WO2015115151A1 - 蛍光観察装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光を出射する照明光源と前記照明光の波長帯域のうち一部の波長帯域を有する励起光を出射する励起光源とを有し、前記照明光と前記励起光とを同時に被写体に照射する光源部と、前記照明光の照射によって前記被写体において反射された反射光と、前記励起光の照射によって前記被写体において発生する蛍光とを同時に撮影する単一の撮像素子と、該撮像素子の前段に配置され、前記励起光をカットし、前記反射光のうち前記励起光を除く全部または大部分を透過させるフィルタと、前記照明光源の前記照明光の出力強度と前記励起光源の前記励起光の出力強度とを互いに独立に調整する調光部とを備える蛍光観察装置を提供する。
このようにすることで、ユーザの操作を必要とせずに、各光源の出力強度を自動調整することができる。
このようにすることで、反射光および蛍光のそれぞれの強度を、互いの影響が排除された画像に基づいて正確に評価し、各光源の出力強度をより適切に調整することができる。
このようにすることで、画像の階調値の平均値を用いることによって、被写体の広範囲で発生する反射光の強度をより正確に評価することができる。一方、画像の階調値の最大値を用いることによって、被写体の局所で発生する蛍光の強度をより正確に評価することができる。
このようにすることで、反射光像のみを含む第2の画像を用いることによって、反射光の強度をより正確に評価することができる。一方、蛍光像のみを含む第3の画像を用いることによって、蛍光の強度をより正確に評価することができる。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る蛍光観察装置100について図1から図3を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置100は、内視鏡装置であって、図1に示されるように、体内に挿入される細長い挿入部2と、光源ユニット(光源部)3と、該光源ユニット3からの白色光(照明光)Lwおよび励起光Lexを挿入部2の先端2aから生体組織(被写体)Xに向けて照射する照明ユニット4と、挿入部2の先端2aに設けられ、生体組織Xの画像情報Sを取得する撮像ユニット5と、画像情報Sを処理する画像プロセッサ6と、該画像プロセッサ6によって生成された画像Aを表示する表示部7とを備えている。
励起光源32は、例えば、狭帯域光を出射するレーザダイオードを用いた光源であり、図2(b)に示されるように、青色(具体的には、波長480nmから490nm)の励起光Lexを出射する。
ダイクロイックミラー33は、励起光Lexを反射し、白色光Lwを透過させることによって、図2(c)に示されるように、白色光Lwと励起光Lexとが重畳された光を出力する。
バリアフィルタ53は、図2(d)に示されるように、励起光Lexの波長領域の光を遮断し、これ以外の波長帯域の光を透過させる光学特性を有している。
画像プロセッサ6は、ユーザによって入力操作可能な白色光量入力ボタン62および励起光量入力ボタン63と、これらのボタン62,63への入力に従って白色光源31および励起光源32の出力強度を互いに独立に制御する調光部64とを備えている。
調光部64は、白色光量入力ボタン62から受信した強度に従って、白色光源31の出力強度を調整する。調光部64は、励起光量入力ボタン63から受信した強度に従って、励起光源32の出力強度を調整する。
本実施形態に係る蛍光観察装置100を用いて生体組織Xを観察するには、予め、例えば病変部に集積する蛍光色素を生体組織Xに投与しておく。本実施形態においては、図3(a)に示されるように、470nmから490nmに励起波長λexを有し、510nmから530nmに蛍光波長λemを有する蛍光色素を想定している。
生体組織Xに対して近距離から強い励起光Lexが照射されると、生体組織Xが熱による影響を受けたり、自家蛍光が発生したりしてしまうという問題が発生し得る。一方、近距離から励起光Lexが照射されたとしても上記の問題が発生しないように、励起光Lexの強度を一律に低く制限してしまうと、遠距離から観察する場合に蛍光色素を十分に励起することができない可能性がある。
次に、本発明の第2の実施形態に係る蛍光観察装置200について図4および図5を参照して説明する。
本実施形態においては、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
第1の実施形態においては、生体組織Xに照射される白色光Lwおよび励起光Lexをユーザが手動で調光することとした。これに対し、本実施形態は、白色光Lwおよび励起光Lexを自動で調光する点において、第1の実施形態と異なっている。
本実施形態に係る蛍光観察装置200によれば、画像生成部61において生体組織Xのカラー画像Aが生成されると、カラー画像Aを構成する3色の単色画像のうち、R画像が白色光測定部65に、G画像が励起光測定部66に、それぞれ送信される。そして、白色光測定部65において、R画像の明るさから生体組織Xに照射されている白色光Lwの強度が測定され、該白色光Lwの強度が所定の値となるように白色光源31が調光部64によってフィードバック制御される。一方、励起光測定部66において、G画像の明るさから生体組織Xに照射されている励起光Lexの強度が測定され、該励起光Lexの強度が所定の値となるように励起光源32が調光部64によってフィードバック制御される。
この場合、画像生成部61は、生成したカラー画像Aをそのまま白色光測定部65および励起光測定部66に送信する。
励起光測定部66は、カラー画像Aの全体または一部分(好ましくは中央部分)の階調値の最大値を算出し、得られた最大値を調光部64に送信する。
調光部64は、受信した平均値が所定の値になるように白色光源31の出力強度を制御し、受信した最大値が所定の値になるように励起光源32の出力強度を制御する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る蛍光観察装置300について図6から図8を参照して説明する。
本実施形態においては、第1および第2の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1および第2の実施形態と共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
画像生成部61は、3つの単色画像からカラー画像Aを合成し、得られた画像Aを表示部7に出力する。
同時方式においては、蛍光Lfが、G画像のみならず、R画像においても観察される。これに対し、面順次方式においては、蛍光Lfが完全に排除されたR画像が取得される。したがって、このようなR画像を用いることによって、白色光Lwの強度をさらに正確に測定することができる。
2 挿入部
3 光源ユニット(光源部)
31 白色光源(照明光源)
32 励起光源
33 ダイクロイックミラー
34 カップリングレンズ
35 回転フィルタ
4 照明ユニット
41 ライトガイドファイバ
42 照明光学系
5 撮像ユニット
51 対物レンズユニット
52,52’ 撮像素子
53 バリアフィルタ
6 画像プロセッサ
61 画像生成部
62 白色光量入力ボタン
63 励起光量入力ボタン
64 調光部
65 白色光測定部
66 励起光測定部
67 蛍光演算部
X 生体組織(被写体)
Lw 白色光(照明光)
Lw’ 反射光
Lex 励起光
Lf 蛍光
Claims (5)
- 照明光を出射する照明光源と前記照明光の波長帯域のうち一部の波長帯域を有する励起光を出射する励起光源とを有し、前記照明光と前記励起光とを同時に被写体に照射する光源部と、
前記照明光の照射によって前記被写体において反射された反射光と、前記励起光の照射によって前記被写体において発生する蛍光とを同時に撮影する単一の撮像素子と、
該撮像素子の前段に配置され、前記励起光をカットし、前記反射光のうち前記励起光を除く全部または大部分を透過させるフィルタと、
前記照明光源の前記照明光の出力強度と前記励起光源の前記励起光の出力強度とを互いに独立に調整する調光部とを備える蛍光観察装置。 - 前記調光部が、前記撮像素子によって前記反射光および前記蛍光を撮影して取得された画像の階調値に基づき、前記照明光源の出力強度と前記励起光源の出力強度とを調整する請求項1に記載の蛍光観察装置。
- 前記撮像素子によって取得された画像が、カラー画像であり、
前記調光部が、前記カラー画像を構成する複数の単色画像のうち、前記蛍光の色に対応する単色画像の階調値に基づいて前記励起光源の出力強度を調整し、他の単色画像の階調値に基づいて前記照明光源の出力強度を調整する請求項2に記載の蛍光観察装置。 - 前記調光部が、前記画像の全体または一部分の階調値の平均値に基づいて前記照明光源の出力強度を調整し、前記画像の全体または一部分の階調値の最大値に基づいて前記励起光源の出力強度を調整する請求項2に記載の蛍光観察装置。
- 前記光源部が、前記照明光を連続的に前記被写体に照射するとともに、前記励起光を間欠的に前記被写体に照射し、
前記撮像素子が、前記励起光および前記照明光の両方が前記被写体に照射されているときに第1の画像を取得し、前記照明光のみが前記被写体に照射されているときに第2の画像を取得し、
前記調光部が、前記第2の画像の階調値に基づいて前記照明光源の出力強度を調整し、前記第1の画像から前記第2の画像を減算して得られた第3の画像の階調値に基づいて前記励起光源の出力強度を調整する請求項2に記載の蛍光観察装置。
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