を変更する必要がある。しかし、フィルタターレットは、回転軸をモータ等の機械的な駆動手段を介して回転させる構造であり、回転速度を高精度に調整することは難しい。 In order to obtain a good image, it is necessary to adjust the rotation speed of the filter turret according to the condition of the observation target and change the exposure time. However, the filter turret has a structure in which the rotation shaft is rotated through mechanical drive means such as a motor, and it is difficult to adjust the rotation speed with high accuracy.
しかも、観察対象から発する蛍光は、観察対象で反射した反射光に比べて光強度が極めて微弱である。このため、蛍光画像を得るための励起光の照射時間と、反射画像を得るための反射画像取得用の光の照射時間とを大きく異ならせる必要がある。しかし、特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置に用いられている、反射画像取得用の光を透過させるフィルタと励起光を透過させるフィルタとを周方向に備え、これらのフィルタを面順次式に切替えるフィルタターレットでは、反射画像取得用の光を透過させるフィルタを光路に挿入しているときと励起光を透過させるフィルタを光路に挿入しているときとで異なる回転速度に調整して照射時間を高精度に調整することは非常に困難である。
Moreover, the fluorescence emitted from the observation object has an extremely weak light intensity compared to the reflected light reflected from the observation object. For this reason, it is necessary to greatly vary the irradiation time of the excitation light for obtaining the fluorescence image and the irradiation time of the light for obtaining the reflection image for obtaining the reflection image. However, a filter that transmits reflected image acquisition light and a filter that transmits excitation light, which are used in the fluorescence endoscope apparatus described in
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、光源部を小型化でき、且つ、一つの観察モードで、反射画像による観察対象の形態情報と蛍光画像による病変部の位置情報とを高精度に検出可能な蛍光内視鏡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 conventional problems, and can reduce the size of the light source unit. In one observation mode, the morphological information of the observation target by the reflection image and the lesion part by the fluorescence image can be obtained. An object of the present invention is to provide a fluorescence endoscope apparatus capable of detecting position information with high accuracy.
上記目的を達成するため、本発明による蛍光内視鏡装置は、生体組織に励起光と反射画像取得用の光とを照射し、該生体組織から発生した蛍光と該生体組織で反射した反射画像取得用の光とを用いて該生体組織における病変部の位置と該生体組織の形態とを観察する蛍光内視鏡装置であって、一つの光源を用いて、前記励起光と該励起光及び前記蛍光とは波長の異なる前記反射画像取得用の光とを同時に前記生体組織に照射するように構成された照明手段と、前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光の強度が、該生体組織から発生した前記蛍光の強度と略同程度となるように、前記光源から出射した該反射画像取得用の光または該生体組織で反射した該反射画像取得用の光の強度を調整する光強度調節手段と、前記生体組織で反射した前記励起光をカットする励起カットフィルタと、前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光の波長と該生体組織から発生した前記蛍光の波長とを分離する波長分離手段と、前記波長分離手段を介して分離された反射画像と蛍光画像とを別々に取得する撮像手段を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a fluorescence endoscope apparatus according to the present invention irradiates a living tissue with excitation light and light for obtaining a reflected image, and reflects the fluorescence generated from the living tissue and the reflected image reflected by the living tissue. A fluorescence endoscope apparatus for observing the position of a lesioned part in the living tissue and the form of the living tissue using light for acquisition, and using the single light source, the excitation light, the excitation light, and Illumination means configured to simultaneously irradiate the biological tissue with the reflected image acquisition light having a wavelength different from that of the fluorescence, and the intensity of the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue includes: Light for adjusting the intensity of the reflected image acquisition light emitted from the light source or the intensity of the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue so as to be approximately the same as the intensity of the fluorescence generated from the biological tissue. Intensity adjusting means and reflected by the living tissue An excitation cut filter for cutting the excitation light; wavelength separation means for separating a wavelength of the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue and a wavelength of the fluorescence generated from the biological tissue; and the wavelength separation means It has the imaging means which acquires separately the reflected image and fluorescence image which were separated via the.
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光の波長を透過させる反射画像取得波長透過領域と該生体組織から発生した前記蛍光の波長を透過させる蛍光波長透過領域とをモザイク状に備えたモザイクフィルタと単板式イメージセンサとからなるカラーCCDを備え、前記波長分離手段が、前記モザイクフィルタからなり、前記撮像手段が、前記単板式イメージセンサにおける、前記モザイクフィルタに備わるモザイク状の各領域に対応する画素からなるのが好ましい。 In the fluorescence endoscope apparatus of the present invention, the reflected image acquisition wavelength transmission region that transmits the wavelength of the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue and the wavelength of the fluorescence generated from the biological tissue are transmitted. A color CCD comprising a mosaic filter having a fluorescence wavelength transmission region to be mosaiced and a single plate image sensor, the wavelength separation means comprising the mosaic filter, and the imaging means being in the single plate image sensor It is preferable that the pixel comprises pixels corresponding to each mosaic area provided in the mosaic filter.
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、単板式イメージセンサからなる単色CCDを備え、前記波長分離手段が、前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光の波長と該生体組織から発生した前記蛍光の波長とを時分割で切替えて透過させる分光光学素子からなり、前記撮像手段が、前記単板式イメージセンサにおける全画素からなるのが好ましい。 In the fluorescence endoscope apparatus of the present invention, a monochromatic CCD composed of a single-plate image sensor is provided, and the wavelength separation unit is configured to detect the wavelength of the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue and the biological tissue. It is preferable that the wavelength of the generated fluorescence is composed of a spectroscopic optical element that is switched in a time division manner and transmitted, and the imaging means is composed of all pixels in the single-plate image sensor.
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記照射手段が、前記光源から出射した光から前記励起光と該励起光及び前記蛍光とは波長の異なる反射画像取得用の光とを同時に抽出する複数波長抽出フィルタを備え、前記光強度調節手段が、前記複数波長抽出フィルタからなるのが好ましい。 In the fluorescence endoscope apparatus of the present invention, the irradiating means simultaneously extracts the excitation light and the reflected image acquisition light having different wavelengths from the excitation light and the fluorescence from the light emitted from the light source. It is preferable that the light intensity adjusting means includes the multiple wavelength extraction filter.
また、本発明の蛍光内視鏡装置においては、前記分光光学素子は、前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光として通過させる最大透過率の波長が、前記光源が出射する該反射画像取得用の光における最大強度の波長とずれるように構成され、前記光強度調節手段は、前記分光光学素子からなるのが好ましい。 In the fluorescence endoscope apparatus according to the present invention, the spectroscopic optical element has a wavelength of maximum transmittance that is transmitted as the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue, and the reflected image emitted by the light source. Preferably, the light intensity adjusting unit is configured to deviate from the wavelength of the maximum intensity in the light for acquisition, and the light intensity adjusting unit includes the spectroscopic optical element.
本発明によれば、光源部を小型化でき、且つ、一つの観察モードで、反射画像による観察対象の形態情報と蛍光画像による病変部の位置情報とを高精度に検出可能な蛍光内視鏡装置が得られる。 According to the present invention, a fluorescent endoscope capable of reducing the size of a light source unit and accurately detecting the shape information of an observation target by a reflected image and the position information of a lesioned part by a fluorescent image in one observation mode. A device is obtained.
第一実施形態
図1は本発明の第一実施形態にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。図2は図1の蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は蛍光観察用照明フィルタの透過率、(b)は励起光カットフィルタの透過率、(c)はモザイクCCDに備わる各フィルタの透過率、(d)は検出される蛍光と反射光の波長域及び強度、を夫々示している。
First Embodiment FIG. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a fluorescence endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention. 2A and 2B are explanatory diagrams showing optical characteristics of the filter and the like used in the fluorescence endoscope apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 2A is the transmittance of the illumination filter for fluorescence observation, and FIG. 2B is the transmission of the excitation light cut filter. (C) shows the transmittance of each filter provided in the mosaic CCD, and (d) shows the wavelength range and intensity of the detected fluorescence and reflected light, respectively.
第一実施形態の蛍光内視鏡装置は、光源部1と、内視鏡先端挿入部2と、画像処理部3と、表示ユニット4を有している。
The fluorescence endoscope apparatus according to the first embodiment includes a
光源部1は、光源11と、蛍光観察用照明フィルタ12を有している。
光源11は、励起用の波長域と反射画像取得用の波長域とを含む所定波長帯域の光を発するように構成されている。
蛍光観察用照明フィルタ12は、透明部材と、透明部材にコーティングされた膜とからなり、図2(a)に示すように、励起用の光(460nm〜500nm)と反射画像取得用の光(650nm〜670nm)を透過させ、その他の波長の光を遮断する光学特性を有するように構成されている。
The
The
The fluorescence
また、蛍光観察用照明フィルタ12は、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比で透過させる光学特性を有するように構成されており、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の強度が、生体組織5から発生した蛍光の強度と略同程度となるように、光源11から出射した反射画像取得用の光の強度を調整する、光強度調節手段としての機能を備えている。なお、本願での“略同程度の強度”とは、蛍光画像が反射画像に対して明確に区別できる程度の強度をいうものとする。従って、蛍光画像が反射画像に対して明確に区別できる程度であれば、反射画像取得用の光の強度が蛍光の強度よりも強くても構わない。
Moreover, the
内視鏡先端挿入部2は、照明光学系21と、撮像光学系22を有している。
照明光学系21は、ライトガイド23を経由した光源部11からの光を生体組織5に照射する。
The endoscope distal
The illumination
そして、光源部11とライトガイド23と照明光学系21は、互いに相俟って、一つの光源を用いて励起光と励起光及び蛍光とは波長の異なる反射画像取得用の光とを同時に生体組織5に照射する、照明手段としての機能を備えている。
The
撮像光学系22は、対物光学系22aと、結像光学系22bと、励起光カットフィルタ22cと、撮像素子22dを有している。
励起光カットフィルタ22cは、図2(b)に示すように、励起光(460nm〜500nm)をカットし、その他の波長の光を透過させる光学特性を有している。
The imaging
As shown in FIG. 2B, the excitation light cut
撮像素子22dは、モザイクフィルタ(図示省略)と、単板式イメージセンサ(図示省略)とを備えたカラーCCDで構成されている。
モザイクフィルタは、図2(c)に示すように、R(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタ(図示省略)、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ(図示省略)、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタ(図示省略)を、モザイク状に多数配置して構成されており、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の波長と生体組織5から発生した蛍光の波長とを分離する、波長分離手段としての機能を備えている。
単板式イメージセンサは、夫々の画素が、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応し、モザイクフィルタを介して分離された反射画像と蛍光画像とを異なる画素によって別々に取得する。
The
As shown in FIG. 2 (c), the mosaic filter is a filter (not shown) that transmits light in the wavelength range of R (575 nm to 695 nm), and a filter that transmits light in the wavelength range of G (460 nm to 600 nm) ( A filter (not shown) that transmits light in the wavelength region of B (380 nm to 490 nm) is arranged in a mosaic pattern, and the reflected image acquisition light reflected by the
The single-plate image sensor is a filter in which each pixel transmits light in the wavelength range of R (575 nm to 695 nm) constituting the mosaic filter, a filter that transmits light in the wavelength range of G (460 nm to 600 nm), and B ( 380 nm to 490 nm) corresponding to a filter that transmits light in a wavelength range, and a reflection image and a fluorescence image separated through a mosaic filter are separately acquired by different pixels.
画像処理部3は、フレームメモリ31と、画像処理装置32を有している。
フレームメモリ31は、Rフレームメモリ311、Gフレームメモリ312、Bフレームメモリ313を有している。
Rフレームメモリ311、Gフレームメモリ312、Bフレームメモリ313は、夫々が、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応し、モザイクフィルタを介して分離され対応する夫々の画素で取得された各画像信号を、別々に記憶する。
画像処理装置32は、Rフレームメモリ311、Gフレームメモリ312、Bフレームメモリ313に記憶された各画像信号を合成する。その際、各画像信号に対して、正常組織部分と病変組織部分とが識別し易くなるように、異なる色相の出力信号に変換する。
The
The
Each of the
The
表示ユニット4は、画像処理装置32を介して合成された画像を表示する。
生体組織5には、励起波長460nm〜500nm、蛍光波長500nm〜600nmの近赤外蛍光薬剤が蛍光プローブとして標識されている。図1中、5aは生体組織5における蛍光薬剤集積部である。
The
The
このように構成された第一実施形態の蛍光内視鏡装置では、光源11から出射し蛍光観察用照明フィルタ12を透過した光が、ライトガイド23に導かれ、内視鏡先端挿入部2先端の照明光学系21から出射して生体組織5を照射する。このときの照射光は、図2(a)に示すように、460nm〜500nmの励起光と、650nm〜670nmの反射画像取得用の光の2種類の波長域の光である。また、650nm〜670nmの反射画像取得用の光は、460nm〜500nmの励起光に対して1/1000程度の強度に弱められている。
In the fluorescence endoscope apparatus according to the first embodiment configured as described above, the light emitted from the
この照射光の生体組織5への照射により、生体組織5から次の3種類の波長域の光が内視鏡先端挿入部2へ入射する。
1−1)生体組織5で反射した460nm〜500nmの励起光
1−2)460nm〜500nmの励起光の照射により、生体組織5の蛍光薬剤集積部5aから発生した500nm〜600nmの蛍光薬剤の蛍光
1−3)生体組織5で反射した650nm〜670nmの反射画像取得用の光
By irradiating the
1-1) Excitation light of 460 nm to 500 nm reflected by the
ここで、1−2)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、1−1)の生体組織5で反射した励起光の強度の1/1000程度であるが、蛍光観察用照明フィルタ12は、照明光が生体組織5に照射される前に、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比となるように光強度を調整して透過させている。このため、1−2)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、1−3)の生体組織5で反射した反射画像取得用の光と同程度の強度となる。
Here, the fluorescence intensity of the fluorescent agent generated in the
生体組織5からの1−1)、1−2)、1−3)の光は、内視鏡先端挿入部2の対物光学系22a、結像光学系22bを経由して、励起光カットフィルタ22cへ入射する。入射した光のうち、1−1)の励起光は励起光カットフィルタ22cでカットされ、1−2)の蛍光、1−3)の反射画像取得用の光のみがカラーCCD22dのモザイクフィルタを通過し、イメージセンサを介して撮像され、フレームメモリ31に記憶される。
The light of 1-1), 1-2), and 1-3) from the
その際、1−2)の蛍光は、モザイクフィルタを構成するG(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタを透過し、1−3)の反射画像取得用の光は、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタを透過する。
また、単板式イメージセンサは、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応する夫々の画素が、モザイクフィルタを介して分離された反射光と蛍光とを別々に取得する。
さらに、フレームメモリ31は、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応するRフレームメモリ311、Gフレームメモリ312の夫々が、モザイクフィルタを介して分離され対応する夫々の画素で取得された反射光の画像信号と蛍光の画像信号とを別々に記憶する。
At that time, the fluorescence of 1-2) is transmitted through a filter that transmits light in the wavelength range of G (460 nm to 600 nm) constituting the mosaic filter, and the light for obtaining a reflected image of 1-3) is transmitted through the mosaic filter. Is transmitted through a filter that transmits light in the wavelength range of R (575 nm to 695 nm).
The single-plate image sensor is a pixel corresponding to a filter that transmits light in a wavelength range of R (575 nm to 695 nm) and a filter that transmits light in a wavelength range of G (460 nm to 600 nm) constituting the mosaic filter. However, the reflected light and fluorescence separated through the mosaic filter are acquired separately.
Further, the
このため、蛍光と反射光は、それぞれ分離して検出することができる。Gフレームメモリ312に記憶された1−2)の蛍光からは例えば癌などの病変部の位置情報が得られ、Rフレームメモリ311に記憶された1−3)の反射光からは生体組織5の形態情報が得られる。
For this reason, fluorescence and reflected light can be separately detected. Position information of a lesion such as fluorescence from the example cancer
それぞれの情報となる各画像信号は、画像処理装置32で画像合成等の所定の画像処理が施され、表示ユニット4で表示される。その際、画像処理装置32は、Gフレームメモリ312に記憶された蛍光の画像信号と、Rフレームメモリ313に記憶された反射光の画像信号とに対し、正常組織部分と病変組織部分とが識別し易くなるように、異なる色相の出力信号に変換する。例えば、Gフレームメモリ312に記憶された蛍光による病変部の位置情報は緑色、Rフレームメモリ313に記憶された反射光による生体組織5の形態情報は赤色に変換して、表示ユニット4で表示されるようにしてもよい。
Each image signal serving as the information is subjected to predetermined image processing such as image synthesis by the
第一実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、蛍光観察用照明フィルタ12を備えた光源部11と、ライトガイド23と、照明光学系21とが相俟って、一つの光源を用いて励起光と励起光及び蛍光とは波長の異なる反射画像取得用の光とを同時に生体組織5に照射するので、特許文献1の蛍光内視鏡装置とは異なり、面順次式に反射光と蛍光を繰り返し取得するためにフィルタターレットを回転させずに済み、そのためのフィルタターレットの回転スペースが不要となり、その分、光源部を小型化することができる。
According to the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment, the
また、第一実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、蛍光観察用照明フィルタ12が、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比で透過させるように構成されており、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の強度が、生体組織5から発生した蛍光の強度と略同程度となるように、光源11から出射した反射画像取得用の光の強度を調整する、光強度調節手段としての機能を備えているので、特許文献1の蛍光内視鏡装置とは異なり、フィルタターレットの回転速度を変化させて蛍光画像を得るための励起光の照射時間と反射画像を得るための反射画像取得用の光の照射時間を調整する必要がない。
Further, according to the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment, the fluorescence
さらに、第一実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、カラーCCDを構成するモザイクフィルタが、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の波長と生体組織5から発生した蛍光の波長とを分離する、波長分離手段としての機能を備え、単板式イメージセンサが、夫々の画素が、モザイクフィルタを構成するB(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、R(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応し、モザイクフィルタを介して分離された反射画像と蛍光画像とを異なる画素によって別々に取得するので、蛍光画像と反射画像を高精度に得ることができる。
Furthermore, according to the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment, the mosaic filter that constitutes the color CCD has the wavelength of the reflected image acquisition light reflected by the
このため、第一実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、光源部を小型化でき、且つ、一つの観察モードで、反射画像による生体組織の形態情報の取得と、蛍光画像による病変部の位置情報とを高精度に検出できる。 For this reason, according to the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment, the light source unit can be reduced in size, and in one observation mode, the acquisition of the morphological information of the living tissue by the reflection image and the lesion part by the fluorescence image can be obtained. The position information can be detected with high accuracy.
加えて、第一実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、反射画像による生体組織の形態情報と、蛍光画像による病変部の位置情報とを同時に取得でき、それぞれの情報を時系列的に取得するような構成を備えずに済むため、全体の構成を簡素化することができる。 In addition, according to the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment, the morphological information of the living tissue based on the reflection image and the position information of the lesioned part based on the fluorescence image can be acquired simultaneously, and each information is acquired in time series. Since it is not necessary to provide such a configuration, the overall configuration can be simplified.
なお、第一実施形態の蛍光内視鏡装置は、上述した蛍光と反射光による観察の他に、通常の白色光による観察を、切替え可能に構成してもよい。その場合には、図1において二点差線で示すように、例えば、400nm〜660nm等、所定波長帯域の可視光を透過させる光学特性を持つ白色光観察用フィルタ13を、蛍光観察用照明フィルタ12とともに、図3(a)に示すフィルタスライダ14aや図3(b)に示すフィルタターレット14b等のフィルタ切替え部材14に備えるとともに、フィルタ切替え部材14の駆動を制御するフィルタ切替え制御手段15を介して光源部1の光路への挿入を切替え可能に構成する。また、フィルタ切替え制御手段15は、画像処理装置32も制御し、白色光観察用フィルタ13を光路に挿入したときには、画像処理装置32に合成画像のホワイトバランスを調整させるようにする。
Note that the fluorescence endoscope apparatus according to the first embodiment may be configured to be able to switch normal white light observation in addition to the above-described observation using fluorescence and reflected light. In this case, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 1, for example, a white
フィルタ切替え部材14としてフィルタターレット14aを用いた場合、蛍光観察用照明フィルタ12と白色光観察用フィルタ13とを切替えるための回転スペースが必要となるが、その場合のフィルタターレット14aは、図3(b)に示すように、回転軸Oを中心とする半径が、フィルタ1つ分を配置できる長さで足りる。一方、特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置においては、フィルタターレットは、図3(c)に示すように、回転軸O’を中心とする半径が、フィルタ2つ分を配置できる長さが必要となり、大型化してしまう。
When the
第一実施形態の蛍光内視鏡装置は、蛍光観察用照明フィルタを介して、一つの光源で励起光と反射画像取得用の光を同時に得ることができるように構成されており、励起光と反射画像取得用の光を得るためにフィルタターレットを回転させる必要がない。このため、第一実施形態の蛍光内視鏡装置において、蛍光と反射光による観察と通常の白色光による観察とを切替え可能とすべく、フィルタ切替え部材14としてフィルタターレット14aを用いたとしても、蛍光観察用照明フィルタ12と白色光観察用フィルタ13とを、フィルタターレット14aの回転軸Oを中心とする周方向に配置することができる。
The fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment is configured so that excitation light and reflected image acquisition light can be obtained simultaneously with a single light source via a fluorescence observation illumination filter. It is not necessary to rotate the filter turret to obtain light for obtaining a reflected image. For this reason, in the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment, even if the
一方、特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置は、蛍光観察と通常の白色光による観察との切替えに応じて、一つの光源で励起光と反射画像取得用の光とを別々に取得するように構成されているのみで、第一実施形態の蛍光内視鏡装置の蛍光観察用照明フィルタのような一つの光源で励起光と反射画像取得用の光を同時に得ることが可能な構成を備えていない。しかも、特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置は、蛍光観察モード用のフィルタとして複数種類の励起光透過フィルタ、白色光観察モード用のフィルタとして複数種類の可視波長域透過フィルタを用いており、別々に取得する励起光、反射画像取得用の光ごとに、一つの光源で、複数種類の励起波長域の光、又は複数種類の反射画像取得用の可視波長域の光を得るために、ターレットの回転が不可欠な構成となっている。このため、特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置において、蛍光による観察と通常の白色光による観察とを切替え可能にするには、蛍光観察モード用のフィルタと白色光観察モード用のフィルタとを、フィルタターレットの回転軸O’を中心とする周方向に配置することができず、半径方向に配置せざるを得ない。
On the other hand, the fluorescence endoscope apparatus described in
第一実施形態の蛍光内視鏡装置を、蛍光と反射光による観察と通常の白色光による観察とを切替え可能に構成した場合において、フィルタ切替え部材14に備わる白色光観察フィルタ13を光路に挿入したときは、光源11から出射し白色光観察用フィルタ13を透過した光が、ライトガイド23に導かれ、内視鏡先端挿入部2の先端から出射して生体組織5を照射する。生体組織5で反射した光は、対物光学系22a、結像光学系22bを経由して、励起光カットフィルタ22cへ入射する。入射した光のうち、450nm〜550nmの波長域の光が励起フィルタでカットされ、それ以外の光(400nm〜450nm、550nm〜660nm)が透過して、カラーCCD22dで撮像され、フレームメモリ31で記憶される。次いで、フレームメモリ31に記憶された画像信号が画像処理装置32で画像合成等の所定の画像処理が施され、表示ユニット4で表示される。
When the fluorescence endoscope apparatus according to the first embodiment is configured to be able to switch between observation using fluorescence and reflected light and observation using ordinary white light, the white
その際、400nm〜450nmの光は、モザイクフィルタを構成するB(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタを透過し、550nm〜600nmの光は、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタを透過する。
また、単板式イメージセンサは、モザイクフィルタを構成するB(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、R(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応する夫々の画素が、モザイクフィルタを介して分離された400nm〜450nmの光と550nm〜600nmの光とを別々に取得する。
さらに、フレームメモリ31は、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜695nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応するRフレームメモリ311、Bフレームメモリ313の夫々が、モザイクフィルタを介して分離され対応する夫々の画素で取得された550nm〜600nmの光の画像信号と400nm〜450nmの光の画像信号とを別々に記憶する。
At that time, the light of 400 nm to 450 nm is transmitted through a filter that transmits light in the wavelength range of B (380 nm to 490 nm) constituting the mosaic filter, and the light of 550 nm to 600 nm is R (575 nm to 600 nm) constituting the mosaic filter. 695 nm) is transmitted through a filter that transmits light in the wavelength region.
In addition, the single-plate image sensor is a pixel corresponding to a filter that transmits light in a wavelength range of B (380 nm to 490 nm) and a filter that transmits light in a wavelength range of R (575 nm to 695 nm) that constitutes a mosaic filter. However, 400 nm to 450 nm light and 550 nm to 600 nm light separated through the mosaic filter are separately acquired.
Further, the
この場合、Rフレームメモリ311、Bフレームメモリ313に記憶された画像信号をそのまま合成すると、励起光カットフィルタ22cにより450nm〜500nmの波長域がカットされた画像となるが、画像処理装置32が、合成画像のホワイトバランスを調整する。これにより、一般の内視鏡での白色画像と略同じ画像を得ることができる。
In this case, when the image signals stored in the
なお、第一実施形態の蛍光内視鏡装置では、蛍光観察用照明フィルタが、励起光、反射画像取得用の光としてそれぞれ一種類ずつの波長域の光を透過させるように構成されているが、複数種類の励起光、反射画像取得用の光を透過させる複数波長抽出フィルタとして構成してもよい。その場合には、モザイクフィルタ、フレームメモリが、複数種類の蛍光、反射画像取得用の光ごとに対応した構成にするとよい。 In the fluorescence endoscope apparatus according to the first embodiment, the illumination filter for fluorescence observation is configured to transmit light of one type of wavelength region as excitation light and reflected image acquisition light, respectively. Alternatively, the filter may be configured as a multiple wavelength extraction filter that transmits plural types of excitation light and reflected image acquisition light. In that case, the mosaic filter and the frame memory may be configured to correspond to each of a plurality of types of fluorescence and reflected image acquisition light.
第二実施形態
図4は本発明の第二実施形態にかかる蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は蛍光観察用照明フィルタの透過率、(b)は励起光カットフィルタの透過率、(c)はモザイクCCDに備わる各フィルタの透過率、(d)は検出される蛍光と反射光の波長域及び強度、を夫々示している。なお、第二実施形態の蛍光内視鏡装置を構成する夫々の部材の配置は、図1に示した第一実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。ここでは、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と異なる構成について詳細に説明し、同じ構成については説明を省略する。
Second Embodiment FIG. 4 is an explanatory view showing optical characteristics of a filter or the like used in the fluorescence endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention. (A) is the transmittance of the illumination filter for fluorescence observation, (b) shows the transmittance of the excitation light cut filter, (c) shows the transmittance of each filter provided in the mosaic CCD, and (d) shows the wavelength range and intensity of the detected fluorescence and reflected light, respectively. In addition, arrangement | positioning of each member which comprises the fluorescence endoscope apparatus of 2nd embodiment is as substantially the same as the fluorescence endoscope apparatus of 1st embodiment shown in FIG. Here, a different configuration from the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment will be described in detail, and the description of the same configuration will be omitted.
第二実施形態の蛍光内視鏡装置は、700nm〜750nmの励起光の照射により750nm〜800nmの蛍光を発する近赤外色素を蛍光プローブに用いた蛍光観察に適合させた構成となっている。 The fluorescence endoscope apparatus of the second embodiment has a configuration adapted to fluorescence observation using a near-infrared dye that emits fluorescence of 750 nm to 800 nm by irradiation of excitation light of 700 nm to 750 nm as a fluorescent probe.
詳しくは、蛍光観察用照明フィルタ12は、透明部材と、透明部材にコーティングされた膜とからなり、図4(a)に示すように、励起用の光(720nm〜750nm)と反射画像取得用の光(400nm〜550nm)を透過させ、その他の波長の光を遮断する光学特性を有するように構成されている。
Specifically, the fluorescence
なお、蛍光観察用照明フィルタ12は、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と同様、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比で透過させるように構成されており、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の強度が、生体組織5から発生した蛍光の強度と略同程度となるように、光源11から出射した反射画像取得用の光の強度を調整する、光強度調節手段としての機能を備えている。
The fluorescence
励起光カットフィルタ22cは、図4(b)に示すように、励起光(720nm〜750nm)をカットし、その他の波長の光を透過させる光学特性を有している。
As shown in FIG. 4B, the excitation light cut
撮像素子22dは、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と同様、モザイクフィルタ(図示省略)と、単板式イメージセンサ(図示省略)とを備えたカラーCCDで構成されている。
モザイクフィルタは、図4(c)に示すように、R(575nm〜775nm)の波長域の光を透過させるフィルタ(図示省略)、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ(図示省略)、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタ(図示省略)を、モザイク状に多数配置して構成されており、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の波長と生体組織5から発生した蛍光の波長とを分離する、波長分離手段としての機能を備えている。
単板式イメージセンサは、夫々の画素が、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜775nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応し、モザイクフィルタを介して分離された反射画像と蛍光画像とを異なる画素によって別々に取得する。
Similar to the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment, the
As shown in FIG. 4 (c), the mosaic filter is a filter (not shown) that transmits light in the wavelength region of R (575 nm to 775 nm), and a filter that transmits light in the wavelength region of G (460 nm to 600 nm) ( A filter (not shown) that transmits light in the wavelength region of B (380 nm to 490 nm) is arranged in a mosaic pattern, and the reflected image acquisition light reflected by the
The single-plate image sensor is a filter in which each pixel transmits light in a wavelength range of R (575 nm to 775 nm) constituting the mosaic filter, a filter that transmits light in a wavelength range of G (460 nm to 600 nm), and B ( 380 nm to 490 nm) corresponding to a filter that transmits light in a wavelength range, and a reflection image and a fluorescence image separated through a mosaic filter are separately acquired by different pixels.
画像処理部3は、フレームメモリ31と、画像処理装置32を有している。
フレームメモリ31は、Rフレームメモリ311、Gフレームメモリ312、Bフレームメモリ313を有している。
Rフレームメモリ311、Gフレームメモリ312、Bフレームメモリ313は、夫々が、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜775nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応し、モザイクフィルタを介して分離され対応する夫々の画素で取得された各画像信号を、別々に記憶する。
The
The
Each of the
その他の構成は、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
生体組織5には、励起波長700nm〜750nm、蛍光波長750nm〜800nmの近赤外蛍光薬剤が蛍光プローブとして標識されている。
Other configurations are substantially the same as those of the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment.
The
このように構成された第二実施形態の蛍光内視鏡装置では、光源11から出射し蛍光観察用照明フィルタ12を透過した光が、ライトガイド23に導かれ、内視鏡先端挿入部2先端の照明光学系21から出射して生体組織5を照射する。このときの照射光は、図4(a)に示すように、400nm〜550nmの反射画像取得用の光と、720nm〜750nmの励起光の2種類の波長域の光である。また、400nm〜550nmの反射画像取得用の光は、720nm〜750nmの励起光に対して1/1000程度の強度に弱められている。
In the fluorescence endoscope apparatus of the second embodiment configured as described above, the light emitted from the
この照射光の生体組織5への照射により、生体組織5から次の3種類の波長域の光が内視鏡先端挿入部2へ入射する。
2−1)生体組織5で反射した400nm〜550nmの反射画像取得用の光
2−2)生体組織5で反射した720nm〜750nmの励起光
2−3)720nm〜750nmの励起光の照射により、生体組織5の蛍光薬剤集積部5aから発生した750nm〜800nmの蛍光薬剤の蛍光
By irradiating the
2-1) Light for reflection image acquisition of 400 nm to 550 nm reflected by the
ここで、2−3)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、2−2)の生体組織5で反射した励起光の強度の1/1000程度であるが、蛍光観察用照明フィルタ12は、照明光が生体組織5に照射される前に、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比となるように光強度を調整して透過させている。このため、2−3)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、2−1)の生体組織5で反射した反射画像取得用の光と同程度の強度となる。
Here, the fluorescence intensity of the fluorescent agent generated in the
生体組織5からの2−1)、2−2)、2−3)の光は、内視鏡先端挿入部2の対物光学系22a、結像光学系22bを経由して、励起光カットフィルタ22cへ入射する。入射した光のうち、2−2)の励起光は励起光カットフィルタ22cでカットされ、2−3)の蛍光、2−1)の反射画像取得用の光のみがカラーCCD22dのモザイクフィルタを通過し、イメージセンサを介して撮像され、フレームメモリ31に記憶される。
The light of 2-1), 2-2), and 2-3) from the
その際、2−3)の蛍光のうち、750nm〜775nmの光が、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜775nm)の波長域の光を透過させるフィルタを透過し、2−1)の反射画像取得用の光は、モザイクフィルタを構成するG(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、又はB(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタを透過する。
また、単板式イメージセンサは、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜775nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応する夫々の画素が、モザイクフィルタを介して分離された蛍光と反射光とを別々に取得する。
さらに、フレームメモリ31は、モザイクフィルタを構成するR(575nm〜775nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、G(460nm〜600nm)の波長域の光を透過させるフィルタ、B(380nm〜490nm)の波長域の光を透過させるフィルタに対応するRフレームメモリ311、Gフレームメモリ312、Bフレームメモリ313の夫々が、モザイクフィルタを介して分離され対応する夫々の画素で取得された蛍光の画像信号と反射光の画像信号とを別々に記憶する。
At that time, among the fluorescence of 2-3), light of 750 nm to 775 nm is transmitted through a filter that transmits light in the wavelength range of R (575 nm to 775 nm) constituting the mosaic filter, and the reflected image of 2-1) The light for acquisition passes through a filter that transmits light in a wavelength range of G (460 nm to 600 nm) or a filter that transmits light in a wavelength range of B (380 nm to 490 nm) constituting the mosaic filter.
In addition, the single-plate image sensor includes a filter that transmits light in a wavelength range of R (575 nm to 775 nm) constituting a mosaic filter, a filter that transmits light in a wavelength range of G (460 nm to 600 nm), and B (380 nm to 490 nm). ) Each pixel corresponding to a filter that transmits light in the wavelength region separately acquires fluorescence and reflected light separated through the mosaic filter.
Further, the
このため、蛍光と反射画像取得用の光は、それぞれ分離して検出することができる。ところで、血液は主に400nm〜500nmの波長域の光を吸収する特性を持つ。このため、2−1)の反射光のうち、Gフレームメモリ312に記憶された500nm〜550nmの光からは生体組織5の形態情報、Bフレームメモリ313に記憶された400nm〜500nmの光からは生体組織5の血流情報が得られ、Rフレームメモリ311に記憶された2−3)の蛍光からは例えば癌などの病変部の位置情報が得られる。
For this reason, fluorescence and reflected image acquisition light can be detected separately. By the way, blood mainly has a characteristic of absorbing light in a wavelength range of 400 nm to 500 nm. For this reason, among the reflected light of 2-1), from 500 nm to 550 nm light stored in the
それぞれの情報となる各画像信号は、画像処理装置32で画像合成等の所定の画像処理が施され、表示ユニット4で表示される。
その他の作用及び効果は、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
Each image signal serving as the information is subjected to predetermined image processing such as image synthesis by the
Other operations and effects are substantially the same as those of the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment.
第三実施形態
図5は本発明の第三実施形態にかかる蛍光内視鏡装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。図6は図5の蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は蛍光観察用照明フィルタの透過率、(b)は励起光カットフィルタの透過率、(c)は分光光学素子が切替える波長透過状態、(d)は検出される蛍光と反射光の波長域及び強度、を夫々示している。
Third Embodiment FIG. 5 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a fluorescence endoscope apparatus according to a third embodiment of the present invention. 6A and 6B are explanatory views showing optical characteristics of the filter and the like used in the fluorescence endoscope apparatus of FIG. 5, where FIG. 6A is the transmittance of the illumination filter for fluorescence observation, and FIG. 6B is the transmission of the excitation light cut filter. (C) shows the wavelength transmission state switched by the spectroscopic optical element, and (d) shows the wavelength range and intensity of the detected fluorescence and reflected light, respectively.
第三実施形態の蛍光内視鏡装置は、波長分離手段が分光光学素子22eで構成されるとともに、撮像素子22d’が単色CCDで構成されている。
詳しくは、撮像光学系22は、対物光学系22aと、結像光学系22bと、励起光カットフィルタ22cと、分光光学素子22eと、撮像素子22d’を有している。また、分光光学素子制御ユニット22fが、分光光学素子22eと画像処理部3とに接続されている。
分光光学素子22eは、エタロンからなり、分光光学素子制御ユニット22fを介して、図6(c)に示すように、中心波長530nmを透過率のピークとして500nm〜600nmの波長域の光を透過させる第一の波長透過状態と、660nmを透過率のピークとして600nm〜700nmの波長域の光を透過させる第二の波長透過状態、の2種類の波長透過状態の切替えを繰り返すことができるように制御されている。
なおエタロンとは、光の干渉を利用するものであり、対向するように配置された一対のミラー面の間隔を変化させることによって、透過又は反射し得る光の波長を変化させることができる分光透過率可変素子である。
In the fluorescence endoscope apparatus of the third embodiment, the wavelength separating means is constituted by the spectroscopic optical element 22e, and the
Specifically, the imaging
The spectroscopic optical element 22e is made of an etalon, and transmits light in a wavelength range of 500 nm to 600 nm with a central wavelength of 530 nm as a transmittance peak, as shown in FIG. 6C, through the spectroscopic optical
Note that etalon uses light interference and can change the wavelength of light that can be transmitted or reflected by changing the distance between a pair of mirror surfaces arranged to face each other. It is a variable rate element.
分光光学素子制御ユニット22fは、分光光学素子22eの波長透過状態(透過波長域)、透過波長状態の切替えピッチ等、分光光学素子22eの駆動を制御するとともに、画像処理部3における画像処理装置32による画像処理のタイミングを制御しており、分光光学素子22eにおける一組の透過波長状態の切替えごと(図6の例では、2種類の透過波長状態の切替えごと)に、画像処理装置32に画像処理をさせる(例えば、画像処理の指示信号を送信する)ように構成されている。
The spectroscopic optical
撮像素子22d’は、単板式イメージセンサ(図示省略)からなる単色CCDで構成されている。
単板式イメージセンサは、全ての画素が、分光光学素子22eにおいて切替わる2種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに画像を時系列的に撮像することで、分光光学素子22eを介して分離された反射画像と蛍光画像とを別々に取得する。
The
The single-plate image sensor corresponds to two types of wavelength transmission states in which all the pixels are switched in the spectroscopic optical element 22e, and takes an image in time series every time the wavelength transmission state is switched. The reflection image and the fluorescence image separated through 22e are acquired separately.
画像処理部3は、フレームメモリ31’と、画像処理装置32を有している。
フレームメモリ31’は、第一フレームメモリ311’、第二フレームメモリ312’、第三フレームメモリ313’を有している。
第一フレームメモリ311’、第二フレームメモリ312’、第三フレームメモリ313’は、夫々が、分光光学素子22eにおいて切替わる2種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに時系列的に単板式イメージセンサにおける全ての画素で撮像された各画像信号を、別々に記憶する。
The
The
The
画像処理装置32は、分光光学素子制御ユニット22fの制御を介して(例えば、画像処理の指示信号を受信するごとに)、第一フレームメモリ311’、第二フレームメモリ312’、第三フレームメモリ313’に記憶された各画像信号を合成する。その際、各画像信号に対して、正常組織部分と病変組織部分とが識別し易くなるように、異なる色相の出力信号に変換する。
The
その他の構成は、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
生体組織5には、励起波長460nm〜500nm、蛍光波長500nm〜600nmの近赤外蛍光薬剤が蛍光プローブとして標識されている。図5中、5aは生体組織5における蛍光薬剤集積部を示している。
Other configurations are substantially the same as those of the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment.
The
このように構成された第三実施形態の蛍光内視鏡装置では、分光光学素子22eが図6(c)に示すように、中心波長530nm,660nmの夫々を透過率のピークとする2種類の波長透過状態の切替えを繰り返すとともに、撮像素子22d’を構成する単板式イメージセンサにおける全ての画素が、分光光学素子22eにおける2種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに分光光学素子22eを透過した光による画像を時系列的に撮像するため、500nm〜600nmの蛍光画像と650nm〜670nmの反射画像を別々に取得することができる。
In the fluorescence endoscope apparatus of the third embodiment configured as described above, the spectroscopic optical element 22e has two types of transmittance peaks at the center wavelengths of 530 nm and 660 nm as shown in FIG. The switching of the wavelength transmission state is repeated, and all the pixels in the single-plate image sensor constituting the
詳しくは、第三実施形態の蛍光内視鏡装置では、光源11から出射し蛍光観察用照明フィルタ12を透過した光が、ライトガイド23に導かれ、内視鏡先端挿入部2先端の照明光学系21から出射して生体組織5を照射する。このときの照射光は、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と同様の光であり、図6(a)に示すように、460nm〜500nmの励起光と、650nm〜670nmの反射画像取得用の光の2種類の波長域の光である。また、650nm〜670nmの反射画像取得用の光は、460nm〜500nmの励起用の光に対して1/1000程度の強度に弱められている。
Specifically, in the fluorescence endoscope apparatus of the third embodiment, the light emitted from the
この照射光の生体組織5への照射により、生体組織5から次の3種類の波長域の光が内視鏡先端挿入部2へ入射する。
3−1)生体組織5で反射した460nm〜500nmの励起光
3−2)460nm〜500nmの励起光の照射により、生体組織5の蛍光薬剤集積部5aから発生した500nm〜600nmの蛍光薬剤の蛍光
3−3)生体組織5で反射した650nm〜670nmの反射画像取得用の光
By irradiating the
3-1) Excitation light of 460 nm to 500 nm reflected by the
ここで、3−2)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、3−1)の生体組織5で反射した励起光の強度の1/1000程度であるが、蛍光観察用照明フィルタ12は、照明光が生体組織5に照射される前に、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比となるように光強度を調整して透過させている。このため、3−2)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、3−3)の生体組織5で反射した反射画像取得用の光と同程度の強度となる。
Here, the fluorescence intensity of the fluorescent agent generated in the
生体組織5からの3−1)、3−2)、3−3)の光は、内視鏡先端挿入部2の対物光学系22a、結像光学系22bを経由して、励起光カットフィルタ22cへ入射する。入射した光のうち、3−1)の励起光は励起光カットフィルタ22cでカットされ、3−2)の蛍光、3−3)の反射画像取得用の光のみが分光光学素子22eに入射し、分光光学素子22eにおいて切替わる2種類の波長透過状態に応じて選択された所定波長域の光が分光光学素子22eを透過し、単色CCD22d’のイメージセンサを介して撮像され、フレームメモリ31に記憶される。
The light of 3-1), 3-2), and 3-3) from the
その際、分光光学素子22eは、第一の波長透過状態のときには、中心波長530nmを透過率のピークとして500nm〜600nmの波長域の光を透過させることができるため、3−2)の蛍光を透過させる。分光光学素子22eが第二の波長透過状態のときには、中心波長660nmを透過率のピークとして600nm〜700nmの波長域の光を透過させることができるため、3−3)の反射画像取得用の光を透過させる。
また、単板式イメージセンサは、全ての画素が、分光光学素子22eにおいて切替わる2種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに蛍光と反射光の画像を時系列的に取得する。
さらに、フレームメモリ31’は、第一フレームメモリ311’、第二フレームメモリ312’、第三フレームメモリ313’の夫々が、分光光学素子22eにおいて切替わる2種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに時系列的に単板式イメージセンサにおける全ての画素で取得された蛍光の画像信号と反射光の画像信号とを別々に記憶する。
At that time, since the spectroscopic optical element 22e can transmit light in the wavelength range of 500 nm to 600 nm with the central wavelength of 530 nm as the peak of transmittance in the first wavelength transmission state, the fluorescence of 3-2) is transmitted. Make it transparent. When the spectroscopic optical element 22e is in the second wavelength transmission state, light in the wavelength range of 600 nm to 700 nm can be transmitted with the central wavelength of 660 nm as the peak of transmittance, and thus the light for acquiring the reflected image of 3-3) Permeate.
In addition, the single-plate image sensor corresponds to two types of wavelength transmission states in which all pixels are switched in the spectroscopic optical element 22e, and images of fluorescence and reflected light are acquired in time series every time the wavelength transmission state is switched. To do.
Further, the
このため、蛍光と反射画像取得用の光は、それぞれ分離して検出することができる。分光光学素子22eが第一の波長透過状態のときには、フレームメモリ31n’に記憶された3−2)の蛍光色素からの蛍光による例えば癌などの病変部の位置情報が得られ、分光光学素子22eが第二の波長透過状態のときには、3−3)の反射光による生体組織5の形態情報が得られる。
For this reason, fluorescence and reflected image acquisition light can be detected separately. When the spectroscopic optical element 22e is in the first wavelength transmission state, position information of a lesion such as cancer is obtained by fluorescence from the fluorescent dye 3-2) stored in the
それぞれの情報となる画像信号は、画像処理装置32で画像合成等の所定の画像処理が施され、表示ユニット4で表示される。その際、画像処理装置32は、各フレームメモリ31n’(n:1〜3)に記憶された蛍光の画像信号と反射光の画像信号とに対し、正常組織部分と病変組織部分とが識別し易くなるように、異なる色相の出力信号に変換する。例えば、第一フレームメモリ311’に記憶された蛍光による病変部の位置情報は緑色、第二フレームメモリ312’に記憶された反射光による生体組織5の形態情報は赤色に変換して、表示ユニット4で表示されるようにしてもよい。
The image signals serving as the respective information are subjected to predetermined image processing such as image synthesis by the
第三実施形態の蛍光内視鏡装置によれば、分光光学素子22eが波長透過状態を切替えるとともに、分光光学素子22eの波長透過状態が切替わるごとに分光光学素子22eを透過した光による画像を、撮像素子22d’が時系列的に撮像するため、反射画像と蛍光画像とを別々に取得することができる。しかも、分光光学素子22eは、特許文献1に記載の蛍光内視鏡装置に用いられているフィルタターレットとは異なり、任意のピッチで高速に切替えることができ、またその切替え速度を高精度に調整することができる。このため、蛍光画像と反射画像を高精度に得るこことができる。
その他の効果は、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
According to the fluorescence endoscope apparatus of the third embodiment, the spectral optical element 22e switches the wavelength transmission state, and each time the spectral transmission state of the spectral optical element 22e is switched, an image of light transmitted through the spectral optical element 22e is displayed. Since the
Other effects are substantially the same as those of the fluorescence endoscope apparatus of the first embodiment.
なお、第三実施形態の蛍光内視鏡装置は、上述した蛍光と反射光による観察の他に、通常の白色光による観察を、切替え可能に構成してもよい。その場合には、図5において二点差線で示すように、例えば、400nm〜660nm等、所定波長帯域の可視光を透過させる光学特性を持つ白色光観察用フィルタ13を、蛍光観察用照明フィルタ12とともに、図3(a)に示すフィルタスライダ14aや図3(b)に示すフィルタターレット14b等のフィルタ切替え部材14に備えるとともに、フィルタ切替え部材14の駆動を制御するフィルタ切替え制御手段15を介して光源部1の光路への挿入を切替え可能に構成する。また、フィルタ切替え制御手段15は、画像処理装置32も制御し、白色光観察用フィルタ13を光路に挿入したときには、画像処理装置32に合成画像のホワイトバランスを調整させるようにする。
Note that the fluorescence endoscope apparatus according to the third embodiment may be configured so that normal white light observation can be switched in addition to the above-described observation using fluorescence and reflected light. In this case, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 5, for example, the white
また、分光光学素子制御ユニット22fは、フィルタ切替え制御手段15のフィルタ切替え制御に同期して、分光光学素子22eを、例えば、中心波長640nmを透過率のピークとして600nm〜700nmの波長域(Rの波長域)の光を透過させる第一の波長透過状態と、中心波長540nmを透過率のピークとして500nm〜600nmの波長域(Gの波長域)の光を透過させる第二の波長透過状態と、中心波長440nmを透過率のピークとして400nm〜500nmの波長域(Bの波長域)の光を透過させる第三の波長透過状態の3種類の波長透過状態の切替えを繰り返すことができるように制御する。
In addition, the spectroscopic optical
第三実施形態の蛍光内視鏡装置を、蛍光と反射光による観察と通常の白色光による観察とを切替え可能に構成した場合において、フィルタ切替え部材14に備わる白色光観察フィルタ13を光路に挿入したときは、光源11から出射し白色光観察用フィルタ13を透過した光が、ライトガイド23に導かれ、内視鏡先端挿入部2の先端から出射して生体組織5を照射する。生体組織5で反射した光は、対物光学系22a、結像光学系22bを経由して、励起光カットフィルタ22cへ入射する。入射した光のうち、450nm〜550nmの波長域の光が励起フィルタでカットされ、それ以外の光(400nm〜450nm、550nm〜660nm)が透過して、分光光学素子22eに入射し、分光光学素子22eにおいて切替わる3種類の波長透過状態に応じて選択された所定波長域の光が分光光学素子22eを透過し、単色CCD22d’のイメージセンサを介して撮像され、フレームメモリ31’に記憶される。次いで、フレームメモリ31’に記憶された画像信号が画像処理装置32で画像合成等の所定の画像処理が施され、表示ユニット4で表示される。
When the fluorescence endoscope apparatus of the third embodiment is configured to be able to switch between observation with fluorescence and reflected light and observation with normal white light, the white
その際、分光光学素子22eは、第一の波長透過状態のときには、中心波長640nmを透過率のピークとして600nm〜700nmの波長域(Rの波長域)の光を透過させることができるため、600nm〜660nmの波長域の光を透過させる。分光光学素子22eが第二の波長透過状態のときには、中心波長540nmを透過率のピークとして500nm〜600nmの波長域(Gの波長域)の光を透過させることができるため、550nm〜600nmの波長域の光を透過させる。分光光学素子22eが第三の波長透過状態のときには、中心波長440nmを透過率のピークとして400nm〜500nmの波長域(Bの波長域)の光を透過させることができるため、400nm〜450nmの波長域の光を透過させる。
また、単板式イメージセンサは、全ての画素が、分光光学素子22eにおいて切替わる3種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとにR(600nm〜660nm)の画像、G(550nm〜600)の画像、B(400nm〜450nm)の画像を時系列的に取得する。
さらに、フレームメモリ31’は、第一フレームメモリ311’、第二フレームメモリ312’、第三フレームメモリ313’の夫々が、分光光学素子22eにおいて切替わる3種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに時系列的に単板式イメージセンサにおける全ての画素で取得されたR,G,Bの画像信号を別々に記憶する。
At that time, since the spectroscopic optical element 22e can transmit light in a wavelength region of 600 nm to 700 nm (wavelength region of R) with a central wavelength of 640 nm as a transmittance peak when in the first wavelength transmission state, 600 nm Transmits light in the wavelength region of ˜660 nm. When the spectroscopic optical element 22e is in the second wavelength transmission state, light in the wavelength range of 500 nm to 600 nm (G wavelength range) can be transmitted with the central wavelength of 540 nm as the peak of transmittance, so that the wavelength of 550 nm to 600 nm Transmits light in the area. When the spectroscopic optical element 22e is in the third wavelength transmission state, it can transmit light in a wavelength range of 400 nm to 500 nm (wavelength range of B) with a central wavelength of 440 nm as a peak of transmittance, and thus a wavelength of 400 nm to 450 nm. Transmits light in the area.
The single-plate image sensor corresponds to three types of wavelength transmission states in which all the pixels are switched in the spectroscopic optical element 22e, and each time the wavelength transmission state is switched, an image of R (600 nm to 660 nm), G (550 nm). To 600) and B (400 to 450 nm) are acquired in time series.
Further, the
この場合、第一フレームメモリ311’、第二フレームメモリ312’、第三フレームメモリ313’に記憶された画像信号をそのまま合成すると、励起光カットフィルタ22cにより450nm〜500nmの波長域がカットされた画像となるが、画像処理装置32が、合成画像のホワイトバランスを調整する。これにより、一般の内視鏡での白色画像と略同じ画像を得ることができる。
In this case, if the image signals stored in the
なお、第三実施形態の蛍光内視鏡装置では、蛍光観察用照明フィルタが、励起光、反射画像取得用の光としてそれぞれ一種類ずつの波長域の光を透過させるように構成されているが、複数種類の励起光、反射画像取得用の光を、透過させるように構成してもよい。その場合には、分光光学素子22e、分光光学素子制御ユニット22fを、複数種類の蛍光、反射画像取得用の光に対応して複数の波長透過状態に切替えるように構成するとよい。
In the fluorescence endoscope apparatus according to the third embodiment, the fluorescence observation illumination filter is configured to transmit light of one type of wavelength region as excitation light and reflected image acquisition light, respectively. A plurality of types of excitation light and reflected image acquisition light may be transmitted. In that case, the spectroscopic optical element 22e and the spectroscopic optical
その他、第三実施形態の蛍光内視鏡装置において、分光光学素子22eを、生体組織5で反射した反射画像取得用の光として通過させる最大透過率の波長が、光源11が出射する反射画像取得用の光における最大強度の波長とずれるように調整できる構成としてもよい。例えば、図6(c)に二点鎖線で示すように、第二の波長透過状態における透過率のピーク波長を660nmから所定量ずらして、分光光学素子22eを透過する反射画像取得用の光の透過率を調整する。このようにすれば、蛍光観察用照明フィルタ12において、励起用の光と反射画像取得用の光が精密な強度比で透過するように構成しなくてもよい。つまり、分光光学素子22eが光強度調節手段として機能し、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の強度を、生体組織5から発生した蛍光の強度と略同程度に調整することができる。これにより、蛍光観察用照明フィルタの構成を簡素化でき、装置全体のコストを低減することができる。
In addition, in the fluorescence endoscope apparatus according to the third embodiment, a reflected image obtained by the
第四実施形態
図7は本発明の第四実施形態にかかる蛍光内視鏡装置において用いられているフィルタ等の光学特性を示す説明図で、(a)は蛍光観察用照明フィルタの透過率、(b)は励起光カットフィルタの透過率、(c)は分光光学素子が切替える波長透過状態、(d)は検出される蛍光と反射光の波長域及び強度、を夫々示している。なお、第四実施形態の蛍光内視鏡装置を構成する夫々の部材の配置は、図5に示した第三実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。ここでは、第三実施形態の蛍光内視鏡装置と異なる構成について詳細に説明し、同じ構成については説明を省略する。
Fourth Embodiment FIG. 7 is an explanatory view showing optical characteristics of a filter or the like used in the fluorescence endoscope apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and (a) shows the transmittance of the illumination filter for fluorescence observation, (b) shows the transmittance of the excitation light cut filter, (c) shows the wavelength transmission state switched by the spectroscopic optical element, and (d) shows the wavelength range and intensity of the detected fluorescence and reflected light, respectively. In addition, arrangement | positioning of each member which comprises the fluorescence endoscope apparatus of 4th embodiment is substantially the same as the fluorescence endoscope apparatus of 3rd embodiment shown in FIG. Here, a different configuration from the fluorescence endoscope apparatus of the third embodiment will be described in detail, and the description of the same configuration will be omitted.
第四実施形態の蛍光内視鏡装置は、700nm〜750nmの励起光の照射により750nm〜800nmの蛍光を発する近赤外色素を蛍光プローブに用いた蛍光観察に適合させた構成となっている。 The fluorescence endoscope apparatus of the fourth embodiment has a configuration adapted to fluorescence observation using a near-infrared dye that emits fluorescence of 750 nm to 800 nm by irradiation of excitation light of 700 nm to 750 nm as a fluorescent probe.
詳しくは、蛍光観察用照明フィルタ12は、透明部材と、透明部材にコーティングされた膜とからなり、図7(a)に示すように、励起用の光(720nm〜750nm)と反射画像取得用の光(400nm〜550nm)を透過させ、その他の波長の光を遮断する光学特性を有するように構成されている。
Specifically, the
なお、蛍光観察用照明フィルタ12は、第一実施形態の蛍光内視鏡装置と同様、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比で透過させるように構成されており、生体組織5で反射した反射画像取得用の光の強度が、生体組織5から発生した蛍光の強度と略同程度となるように、光源11から出射した反射画像取得用の光の強度を調整する、光強度調節手段としての機能を備えている。
The fluorescence
励起光カットフィルタ22cは、図7(b)に示すように、励起用の光(720nm〜75nm)をカットし、その他の波長の光を透過させる光学特性を有している。
As shown in FIG. 7B, the excitation light cut
分光光学素子22eは、エタロンからなり、分光光学素子制御ユニット22fを介して、図7(c)に示すように、中心波長420nmを透過率のピークとして400nm〜450nmの波長域の光を透過させる第一の波長透過状態と、540nmを透過率のピークとして500nm〜600nmの波長域の光を透過させる第二の波長透過状態と、770nmを透過率のピークとして700nm〜800nmの波長域の光を透過させる第三の波長透過状態、の3種類の波長透過状態の切替えを繰り返すことができるように構成されている。
The spectroscopic optical element 22e is made of an etalon, and transmits light in a wavelength region of 400 nm to 450 nm with a center wavelength of 420 nm as a transmittance peak as shown in FIG. 7C via the spectroscopic optical
分光光学素子制御ユニット22fは、分光光学素子22eの波長透過状態(透過波長域)、透過波長状態の切替えピッチ等、分光光学素子22eの駆動を制御するとともに、画像処理部3における画像処理装置32による画像処理のタイミングを制御しており、分光光学素子22eにおける一組の透過波長状態の切替えごと(図7の例では、3種類の透過波長状態の切替えごと)に、画像処理装置32に画像処理をさせる(例えば、画像処理の指示信号を送信する)ように構成されている。
The spectroscopic optical
その他の構成は、第三実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
生体組織5には、励起波長720nm〜750nm、蛍光波長750nm〜800nmの近赤外蛍光薬剤が蛍光プローブとして標識されている。
Other configurations are substantially the same as those of the fluorescence endoscope apparatus according to the third embodiment.
The
このように構成された第四実施形態の蛍光内視鏡装置では、分光光学素子22eが図7(c)に示すように、中心波長420nm,540nm,770nmの夫々を透過率のピークとする3種類の波長透過状態の切替えを繰り返すとともに、撮像素子22d’を構成する単板式イメージセンサにおける全ての画素が、分光光学素子22eにおける3種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに分光光学素子22eを透過した光による画像を時系列的に撮像するため、400nm〜450nmの反射画像と500nm〜550nmの反射画像と750nm〜800nmの蛍光画像を別々に取得することができる。
In the fluorescence endoscope apparatus of the fourth embodiment configured as described above, the spectroscopic optical element 22e has the transmittance peaks at the center wavelengths of 420 nm, 540 nm, and 770 nm, as shown in FIG. 7C. Each time the wavelength transmission state is changed, all the pixels in the single-plate image sensor constituting the
詳しくは、第四実施形態の蛍光内視鏡装置では、光源11から出射し蛍光観察用照明フィルタ12を透過した光が、ライトガイド23に導かれ、内視鏡先端挿入部2の先端から出射して生体組織5を照射する。このときの照射光は、第二実施形態の蛍光内視鏡装置と同様の光であり、図7(a)に示すように、400nm〜550nmの反射画像取得用の光、720nm〜750nmの励起用の光の2種類の波長域の光である。また、400nm〜550nmの反射画像取得用の光は、720nm〜750nmの励起用の光に対して1/1000程度の強度に弱められている。
Specifically, in the fluorescence endoscope apparatus of the fourth embodiment, the light emitted from the
この照射光の生体組織5への照射により、生体組織5から次の3種類の波長域の光が内視鏡先端挿入部2へ入射する。
4−1)生体組織5で反射した400nm〜550nmの反射画像取得用の光
4−2)生体組織5で反射した720nm〜750nmの励起光
4−3)720nm〜750nmの励起光の照射により、生体組織5の蛍光薬剤集積部5aから発生した蛍光750nm〜800nmの蛍光薬剤の蛍光
By irradiating the
4-1) Light for acquiring a reflected image of 400 nm to 550 nm reflected by the
ここで、4−3)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、4−2)の生体組織5で反射した励起光の強度の1/1000程度であるが、蛍光観察用照明フィルタ12は、照明光が生体組織5に照射される前に、励起用の光と反射画像取得用の光を1000:1程度の強度比となるように光強度を調整して透過させている。このため、4−3)の生体組織5で発生した蛍光薬剤の蛍光の強度は、4−1)の生体組織5で反射した反射画像取得用の光と同程度の強度となる。
Here, the fluorescence intensity of the fluorescent agent generated in the
生体組織5からの4−1)、4−2)、4−3)の光は、内視鏡先端挿入部2の対物光学系22a、結像光学系22bを経由して、励起光カットフィルタ22cへ入射する。入射した光のうち、4−2)の励起光は励起光カットフィルタ22cでカットされ、4−3)の蛍光、4−1)の反射画像取得用の光のみが分光光学素子22eに入射し、分光光学素子22eにおいて切替わる3種類の波長透過状態に応じて選択された所定波長域の光が分光光学素子22eを透過し、単色CCD22d’のイメージセンサを介して撮像され、フレームメモリ31に記憶される。
The light of 4-1), 4-2), and 4-3) from the
その際、分光光学素子22eは、第一の波長透過状態のときには、中心波長420nmを透過率のピークとして400nm〜450nmの波長域の光を透過させることができるため、4−1)の反射画像取得用の光のうち、400nm〜450nmの光を透過させる。分光光学素子22eが第二の波長透過状態のときには、中心波長540nmを透過率のピークとして500nm〜600nmの波長域の光を透過させることができるため、4−1)の反射画像取得用の光のうち、500nm〜550nmの光を透過させる。分光光学素子22eが第三の波長透過状態のときには、中心波長770nmを透過率のピークとして700nm〜800nmの波長域の光を透過させることができるため、4−2)の蛍光を透過させる。
また、単板式イメージセンサは、全ての画素が、分光光学素子22eにおいて切替わる3種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに蛍光と反射光の画像を時系列的に取得する。
さらに、フレームメモリ31’は、第一フレームメモリ311’、第二フレームメモリ312’、第三フレームメモリ313’の夫々が、分光光学素子22eにおいて切替わる3種類の波長透過状態に対応し、波長透過状態が切替わるごとに時系列的に単板式イメージセンサにおける全ての画素で取得された蛍光の画像信号と反射光の画像信号とを別々に記憶する。
At that time, the spectroscopic optical element 22e can transmit light in the wavelength range of 400 nm to 450 nm with the central wavelength of 420 nm as the peak of transmittance when in the first wavelength transmission state, and thus the reflected image of 4-1). Of the light for acquisition, light of 400 nm to 450 nm is transmitted. When the spectroscopic optical element 22e is in the second wavelength transmission state, light in the wavelength range of 500 nm to 600 nm can be transmitted with the central wavelength of 540 nm as the peak of transmittance, so that light for obtaining a reflected image in 4-1) is obtained. Among them, light of 500 nm to 550 nm is transmitted. When the spectroscopic optical element 22e is in the third wavelength transmission state, light in the wavelength region of 700 nm to 800 nm can be transmitted with the center wavelength of 770 nm as the peak of transmittance, and therefore the fluorescence of 4-2) is transmitted.
In addition, the single-plate image sensor corresponds to three types of wavelength transmission states in which all pixels are switched in the spectroscopic optical element 22e, and images of fluorescence and reflected light are acquired in time series each time the wavelength transmission state is switched. To do.
Further, the
このため、蛍光と反射画像取得用の光は、それぞれ分離して検出することができる。上述したように、血液は主に400nm〜450nmの波長域の光を吸収する特性を持つ。このため、分光光学素子22eが第一の波長透過状態のときには、4−1)の反射光のうち第一フレームメモリ311’に記憶された400nm〜450nmの光から生体組織5の血流情報、分光光学素子22eが第二の波長透過状態のときには、4−1)の反射光のうち第二フレームメモリ312’に記憶された500nm〜550nmの光から生体組織5の形態情報が得られ、分光光学素子22eが第三の波長透過状態のときには、第三フレームメモリ313’に記憶された4−3)の蛍光から例えば癌などの病変部の位置情報が得られる。
For this reason, fluorescence and reflected image acquisition light can be detected separately. As described above, blood mainly has a characteristic of absorbing light in the wavelength range of 400 nm to 450 nm. For this reason, when the spectroscopic optical element 22e is in the first wavelength transmission state, blood flow information of the
それぞれの情報となる各画像信号は、画像処理装置32で画像合成等の所定の画像処理が施され、表示ユニット4で表示される。
その他の作用及び効果は、第三実施形態の蛍光内視鏡装置と略同じである。
Each image signal serving as the information is subjected to predetermined image processing such as image synthesis by the
Other operations and effects are substantially the same as those of the fluorescence endoscope apparatus of the third embodiment.
本発明の蛍光内視鏡装置は、蛍光画像による生体組織における病変部の位置情報と反射画像による生体組織の形態情報とを取得する蛍光内視鏡装置に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The fluorescence endoscope apparatus of the present invention is useful for a fluorescence endoscope apparatus that acquires position information of a lesioned part in a living tissue by a fluorescence image and morphological information of the living tissue by a reflection image.
1 光源部
11 光源
12 蛍光観察用照明フィルタ
2 内視鏡先端挿入部
21 照明光学系
22 撮像光学系
22a 対物光学系
22b 結像光学系
22c 励起光カットフィルタ
22d,22d’ 撮像素子
22e 分光光学素子
22f 分光光学素子制御ユニット
23 ライトガイド
3 画像処理部
31,31’ フレームメモリ
311 Rフレームメモリ
312 Gフレームメモリ
313 Bフレームメモリ
311’ 第一フレームメモリ
312’ 第二フレームメモリ
313’ 第三フレームメモリ
32 画像処理装置
4 表示ユニット
5 生体組織
5a 蛍光薬剤集積部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
一つの光源を用いて、前記励起光と該励起光及び前記蛍光とは波長の異なる前記反射画像取得用の光とを同時に前記生体組織に照射するように構成された照明手段と、
前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光の強度が、該生体組織から発生した前記蛍光の強度と略同程度となるように、前記光源から出射した該反射画像取得用の光または該生体組織で反射した該反射画像取得用の光の強度を調整する光強度調節手段と、
前記生体組織で反射した前記励起光をカットする励起カットフィルタと、
前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光の波長と該生体組織から発生した前記蛍光の波長とを分離する波長分離手段と、
前記波長分離手段を介して分離された反射画像と蛍光画像とを別々に取得する撮像手段を有することを特徴とする蛍光内視鏡装置。 Irradiating excitation light and reflected image acquisition light to a biological tissue, and using the fluorescence generated from the biological tissue and the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue, the position of a lesion in the biological tissue And a fluorescence endoscope apparatus for observing the morphology of the living tissue,
Illumination means configured to irradiate the living tissue with the excitation light and the reflected image acquisition light having different wavelengths from the excitation light and the fluorescence using one light source,
The reflected image acquisition light emitted from the light source or the light so that the intensity of the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue is substantially the same as the intensity of the fluorescence generated from the biological tissue. Light intensity adjusting means for adjusting the intensity of the reflected image acquisition light reflected by the living tissue;
An excitation cut filter for cutting the excitation light reflected by the living tissue;
Wavelength separation means for separating the wavelength of the reflected image acquisition light reflected from the biological tissue and the wavelength of the fluorescence generated from the biological tissue;
A fluorescence endoscope apparatus comprising: an imaging unit that separately obtains a reflection image and a fluorescence image separated through the wavelength separation unit.
前記波長分離手段が、前記モザイクフィルタからなり、
前記撮像手段が、前記単板式イメージセンサにおける、前記モザイクフィルタに備わるモザイク状の各領域に対応する画素からなることを特徴とする請求項1に記載の蛍光内視鏡装置。 A mosaic having a reflection image acquisition wavelength transmission region that transmits the wavelength of the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue and a fluorescence wavelength transmission region that transmits the fluorescence wavelength generated from the biological tissue in a mosaic pattern It has a color CCD consisting of a filter and a single-plate image sensor,
The wavelength separation means comprises the mosaic filter;
2. The fluorescence endoscope apparatus according to claim 1, wherein the imaging unit includes pixels corresponding to mosaic areas of the mosaic filter in the single-plate image sensor.
前記波長分離手段が、前記生体組織で反射した前記反射画像取得用の光の波長と該生体組織から発生した前記蛍光の波長とを時分割で切替えて透過させる分光光学素子からなり、
前記撮像手段が、前記単板式イメージセンサにおける全画素からなることを特徴とする請求項1に記載の蛍光内視鏡装置。 Equipped with a single color CCD consisting of a single-plate image sensor,
The wavelength separation means comprises a spectroscopic optical element that switches the wavelength of the reflected image acquisition light reflected by the living tissue and the wavelength of the fluorescence generated from the living tissue in a time-sharing manner, and transmits it.
The fluorescence endoscope apparatus according to claim 1, wherein the imaging unit includes all pixels in the single-plate image sensor.
前記光強度調節手段が、前記複数波長抽出フィルタからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の蛍光内視鏡装置。 The irradiating means includes a multiple wavelength extraction filter that simultaneously extracts the excitation light and the light for reflection image acquisition having different wavelengths from the excitation light and the fluorescence from the light emitted from the light source,
The fluorescence endoscope apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the light intensity adjusting unit includes the multiple wavelength extraction filter.
前記光強度調節手段は、前記分光光学素子からなることを特徴とする請求項3に記載の蛍光内視鏡装置。 The spectroscopic optical element is configured such that the wavelength of the maximum transmittance that is transmitted as the reflected image acquisition light reflected by the biological tissue is shifted from the maximum intensity wavelength of the reflected image acquisition light emitted from the light source. Configured,
The fluorescence endoscope apparatus according to claim 3, wherein the light intensity adjusting unit includes the spectroscopic optical element.
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