JPH11223726A

JPH11223726A - 蛍光用フィルタ及び蛍光観察内視鏡装置

Info

Publication number: JPH11223726A
Application number: JP10304467A
Authority: JP
Inventors: Koichi Furusawa; 宏一古澤
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 1999-08-17

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、蛍光用フィルタが、４６０nm〜５６０nmの波長領域
の光を５０％以上の透過率で透過し、４８０nm以下の波
長の光，及び５７０nm以上の波長の光を０．１％以下の
透過率で透過し、透過率の半値幅が７０nmとなっている
ので、生体の正常部位の蛍光強度と生体の異常部位の蛍
光強度との差が比較的大きい帯域での自家蛍光成分から
なる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
光を透過させる蛍光用フィルタ，及びその蛍光用フィル
タを有する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
蛍光強度及び波長は正常な生体組織と異常な生体組織と
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)の蛍光強度分布を示す
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
の照明光学系と、この励起光によって生体組織から発せ
られる自家蛍光を観察するための観察光学系とを備えて
いる。観察光学系は、励起光を生体組織に照射した際に
生体組織から観察光学系へ入射した光のうち励起光をカ
ットし自家蛍光のみを透過して観察部へ導く蛍光用フィ
ルタを有している。そして、観察部へ導かれた自家蛍光
は、観察部によって、例えばモニタに生体の蛍光観察像
として表示される。

【０００４】図４は、生体の正常部位から発せられる自
家蛍光と生体の異常部位から発せられる自家蛍光とにつ
いて、波長と蛍光強度との関係を夫々示すグラフであ
る。図４に示すように、生体から発せられる自家蛍光
は、約４８０nm〜約６００nmの波長領域において顕著に
現れる。この点に鑑み、従来における蛍光用フィルタ
は、図５に示すように、約４８０nm〜約６００nmの波長
領域の光を透過する構成となっていた。

【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には以下の問題があった。即ち、従
来の蛍光観察内視鏡装置によると、蛍光用フィルタを透
過した約４８０nm〜約６００nmの光に基づく蛍光観察像
が例えばモニタに表示されるが、図４のグラフに示すよ
うに、約５５０nm〜約６００nmの波長領域(後半部)にお
ける正常部位の蛍光強度と異常部位の蛍光強度との差
は、約４８０nm〜約５５０nmの波長領域(前半部)に比べ
て小さくなっている。

【０００６】このため、従来の蛍光観察内視鏡装置によ
る蛍光観察像は、上述した後半部における自家蛍光成分
によって、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
のできる蛍光用フィルタ，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、被写体となる生体組織とその像を観察
するための観察部との間に配置され、前記生体組織に対
して励起光が照射されこの生体組織から自家蛍光が発せ
られた際に前記観察部に向けて伝達される光のうち励起
光成分を遮光し自家蛍光成分を透過する蛍光用フィルタ
であって、４９０nm〜５６０nmの波長領域の光に対する
透過率が５０％以上であり、４８０nm以下の波長の光，
及び５７０nm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７０nmであることを特徴
とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、蛍光用フィルタ
が４６０nm〜５６０nmの波長領域の光を５０％以上の透
過率で透過し、４８０nm以下の波長の光，及び５７０nm
以上の波長の光を０．１％以下の透過率で透過するの
で、従来の蛍光用フィルタが透過させていた生体の正常
部位の蛍光強度と生体の異常部位の蛍光強度との差が比
較的小さい５７０nmより大きい波長の光をカットでき
る。従って、正常部位の蛍光強度と異常部位の蛍光強度
の差が大きい波長領域の光で蛍光観察像を得ることがで
きるので、蛍光観察像における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まる。

【００１０】ところで、蛍光用フィルタが透過する光の
透過率の半値幅は、狭くしすぎると、蛍光観察像の光量
が落ちてしまう。逆に半値幅を広くしすぎると、蛍光観
察像が全体として明るくなってしまい、正常部位と異常
部位とのコントラストが低下するおそれがある。そこ
で、透過率の半値幅は７０nmとする。

【００１１】請求項２の発明は、被写体となる生体組織
とその像を観察するための観察部との間に配置され、前
記生体組織に対して励起光が照射されこの生体組織から
自家蛍光が発せられた際に前記観察部に向けて伝達され
る光のうち自家蛍光の波長領域の光のみを透過する蛍光
用フィルタを有し、この蛍光用フィルタを透過した光か
ら生体の蛍光観察像を得る蛍光観察内視鏡装置であっ
て、前記蛍光用フィルタが４９０nm〜５６０nmの波長領
域の光に対して５０％以上の透過率を有し、４８０nm以
下の波長の光，及び５７０nm以上の波長の光に対して
０．１％以下の透過率を有し、７０nmの透過率の半値幅
を有することを特徴とする。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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、自家蛍光の励起光成分を
透過させ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、約３８０nm〜約４８０nmの波長領域の励
起光のみが照明光として入射される。

【００２０】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
３１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。また、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。

【００２１】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。

【００２２】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、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、
自家蛍光成分の波長領域の光のみを透過させる。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】〔蛍光用フィルタの構成〕次に、本実施形
態による蛍光用フィルタ３５の構成を説明する。蛍光用
フィルタ３５は、生体から発せられる自家蛍光のうち生
体の正常部位の蛍光強度と正常の異常部位の蛍光強度と
の差が比較的大きい波長領域の光(図４参照)のみを抽出
すべく、主として約４８０nm〜約５６０nmの波長領域の
光を、自家蛍光の波長領域の光として透過し、特に４９
０nm〜５６０nmの波長領域の光を５０％以上の透過率で
透過する構成となっている。また、この蛍光用フィルタ
３５は、４８０nm以下の波長の光，及び５７０nm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。

【００２８】上述した蛍光用フィルタ３５は、基板をな
す白板ガラス(屈折率１．４７４)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２４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２８層の膜からなる。
図３は、本実施形態による蛍光用フィルタ３５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、約３８０nm〜約４
８０nmの波長領域の光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、ＬＧＦＢ
１７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、生体組織から自家蛍光が発せら
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。即ち、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に入射される。蛍光用フィルタ３５は、
入射した光のうち、約４９０nm〜約５６０nmの波長領域
の光を透過させることで、励起光成分を除去する。続い
て、蛍光用フィルタ３５を透過した光，即ち自家蛍光成
分は、反射ミラー３３によって反射され、結像光学系３
３ａ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ＣＣＤ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】このとき、モニタ５０に表示される蛍光観
察像は、主として蛍光用フィルタ３５を透過した約４９
０nm〜約５６０nmの波長領域における自家蛍光成分で構
成され、生体の正常部位と生体の異常部位との間におけ
る蛍光強度の差が比較的小さい自家蛍光成分(５６０nm
よりも長い波長の自家蛍光成分)の割合が従来に比べて
低くなっている。このため、蛍光観察像における生体組
織の正常部位と異常部位との間のコントラストが従来に
比べて高くなる。従って、モニタ５０の観察者は、適正
に生体の異常部位の有無を判定することができる。即ち
生体の疾患の有無を診断することができる。

【００３９】〔実施形態の効果〕本実施形態によると、
蛍光用フィルタ３５が４９０nm〜５６０nmの波長領域の
光を主として透過し、５７０nm以上の波長の光の透過率
が０．１％以下となっているので、従来の蛍光用フィル
タ(図５参照)が透過させてしまう５７０nmよりも長い波
長の光がほぼ遮光される。このため、蛍光観察像は、主
として生体の正常部位と生体の異常部位との間における
蛍光強度の差が比較的大きい帯域の自家蛍光成分で構成
される。

【００４０】従って、蛍光観察内視鏡装置によって得ら
れる生体の蛍光観察像は、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従来に比べて高めた
ものとなる。これによって、蛍光観察像の観察者が従来
に比べて容易に生体の異常部位の有無，即ち疾患の有無
を判定することが可能となる。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
透過特性を有する蛍光用フィルタを得るべく、蒸着膜を
基板たる白板ガラスに形成することによって蛍光用フィ
ルタ３５を構成したが、蛍光用フィルタ３５に上述した
分光透過特性を設定し得る限り、基板の材質，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、蛍光用フィルタ３５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】本発明による蛍光用フィルタ，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に示した蛍光用フィルタの分光透過特性を
示すグラフ

【図３】図１に示した蛍光用フィルタの構成を示す表

【図４】生体から発せられる蛍光強度と波長との関係を
示すグラフ

【図５】従来の蛍光用フィルタの分光透過特性を示すグ
ラフ

【符号の説明】

３５蛍光用フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体となる生体組織とその像を観察する
ための観察部との間に配置され、前記生体組織に対して
励起光が照射されこの生体組織から自家蛍光が発せられ
た際に前記観察部に向けて伝達される光のうち励起光成
分を遮光し自家蛍光成分を透過する蛍光用フィルタであ
って、４９０nm〜５６０nmの波長領域の光に対する透過率が５
０％以上であり、４８０nm以下の波長の光，及び５７０
nm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７０nmであることを特徴とする蛍
光用フィルタ。
【請求項２】被写体となる生体組織とその像を観察する
ための観察部との間に配置され、前記生体組織に対して
励起光が照射されこの生体組織から自家蛍光が発せられ
た際に前記観察部に向けて伝達される光のうち自家蛍光
の波長領域の光のみを透過する蛍光用フィルタを有し、
この蛍光用フィルタを透過した光から生体の蛍光観察像
を得る蛍光観察内視鏡装置であって、前記蛍光用フィルタが４９０nm〜５６０nmの波長領域の
光に対して５０％以上の透過率を有し、４８０nm以下の
波長の光，及び５７０nm以上の波長の光に対して０．１
％以下の透過率を有し、７０nm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。