JP4426225B2 - 蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体から発せられる自家蛍光に基づいて被検者の体腔内を撮像して、病変部位を示す映像信号を出力する蛍光観察内視鏡システム，及び、このような蛍光観察内視鏡システムにおいて内視鏡とともに用いられる蛍光観察内視鏡用光源装置に、関する。

生体に対して特定波長の励起光を照射すると、生体から蛍光が発せられることが知られている(この蛍光は「自家蛍光」と言われる)。さらに、自家蛍光の強度（特に、緑光領域の強度）は生体の病変組織(腫瘍,癌)から発生するものの方が正常組織から発生するものよりも低いので、画像として表されると、病変組織を内包した病変部位が正常組織のみからなる正常部位よりも暗く表示されることも、知られている。

このような知識をベースに、内視鏡を通じて生体の自家蛍光を撮像し、生体が正常であるか異常であるかの診断に供される蛍光観察画像を表示する自家蛍光観察装置が、提案されている。例えば、図５に示された従来の蛍光観察内視鏡システムは、従来の内視鏡（電子内視鏡）及び光源プロセッサ装置（電子内視鏡から出力された映像信号を処理してビデオ信号として出力するプロセッサを備えた光源装置）を流用して、蛍光観察を可能としたものである。

図５において、この蛍光内視鏡システム１は、一般的ハードウェア構成を有する電子内視鏡１１１，光源プロセッサ装置１１２及びモニター１１５，電子内視鏡１１１の鉗子チャンネル１１１ａに挿通されるファイバプローブ１１０，このファイバプローブ１１０の基端面に紫外帯域の励起光及び可視帯域の参照光を交互に導入するとともにこれら光の導入に同期して光源プロセッサ装置１１２から得られた映像信号に対して画像処理を施すことによって病変部位を示す蛍光観察映像信号を出力する光源装置１１３，光源プロセッサ装置１１２から出力された映像信号（通常の可視観察像を表すカラー映像信号である通常観察映像信号）及び光源装置１１３から出力された映像信号（蛍光観察映像信号）の何れか一方を選択してモニター１１５に伝送する映像セレクター１１４，並びに、光源プロセッサ装置１１２，光源装置１１３及び映像セレクター１１４に接続され、操作者によって操作されることによって蛍光内視鏡システムの動作モードを「通常観察モード」又は「蛍光観察モード」に切り換える画像切換信号入力部１１６とから、構成される。

電子内視鏡１１１は、被検者の体腔内に挿入されるために可撓管から構成される体腔内挿入部１１１ｂ，この体腔内挿入部１１１ｂの基端に取り付けられた操作部１１１ｃ，及び、この操作部１１１ｃの側面から延出したライトガイド可撓管１１１ｄから、構成されている。そして、体腔内挿入部１１１ｂの先端面には、対物レンズ１１７及び配光レンズ１１８が嵌め込まれているとともに、鉗子チャンネル１１１ａの先端が開口している。体腔内挿入部１１１ｂにおける対物レンズ１１７の内側には、対物レンズ１１７側から順に、励起光カットフィルタ１１９及び撮像素子（モノクロＣＣＤ）１２０が組み込まれている。同様に、配光レンズ１１８の内側には、ライトガイド（ファイババンドル）１２１の先端が配置されている。そして、撮像素子１２０が出力した映像信号を伝達するための信号線１２２，及び、ライトガイド１２１は、ともに、体腔内挿入部１１１ｂから操作部１１１ｃを経て、ライトガイド可撓管１１１ｄの基端まで達している。また、操作部１１１ｃの他の側面には、上述した鉗子チャンネル１１１ａの基端側開口である鉗子口１１１ｅが設けられている。

光源プロセッサ装置１１２のハウジング側面には、電子内視鏡１１１のライトガイド可撓管１１１ｄの基端が着脱自在に装着されるソケット（図示略）が設けられている。

そして、光源プロセッサ装置１１２の内部には、当該ソケットに装着されたライトガイド可撓管１１１ｄ内のライトガイド１２１の中心軸の延長線に沿って順番に、ＲＧＢ回転ホイール１２３，集光レンズ１２４，赤外カットフィルター１２５及び光源１２６が、配置されている。光源１２６は、電源回路１２７から駆動電力の供給を受けて白色の照明光を発するランプ及びこの照明光を平行光として反射する回転楕円面状のリフレクタから、構成されている。赤外カットフィルター１２５は、光源１２６から発した照明光から赤外帯域成分を除去するための光学フィルターである。集光レンズ１２４は、平行光として進行する照明光を、ライトガイド１２１の基端面に収束させるためのレンズである。ＲＧＢ回転ホイールは、夫々１２０度の中心角を有する扇形の赤，緑，青各色のフィルターが同一円周上に嵌め込まれた円板であり、ドライバー回路１２８から電流が供給されるモータにより、各フィルターが照明光の光路中に順次挿入されるように、回転駆動される。

さらに、光源プロセッサ装置１１２の内部には、上記ソケットにライトガイド可撓管１１１ｄが装着された時に信号線１２２を経て撮像素子１２０に導通する初段信号回路１２９と、この初段信号回路１２９に接続された映像信号処理回路１３０と、電源回路１２７，初段信号処理回路１２９及び映像信号処理回路１３０に夫々接続されたシステムコントロール部１３１とが、内蔵されている。初段信号処理回路１２９は、撮像素子１２０から入力された映像信号にＡ／Ｄ変換，γ補正等の処理を施す回路である。映像信号処理回路１３０は、赤色光，緑色光及び青色光が夫々ライトガイド１２１に入射されている期間に夫々初段信号処理回路１２９から入力された３フィールドの映像信号に基づいてＲＧＢカラー信号からなる映像信号（通常観察映像信号）を合成し、さらに、モニター１１５の要求する形式に変換して出力する回路である。システムコントロール部１３１は、各回路１２７〜１３０に対してタイミング信号を送ることによって互いに同期を取って動作させる回路である。なお、システムコントロール部１３１には、光源装置１１３から「蛍光観察モード」が指示されている場合に、電源回路１２７に対して光源１２６への電源供給を停止させ、映像信号処理回路１３０に対して処理前の映像信号をそのまま光源装置１１３へ転送させ、「通常観察モード」が指示されている場合に、電源回路１２７に対して光源１２６へ電源を供給させるファームウェアが、事前に追加インストールされている。

ファイバープローブ１１０は、多数の石英ガラスファイバー（又はプラスチックファイバー）を束ねてシリコンチューブを被覆した構造を有するとともに、鉗子チャンネル１１１ａの長さよりも十分に長い全長を有している。このファイバープローブ１１０の基端は、光源装置１１３内に挿入されて固定されている。

光源装置１１３内には、上述したようにして固定されたファイバープローブ１１０の中心軸の延長線に沿って順番に、シャッタ１３３及び集光レンズ１３４が配置されている。この集光レンズ１３４の光軸上には、さらに、当該光軸に対して４５度傾いて配置された参照光反射ミラー１３５，第１回転シャッター１３６，参照光反射ミラー１３５と平行な第１全反射ミラー１３７が、順番に配置されている。この第１全反射ミラー１３７によって折り曲げられた光軸上には、励起光透過フィルタ１４１，励起光反射ミラー１４２が、順番に配置されている。一方、参照光反射ミラー１３５によって９０度折り曲げて分岐された光軸上には、第２回転シャッター１３８，参照光反射ミラー１３５と平行な第２全反射ミラー１３９が、順番に配置されている。この第２反射ミラー１３９によって折り曲げられた光軸上には、参照光透過フィルター１４０，上記励起光反射ミラー１４２，コリメータレンズ１４３，ランプ１４４，リフレクタ１４５が、順番に配置されている。ランプ１４４は、電源回路１５０によって電源が供給されると白色光を発する。リフレクタ１４５は、ランプ１４４から後方へ発した光束を１８０度折り返す半球状ミラーである。コリメータレンズ１４３は、ランプ１４４から前方へ発した光束及びリフレクタ１４５によって折り返された光束を平行光束に変換するレンズである。励起光反射ミラー１４２は、コリメータレンズ１４３から射出された平行光束（即ち、白色照明光）中の可視光成分を透過するとともに紫外光成分を反射するダイクロイックミラーである。励起光透過フィルタ１４１は、励起光反射ミラー１４２によって反射された光から自家蛍光を生じさせるに適切な波長域成分（励起光）のみを透過するフィルターである。第１回転シャッター１３６は、励起光を１／２周期づつ断続的に通過させるロータリーシャッターである。一方、参照光透過フィルタ１４０は、励起光反射ミラー１４２を透過した白色照明光から赤色光成分（参照光）のみを透過するフィルターである。第２回転シャッター１３８は、参照光を１／２周期づつ断続的に通過させるロータリーシャッターである。参照光反射ミラー１３５は、励起光を透過するとともに参照光を反射するダイクロイックミラーである。集光レンズ１３４は、平行光として入射した励起光及び参照光を夫々ファイバプローブ１１０の基端面に集光するレンズである。シャッタ１３３は、ソレノイド１４６によって集光レンズ１３４とファイバプローブ１１０との間の光路に挿脱されることにより、励起光及び参照光のファイバプローブ１１０への入射を選択的に遮断する。上述した第１回転シャッター１３６及び第２回転シャッター１３８は、相互に１８０度ずれた位相差にて同期回転するように、ドライバー回路１４７によって駆動される。

電源回路１５０，ソレノイド１４６及びドライバー回路１４７は、夫々、システムコントロール部１４８に接続されている。このシステムコントロール部１４８は、更に、画像処理回路１４９，上記画像切換信号入力部１１６及び光源プロセッサ装置１１２のシステムコントロール部１３１に、接続されている。システムコントロール部１４８は、画像切換信号入力部１１６による動作モード切替の指示を光源プロセッサ装置１１２のシステムコントロール部１３１に転送するとともに、「通常観察モード」が指示されている場合には、ソレノイド１４６に対してシャッタ１３３を光路に挿入させて励起光及び参照光を遮光させ、「蛍光観察モード」が指示されている場合には、ソレノイド１４６に対してシャッタを光路から退避させて励起光及び参照光をファイバプローブ１１０に入射させるとともに、光源プロセッサ装置１１２から受信した映像信号を画像処理部１４９に転送して画像処理を行わせる。画像処理部１４９は、ファイバプローブ１１０に参照光が入射されている間に受信した映像信号及び励起光が入射されている間に受信した映像信号の輝度値同士を各画素毎に比較し、両者の比率が所定値を越えている全画素を特定色で表す映像信号（蛍光観察映像信号）を生成し、モニター１１５が要求する形式に変換して出力する。

映像セレクター１１４は、光源プロセッサ装置１１２の映像信号処理回路１３０，光源装置１１３の画像処理部１４９及び画像切換信号入力部１１６に接続され、画像切換信号入力部１１６から「通常観察モード」が指示された時には、光源プロセッサ装置１１２の映像信号処理回路１３０から出力された通常観察映像信号を選択して、モニター１１５に伝送し、「蛍光観察モード」が指示された時には、光源装置１１３の画像処理部１４９から出力された蛍光観察映像信号を選択して、モニター１１５に伝送する。

モニター１１５は、伝送された通常観察映像信号に基づくカラー画像（通常観察画像）又は蛍光観察映像信号に基づくモノクロ画像（自家蛍光画像）を表示する。

なお、以上のような従来の蛍光観察内視鏡システムは、例えば、下記特許文献１にも開示されている。
特表２００２−５３５０２５号公報

しかしながら、上述した従来の蛍光観察内視鏡システムにおいては、通常観察時に使用する電子内視鏡１１１，光源プロセッサ装置１１２及びモニター１５に加えて、光源装置１１３，ファイバプローブ１１０，画像切換信号入力部１１６及び映像セレクター１１４が必要になるので、システム全体の規模が大型化してしまうという問題があった。これが従来における第１の問題点である。

また、上述した従来の蛍光観察内視鏡システムにおいては、モニター１５には、通常観察画像及び自家蛍光画像が選択的にしか表示されず、しかも、自家蛍光画像は、モノクロにて病変部位のみが示されているだけなので、表示されている病変部位が体腔内のどの部位を示すのかを視覚的に示し得るものではなかった。これが従来における第２の問題点である。

本発明の第１の課題は、従来における第１の問題点に鑑み、従来よりもシステム規模が小さくても通常観察画像及び蛍光観察画像をモニターに表示させることができる蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置を、提供することである。

また、本発明の第２の課題は、カラー画像である通常観察画像上に自家蛍光画像を重ねて表示することによって病変部位の位置を直感的に示し得る蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置を、提供することである。

本発明は、上記第１及び第２の課題を解決するために、以下の構成を採用した。

即ち、本発明による蛍光観察内視鏡システムに用いられる内視鏡は、基端面から入射された光を先端面から被検体に向けて照射するライトガイドと、前記被検体からの光を収束して当該被検体の像を結像する対物光学系と、この対物光学系によって結像された像をカラー撮像して映像信号を出力するカラー撮像素子とを備えることを特徴とする。

また、本発明による蛍光観察内視鏡システムに用いられる光源装置，及び、本発明による蛍光観察内視鏡用光源装置は、白色の光を発する光源と、光源から発した光を前記ライトガイドの基端面に向けて集光する集光光学系と、前記光源と前記ライトガイドの基端面との間における前記光の光路に対して、生体組織を励起させて蛍光を発光させ得る波長帯域の励起光のみを透過させる励起光透過フィルターと、赤色帯域の参照光を透過させる参照光透過フィルターとを、夫々、選択的に挿入するフィルター装置と、前記撮像素子から出力された映像信号を受信する受信部と、この受信部によって受信された前記映像信号に対して画像処理を施してビデオ信号に変換する画像処理部と、この画像処理部によって変換されたビデオ信号を出力する出力部と、動作モードを切り替えるために操作される操作部と、動作モードを第１モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、白色光を常時前記ライトガイドの基端面に入射させるように前記フィルター装置を制御するとともに、前記受信部によって受信された映像信号をビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御し、動作モードを第２モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、励起光，参照光及び白色光を順次繰り返し前記ライトガイドの基端面に入射させるように前記フィルター装置を制御するとともに、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値を画素毎に比較し、前者に対する後者の比率が所定値を越えている画素を特定し、前記白色光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号における上記特定された画素の色を変更し、変更後の当該映像信号をビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御する制御部とを、備えたことを特徴とする。

このように構成されると、操作部が操作されて第１モードに切り替えられると、制御装置は、白色光を常時前記ライトガイドの基端面に入射させるように前記フィルター装置を制御する。すると、フィルター装置は、励起光透過フィルター及び参照光透過フィルターの双方を光路から待避させる。これにより、光源から発した白色光がライトガイドに入射されて、被検体に照射される。この時に、対物光学系によって形成される被検体の像は、白色光の反射光によるカラー像である。同時に、制御部は、この像を撮像した撮像素子か
ら出力されて受信部によって受信された映像信号を、ビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御する。その結果、このビデオ信号により、モニター上に、被検体の通常観察画像（カラー像）が表示される。次に、操作部が操作されて第２モードに切り替えられると、制御装置は、励起光，参照光及び白色光を順次繰り返し前記ライトガイドの基端面に入射させるように前記フィルター装置を制御する。すると、フィルター装置は、光路に励起光透過フィルターのみを挿入する状態，光路に参照光透過フィルターのみを挿入する状態，及び、光路から両フィルターを抜いた状態を、順次切り替える。これにより、励起光透過フィルターを透過した励起光，参照光透過フィルターを透過した参照光，光源から発した白色光が、順次、ライトガイドに入射されて、被検体に照射される。この間に、対物光学系によって形成される像は、被検体の蛍光による像，参照光の反射光による単色像，白色光の反射光によるカラー像である。同時に、制御部は、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値を画素毎に比較し、前者に対する後者の比率が所定値を越えている画素を特定し、前記白色光を前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号における上記特定された画素の色を変更し、変更後の映像信号をビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御する。その結果、このビデオ信号により、モニター上に、被検体のカラー像に病変部位が特定色にて示された蛍光観察画像が表示されるので、術者は、病変部位の場所を直感的に知ることができる。

また、本発明によると、上記構成を備えた光源装置（蛍光観察内視鏡用光源装置）の他に、励起光を発する光源装置やファイバープローブや蛍光観察画像を合成するための画像処理装置を備える必要がないので、システム全体をシンプル且つ小規模になる。

以上のように構成された本発明の蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置によれば、従来よりもシステム規模が小さくても通常観察画像及び蛍光観察画像をモニター上に表示させることができ、また、カラー画像である通常観察画像上に自家蛍光画像を重ねて表示することによって病変部位の位置を直感的に示すことができる。

以下、図面を参照して本発明による蛍光観察内視鏡システム及び蛍光観察内視鏡用光源装置を実施するための最良の形態を説明する。

〔電子内視鏡装置の構成〕
図１は、本実施形態による蛍光観察内視鏡システム１０の概略構成図である。図１において、蛍光観察内視鏡システム１０は、内視鏡の一種である電子内視鏡１１と、この電子内視鏡１１に接続された光源プロセッサ装置１２と、この光源プロセッサ装置１２に接続されたモニター１５及び画像切換信号入力部１６とから、構成されている。以下、これらの各装置の説明を、個別に行う。

この画像切替信号入力部１６は、術者によって操作され、この蛍光観察内視鏡システム１０の動作モードを通常観察モード（第１モード）又は蛍光観察モード（第２モード）に切り替えさせる切替信号を、光源プロセッサ装置１２（の後述するシステムコントロール回路２８）に入力する。

電子内視鏡１１は、図１ではその内部構成を示すために模式化されているが、被検者の体腔内に挿入される体腔内挿入部１１ａ，この体腔内挿入部１１ａの基端に取り付けられた操作部１１ｂ，この操作部１１ｂの側面から延出したライトガイド可撓管１１ｃ，このライトガイド可撓管１１ｃの先端に取り付けられたコネクタ１１ｄから、構成される。

そして、体腔内挿入部１１ａの先端には、少なくとも二つの貫通孔が穿たれており、その一方には負レンズからなる配光レンズ１７が、他方には正のパワーを有するレンズ群である対物光学系１８が、夫々、嵌め込まれている。また、この体腔内挿入部１１内には、対物光学系１８の前方における所定作動距離だけ離れた位置に在る被検物の当該対物光学系１８による実像を撮像する撮像素子（カラーＣＣＤ，即ち、カラー撮像素子）２０が、配置されている。さらに、これら対物光学系１８及び撮像素子２０の間には、紫外帯域の光を遮断するための励起光カットフィルタ１９が配置されている。

また、この体腔内挿入部１１ａの先端部（撮像素子２０が収容されている箇所）は、硬質部材から構成されているが、それよりも操作部１１ｂ側の部分は、可撓性を有する構造を有している。さらに、この可撓性を有する部分のうち先端側の所定長さの範囲は、体腔内挿入部１１ａの中心軸に直交する軸を中心に互いに傾動自在に接続された多数のセグメント（図示略）が組み込まれた湾曲部として、構成されている。

操作部１１ｂには、この湾曲部の最前のセグメントにその先端が取着された複数（２又は４）本のワイヤーを選択的に引き込むことによって湾曲部を任意の方向に任意の角度湾曲させることができるノブ（図示略）が備えられている。また、この操作部１１ｂの他の側面には、体腔内挿入部１１ａ内を引き通されてその先端面に開口する鉗子チャンネル１１ｅに連通する鉗子口１１ｆが設けられている。

上述した体腔内挿入部１１ａの先端から操作部１１ｂ，ライトガイド可撓管１１ｃを経てコネクタ１１ｄに至る管路内には、後述するように光源プロセッサ装置１２によって入射された光をガイドするためのライトガイドファイババンドル（以下、「ライトガイド」という）２１，撮像素子２０から出力された映像信号（各画素毎のＲＧＢ各色の輝度値を表すアナログ信号）を光源プロセッサ装置１２に伝達する映像信号線２２が、夫々引き通されている。なお、ライトガイド２１の射出端は、そこから射出された照明光が、配光レンズ１７を通じて、対物光学系１８及び撮像素子２０による画角よりも若干大きい配光角にて発散される位置に、固定されている。

コネクタ１１ｄの先端面には、ライトガイド２１の入射端が垂直に突出して固定されているとともに、映像信号線２２や図示せぬ各種信号線に夫々導通している多数の電極からなる電気コネクタ（図示略）が設けられている。

光源プロセッサ装置１２のハウジングの側面には、電子内視鏡１１のコネクタ１１ｄの先端が嵌め込まれるコネクタ受け１２ａが、形成されている。このコネクタ受け１２ａ内には、コネクタ１１ｄがこのコネクタ受け１２ａに装着された時に、図示せぬ電気コネクタ中の各種電極に夫々接触する多数の電極からなるソケット，及び、ライトガイド２１の基端が挿入される保持穴が、設けられている。

この光源プロセッサ装置１２内には、前段信号処理回路２３と、この前段映像信号処理回路２３に接続されたメモリ２４と、このメモリ２４に接続された演算処理回路２５と、この演算処理回路２５に接続された後段映像信号処理回路２６と、これらメモリ２４，演算処理回路２５及び後段信号処理回路２６に夫々接続されたシステムコントロール回路２８，前段信号処理回路２３及びシステムコントロール回路２８に接続されたドライバー回路２７，このドライバー回路２７に更に接続された第１モータ３５，第２モータ３７及び絞り３２と、システムコントロール回路２８に更に接続されたランプ電源２９とが、主要電気部品として内蔵されている。なお、電子内視鏡１１のコネクタ１１ｄが光源プロセッサ装置１２のコネクタ受け１２ａに装着された状態においては、撮像素子２０は、映像信号線２２を通じて前段信号処理回路２３に接続される。また、システムコントロール回路２８には画像切換信号入力部１６が接続され、後段信号処理回路２６にはモニター１５が接続される。

さらに、光源プロセッサ装置１２内には、コネクタ受け１２ａに装着されたコネクタ１１ｄから突出したライトガイド２１の延長線に沿って、上述した第１モータ３５によって回転駆動される回転ホイール３４，集光レンズ３３，上述した絞り３２，赤外光カットフィルター３１及び上述したランプ電源２９によって駆動電力が供給されるランプ３０が、内蔵されている。なお、上述した第１モータ３５は、上述した第２モータ３７によって駆動されるテーブル３６によって、集光レンズ３３の光軸に直交する方向へ移動可能となっている。

制御部としてのシステムコントロール回路２８は、ランプ電源２９に対してランプ３０を点灯させる駆動電力を供給させ、画像切換信号入力部１６によって指示される動作モード（通常観察モード，蛍光観察モード）に従って各ブロック（メモリ２４，演算処理回路２５，後段信号処理回路２６，ドライバー回路２７）の動作を、制御する。

光源としてのランプ３０は、ランプ電源２９から供給された電力によって発光する電球と、この電球から発した照明光（白色光）を平行光として反射するリフレクタとから、構成されている。

赤外光カットフィルタ３１は、ランプ３０から平行光として射出された照明光から赤外帯域成分のみを遮断する光学フィルターである。

絞り３２は、ドライバー回路２７から供給される信号に従って、その開口面積（即ち、照明光の光路の断面積）を変化させる装置である。なお、ドライバー回路２７は、前段信号処理回路２３から通知される映像信号の輝度値に基づいて、撮像素子から出力される映像信号の輝度値（平均輝度値又はピーク輝度値）が一定となるように、絞り３２を駆動して照明光の光量（即ち、照明光の光路の断面積）を調整する。

集光光学系としての集光レンズ３３は、絞り３２を通過した照明光をライトガイド２１の基端面に集光して入射させる。

第１モーター３５は、集光レンズ３３の光軸と平行な方向にその駆動軸を向けた状態で、移動テーブル３６上に固定されている。この移動テーブル３６は、第２モーター３７によって駆動され、蛍光観察モード時においては集光レンズ３３の光軸に接近した第１位置へ、通常観察モード時においてはこの光軸から離反した第２位置へと、第１モーター３５をこの光軸に直交する方向に移動させる。これら移動テーブル３６及び第２モーター３７が、移動機構に相当する。

この第１モーター３５の駆動軸に固定された回転ホイール３４は、この第１モーター３５が上記第１位置に存在するときに照明光の光路に侵入するとともに同モーター３５が上記第２位置に存在するときに同光路から退避できる外径を有する。そして、この回転ホイール３４には、図２の正面図に示されるように、第１モーター３５が上記第１位置にあるときに当該回転ホイール３４の回転に伴って上記照明光の光路が相対的に通過する軌跡に沿って、１８０度の中心角を有する扇形の励起光透過フィルター３４ａ，４５度の中心角を有する扇形の参照光透過フィルター３４ｂ，１３５度の中心角を有する扇形の白色ガラス（白色光通過部）３４ｃが、夫々、嵌め込まれている。図３の透過特性グラフに示されるように、励起光透過フィルター３４ａは、紫外帯域の光（即ち、励起光）のみを透過する特性を有しており、参照光フィルタ３４ｂは、赤色帯域の光（即ち、参照光）のみを透過する特性を有している。従って、蛍光観察モード時においては、ドライバー回路２７によって第１モーター３５が回転され、それによって、回転ホイール３４が一回転する周期の間に、その半分の期間だけ励起光がライトガイド２１に入射され、１／８の期間だけ参照光がライトガイド２１に入射され、残りの３／８の期間には白色照明光がライトガイド２１に入射される。なお、ドライバー回路２７は、システムコントロール回路２８から受信したタイミング信号通りに第１モーター３５を回転させているので、システムコントロール回路２８は、現時点においてどのフィルター３４ａ，３４ｂ又は白色ガラス３４ｃが照明光の光路に挿入されているか（即ち、どのような光がライトガイド２１に入射されているか）を、認識している。これらドライバー回路２７，回転ホイール３４，第１モーター３５，移動テーブル３６，及び、第２モーター３７が、フィルター装置に相当する。

受信部としての前段信号処理回路２３は、画像信号線２２を通じて撮像素子２０から入力される映像信号を受信して、その形式をアナログ信号からデジタル信号に変更するとともに、γ補正等の処理を施して出力する。なお、上述したように、前段信号処理回路２３は、撮像素子２０から入力された１フィールド分の映像信号から抽出した輝度値（平均輝度値又はピーク輝度値）を、ドライバー回路２７に通知する。

メモリ２４は、図４の詳細ブロック図に示されるように、通常白色光画像メモリ２４ａ，自家蛍光画像メモリ２４ｂ及び参照光画像メモリ２４ｃを、含んでいる。この通常白色光画像メモリ２４ａは、撮像素子２０上の全画素（赤，緑，青の各色のフィルターが夫々被せられた全受光面を構成する画素）分の映像信号が蓄積されるメモリ領域である。また、自家蛍光画像メモリ２４ｂは、撮像素子２０上の緑色に相当する全画素（受光面全域に分布する緑色のフィルターが被せられた全画素）分の映像信号が蓄積されるメモリ領域である。また、参照光画像メモリ２４ｃは、撮像素子２０上の赤色に相当する全画素（受光面全域に分布する赤色のフィルターが被せられた全画素）分の映像信号が蓄積されるメモリ領域である。更に、このメモリ２４には、システムコントロール回路２８から入力されるタイミング信号に応じて、前段信号処理回路２３から入力される映像信号の伝送路を切り換えて何れかの画像メモリ２４ａ〜２４ｃへ転送する信号セレクタ２４ｄが、含まれている。

具体的には、この信号セレクタ２４ｄは、システムコントロール回路２８からのタイミング信号に従い、通常観察モード下においては、前段信号処理回路２３から順次入力される映像信号を、通常白色光画像メモリ２４ａへ転送する。

また、この信号セレクタ２４ｄは、システムコントロール回路２８からのタイミング信号に従い、蛍光観察モード下においては、励起光がライトガイド２１に入射している時に、前段信号処理回路２３から順次入力される映像信号を自家蛍光画像メモリ２４ｂへ転送し、参照光がライトガイド２１に入射している時に、前段信号処理回路２３から順次入力される映像信号を参照光画像メモリ２４ｃへ転送し、白色光がライトガイド２１に入射している時に、前段信号処理回路２３から順次入力される映像信号を通常白色光画像メモリへ転送する。

演算処理回路２５は、図４に示されるように、自家蛍光画像メモリ２４ｂから読み出した映像信号（自家蛍光映像信号）及び参照光画像メモリ２４ｃから読み出した映像信号（参照光映像信号）が入力される演算処理回路２５ａ，及び、この演算処理回路２５ａの出力及び通常白色光画像メモリ２４ａから読み出した映像信号（通常白色光映像信号）が入力されるとともにその出力が後段信号処理回路２６に入力される加算回路２５ｂを、含んでいる。

そして、システムコントロール回路２８からのタイミング信号に従い、通常観察モード下においては、加算回路２５ｂのみが起動して、通常白色光画像メモリ２４ａから通常白色光映像信号を読み出し、（演算処理回路２５ａが起動していないためにその出力が入力されないので）そのまま、後段信号処理回路２６へ入力する。

また、システムコントロール回路２８からの指示に従い、蛍光観察モード下においては、演算処理回路２５ａが起動して、自家蛍光画像メモリ２４ｂ及び参照光画像メモリ２４ｃから夫々自家蛍光映像信号及び参照光映像信号を読み出すとともに、加算回路２５ｂが起動して、通常白色光画像メモリ２４ａから通常白色光映像信号を読み出す。そして、演算処理回路２５ａは、各画素毎に自家蛍光映像信号の輝度値と参照光映像信号の輝度値とを比較し、前者に対する後者の比率が所定値を超える画素を、病変部位を示す画素として特定する。そして、特定した画素のみが特定色（赤，緑及び青の各輝度値の所定の組合せ，例えば、青を示す組合せ）を持つ映像データを出力して、加算回路２５ｂに入力する。加算回路２５ｂは、自家蛍光映像信号に演算処理回路２５ａの出力を重畳することによって、映像信号（カラーの通常白色光画像上に特定色にて病変部位が重ねて示された自家蛍光画像を表示させるための蛍光観察映像信号）を合成して、後段信号処理回路２６へ送出する。

後段信号処理回路２６は、演算処理回路２５から順次入力された映像信号を、モニター１５が要求するビデオ信号形式に変換して、このモニター１５へ向けて出力する。これら前段信号処理回路２３，メモリ２４，演算処理回路２５，及び後段信号処理回路２６は、画像処理部に相当する。また、後段信号処理回路２６は、出力部にも相当する。

以上のように構成された本実施形態の蛍光観察内視鏡システムによると、術者は、画像切換信号入力部１６を操作することによって、光源プロセッサ装置１２のシステムコントロール回路２８に対して通常観察モード（第１モード）に切り替える旨の切換信号を入力させる。すると、システムコントロール回路２８からの指示に応じて、ランプ電源２９がランプ３０に駆動電力を供給して照明光を射出させるとともに、ドライバー回路２７が第２モーター３７を駆動して、回転ホイール３４を照明光の光路から退避させる。すると、ライトガイド２１には、白色照明光が常時入射されるようになる。この状態のまま、術者は、電子内視鏡の体腔内挿入部１１ａを被検者の体腔内に挿入し、その先端面を被検体（体腔内壁）に対向させる。

すると、白色照明光の反射光による被検体の像が対物光学系１８によって形成されて、撮像素子２０に撮像され、映像信号（通常白色光映像信号）に変換される。この通常映像信号は、前段信号処理回路２３によって所定の処理を施され、メモリ２４の通常白色光画像メモリ２４ａに蓄積される。そして、この通常白色光画像メモリ２４ａ上に１画面分の通常白色光映像信号が蓄積されると、この１画面分の通常白色光映像信号が読み出されて、演算処理回路２５を経て後段信号処理回路２６に入力され、ビデオ信号に変換された後に、モニター１５に入力される。その結果、モニター１５上には、電子内視鏡１１によって撮像された被検体の体腔内の通常観察画像が、カラー画像として表示される。

この通常観察画像を見た術者は、被検体に対して病変の疑いをもった時には、画像切換信号入力部１６を操作することによって、光源プロセッサ装置１２のシステムコントロール回路２８に対して蛍光観察モード（第２モード）に切り替える旨の切換信号を入力させる。すると、システムコントロール回路２８からの指示に応じて、ドライバー回路２７が第２モーター３７を駆動して、回転ホイール３４を照明光の光路内に挿入させるとともに、第１モーター３５を駆動して、回転ホイール３４を回転させる。すると、ライトガイド２１には、順次、励起光、参照光，白色照明光が入射される。

このライトガイド２１及び配光レンズ１７を通じて励起光が照射された被検体の生体は、蛍光を発し、この蛍光は、被検体表面での励起光の反射光とともに、対物光学系１８に入射する。但し、励起光の反射光は励起光カットフィルター１９により遮断されるので、励起光のみによる被検体の像が、対物光学系１８によって結像され、撮像素子２０によって、映像信号（自家蛍光映像信号）に変換される。この自家蛍光映像信号は、前段信号処理回路２３によって所定の処理を施され、メモリ２４の自家蛍光画像メモリ２４ｂに蓄積される。

続いて、参照光が被検体に照射されると、この参照光の反射光による被検体の像が対物光学系１８によって形成されて、撮像素子２０に撮像され、映像信号（参照光映像信号）に変換される。この参照光映像信号は、前段信号処理回路２３によって所定の処理を施され、メモリ２４の参照光画像メモリ２４ｃに蓄積される。なお、参照光の照射時間（即ち、参照光透過フィルター３４ｂの中心角）が励起光の照射時間（即ち、励起光透過フィルター３４ａの中心角）の１／４であるのは、励起光によって生じる自家蛍光の強度が参照光の反射光の強度よりもはるかに弱いために、自家蛍光の蓄積時間を相対的に長くする必要があるためである。

続いて、白色照明光が被検体に照射されると、この白色照明光の反射光による被検体の像が対物光学系１８によって形成されて、撮像素子２０に撮像され、映像信号（通常白色光映像信号）に変換される。この通常白色光映像信号は、前段信号処理回路２３によって所定の処理を施され、メモリ２４の通常白色光画像メモリ２４ａに蓄積される。

これら各メモリ２４ａ〜２４ｃに蓄積された映像信号は、上述したように、演算処理回路２５の演算処理回路２５ａ又は加算回路２５ｂに読み出され、蛍光観察映像信号が合成される。そして、蛍光観察映像信号は、後段信号処理回路２６に入力され、ビデオ信号に変換された後に、モニター１５に入力される。その結果、モニター１５上には、電子内視鏡１１によって撮像された被検体の通常観察画像上に病変部位が特定色にて示された自家蛍光画像が、表示される。

以上説明したように、本実施形態の蛍光観察内視鏡システムによると、被検体の通常観察画像上に病変部位の蛍光画像が重ねられた映像が表示されるので、術者は、この映像を見るだけで、病変部位の位置及び大きさを直感的に知ることができる。また、本実施形態の蛍光観察内視鏡装置によると、従来の光源プロセッサ装置１１２及び光源装置１１３の機能が一台の光源プロセッサ装置１２に集約され、それに伴って、ランプ３０，集光レンズ３３，並びに、ドライバー回路２７，システムコントロール部２８が共通化されるので、システム全体をシンプル且つ小型化することができる。

本発明の実施の形態である蛍光観察内視鏡システムの構成図 回転ホイールの正面図 励起光透過フィルター及び参照光透過フィルターの透過特性を示すグラフ メモリ及び演算処理回路の詳細構成を示すブロック図 従来の蛍光観察内視鏡システムの構成図

符号の説明

１０ 蛍光観察内視鏡システム
１１ 電子内視鏡
１２ 光源プロセッサ装置
１５ モニター
１６ 画像切換信号入力部
１８ 対物光学系
２０ 撮像素子
２１ ライトガイド
２４ メモリ
２５ 演算処理回路
２７ ドライバー回路
２８ システムコントロール回路
２９ ランプ電源
３０ ランプ
３３ 集光レンズ
３４ 回転ホイール
３５ 第１モーター
３６ テーブル
３７ 第２モーター

Claims (4)

1. 内視鏡と光源装置とからなる蛍光観察内視鏡システムであって、
   前記内視鏡は、
   基端面から入射された光を先端面から被検体に向けて照射するライトガイドと、
   前記被検体からの光を収束して当該被検体の像を結像する対物光学系と、
   この対物光学系によって結像された像をカラー撮像して映像信号を出力するカラー撮像素子とを備え、
   前記光源装置は、
   白色の光を発する光源と、
   光源から発した光を前記ライトガイドの基端面に向けて集光する集光光学系と、
   前記光源と前記ライトガイドの基端面との間における前記光の光路に対して、生体組織を励起させて蛍光を発光させ得る波長帯域の励起光のみを透過させる励起光透過フィルターと、赤色帯域の参照光を透過させる参照光透過フィルターとを、夫々、選択的に挿入するフィルター装置と、
   前記撮像素子から出力された映像信号を受信する受信部と、
   この受信部によって受信された前記映像信号に対して画像処理を施してビデオ信号に変換する画像処理部と、
   この画像処理部によって変換されたビデオ信号を出力する出力部と、
   動作モードを切り替えるために操作される操作部と、
   動作モードを第１モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、白色光を常時前記ライトガイドの基端面に入射させるように前記フィルター装置を制御するとともに、前記受信部によって受信された映像信号をビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御し、動作モードを第２モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、励起光，参照光及び白色光を順次繰り返し前記ライトガイドの基端面に入射させるように前記フィルター装置を制御するとともに、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値を画素毎に比較し、前者に対する後者の比率が所定値を越えている画素を特定し、前記白色光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号における上記特定された画素の色を変更し、変更後の当該映像信号をビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする蛍光観察内視鏡システム。
2. 前記フィルター装置は、
   その周方向に沿って前記励起光透過フィルター，前記参照光透過フィルター，及び前記光源から発した白色の光をそのまま通過させる白色光通過部が設けられた回転ホイールと、
   この回転ホイールを回転させるモーターと、
   前記回転ホイールを、前記モーターによる回転に伴って前記励起光透過フィルター，前記参照光透過フィルター及び前記白色光通過部を前記光路に順次挿入する第１位置と、前記光路から待避した第２位置との間で移動する移動機構とを有し、
   前記制御部によって白色光を常時前記ライトガイドの基端面に入射させるように制御された場合には、前記移動機構によって前記回転ホイールを前記第２位置へ移動し、前記制御部によって励起光，参照光及び白色光を順次繰り返し前記ライトガイドの基端面に入射させるように制御された場合には、前記移動機構によって前記回転ホイールを前記第１位置へ移動するとともに前記モーターによって当該回転ホイールを回転させる
   ことを特徴とする請求項１記載の蛍光観察内視鏡システム。
3. 前記画像処理部は、
   前記前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された自家蛍光映像信号，前記参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された参照光映像信号，及び、前記白色光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された通常白色光映像信号を夫々記憶するメモリと、
   前記メモリから夫々読み出した前記自家蛍光映像信号の輝度値及び前記参照光映像信号の輝度値を画素毎に比較し、前者に対する後者の比率が所定値を越えている画素を特定色にて示した映像信号を出力する演算処理回路と、
   前記メモリから読み出した前記通常白色光映像信号と前記演算処理回路から出力された映像信号とを重畳する加算回路と
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の蛍光観察内視鏡システム。
4. 基端面から入射された光を先端面から被検体に向けて照射するライトガイド，前記被検体からの光を収束して当該被検体の像を結像する対物光学系，及びこの対物光学系によって結像された像をカラー撮像して映像信号を出力するカラー撮像素子とを有する内視鏡に接続されて仕様される蛍光観察内視鏡用光源装置であって、
   白色の光を発する光源と、
   光源から発した光を前記ライトガイドの基端面に向けて集光する集光光学系と、
   前記光源と前記ライトガイドの基端面との間における前記光の光路に対して、生体組織を励起させて蛍光を発光させ得る波長帯域の励起光のみを透過させる励起光透過フィルターと、赤色帯域の参照光を透過させる参照光透過フィルターとを、夫々、選択的に挿入するフィルター装置と、
   前記撮像素子から出力された映像信号を受信する受信部と、
   この受信部によって受信された前記映像信号に対して画像処理を施してビデオ信号に変換する画像処理部と、
   この画像処理部によって変換されたビデオ信号を出力する出力部と、
   動作モードを切り替えるために操作される操作部と、
   動作モードを第１モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、白色光を常時前記ライトガイドの基端面に入射させるように前記フィルター装置を制御するとともに、前記受信部によって受信された映像信号をビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御し、動作モードを第２モードに切り替えるように前記操作部が操作された場合には、励起光，参照光及び白色光を順次繰り返し前記ライトガイドの基端面に入射させる
   ように前記フィルター装置を制御するとともに、前記励起光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値と前記参照光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号の輝度値を画素毎に比較し、前者に対する後者の比率が所定値を越えている画素を特定し、前記白色光が前記ライトガイドの基端面に入射されている時に前記受信部によって受信された映像信号における上記特定された画素の色を変更し、変更後の当該映像信号をビデオ信号に変換するように前記画像処理部を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする蛍光観察内視鏡用光源装置。

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