WO2006004038A1

WO2006004038A1 - 光源装置及び蛍光観察システム

Info

Publication number: WO2006004038A1
Application number: PCT/JP2005/012202
Authority: WO
Inventors: Keiji Handa
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2006-01-12
Also published as: EP1769730A1; EP1769730A4

Abstract

　背景光の強度を抑制して、適正な明るさで蛍光観察ができるような励起光を発生する光源装置を提供する。　電子内視鏡には、撮像素子の前に励起光の殆どを遮断し、蛍光の波長を透過する蛍光観察用フィルタ３０が設けてあり、蛍光観察時には、光源装置から励起光照射用フィルタ２３Ｂを通した励起光が供給される。この励起光は、蛍光観察用フィルタ３０の光透過特性におけるカットオフ波長付近の狭い波長帯域において透過し、背景光として利用されるが、その透過光量を励起光全体の２％以下に制限した。

Description

明細書

光源装置及び蛍光観察システム

技術分野

[0001] 本発明は、蛍光観察するための光源装置、及び蛍光観察システムに関する。

背景技術

[0002] 近年、内視鏡装置は、医療用分野及び工業用分野で広く用いられている。上記内視鏡装置は、細長の内視鏡挿入部を体腔内に挿入することで、切開を必要とせずに体腔内の患部等の被検対象部位を診断し、必要に応じて処置具を挿入して治療処置を行うことができる。

[0003] 上記内視鏡装置は、被検対象部位の被写体像を上記内視鏡挿入部の先端部から対物光学系により取り込み、イメージガイド等を介して、または、イメージガイドを介することなく CCD (Charge Coupled Device)等の撮像素子に結像する。撮像素子により光電変換された信号は、カメラコントロールユニット（以下、 CCUと略記）において信号処理され、モニタの表示面に内視鏡画像が表示される。

[0004] 近年、内視鏡装置には、可視光を用いた通常の内視鏡観察に加えて、励起光を照射することにより蛍光観察を可能にした内視鏡装置がある。

このように蛍光観察を可能にした内視鏡装置の従来例として、照明系により被写体を照明する波長範囲と、撮像系による撮像波長範囲との重なりあう部分の波長範囲力最大でも 50nm内にある限り、撮像系は 5%以上の分光透過率に設定した主旨の内視鏡装置が提案されて!ヽる（例えば、特表平 11— 511369号公報参照)。

[0005] し力しながら、観察対象部位から発せられる蛍光の強度は、一般的に非常に微弱であるため、上述のように重なりあう部分での分光透過率が設定されていると、蛍光に対して励起光による背景光 (以下、背景照明光、或いはバックグラウンド光ともいう）のために、蛍光画像が埋もれてしまい、蛍光画像を適正な明るさで観察できなくなる可能性がある。

[0006] また、近年、一般に PDD (Photo Dynamics Diagnosis)と称せられる光力学的診断についての研究が種々なされている。この光力学的診断とは、腫瘍組織に蓄積しやすい蛍光剤を被写体に投与しておき、励起光を照射することによって、腫瘍組織に蓄積された蛍光剤力発せられる蛍光像を観察し、その蛍光像の有無や、形状を観察することにより、腫瘍部分を診断する技術である。

[0007] 腫瘍組織に蓄積して!/、る蛍光剤の蛍光と、励起光が正常組織に照射されたときの反射光とのコントラストを高めるために、蛍光励起波長域の光を透過させて高波長域の光を遮断するフィルタを光源側に設け、一部の反射光のみを透過させて低波長域の光を遮断するフィルタを撮像手段側に設けた蛍光観察システムが提案されている（例えば、特表平 11 511369号公報参照)。

[0008] この提案にぉヽては、光源側のフィルタの透過特性と、撮像手段側のフィルタと透過特性との重なり部分が正常組織力の反射光として検出される。しかし、検出された反射光は、フィルタの透過特性のばらつきにより明るさや色相が変化してしまい、所望のコントラストが得られなくなってしまうという問題があった。

[0009] 本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、背景光の強度を抑制して、適正な明るさで蛍光観察ができるような励起光を発生する光源装置を提供することを目的とする。

[0010] さらに、本発明は、フィルタの透過特性のばらつきによらず、常に安定した明るさや色相の反射光を検出することができ、蛍光と反射光とのコントラストを向上させることができる蛍光観察システムを提供することを目的とする。

発明の開示

課題を解決するための手段

[0011] 本発明の光源装置は、励起光を遮断する励起光遮断フィルタを備えた内視鏡に対して可視光と、蛍光観察用の励起光とを選択的に供給可能な光源装置であって、上記励起光遮断フィルタにおける透過波長領域内に、上記励起光を透過する背景照明用の励起光透過波長帯域が形成され、かつ上記励起光透過波長帯域における上記励起光の透過光量が上記励起光の全光量の 0%より大きくかつ 2%以下となる励起光を発生する励起光発生手段を設けたことを特徴とする。

[0012] また、本発明の蛍光観察システムは、蛍光物質を含有する被写体に対して励起光を照射して得られる蛍光像を表示する蛍光観察システムであって、励起光を含む照明光を発生させる光源と、光源と被写体との間に配置され、光源から出射された照明光には、励起光と、励起光とは離散した波長帯域のバックグラウンド光とを交互に透過させるフィルタ手段と、励起光により得られる被写体の蛍光像と、バックグラウンド光により得られる被写体のノックグラウンド光像とを撮像する撮像手段と、蛍光像とバックグラウンド光像とを同期化し、画像処理して蛍光画像として画像表示手段に表示させるために出力する画像処理手段とを具備することを特徴とする。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に係る光源装置を備えた内視鏡装置の全体構成を示す構成図。

[図 2]光源装置内の回転板のフィルタの構成を示す正面図。

[図 3]励起光照射用フィルタの透過率特性を蛍光観察用フィルタの透過率特性と共に示す特性図。

[図 4]撮像素子に設けられた光学フィルタの透過率特性を示す特性図。

[図 5]動作説明のための使用例を示す説明図。

[図 6]本発明の第 2の実施の形態に係る励起光照射用フィルタの透過率特性を蛍光観察用フィルタの透過率特性と共に示す特性図。

[図 7]第 2の実施の形態に係る変形例の励起光照射用フィルタの透過率特性を蛍光観察用フィルタの透過率特性と共に示す特性図。

[図 8]本発明の第 3の実施の形態に係る蛍光観察システム 51の全体構成を示すプロック図。

[図 9]回転フィルタ 65の構造を示す概略図。

[図 10]第 1のフィルタ組 67の透過特性の一例を示す図。

[図 11]第 2のフィルタ組 68と励起光カットフィルタ 24の透過特性の一例を示す図。発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

[0015] (第 1の実施の形態）

図 1から図 5は、本発明の第 1の実施の形態に係る。図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係る光源装置を備えた内視鏡装置の全体構成である。図 2は、光源装置内の回転板のフィルタの構成である。図 3は、励起光照射用フィルタの透過率特性を蛍光観察用フィルタの透過率特性と共に示す特性図である。図 4は、撮像素子に設けられた光学フィルタの透過率特性を示す特性図である。図 5は、本発明の第 1の実施の形態における動作説明のための使用例を示す説明図である。

[0016] 図 1に示すように、本実施の形態に係る光源装置を備えた特殊光観察用の内視鏡装置 1は、体腔内に挿入される電子内視鏡 2と、この電子内視鏡 2に照明光を供給する光源装置 3と、電子内視鏡 2に内蔵された撮像手段に対する信号処理を行うカメラコントロールユニット（以下、 CCUと略記) 4と、この CCU4から出力される標準的な映像信号が入力されることにより、撮像手段で撮像された内視鏡画像を表示するモニタ 5とから構成される。

[0017] 電子内視鏡 2は、細長の挿入部 7と、この挿入部 7の後端に設けられた把持部を兼ねる操作部 8とを有し、この操作部 8からライトガイドケーブル 9及び信号ケーブル 10 が延出され、その末端のライトガイドコネクタ 11及び信号コネクタ 12は、それぞれ光源装置 3及び CCU4に接続される。なお、ライトガイドケーブル 9や信号ケーブル 10 を電子内視鏡 2から着脱自在な構造にしても良ヽ。

挿入部 11内に挿通された照明光を伝送するライトガイド 15は、操作部 8から延出されたライトガイドケーブル 9内を揷通され、ライトガイドコネクタ 11が光源装置 3に接続されること〖こより、光源装置 3から照明光が供給される。

光源装置 3内には図示しないランプ点灯回路力供給されるランプ点灯電源により点灯するキセノンランプ等のランプ 21が設けてあり、このランプ 21は、照明光として可視領域の光を発生する。

[0018] この光は、回転板 (或いは、ターレット板） 22に取り付けられ、図 2に示すような照明光路上に配置されるフィルタ 23A、 23Bの 1つのフィルタを通り、集光レンズ 24により集光されてライトガイド 15の入射端面に入射される。入射端面に入射された光は、このライトガイド 15により挿入部 11の先端側に伝送される。つまり、挿入部 11の先端部 16の照明窓に取り付けられたライトガイド先端面に伝送される。そして、その先端面から出射され、患部等の被写体を照明する。

[0019] この回転板 22は、モータ 25により回転自在に保持され、モータ 25の駆動を制御するモータ制御回路 (或いは、回転板制御回路） 26により、照明光路上に配置されるフィルタが選択設定される。

[0020] この回転板 22には図 2に示すように、例えば遮光製の円板における回転方向に設けた 2つの窓に可視光を透過する可視光照射用フィルタ 23Aと、励起光を照射する励起光照射用フィルタ 23Bとが取り付けてある。

[0021] 可視光照射用フィルタ 23Aは、略 380nm〜700nmの可視光の波長域を透過する通常光観察用フィルタである。また、励起光照射用フィルタ 23Bは、励起光のピーク波長に合わせたピーク値を持ち、上記ピーク値を含む透過波長幅が 15nm以上の光を透過する蛍光観察時に用いられる励起光用フィルタである。

[0022] この励起光照射用フィルタ 23Bは、より具体的には図 3に示すように例えば 410nm でその透過率がピークとなり、その透過波長域は、 15nm以上であり、後述する電子内視鏡 2側の励起光カットフィルタとして機能する蛍光観察用フィルタ 30の特性に合わせて設定されている。

[0023] 挿入部 11の先端部 16における照明窓に隣接する観察窓には、対物レンズ 27が取り付けてあり、照明された患部等の被写体の光学像を結ぶ。その結像位置には、撮像素子として例えば電荷結合素子（以下、 CCDと略記） 28が配置され、結像された光学像は、 CCD28により光電変換される。

[0024] この CCD28の撮像面には、可視光の照明光の場合において、カラー撮像ができるように光学的に色分離する光学フィルタとして例えばカラーモザイクフィルタ 29が配置されている。

[0025] また、この CCD28の撮像面と対物レンズ 27との間には、蛍光観察する場合における励起光を遮断し、かつ蛍光の波長帯域を透過して蛍光観察するための蛍光観察用フィルタ (或いは、励起光カットフィルタ） 30が配置されている。この蛍光観察用フィルタ 30の分光特性を図 3に示す。

[0026] この蛍光観察用フィルタ 30は、励起光ピークの波長を含まず、蛍光波長域（図 3の符号 31に示す)を含み、かつ励起光によるピーク波長の周辺側の一部の波長域を含むような透過域を持つフィルタである。

[0027] つまり、蛍光のみの波長域を透過域とすると、形状等の把握がしにくいので、励起光における蛍光波長域 31とは異なる微弱な光強度の部分を透過させて背景光として利用する。

[0028] この場合の背景光の波長帯域は、励起光照射用フィルタ 23Bにおける遮断波長付近となる長波長側の裾部分と、蛍光観察用フィルタ 30の短波長側の裾部分とが重なり合う重なり部 32により形成される。

[0029] この重なり部 32の波長幅は、例えば 0より大きく 50nm以内で、重なり部 32での全透過光量は、励起光照射用フィルタ 23Bを通して発せられる励起光の全透過光量に対してその 2%以下に設定されている。

[0030] このように本実施の形態においては、電子内視鏡 2の撮像手段に設けられた励起光遮断フィルタとしての機能を持つ蛍光観察用フィルタ 30に、励起光照射用フィルタ 23Bにより照射される励起光の 2%以下の光量のみが透過するように設定してあるので、蛍光観察用フィルタ 30により蛍光観察する場合の背景光の強度が大きくなり過ぎることを有効に防止できるようにしていることが特徴となっている。また、本実施の形態では、励起光を通す波長帯域を、 0より大きく例えば 50nm以内に設定して、蛍光観察する波長帯域側に影響を及ぼさな、ようにして、る。

[0031] 換言すると、光源装置 3は、撮像側に設けた励起光遮断フィルタにおける透過波長領域内の遮断波長付近に、励起光を透過する 0より大きくかつ 50nm以内の背景照明用の励起光透過波長帯域が形成され、かつ励起光透過波長帯域における励起光の透過光量が上記励起光の全光量の 2%以下となる励起光を発生する励起光発生手段を備えている。

[0032] この場合、光源装置 3において上記のような特性の励起光を発生するようにしているが、発生される励起光に対して、電子内視鏡 2の蛍光観察用フィルタ 30側の特性を、上記のように設定しても良い。

なお、本実施の形態に係る電子内視鏡 2においては、可視光の照明状態においては、カラー撮像が行えるように CCD28に取り付けたカラーモザイクフィルタ 29は、例えば図 4に示すような R, G, Bの各波長を透過する R. G, Bフィルタ 29r、 29g、 29b 力もなる。この場合、 Bフィルタ 29bは、図 4に示すように蛍光観察用フィルタ 30により、その合成の透過帯域が長波長側の一部に狭められる。このため、本実施の形態においては、可視光の照射時における通常観察モードにぉ、ては、後述するように Bの色信号に対するゲインを増大させる制御を行うようにしている。

[0033] CCD28は、電子内視鏡 2内を揷通された信号線と接続されており、信号コネクタ 1

2を CCU4に接続することにより、 CCU4内に設けた CCDドライバ 41力らの CCDドライブ信号が CCD28に印加される。

[0034] CCD28で光電変換された撮像信号は、 CCU4内のプリプロセス回路 42に入力される。そして、増幅された後、相関二重サンプリング処理などが行われ、撮像信号からベースバンドの信号成分が抽出された後、色分離回路 43に入力され、この色分離回路 43により R, G, Bの色信号に分離される。

[0035] 色分離回路 43の出力信号は、アンプ部 44に入力される。このアンプ部 44は、通常観察モード時には、 Bの色信号に対しては、他の色信号よりも大きなゲインに設定できるようにしている。アンプ部 44のゲイン制御は、 CPU45が行う。

[0036] アンプ部 44の出力信号は、 AZD変換回路 46に入力され、この AZD変換回路 46 によりデジタルの色信号に変換される。

[0037] この色信号は、メモリ 47に入力され、このメモリ 47に色成分の画像データが一時格納される。このメモリ 47への書き込み及び読み出しの動作は、 CPU45により制御される。

[0038] メモリ 47から読み出された信号は、ポストプロセス回路 48を経てモニタ 5に出力される。

また、例えば、電子内視鏡 2の操作部 8には、観察モード切り替えスィッチ 49が設けてあり、この観察モード切り替えスィッチ 49による操作信号は、 CPU45〖こ入力される。

例えば通常観察モードに設定されている場合においては、 CPU45は、光源装置 3 が可視光をライトガイド 15に供給するように回転板制御回路 26を制御する。この場合、回転板制御回路 26は、 CPU45からの制御信号により、照明光路中に可視光照射用フィルタ 23Aが配置されるようにモータ 25の回転量を制御する。

[0039] 一方、通常観察モードの設定状態において、術者等のユーザが、観察モード切り替えスィッチ 49を操作して、蛍光観察モードに切り替えると、その操作信号力 SCPU4

5に入力される。そして、 CPU45は、回転板制御回路 26を制御し、回転板制御回路

26は、 CPU45からの制御信号により、照明光路中に励起光照射用フィルタ 23Bが配置されるようにモータ 25の回転量を制御する。

[0040] なお、電子内視鏡 2には、図 5に示すような処置具を揷通可能とするチャンネル 50 を有し、処置具を揷通して病変組織を切除等の処置を行うこともできる。

[0041] このような構成による内視鏡装置 1による作用を、例えば病変部に薬剤を投与して蛍光観察する場合の例で説明する。

[0042] 図 5に示すように腫瘍部 51として例えば膀胱癌の癌組織を検査し、治療する場合には、術者は、例えば 5— ALA(5-Aminolevulinic acid)の水溶液を膀胱内に 1時間〜

2時間溜めておく。

すると、 5— ALAは、投与された後、 Protoporphyrin IXに変化し、腫瘍部 51に蓄積する。そして、このように Protoporphyrin IXが腫瘍部 51に蓄積されている間に、例えば図 5では図示していない切除用の電極や操作用ハンドル等を備えたレゼクトスコープにより、腫瘍部 51を剥離する処置を行う。

[0043] この場合、レゼタトスコープの光学視管 (或いは、ビデオ光学視管）として電子内視鏡 2を使用し、図 5に示すようにこの電子内視鏡 2の観察下で、図示しない切除用の電極を操作して腫瘍部 51を切除する。

この切除を行う場合には、通常観察モードから蛍光観察モードに切り替える。すると、上述したように CPU45の制御下において、光源装置 3の照明光路中には、可視光照射用フィルタ 23A力も励起光照射用フィルタ 23Bが配置されるように切り替えられて、蛍光観察モードの状態となる。

この状態においては、励起光照射用フィルタ 23Bを透過した光は、 410nmにその透過率がピークとなるピーク波長の励起光となり、この励起光が腫瘍部 51付近に照射される。

[0044] 5— ALAが投与されて化学変化を起こし、 Protoporphyrin IXの状態で腫瘍観察した場合には、その部分は 630nmで蛍光を発生する。

本実施の形態の光源装置 3においては、電子内視鏡 2の撮像手段に設けられた蛍光観察用フィルタ 30を透過して CCD28に励起光が入射される光量が、励起光全体の 2%以下 (但し、 0より大）になるように、励起光を発生する構成にしている。従って、背景光の強度のために蛍光により撮像した蛍光画像のコントラスト等が不鮮明になること等を有効に防止でき、観察し易い蛍光画像が得られる。

また、本実施の形態によれば、観察し易い適切な蛍光画像を得ることができると共に、背景光により腫瘍部 51等の輪郭等の把握もできる。従って、腫瘍部 51を切除する操作を円滑に行うことができる。

[0045] 特に、蛍光波長域 31と重なり部 32とを色分離できないような場合においては、従来例では背景光のために蛍光の画像情報が埋もれてしまい易くなるが、本実施の形態によれば、重なり部 32による背景光の光量を抑制しているので、そのような場合においても、埋もれてしまうことを軽減して、より観察し易い蛍光画像が得られることになるなお、蛍光波長域 31と重なり部 32との波長帯域がある程度以上異なっている場合には、色分離フィルタとしてのカラーモザイクフィルタ 29により両者を光学的に色分離できる。従って、 CCU4において、両者を異なる色で表示する信号処理、または同じ色で合成して表示する処理を行うこともできる。

つまり、ユーザにより蛍光画像と背景光による背景画像とを識別し易い状態に表示したり、合成して腫瘍部 51等の輪郭を識別しやすいように表示することもできる。

[0046] なお、蛍光観察により、蛍光を発生する腫瘍部 51が、例えば切除すべきレベル以上で観察されると術者が判断した場合には、その腫瘍部 51を引き続いて切除する処置を行うこともできる。

この場合には、通常観察モードに切り替え、術者は、チャンネル 50内に切除用の処置具を揷通して、その処置具により腫瘍部 51を切除する処置を行うことができる。以上説明したように本実施の形態の光源装置 3によれば、背景光の強度が大きくなり過ぎることを防止して蛍光観察に適した励起光を発生できる。

また、本実施の形態の内視鏡装置 1によれば、背景光の強度が大きくなり過ぎることなぐ観察に適した蛍光画像が得られると共に、励起光による背景画像により輪郭等の把握の機能を確保できる。

[0048] つまり、本実施の形態の内視鏡装置 1によれば、蛍光観察時における蛍光と、励起光による背景光とのバランスをより適切に確保できる。

[0049] なお、上述の説明おいては、内視鏡として電子内視鏡 2の場合で説明したが、光学式内視鏡の接眼部に撮像手段を内蔵したテレビカメラを装着したテレビカメラ装着式内視鏡の場合にも適用することができる。この場合にも、同様の効果が得られる。

[0050] また、電子内視鏡 2は、挿入部 7が軟性の軟性内視鏡でも、硬性の硬性内視鏡のいずれでも良い。同様にテレビカメラ装着式内視鏡の場合においても、光学式内視鏡は、挿入部が軟性の軟性内視鏡でも、硬性の硬性内視鏡のいずれでも良い。

[0051] なお、本実施の形態では、励起光透過波長帯域における励起光の透過光量が上記励起光の全光量の 2%以下となる励起光を発生する励起光発生手段を形成しているので、重なり部 32の波長幅を、 0より大きく 50nm以内に制限しないで、単に On mより大きくしたものでも良い。

[0052] (第 2の実施の形態）

次に、本発明の第 2の実施の形態を図 6を参照して説明する。本実施の形態を備えた内視鏡装置は、図 1と同様の構成であり、光源装置 3に内蔵された励起光照射用フィルタ 23Bは、図 3に示した特性とは一部異なる特性に設定している。

つまり、本実施の形態の光源装置における励起光照射用フィルタ 23Bは、図 6に示すような特性に設定して、る。

この励起光照射用フィルタ 23Bは、透過率が最大となるピーク波長は、第 1の実施の形態と同様であるが、長波長側の裾部分の特性が第 1の実施の形態と異なっている。つまり、背景光に用いられる部分の透過率が小さぐかつ透過波長特性がブロードな波長帯域になっている。

[0053] この場合においても、蛍光観察用フィルタ 30の短波長側の裾部分との重なり合う重なり部 32におけるその波長帯域は、 50nm以内であり、かつ重なり部 32による透過光量は、励起光の全光量における 2%以下である。

[0054] その他の構成は、第 1の実施の形態とほぼ同等である。また、本実施の形態は、第

1の実施の形態と同様の作用となる。 [0055] さらに本実施の形態においては、励起光照射用フィルタ 23Bと蛍光観察用フィルタ 30との製造上の特性にばらつきがあっても、励起光照射用フィルタ 23Bにおける蛍光観察用フィルタ 30との重なり部 32の透過率特性が小さぐかつブロードな波長域に跨っているので背景光の光量に及ぼす影響を低減ィ匕できる。

[0056] なお、本実施の形態における変形例として、図 7に示すようにさらに蛍光観察用フィルタ 30における短波長側の裾部分の透過率特性を、図 6に示した励起光照射用フィルタ 23Bの場合のように透過率特性が小さぐかつブロードな波長帯域に跨がるようにしても良い。

[0057] この場合には、本実施の形態の場合よりもさらに励起光照射用フィルタ 23Bと蛍光観察用フィルタ 30との製造上の特性にばらつきがあっても、背景光の光量に及ぼす影響を低減化できる。

[0058] つまり、本実施の形態及びその変形例によれば、励起光照射用フィルタ 23Bと蛍光観察用フィルタ 30との製造上の特性にばらつきがあっても、背景光の光量に及ぼす影響を低減化できる。

[0059] (第 3の実施の形態）

まず、図 8に基づき、本発明の第 3の実施の形態に係わる蛍光観察システム 51の全体構成について説明する。図 8は、本実施の形態に係わる蛍光観察システム 51の全体構成を説明するブロック図である。図 8に示すように、本実施の形態の蛍光観察システム 51は、撮像手段を備えた電子内視鏡 52と、電子内視鏡 52に照明光を供給する光源装置 53と、電子内視鏡 52から出力される撮像信号を信号処理して画像信号を生成する、画像処理手段としてのビデオプロセッサ 54と、ビデオプロセッサ 54から出力される画像信号を表示する、画像表示手段としての観察モニタ 55と、ビデオプ口セッサ 54から出力される画像信号を符号ィ匕し圧縮画像として保存する画像ファイリング装置 56とから構成されて、る。

[0060] 電子内視鏡 52は、体腔内に挿入される硬性鏡 57と、硬性鏡 57の基端側に着脱可能に連接されたカメラヘッド部 58とから構成されている。カメラヘッド部 58には、硬性鏡 57の図示しない対物レンズによって受光された被写体からの光を撮像して撮像信号を生成する、撮像手段としての CCD59が設けられている。また、硬性鏡 57の側端面からはライトガイドケーブル 60が延設されており、その一端は光源装置 53に接続されている。また、電子内視鏡 52には、硬性鏡 57の先端まで照明光を伝達するガラスファイバ束であるライトガイド 61が配置されている。ライトガイド 61は、硬性鏡 57、ライトガイドケーブル 60内を揷通され、光源装置 53に接続されており、光源装置 53から出射される照明光を硬性鏡 57の先端まで導光する。

[0061] 光源装置 53は、照明光である白色光を発生させるキセノンランプ 62を有する。キセノンランプ 62から射出された白色光は、その光路中に配置された熱線カットフィルタ 6 3を透過することで熱線が遮断された後、光量を制限する絞り装置 64を経て、フィルタ手段としての円板形状の回転フィルタ 65に入射される。回転フィルタ 65を透過することによって面順次光になされた照明光は、集光レンズ 66によって集光されてライトガイド 61の入射端に入射される。

[0062] ここで、回転フィルタ 65の構造と特性について、図 9から図 11を用いて説明する。

図 9は回転フィルタ 65の構造を説明する概略図、図 10は第一のフィルタ組 67の透過特性の一例を説明する図、図 11は第二のフィルタ組 68と励起光カットフィルタ 74 の透過特性の一例を説明する図である。図 9に示すように、回転フィルタ 65は、同心円状の外周側に通常観察用の第一のフィルタ組 67が配置され、同心円状の内周側に蛍光観察用の第二のフィルタ組 68が配置されており、観察モードに応じていずれ力のフィルタが選択され、照明光の光路上に挿入される。通常観察用の第一のフィルタ組 67は、 R1フィルタ 67rlと、 G1フィルタ 67glと、 B1フィルタ 67blとから構成され、各フィルタは例えば図 10に示すような透過特性を有している。すなわち、 R1フィルタ 67rlは 580nm— 720應の赤の波長帯域、 G1フィルタ 67glは 480nm— 620 nmの緑の波長帯域、 B1フィルタ 67blは 380nm— 520nmの青の波長帯域を透過するように、それぞれ設定されている。第一のフィルタ組 67を透過することで、照明光は、色再現に適した面順次光となる。

[0063] 一方、蛍光観察用の第二のフィルタ組 68は、励起光を発生させる 2枚の励起フィルタ 68el、 68e2と、バックグラウンド光を発生させるバックグラウンドフィルタ 68b2とから構成され、各フィルタは例えば図 11に示すような透過特性を有している。すなわち、励起フィルタ 68el、 68e2は 410nmを中心とする 385nm— 435nmの波長帯域、バックグラウンドフィルタ 68b2は 475nm— 525nmの波長帯域を透過するようにそれぞれ設定されて、る。このように離散的な分光特性を有する第二のフィルタ組 68を透過することで、照明光は 2バンドの狭帯域の面順次光になされる。

[0064] 上述のような構成と特性とを有する回転フィルタ 65は、回転フィルタ 65を照明光の光軸周りに回転させる回転フィルタモータ 69と共に、モード切替モータ 70によって照明光の光路と直交する方向（図 8の符号 Pの矢印で示す方向）に移動され、回転フィルタ 65に配置された第一のフィルタ組 67と第二のフィルタ組 68とのいずれかが選択的に光路上に挿入される。更に、光源装置 53は、キセノンランプ 62、絞り装置 64、回転フィルタモータ 69、及びモード切替モータ 70を駆動させるための電力を供給する電源 71と、回転フィルタモータ 69の動作を制御する制御回路 72とを備えている。

[0065] ライトガイド 61に入射された照明光は硬性鏡 57の先端面の図示しない照明窓を通り、被写体に照射される。通常観察モードにおいては、赤 (R)、緑 (G)、青 (B)の面順次の照明光が被写体に照射され、蛍光観察モードにおいては、励起光とバックグラウンド光との面順次の照明光が被写体に照射される。

[0066] 一方、カメラヘッド部 58には被写体力もの光を集光する対物光学系 73が設けられており、対物光学系 73の結像位置には CCD59が配置されている。 CCD59の先端側には、対物光学系 73との間に励起光カットフィルタ 74が挿入されており、被写体力もの反射光のうち 385nm— 435nmの励起光を遮断して蛍光を抽出する。励起光カットフィルタ 74は、図 11に示すように、 470nm以上の波長帯域を透過するように設定されており、励起フィルタ 68el、 68e2の透過特性と重ならないように設定されている。すなわち、バックグラウンドフィルタ 68b2を透過した光は励起光カットフィルタ 74 も透過することができるが、励起フィルタ 68el、 68e2を透過した光は励起光カツトフィルタ 74によって遮断される。回転フィルタ 65のそれぞれのフィルタを通過した照射光に対応する撮像信号は、 CCD59からビデオプロセッサ 54へ時系列で順次出力される。尚、時系列で出力される撮像信号は、通常観察モードにおいては R、 B、 Gの色信号となり、蛍光観察モードにおいては励起光の下で撮像された蛍光信号とバックグラウンド光の下で撮像されたバックグラウンド信号となる。

[0067] CCD59から光電変換されて出力される時系列の撮像信号は、ビデオプロセッサ 5 4に入力され、所定の範囲の電気信号 (例えば、 0〜1ボルト）に増幅するためのアンプ 81に入力される。このアンプ 81の出力信号は、プロセス回路 82に入力されて相関 2重サンプリングやノイズ除去などの処理が行われる。

[0068] プロセス回路 82から出力された撮像信号は、 AZD変翻 83に入力されてデジタルイ匕された画像信号に変換される。 AZD変 83から出力されたデジタルの画像信号は、ホワイトバランス回路（図 8においては W. Β.と示す） 84へ入力されて、ホヮイトバランス調整、すなわち、光学系の透過特性などの機材ばらつき (機種による差や個体差を含む)力生じた色調のばらつきを補正するために、基準となる白の被写体を撮像した場合に R、 G、 Bの各色信号のレベルが等しくなるように、各色信号に対してゲイン調整がなされる。

[0069] ホワイトバランス回路 84から出力された画像信号は、 1入力 3出力のセレクタ 85に入力される。時系列に送られてくる画像信号は、セレクタ 85によって R、 G、 Bの各色信号、もしくは励起フィルタ 68elを透過した励起光による蛍光信号、励起フィルタ 68 e2を透過した励起光による蛍光信号、バックグラウンド光信号に分離されて、順番に同時化メモリ 86、 87、 88へ入力され、読み出されるときに同時ィ匕される。同時化メモリ 86、 87、 88から出力された各信号は、画像処理回路 89へ入力されて、ガンマ補正処理、輪郭強調処理、色調調整処理などが行われる。

[0070] 画像処理回路 89から出力された各信号は、それぞれ DZA変換回路 90、 91、 92 へ入力されてアナログ信号へ変換され、観察モニタ 55及び符号ィ匕回路 93へ出力される。観察モニタ 55には、通常の白色光で照明及び撮像された内視鏡画像、もしくは励起光とバックグラウンド光とによって照明及び撮像された蛍光画像が表示される。 DZA変換回路 90、 91、 92で変換されたアナログ信号は、観察モニタ 55の他に符号ィ匕回路 43へも出力されて、符号化される。符号化された信号は、画像をフアイリングするデジタルフアイリング装置 56へ出力されて圧縮画像として保存される。

[0071] ビデオプロセッサ 54には、 CCD59を駆動させる CCDドライバ 94も設けられている。更に、ビデオプロセッサ 54には、光源装置 53の制御回路 72から回転フィルタ 65の回転に同期した同期信号を受信して、ビデオプロセッサ 54内の各回路へ動作タイミングを制御するタイミング信号を出力するタイミングジェネレータ（図 9においては T. G.と示す） 95も設けられている。

[0072] 本実施の形態においては、通常観察モードと蛍光観察モードとの二種類のモードで被写体を観察することができ、観察モードはカメラヘッド部 58に設けられたモード切替スィッチ 96により設定することができる。設定された観察モードは、モード切替スイッチ 96からビデオプロセッサ 54に設けられたモード切替回路 97へ出力される。モード切替回路 97は、設定された観察モードに応じた制御信号を、調光制御パラメ一タ回路 98と、調光回路 99と、モード切替モータ 70とに出力する。調光制御パラメータ回路 98は、設定された観察モードにおヽて使用される回転フィルタ 65に応じた調光制御パラメータを調光回路 99へ出力する。すなわち通常観察モードの場合は第一のフィルタ組 67に応じた調光制御パラメータを出力し、蛍光観察モードの場合は第二のフィルタ組 68に応じた調光制御パラメータを出力する。調光回路 99は、モード切替回路 97から受信した制御信号と、調光制御パラメータ回路 98から受信した調光制御パラメータとに基づき、適正な明るさの照明光が被写体に照射されるように、絞り装置 64を制御する。モード切替モータ 70は、設定された観察モードに対応したフィルタが照明光の光路上に挿入されるように、回転フィルタ 65を照明光の光路と直交する方向に移動させる。すなわち、通常観察モードの場合は第一のフィルタ組 67が光路上に挿入されるように回転フィルタ 65を移動させ、蛍光観察モードの場合は第二のフィルタ組 68が光路上に挿入されるように回転フィルタ 65を移動させる。なお、モード切替回路 97は、上述した各種制御のほかに、図示しないゲインの制御や画像フィールド数の制御なども行うことができる。

[0073] 上述のように構成された蛍光観察システム 51の作用について説明する。まず、通常観察モードが選択されて、る場合の作用につ、て説明する。硬性鏡 57が被写体と対向する位置に配置され、蛍光観察システム 51の図示しない電源が投入されると、光源装置 53のキセノンランプ 62から照明光である白色光が出射される。照明光は、熱線カットフィルタ 63を透過して熱線が遮断された後、絞り装置 64によって適切な光量に調節され、回転フィルタ 65に入射される。

[0074] 通常観察モードが選択されている場合、照明光の光路上には第一のフィルタ組 67 が挿入されている。よって、入射された照明光は、 R1フィルタ 67rlと、 G1フィルタ 67 glと、 Blフィルタ 67blとを透過することで、赤 (R)、緑 (G)、青（B)の光のみがフィルタリングされて、光源装置 53からライトガイド 61へ順次出射される。ライトガイド 61に入射された R、 G、 Bの面順次の照明光は、硬性鏡 57の先端面の図示しない照明窓を通り、被写体に照射される。面順次の照明光が照射されることによって、被写体から散乱光、反射光、放射光が発生する。これらの光は、カメラヘッド部 58に設けられた対物光学系 73により集光され、励起光カットフィルタ 74を透過して 470nm未満の波長域の光が遮断された後、 CCD59の光電変換面に結像されて光電変換される。 CCD59から光電変換されて出力される時系列の撮像信号は、ビデオプロセッサ 4に入力され、所定の範囲の電気信号 (例えば、 0〜1ボルト）に増幅するためのアンプ 8 1に入力される。このアンプ 81の出力信号は、プロセス回路 82に入力されて相関 2重サンプリングやノイズ除去などの処理が行われる。プロセス回路 82から出力された撮像信号は、 AZD変翻83に入力されてデジタルィ匕された画像信号に変換される。 AZD変翻 83から出力されたデジタルの画像信号は、ホワイトバランス回路 84へ入力されて、ホワイトバランス調整がなされる。ホワイトバランス回路 84から出力された画像信号は、 1入力 3出力のセレクタ 85に入力される。時系列に送られてくる画像信号は、セレクタ 85によって R、 G、 Bの各色信号に分離されて、順番に同時化メモリ 86 、 87、 88へ入力され、読み出されるときに同時ィ匕される。同時化メモリ 86、 87、 88から出力された各信号は、画像処理回路 89へ入力されて、ガンマ補正処理、輪郭強調処理、色調調整処理などが行われる。画像処理回路 89から出力された各信号は、それぞれ DZA変換回路 90、 91、 92へ入力されてアナログ信号へ変換された後、観察モニタ 55へ出力される。観察モニタ 55には、通常の白色光で照明及び撮像された内視鏡画像が表示される。 DZA変換回路 90、 91、 92で変換されたアナログ信号は、観察モニタ 55の他に符号ィ匕回路 93へも出力されて、符号化される。符号化された信号は、画像フアイリング装置 56へ出力されて圧縮画像として保存される。図 10に示すように、 R1フィルタ 67rlが透過させる光の波長帯域と、 G1フィルタ 67 glが透過させる光の波長帯域との一部を重複させ、 G1フィルタ 67glが透過させる光の波長帯域と B1フィルタ 67blが透過させる光の波長帯域との一部を重複させるように第一のフィルタ組 67の透過特性が設定されて、る。このように第一のフィルタ組 67の透過特性が設定されていることで、観察者の所望の色調の内視鏡画像や、自然な色合、の内視鏡画像を得ることができる。

[0076] 次に、蛍光観察モードでの作用につ、て説明する。蛍光観察モードで観察を行う場合としては、例えば、膀胱癌の癌組織を検査して治療する場合があげられる。検査に先立って検査対象部位である被写体に 5— ALA (5— Aminolevulinic acid)を投与すると、癌組織である腫瘍部のみ化学変化を起こして Protoporphyrin IXが生成される。 Protoporphyrin IXは 417nmの波長の励起光が照射されると、 630nmの波長の蛍光を励起する性質を有する。この性質を利用して蛍光観察が行われる。

[0077] まず、カメラヘッド部 58に設けられたモード切替スィッチ 96を操作することで、通常観察モードから蛍光観察モードへ観察モードが切り替えられると、モード切替モータ 70が作動して、第二のフィルタ組 68が光路上に挿入されるように回転フィルタ 65を、照明光の光路と直交する方向（図 9の符号 Pの矢印で示す方向）に移動させる。また、絞り装置 64も作動して、適正な明るさの照明光が被写体に照射されるように調整される。すると、光源装置 53のキセノンランプ 62から射出され、熱線カットフィルタ 63、絞り装置 64を経て回転フィルタ 65に入射された白色光は、励起フィルタ 68el、 68e 2と、バックグラウンドフィルタ 68b2とを透過することで、 385nm— 435nmの波長の励起光と、 475nm— 525nmの波長のバックグラウンド光のみがフィルタリングされて、光源装置 53からライトガイド 61へ順次射出される。ライトガイド 61に入射された面順次の照明光は、硬性鏡 57の先端面の図示しない照明窓を通り、被写体に照射される。励起光が照射されることによって、被写体のうち癌組織である腫瘍部からは 63 Onmの波長の蛍光が発生する。また、ノックグラウンド光が照射されることによって、被写体のうち腫瘍部以外の部分から、散乱光、反射光、放射光が発生する。これらの光は、カメラヘッド部 58に設けられた対物光学系 73により集光され、励起光カットフィルタ 74を透過して 470nm未満の波長域の光が遮断された後、 CCD59の光電変換面に結像されて光電変換される。 CCD59から光電変換されて出力される時系列の撮像信号は、ビデオプロセッサ 54に入力され、通常観察モードと同様の信号処理が施され、観察モニタ 55へ出力される。観察モニタ 55には、励起光及び白色光であるバックグラウンド光で照明及び撮像された、蛍光画像が表示される。観察者は、表示された蛍光画像を観察しながら、癌組織の切除等の処置を施すことができる。尚

、 DZA変換回路 90、 91、 92で変換されたアナログ信号は、観察モニタ 55の他に符号ィ匕回路 93へも出力されて、符号化される。符号化された信号は、デジタルファイリング装置 56へ出力されて圧縮画像として保存される。

[0078] このように、本実施の形態の蛍光観察システム 51では、第二のフィルタ組 68が離散的な分光特性を有し、 2バンドの狭帯域の面順次光を透過させるように設定されていることで、蛍光強度とバックグラウンド光の強度の光学的な明るさ (透過率)のばらつきが抑制され、常に安定した明るさや色相の反射光を検出することができ、蛍光と反射光とのコントラストを向上させることができる。

[0079] (第 4の実施の形態）

次に、本発明の第 4の実施の形態について説明する。本実施の形態における蛍光観察システムは、第 3の実施の形態の蛍光観察システムと同様の構成であるので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。ここでは特徴となる、蛍光観察モードにおける作用につ、てのみ説明する。

[0080] 光源装置 53のキセノンランプ 62から出射され、熱線カットフィルタ 63、絞り装置 64 を経て回転フィルタ 65に入射された白色光は、 385nm— 435nmの波長の励起光と、 475nm—525nmの波長のバックグラウンド光のみがフィルタリングされて、光源装置 53からライトガイド 61へ順次出射される。ライトガイド 61に入射された面順次の照明光は、硬性鏡 57の先端面の図示しない照明窓を通り、被写体に照射される。励起光が照射されることによって、被写体のうち癌組織である腫瘍部からは 630nmの波長の蛍光が発生する。また、ノックグラウンド光が照射されること〖こよって、被写体のうち腫瘍部以外の部分から、散乱光、反射光、放射光が発生する。これらの光は、カメラヘッド部 58に設けられた対物光学系 73により集光され、励起光カットフィルタ 74を透過して 470nm未満の波長域の光が遮断された後、 CCD59の光電変換面に結像されて光電変換される。 CCD59から光電変換されて出力される時系列の撮像信号は、ビデオプロセッサ 54に入力される。

[0081] ビデオプロセッサ 54に入力された撮像信号は、アンプ 81、プロセス回路 82、 A/D 変換器 83、ホワイトバランス回路 84において順次所定の信号処理を施された後、 1 入力 3出力のセレクタ 85に入力される。時系列に送られてくる画像信号は、セレクタ 8 5によって、励起フィルタ 68elを透過した励起光による蛍光信号、励起フィルタ 68e2 を透過した励起光による蛍光信号、バックグラウンド光信号の各信号に分離されて、順番に同時化メモリ 86、 87、 88へ入力され、読み出されるときに同時ィ匕される。同時ィ匕メモリ 86、 87、 88から出力された各信号は、画像処理回路 89へ入力されて、ガンマ補正処理、輪郭強調処理、色調調整処理などが行われる。特に、色調調整処理では、蛍光とバックグラウンド光とが常に反対色になるような処理が施される。画像処理回路 39から出力された各信号は、それぞれ DZA変換回路 90、 91、 92へ入力されてアナログ信号へ変換された後、観察モニタ 55へ出力される。観察モニタ 55には、励起光とバックグラウンド光とで照明及び撮像された、蛍光画像が表示される。 D/A 変換回路 90、 91、 92で変換されたアナログ信号は、観察モニタ 55の他に符号ィ匕回路 93へも出力されて、符号化される。符号化された信号は、デジタルフアイリング装置 56へ出力されて圧縮画像として保存される。

[0082] このように、本実施の形態の蛍光観察システム 51では、画像処理回路 89において、蛍光とバックグラウンド光とが常に反対色になるように色調調整処理が施すことによつて、励起フィルタ 68el、 68e2と、バックグラウンドフィルタ 68b2とを透過される光の波長がばらつくことに起因する検出光 (蛍光及びバックグラウンド光の反射光）の色相のばらつきを補正し、蛍光と反射光とのコントラストをより向上させることができる。

[0083] 以上の実施の形態から、次の付記項に記載の点に特徴がある。

産業上の利用可能性

[0084] 体内の腫瘍部等の検査対象部位に薬剤を投与する等して腫瘍部等を力発光する蛍光観察する場合、背景光の強度を抑制して、観察し易い蛍光画像を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 励起光を遮断する励起光遮断フィルタを備えた内視鏡に対して可視光と、蛍光観察用の励起光とを選択的に供給可能な光源装置であって、

上記励起光遮断フィルタにおける透過波長領域内に、上記励起光を透過する背景照明用の励起光透過波長帯域が形成され、かつ上記励起光透過波長帯域における上記励起光の透過光量が上記励起光の全光量の 0%より大きくかつ 2%以下となる励起光を発生する励起光発生手段を設けたことを特徴とする光源装置。

[2] 上記励起光発生手段は、照明光を発生する照明光発生手段と、上記照明光から上記励起光透過波長帯域を有し、かつ上記励起光の全光量の 2%以下となる励起光を発生するためのフィルタとから構成されることを特徴とする請求項 1記載の光源装置。

[3] 上記励起光発生手段は、上記励起光透過波長帯域においてはその強度が小さく広帯域に分布した励起光を発生する波長特性を有することを特徴とする請求項 1記載の光源装置。

[4] 励起光を遮断する励起光遮断フィルタを備えた内視鏡に対して可視光と、蛍光観察用の励起光とを選択的に供給可能な光源装置において、

上記励起光遮断フィルタにおける透過波長領域内の遮断波長付近に、上記励起光を透過する 0より大きく 50nm以内の背景照明用の励起光透過波長帯域が形成され、かつ上記励起光透過波長帯域における上記励起光の透過光量が上記励起光の全光量の 2%以下となる励起光を発生する励起光発生手段を設けたことを特徴とする光源装置。

[5] 上記励起光発生手段は、照明光を発生する照明光発生手段と、上記照明光から上記励起光透過波長帯域を有し、かつ上記励起光の全光量の 2%以下となる励起光を発生するためのフィルタとから構成されることを特徴とする請求項 4記載の光源装置。

[6] 上記励起光発生手段は、上記励起光透過波長帯域においてはその強度が小さく広帯域に分布した励起光を発生する波長特性を有することを特徴とする請求項 4記載の光源装置。

[7] 蛍光物質を含有する被写体に対して励起光を照射して得られる蛍光像を表示する蛍光観察システムであって、

上記励起光を含む照明光を発生させる光源と、

上記光源と上記被写体との間に配置され、上記光源から出射された上記照明光には、上記励起光と、上記励起光とは離散した波長帯域のバックグラウンド光とを交互に透過させるフィルタ手段と、

上記励起光により得られる上記被写体の上記蛍光像と、上記バックグラウンド光により得られる上記被写体のバックグラウンド光像とを撮像する撮像手段と、

上記蛍光像と上記バックグラウンド光像とを同期化し、画像処理して蛍光画像として画像表示手段に表示させるために出力する画像処理手段と、

を備えたことを特徴とする蛍光観察システム。

[8] 上記画像処理手段が、上記蛍光像に対して上記バックグラウンド光像が反対色になるように色調調整を施すための色調調整手段を有することを特徴とする請求項 7記載の蛍光観察システム。

[9] 上記被写体と上記撮像手段との間に、上記励起光を遮断し、かつ上記バックグラウンド光像と上記蛍光像とを透過させる第二のフィルタ手段を更に備えたことを特徴とする請求項 7記載の蛍光観察システム。

[10] 上記被写体と上記撮像手段との間に、上記励起光を遮断し、かつ上記バックグラウンド光像と上記蛍光像とを透過させる第二のフィルタ手段を更に備えたことを特徴とする請求項 8記載の蛍光観察システム。

[11] 励起光を遮断する励起光遮断フィルタを備えた内視鏡に対して可視光と、蛍光観察用の励起光とを選択的に供給可能な光源装置であって、

上記励起光を供給するための複数の第 1のフィルタと、上記励起光とは離散した波長帯域のノックグラウンド光を供給するための複数の第 2のフィルタと、をそれぞれ面順次になるように配置した回転フィルタを具備したことを特徴とする光源装置。