JP4297887B2

JP4297887B2 - 蛍光内視鏡装置

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Description

本発明は、患部等の部位からの蛍光を観察することができる蛍光内視鏡装置に関する。

近年、体腔内に挿入部を挿入することにより、食道、胃、小腸、大腸等の消化管や肺等の気管を観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いて各種の治療処理のできる内視鏡が利用されている。特に、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の電子撮像デバイスを用いた電子内視鏡は、モニタ上に画像を表示でき内視鏡を操作する術者の疲労が少ないために、広く使用されている。

ところで、最近、蛍光物質を予め検査対象者の体内に投与し、蛍光物質を励起する励起光を照射することにより蛍光画像を得る診断法が注目されている。特に、被写体に白色光を照射して得られる通常光画像と励起光を照射して得られる蛍光画像の双方を観察できる装置は診断能の向上が期待できる。

そのような装置として、例えば特開平７−５９７８３号公報においては、蛍光物質励起用の波長帯域と通常観察用の可視域の波長帯域の光を、回転フィルタによって切り替えながら照射する装置が開示されている。

しかしながら、一般に励起光照射時に観察される蛍光は微弱で、通常観察光照射時に観察される反射光と比べると極めて暗いために、蛍光画像と通常画像の双方を適当な明るさで得ることはできなかった。

また、蛍光物質が発する蛍光は微弱であるために、得られる蛍光画像は画質の悪いものとなっていた。

また、蛍光物質が生体に対して透過性の良い赤外の蛍光を発する場合には、蛍光と同じ波長帯域に体外からの光が混入し、ノイズとなることがあった。

（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、蛍光と通常光との双方を適当な明るさで観察でき、しかも増幅が固体撮像素子内部で行われるので外部からのノイズの影響が少なく、またクロック状の制御信号の振幅を大きして固体撮像素子内部で増幅率を高くすることによって微弱な光でも明るく観察することができる蛍光内視鏡装置を提供することをもくてきとする。

本発明の第１の態様による蛍光内視鏡装置は、検査対象部位から発せられた蛍光を観察する蛍光内視鏡装置において、前記検査対象部位に前記蛍光の励起光を含む第１の波長帯域の光を照射する光源手段と、前記検査対象部位からの光を撮像するため、生体内に挿入可能な内視鏡挿入部の先端部に配置され、外部からのクロック状の制御信号としての転送クロックの振幅を制御して内部で得られる信号の増幅率が可変な固体撮像素子と、前記第１の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号の増幅率を変えるため該固体撮像素子に与えるクロック状の制御信号としての前記転送クロックの振幅を制御する固体撮像素子駆動手段と、を具備している。

本発明の第２の態様による蛍光内視鏡装置は、前記第１の態様による蛍光内視鏡装置において、前記光源手段は、可視光を含む第２の波長帯域の光を照射し、前記第１の波長帯域の光の照射と第２の波長帯域の光の照射とを切り換える切替手段を有し、前記固体撮像素子駆動手段は、前記切替手段による切替に応じて、前記第１の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号を、前記第２の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号よりも高い増幅率で増幅させるよう、前記クロック状の制御信号としての前記転送クロックの振幅を大きくする。

本発明の第３の態様による蛍光内視鏡装置は、検査対象部位から発せられた蛍光を観察する蛍光内視鏡装置において、
前記検査対象部位に前記蛍光の励起光を含む第１の波長帯域の光、及び可視光を含む第２の波長帯域の光を照射を照射すると共に、検査対象部位に前記蛍光の励起光を含む第１の波長帯域の光を照射する蛍光像観察には、前記可視光を含む第２の波長帯域の光を照射する通常光像観察に比して照射強度を増加させる光源手段と、
前記第１の波長帯域の光の照射と第２の波長帯域の光の照射とを切り換える切替手段と、
前記検査対象部位からの光を撮像するため、生体内に挿入可能な内視鏡挿入部の先端部に配置され、外部からの制御信号としての転送クロックの振幅を制御して内部で得られる信号の増幅率が可変な固体撮像素子と、
前記切替手段による切替に応じて、前記第１の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号を、前記第２の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号よりも高い増幅率で増幅させるよう、前記転送クロックの振幅を大きくなるよう制御する固体撮像素子駆動手段と、
を具備している。

本発明の第４の態様による蛍光内視鏡装置は、前記第２の態様による蛍光内視鏡装置において、前記切換手段は、蛍光像観察の前記第１の波長帯域の光の照射と通常光像観察の第２の波長帯域の光の照射とを切り換えることに加えて、前記第１の波長帯域の光の照射と第２の波長帯域の光の照射とを交互に照射する蛍光像・通常光像同時観察の切替を有する。

本発明の第５の態様による蛍光内視鏡装置は、前記第２の態様による蛍光内視鏡装置において、前記光源手段は、不可視光帯域から可視光帯域を含む光を放射するランプと、このランプによる照明光路上に設けられて、可視光帯域の光成分のみ透過する可視光透過フィルタ部と及び不可視光帯域の光成分のみ透過する不可視光透過フィルタ部を有する帯域制限回転フィルタと、前記ランプからの光量を制限する絞りと、赤、緑、青の光を順次透過するＲＧＢ回転フィルタと、前記ランプの発光を制御するランプ発光制御回路と、
を備え、
通常光像観察時には、前記帯域制限回転フィルタの可視光透過フィルタ部を前記光路上に固定し、かつＲＧＢ回転フィルタを所定回転速度で回転して赤、緑、青の光を順次透過して被検査対象部位に照射し、
蛍光像観察時には、前記帯域制限回転フィルタの不可視光透過フィルタ部を前記光路上に固定し、かつＲＧＢ回転フィルタを所定回転速度で回転して励起光の波長帯域の赤外光を被検査対象部位に照射する。

本発明の第６の態様による蛍光内視鏡装置は、前記第５の態様による蛍光内視鏡装置において、前記ランプは、赤外波長帯域から可視光帯域を含む光を放射するものであり、
前記帯域制限回転フィルタは、可視光帯域の光成分のみ透過する可視光透過フィルタ部と及び赤外光波長帯域の光成分のみ透過する赤外光透過フィルタ部を有する。

本発明によれば、蛍光と通常光との双方を適当な明るさで観察でき、しかも増幅が固体撮像素子内部で行われるので外部からのノイズの影響が少なく、またクロック状の制御信号の振幅を大きして固体撮像素子内部で増幅率を高くすることによって微弱な光でも明るく観察することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１ないし図１１は、本発明の第１の実施の形態に係り、図１は、第１の実施の形態の蛍光内視鏡装置の全体の構成を示すブロック図、図２は帯域制限回転フィルタの構成を示す説明図、図３は帯域制限回転フィルタの分光透過特性を示す説明図、図４はＲＧＢ回転フィルタの構成を示す説明図。図５はＲＧＢ回転フィルタの分光透過特性を示す説明図、図６は励起光カットフィルタの分光透過特性を示す説明図、図７はフィルタ絞りの構成を示す説明図、図８はフィルタ絞りの分光透過特性を示す説明図、図９は通常光観察時の動作を示す説明図、図１０は蛍光観察時の動作を示す説明図、図１１は通常光・蛍光同時観察時の動作を示す説明図である。本実施の形態の目的は蛍光による画像はより明るく、通常光による画像はより深い被写体深度で観察することができる蛍光内視鏡装置を提供することにある。

図１に示す本発明の第１の実施の形態の蛍光内視鏡装置１Ａは、体腔内に挿入して観察するための電子内視鏡２Ａと、通常観察用の光及び励起用光を発する光源装置３Ａと、信号処理を行うプロセッサ４Ａと、通常光による画像と蛍光による画像を表示するモニタ５と、レーザ光による処置を行うレーザ光源６とにより構成される。

電子内視鏡２Ａは体腔内に挿入される細長の挿入部７を有し、この挿入部７の先端部１７には撮像手段を内蔵している。この挿入部７内には通常観察のための照明光及び励起光を伝送するライトガイドファイバ８が挿通され、このライトガイドファイバ８の手元側の入射端は光源装置３Ａに着脱自在に接続することができる。

光源装置３Ａは、赤外波長帯域から可視光帯域を含む光を放射するランプ１０と、このランプ１０による照明光路上に設けられた帯域制限する回転フィルタ１１と、ランプ１０からの光量を制限する照明光絞り１２と、ＲＧＢ回転フィルタ１３と、集光するコンデンサレンズ１４とを備えている。
帯域制限フィルタ１１及びＲＧＢ回転フィルタ１３はそれぞれモータ１５、１６により回転駆動される。

帯域制限フィルタ１１は図２に示すように可視光透過フィルタ１１ａと、赤外光透過フィルタ１１ｂとが設けられている。また、図３は可視光透過フィルタ１１ａの透過特性と赤外光透過フィルタ１１ｂの透過特性を示している。

そして、ランプ１０の光は可視光透過フィルタ１１ａ或いは赤外光透過フィルタ１１ｂにより可視光帯域或いは赤外帯域の光成分のみが抽出され、照明光絞り１２により光量が制御されてＲＧＢ回転フィルタ１３に入射される。

このＲＧＢ回転フィルタ１３は図４に示すように、周方向にＲ、Ｇ、Ｂ透過フィルタ１３ａ、１３ｂ、１３ｃが３等分するように設けてあり、モータ１６で回転駆動されることによりそれぞれが光路中に順次介挿される。

また、Ｒ、Ｇ、Ｂ透過フィルタ１３ａ、１３ｂ、１３ｃの透過特性を図５に示す。Ｒフィルタ１３ａ、Ｇフィルタ１３ｂ、Ｂフィルタ１３ｃの分光透過特性は、赤、緑、青の波長領域の光の他に、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）誘導体標識抗体を励起する波長の光も透過するようになっている。

ＲＧＢ回転フィルタ１３を通った光はコンデンサレンズ１４により集光されてライトガイドファイバ８の入射端に照射される。そして、このライトガイドファイバ８によって光が伝送され、挿入部７の先端部１７に固定された先端面からさらに照明窓に取り付けた照明レンズ１８を経て体腔内の（被検査対象物或いは）被検査体１９側に出射する。

被検査体１９の体内に、癌などの病巣部に対して親和性をもつ蛍光物質としてＩＣＧ誘導体標識抗体が予め投与されていると、７７０〜７８０ｎｍ付近の赤外光の照射により励起し、８１０〜８２０ｎｍ付近の赤外域の蛍光が発生する。

先端部１７にはこの照明窓に隣接して観察窓が設けてあり、この観察窓には対物レンズ２０が取り付けてあり、照明された被検査体１９からの反射光及び蛍光を集光して結像位置にその像を結ぶ。この結像位置には固体撮像素子としてＣＣＤ２１が配置されており、光電変換する。この対物レンズ２０とＣＣＤ２１とは撮像手段を構成する。

本実施の形態では対物レンズ２０とＣＣＤ２１との間の撮像光路上に入射光量を制限する絞り手段として波長依存性を持つ透過特性のフィルタ絞り２２を配置すると共に、励起光をカットする励起光カットフィルタ２３も配置している。

フィルタ絞り２２は、例えば図６に示すように同心円状に３つの部分に分かれている。
つまり、最も内側に形成された円形状の可視光透過部２２ａ、その外側に形成されたリング形状の可視光非透過部２２ｂ、その外側に形成されたリング形状の遮光部２２ｃとが設けられている。

これらの可視光透過部２２ａ、可視光非透過部２２ｂ及び遮光部２２ｃの透過特性を図７に示す。

最も内側の小さな円形領域の可視光透過部２２ａは可視光帯域から赤外帯域までほぼフラットな透過特性を有し、可視光非透過部２２ｂは、可視光域は透過せず、赤外域の蛍光の波長帯域の光は透過するフィルタ特性を持つ。従って、フィルタ絞り２２は、可視光に対しては小さな透過断面積或いは小さな透過領域の可視光透過部２２ａのみが光を透過するので、開口量の小さい絞りの役目をし、赤外帯域の蛍光に対しては可視光透過部２２ａと可視光非透過部２２ｂの双方が光を透過するので開口量の大きい絞りの役目をすることになる。なお、最も外側の遮光部２２ｃは可視光及び赤外光の全波長帯域の光を遮光する。

ＣＣＤ２１で光電変換された画像信号はプロセッサ４Ａ内の信号を増幅するプリアンプ２４、ゲインの自動調整を行うオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路２５、Ａ／Ｄ変換回路２６、切換を行うマルチプレクサ回路２７、画像を一時記憶する第１のフレームメモリ２８、第２のフレームメモリ２９、画像強調などの処理をする画像処理回路３０、画像表示の制御を行う画像表示制御回路３１、Ｄ／Ａ変換回路３２を経てモニタ５に出力される。

また、このプロセッサ４Ａはプリアンプ２４を通した信号に基づいて照明光絞り１２の開口量を制御する自動調光回路３３、蛍光内視鏡装置１Ａ全体の同期をとるタイミング制御回路３４を備えている。

また、レーザ治療用のレーザ光を発生するレーザ光源６にはレーザ光を導くレーザガイド３７が接続され、このレーザガイド３７は、電子内視鏡２Ａに設けた鉗子チャネル３６に挿入できる構造になっている。

また、プロセッサ４Ａのフロントパネル等には観察モード選択スイッチが設けてあり、この観察モード選択スイッチにより、可視光による通常の内視鏡画像で観察する通常観察モード、蛍光による蛍光画像で観察する蛍光観察モード、蛍光及び通常の内視鏡画像で観察する蛍光・通常観察モードを選択することができるようにしている。

つまり、観察モード選択スイッチにより選択を行うと、その指示はタイミング制御回路３４に入力され、このタイミング制御回路３４はモータ１５、１６及びマルチプレクサ２７の切換制御を行い、図９ないし図１１で示す各モードに対応した制御を行う。

例えば、通常観察モードを選択した場合には、タイミング制御回路３４は帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａが光路上に固定されるようにモータ１５の回転量を制御し、かつＲＧＢ回転フィルタ１３が毎秒３０回転するようにモータ１６の回転制御を行う。

また、この状態での照明、つまりＲ、Ｇ、Ｂの順次照明のもとでＣＣＤ２１での撮像により得られる画像信号をマルチプレクサ２７の切換を制御して第１のフレームメモリ２８又は第２のフレームメモリ２９に記憶されるようにする。

また、蛍光観察モードを選択した場合には、タイミング制御回路３４は帯域制限回転フィルタ１１の赤外光透過フィルタ１１ｂが光路上に固定されるようにモータ１５の回転量を制御し、かつＲＧＢ回転フィルタ１３が毎秒３０回転するようにモータ１６の回転制御を行う。

また、この状態での照明、つまり赤外光の照射のもとでＣＣＤ２１での撮像により得られる蛍光の画像信号をマルチプレクサ２７の切換を制御して第１のフレームメモリ２８又は第２のフレームメモリ２９に記憶されるようにする。

さらに蛍光・通常観察モードを選択した場合には、タイミング制御回路３４は帯域制限回転フィルタ１１を毎秒９０回転するようにモータ１５の回転を制御し、かつＲＧＢ回転フィルタ１３が毎秒３０回転するようにモータ１６の回転制御を行う。

また、この状態での照明、つまりＲ、赤外光、Ｇ、赤外光、Ｂ、赤外光の順次照射のもとでＣＣＤ２１での撮像により得られる赤、蛍光、緑、蛍光、青、蛍光の画像信号をマルチプレクサ２７の切換を制御して可視光の画像信号を第１のフレームメモリ２８に、蛍光の画像信号を第２のフレームメモリ２９に記憶されるように制御する。

本実施の形態では撮像手段の光路上に入射光量を制限するフィルタ絞り２２で形成した絞り手段を設け、このフィルタ絞り２２は可視光に対しては中央の小さな円形部分のみが可視光が透過できる開口となり、一方蛍光に対しては中央の小さな円形部分と、その外側のリング形状の開口部分とが蛍光が透過できる開口となるように可視光透過部２２ａと、可視光非透過部２２ｂとを形成して、可視光に対しては入射光量を大幅に絞り、深い被写界深度の画像が得られるようにすると共に、蛍光に対しては入射光量をあまり絞らないで、明るい画像が得られるようにしていることが特徴となっている。

次に、このように構成された蛍光内視鏡装置１Ａの動作について説明する。被検査体１９の体内には、癌などの病巣部に対して親和性をもち、赤外域の光で励起し、かつ赤外域で蛍光を発する蛍光物質として例えばＩＣＧ誘導体標識抗体が投与される。

このＩＣＧ誘導体標識抗体の場合は、７７０〜７８０ｎｍ付近の赤外光の照射で励起し、８１０〜８２０ｎｍ付近の赤外蛍光を発生する。従って、体内に励起光を照射すると病変部からは蛍光が多く発せられ、この蛍光を検出することにより病変の有無を確認できる。

光源装置３Ａのランプ１０は、キセノンランプであり、可視光領域及びＩＣＧ誘導体標識抗体の励起波長を含む波長帯域の光が放射される。ランプ１０から放射された光は帯域制限回転フィルタ１１に入射される。

この帯域制限回転フィルタ１１は、図２に示すように、円形のフィルタ板を２分して半分の領域が可視光透過フィルタ１１ａ、残りの半分の領域が赤外光透過フィルタ１１ｂの領域となっている。

この可視光透過フィルタ１１ａは、図３の実線の分光透過特性に示すように赤、緑、青を含む可視光領域を透過する帯域フィルタである。また、赤外光透過フィルタ１１ｂは、点線で示すようにＩＣＧ標識抗体を励起する波長帯域のみを透過し、蛍光の波長帯域等の光を遮断する帯域フィルタである。

この帯域制限回転フィルタ１１を通過した光は、照明光絞り１２により光量を調整され、ＲＧＢ回転フィルタ１３に入射される。

ＲＧＢ回転フィルタ１３は、図４に示すように、フィルタ板を３等分するようにＲフィルタ１３ａ、Ｇフィルタ１３ｂ、Ｂフィルタ１３ｃが配置されている。それぞれのフィルタの分光透過特性は、図５に示すように、赤、緑、青の波長領域の光の他に、ＩＣＧ誘導体標識抗体を励起する波長の光も透過する。

通常光観察時には、帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａが光路上に固定され、ＲＧＢ回転フィルタ１３は毎秒３０回転することにより、赤、緑、青の光が順次照射される（図９参照）。

蛍光観察時には帯域制限回転フィルタ１１の赤外光透過フィルタ１１ｂが光路上に固定され、ＲＧＢ回転フィルタ１３は毎秒３０回転することにより、励起光の波長帯域の赤外光が照射される（図１０参照）。

また、蛍光像と通常光像を同時観察する場合には、ＲＧＢ回転フィルタ１３は毎秒３０回転し、帯域制限回転フィルタ１１は毎秒９０回転することにより、赤、励起光、緑、励起光、青、励起光と順次照射される（図１１参照）。

このときタイミング制御回路３４は、ＲＧＢ回転フィルタ１３と帯域制限回転フィルタ１１が同期して回転するように制御する。

このＲＧＢ回転フィルタ１３を透過した光は、電子内視鏡２Ａのライトガイドファイバ８の入射端に入射され、このライトガイドファイバ８により伝送される。そして、ライトガイドファイバ８の先端面から被検査体１９に照射される。電子内視鏡２Ａや光源装置３Ａの光学系は、全て赤外域にも対応した設計になっている。被検査体１９では、照射光が生体組織により吸収、反射されると共に、病巣部からは投与した蛍光物質に起因する蛍光が発せられる。

被検査体１９からの反射光と蛍光は、光路上に配置されたフィルタ絞り２２、励起光カットフィルタ２３を経てＣＣＤ２１で撮像される。フィルタ絞り２２は、図６に示すように同心円状に中心から可視光透過部２２ａ、可視光非透過部２２ｂ、遮光部２２ｃから成っており、それぞれの分光透過特性は図７に示すようになっている。

可視光非透過部２２ｂは、可視光は透過せず、赤外の蛍光の波長帯域の光は透過する。従って、フィルタ絞り２２は、可視光に対しては可視光透過部２２ａのみが光を透過するので小さい開口量の絞りの役目をし、赤外蛍光に対しては可視光透過部２２ａと可視光非透過部２２ｂの双方が光を透過するので大きい開口量の絞りの役目をすることになる。

そのため、通常光（可視光）観察時には被写体深度が深くシャープな可視光の像がＣＣＤ２１上に形成され、蛍光観察時には、明るい蛍光の像がＣＣＤ２１上に形成される。可視光を用いた通常光観察時には、生体組織の色や形状から病変部を判別するのでシャープな画像を得る必要があるが、蛍光観察は存在診断であり、病変の有無が画像の明るさとして得られるだけなので、空間分解能の高いシャープな画像を得るよりも、より明るい画像を得ることが必要となり、本実施の形態はこれを満足している。

励起光カットフィルタ２３はＩＣＧ誘導体標識抗体の励起光成分を遮断し、蛍光成分と可視光成分を透過するように構成されており、その分光透過特性は図８に示すようになっている。

従って、ＣＣＤ２１では、ＲＧＢ回転フィルタ１３と帯域制限回転フィルタ１１の位置に応じて、赤、緑、青の可視光、あるいは赤外の蛍光を受光する。ＣＣＤ２１は、図示しないＣＣＤ駆動回路によってＲＧＢ回転フィルタ１３、帯域制限フィルタ１１の回転に同期して駆動され、帯域制限回転フィルタ１１の回転の有無に応じて毎秒１８０フレームあるいは毎秒９０フレームの画像を形成する（図９〜図１１参照）。

ＣＣＤ２１からの電気信号は、プロセッサ４Ａのプリアンプ２４に入力され、増幅された後、ＡＧＣ回路２５によりゲインの調整が行われる。その後、信号はＡ／Ｄ変換回路２６に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、マルチプレクサ２７を介して第１のフレームメモリ２８又は第２のフレームメモリ２９に記憶される。

マルチプレクサ２７は、タイミング制御回路３４からの制御信号に基づき、帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａが挿入されているときに撮像された信号は第１のフレームメモリ２８に、赤外光透過フィルタ１１ｂが挿入されているときに撮像された信号は第２のフレームメモリ２９に信号を切り換えて入力されるようにする。

第１、第２のフレームメモリ２８、２９は、それぞれ図示しない３つのフレームメモリにより構成されており、ＲＧＢ回転フィルタ１３のＲフィルタ１３ａ挿入時、Ｇフィルタ１３ｂ挿入時、Ｂフィルタ１３ｃ挿入時のそれぞれの画像が記録される。

３つのフレームメモリは同時に読み出されることにより、時系列で送られてくる面順次画像の同時化が行われる。第１、第２のフレームメモリ２８、２９から出力された信号は画像処理回路３０に入力され、画像強調、ノイズ除去等の画像処理が行われ、さらに画像表示制御回路３１に入力され、蛍光画像、通常画像、文字情報の同時表示のための表示制御等が行われる。

画像表示制御回路３１から出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換回路３２に入力され、アナログ信号に変換され、モニタ５に出力される。自動調光回路３３では、適度な明るさの照明光が得られるように、照明光絞り１２を制御する信号を送る。タイミング制御回路３４は、ＲＧＢ回転フィルタ１３、帯域制限フィルタ１１の回転、ＣＣＤ駆動、各種映像信号処理の同期をとる。
モニタ５上では、帯域制限回転フィルタ１１の位置に応じて通常光像、蛍光像、あるいはその双方を同時に観察することができる。

この場合、モニタ５の表示面に表示される通常光像は深い被写界深度を有するシャープな画像となり、一方蛍光像は明るい画像となるので、的確な診断する場合に役に立つ。

また、本実施の形態では通常光像及び蛍光像を同時に撮像できるので、蛍光像により得られる病変の可能性がある部分を通常光像でさらに確認する場合の位置決め等を簡単に行うことができる等のメリットがある。

レーザ治療を行うときには、レーザ光源６からレーザ光が発せられる。発せられたレーザ光は、レーザガイド３７を通じて患部に照射される。レーザ光源６は半導体レーザを用いたもので、波長はＩＣＧ誘導体標識抗体の励起波長に合わせてある。

従って、レーザ光の照射により蛍光像や通常光像が大きく乱れることはない。また、レーザ光がＩＣＧ誘導体標識抗体に吸収されるため効率よく患部を治療できる。

本実施の形態では、観察用光源手段として単一のランプを用いたが、例えば通常光観察用のハロゲンランプと蛍光物質励起用のレーザあるいは発光ダイオードのように２つ以上の光源を組み合わせてもよい。

また、蛍光物質励起用の照明光は、体外から照射するようにしてもよい。
また、励起光カットの機能はＣＣＤ２１の前面に設けるものに限らず、対物レンズ２０面やフィルタ絞り２２面に設けるようにしてもよい。

また、ＣＣＤ２１の位置は電子内視鏡２Ａの挿入部７の先端部１７に配置するものに限らず、プロセッサ４Ａ内部に設けてイメージガイドファイバで光を導くようにしてもよいし、光学式内視鏡に着脱可能なカメラヘッド内に配置してもよい。

また、ＣＣＤ２１の前面にイメージインテンシファイアを配して、感度を向上させてもよい。
また、フレームごとの処理の代わりに、フィールドごとに処理を行ってもよい。

本実施の形態は以下の効果を有する。
絞り部分において蛍光の透過する領域を可視光（通常光）が透過する領域に比べて大きくなる構成にしたので、蛍光が絞り部分を沢山通過でき、蛍光による画像はより明るく、通常光による画像はより深い被写体深度で観察することができるようになる。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。

図１２ないし図１７は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１２は、内視鏡装置の全体の構成を示すブロック図、図１３は並列回転フィルタの構成を示す説明図、図１４は並列回転フィルタの分光透過特性を示す説明図、図１５は液晶絞りの構成を示す説明図、図１６は積算処理回路の構成を示す説明図、図１７は第２の実施の形態の動作を示す説明図である。

本実施の形態の目的は蛍光ではより明るくノイズの少ない画像で観察でき、通常光ではより被写体深度が深くぶれが少ない画像で観察することができる蛍光内視鏡装置を提供することにある。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と類似の構成であるので、異なる点を中心に説明し、類似機能を持つ構成には同じ符号を付けその説明を省略する。

図１２に示す第２の実施の形態の蛍光内視鏡装置１Ｂは、図１の蛍光内視鏡装置１Ａにおいて、電子内視鏡２Ａにおけるフィルタ絞り２２の代わりに液晶を用いた液晶絞り３８を採用した電子内視鏡２Ｂと、また光源装置３Ａから帯域制限フィルタ１１を除去し、ＲＧＢ回転フィルタ１３の代わりに透過波長を制限する並列回転フィルタ３９を用いた光源装置３Ｂと、プロセッサ４Ａにおける第１のフレームメモリ２８及び第２のフレームメモリ２９の代わりにＲ用メモリ４１ａ，Ｇ用メモリ４１ｂ，Ｂ用メモリ４１ｃと、３つの積算処理回路４２とを設けたプロセッサ４Ｂとを用いている。

光源装置３Ｂにおける並列回転フィルタ３９はモータ４０により回転駆動され、このモータ４０はタイミング制御回路３４により回転速度が一定となるように制御される。この並列回転フィルタ３９は図１３に示すように外周側にはＲ、Ｇ、Ｂフィルタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、内周側には３つのＩＲフィルタ３９ｄが分けて設けている。この並列回転フィルタ３９は回転軸と直交する方向に移動可能（図１２では上下方向）であり、通常観察時には光路中に外側のＲ、Ｇ、Ｂフィルタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃが介装され、蛍光観察時には内側のＩＲフィルタ３９ｄが介装される。

これらＲ、Ｇ、Ｂフィルタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ及びＩＲフィルタ３９ｄの透過特性を図１４に示す。Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃはそれぞれ赤、緑、青の波長成分を透過し、ＩＲフィルタ３９ｄは、ＩＣＧ誘導体標識抗体の励起光成分を透過する特性を有する。

電子内視鏡２Ｂにおける対物レンズ２０とＣＣＤ２１との間の光路中に配置され、通過光量を制限する液晶絞り３８は、図１５に示すように同心円状に３つの部分に分かれて形成されている。

つまり、図１５に示すように同心円状に中心から開口部３８ａ、液晶板３８ｂ、遮光部３８ｃで構成されており、液晶板３８ｂへの印加電圧はタイミング制御回路３４によって制御される。

液晶板３８ｂは、電圧を印加した状態では光を通さず、電圧を印加しない状態では光を透過するという性質を有する。従って、電圧印加時には絞りは小さくなり、被写体深度が深く、シャープな像がＣＣＤ２１上に形成される。また、電圧を印加しない状態では絞りは大きくなり、明るい像がＣＣＤ２１上に形成される。

プロセッサ４Ｂは、図１と同様にプリアンプ２４、ＡＧＣ回路２５、Ａ／Ｄ変換回路２６、マルチプレクサ回路２７を有し、このマルチプレクサ回路２７で選択された信号はＲ用メモリＲ４１ａ、Ｇ用メモリＧ４１ｂ、Ｂ用メモリＢ４１ｃに入力される。

また、Ｒ用メモリＲ４１ａ、Ｇ用メモリＧ４１ｂ、Ｂ用メモリＢ４１ｃの出力信号はそれぞれ積算処理回路４２を経て画像処理回路３０に入力され、この画像処理回路３０の出力は図１と同様に画像表示制御回路３１、Ｄ／Ａ変換回路３２を経てモニタ５に出力されっる。

また、このプロセッサ４Ｂは自動調光回路３３、蛍光内視鏡装置１Ｂ全体の同期をとり、並列回転フィルタ３９の回転や液晶絞り３８や積算処理回路４２を制御するタイミング制御回路３４を備えている。

この積算処理回路４２は、図１６に示すように、係数の書き換えが可能な２つの乗算器４３、４６と、加算器４４とフレームメモリ４５により構成される。また、レーザ治療用のレーザ光を発生するレーザ光源６とレーザ光を導くレーザガイド３７が設けられている。

次に、このように構成されている蛍光内視鏡装置１Ｂの動作について説明する。
被検査体１９の体内には、予めインドシアニングリーン（ＩＣＧ）誘導体標識抗体のように、癌などの病巣部に対して親和性をもつ蛍光物質が投与されている。

光源装置３Ｂのランプ１０からは、可視光領域、及びＩＣＧ誘導体標識抗体の励起波長を含む波長帯域の光が放射される。ランプ１０から放射された光は、照明光絞り１２により光量が調整され、並列回転フィルタ３９を透過する。

この並列回転フィルタ３９を透過した光は、電子内視鏡２Ｂのライトガイドファイバ８の入射端に入射される。並列回転フィルタ３９は、図１３に示すように外周には可視光領域の赤、緑、青の光を透過するＲフィルタ３９ａ、Ｇフィルタ３９ｂ、Ｂフィルタ３９ｃが配置されており、内周には赤外領域の光を透過するＩＲフィルタ３９ｄが配置されている。

それぞれのフィルタの透過特性は、図１４に示すようになっており、ＩＲフィルタ３９ｄは、ＩＣＧ誘導体標識抗体の励起光成分を透過する。この並列回転フィルタ３９は、動作時には毎秒３０回転で回転する。また、並列回転フィルタ３９は回転軸と垂直方向に移動可能に設置されており、通常光観察時には外周のＲ、Ｇ、Ｂフィルタ３９ａ、３９ｂ、３９ｃが照明光路上に挿入されることにより、赤、緑、青の光が順次被写体に照射され、蛍光観察時には内周のＩＲフィルタ３９ｄが照明光路上に挿入されることにより、励起光の波長帯域の赤外光が照射される。

被検査体１９からの反射光と蛍光は、液晶絞り３８、励起光カットフィルタ２３を経てＣＣＤ２１で撮像される。液晶絞り３８は、図１５に示すように同心円状に中心から開口部３８ａ、液晶板３８ｂ、遮光部３８ｃで構成されており、液晶板３８ｂへの印加電圧はタイミング制御回路３４によって制御される。液晶板３８ｂは、電圧を印加した状態では光を通さず、電圧を印加しない状態では光を透過するという性質を有する。

そして、図１７に示すように、通常観察時には電圧が印加されて絞りは小さくなり、被写体深度が深くシャープな像がＣＣＤ２１上に形成される。また、蛍光観察時には電圧が印加されない状態で絞りは大きくなり、明るい像がＣＣＤ２１上に形成される。

従って、ＣＣＤ２１では、並列回転フィルタ３９の位置に応じて、赤、緑、青の可視光、あるいは赤外の蛍光が受光される。ＣＣＤ２１は、図示しないＣＣＤ駆動回路によって並列回転フィルタ３９の回転に同期して駆動され、通常光観察時には毎秒９０フレーム、蛍光観察時には毎秒３０フレームの画像を形成する（図１７参照）。
また、蛍光観察時には通常光観察時に比べてＣＣＤ２１の露光時間を長く（図１７では３倍）して、より明るい画像が得られるようにしている。

ＣＣＤ２１からの電気信号は、プロセッサ４Ｂのプリアンプ２４に入力され、増幅された後、ＡＧＣ回路２５によりゲインの調整が行われる。その後、信号はＡ／Ｄ変換回路２６に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号は、マルチプレクサ２７を介して３つのフレームメモリ、Ｒ用メモリＲ４１ａ、Ｇ用メモリＧ４１ｂ、Ｂ用メモリＢ４１ｃに記憶される。

マルチプレクサ２７は、タイミング制御回路３４からの制御信号に基づき、並列回転フィルタ３９のＲフィルタ３９ａ挿入時にはＲ用メモリＲ４１ａに、Ｇフィルタ３９ｂ又はＩＲフィルタ３９ｄ挿入時にはＧ用メモリＧ４１ｂに、Ｂフィルタ３９ｃ挿入時にはＢ用メモリＢ４１ｃに信号を切り替えて入力する。

３つのフレームメモリ４１ａ、４１ｂ、４１ｃの画像信号データは同時に読み出されることにより、時系列で送られてくる面順次画像の同時化が行われる。各フレームメモリ４１ａ、４１ｂ、４１ｃから出力されるデジタル信号は、積算処理回路４２によりノイズの除去と増幅が行われる。

積算処理回路４２は、図１６に示す巡回型フィルタの構成をしており、入力された画像信号は、乗算器４３によりｍ（１−ａ）倍にされた後、加算器４４に入力され、ａ倍にする乗算器４６の出力と加算される。この加算器４４の出力は、フレームメモリ４５に入力されると共に、画像処理回路３０に入力される。

フレームメモリ４５では、１フレーム分画像を遅延させて出力する。２つの乗算器４３、４６の係数はタイミング制御回路３４から出力される係数書き換え信号により書き換えることができる。

この巡回型フィルタにおいて、係数ｍは増幅率を表し係数ｍが大きいほど明るい画像が得られる。また、係数ａを大きくすると残像効果が大きくなり、画像のノイズは低減される。

本実施の形態では図１７に示すように通常観察時には係数ｍを１、蛍光観察時には２にして、蛍光の場合にはより明るい画像が得られるように設定している。また、係数ａは通常観察時には０．１、蛍光観察時には０．５にして、蛍光の場合にはよりノイズを軽減するようにしている。
なお、乗算器４３には、乗算結果のオーバーフロー防止のためのクリップ回路が組み込まれている。

積算処理回路４２から出力された信号は画像処理回路３０に入力され、画像強調等の画像処理が行われ、さらに画像表示制御回路３１に入力され、文字情報の表示のための表示制御等が行われる。画像表示制御回路３１から出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換回路３２に入力され、アナログ信号に変換され、モニタ５に出力される。

自動調光回路３３では、適度な明るさの照明光が得られるように、照明光絞り１２を制御する信号を送る。タイミング制御回路３４は、並列回転フィルタ３９の回転、ＣＣＤ駆動、各種映像信号処理の同期をとると共に、並列回転フィルタ３９のフィルタの可視・赤外切り替えに応じて、液晶絞り３８の印加電圧と、乗算器４３、４６の係数を制御している。

可視光による通常光観察時には、液晶絞り３８に対しては電圧を印加して、絞りを小さくすることにより、被写体深度が深く、シャープな像を得る。また、乗算器４３、４６の係数としては、ｍ＝１、ａ＝０．１のように、速い動きにも対してもぶれが少ない係数が代入される。

赤外光による蛍光観察時には、液晶絞り３８に対しては電圧を印可せず、絞りを大きくすることにより、明るい像を得る。また、乗算器４３、４６の係数としては、ｍ＝２、ａ＝０．５のように、ノイズ低減効果が大きく増幅効果のある係数が代入される。
モニタ５上では、並列回転フィルタ３９の位置に応じて通常光像、又は蛍光像を観察することができる。

本実施の形態では、観察用光源手段として単一のランプを用いたが、例えば通常光観察用のハロゲンランプと蛍光物質励起用のレーザあるいは発光ダイオードのように２つ以上の光源を組み合わせてもよい。
また、蛍光物質励起用の照明光は、体外から照射するようにしてもよい。
また、ＣＣＤ２１の位置は挿入部７の先端部１７に配置するものに限らず、プロセッサ４Ｂ内部に設けてイメージガイドファイバで光を導くようにしてもよいし、光学式内視鏡に着脱可能なカメラヘッド内に配置してもよい。
また、ＣＣＤ２１の前面にイメージインテンシファイアを配して、感度を向上させてもよい。

また、用いる絞りは液晶によるものに限らず、形状記憶合金を用いたものであってもよいし、機械的に遮光部材を出し入れするものであってもよい。

本実施の形態は以下の効果を有する。
蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じて絞りを制御する構成にしたので、蛍光観察時にはより明るい画像で、通常光観察時にはより深い被写体深度の画像で観察することができる。

また、蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じて巡回型フィルタの係数を変更する構成にしたので、蛍光は少ないノイズで、通常光は速い動きに対応して観察することができる。

また、蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じて、ＣＣＤ２１の露光時間を変更する構成にしたので、微弱な蛍光をより明るく観察することができる。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態を説明する。図１８ないし図２１は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１８は、第３の実施の形態の蛍光内視鏡装置の全体の構成を示すブロック図、図１９は通常光観察時の動作を示す説明図、図２０は蛍光観察時の動作を示す説明図、図２１は通常光・蛍光同時観察時の動作を示す説明図である。

本実施の形態の目的は蛍光と通常光の双方を適当な明るさで観察することができる蛍光内視鏡装置を提供することにある。
本実施の形態は、第１の実施の形態と類似の構成であるので、異なる点を中心に説明し、類似機能を持つ構成には同じ符号を付け、その説明は省略する。

第３の実施の蛍光内視鏡装置１Ｃは、図１の蛍光内視鏡装置１Ａにおいて、電子内視鏡１ＡおけるＣＣＤ２１の代わりに内部で増幅率が可変なＣＣＤ５１を採用し、かつフィルタ絞り２２の代わりに通過光量を制限する絞り５２を採用した電子内視鏡２Ｃと、光源装置３Ａにおいてランプ１０の発光を制御するランプ発光制御回路５３を設けた光源装置３Ｃと、プロセッサ４ＡにおいてＣＣＤ５１を制御するＣＣＤ駆動回路５４を設けたプロセッサ４Ｃを有する。

光源装置３Ｃは図１と同様に光を放射するランプ１０と、照明光路上に設けられ透過波長を制限する帯域制限回転フィルタ１１と、光量を制限する照明光絞り１２と透過波長を制限するＲＧＢ回転フィルタ１３と、コンデンサレンズ１４とを有し、さらにランプ１０の発光を制御するランプ発光制御回路５３を備えている。

帯域制限回転フィルタ１１は図２で示したように、可視光透過フィルタ１１ａと赤外光透過フィルタ１１ｂによって２分されている。ＲＧＢ回転フィルタ１３は、図４で示したようにＲ、Ｇ、Ｂフィルタ１３ａ、１３ｂ、１３ｃに３分されている。

また、電子内視鏡２Ｃは、照明光を伝送するライトガイドファイバ８と、この先端面に対向して配置された照明レンズ１８と、通過光量を制限する絞り５２と、励起光を除去する励起光カットフィルタ２３と、内部で増幅率が可変なＣＣＤ５１とを有する。

また、プロセッサ４Ｃは、プリアンプ２４、ＡＧＣ回路２５、Ａ／Ｄ変換回路２６、マルチプレクサ回路２７、第１のフレームメモリ２８、第２のフレームメモリ２９、画像強調などの処理をする画像処理回路３０、画像表示制御回路３１、Ｄ／Ａ変換回路３２、照明光絞り１２を制御する自動調光回路３３、蛍光内視鏡装置１Ｃ全体の同期をとるタイミング制御回路３４、ＣＣＤ５１を制御するＣＣＤ駆動回路５４を備えている。

また、レーザ治療用のレーザ光を発生するレーザ光源６とレーザ光を導くレーザガイド３７が設けられている。

次に、このように構成されている内視鏡装置１Ｃの動作について説明する。被検査体１９の体内には、予めインドシアニングリーン（ＩＣＧ）誘導体標識抗体のように、癌などの病巣部に対して親和性をもつ蛍光物質が投与されている。

光源装置３Ｃのランプ１０からは、可視光領域、及びＩＣＧ誘導体標識抗体の励起波長を含む波長帯域の光が放射される。ランプ１０から放射された光は帯域制限回転フィルタ１１、照明光絞り１２を通過し、ＲＧＢ回転フィルタ１３を透過する。ＲＧＢ回転フィルタ１３を透過した光は、電子内視鏡２Ｃのライトガイドファイバ８に入射される。

帯域制限回転フィルタ１１は、図２に示す構成をしており、その分光透過特性は図３に示すようになっている。ＲＧＢ回転フィルタ１３は、図４に示す構成をしており、その分光透過特性は、図５に示すようになっている。

通常光観察時には、図１９に示すようにランプ発光制御回路５３は例えば１８Ａのランプ電流をパルス状に供給し、ランプ１０はＲＧＢ回転フィルタ１３の回転に同期して発光する。

また、帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａが光路上に固定され、ＲＧＢ回転フィルタ１３は毎秒３０回転することにより、赤、緑、青の光が順次照射される（図１９参照）。

蛍光観察時には、ランプ発光制御回路５３は図２０に示すように２１Ａの電流をパルス状に供給し、ランプ１０はＲＧＢ回転フィルタ１３の回転に同期して発光する。

また、帯域制限回転フィルタ１１の赤外光透過フィルタ１１ｂが光路上に固定され、ＲＧＢ回転フィルタ１３は毎秒３０回転することにより、励起光の波長帯域の赤外光が照射される（図２０参照）。

蛍光像・通常光像同時観察時には、図２１に示すようにランプ発光制御回路５３は帯域制限回転フィルタ１１の位置に応じて２１Ａ又は１８Ａの電流をパルス状に供給し、ランプ１０はＲＧＢ回転フィルタ１３の回転に同期して発光する。このＲＧＢ回転フィルタ１３は毎秒３０回転し、帯域制限回転フィルタ１１は毎秒９０回転することにより、赤、励起光、緑、励起光、青、励起光と順次照射される（図２１参照）。

このときタイミング制御回路３４は、ＲＧＢ回転フィルタ１３と帯域制限回転フィルタ１１が同期して回転するように制御すると共に、ランプ発光制御回路５３が帯域制限回転フィルタ１１の切り替えに応じて所定の電流をランプに供給するように制御する。

このように、蛍光観察時には通常光観察時に比べて高いランプ電流を供給することにより、蛍光の発光強度を増すことができ、明るい蛍光像を得ることができる。

被検査体１９からの反射光と蛍光は、光量を制限する絞り５２、励起光カットフィルタ２３を経てＣＣＤ５１で撮像される。励起光カットフィルタ２３はＩＣＧ誘導体標識抗体の励起光成分を遮断し、蛍光成分と可視光成分を透過するように構成されており、その分光透過特性は図８に示すようになっている。従って、ＣＣＤ５１では、ＲＧＢ回転フィルタ１３と帯域制限回転フィルタ１１の位置に応じて、赤、緑、青の可視光、あるいは赤外の蛍光を受光する。

本実施の形態で用いられるＣＣＤ５１は、内部で高い増幅率を得ることができ、その増幅率は転送クロックの振幅により制御される。増幅がＣＣＤ５１内部で行われるので外部からのノイズの影響が少なく、転送クロックの振幅を大きくして増幅率を高くすることにより、微弱な光でも明るく観察することができる。

ＣＣＤ５１は、ＣＣＤ駆動回路５４によって回転フィルタ１１、１３の回転に同期して駆動され、帯域制限回転フィルタ１１の回転の有無に応じて毎秒１８０フレームあるいは毎秒９０フレームの画像を形成する。帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａ挿入（通常光観察時）時には、ＣＣＤ駆動回路５４は転送クロックの振幅を小さくして、ＣＣＤ５１での増幅率を低くする（図１９、図２１参照）。

通常光による観察では比較的明るい画像が得られるので、低い増幅率で差し支えない。赤外光透過フィルタ１１ｂ挿入（蛍光観察）時には、転送クロックの振幅を大きくしてＣＣＤ５１での増幅率を高くする（図２０、図２１参照）。
増幅率を高くすることにより、微弱な蛍光も十分な明るさで観察することができる。

ＣＣＤ５１からの電気信号は、プロセッサ４Ｃのプリアンプ２４に入力されて増幅され、ＡＧＣ回路２５によりゲインの調整が行われる。その後、信号はＡ／Ｄ変換回路２６に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。

デジタル信号は、マルチプレクサ２７を介して第１のフレームメモリ２８又は第２のフレームメモリ２９に記憶される。マルチプレクサ２７は、タイミング制御回路３４からの制御信号に基づき、帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａが挿入されているときには第１のフレームメモリ２８に、赤外光透過フィルタ１１ｂが挿入されているときには第２のフレームメモリ２９に信号を切り替えて入力する。

第１、第２のフレームメモリ２８、２９から出力された信号は画像処理回路３０に入力され、画像強調、ノイズ除去等の画像処理が行われ、さらに画像表示制御回路３１に入力され、蛍光画像、通常画像、文字情報の同時表示のための表示制御等が行われる。

画像表示制御回路３１から出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換回路３２に入力され、アナログ信号に変換され、モニタ５に出力される。自動調光回路３３では、適度な明るさの照明光が得られるように、照明光絞り１２を制御する信号を送る。タイミング制御回路３４は、回転フィルタの回転、ＣＣＤ駆動、各種映像信号処理、ランプ発光の同期をとり制御する。

モニタ５上では、帯域制限回転フィルタ１１の位置に応じて通常光像、蛍光像、あるいはその双方を同時に観察することができる。
本実施の形態では、観察用光源手段として単一のランプ１０を用いたが、例えば通常光観察用のハロゲンランプと蛍光物質励起用のレーザあるいは発光ダイオードのように２つ以上の光源を組み合わせてもよい。

また、蛍光物質励起用の照明光は、体外から照射するようにしてもよい。
また、照明光の光量を制御する手段は、ランプ電流を変化させるものに限らず、照明光絞りの開きを制御してもよいし、照明光路上に光量制限用のフィルタを挿入するものでもよい。

また、ＣＣＤ５１の位置は挿入部７の先端部１７に配置するものに限らず、プロセッサ４Ｃ内部に設けてイメージガイドファイバで光を導くようにしてもよいし、光学式内視鏡に着脱可能なカメラヘッド内に配置してもよい。
又、フレームごとの処理の代わりにフィールドごとに処理を行ってもよい。

本実施の形態は以下の効果を有する。
蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じてランプ光量とＣＣＤ５１の増幅率を制御する構成にしたので、蛍光像と通常観察像の明るさが著しく異なることが無く、蛍光と通常光の双方を適当な明るさで観察することができる。

（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を説明する。図２２ないし図２７は、本発明の第４の実施の形態に係り、図２２は第４の実施の形態の蛍光内視鏡装置の全体の構成を示すブロック図、図２３はＲＧＢ回転フィルタの構成を示す説明図、図２４はＲＧＢ回転フィルタの分光透過特性を示す説明図、図２５は通常光観察時の動作を示す説明図、図２６は蛍光観察時の動作を示す説明図、図２７は通常光・蛍光同時観察時の動作を示す説明図である。

本実施の形態の目的は赤外蛍光観察時に外部から漏れてくる光を除去し、ノイズの少ない蛍光画像を得ることができる蛍光内視鏡装置を提供することにある。本実施の形態は、第１の実施の形態と類似の構成であるので、異なる点を中心に説明し、類似機能を持つ構成には同じ符号を付け、その説明は省略する。

図２２に示す第４の実施の形態の蛍光内視鏡装置１Ｄは、図１の蛍光内視鏡装置１Ａにおいて、電子内視鏡２Ａにおいてフィルタ絞り２２の代わりに絞り５２が採用された電子内視鏡２Ｄと、プロセッサ４Ａにおいてマルチプレクサ２７の出力端には第１のフレームメモリ２８及び第２のフレームメモリ２９の代わりにＲ用メモリ４１ａ，Ｇ用メモリ４１ｂ，Ｂ用メモリ４１ｃと、さらにＲ′用メモリ６１ａ，Ｇ′用メモリ６１ｂ，Ｂ′用メモリ６１ｃと、２つの減算器６２、６３、加算器６４及び積算処理回路４２とが設けられたプロセッサ４Ｄと、光源装置３ＡにおいてＲＧＢ回転フィルタ１３とは特性の異なるＲＧＢ回転フィルタ６５を用いた光源装置３Ｄとを有する。

図１と同様に光源装置３Ｄは、光を放射するランプ１０と、照明光路上に設けられ透過波長を制限する帯域制限回転フィルタ１１と、光量を制限する照明光絞り１２と共に、図１のＲＧＢ回転フィルタ１３とは特性が異なる透過波長を制限するＲＧＢ回転フィルタ６５とを備えている。

帯域制限回転フィルタ１１は図２で示したように、可視光透過フィルタ１１ａと赤外光透過フィルタ１１ｂによって２分されている。ＲＧＢ回転フィルタ６５は、図２３に示すようにＲ、Ｇ、Ｂフィルタ６５ａ、６５ｂ、６５ｃに３分されている。電子内視鏡２Ｄは、照明光を伝送するライトガイドファイバ８と、撮像手段に入射される光量を制限する絞り５２と、励起光を除去する励起光カットフィルタ２３と、ＣＣＤ２１とを有する。

プロセッサ４Ｄは、プリアンプ２４、ＡＧＣ回路２５、Ａ／Ｄ変換回路２６、マルチプレクサ回路２７、Ｒ用メモリ４１ａ、Ｇ用メモリＧ４１ｂ、Ｂ用メモリＢ４１ｃ、Ｒ′用メモリ６１ａ、Ｇ′用メモリ６１ｂ、Ｂ′用メモリ６１ｃ、２つの減算器６２、６３、加算器６４、積算処理回路４２、画像処理回路３０、画像表示制御回路３１、Ｄ／Ａ変換回路３２、照明光絞り１２を制御する自動調光回路３３、蛍光内視鏡装置１Ｄ全体の同期をとるタイミング制御回路３４を備えている。
また、レーザ治療用のレーザ光を発生するレーザ光源６とレーザ光を導くレーザガイド３７が設けられている。

次に、このように構成されている蛍光内視鏡装置１Ｄの動作について説明する。
被検査体１９の体内には、予めインドシアニングリーン（ＩＣＧ）誘導体標識抗体のように、癌などの病巣部に対して親和性をもつ蛍光物質が投与されている。

光源装置３Ｄのランプ１０からは、可視光領域、及びＩＣＧ誘導体標識抗体の励起波長を含む波長帯域の光が放射される。ランプ１０から放射された光は帯域制限回転フィルタ１１、照明光絞り１２を通過し、ＲＧＢ回転フィルタ６５を透過する。

ＲＧＢ回転フィルタ６５を透過した光は、電子内視鏡２Ｄのライトガイドファイバ８に入射される。帯域制限回転フィルタ１１は、図２に示した構成をしており、その分光透過特性は図３に示すようになっている。ＲＧＢ回転フィルタ６５は、図２３に示す構成をしており、その分光透過特性は、図２４に示すようになっている。

つまり、Ｒフィルタ６５ａとＧフィルタ６５ｂは赤外のＩＣＧ誘導体標識抗体の励起光成分を透過するが、Ｂフィルタ６５ｃは励起光成分は透過しない。従って、帯域制限回転フィルタ１１の赤外光透過フィルタ１１ｂが照明光路に挿入されているときに、Ｒフィルタ６５ａかＧフィルタ６５ｂが挿入されていれば励起光成分が照射されるが、Ｂフィルタ６５ｃが挿入されていれば光は照射されない。

通常光観察時には、帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａが光路上に固定され、ＲＧＢ回転フィルタ６５は毎秒３０回転することにより、赤、緑、青の光が順次照射される（図２５参照）。

蛍光観察時には、帯域制限回転フィルタ１１の赤外光透過フィルタ１１ｂが光路上に固定され、ＲＧＢ回転フィルタ６５は毎秒３０回転することにより、励起光の波長帯域の赤外光が間欠的に照射される（図２６参照）。

蛍光像・通常光像同時観察時には、ＲＧＢ回転フィルタ６５は毎秒３０回転し、帯域制限回転フィルタ１１は毎秒９０回転することにより、赤、励起光、緑、励起光、青、遮光の順で照射される（図２７参照）。
このときタイミング制御回路３４は、ＲＧＢ回転フィルタ６５と帯域制限回転フィルタ１１が同期して回転するように制御する。

被検査体１９からの反射光と蛍光は、光量を制限する絞り５２、励起光カットフィルタ２３を経てＣＣＤ２１で撮像される。励起光カットフィルタ２３はＩＣＧ誘導体標識抗体の励起光成分を遮断し、蛍光成分と可視光成分を透過するように構成されており、その分光透過特性は図８に示すようになっている。

従って、ＣＣＤ２１では、ＲＧＢ回転フィルタ６５と帯域制限回転フィルタ１１の位置に応じて、赤、緑、青の可視光、赤外の蛍光、あるいは体外から漏れてくるノイズ（雑音）成分の光を受光する（図２５〜図２７参照）。

ＣＣＤ２１は、図示しないＣＣＤ駆動回路によって回転フィルタ１１、６５の回転に同期して駆動され、帯域制限回転フィルタ１１の回転の有無に応じて毎秒１８０フレームあるいは毎秒９０フレームの画像を形成する。

ＣＣＤ２１からの電気信号は、プロセッサ４Ｄのプリアンプ２４に入力されて増幅され、ＡＧＣ回路２５によりゲインの調整が行われる。その後、信号はＡ／Ｄ変換回路２６に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。

デジタル信号は、マルチプレクサ２７を介して６つのフレームメモリ４１ａ〜４１ｃ、６１ａ〜６１ｃのいずれかに記憶される。マルチプレクサ２７は、タイミング制御回路３４からの制御信号に基づき、画像を記憶するメモリを選択する。

帯域制限回転フィルタ１１の可視光透過フィルタ１１ａが照明光路上に挿入されているときには、ＲＧＢ回転フィルタ６５の位置に応じて、Ｒ用メモリ４１ａ、Ｇ用メモリ４１ｂ、Ｂ用メモリ４１ｃに画像信号を記憶する。すなわち、Ｒ用メモリ４１ａには赤で照射時の画像が、Ｇ用メモリ４１ｂには緑で照射時の画像が、Ｂ用メモリ４１ｃには青で照射時の画像が記憶される。

赤外光透過フィルタ１１ｂが照明光路上に挿入されているときにはＲＧＢ回転フィルタ６５の位置に応じて、Ｒ′用メモリ６１ａ、Ｇ′用メモリ６１ｂ、Ｂ′用メモリ６１ｃに画像信号を記憶する。すなわち、Ｒ′用メモリ６１ａ、Ｇ′用メモリ６１ｂには蛍光画像が、Ｂ′用メモリ６１ｃには照明光がない状態での画像（背景画像）が記憶される。

この背景画像は、体外から漏れて入ってくる光によるノイズ、及び機器に固有の定常ノイズを表す。これらの背景ノイズ成分は、通常観察時にはあまり問題にならないが、微弱な蛍光を観察する時には大きな問題となる。

特に近赤外域の光はヘモグロビンや水の吸収が少ないために生体組織への透過性が良く、ＩＣＧ誘導体標識抗体のような近赤外域の蛍光観察の場合は被検者外部からの漏れ光の混入が問題となる。

２つの減算器６２、６３では、蛍光画像から背景画像を減算するので、これらの背景ノイズ成分は除去される。背景ノイズ成分の除去された２つの蛍光画像は、加算器６４で加算され、加算された信号は、図１６に示す構成の積算処理回路４２に入力され、時間的に非定常なノイズ成分の除去が行われる。

Ｒ用メモリ４１ａ、Ｇ用メモリ４１ｂ、Ｂ用メモリ４１ｃ及び積算処理回路４２から出力された信号は画像処理回路３０に入力され、画像強調、ノイズ除去等の画像処理が行われ、さらに画像表示制御回路３１に入力され、蛍光画像、通常画像、文字情報の同時表示のための表示制御等が行われる。

画像表示制御回路３１から出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換回路３２に入力され、アナログ信号に変換され、モニタ５に出力される。自動調光回路３３では、適度な明るさの照明光が得られるように、照明光絞り１２を制御する信号を送る。タイミング制御回路３４は、回転フィルタの回転、ＣＣＤ駆動、各種映像信号処理の同期をとり制御する。

また、蛍光物質励起用の照明光は、体外から照射するようにしてもよい。
また、ＣＣＤ２１の位置は挿入部７の先端部１７に配置するものに限らず、プロセッサ４Ｄ内部に設けてイメージガイドファイバで光を導くようにしてもよいし、光学式内視鏡に着脱可能なカメラヘッド内に配置してもよい。
また、フレームごとの処理の代わりにフィールドごとに処理を行ってもよい。本実施の形態は以下の効果を有する。
励起光照射時の蛍光像と光を照射しないときの背景像との差をとる構成にしたので、外部からの漏れ光によるノイズの少ない蛍光画像を得ることができる。なお、上述の複数の実施の形態を部分的に組み合わせる等して構成される実施の形態なども本発明に属する。

［付記］
１．蛍光物質を被検査対象物に投与して診断を行う装置において、
前記蛍光物質の励起波長を含む第１の波長帯域の光と可視光を含む第２の波長帯域の光を前記被検査対象物に照射する光源手段と、
前記被検査対象物の可視光像と前記蛍光物質の蛍光像を撮像する撮像手段と、前記被検査対象物と前記撮像手段との光路上に挿入された絞り手段とを有し、前記絞り手段は可視光を透過する可視光透過部と可視光を透過せず前記蛍光物質の蛍光の波長帯域の光を透過し、前記可視光透過部より透過領域が大きい可視光非透過部を有することを特徴とした蛍光内視鏡装置。

（付記１、付記２の目的）蛍光観察時にはより明るく、通常光観察時にはより深い被写体深度で観察することができる蛍光内視鏡装置を提供すること。
（付記１の作用）絞り部分において蛍光の透過する領域を可視光（通常光）が透過する領域に比べて大きくなる構成にしたので、蛍光が絞り部分を沢山通過でき、蛍光はより明るく、通常光はより深い被写体深度で観察することができる。

２．蛍光物質から放射される蛍光を観察して診断を行う蛍光内視鏡装置において、
前記蛍光物質の励起波長を含む第１の波長帯域の光と可視光を含む第２の波長帯域の光を前記被検査対象物に選択的に照射する光源手段と、
前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を切り替える切り替え手段と、
前記被検査対象物の可視光像と前記蛍光物質の蛍光像を撮像する撮像手段と、前記被検査対象物と前記撮像手段との光路上に挿入された可変絞り手段と、
前記切り替え手段の切り替えに応じて前記可変絞り手段を制御することを特徴とした蛍光内視鏡装置。

（付記２の作用）蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じて絞りを制御する構成にしたので、蛍光観察時には絞りを大きくし通常光観察時には絞りを小さくすることにより、蛍光はより明るく、通常光はより深い被写体深度で観察することができる。

３．蛍光物質から放射される蛍光を観察して診断を行う蛍光内視鏡装置において、
前記蛍光物質の励起波長を含む第１の波長帯域の光と可視光を含む第２の波長帯域の光を前記被検査対象物に選択的に照射する光源手段と、
前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を切り替える切り替え手段と、
前記被検査対象物の可視光像と前記蛍光物質の蛍光像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られる撮像信号を積分する積分手段と、
前記切り替え手段の切り替えに応じて前記積分手段を制御することを特徴とした蛍光内視鏡装置。

（付記３の目的）蛍光観察時にはより少ないノイズで、通常光観察時には速い動きに対応して観察することができる蛍光内視鏡装置を提供すること。
（付記３の作用）蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じて積分手段を制御する構成にしたので、蛍光は少ないノイズで、通常光は速い動きに対応して観察することができる。

４．蛍光物質から放射される蛍光を観察して診断を行う蛍光内視鏡装置において、
前記蛍光物質の励起波長を含む第１の波長帯域の光と可視光を含む第２の波長帯域の光を前記被検査対象物に選択的に照射する光源手段と、
前記光源手段の光量を制御する光量制御手段と、
前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を切り替える切り替え手段と、
前記被検査対象物の可視光像と前記蛍光物質の蛍光像を撮像する撮像手段と、前記切り替え手段の切り替えに応じて前記光量制御手段を制御することを特徴とした蛍光内視鏡装置。

（付記４、付記５の目的）通常光と蛍光の双方を適当な明るさで観察することできる蛍光内視鏡装置を提供すること。
（付記４の作用）蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じて光量を制御する構成にしたので、蛍光と通常光の双方を適当な明るさで観察することができる。

５．蛍光物質から放射される蛍光を観察して診断を行う蛍光内視鏡装置において、
前記蛍光物質の励起波長を含む第１の波長帯域の光と可視光を含む第２の波長帯域の光を前記被検査対象物に選択的に照射する光源手段と、
前記第１の波長帯域の光と前記第２の波長帯域の光を切り替える切り替え手段と、
前記被検査対象物の可視光像と前記蛍光物質の蛍光像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られる撮像信号を増幅する増幅手段と、
前記切り替え手段の切り替えに応じて前記増幅手段を制御することを特徴とした蛍光内視鏡装置。
（付記５の作用）蛍光観察と通常光観察の切り替えに応じて増幅器を制御する構成にしたので、蛍光と通常光の双方を適当な明るさで観察することができる。

６．蛍光物質を被検査対象物に投与して診断を行う蛍光内視鏡装置において、
前記被検査対象物に間欠的に光を照射する光源手段と、
前記光源手段から光が照射されているときの前記被検査対象物からの蛍光像と前記光源手段から光が照射されていないときの前記被検査対象物からの背景像を撮像する撮像手段と、
前記蛍光像と前記背景像との差を算出する減算手段とを有することを特徴とした赤外蛍光内視鏡装置。

（付記６の目的）赤外蛍光観察時に外部から漏れてくる光を除去し、ノイズの少ない蛍光画像を得ることができる蛍光内視鏡装置を提供すること。
（付記６の作用）蛍光像と光を照射しないときの背景像の差をとる構成にしたので、ノイズの少ない蛍光画像を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態の蛍光内視鏡装置の全体構成図。帯域制限回転フィルタの構成図。帯域制限回転フィルタの分光透過特性を示す特性図。ＲＧＢ回転フィルタの構成図。ＲＧＢ回転フィルタの分光透過特性を示す特性図。フィルタ絞りの構成図。フィルタ絞りの分光透過特性を示す特性図。励起光カットフィルタの分光透過特性を示す特性図。通常光観察時の動作説明図。蛍光観察時の動作説明図。通常光・蛍光同時観察時の動作説明図。本発明の第２の実施の形態の蛍光内視鏡装置の全体構成図。並列回転フィルタの構成図。並列回転フィルタの分光透過特性を示す特性図。液晶絞りの構成図。積算処理回路の構成図。第２の実施の形態の動作説明図。本発明の第３の実施の形態の蛍光内視鏡装置の全体構成図。通常光観察時の動作説明図。蛍光観察時の動作説明図。通常光・蛍光同時観察時の動作説明図。本発明の第４の実施の形態の蛍光内視鏡装置の全体構成図。ＲＧＢ回転フィルタの構成図。ＲＧＢ回転フィルタの分光透過特性を示す特性図。通常光観察時の動作説明図。蛍光観察時の動作説明図。通常光・蛍光同時観察時の動作説明図。

符号の説明

１Ａ…蛍光内視鏡装置
２Ａ…電子内視鏡
３Ａ…光源装置
４Ａ…プロセッサ
５…モニタ
６…レーザ光源
７…挿入部
８…ライトガイドファイバ
１０…ランプ
１１…帯域制限回転フィルタ
１１ａ…可視光透過フィルタ
１１ｂ…赤外光透過フィルタ
１２…照明光絞り
１３…ＲＧＢ回転フィルタ
１５，１６…モータ
２１…ＣＣＤ
２２…フィルタ絞り
２２ａ…可視光透過部
２２ｂ…可視光非透過部
２２ｃ…遮光部
２３…励起光カットフィルタ
２４…プリアンプ
２５…ＡＧＣ回路
２６…Ａ／Ｄ変換回路
２７…マルチプレクサ
２８，２９…フレームメモリ
３０…画像処理回路
３１…画像表示制御回路
３２…Ｄ／Ａ変換回路
３３…自動調光回路
３４…タイミング制御回路

Claims

検査対象部位から発せられた蛍光を観察する蛍光内視鏡装置において、
前記検査対象部位に前記蛍光の励起光を含む第１の波長帯域の光を照射する光源手段と、
前記検査対象部位からの光を撮像するため、生体内に挿入可能な内視鏡挿入部の先端部に配置され、外部からのクロック状の制御信号としての転送クロックの振幅を制御して内部で得られる信号の増幅率が可変な固体撮像素子と、
前記第１の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号の増幅率を変えるため該固体撮像素子に与えるクロック状の制御信号としての前記転送クロックの振幅を制御する固体撮像素子駆動手段と、
を具備したことを特徴とする蛍光内視鏡装置。
前記光源手段は、可視光を含む第２の波長帯域の光を照射し、
前記第１の波長帯域の光の照射と第２の波長帯域の光の照射とを切り換える切替手段を有し、
前記固体撮像素子駆動手段は、前記切替手段による切替に応じて、前記第１の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号を、前記第２の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号よりも高い増幅率で増幅させるよう、前記クロック状の制御信号としての前記転送クロックの振幅を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
検査対象部位から発せられた蛍光を観察する蛍光内視鏡装置において、
前記検査対象部位に前記蛍光の励起光を含む第１の波長帯域の光、及び可視光を含む第２の波長帯域の光を照射を照射すると共に、検査対象部位に前記蛍光の励起光を含む第１の波長帯域の光を照射する蛍光像観察には、前記可視光を含む第２の波長帯域の光を照射する通常光像観察に比して照射強度を増加させる光源手段と、
前記第１の波長帯域の光の照射と第２の波長帯域の光の照射とを切り換える切替手段と、
前記検査対象部位からの光を撮像するため、生体内に挿入可能な内視鏡挿入部の先端部に配置され、外部からの制御信号としての転送クロックの振幅を制御して内部で得られる信号の増幅率が可変な固体撮像素子と、
前記切替手段による切替に応じて、前記第１の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号を、前記第２の波長帯域の光の照射に対応して前記固体撮像素子により得られる信号よりも高い増幅率で増幅させるよう、前記転送クロックの振幅を大きくなるよう制御する固体撮像素子駆動手段と、
を具備したことを特徴とする蛍光内視鏡装置。
前記切換手段は、蛍光像観察の前記第１の波長帯域の光の照射と通常光像観察の第２の波長帯域の光の照射とを切り換えることに加えて、前記第１の波長帯域の光の照射と第２の波長帯域の光の照射とを交互に照射する蛍光像・通常光像同時観察の切替を有することを特徴とする請求項２に記載の蛍光内視鏡装置。
前記光源手段は、不可視光帯域から可視光帯域を含む光を放射するランプと、このランプによる照明光路上に設けられて、可視光帯域の光成分のみ透過する可視光透過フィルタ部と及び不可視光帯域の光成分のみ透過する不可視光透過フィルタ部を有する帯域制限回転フィルタと、前記ランプからの光量を制限する絞りと、赤、緑、青の光を順次透過するＲＧＢ回転フィルタと、前記ランプの発光を制御するランプ発光制御回路と、
を備え、
通常光像観察時には、前記帯域制限回転フィルタの可視光透過フィルタ部を前記光路上に固定し、かつＲＧＢ回転フィルタを所定回転速度で回転して赤、緑、青の光を順次透過して被検査対象部位に照射し、
蛍光像観察時には、前記帯域制限回転フィルタの不可視光透過フィルタ部を前記光路上に固定し、かつＲＧＢ回転フィルタを所定回転速度で回転して励起光の波長帯域の赤外光を被検査対象部位に照射することを特徴とする請求項２に記載の蛍光内視鏡装置。
前記ランプは、赤外波長帯域から可視光帯域を含む光を放射するものであり、
前記帯域制限回転フィルタは、可視光帯域の光成分のみ透過する可視光透過フィルタ部と及び赤外光波長帯域の光成分のみ透過する赤外光透過フィルタ部を有することを特徴とする請求項５に記載の蛍光内視鏡装置。