JPH11223725A - 励起光用フィルタ及び蛍光観察内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生体の正常部位と生体の異常部位との間におけ
るコントラストを高めた蛍光観察像を得ることができ、
生体の正常／異常の判定を従来に比べて適正に行うこと
ができる蛍光用フィルタ，及び蛍光観察内視鏡装置を提
供する。 【解決手段】本発明による蛍光観察内視鏡装置によれ
ば、励起光用フィルタが照明光のうち、４２５nm〜４５
５nmの波長領域の光に対し５０％以上の透過率を有し、
４１５nm以下の波長の光，及び４６５nm以上の波長の光
に対し０．１％以下の透過率を有し、３０nmの透過率の
半値幅を有するので、約４４０nmの励起光を照射した場
合に最も強い蛍光を放つ生体内因性物質による自家蛍光
成分を多く含んだ生体の蛍光観察像を得ることができ、
この蛍光観察像では、生体の正常部位と異常部位とのコ
ントラストが従来に比べて高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の波長領域の
光を透過させる励起光用フィルタ，及びその励起光用フ
ィルタを用いた蛍光観察内視鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体組織には特定波長領域の励起
光照射によって蛍光を発する複数の生体内因性物質が含
まれていることが知られており、生体内因性物質による
蛍光の蛍光強度及び波長は正常な生体組織と異常な生体
組織との間で異なることが確認されている。この点に鑑
み、生体組織から発せられる蛍光(自家蛍光)の強度分布
を示す蛍光観察像を取得し、この蛍光観察像から生体の
異常部位の有無を判定することが試みられている。そし
て、蛍光観察像を取得する装置として蛍光観察内視鏡装
置が知られている。

【０００３】一般に、蛍光観察内視鏡装置は、被写体と
しての生体組織に所定波長領域の励起光を照射するため
の照明光学系を備えている。照明光学系には、光源ラン
プと、この光源ランプから射出された照明光のうち励起
光のみを透過する励起光用フィルタとが、備えられてい
る。光源ランプから射出された照明光は、励起光用フィ
ルタを透過することによって、所定波長領域の励起光と
なる。この励起光が生体組織に照射されると、生体組織
から所定波長領域の自家蛍光が発せられる。そして、こ
の際における生体の様子が例えばモニタに表示されるこ
とによって、生体の蛍光観察像が取得される。

【０００４】ところで、近年では、生体内因性物質の一
つであるリボフラビンに着目し、このリボフラビンによ
る蛍光の蛍光強度を観察することで、生体の正常／異常
を判定しようとする試みがなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
蛍光観察内視鏡装置を用いてリボフラビンによる蛍光の
蛍光強度分布を得ようとすると、以下の問題が生じてい
た。即ち、リボフラビンによる蛍光は、約４４０nmの励
起光を照射した際に最も強く発せられるが元々励起光に
比べて微弱な光である。これに対し、従来の蛍光観察内
視鏡装置における励起光用フィルタは、図４に示すよう
に、約３８０nm〜約４９０nmの透過波長領域を持たせて
構成されている。

【０００６】このため、従来の蛍光観察内視鏡装置によ
ると、リボフラビンによる蛍光の励起に不要な波長領域
の光が生体に照射される。これによって、不要な生体内
因性物質からの蛍光が必要とされる蛍光とともに蛍光観
察内視鏡装置に導入されてしまう。これより、従来の蛍
光観察内視鏡装置によって得られた蛍光観察像では、不
要な生体内因性物質からの蛍光によって、生体の蛍光観
察像が全体的に明るくなってしまい、生体の正常部位と
異常部位との間におけるコントラストが低くなってしま
っていた。従って、蛍光観察像の観察者による生体の正
常／異常の判定が困難となっていた。

【０００７】本発明は上述した問題に鑑みなされたもの
であり、生体の正常部位と生体の異常部位との間におけ
るコントラストを高めた蛍光観察像を得ることができ、
生体の正常／異常の判定を従来に比べて適正に行うこと
のできる励起光用フィルタ，及び蛍光観察内視鏡装置を
提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
を解決するために以下の構成を採用する。すなわち、請
求項１の発明は、照明光を発生させる光源ランプと被写
体となる生体組織の間の照明光路中に配置され、前記照
明光のうち前記生体組織から自家蛍光を発生させる波長
の励起光のみを透過する励起光用フィルタであって、４
２５nm〜４５５nmの波長領域の光に対する透過率が５０
％以上であり、４１５nm以下の波長の光，及び４６５nm
以上の波長の光に対する透過率が０．１％以下であり、
透過率の半値幅が３０nmであることを特徴とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、励起光用フィル
タが４２５nm〜４５５nmの波長領域の光を他の波長領域
の光よりも多く透過し、この波長領域の以外の光を殆ど
透過しないので、約４４０nmの励起光を照射した場合に
最も強い蛍光を放つ生体内因性物質についての適正な蛍
光観察像を得ることができる。

【００１０】請求項２の発明は、照明光を発生させる光
源ランプと被写体となる生体組織の間の照明光路中に配
置され、前記照明光のうち前記生体組織から自家蛍光を
発生させる波長の励起光のみを透過する励起光用フィル
タとを有し、励起光が前記生体組織に照射された際にお
ける蛍光観察像を得る蛍光観察内視鏡装置であって、前
記励起光用フィルタが４２５nm〜４５５nmの波長領域の
光に対して５０％以上の透過率を有し、４１５nm以下の
波長の光，及び４６５nm以上の波長の光に対して０．１
％以下の透過率を有し、３０nmの透過率の半値幅を有す
ることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 〔蛍光観察内視鏡装置の構成〕最初に、本実施形態によ
る蛍光観察内視鏡装置を説明する。図１は、蛍光観察内
視鏡装置の全体構成図である。図１において、蛍光観察
内視鏡装置は、大略して、内視鏡１０，光源部２０，及
び撮像部３０からなり、撮像部３０には、モニタ５０が
ビデオ切替装置４０を介して接続されている。

【００１２】内視鏡１０は、先端が内視鏡１０の先端部
をなす挿入部１１と、挿入部１１の基端にその一端が連
結された操作部１２と、操作部１２の外周面から延出す
るライトガイド連結管１３とを備えている。操作部１２
の他端には、内視鏡１０と撮像部３０とを接続する接眼
部１２ａが設けられている。また、ライトガイド連結管
１３の末端には、内視鏡１０と光源部２０とを接続する
コネクタ１３ａが設けられている。

【００１３】内視鏡１０内には、挿入部１１の先端から
操作部１２の他端に亘ってイメージガイドファイババン
ドル(以下、「ＩＧＦＢ」という)１４が配設されてい
る。また、挿入部１１の先端には、観察窓１８と、観察
窓１８を透過した光をＩＧＦＢ１４の入射端面において
被写体の像として収束させる対物光学系１５とが配置さ
れている。

【００１４】また、接眼部１２ａ内には、ＩＧＦＢ１４
の射出端面から射出された像を観察するための接眼レン
ズ１６が配置されている。但し、この接眼レンズ１６
は、撮像部３０を接眼部１２ａに接続した際には、ＩＧ
ＦＢ１４の射出端面の像を結像光学系３０ａとともにリ
レーし、撮像部３０内で結像させる。従って、観察窓１
８を透過した光は、対物光学系１５によって被写体の像
として結像され、ＩＧＦＢ１４を通じて接眼部１２ａへ
伝達され、接眼レンズ１６を介して撮像部３０に導かれ
る。

【００１５】また、内視鏡１０内には、コネクタ１３ａ
の末端から内視鏡１０の先端部(挿入部１１の先端)に亘
ってライトガイドファイババンドル(以下、「ＬＧＦ
Ｂ」という)１７が配設されている。ＬＧＦＢ１７の入
射端面は、コネクタ１３ａが光源部２０に接続される際
に、光源部２０内に向けて配置されている。一方、ＬＧ
ＦＢ１７の射出端面は、上述した対物光学系１５の光軸
と略垂直に配置されている。

【００１６】また、ＬＧＦＢ１７の射出端面の前方に
は、配光レンズ１９が配置されている。この配光レンズ
１９は、ＬＧＦＢ１７の射出端面からの照明光の光束径
を拡げ、対物光学系１５によってＩＧＦＢ１４の入射端
面に結像される被写体の範囲(撮像範囲)を照明する。

【００１７】光源部２０内のＬＧＦＢ１７の入射端面に
対向する位置には、キセノンランプを用いた光源ランプ
２１が配置されている。この光源ランプ２１は、白色光
を照明光として発する。光源ランプ２１から発せられた
照明光は、その背後に配置された反射鏡，及び光源ラン
プ２１の前方に設けられた集光レンズにより、ＬＧＦＢ
１７の入射端面に収束して入射される。

【００１８】光源ランプ２１とＬＧＦＢ１７の入射端面
との間における照明光路に沿った位置には、光源ランプ
２１から発せられた光のうち、リボフラビンを励起して
生体組織から自家蛍光を発生させる励起光成分を透過す
る励起光用フィルタ２２が、図示せぬソレノイドにより
照明光路に対して挿脱自在に配置されている。即ち、励
起光用フィルタ２２は、通常観察時には照明光路外に退
避し、蛍光観察時には照明光路内に挿入される。これに
よって、蛍光観察時におけるＬＧＦＢ１７の入射端面に
は、励起光のみが照明光として入射される。そして、こ
の励起光が被写体たる生体組織に照射されることによっ
て、生体組織から自家蛍光が発せられる。

【００１９】撮像部３０内には、上述した結像光学系３
０ａ及びこの結像光学系３０ａによって結像された被写
体の像を撮像する位置に、通常観察用のＣＣＤカメラ３
１が配置されている。このＣＣＤカメラ３１には、結像
光学系３０ａによって結像された被写体の通常観察像が
導入される。ＣＣＤカメラ３１と平行な位置には、蛍光
観察用のＣＣＤカメラ４１が配置されている。これらの
ＣＣＤカメラ３１及びＣＣＤカメラ４１は、ビデオ切替
装置４０にそれぞれ接続されている。

【００２０】通常観察用のＣＣＤカメラ３１と接眼レン
ズ１６との間には、接眼レンズ１６の光軸上に挿入され
ることによって接眼レンズ１６の光軸を折り曲げる反射
ミラー３２が、挿脱自在に設置されている。この反射ミ
ラー３２は、通常観察時には、接眼レンズ１６から射出
されてＣＣＤカメラ３１に入射する光の光路から退避し
た状態にあり、蛍光観察時には接眼レンズ１６側の縁に
設けられた図示せぬ回動軸を中心に所定角度回動するこ
とによって接眼レンズ１６の光軸に対して４５゜の角度
で交わり、接眼レンズ１６の光軸を９０゜の角度で折り
曲げる。

【００２１】反射ミラー３２によって折り曲げられた光
軸上には、その光軸に対して垂直に交わる状態で、約４
８０nm〜約５９０nmの透過範囲を有する蛍光用フィルタ
３５が配置されている。この蛍光用フィルタ３５は、反
射ミラー３２によって反射された光のうち、励起光成分
の光を除去する。

【００２２】また、蛍光用フィルタ３５を透過した光の
光路上には、蛍光用フィルタ３５を通過した光軸に対し
て４５゜の角度をなす状態で、反射ミラー３３が配置さ
れている。この反射ミラー３３によって反射された光の
光路上には、接眼レンズ１６とともにＩＧＦＢ１４の射
出端面の像をリレーする結像光学系３３ａ，及びこの結
像光学系３３ａによって結像された像の明るさを大幅に
増幅するためのイメージインテンシファイア(以下、
「Ｉ.Ｉ.」という)３４が、設置されている。

【００２３】このＩ.Ｉ.３４によって明るさが増幅され
た像，即ち被写体の自家蛍光による像は、Ｉ.Ｉ.３４の
射出側に配置された蛍光観察用のＣＣＤカメラ４１に対
し、Ｉ.Ｉ.３４とＣＣＤカメラ４１との間に配置された
図示せぬ結像光学系によって蛍光観察像として伝達され
る。

【００２４】ＣＣＤカメラ３１は、図示せぬ結像光学系
によって結像された通常観察像を撮像してビデオ信号を
生成し、このビデオ信号をビデオ切替装置４０に対して
出力する。また、ＣＣＤカメラ４１は、図示せぬ結像光
学系から伝達された蛍光観察像を撮像してビデオ信号を
生成し、このビデオ信号をビデオ切替装置４０に対して
出力する。

【００２５】ビデオ切替装置４０は、ＣＣＤカメラ３１
から入力されたビデオ信号とＣＣＤカメラ４１から入力
されたビデオ信号との何れか一方を選択し、選択したビ
デオ信号をモニタ５０へ転送する。モニタ５０は、ビデ
オ切替装置４０から入力されたビデオ信号に基づいて、
その画面に被写体の画像(生体組織の通常観察像又は生
体組織の蛍光観察像)を表示させる。 〔励起光用フィルタの構成〕次に、本実施形態による励
起光用フィルタ２２の構成を説明する。励起光用フィル
タ２２は、生体組織に含まれる生体内因性物質たるリボ
フラビンを対象として構成されている。このため、図２
に示すように、リボフラビンが最も強い蛍光を発する際
の励起光の波長(ピーク波長)である約４４０nmを中心と
した４２５nm〜４５５nmの光を、自家蛍光の励起光とし
て５０％以上の透過率で透過させる。

【００２６】また、励起光用フィルタ２２は、４１５nm
以下の波長の光，及び４６５nm以上の波長の光に対して
０．１％以下の透過率を有する構成となっている。さら
に、励起光用フィルタ２２は、透過率の半値幅を３０nm
とし、この半値幅がほぼ励起光の波長帯域となるように
構成されているが、これは、励起光の波長帯域を狭くし
すぎると、生体組織から発せられる自家蛍光の光量が減
少し、モニタ５０に表示される蛍光観察像が全体として
暗くなってしまうことを防止するためである。

【００２７】このような励起光用フィルタ２２を透過し
た４２５nm〜４５５nmの励起光が生体組織に照射される
と、生体組織内のリボフラビンによって、約４６０nm〜
約６００nmの波長領域の自家蛍光が、生体組織から発せ
られる。

【００２８】上述した励起光用フィルタ２２は、基板を
なす白板ガラスと、この白板ガラスの両面に夫々形成さ
れた蒸着膜とから構成されている。ここに、白板ガラス
の片面に形成された蒸着膜は、屈折率２．２４９の物質
と屈折率１．４８９の物質とを交互に蒸着することによ
って形成された４４層の膜からなる。また、白板ガラス
の他面に形成された蒸着膜は、屈折率２．２４９の物質
と屈折率１．４８９の物質とを交互に蒸着することによ
って形成された６３層の膜からなる。図３は、本実施形
態による励起光用フィルタ２２の各蒸着膜の詳細を示す
表である。

【００２９】〔蛍光観察内視鏡装置の動作〕次に、蛍光
観察内視鏡装置の動作を説明する。動作の前提として、
内視鏡１０の先端部(挿入部１１の先端)が生体内に挿入
され、観察を行うべき生体組織の近傍に配置されてお
り、且つ蛍光観察内視鏡装置の光源部２０，撮像部３
０，ビデオ切替装置４０，及びモニタ５０の電源が投入
されているものとする。

【００３０】最初に、通常観察時における蛍光観察内視
鏡装置の動作を説明する。通常観察を行う場合には、光
源部２０の励起光用フィルタ２２が光源ランプ２１の照
明光路外に退避した状態とされる。また、撮像部３０の
反射ミラー３２が、接眼レンズ１６から射出されてＣＣ
Ｄカメラ３１に入射する光の光路から退避した状態とさ
れる。

【００３１】光源部２０の電源が投入されると、光源ラ
ンプ２１から照明光(白色光)が発せられる。この照明光
は、ＬＧＦＢ１７，及び配光レンズ１９を介して生体組
織に照射される。すると、生体組織からの反射光が、観
察窓１８を透過し、対物光学系１５によって通常観察像
として結像され、ＩＧＦＢ１４，接眼レンズ１６を介し
て撮像部３０内に導入される。

【００３２】撮像部３０内では、結像光学系３０ａによ
って結像された通常観察像が、通常観察用のＣＣＤカメ
ラ３１によって撮像され、ビデオ信号に変換され、ビデ
オ切替装置４０に向けて出力される。このビデオ信号
は、ビデオ切替装置４０によってモニタ５０に転送され
る。そして、モニタ５０の画面には、生体の通常観察像
が表示される。

【００３３】次に、蛍光観察時における蛍光観察内視鏡
装置の動作を説明する。蛍光観察を行う場合には、光源
部２０の励起光用フィルタ２２が光源ランプ２１の照明
光路に挿入される。また、撮像部３０の反射ミラー３２
が、接眼レンズ１６の光軸に対して４５゜の角度で交わ
る状態とされる。

【００３４】光源部２０の電源が投入されると、光源ラ
ンプ２１から照明光(白色光)が発せられる。この照明光
は、励起光用フィルタ２２に照射される。すると、励起
光用フィルタ２２は、白色光のうち主として４２５nm〜
４５５nmの波長領域を励起光として透過させる。この励
起光は、ＬＧＦＢ１７の入射端面に入射し、ＬＧＦＢ１
７内を通じ、配光レンズ１９を介して生体組織に照射さ
れる。これによって、生体組織内のリボフラビンによっ
て、４６０nm〜６００nm程度の波長領域の自家蛍光が発
せられる。

【００３５】このとき、観察窓１８には、生体組織から
発せられた自家蛍光と、生体組織に対して照射された励
起光の反射光とが入射する。すなわち、励起光と自家蛍
光とからなる生体組織の像が対物光学系１５によって結
像され、ＩＧＦＢ１４を通じて接眼部１２ａへ伝達され
る。そして、ＩＧＦＢ１４の射出端面から射出された光
は、接眼レンズ１６を介して撮像部３０内へ導入され
る。

【００３６】撮像部３０内では、接眼レンズ１６から射
出された光は、反射ミラー３２によって反射され、蛍光
用フィルタ３５に入射され、励起光成分を除去した後、
反射ミラー３３によって反射され、結像光学系３３ａに
よって像を結ぶ。この蛍光観察像は、Ｉ.Ｉ.３４内で増
幅され、図示せぬ結像光学系を介して蛍光観察用のＣＣ
Ｄカメラ４１に伝達される。

【００３７】ＣＣＤカメラ４１に伝達された蛍光観察像
は、このＣＣＤカメラ４１によって撮像され、ビデオ信
号に変換され、ビデオ切替装置４０に対して出力され
る。ビデオ切替装置４０は、ＣＣＤカメラ４１から入力
されたビデオ信号をモニタ５０に対して転送する。モニ
タ５０は、入力されたビデオ信号に基づいて、その画面
に生体の蛍光観察像を表示する。

【００３８】〔実施形態の効果〕本実施形態によると、
励起光用フィルタ２２がリボフラビンから蛍光を発生さ
せるに適した４２５nm〜４５５nmの波長領域の光を主と
して透過する。このため、従来における励起光用フィル
タ(図４参照)が透過させていたリボフラビン以外の生体
内因性物質を励起する波長領域の光が生体組織に照射さ
れない。

【００３９】従って、モニタ５０に表示される蛍光観察
像は、ほぼリボフラビンによる蛍光強度分布を示すもの
となる。即ち、蛍光観察像が正常部位におけるリボフラ
ビンの蛍光強度と異常部位におけるリボフラビンの蛍光
強度を示すものとなる。このため、蛍光観察像における
正常部位と異常部位との間におけるコントラストが従来
に比べて高くなる。

【００４０】このように、本実施形態による蛍光観察内
視鏡装置によれば、従来に比べて正常部位と異常部位と
のコントラストを高めた適正な蛍光観察像を得ることが
でき、蛍光観察像の観察者が生体の異常部位の有無，即
ち疾患の有無を従来に比べて容易に判定することができ
る。従って、例えば早期癌(進行性の癌を含む)の診断や
癌の発生部位の特定が容易となる。

【００４１】なお、本実施形態では、図２に示した分光
透過特性を有する励起光用フィルタ２２を得るべく、蒸
着膜を基板たる白板ガラスに形成することによって励起
光用フィルタ２２を構成したが、励起光用フィルタ２２
に上述した分光透過特性を設定し得る限り、基板の材
質，及び蒸着膜の材質，種類，膜の層数等は、適宜設定
することができる。また、励起光用フィルタ２２は、蒸
着膜を基板の片面のみに形成することによって構成され
たものでも良い。

【００４２】

【発明の効果】本発明による励起光用フィルタ，及び蛍
光観察内視鏡装置によれば、生体の正常部位と生体の異
常部位との間におけるコントラストを高めた蛍光観察像
を得ることができ、生体の正常／異常の判定を従来に比
べて適正に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態による蛍光観察内視鏡装置の全体構
成図

【図２】図１に示した励起光用フィルタの分光透過特性
を示す図

【図３】図１に示した励起光用フィルタの構成を示す表

【図４】従来の励起光用フィルタの分光透過特性を示す
図

【符号の説明】

２２ 励起光用フィルタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光を発生させる光源ランプと被写体と
   なる生体組織との間の照明光路中に配置され、前記照明
   光のうち前記生体組織から自家蛍光を発生させる波長の
   励起光のみを透過する励起光用フィルタであって、 ４２５nm以上４５５nm未満の波長領域の光に対する透過
   率が５０％以上であり、４１５nm以下の波長の光，及び
   ４６５nm以上の波長の光に対する透過率が０．１％以下
   であり、透過率の半値幅が３０nmであることを特徴とす
   る励起光用フィルタ。
2. 【請求項２】照明光を発生させる光源ランプと被写体と
   なる生体組織との間の照明光路中に配置され、前記照明
   光のうち前記生体組織から自家蛍光を発生させる波長の
   励起光のみを透過する励起光用フィルタとを有し、励起
   光が前記生体組織に照射された際における生体の蛍光観
   察像を得る蛍光観察内視鏡装置であって、 前記励起光用フィルタが４２５nm以上４５５nm未満の波
   長領域の光に対して５０％以上の透過率を有し、４１５
   nm以下の波長の光，及び４６５nm以上の波長の光に対し
   て０．１％以下の透過率を有し、３０nmの透過率の半値
   幅を有することを特徴とする蛍光観察内視鏡装置。