WO2015080215A1 - 蛍光観察装置 - Google Patents

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WO2015080215A1
WO2015080215A1 PCT/JP2014/081427 JP2014081427W WO2015080215A1 WO 2015080215 A1 WO2015080215 A1 WO 2015080215A1 JP 2014081427 W JP2014081427 W JP 2014081427W WO 2015080215 A1 WO2015080215 A1 WO 2015080215A1
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white light
fluorescence
white
band
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康成 石原
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fluorescence observation apparatus, and more particularly to a fluorescence observation apparatus for observing a white light image and a fluorescence image generated by receiving return light and fluorescence obtained from a subject by irradiating white light and excitation light. is there.
  • Patent Document 2 there is a fluorescence observation apparatus that irradiates white light using a xenon lamp and irradiates excitation light using a laser. In this case, however, two light sources are used, and the cost is low. Increases and the configuration becomes complicated.
  • Patent Document 3 discloses that irradiation is performed in a time-sequential manner, that is, white light and excitation light in a time-sharing manner, but in this case, the configuration is complicated, and the white light image and the fluorescence image are displayed. A time lag occurs.
  • an object of the present invention is to provide a fluorescence observation apparatus that can observe a white light image and a fluorescence image at the same time.
  • One embodiment of the present invention includes a single light-emitting portion that emits white light and excitation light at the same time, light source means that emits the white light and excitation light emitted from the light-emitting portion, and light emitted from the light source means
  • a light guide unit that guides the white light and the excitation light, and simultaneously irradiates the subject
  • a white light imaging unit that receives the return light from the subject by the white light and acquires a white light image
  • fluorescence imaging means that receives fluorescence excited by the excitation light in the subject and acquires a fluorescence image
  • the light source means includes the light emitting unit, the white light, and the exit end of the excitation light.
  • Pf ( ⁇ w) ⁇ Pf ( ⁇ e) (1)
  • Pf ( ⁇ w) is the light transmittance of the illumination light filter at the wavelength ⁇ w in the white light band
  • Pf ( ⁇ e) is the light transmittance of the illumination light filter at the wavelength ⁇ e in the excitation light band.
  • the white light emitted from the single light emitting unit of the light source means and the excitation light are irradiated to the subject via the light guide means, and the return light from the subject due to the white light is received and white light is received.
  • the fluorescent light excited by excitation light in a subject is received and a fluorescence image is acquired.
  • the illumination light filter disposed between the light emitting unit in the light source means and the emission end of the white light and the excitation light satisfies the above conditional expression, the fading of the fluorescent dye is suppressed while having a simple configuration, It is possible to prevent signal saturation in the white light image and to secure a sufficient amount of fluorescence.
  • the saturation of the signal of the white light image can be suppressed, and the dynamic range of observation of the white light image can be reduced. It is possible to emit excitation light that can spread and generate a sufficient amount of fluorescence. In other words, the fluorescence detection sensitivity can be ensured while ensuring the dynamic range of observation of the white light image.
  • the light emitting unit is adjusted to reduce the amount of the white light and the excitation light emitted from the light source means as the brightness of the white light image increases. It is preferable to include a light amount adjusting means for performing the above. By doing so, even when the distance between the light source means and the subject is shortened, the light quantity can be suppressed by the light quantity adjusting means, and the saturation of the signal in the white light imaging means can be suppressed. The dynamic range of observation is expanded.
  • the apparatus includes light separation means for separating the return light and the fluorescence so that the return light is incident on the white light imaging means and the fluorescence is incident on the fluorescence imaging means. It is preferable to satisfy the conditional expression.
  • ⁇ w is the wavelength of the white light band
  • ⁇ e is the wavelength of the excitation light band
  • ⁇ f is the wavelength of the fluorescence band
  • Ps ( ⁇ ) is separated into an optical path by which the light of wavelength ⁇ enters the white light imaging means.
  • 1-Ps ( ⁇ ) is the rate of separation into the optical path incident on the fluorescence imaging means.
  • the relationship between the light transmittance and the light separation means can be maintained appropriately, and the saturation of the signal of the white light image is prevented and the sufficient amount of fluorescence is secured while reducing the cost. can do.
  • a light attenuating unit for attenuating the white light is provided upstream of the white light imaging unit.
  • the excitation light band is a white light band and the following conditional expression is satisfied.
  • ⁇ w ′ is a white light band and not a pumping light band
  • ⁇ we is a white light band and a pumping light band
  • ⁇ e ′ is a pumping light band and not a white light band.
  • the amount of light with respect to the wavelength in the white light band and the excitation light band can be increased with a certain gradient without abruptly increasing, while minimizing the change in the hue of the white light image, A sufficient amount of fluorescent light can be secured.
  • the band of the excitation light exceeds 700 nm.
  • excitation light in the near-infrared band can be included, and when a fluorescent dye having an excitation spectrum in the near-infrared band is observed, a sufficient amount of fluorescent light can be secured.
  • the light source means includes a plurality of the illumination light filters having different light transmittances, and the illumination light filters can be alternatively inserted between the light emitting unit and the emission ends of the white light and the excitation light. Preferably there is. In this way, it is possible to select an appropriate illumination light filter according to the wavelength of light emitted from the light emitting unit and the fluorescent substance to be administered to the subject, and minimize the change in the hue of the white light image. However, a sufficient amount of fluorescent light can be secured.
  • the present invention while having a simple configuration, it is possible to suppress the fading of the fluorescent dye, prevent the signal saturation in the white light image, and secure a sufficient amount of fluorescence.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fluorescence observation apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a graph which shows each transmittance
  • FIG. 4A is a graph showing an example of conventional light amount adjustment control
  • FIG. 4B is a graph of light amount adjustment control in the light amount adjustment unit applied to the fluorescence observation apparatus according to the second embodiment of the present invention. It is a graph which shows an example.
  • the fluorescence observation apparatus includes a light source device 10 that emits white light and excitation light, and guides white light and excitation light from the light source device 10 that is inserted into the body cavity and from the subject S.
  • a light source device 10 that emits white light and excitation light
  • An endoscope 11 that receives light
  • an image processing device 12 that generates an image based on a signal output from the endoscope 11, and a monitor 13 that displays an image generated by the image processing device 12 are provided. Yes.
  • the light source device 10 uses, for example, a xenon lamp 21 as a single light emitting unit that emits white light and excitation light at the same time, and white light and excitation light emitted from the xenon lamp 21 at a certain ratio.
  • the illumination light filter 23 to be transmitted and the collimator lens 22 that converts the light transmitted through the illumination light filter 23 into substantially parallel light are provided.
  • part of white light and excitation light emitted from the xenon lamp 21 passes through the illumination light filter 23 and is made into substantially parallel light by the collimator lens 22, and is directed toward an incident end of a light guide fiber 32 to be described later. Are emitted.
  • Pf ( ⁇ w) ⁇ Pf ( ⁇ e) (1)
  • Pf ( ⁇ w) is the light transmittance of the illumination light filter 23 at the wavelength ⁇ w in the white light band
  • Pf ( ⁇ e) is the light transmittance of the illumination light filter 23 at the wavelength ⁇ e in the excitation light band.
  • the illumination light filter 23 configured to emit light with the xenon lamp 21 that simultaneously emits white light and excitation light spectrum and has higher excitation light transmittance than white light transmittance is used.
  • the intensity per wavelength of the illumination light applied to the subject can be made higher in the excitation light band than in the white light band, and white light and excitation light can be irradiated simultaneously. That is, the following expression is satisfied.
  • W ( ⁇ w) is the intensity at the wavelength ⁇ w in the white light band of the illumination light irradiated from the endoscope 11
  • E ( ⁇ e) is the excitation light of the illumination light irradiated from the endoscope 11. It is the intensity at the wavelength ⁇ e of the band.
  • light with a wavelength band of 400 nm to 800 nm is illumination light with a uniform spectrum, and if the light quantity of the xenon lamp is suppressed to avoid a state where the white light image is too bright, the excitation light band of 700 to Since the amount of light in the 800 nm band can also be suppressed, there is a possibility that the brightness of fluorescence cannot be obtained sufficiently.
  • the illumination light filter 23 that suppresses the transmittance from 400 nm to 700 nm as shown in FIG. 2 as in this embodiment, a state where the white light image is too bright is avoided, so that the xenon lamp There is no need to reduce the amount of light. Therefore, the fluorescence can be observed with sufficient brightness without suppressing the amount of excitation light.
  • the endoscope 11 has an elongated insertion portion 31 that is inserted into a body cavity.
  • a light guide fiber 32 is inserted into the insertion portion 31 as light guide means for guiding white light and excitation light supplied from the light source device 10 to the tip thereof and irradiating the subject S simultaneously.
  • an illumination lens 33 is provided on the light guide fiber 32 on the light emission end side of the white light and the excitation light.
  • the endoscope 11 includes an objective lens 34, a beam splitter 35, a white light imaging unit 36, and a fluorescence imaging unit 37.
  • the objective lens 34 is irradiated with the return light from the subject S by the white light irradiated from the light guide fiber 32 through the illumination lens 33 and the excitation light irradiated from the light guide fiber 32 through the illumination lens 33. Fluorescence generated in is received.
  • the beam splitter 35 causes the return light from the subject S received by the objective lens 34 to enter the white light imaging unit 36, and causes the fluorescence generated in the subject S to enter the fluorescence imaging unit 37.
  • the return light from the light and the fluorescence are separated.
  • the white light imaging unit 36 receives the return light that is incident after being separated by the beam splitter 35 and acquires a white light image.
  • the fluorescence imaging unit 37 receives the fluorescence separated and incident by the beam splitter 35 and acquires a fluorescence image. Further, a fluorescence filter 40 is provided on the incident end side of the fluorescence imaging unit 37 so as to transmit only fluorescence having a predetermined wavelength (see FIG. 2).
  • an imaging device such as a CCD sensor for fluorescence observation, a monochrome CMOS sensor, an EM-CCD (Electron Multiplexing-CCD) sensor can be applied.
  • the image processing apparatus 12 is based on a white light image generation unit 41 that generates a white light image based on a signal related to the white light image from the white light imaging unit 36 and a signal related to the fluorescent image from the fluorescence imaging unit 37.
  • a fluorescence image generation unit 42 that generates a fluorescence image, and a composite image generation unit 43 that generates a composite image by combining the generated white light image and the fluorescence image are provided.
  • the monitor 13 displays the generated composite image.
  • the surgeon inserts the insertion portion 31 of the endoscope 11 into the body cavity, guides the distal end portion of the insertion portion 31 to the target site, and performs fluorescence observation.
  • a fluorescent substance that is accumulated in the lesioned portion after a predetermined time has elapsed after being administered into the patient's body.
  • an agent in which ICG (Indocyanine Green), which is a fluorescent dye, is bound to Anti-CEA, which is an antibody that specifically binds to CEA, which is a cancer-specific antigen can be used. .
  • the surgeon After a predetermined time has elapsed after administering a fluorescent substance into the patient's body, the surgeon inserts the insertion portion 31 of the endoscope 11 into the body cavity of the patient and guides the distal end thereof to the target site of the subject S.
  • the subject S is irradiated with the white light and the excitation light emitted from the light source device 10 through the light guide fiber 32 and the illumination lens 33.
  • white light and excitation light simultaneously emitted from the xenon lamp 21 pass through the illumination light filter 23 by a predetermined ratio and enter the collimating lens 22.
  • the collimating lens 22 causes the incident white light and excitation light to enter the light guide fiber 32 as substantially parallel light.
  • the illumination light filter 23 is configured so that the transmittance of excitation light is higher than the transmittance of white light so as to satisfy the conditional expression (1). . That is, since the illumination light filter 23 has a transmittance of 30% of white light in the wavelength band of 400 nm to 700 nm as shown in FIG. 2, for example, the collimating lens 22 receives white light emitted from the xenon lamp 11. Of these, 30% of white light and all of the excitation light emitted from the xenon lamp 11 are incident.
  • 30% of the white light emitted from the xenon lamp 21 and all the excitation light emitted from the xenon lamp 21 are made substantially parallel light in the collimator lens 22 and guided by the light guide fiber 32.
  • the subject S is irradiated through the illumination lens.
  • the objective lens 34 includes all of the return light that has received 30% of the white light emitted from the xenon lamp 21 and reflected by the subject S, and the fluorescent dye accumulated in the subject S emitted from the xenon lamp 11. Fluorescence generated when excited by the excitation light enters simultaneously. These lights are further separated into return light and fluorescent light by the beam splitter 35 and imaged on the white light imaging unit 36 or the fluorescent imaging unit 37, respectively.
  • the signal relating to the white light image and the signal relating to the fluorescence image obtained by being imaged on the white light imaging part 36 or the fluorescence imaging part 37 are output to the white light image generation part 41 and the fluorescence image generation part 42, respectively.
  • a light image and a fluorescence image are generated.
  • These white light image and fluorescent image are combined in the combined image generation unit and displayed on the monitor 13.
  • the illumination light filter satisfies the conditional expression (1), so that the fading of the fluorescent dye is suppressed, the signal saturation in the white light image is prevented, and a sufficient amount of fluorescence is ensured with a simple configuration. can do.
  • the balance between the white light emitted from the light source device 10 and the excitation light is kept constant according to the conditional expression (1), the saturation of the signal of the white light image can be suppressed, and the white light image can be observed. It is possible to emit excitation light capable of generating a sufficient amount of fluorescence while expanding the dynamic range. In other words, the fluorescence detection sensitivity can be ensured while ensuring the dynamic range of observation of the white light image.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the light source device 10 of the fluorescence observation apparatus in the first embodiment described above includes a light amount adjustment unit 24.
  • the same components as those in the fluorescence observation apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the light source device 10 increases the brightness of the white light image as the brightness of the white light image increases according to the brightness of the white light image acquired by the white light imaging unit 36 during observation (for example, the average value of the gradation values).
  • a light amount adjustment unit 24 that adjusts the xenon lamp 21 in real time so as to reduce the amount of emitted white light and excitation light is provided. Specifically, the average gradation value of the white light image generated by the white light image generation unit 41 is sent to the light amount adjustment unit 24. Next, the light amount adjusting unit 24 calculates a signal for controlling the light amount based on the gradation value of the white light image, and sends the signal to the xenon lamp 21.
  • the light amount adjustment unit 24 is controlled based on the brightness of the white light image, and suppresses the light amount from the xenon lamp 21 when the white light image is too bright (for example, when the signal of the white light imaging unit 36 is saturated). If the white light image is too dark in the direction (for example, when the signal of the white light imaging unit 36 approaches a noise level such as a dark current of the white light imaging unit), the light is dimmed in the direction of increasing the light amount of the xenon lamp 21. Take control.
  • dimming control is performed in the direction in which the light amount adjustment unit 24 reduces the light amount of the xenon lamp in order to avoid a state where the white light image is too bright. Is made. Therefore, since the light amount can be suppressed in combination with the light in the 700 to 800 nm band, which is the excitation light band, there is a possibility that sufficient brightness of the fluorescence cannot be obtained.
  • the distance between the distal end of the insertion portion 31 and the subject S becomes extremely short (for example, 1 cm). Since the white light image is prevented from becoming too bright except for, the degree of dimming control in the direction of reducing the amount of light of the xenon lamp can be suppressed. Therefore, the fluorescence can be observed with sufficient brightness without greatly reducing the amount of excitation light.
  • control is performed in a direction to suppress the light amount of the light source by automatic light control. (See FIG. 3).
  • the control width is small, and the excitation broadband of 700 to 800 nm is sufficiently bright, so that it is possible to avoid a situation in which the amount of fluorescent light is significantly reduced.
  • the fluorescence observation apparatus configured as described above.
  • the light amount adjustment unit 24 reduces the light amounts of the white light and the excitation light emitted from the xenon lamp 21 in accordance with the increase in the brightness of the white light image. Reduce the amount of light. For this reason, the saturation of the signal in the white light imaging unit 36 can be suppressed, and the dynamic range of observation of the white light image is further expanded as compared with the first embodiment.
  • the signal relating to the white light image and the signal relating to the fluorescence image obtained by being imaged on the white light imaging part 36 or the fluorescence imaging part 37 are output to the white light image generation part 41 and the fluorescence image generation part 42, respectively.
  • a light image and a fluorescence image are generated.
  • the white light image and the fluorescence image are combined in the generation unit and displayed on the monitor 13.
  • the amount of illumination light is suppressed by the light amount adjusting unit 24
  • the illumination light and excitation light filters have uniform transmittance as shown in the figure. Therefore, if the amount of illumination light is reduced, the amount of excitation light is also reduced. (See Fig. 4 (a))
  • the intensity of reflected light of white light is 100 times or more brighter than that of fluorescence. Therefore, when the transmittance is constant, the distance between the distal end of the insertion portion 31 and the subject S does not become extremely short. This is because the white light image becomes too bright even under the conditions, and the light amount adjustment unit 24 suppresses the light amount.
  • the fluorescent observation apparatus has a simple configuration, suppresses the fading of the fluorescent dye caused by irradiating an excessive amount of light, prevents signal saturation in a white light image, and secures a sufficient amount of fluorescence. Can do.
  • the light amount adjustment may be configured to control the xenon lamp 21 itself, or may be configured to provide a variable stop on the optical path.
  • the illumination light filter 23 and the beam splitter 35 may be configured to satisfy the following conditional expressions.
  • ⁇ w is the wavelength of the white light band
  • ⁇ e is the wavelength of the excitation light band
  • ⁇ f is the wavelength of the fluorescence band
  • Ps ( ⁇ ) is separated by the beam splitter 35 into the optical path through which the light of the wavelength ⁇ enters the white light imaging unit.
  • 1-Ps ( ⁇ ) is the rate of separation into the optical path incident on the fluorescence imaging unit.
  • the relationship between the light transmittance of the illumination light filter and the light separation ratio in the beam splitter can be maintained appropriately, and the manufacturing cost of the illumination light filter is reduced.
  • saturation of the signal of the white light image can be prevented, and a sufficient amount of fluorescent light can be secured.
  • the transmittance of the white light band in the beam splitter is set to 50% (See FIG. 5). Then, for example, as shown in FIG. 6, when the transmittance of the white light in the illumination light filter 23 is 60%, the return light of the white light generated thereby is reduced to 50% in the beam splitter. In other words, the intensity of white light is reduced to 30% in the light source device 10.
  • the fluorescence observation apparatus has a simple configuration, while suppressing the fading of the fluorescent dye caused by irradiating an excessive amount of light, and the signal in the white light image Saturation and a sufficient amount of fluorescence can be secured.
  • a filter applied to a light source device such as an illumination light filter is created by forming a dielectric multilayer film.
  • a 100% -60% filter having a relatively small difference compared to a 100% -30% filter having a large difference in transmittance depending on a wavelength band is required for manufacturing. Since the number of layers of the body multilayer film is small, the design and manufacture becomes easy. Therefore, by configuring the fluorescence observation apparatus so as to satisfy the conditional expression (2), it is possible to apply an illumination light filter composed of a dielectric multilayer film with a small number of layers, and to suppress the cost for design and manufacture. Can do.
  • this embodiment does not include a beam splitter, but includes two objective lenses 38 and 39, which are an objective lens for fluorescence observation and an objective lens for white light observation.
  • a white light imaging unit 36 and a fluorescence imaging unit 37 are provided on the optical paths of the two objective lenses 38 and 39, respectively.
  • a fluorescence filter 40 is provided on the incident end side of the fluorescence imaging unit 37 so as to transmit only fluorescence of a predetermined wavelength.
  • an attenuation filter 51 as a light attenuation unit is provided between the white light imaging unit 36 and the objective lens 38.
  • the transmittance in the white light band is lower than the transmittance in the excitation light band, the difference is relatively small, as shown in FIG. Is assumed to be 60%.
  • the transmittance of the attenuation filter 51 is set to 50%, for example, the intensity of the return light is substantially reduced to 30%.
  • the fluorescent observation apparatus has a simple configuration and suppresses the fading of the fluorescent dye caused by irradiating with an excessive amount of light, and is white. It is possible to prevent signal saturation in the optical image and to secure a sufficient amount of fluorescence.
  • an illumination light filter composed of a dielectric multilayer film with a small number of layers can be applied, and the cost for design and manufacture can be suppressed.
  • the illumination light filter is configured to satisfy the following conditional expression.
  • ⁇ w ′ is a white light band and not a pumping light band
  • ⁇ we is a white light band and a pumping light band
  • ⁇ e ′ is a pumping light band and not a white light band.
  • Cy7 GE Healthcare
  • ICG ICG
  • the band of excitation light for exciting this dye using AntiCEA-Cy7 is 650 to 740 nm, and part of it overlaps with white light. In such a case, it is conceivable that the characteristics of the filter and 400 nm to 650 nm are 30%, and that from 650 nm to 740 nm is 100%. However, the white light band is from 650 nm to 700 nm. If it is used as it is, there is a possibility that color deviation occurs in the white light image using from 400 nm to 700 nm.
  • the transmittance of the excitation light stepwise in the band from 650 nm to 700 nm where the white light band and the excitation light band overlap (see FIG. 8).
  • the band of white light and excitation light it is preferable to increase the light amount with a certain gradient, for example, in a proportional or stepwise manner, instead of increasing the light amount rapidly with respect to the wavelength. .
  • strength can be obtained, suppressing the change of the hue of a white light image to the minimum.
  • any combination of the above embodiments is within the scope of the present invention.
  • a xenon lamp is used as the light emitter, an LED or the like may be used as the light emitter.
  • the light guide provided in the endoscope is used as the light guide means, a catheter provided with an optical fiber that can be inserted into the forceps channel of the endoscope, or a device such as a microscope may be used.
  • a plurality of illumination light filters having different light transmittances are provided, and these are accommodated in, for example, a turret, so that the illumination light filter is selected between a light emitting unit such as a xenon lamp and an emission end of white light and excitation light. It is preferable that the insertion is possible. By doing in this way, it can respond to the diversity of the fluorescent substance to apply.
  • Light source device (light source means) 11 Endoscope 12 Image Processing Device 13 Monitor 21 Xenon Lamp (Light Emitting Unit) 22 Collimating lens 23 Illumination light filter 24 Light amount adjusting unit (light amount adjusting means) 31 Insertion section 32 Light guide fiber (light guide means) 33 Illumination lens 34 Objective lens 35 Beam splitter (light separation means) 36 White Light Imager 37 Fluorescent Imager 38 Objective Lens 39 Objective Lens 40 Fluorescent Filter 41 White Light Image Generator (White Light Imager) 42 Fluorescence image generation unit (fluorescence imaging means) 43 Composite Image Generation Unit 51 Attenuation Filter (Light Attenuating Means)

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Abstract

簡便な構成とし、蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像の信号の飽和を防止すると共に、十分な蛍光の光量を確保する。白色光及び励起光を同時に発光する単一の発光部からの白色光及び励起光を出射する光源手段（１０）と、出射された白色光及び励起光を被検体に同時に照射する導光手段（３２）と、被検体の戻り光から白色光画像を取得する白色光撮像手段（４１）と、被検体で生じた蛍光の蛍光画像を取得する蛍光撮像手段（４２）とを備え、発光部と白色光及び励起光の出射端との間に配置され、以下の条件式を満たす照明光フィルタを有する蛍光観察装置である。　Ｐｆ（λｗ）＜Ｐｆ（λｅ）　・・・（１）　但し、Ｐｆ（λｗ）及びＰｆ（λｅ）は白色光帯域の波長λｗ及び励起光帯域の波長λｅにおける照明光フィルタの光透過率である。

Description

蛍光観察装置
　本発明は、蛍光観察装置、特に、白色光及び励起光を照射して被検体から得られた戻り光及び蛍光を受光して生成した白色光画像及び蛍光画像を観察する蛍光観察装置に関するものである。
　従来、白色光と近赤外帯域の励起光を同一の光源から同時に照射し、白色光の被検体からの戻り光に基づいて生成された白色光画像と励起光により発生した蛍光に基づいて生成された蛍光画像とを同時に観察する蛍光観察装置が知られている（例えば、特許文献１）。
　一般に、蛍光は白色光と比較して極めて微弱であるので、特許文献１の蛍光観察装置のように、白色光と励起光とを同一の光源から同時に照射する場合には、白色光の光量と励起光の光量とのバランスを図る必要がある。
特開２００７－９００４４号公報 米国特許第７１７９２２２号明細書 特開２００７－１６７３２５号公報
　しかしながら、特許文献１の蛍光観察装置では、十分な蛍光光量を得るために励起光帯域の光量を増加させると、これに伴って白色光帯域の光量も増加してしまい、白色光画像において信号が飽和してしまう虞がある。反対に、白色光画像の信号の飽和を防ぐために光量を低下させると励起光の光量も同時に低下するため、十分な明るさの蛍光が得られない虞がある。
　ところで、特許文献２のように、キセノンランプを用いて白色光を照射し、レーザを用いて励起光を照射する蛍光観察装置もあるが、この場合には、２つの光源を用いることとなり、コストが増加すると共に構成が複雑化する。
　また、特許文献３には、面順次に、すなわち、白色光及び励起光を時分割して照射することが開示されているが、この場合は構成が複雑となり、白色光画像と蛍光画像とのタイムラグが発生する。
　更に、白色光用の撮像素子の前に減光手段を適用したり、白色光用の撮像素子のゲインを低下させたりすることによって、白色光と励起光との光量のバランスを図ることが考えられる。しかし、この場合には、過度に強い白色光を照射させ続けることとなり、蛍光色素の褪色を促進する虞がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡便な構成としながら、蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像における信号の飽和を防止するとともに、十分な光量の蛍光を確保しながら、白色光画像と蛍光画像を同時に観察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。
　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、白色光及び励起光を同時に発光する単一の発光部を有し、該発光部において発光した前記白色光及び前記励起光を出射する光源手段と、前記光源手段により出射された前記白色光及び前記励起光を導光して被検体に同時に照射する導光手段と、前記白色光による前記被検体からの戻り光を受光して白色光画像を取得する白色光撮像手段と、前記被検体において前記励起光により励起された蛍光を受光して蛍光画像を取得する蛍光撮像手段と、を備え、前記光源手段が、前記発光部と前記白色光及び前記励起光の出射端との間に配置され、以下の条件式を満足する照明光フィルタを有する蛍光観察装置である。
　　Ｐｆ（λｗ）＜Ｐｆ（λｅ）　・・・（１）
　但し、Ｐｆ（λｗ）は白色光帯域の波長λｗにおける照明光フィルタの光透過率であり、Ｐｆ（λｅ）は励起光帯域の波長λｅにおける照明光フィルタの光透過率である。
　本態様によれば、光源手段の単一の発光部から発光した白色光及び励起光を導光手段を介して被検体に照射し、白色光による被検体からの戻り光を受光して白色光画像を取得すると共に、被検体において励起光により励起された蛍光を受光して蛍光画像を取得する。この場合において、光源手段における発光部と白色光及び励起光の出射端との間に配置された照明光フィルタが上記条件式を満足するので、簡便な構成としながら、蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像における信号の飽和を防止するとともに、十分な光量の蛍光を確保することができる。
　すなわち、光源手段から出射する白色光と励起光とのバランスが上記条件式に従って一定に保持されているので、白色光画像の信号の飽和を抑えることができ、白色光画像の観察のダイナミックレンジが広がると共に、十分な光量の蛍光を生じさせることができる励起光を出射することができる。言い換えると、白色光画像の観察のダイナミックレンジを確保しながら蛍光の検出感度を確保することができる。
　上記した態様において、前記白色光画像の明るさに応じ、該白色光画像の明るさが増すほど前記光源手段から出射する前記白色光及び前記励起光の光量を低減させるように前記発光部の調整を行う光量調整手段を備えることが好ましい。
　このようにすることで、光源手段と被検体との距離が短くなった場合などにも、光量調整手段により光量を抑制することができ、白色光撮像手段における信号の飽和を抑制することができ、観察のダイナミックレンジが拡大する。
　上記した態様において、前記戻り光を前記白色光撮像手段へ入射させると共に、前記蛍光を前記蛍光撮像手段へ入射させるように、前記戻り光と前記蛍光とを分離する光分離手段を備え、以下の条件式を満たすことが好ましい。
　　Ｐｆ（λｗ）×Ｐｓ（λｗ）＜Ｐｆ（λｅ）×（１－Ｐｓ（λｆ））　・・・（２）
　　０＜Ｐｓ（λ）＜１
　但し、λｗは白色光帯域の波長、λｅは励起光帯域の波長、λｆは蛍光帯域の波長、Ｐｓ（λ）は波長λの光が光分離手段により白色光撮像手段へ入射する光路へ分離される割合であり、１－Ｐｓ（λ）は蛍光撮像手段へ入射する光路へ分離される割合である。
　このようにすることで、光透過率と光分離手段との関係を適切に保つことができ、コストを低減させながら、白色光画像の信号の飽和を防止して、十分な蛍光の光量を確保することができる。
　上記した態様において、前記白色光撮像手段の前段に、前記白色光を減衰させる光減衰手段を備えることが好ましい。
　このようにすることで、白色光撮像手段への過度な戻り光の入射を抑制することができ、コストを低減させながら、白色光画像の信号の飽和を防止して、十分な蛍光の光量を確保することができる。
　上記した態様において、前記励起光帯域の少なくとも一部が白色光帯域であり、以下の条件式を満足することが好ましい。
　　Ｐｆ（λｗ’）＜Ｐｆ（λｗｅ）＜Ｐｆ（λｅ’）　・・・（３）
　但し、λｗ’は白色光帯域であり励起光帯域でない帯域であり、λｗｅは白色光帯域でありかつ励起光帯域である帯域であり、λｅ’は励起光帯域であり白色光帯域でない帯域である。
　このようにすることで、白色光帯域且つ励起光帯域における波長に対する光量を急激に増加させることなく、一定の勾配で増加させることができ、白色光画像の色合いの変化を最小限に抑えつつ、十分な蛍光の光量を確保することができる。
　上記した態様において、前記励起光の帯域の少なくとも一部が７００ｎｍを超えることが好ましい。
　このようにすることで、近赤外帯域の励起光を含めることができ、近赤外帯域に励起スペクトルを有する蛍光色素を観察する場合に、十分な蛍光の光量を確保することができる。
　前記光源手段が、光透過率の異なる複数の前記照明光フィルタを備えるとともに、該照明光フィルタを前記発光部と前記白色光及び前記励起光の出射端との間に択一的に挿入可能であることが好ましい。
　このようにすることで、発光部から発光させる光の波長や被検体に投与する蛍光物質に応じて適切な照明光フィルタを選択することができ、白色光画像の色合いの変化を最小限に抑えつつ、十分な蛍光の光量を確保することができる。
　本発明によれば、簡便な構成としながら、蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像における信号の飽和を防止するとともに、十分な光量の蛍光を確保することができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る蛍光観察装置に適用された照明光フィルタと蛍光フィルタの各透過率を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。 図４（ａ）は従来の光量調整制御の例を示すグラフであり、図４（ｂ）は本発明の第２の実施例に係る蛍光観察装置に適用された光量調整部における光量調整制御の例を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る蛍光観察装置に適用されたビームスプリッタにおける光の分離割合を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る蛍光観察装置に適用された照明光フィルタと蛍光フィルタの各透過率を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係る蛍光観察装置の概略構成を示すブロック図である。 波長帯域に応じて段階的な透過率を有する照明光フィルタの透過率の例を示すグラフである。
（第１の実施形態）
　以下に、本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置について図面を参照して説明する。
　図１に示すように、蛍光観察装置は、白色光及び励起光を出射する光源装置１０と、体腔内に挿入され光源装置１０からの白色光及び励起光を導光すると共に被検体Ｓからの光を受光する内視鏡１１と、内視鏡１１から出力される信号に基づいて画像を生成する画像処理装置１２と、画像処理装置１２により生成された画像を表示するモニタ１３とを備えている。
　光源装置１０は、白色光及び励起光を同時に発光する単一の発光部として、例えばキセノンランプ２１を用い、キセノンランプ２１において発光した白色光及び励起光のうち所定波長の光を一定の割合で透過させる照明光フィルタ２３及び照明光フィルタ２３を透過した光を略平行光に変換するコリメートレンズ２２を有している。光源装置１０においては、キセノンランプ２１から発光した白色光及び励起光の一部が照明光フィルタ２３を透過し、コリメートレンズ２２により略平行光とされ、後述するライトガイドファイバ３２の入射端に向けて出射される。
　そして、蛍光観察装置は、以下の条件式を満足するように構成されている。
　　Ｐｆ（λｗ）＜Ｐｆ（λｅ）　・・・（１）
　但し、Ｐｆ（λｗ）は白色光帯域の波長λｗにおける照明光フィルタ２３の光透過率であり、Ｐｆ（λｅ）は励起光帯域の波長λｅにおける照明光フィルタ２３の光透過率である。
　つまり、白色光と励起光のスペクトルを同時に発光するキセノンランプ２１と発光させ、白色光の透過率よりも励起光の透過率が高くなるように構成されている照明光フィルタ２３を用いる。これにより、被検体に照射される照明光の波長あたりの強度を白色光帯域よりも励起光帯域で高くすることができ、さらに白色光と励起光を同時に照射することができる。つまり、以下の式を満たす。
　　Ｗ（λｗ）＜Ｅ（λｅ）　・・・（１）’
　但し、Ｗ（λｗ）は内視鏡１１から照射される照明光のうち、白色光帯域の波長λｗにおける強度であり、Ｅ（λｅ）は内視鏡１１から照射される照明光のうち励起光帯域の波長λｅにおける強度である。
　例えば、波長帯域が４００ｎｍ～８００ｎｍまでの光を均一スペクトルの照明光であり、白色光画像が明るすぎる状態を回避するためにキセノンランプの光量が抑制されていると、励起光帯域である７００～８００ｎｍの帯域の光も合わせて光量を抑えられるため、蛍光の明るさが十分に得られない虞がある。
　本実施形態のように、図２に示すような４００ｎｍ～７００ｎｍまでの透過率を抑制した照明光フィルタ２３を適用することにより、白色光画像が明るすぎる状態が回避されているため、キセノンランプの光量を抑制する必要がない。したがって、励起光の光量が抑えられること無く、蛍光が十分な明るさで観察することができる。
　内視鏡１１は、体腔内に挿入する細長の挿入部３１を有している。挿入部３１には、光源装置１０から供給される白色光及び励起光をその先端に導光して被検体Ｓに同時に照射する導光手段としてライトガイドファイバ３２が挿通されている。また、ライトガイドファイバ３２の白色光及び励起光の出射端側には照明レンズ３３が設けられている。
　また、内視鏡１１は、対物レンズ３４、ビームスプリッタ３５、白色光撮像部３６、及び蛍光撮像部３７を備えている。対物レンズ３４は、ライトガイドファイバ３２から照明レンズ３３を介して照射された白色光による被検体Ｓからの戻り光及びライトガイドファイバ３２から照明レンズ３３を介して照射された励起光により被検体Ｓにおいて生じた蛍光を受光する。
　ビームスプリッタ３５は、対物レンズ３４が受光した被検体Ｓからの戻り光を白色光撮像部３６へ入射させると共に、被検体Ｓにおいて生じた蛍光を蛍光撮像部３７へ入射させるように、被検体Ｓからの戻り光と蛍光とを分離する。白色光撮像部３６は、ビームスプリッタ３５により分離されて入射した戻り光を受光して白色光画像を取得する。
　蛍光撮像部３７は、ビームスプリッタ３５により分離されて入射した蛍光を受光して蛍光画像を取得する。また、蛍光撮像部３７の入射端側には蛍光フィルタ４０が設けられ、所定波長の蛍光のみを透過するようになっている（図２参照）。なお、蛍光撮像部３７として、例えば、蛍光観察用のＣＣＤセンサ、モノクロのＣＭＯＳセンサ、ＥＭ－ＣＣＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ－ＣＣＤ）センサなどの撮像素子を適用することができる。
　画像処理装置１２は、白色光撮像部３６からの白色光画像に係る信号に基づいて白色光画像を生成する白色光画像生成部４１と、蛍光撮像部３７からの蛍光画像に係る信号に基づいて蛍光画像を生成する蛍光画像生成部４２と、生成された白色光画像と蛍光画像とを合成した合成画像を生成する合成画像生成部４３とを備えている。モニタ１３は、生成された合成画像を表示する。
　以下、このように構成された蛍光観察装置における作用について説明する。
　術者は、内視鏡１１の挿入部３１を体腔内へ挿入し、挿入部３１の先端部を目的部位まで導き、蛍光観察を行う。この際、挿入部３１の体腔内への挿入に先立って、患者の体内に、投与されてから所定時間が経過した後に病変部に集積される蛍光物質を予め投与しておく。例えば、蛍光物質としては、癌特異的抗原であるＣＥＡ（Ｃａｒｃｉｎｏｅｍｂｒｙｏｎｉｃ　Ａｎｔｉｇｅｎ）に特定的に結合する抗体であるＡｎｔｉ－ＣＥＡに蛍光色素であるＩＣＧ（Ｉｎｄｏｃｙａｎｉｎｅ　Ｇｒｅｅｎ）を結合させた薬剤を用いることができる。
　患者の体内に蛍光物質を投与して所定時間経過後に、術者は、内視鏡１１の挿入部３１を患者の体腔内に挿入して、その先端部を被検体Ｓの目的部位まで導くと、光源装置１０から出射された白色光及び励起光がライトガイドファイバ３２及び照明レンズ３３を介して被検体Ｓに照射される。
　このとき、光源装置１０において、キセノンランプ２１から同時に発光した白色光及び励起光が照明光フィルタ２３を所定の割合だけ透過してコリメートレンズ２２に入射する。コリメートレンズ２２では入射した白色光及び励起光を略平行光としてライトガイドファイバ３２に入射させる。
　ここで、本実施形態に係る蛍光観察装置は上記条件式（１）を満たすように、照明光フィルタ２３は、白色光の透過率よりも励起光の透過率が高くなるように構成されている。すなわち、照明光フィルタ２３は、例えば、図２に示すように４００ｎｍ～７００ｎｍの波長帯域の白色光の透過率を３０％としているので、コリメートレンズ２２には、キセノンランプ１１において発光した白色光のうち３０％の白色光と、キセノンランプ１１において発光した全ての励起光が入射するようになっている。
　従って、キセノンランプ２１において発光した白色光のうち３０％の白色光と、キセノンランプ２１において発光した全ての励起光とがコリメートレンズ２２において略平行光とされ、ライトガイドファイバ３２によって導光され、照明レンズを介して被検体Ｓに照射される。
　対物レンズ３４には、キセノンランプ２１において発光した白色光のうち３０％の白色光を受けて被検体Ｓで反射した戻り光と、被検体Ｓに集積した蛍光色素がキセノンランプ１１において発光した全ての励起光に励起されて発生した蛍光とが同時に入射する。
　これらの光は、さらにビームスプリッタ３５により戻り光と蛍光とに分離され、夫々白色光撮像部３６又は蛍光撮像部３７に結像される。
　白色光撮像部３６又は蛍光撮像部３７に結像され取得された白色光画像に係る信号及び蛍光画像に係る信号は夫々、白色光画像生成部４１及び蛍光画像生成部４２に出力され、夫々白色光画像及び蛍光画像が生成される。これらの白色光画像及び蛍光画像は合成画像生成部において合成され、モニタ１３に表示される。
　このように、照明光フィルタが条件式（１）を満足するので、簡便な構成としながら、蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像における信号の飽和を防止するとともに、十分な光量の蛍光を確保することができる。
　すなわち、光源装置１０から出射する白色光と励起光とのバランスが条件式（１）に従って一定に保持されているので、白色光画像の信号の飽和を抑えることができ、白色光画像の観察のダイナミックレンジが広がると共に、十分な光量の蛍光を生じさせることができる励起光を出射することができる。言い換えると、白色光画像の観察のダイナミックレンジを確保しながら蛍光の検出感度を確保することができる。
（第２の実施形態）
　以下に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置について図面を参照して説明する。
　本実施形態は、図３に示すように、上述した第１の実施形態における蛍光観察装置の光源装置１０が、光量調整部２４を備えている点で第１の実施形態と相違する。
　以下、第１の実施形態にかかる蛍光観察装置と同一の構成には同符号を付し、その構成に係る説明を省略する。
　光源装置１０は、観察中に、白色光撮像部３６によって取得された白色光画像の明るさ（例えば、階調値の平均値）に応じ、白色光画像の明るさが増すほど光源装置１０から出射する白色光及び励起光の光量を低減させるようにキセノンランプ２１の調整をリアルタイムで行う光量調整部２４を備えている。具体的には、白色光画像生成部４１で生成された白色光画像の平均階調値が光量調整部２４に送られる。次に、光量調整部２４において、白色光画像の階調値に基づいて光量を制御する信号を算出し、キセノンランプ２１に送るようになっている。つまり、光量調整部２４は、白色光画像の明るさに基づいて制御され、白色光画像が明るすぎる場合（例えば白色光撮像部３６の信号が飽和する場合）はキセノンランプ２１からの光量を抑える方向に、白色光画像が暗すぎる場合（例えば白色光撮像部３６の信号が白色光撮像部の持つ暗電流等のノイズレベルに近づいた場合）はキセノンランプ２１の光量を増加させる方向に調光制御を行う。
　例えば、波長帯域が４００ｎｍ～８００ｎｍまでの光を均一スペクトルの照明光である場合、白色光画像が明るすぎる状態を回避するために、光量調整部２４においてキセノンランプの光量を絞る方向に調光制御がなされる。したがって、励起光帯域である７００～８００ｎｍの帯域の光も合わせて光量を抑えられるため、蛍光の明るさが十分に得られない虞がある。
　一方、図２に示すような４００ｎｍ～７００ｎｍまでの透過率を抑制した照明光フィルタ２３を適用することにより、挿入部３１の先端と被検体Ｓとの距離が極端に短くなる場合（例えば１ｃｍ）を除き、白色光画像が明るすぎる状態になることが回避されているため、キセノンランプの光量を絞る方向の調光制御の度合いが抑えられる。したがって、励起光の光量が大きく抑えられること無く、蛍光を十分な明るさで観察することができる。
　また、挿入部３１の先端が被検体Ｓに近接した場合など特殊な場合には白色光画像が明るすぎる状況になることが想定され、その場合は自動調光により光源の光量を抑える方向に制御される（図３参照）。ただし、この場合においてもその制御幅は小さく、また７００～８００ｎｍの励起広帯域は十分に明るいため、蛍光の光量が著しく低下する状況を避ける事も可能となる。
　以下、このように構成された蛍光観察装置における作用について説明する。
　本実施形態に係る蛍光観察装置による観察中において、挿入部３１の先端と被検体Ｓとの距離が短くなった場合等において、被検体Ｓに照射される白色光及び励起光の光量が増加する。この場合には、白色光画像の明るさが増加するため、光量調整部２４により、白色光画像の明るさの増加に応じてキセノンランプ２１から出射する白色光及び励起光の光量を低減させるように光量を抑制する。このため、白色光撮像部３６における信号の飽和を抑制することができ、第１の実施形態と比較して、さらに白色光画像の観察のダイナミックレンジが拡大する。
　白色光撮像部３６又は蛍光撮像部３７に結像され取得された白色光画像に係る信号及び蛍光画像に係る信号は夫々、白色光画像生成部４１及び蛍光画像生成部４２に出力され、夫々白色光画像及び蛍光画像が生成される。これらの白色光画像及び蛍光画像は合成が造成生成部において合成され、モニタ１３に表示される。
　この時蛍光フィルタの透過スペクトルが上記条件式（１）を満たさない、たとえばＰｆ（λｗ）＝Ｐｆ（λｅ）である場合、光量調整部２４によって照明光の光量が抑制された場合、白色光のみならず励起光の光量も同様に抑制されてしまう。例えば、従来は照明光と励起光のフィルタは図に示すように透過率が一律であったため、照明光の光量を抑えると、励起光の光量も抑えられてしまう。（図４（ａ）参照）
　これは、一般に蛍光と比較して白色光の反射光の強度が１００倍以上と明るいため、上記透過率が一定であると、挿入部３１の先端と被検体Ｓとの距離が極端に短くならない条件下においても白色光画像が明るすぎる状態となり、光量調整部２４によって光量を抑制されてしまうためである。
　しかしながら、本実施形態によれば、観察中において白色光画像の明るさの変化に応じて光量を調整する、つまり光源装置１０から出射する白色光と励起光とのバランスが上記条件式に従って一定に保持されているので（図４（ｂ）参照）、挿入部３１の先端と被検体Ｓとの距離が極端に短くならない限り白色光画像の信号の飽和を抑えることができ、観察のダイナミックレンジが広がると共に、Ｐｆ（λｗ）＝Ｐｆ（λｅ）である場合と比較すると励起光の光量の減少は抑えられるため、十分な光量の蛍光を生じさせることができる励起光を出射することができる。
　言い換えると、観察のダイナミックレンジを確保しながら蛍光の検出感度を確保することができる。すなわち、蛍光観察装置を簡便な構成としながら、過度な光量の光を照射することによる蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像における信号の飽和を防止するとともに、十分な光量の蛍光を確保することができる。
　光量調整はキセノンランプ２１そのものを制御する構成でもよく、また光路上に可変絞りを設ける構成とすることもできる。
　また、内視鏡内部にフィルタがある場合は、内視鏡ごとに光源内のフィルタを交換しなくてもよく、内視鏡ごとに最適なフィルタを用いることができる。
（変形例）
　上記実施形態に係る蛍光観察装置において、以下の条件式を満たすように照明光フィルタ２３およびビームスプリッタ３５を構成しても良い。
　　Ｐｆ（λｗ）×Ｐｓ（λｗ）＜Ｐｆ（λｅ）×（１－Ｐｓ（λｆ））　・・・（２）
　　０＜Ｐｓ（λ）＜１
　但し、λｗは白色光帯域の波長、λｅは励起光帯域の波長、λｆは蛍光帯域の波長、Ｐｓ（λ）は波長λの光がビームスプリッタ３５により白色光撮像部へ入射する光路へ分離される割合であり、１－Ｐｓ（λ）は蛍光撮像部へ入射する光路へ分離される割合である。
　上記条件式（２）を満たすように構成することで、照明光フィルタの光透過率とビームスプリッタにおける光の分離の割合との関係を適切に保つことができ、照明光フィルタの製造コストを低減させながら、白色光画像の信号の飽和を防止して、十分な蛍光の光量を確保することができる。
　すなわち、白色光帯域の透過率が励起光帯域の透過率よりも低く設定されているが、その差が相対的に小さい場合において、例えばビームスプリッタにおける白色光帯域の透過率を５０％とする（図５参照）。そうすると、例えば、図６に示すように照明光フィルタ２３での白色光の透過率が６０％である場合、これにより発生する白色光の戻り光がビームスプリッタにおいて５０％に減じられるため、実質的に白色光の強度が、光源装置１０において３０％に減じられていることとなる。
　これにより、白色光撮像部および蛍光撮像部に入射する白色光の戻り光及び蛍光の強度のバランスは、上記した第１の実施形態に係る蛍光観察装置と同等となる。
　従って、上記した第１の実施形態に係る蛍光観察装置と同様に、蛍光観察装置を簡便な構成としながら、過度な光量の光を照射することによる蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像における信号の飽和を防止するとともに、十分な光量の蛍光を確保することができる。
　一般に、照明光フィルタ等の光源装置に適用されるフィルタは、誘電体多層膜を形成することによって作成されている。概して、このようなフィルタにおいては、波長帯域により透過率に大きな差がある１００％－３０％のフィルタよりもその差が相対的に小さい１００％－６０％のフィルタの方が、製造に要する誘電体多層膜の層数が少なくて済むため、設計・製作が容易となる。したがって、蛍光観察装置を上記条件式（２）を満たすように構成することで、層数の少ない誘電体多層膜からなる照明光フィルタを適用することができ、設計および製作に係るコストを抑えることができる。
（第３の実施形態）
　以下、本発明の第３の実施形態について説明する。
　本実施形態は、上述した第１の実施形態にと以下の点において相違する。なお、第１の実施形態と同一の構成については同符号を付しその説明を省略する。
　すなわち、図７に示すように、本実施形態は、ビームスプリッタを備えておらず、蛍光観察用の対物レンズと白色光観察用の対物レンズの２つの対物レンズ３８，３９を備えている。そして、２つの対物レンズ３８，３９の光路上には、夫々白色光撮像部３６及び蛍光撮像部３７が設けられている。蛍光撮像部３７の入射端側には蛍光フィルタ４０が設けられ、所定波長の蛍光のみを透過するようになっている。また、白色光撮像部３６と対物レンズ３８との間には、光減衰手段としての減衰フィルタ５１が設けられている。
　このように構成された蛍光観察装置において、白色光帯域の透過率が励起光帯域の透過率よりも低いものの、その差が相対的に小さく図６に示すように照明光フィルタ２３での白色光の透過率が６０％であるとする。
　この場合において、減衰フィルタ５１の透過率を例えば５０％とすることにより、戻り光の強度は実質的に３０％まで減じられることとなる。
　したがって、上記した第１の実施形態に係る蛍光観察装置およびその変形例と同様に、蛍光観察装置を簡便な構成としながら、過度な光量の光を照射することによる蛍光色素の褪色を抑え、白色光画像における信号の飽和を防止するとともに、十分な光量の蛍光を確保することができる。
　また、層数の少ない誘電体多層膜からなる照明光フィルタを適用することができ、設計および製作に係るコストを抑えることができる。
　上記各実施形態において、適用する蛍光物質に応じて、照明光フィルタの特性を適宜変更することが好ましい。つまり、照明光フィルタが以下の条件式を満たすように構成されていることが好ましい。
　Ｐｆ（λｗ’）＜Ｐｆ（λｗｅ）＜Ｐｆ（λｅ’）　　・・・　（３）
　但し、λｗ’は白色光帯域であり励起光帯域でない帯域であり、λｗｅは白色光帯域でありかつ励起光帯域である帯域であり、λｅ’は励起光帯域であり白色光帯域でない帯域である。
　例えば、蛍光物質として、ＩＣＧに代えてＣｙ７（ＧＥ　Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ製）を適用した場合、以下のようにすることが好ましい。
　ＡｎｔｉＣＥＡ－Ｃｙ７を用いるこの色素を励起する励起光の帯域は６５０～７４０ｎｍであり、その一部が白色光とオーバーラップしている。このような場合、フィルタの特性と４００ｎｍ～６５０ｎｍを３０％、６５０ｎｍ～７４０ｎｍまでを１００％とすることが考えられる。しかし、６５０ｎｍ～７００ｎｍまでは白色光帯域であり、このまま用いると４００ｎｍ～７００ｎｍまでを用いる白色光画像に色の偏りが生じる虞がある。
　そこで、白色光帯域と励起光帯域がオーバーラップする６５０ｎｍから７００ｎｍまでの帯域では段階的に励起光の透過率を増加させるとすることが好ましい（図８参照）。
　すなわち、白色光でかつ励起光である帯域では波長に対して光量を急激に増加させるのではなく、例えば、比例的にまたは階段状の特性を持たせるなど、一定の勾配をもって増加させることが好ましい。このようにすることで、白色光画像の色合いの変化を最小限に抑えながら、かつ十分な励起光強度を得ることができる。
　また上記各実施例を任意に組み合わせたものも本発明の範囲となる。また発光体としてキセノンランプを用いているが、ＬＥＤなどを発光体として用いてもよい。また導光手段として内視鏡に備えられたライトガイドを用いているが、内視鏡の鉗子チャネルに挿入可能な光ファイバを備えたカテーテル、もしくは顕微鏡などの装置を用いても良い。
　さらに、光透過率の異なる複数の照明光フィルタを備え、これらを例えばターレット等に収納することにより、照明光フィルタをキセノンランプ等の発光部と白色光及び励起光の出射端との間に択一的に挿入可能とすることが好ましい。このようにすることで、適用する蛍光物質の多様性に対応可能とすることができる。
　１０　光源装置（光源手段）
　１１　内視鏡
　１２　画像処理装置
　１３　モニタ
　２１　キセノンランプ（発光部）
　２２　コリメートレンズ
　２３　照明光フィルタ
　２４　光量調整部（光量調整手段）
　３１　挿入部
　３２　ライトガイドファイバ（導光手段）
　３３　照明レンズ
　３４　対物レンズ
　３５　ビームスプリッタ（光分離手段）
　３６　白色光撮像部
　３７　蛍光撮像部
　３８　対物レンズ
　３９　対物レンズ
　４０　蛍光フィルタ
　４１　白色光画像生成部（白色光撮像手段）
　４２　蛍光画像生成部（蛍光撮像手段）
　４３　合成画像生成部
　５１　減衰フィルタ（光減衰手段）

Claims (7)

  1. 　白色光及び励起光を同時に発光する単一の発光部を有し、該発光部において発光した前記白色光及び前記励起光を出射する光源手段と、
    　前記光源手段により出射された前記白色光及び前記励起光を導光して被検体に同時に照射する導光手段と、
    　前記白色光による前記被検体からの戻り光を受光して白色光画像を取得する白色光撮像手段と、
    　前記被検体において前記励起光により励起された蛍光を受光して蛍光画像を取得する蛍光撮像手段と、を備え、
    　前記光源手段が、前記発光部と前記白色光及び前記励起光の出射端との間に配置され、以下の条件式を満足する照明光フィルタを有する蛍光観察装置。
    　　Ｐｆ（λｗ）＜Ｐｆ（λｅ）　・・・（１）
    　但し、Ｐｆ（λｗ）は白色光帯域の波長λｗにおける照明光フィルタの光透過率であり、Ｐｆ（λｅ）は励起光帯域の波長λｅにおける照明光フィルタの光透過率である。
  2. 　前記白色光画像の明るさに応じ、該白色光画像の明るさが増すほど前記光源手段から出射する前記白色光及び前記励起光の光量を低減させるように前記発光部の調整を行う光量調整手段を備える請求項１記載の蛍光観察装置。
  3. 　前記戻り光を前記白色光撮像手段へ入射させると共に、前記蛍光を前記蛍光撮像手段へ入射させるように、前記戻り光と前記蛍光とを分離する光分離手段を備え、以下の条件式を満たす請求項１又は請求項２記載の蛍光観察装置。
    　　Ｐｆ（λｗ）×Ｐｓ（λｗ）＜Ｐｆ（λｅ）×（１―Ｐｓ（λｆ））　・・・（２）
    　　０＜Ｐｓ（λ）＜１
    　但し、λｗは白色光帯域の波長、λｅは励起光帯域の波長、λｆは蛍光帯域の波長、Ｐｓ（λ）は波長λの光が光分離手段により白色光撮像手段へ入射する光路へ分離される割合であり、１－Ｐｓ（λ）は蛍光撮像手段へ入射する光路へ分離される割合である。
  4. 　前記白色光撮像手段の前段に、前記白色光を減衰させる光減衰手段を備える請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の蛍光観察装置。
  5. 　前記励起光帯域の少なくとも一部が白色光帯域であり、以下の条件式を満足する請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の蛍光観察装置。
    　　Ｐｆ（λｗ’）＜Ｐｆ（λｗｅ）＜Ｐｆ（λｅ’）　・・・（３）
    　但し、λｗ’は白色光帯域であり励起光帯域でない帯域であり、λｗｅは白色光帯域でありかつ励起光帯域である帯域であり、λｅ’は励起光帯域であり白色光帯域でない帯域である。
  6. 　前記励起光の帯域の少なくとも一部が７００ｎｍを超える請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の蛍光観察装置。
  7. 　前記光源手段が、光透過率の異なる複数の前記照明光フィルタを備えると共に、該照明光フィルタを前記発光部と前記白色光及び前記励起光の出射端との間に択一的に挿入可能である請求項１乃至請求項６の何れか１項記載の蛍光観察装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017134907A1 (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 ソニー株式会社 撮像システム、撮像装置、撮像方法
WO2017175452A1 (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 ソニー株式会社 画像処理装置、撮像装置、および画像処理方法、並びにプログラム
JP2022051725A (ja) * 2020-09-22 2022-04-01 カール ツアイス メディテック アクチエンゲゼルシャフト 物体の蛍光領域及び非蛍光領域を同時に観察するためのフィルタセット、蛍光観察システム及び方法
WO2022208629A1 (ja) * 2021-03-29 2022-10-06 オリンパス株式会社 蛍光観察装置、光免疫治療システムおよび蛍光内視鏡

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106132276B (zh) * 2014-04-08 2018-08-07 奥林巴斯株式会社 荧光观察内窥镜系统
US20190269309A1 (en) * 2016-09-01 2019-09-05 Hoya Corporation Electronic scope and electronic endoscope system
JP6804257B2 (ja) 2016-10-13 2020-12-23 浜松ホトニクス株式会社 放射線画像読取装置
JP6710151B2 (ja) * 2016-12-02 2020-06-17 富士フイルム株式会社 内視鏡装置及び内視鏡装置の作動方法
CN107126184B (zh) * 2017-05-06 2019-04-26 江苏美安医药股份有限公司 一种医用内窥镜系统
CN108836262B (zh) * 2018-04-11 2021-08-31 秦少平 一种诱导荧光光谱图像融合影像光路
CN108095701B (zh) 2018-04-25 2018-07-20 上海凯利泰医疗科技股份有限公司 图像处理系统、荧光内窥镜照明成像装置及成像方法
CN108577791B (zh) * 2018-05-16 2020-05-12 广东欧谱曼迪科技有限公司 一种荧光导航内窥镜系统及其增强荧光成像灵敏度的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127933A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Olympus Corp 光制御装置、制御装置、光学スコープ及び光走査型光学装置
JP2012157383A (ja) * 2011-01-28 2012-08-23 Olympus Corp 内視鏡装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6293911B1 (en) 1996-11-20 2001-09-25 Olympus Optical Co., Ltd. Fluorescent endoscope system enabling simultaneous normal light observation and fluorescence observation in infrared spectrum
US7179222B2 (en) 1996-11-20 2007-02-20 Olympus Corporation Fluorescent endoscope system enabling simultaneous achievement of normal light observation based on reflected light and fluorescence observation based on light with wavelengths in infrared spectrum
US6422994B1 (en) * 1997-09-24 2002-07-23 Olympus Optical Co., Ltd. Fluorescent diagnostic system and method providing color discrimination enhancement
JP5114024B2 (ja) 2005-08-31 2013-01-09 オリンパス株式会社 光イメージング装置
JP4745790B2 (ja) * 2005-10-21 2011-08-10 Ｈｏｙａ株式会社 電子内視鏡装置
JP4744288B2 (ja) 2005-12-21 2011-08-10 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡装置
JP5489785B2 (ja) * 2010-03-03 2014-05-14 オリンパス株式会社 蛍光内視鏡装置
JP5562683B2 (ja) * 2010-03-03 2014-07-30 オリンパス株式会社 蛍光観察装置
DE102011016138A1 (de) * 2011-03-30 2012-10-04 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Fluoreszenzdiagnose
JP5974658B2 (ja) * 2012-06-19 2016-08-23 ソニー株式会社 撮像装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127933A (ja) * 2009-12-15 2011-06-30 Olympus Corp 光制御装置、制御装置、光学スコープ及び光走査型光学装置
JP2012157383A (ja) * 2011-01-28 2012-08-23 Olympus Corp 内視鏡装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017134907A1 (ja) * 2016-02-03 2017-08-10 ソニー株式会社 撮像システム、撮像装置、撮像方法
US10681283B2 (en) 2016-02-03 2020-06-09 Sony Corporation Imaging system, imaging apparatus, and imaging method
WO2017175452A1 (ja) * 2016-04-04 2017-10-12 ソニー株式会社 画像処理装置、撮像装置、および画像処理方法、並びにプログラム
US10929959B2 (en) 2016-04-04 2021-02-23 Sony Corporation Image processing apparatus, imaging apparatus, and image processing method
JP2022051725A (ja) * 2020-09-22 2022-04-01 カール ツアイス メディテック アクチエンゲゼルシャフト 物体の蛍光領域及び非蛍光領域を同時に観察するためのフィルタセット、蛍光観察システム及び方法
JP7181361B2 (ja) 2020-09-22 2022-11-30 カール ツアイス メディテック アクチエンゲゼルシャフト 物体の蛍光領域及び非蛍光領域を同時に観察するためのフィルタセット、蛍光観察システム及び方法
WO2022208629A1 (ja) * 2021-03-29 2022-10-06 オリンパス株式会社 蛍光観察装置、光免疫治療システムおよび蛍光内視鏡

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