JPH07155292A - 蛍光観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共通の撮像素子で蛍光画像と通常観察像とを
焼き付けなどが発生するなく撮像できる蛍光観察装置を
提供すること。 【構成】 レーザ９で発生した励起用光とキセノンラン
プ１１で発生した照明光とを、タイミングコントローラ
７でタイミング制御される第１のフィルタ１２及び回転
シャッタ１３等で時分割で組織３側に照射し、対物レン
ズ１６及び第１のフィルタ１２等と同期して回転する第
２のフィルタ１７とを経て共通のＣＣＤ１８で蛍光画像
と通常画像とが時分割で撮像され、２次元ロックインア
ンプ５を通すことにより、特に蛍光画像のＳ／Ｎが大幅
に向上され、通常画像との信号レベルのアンバランスが
縮小された後、焼き付け等が発生することなく、両画像
をモニタ８に表示できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通常の照明光による観察
像と、励起光による蛍光像とを得ることのできる蛍光観
察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生体からの自家蛍光や、生体へ薬
物を注入し、その薬物の蛍光を２次元画像として検出
し、その蛍光像から、生体組織の変性や癌等の疾患状態
（例えば、疾患の種類や浸潤範囲）を診断する技術があ
る。

【０００３】生体組織に光を照射するとその光（励起
光）より長い波長の蛍光が発生する。生体における蛍光
物質として、例えばＮＡＤＨ（ニコチンアミドアデニン
ヌクレオチド），ＦＭＮ（フラビンモノヌクレオチ
ド），ピリジンヌクレオチド等がある。最近では、この
ような、生体内因物質と、疾患との相互関係が明確にな
ってきた。また、ＨｐＤ（ヘマトポルフィリン），Ｐｈ
ｏｔｏｆｒｉｎ，ＡＬＡ（δ−ａｍｉｎｏ ｌｅｖｕｌ
ｉｎｉｃ ａｃｉｄ）は、癌への集積性があり、これを
生体内に注入し、前記物質の蛍光を観察することで疾患
部位の診断に利用される。

【０００４】ところで、上記の蛍光は、極めて微弱であ
るので、その観察のためには、極めて高感度の撮影を必
要とする。この高感度撮影を行うものとしてイメージ・
インテンシファイヤが良く知られている。また、最近で
は図１２に示すように２次元で同期検波を行い、感度を
高める方法が提案されている。

【０００５】まず、レーザ装置２０１より連続的なレー
ザ光を照射し、これを、チョッパ２０２によりクロック
発生器２２０で発生した１／６００Ｓのクロックを高速
度でチョッピングし、凹レンズ２０３で拡大し、組織２
０４に照射する。この組織２０４からの蛍光をレンズ２
０５，フィルタ２０６を通じ、ＣＣＤ２０７で撮像す
る。

【０００６】フィルタ２０６はレーザ光をカットし、そ
れより長い波長、つまり蛍光のみを通過させるバンドパ
スフィルタである。この時、蛍光は励起光の明滅と同期
し、発生し、これをＣＣＤ２０７で前記チョッピング、
つまり１／６００Ｓの周期と同期して検出する。そし
て、これをビデオプロセッサ２０８で画像信号とし、さ
らにＡ／Ｄコンバータ２０９によりデジタルデータに変
換する。

【０００７】このデータを前記クロック１／６００Ｓの
タミングでマルチプレクサ２１０を切り換え、ＯＤＤと
ＥＶＥＮのフレーム、つまり蛍光が発生している時と、
発生していない時の画像（又は逆でもよい）に分け各々
フレームメモリ２１１，２１２に記憶される。このフレ
ームメモリ２１１，２１２記憶されたデータを１／３０
０Ｓ（分周回路２１４によりクロックが分周した。）の
周期で差分回路２１３により差分するとともに、さら
に、これを例えば１０回程度、積算回路２１５により積
算することでノイズをキャンセルし、必要な信号を増幅
し結果的にＳ／Ｎを向上できる。

【０００８】これをビデオプロセッサ２１６でビデオ信
号としてモニタ２１７に表示する。尚、図中２１９はＳ
／Ｎを向上させるための２次元ロックインアンプ部を示
している。

【０００９】一方、蛍光観察においては、蛍光像の他、
通常の画面の観察も、オリエンテーション等を行う上で
重要である。従来では、蛍光像と通常像の両方を撮影す
るため、複数のカメラを使用したり、又、同一のカメラ
を時分割で撮影していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】蛍光像と通常像を異な
るカメラで撮影した場合、構造が複雑になったり撮像部
分が大型になったりしていた。又、一つのカメラで時分
割で撮影した場合、蛍光と通常画像の受光強度が極めて
異なるため、蛍光像が暗くなったり通常像がハレーショ
ンが起きたり、最悪時には焼き付けが起こる問題があっ
た。

【００１１】本発明は上述した点にかんがみてなされた
もので、一つのカメラで焼き付け等が発生することがな
く、かつ簡単な構造で蛍光像と通常像の両方を良好に撮
影することのできる蛍光観察装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】通常照明光と
励起光を時分割で照射する光照射手段と、対象物に照射
された照明光又は励起光による観察像又は蛍光像を選択
する選択手段と、この選択手段で選択された画像を、前
記光照射手段と同期させて、観察像又は蛍光像を撮像す
る撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像を、差
分あるいは積分あるいはその両方を行う画像処理手段
と、前記光照射手段と選択手段と、撮像手段及び画像処
理手段を同期制御する制御手段とを設けることにより、
一つのカメラで撮像可能にするとともに、画像処理手段
により蛍光像のＳ／Ｎを向上し、且つハレーションの発
生を防止できるようにしている。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、図
１は第１実施例の蛍光観察装置の構成を示し、図２は正
常部と病変部の場合における蛍光強度分布の１例を示
し、図３は第１実施例の動作説明用のタイミングチャー
トを示す。この第１実施例は蛍光像と観察像の両方を共
通の撮像素子で時分割で検出する装置である。

【００１４】図１に示す第１実施例の蛍光観察装置１は
通常の観察のための照明光と蛍光観察のための励起光と
を発生する光源装置２と、観察対象被写体となる組織３
の通常像と蛍光像を撮像する撮像装置４と、この撮像装
置４で検出した画像を増幅し、Ｓ／Ｎを向上させる２次
元ロックインアンプ５と、前記画像を通常像と蛍光像に
分け、各々処理するとともに、各画像を合成する画像処
理装置６と、前記光源装置２と撮像装置４と２次元ロッ
クインアンプ５と画像処理装置６とを同期制御するタイ
ミングコントローラ７と、前記画像処理装置６を経た画
像を表示するモニタ８より構成される。

【００１５】前記光源装置２は、波長がλ0 （例えばλ
0＝３５０ｍｍ〜５００ｍｍ）の励起光（簡単化のため
励起光λ0 と略記する）を発生させるレーザ９（例えば
エキシマレーザ、クリプトンレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレー
ザ、色素レーザを用いることができる。）と、前記レー
ザ光の光路上に周縁部分がかかるように配置され、１／
７２０Ｓの周期で明滅させるように遮光円板の周縁に凹
凸を設け、回転駆動されるチョッパ１０と、通常画像を
観察するための照明光を発生するキセノンランプ１１
と、この照明光の光路上に配置され、Ｒ，Ｂ，Ｇの色フ
ィルタを持ち、図示しないモータで例えば１／３０Ｓで
回転される第１の回転フィルタ１２と、この第１の回転
フィルタ１２と同期して、レーザ光の光路上に配置さ
れ、このレーザ光を透過及び遮光する（１／３０Ｓで回
転される）回転シャッタ１３と、照明光の光路上に４５
°傾けて配置され、かつレーザ光の光路上になる位置に
配置され、励起光λ0 のみを反射するダイクロイックミ
ラー１４と、このダイクロイックミラー１４の前方の光
路上に配置され、拡開して組織３側に光を照射するため
の照明レンズ１５とより成る。つまり、光源装置２はパ
ルス化された励起光としてのレーザ光と、Ｒ，Ｇ，Ｂ照
明光を交互に照射する。

【００１６】前記撮像装置４は組織３の光学像を結ぶた
めの対物レンズ１６と、この対物レンズ１６の光路上に
配置され、前記第１のフィルタ１２，回転シャッタ１３
と同期するように図示しないモータで１／３０Ｓで回転
され、蛍光画像（λ0 より長波長のλ1 ，λ2 の蛍光）
と、通常画像を通過させる第２のフィルタ１７と、前記
蛍光及び通常画像を共用で時分割で撮影するための撮像
素子としてのＣＣＤ１８と、このＣＣＤ１８を駆動する
とともに画像信号に変換するビデオプロセッサ１９とよ
り成る。

【００１７】尚、ビデオプロセッサ１９，第２のフィル
タ１７はタイミングコントローラ７で制御され、ビデオ
プロセッサ１９は例えば１／７２０Ｓの１／２の１／１
４４０Ｓの高速な周期でそれぞれ１フレームの画像信号
を生成する。

【００１８】２次元ロックインアンプ５は前記画像信号
をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２０と前記タ
イミングコントローラ７と同期し、レーザ９の励起光の
明滅に合わせ、それぞれの画像データをフレームごとに
フレームメモリ（ＯＤＤ）２２ａとフレームメモリ（Ｅ
ＶＥＮ）２２ｂに分けるマルチプレクサ２１と、フレー
ムメモリ（ＯＤＤ）２２ａとフレームメモリ（ＥＶＥ
Ｎ）２２ｂを差分し、ノイズ分をキャンセルしてＳ／Ｎ
を大幅に向上する差分回路２３と、ノイズ分をキャンセ
ルされた画像を累積するように積分（同じ画像部分同士
をそれぞれ累積するように積分）することによりＳ／Ｎ
を上げて増幅する積分回路２４とから成る。尚、通常光
の場合はフレームメモリ及び差分回路を経由せず直接、
積分回路２４に入力される。

【００１９】また、画像処理装置６は前記増幅された通
常及び蛍光画像データをタイミングコントローラ７と同
期して、通常画像記憶用フレームメモリ（ＲＧＢのフレ
ームメモリからなる）２５，λ1画像記憶用フレームメ
モリ２６，λ2画像記憶用フレームメモリ２７へ分離す
るマルチプレクサ２８と、蛍光画像から組織の性状を明
確にするためλ1画像記憶用フレームメモリ２６及びλ2
画像記憶用フレームメモリ２７を演算回路２９と、通常
画像記憶用フレームメモリ２６の画像と演算回路２９の
画像を合成するスーパインポーズ回路３０と、このスー
パインポーズ回路３０及び前記タイミングコントローラ
７を制御するコンピュータ３１とよりなる。

【００２０】次にこの実施例の作用を説明する。まず、
光源装置２より例えば１／７２０Ｓの周期でパルス化さ
れた励起光λ0 と例えば１／３０Ｓ周期の観察光（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）で時分割で交互に組織３に照射する。

【００２１】図３はチョッパ１０と、回転シャッタ１
３，第１のフィルタ１２，第２のフィルタ１７のタイミ
ングを示す。回転シャッタ１３と第１のフィルタ１２は
交互に開くようになっており、第２のフィルタ１７は回
転シャッタ１３と第１のフィルタ１２に同期し、つまり
回転シャッタ１３が開いて励起光を組織３に照射してい
る時λ1，λ2 のフィルタが観察光路上に順次配置さ
れ、通常光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を組織３に照射している時、
フィルタを取り除いている。さらに、励起光はチョッパ
１０により１／７２０Ｓで明滅される。

【００２２】さらに詳しく説明すると、回転シャッタ１
３は図３（ａ）に示すように１／３０Ｓ周期の２／３の
期間開口し、この期間は図３（ｂ）に示すように第１の
フィルタ１２は遮光部（閉で示す）となり、図３（ｄ）
に示すように開閉するチョッパ１０でレーザ光は明滅さ
れ、回転シャッタ１３はパルス化された励起光λ0 を通
す（この期間は第１のフィルタ１２は遮光部となり、
Ｒ，Ｇ，Ｂ光を遮光する）。この励起光λ0 はダイクロ
イックミラー１４で反射され、レンズ１５を経て組織３
に照射され、励起光λ0 より長い蛍光を発光させる。

【００２３】この蛍光は対物レンズ１６によって第２の
回転フィルタ１７を透過する波長成分がＣＣＤ１８に届
き、蛍光像を結ぶ。図３（ｃ）に示すように第２の回転
フィルタ１７は波長λ1 とλ2 が順次、撮像光路中に配
置され、１／９０Ｓづつ波長λ1 とλ2 の蛍光像が撮像
されることになる。

【００２４】、１／３０Ｓ周期の次の１／３の期間は回
転シャッタ１３はレーザ光を遮光する遮光期間となり、
この遮光期間には第１のフィルタ１２はＲ，Ｇ，Ｂの色
フィルタの１つが光路中に順次配置され、Ｒ，Ｇ，Ｂ照
明光の１つ（例えばＲ照明光）が出力され、ダイクロイ
ックミラー１４を透過し、レンズ１５を経て組織３に照
射される。

【００２５】組織３で反射された例えばＲ照明光は対物
レンズ１６によって第２の回転フィルタ１７を透過し、
ＣＣＤ１８にＲ像を結ぶ。図３（ｃ）に示すように、こ
の期間には第２の回転フィルタ１７は開口部分が撮像光
路中に配置される状態となる（図３（ｃ）では（フィル
タ）なしで示している）。次の周期の同じタイミングで
はＧ照明光での照明及び撮像、さらに次の周期ではＢ照
明光での照明及び撮像が行われることになる。つまり、
時分割での励起光と照明光に対応して、ＣＣＤ１８を内
蔵した撮像装置４により時分割で撮像が行われる。

【００２６】このようにして蛍光のうち波長λ1 とλ2
、さらに通常画像が共通の撮像装置４により前記１／
７２０Ｓの周期の半分の１／１４４０Ｓの周期、つまり
励起光の明滅に同期して画像信号に変換される。なお、
Ｒ，Ｇ，Ｂの各照明は１／９０Ｓづつ連続照明される
が、１／１４４０Ｓの周期で繰り返し、読み出される。

【００２７】このように高速な画像信号を２次元ロック
インアンプ５でＳ／Ｎの向上及び増幅を行う。特に蛍光
画像の場合には明滅させた場合の明と滅との画像を差分
回路２３で差分処理することによって、明滅に無関係な
ノイズとか特に低周波で大きくなる１／ｆノイズの影響
を大幅に低減化でき、従って微弱な蛍光画像の場合にも
Ｓ／Ｎの良い蛍光画像信号を生成できる。

【００２８】従って、差分回路２３から出力される蛍光
画像信号は通常観察の画像信号のレベルから極端にアン
バランスになることのないレベルに設定できる。つま
り、２次元ロックインアンプ５を通すことにより蛍光画
像と通常画像の信号レベルをある程度揃えられるので、
蛍光画像のレベルを上げるために、信号処理系内の途中
に大幅にゲインを上げる回路を設ける必要がないので、
そのような場合に通常画像側でしばしば発生するハレー
ションとか焼き付けの発生などを有効に防止できる。

【００２９】もっとも、レーザ光の強度とか、蛍光剤の
種類、蛍光の発生効率等により、蛍光の明るさ（強度）
が変化するので、観察像の明るさに応じ、積分回路２４
の積算回数や、デジタル窓による処理（積算回数により
ビット数が多くなり、このデータをビットのどの部分の
データを切り取るかでゲインを変える。）により増幅率
を変化させるようにしても良い。

【００３０】このように増幅された画像信号は画像処理
装置６で、蛍光像と通常像に分け、各々を処理し、表示
に適した画像データに変換し、さらにスーパインポーズ
回路３０で合成し、モニタ８に表示する。

【００３１】図２は励起光λ0 を照射した時の蛍光特性
を示す。例えば４４２ｍｍの励起光で得られる組織の蛍
光は正常部位ではその強度が強く、病変部では、波長の
短い側で正常に比べ弱い。つまり、図中の波長λ1 ，λ
2 では正常部位の場合と病変部位の場合とでは蛍光強度
の比率が異なるので、このλ1 ，λ2 での蛍光強度の比
率を求めることで病変部位と正常部位を区別することが
できる。

【００３２】このため、波長λ1 で撮像された画像を格
納するフレームメモリ２６と，λ2で撮像された画像を
格納するフレームメモリ２７との両画像は演算回路２９
で対応する各画像部分で差分を求める演算が行われ、こ
の差分処理された値が設定された値以下か否かを判断
し、例えば設定値以下の領域に対してはその領域部分に
対しては識別し易い色信号を出力し、スーパインポーズ
回路３０を経て通常画像に対し、設定値以下となる病変
部の可能性のある領域を色で識別できるようにする。

【００３３】一方、設定値以上の画像の場合には例えば
波長λ1 とλ2 で撮像された両画像を加算してスーパイ
ンポーズ回路３０に出力し、通常画像に並べるように蛍
光画像をスーパインポーズし、２つの画像をモニタ８で
表示する。

【００３４】勿論、設定値以下の場合にも同様に表示
し、且つ設定値以下の領域を識別し易い色で表示するよ
うにしても良い。さらに、通常画像と一方の波長の画像
とを選択して表示したり、２つの蛍光画像を並べて表示
する等の機能を設けるようにしても良い。

【００３５】この第１実施例によれば、蛍光画像の撮像
と通常画像の撮像を共通のＣＣＤ１８で行うことができ
ると共に、２次元ロックインアンプ５を通すことによっ
て、蛍光画像のＳ／Ｎを大幅に向上でき、通常画像の信
号レベルとのアンバランスを縮小できるので、焼き付け
等の発生を解消して両方の画像を表示できる。

【００３６】又、簡単な構成で蛍光像と通常像の両方を
撮影できるので、良好なオリエンテーションと高感度な
蛍光観察の両機能を提供し、より精度の高い診断及び観
察が可能となる。

【００３７】また、撮像部とか信号処理系を共通使用で
きるので、両画像に対応できる装置を低コストで実現で
きる。この第１実施例ではＣＣＤ１８で説明したが、Ｃ
ＣＤ以外のＣＭＤ，ＳＩＴ，ＭＯＳ等の固体撮像素子を
用いても良い。

【００３８】次に本発明の第２実施例を説明する。図４
ないし図８は本発明の第２実施例に係り、図４は第２実
施例の蛍光観察装置の構成を示し、図５は動作説明図を
示し、図６は光源選択手段の１例を示し、図７は光源選
択手段の他の例を示し、図８は波長選択手段の具体例を
示す。この実施例は蛍光像と通常像の明るさに応じ、積
算回数を制御する例を示す。

【００３９】蛍光像は通常像に比べ極めて暗くなるとと
もに、その蛍光の明るさは、励起波長、強度の違い、自
家蛍光と薬剤による蛍光，その薬剤の種類等によって変
化する。本実施例では上記のごとく蛍光像の明るさが変
化し、通常像との明るさの割合が変化しても各々の像の
両方を良好に表示する。

【００４０】本実施例の蛍光観察装置４０は励起光を発
生するレーザ４１と、通常照明光を発生するランプ４２
と、前記励起光又は照明光を適当に選択する光源選択手
段４３と、上記各光を生体組織３に照射し、その反射光
（通常）又は蛍光を対物レンズ４４を通じ画像として検
出する撮像素子４５（例えばＣＣＤ，ＣＭＤ，ＳＩＴ）
と、前記反射光又は蛍光を選択する波長選択手段４６
と、前記撮像素子４５を高速に例えば３０〜２０００フ
レーム／Ｓで駆動するドライバ４７と、前記光源選択手
段４３と波長選択手段４６，ドライバ４７を同期制御す
る制御回路４８と、前記撮像素子４５をデジタルデータ
に変換するＡ／Ｄ変換器４９と、このデジタルデータを
積算する積算器５０と、前記蛍光による蛍光像と反射光
による通常像を第１の画像メモリ５１と第２の画像メモ
リ５２に振り分けるマルチプレクサ５３と、画像メモリ
５１、５２の画像を合成するスーパインポーズ回路５４
と、それを表示するモニタ５５とより構成される。

【００４１】まずレーザ４１による励起光とランプ４２
による照明光を光源選択手段４３で適当に選択する。生
体組織３の病変部３ａ等より発生する、蛍光又は反射光
に合わせ、波長（例えば蛍光なら図３の示すλ1 ，λ2
，照明光ならそのまま）を波長選択手段４６で選択
し、これを撮像素子４５で受ける。これをＡ／Ｄ変換
後、積算器５０で蛍光及び通常像の明るさに応じて積分
し、蛍光像は第１の画像メモリ５１へ、通常像は第２の
画像メモリ５２へ振り分け、スーパーインポーズ回路５
４で各々画像を合成し、モニタ５５に表示する。

【００４２】図５は図４の実施例のタイミングを示す。
まず、撮像素子４５を例えば１８０フレーム／Ｓで高速
駆動する。もし、観察像に対し、蛍光像を５倍感度を上
げるとすると、図５のようにレーザと照明光（Ｘｅで示
す）の照射時間割合を５対１とし、これに合わせ、通常
像１フレームに対し蛍光像を５フレーム分積分すること
で蛍光像の感度を向上することができる。尚、図５中の
Ｗは通常像のための照明光を示す。

【００４３】図６は波長選択手段４３の一例を示す。図
６（ａ）のようにレーザ４１とランプ４２の光軸が一致
するように回転自在の回転板５６の面を光軸に対し、あ
る角度で配置されている。この回転板５６は、図６
（ｂ）に示すように一部が光を透過する透過窓５７と、
光を反射する反射鏡５８があり、それぞれが突出部５９
に連動して、透過窓５７のひらく角度が変化するように
なっている。

【００４４】つまり、この回転板５６をステッピングモ
ータ６０で回転させつつ、マイクロステージ６１に取り
付けられた溝６２で突出部５９を動かし、透過窓の角度
を変えることで励起光と、照明光の割合を変化させるこ
とができる。適切な割合に設定された後、溝６２は退避
され、突出部５９が係入されない状態にされる。

【００４５】図７は波長選択手段４３の別の一例を示
す。レーザ４１及びランプ４２の前に電子シャッタ６
３，６４を配置し、一方の電子シャッタ６４には反転回
路６５を付加し、２つの電子シャッタ６３，６４を反転
制御することで交互に光を出すことができる。この光を
ダイクロイックミラー６６により同一光路に導く。

【００４６】図８は波長選択手段４６の具体例を示す。
図８（ａ）に示すようにこの波長選択手段４６は励起光
をカットするカットフィルタ６７と、偏光板６８，ＴＮ
セル６９，カラー偏光板７０より成る液晶フィルタ７１
より構成される。

【００４７】図８（ｂ）に示すように液晶フィルタ７１
はＯＮ状態でカラー偏光板の波長特性に対応した蛍光が
透過し（例えばλ1 又はλ2 ）、ＯＦＦ状態では全ての
波長領域の光を透過し、通常光を撮像素子４５に導く。

【００４８】この第２実施例によれば蛍光像の明るさが
変化しても通常像と両方とも良好に表示できる。さら
に、第２実施例に第１実施例の２次元ロックインアンプ
を組み合わせることでよりＳ／Ｎを向上できる。

【００４９】図９は、例えば第１及び第２実施例を内視
鏡に適用した第３実施例の蛍光観察内視鏡装置７２を示
しており、この内視鏡を用いることで体腔内を蛍光観察
でき、初期癌等の病変のスクリーニングが可能となる。
なお、第１及び第２実施例と同じ構成要素は同じ符号で
示す。

【００５０】この蛍光観察内視鏡装置７２は、体腔内に
挿入する内視鏡７３と、光源装置２と，２次元ロックイ
ンアンプ５と，画像処理装置６と、タイミングコントロ
ーラ７と、モニタ８とより構成される。内視鏡７３の挿
入部７４内にはライトガイド７５が挿通され、その手元
側の端部は光源装置２に接続され、光源装置２からの照
明光を導光する。

【００５１】光源装置２は図１に示す第１実施例とほぼ
同じ構成である。レーザ９の励起光はモータ１０ａで回
転されるチョッパ１０を経てパルス光にされ、ミラー７
７ａ、回転面にミラー部と透過部（図９では点線で示
す）とが設けられた回転ミラー７７ｂのミラー面でそれ
ぞれ反射されてライトガイド７５の手元側の端部に入射
される。この回転ミラー７７ｂの回転はタイミングコン
トローラ７により制御される。

【００５２】また、キセノンランプ１１からの光は、モ
ータ１２ａで回転され、光路上に配置されたＲＧＢ回転
フィルタ１２を通り、光路上に達したタイミングでの
（回転ミラー７７ｂの）透過部を経てライトガイド７５
の手元側の端部に入射される。ライトガイド７５の手元
側の端部に入射された光は、挿入部７４が挿入される体
腔内に導光し、先端面からさらに照明レンズ７６を経て
体腔内組織側に出射する。

【００５３】この体腔内組織より発生した蛍光及び通常
の光は、内視鏡先端部の観察窓に取り付けたカバーガラ
ス、偏光板６７、対物第１レンズ４４ａ、液晶フィルタ
７１、対物第２レンズ４４ｂ、を経て先端部内に配置さ
れた撮像素子４５に結像され、この撮像素子４５で光電
変換される。

【００５４】この撮像素子４５はドライバ４７からの駆
動信号で駆動され、この撮像素子４５で光電変換された
撮像信号はプレアンプ７９で増幅された後、２次元ロッ
クインアンプ５を形成するＡ／Ｄ変換器２０と、画像処
理装置６内のビデオプロセッサ８１に入力される。

【００５５】ビデオプロセッサ８１は通常光の照明の場
合での撮像信号に対する信号処理を行うものであり、標
準的な映像信号を生成し、スーパインポーズ回路３０′
を介してモニタ８に出力され、通常像を表示する。

【００５６】一方、蛍光により撮像された撮像信号はＡ
／Ｄ変換器２０を経てデジタル信号に変換された後、Ｏ
ＤＤのフレーム像とＥＶＥＮのフレーム像を記憶するフ
レームメモリ２２ａ，２２ｂ、これらの差分を求めるを
経て差分回路２３、差分出力を積分する積分回路２４を
経て画像処理装置６内のマルチプレクサ２８に入力され
る。

【００５７】このマルチプレクサ２８で選択された信号
はフレームメモリ２６、２７に一時記憶され、これらの
フレームメモリ２６、２７から読み出された２つの信号
は演算回路２９で演算されて、組織の性状の判別に応じ
た信号にした後、Ｄ／Ａ変換器８２でアナログの信号に
変換した後、ビデオプロセッサ８３で標準的な映像信号
を生成し、スーパインポーズ回路３０′に出力する。

【００５８】そして例えば、病変部であると判断した場
合には蛍光像を特定の色信号でスーパインポーズ回路３
０′に出力し、その蛍光像を、通常像にスーパーインポ
ーズして表示したり、通常画像と蛍光画像とを並べるよ
うなスーパインポーズ処理して２つの画像を同時に表示
したりする。なお、コンピュータ３１はタイミングコン
トローラ７とスーパインポーズ回路３０′を制御する。

【００５９】この蛍光観察内視鏡装置７２によれば、通
常の内視鏡画像の他に蛍光画像も表示できるし、病変組
織の可能性のある領域を識別しやすいように表示するこ
ともできる。

【００６０】従って、初期癌等の病変のスクリーニング
に非常に有効な手段を提供できることになる。なお、図
９において、回転ミラー７７ｂとして例えば図１の回転
シャッタ１３の遮光部にミラーとして機能するアルミニ
ュウム等をメッキ或は蒸着したものを用いることができ
る。また、プランジャにミラーを設け、プランジャを一
定の周期で駆動してミラーを光路中に配置したり、退避
させるようにしても良い。また、ミラーを一定角度だけ
往復回動させて、ミラーを光路中に配置したり、退避さ
せるようにしても良い。

【００６１】さらに、ミラーにより時分割で励起光と照
明光とを順次ライトガイド７５側に導光する場合と、手
動等で一方のみを選択的に導光できるように切換えられ
るようにしても良い。このようにして、必要となる場合
のみに、蛍光観察できるようにしても良い。他の実施例
に対しても同様の機能を設けても良い。

【００６２】図１０及び図１１は内視鏡を用いたシステ
ムを示す。Ｓ字結腸切除による太陽吻合において、その
吻合部位において、その吻合部位の代謝を知ることは縫
合不全を防ぐ意味から重要である。一方、生体組織に含
まれるＮＡＤＨは酸素代謝をつかさどる物質で、この蛍
光を見ることで、例えば縫合部の代謝状況を診断でき
る。図１０及び図１１は上記目的のため、ＮＡＤＨを測
定する例である。

【００６３】まず、図１０を参照して説明する。この内
視鏡観察システム１０１は、内視鏡１０２と、光源装置
１０３と、信号処理装置１０４と、モニタ１０５とから
構成される。

【００６４】光源装置１０３は白色光源１０７を内蔵
し、その照明光路上にＮＡＤＨを励起する光を通過させ
るバンドパスフィルタ１０８が、例えばモータ１０９の
回動により退避可能に設けてある。このバンドパスフィ
ルタ１０８の前方位置にコンデンサレンズ１１０が配置
され、光源装置１０３に装着されるライトガイド１１１
の手元側端面に照明光を供給する。

【００６５】内視鏡１０２に設けられたこのライトガイ
ド１１１は、軟性の挿入部１１２内を挿通され、白色光
あるいは励起光を伝送し、先端部の照明窓に取り付けら
れた先端面から前方に出射され、例えば大腸１１３の縫
合部１１４に照射される。

【００６６】白色光の反射光或は蛍光は先端部の観察窓
に取り付けた対物レンズ１１５によりその焦点面に配置
されたイメージガイド１１６の先端面に像を結ぶ。そし
て、このイメージガイド１１６により、蛍光による像あ
るいは反射光による像が手元側の後端面に伝送される。

【００６７】この後端面に対向して励起光をカットする
カットフィルタ１１７と、結像レンズ１１８と、ＣＣＤ
１１９とが順次配置され、このＣＣＤ１１９で光電変換
された信号は信号処理回路１０４内のＣＣＵ１２０に入
力され、映像信号に変換される。このＣＣＵ１２０は図
９の２次元ロックインアンプ５の機能も有する。

【００６８】信号処理回路１０４は、上記ＣＣＵ１２０
と、このＣＣＵ１２０から出力される映像信号は蛍光像
及び通常像それぞれの画像を蓄積するメモリ１２１と、
このメモリ１２１に蛍光と通常の像を分離するためとバ
ンドパスフィルタ１０８の開閉を制御するタイミング制
御信号を出力するタイミングコントローラ１２２と、両
方の画像を合成するスーパーインポーズ回路１２３とよ
り構成される。

【００６９】この内視鏡システム１０１の作用について
は前述の蛍光内視鏡装置７２とほぼ同じなので略する。
また、その効果も同様である。尚、軟性鏡の他、硬性鏡
でもほぼ同様に応用できる。

【００７０】次に図１１の内視鏡システム１３１を説明
する。本実施例は蛍光画像を得るのではなく、内視鏡の
チャンネル内に挿通した光プローブで導光し、その先端
を縫合部位に接触させ、接触部位の代謝をＮＡＤＨの蛍
光で測定する例である。

【００７１】この内視鏡システム１３１は、内視鏡１３
２と、この内視鏡１３２に白色照明光を供給する光源装
置１３３と、この内視鏡１３２のチャンネル１３４に挿
通された導光プローブ１３５と、この導光プローブ１３
５に励起光を供給する第２の光源装置１０３と、導光プ
ローブ１３５で導光された蛍光を検出する検出装置１３
６と、この検出装置１３６により検出された蛍光より代
謝を求める分析装置１３７と、その結果を示す表示装置
１３８より構成される。この分析装置１３７は図９の２
次元ロックインアンプ５の機能を有する。

【００７２】内視鏡１３２は、細長で軟性の挿入部１４
１内にライトガイド１４２が挿通され、このライトガイ
ド１４２の手元側端部は光源装置１３３に接続され、白
色光源１４３からの白色光がコンデンサレンズ１４４を
介して供給される。この白色光は挿入部１４１の先端部
の照明窓から前方に出射され、例えば大腸１１３の縫合
部１１４側に照射される。

【００７３】縫合部１１４側で反射された光は観察窓に
取り付けた対物レンズ１１５によりその焦点面に配置さ
れたイメージガイド１１６の先端面に像を結ぶ。このイ
メージガイド１１６で後端面に伝送され、接眼レンズ１
４６を介して肉眼で、縫合部１１４側を観察できる。

【００７４】この内視鏡１３２のチャンネル１３４内に
挿通された導光プローブ１３５の手元側は２本に分岐さ
れ、一方は光源装置１０３に、他方は検出装置１３６に
接続される。

【００７５】この光源装置１０３は図１０で説明したも
のと同じ構成であり、励起光を導光し、チャンネル１３
４の先端出口から突出する先端面から、この先端面に接
触する縫合部１１４側に導光した励起光を照射する。縫
合部１１４側からの励起光はこの導光プローブ１３５で
手元側に導光され、励起光をカットするカットフィルタ
１１７を経て検出器１４７で検出される。検出された励
起光の光量は分析装置１３７で分析され、表示装置１３
８で表示される。

【００７６】尚、ＮＡＤＨの蛍光の他、近赤外光を使
い、チトクロームを測定したり、レーザドップラー計で
血流を測定し、代謝を求めても良い。なお、上述した各
実施例等を部分的等で組み合わせて異なる実施例を構成
しても良い。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
常照明光と励起光を時分割で照射し、対象物に照射され
た照明光又は励起光による観察像又は蛍光像を選択手段
で選択し選択された画像を光照射と同期させて、共通の
撮像手段で観察像又は蛍光像を撮像し、この撮像手段に
より撮像した画像を、画像処理手段により少なくとも蛍
光像に対しては差分処理等を行うようにしているので、
共通の撮像手段で蛍光画像と通常画像とを撮像できると
共に、画像処理手段により蛍光像のＳ／Ｎを大幅に向上
しているので、通常画像との信号レベルのアンバランス
を縮小でき、従ってハレーション等の発生を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の蛍光観察装置の全体構成図。

【図２】正常部と病変部の場合における蛍光強度分布の
１例を示す特性図。

【図３】第１実施例の動作説明用のタイミングチャー
ト。

【図４】本発明の第２実施例の蛍光観察装置の全体構成
図。

【図５】第２実施例の動作説明図。

【図６】光源選択手段の１例を示す説明図。

【図７】光源選択手段の他の例を示す説明図。

【図８】波長選択手段の具体例を示す説明図。

【図９】本発明の第３実施例の蛍光内視鏡装置の構成を
示す構成図。

【図１０】縫合部の代謝状況の診断に適した内視鏡シス
テムの構成図。

【図１１】図１０の変形例を示す構成図。

【図１２】従来例の蛍光観察装置の全体構成図。

【符号の説明】

１…蛍光観察装置 ２…光源装置 ３…組織 ４…撮像装置 ５…２次元ロックインアンプ ６…画像処理装置 ７…タイミングコントローラ ８…モニタ ９…レーザ １０…チョッパ １１…キセノンランプ １２…第１のフィルタ １３…回転シャッタ １４…ダイクロイックミラー １６…対物レンズ １７…第２のフィルタ １８…ＣＣＤ １９…ビデオプロセッサ ２１…マルチプレクサ ２２ａ，２２ｂ…フレームメモリ ２３…差分回路 ２４…積分回路 ２６、２７…フレームメモリ ２９…演算回路 ３０…スーパインポーズ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通常の照明光による観察像と、励起光に
   よる励起に基づく蛍光像の両方を同時あるいは、時分割
   で切換えて表示できる蛍光観察装置において、 前記照明光と励起光を時分割で照射する光照射手段と、 前記照明光又は励起光が照射される対象物側からの反射
   光或は蛍光による観察像又は蛍光像のいずれかを、選択
   する選択手段と、 前記選択手段で選択された像を、前記光照射手段と同期
   して撮像する撮像手段と、 前記撮像手段により撮像した画像を差分あるいは積分あ
   るいはその両方を行う画像処理手段と、 前記光照射手段と選択手段と、撮像手段及び画像処理手
   段を同期制御する制御手段と、 を有することを特徴とする蛍光観察装置。