JP4846917B2

JP4846917B2 - 蛍光観察用内視鏡装置

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Publication number: JP4846917B2
Application number: JP2001103533A
Authority: JP
Inventors: 大樹高山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-04-02
Also published as: JP2002291682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光物質を含有する被検対象に励起光を照射して、この被検対象の発する蛍光の情報を得る蛍光観察用内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般にＰＤＤ（ＰｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃｓＤｉａｇｎｏｓｉｓ）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検対象に投与しておき、励起光を照射し、腫瘍組織に蓄積された蛍光剤から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のことである。
【０００３】
腫瘍組織に蓄積してい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のコントラストを高めるために、光源側に励起波長域を透過するフィルタと、撮像手段側にコントラストを高めるための分光透過特性を有したフィルタを備えた蛍光観察装置が、特開平３−９７４３９で開示されている。
【０００４】
また、最適なコントラストを得るために、撮像手段側のフィルタを複数通り備えた蛍光観察装置が、特開平９−４９７で開示されている。
また、手動で紫外光と通常光での観察を切り替えるのではなく、予め設定された時間で紫外光と通常光を自動的に切り替えて照射し、蛍光の観察を時系列的に観察可能にした蛍光観察装置が特開平３−９７４３９および特開平６−１２５９１１で開示されている。
【０００５】
さらに、設定値以上の蛍光強度が測定されたときに、自動的に画像処理を行い蛍光画像をモニタ上に表示させる蛍光観察装置が特開平６−１２５９１１に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、請求項１に関して、従来例では以下の問題点がある。
腫瘍組織と正常組織のコントラストを高めるために、特開平３−９７４３９では光源側と撮像手段側にフィルタを入れているが、フィルタの分光特性のバラツキにより、腫瘍組織の蛍光が微弱すぎて観察できなかったり、あるいは正常組織からの反射光が微弱すぎて生体の状態の確認が困難になる等、思い通りのコントラストが得られないことがある。また、腫瘍組織の位置（皮相に近いか深いか）や、形状によっても思い通りのコントラストが得られにくい。
【０００７】
上記の問題点を解決するために特開平９−４９７では撮像側の撮像側のフィルタの分光透過特性を複数通り備えて、最適なフィルタを術者に選択使用するようにしているが、最適なフィルタを選択する動作を術者に要し、また、複数のフィルタを備えるため撮像手段が大型化し、操作性を低下させていた。
【０００８】
また、請求項２に関しては以下の問題点がある。
特開平３−９７４３９および特開平６−１２５９１１では自動的に紫外光と通常光を切り替えて照射し、それに同期させて撮像手段側のフィルタも切り替えて紫外光による蛍光像と通常光による外観像を撮像できるようにしている。あるいは２つの撮像手段により蛍光像と外観像を交互に撮像できるようにしている。
【０００９】
この場合、紫外光と通常光の切り替えるタイミングが一定時間なため、紫外光を照射する時間が短いために蛍光の発光強度が弱いとき、蛍光している部位を見落とす恐れがあるが、術者側でその設定を変えることができない。また、術者の好みにより通常光による外観像をよどみなく見たい場合は、通常光の観察時間を長くすれば可能であるが、その時間設定ができるようにはなっていない。
【００１０】
また、請求項３に関しては以下の問題点がある。
特開平６−１２５９１１では蛍光を検知するために光検出器および光検出器に蛍光を導くための専用のイメージガイドを設けているが、内視鏡の太径化、撮像手段であるＴＶカメラの大型化を招き、操作性を低下させていた。また、外付けのＴＶカメラの他に内視鏡も専用のものを用意する必要があり、コストアップを招いている。
【００１１】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、フィルタの分光特性のバラツキによらず、常に最適なコントラストで蛍光観察像が得られる蛍光観察用内視鏡装置を提供することを目的とする。
また、術式、或いは術者の好みに応じて白色光と励起光による照明期間を切り替え設定ができる蛍光観察用内視鏡装置を提供することを目的とする。
また、内視鏡や撮像装置を太径化、大型化することなく、蛍光が検知されたことを告知する蛍光観察用内視鏡装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
蛍光物質を含有する被検対象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装置において、所定の白色光を前記被検対象に供給する白色光供給手段と、前記白色光供給手段により前記被検対象に供給される白色光の反射光を撮像する白色光撮像手段と、前記励起光を前記被検対象に供給する励起光供給光源と、前記被検対象に供給される励起光により励起された蛍光と、前記励起光供給光源より供給される励起光が前記被検対象により反射された反射光のうち、所定の帯域制限フィルタにより帯域制限された波長帯域の光であるバックグランド光と、を受光して撮像する蛍光撮像手段と、前記被検対象に前記所定の白色光と前記励起光とを設定された時間毎に交互に照射する通常観察モードと、前記被検対象に前記励起光のみを照射する蛍光観察モードと、前記通常観察モードと前記蛍光観察モードとのうちの一方の観察モードから他方の観察モードへのモード切替制御を行うモード切替制御手段と、前記蛍光撮像手段からの撮像信号に基づき、前記バックグランド光もしくは前記蛍光のうちの少なくとも一方の強度を検出する強度検出手段と、前記強度検出手段により求められた前記バックグランド光の強度が第１の所定の設定範囲内か否かを判定する、もしくは前記蛍光の強度が第２の所定の範囲内より大きいか否かを判定する判定手段と、前記強度検出手段により検出された前記バックグランド光の強度が前記第１の所定の設定範囲外であると、前記判定手段により判定された場合に、前記バックグランド光の強度を前記第１の所定の設定範囲内となるように修正する強度修正手段と、前記強度検出手段により検出された前記蛍光の強度が前記第２の所定の設定範囲内より大きいと、前記判定手段により判定された場合に、前記第２の所定の設定範囲内より大きい蛍光が検出されたことを告知する蛍光告知手段と、を有し、前記モード切替制御手段は、前記判定手段により前記蛍光の強度が前記第２の所定の設定範囲内より大きいと、前記通常観察モード中に判定された場合、前記通常観察モードから前記蛍光観察モードにモード切替制御を行うことにより、バックグランド光もしくは蛍光の強度が所定の範囲内になるよう調節する。
【００１３】
また、前記白色光供給手段による白色光の供給と前記励起光供給光源による励起光の供給とを前記設定された時間毎に切り替える照明光切り替え手段と、前記照明光切り替え手段により前記被検対象に照射される白色光照射時間、および励起光照射時間が設定可能な時間設定手段と、前記時間設定手段による照射光の切り替えのタイミングに同期し、前記白色光撮像手段からの撮像信号と前記蛍光撮像手段からの撮像信号とを切り替えて出力する撮像信号切り替え手段と、前記撮像信号切り替え手段から出力される撮像信号に基づき、前記白色光撮像手段からの撮像信号を画像処理して得られる白色観察画像と、前記蛍光撮像手段からの撮像信号を画像処理して得られる蛍光観察画像との合成、あるいは前記白色観察画像と前記蛍光観察画像とを同時に表示させる処理を行う画像処理手段と、を設けることにより、時間設定手段と、それに連動して動作する照明光切替手段により、通常観察モード時の白色光が照射される時間と励起光が照射される時間を症例や術者の好みに合わせて設定できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置の全体構成を示し、図２は第１のフィルタの構成を示し、図３は第２のフィルタの構成を示し、図４は第３のフィルタの構成を示し、図５は第１の実施の形態における蛍光観察時に撮像手段に入力されるバックグランド光と蛍光の特性を示し、図６は蛍光観察用内視鏡装置の動作をタイミングチャートで示す。
【００１６】
図１に示すように本発明の第１の実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置１Ａは、被検対象に対して内視鏡検査を行う光学式の内視鏡２と、この内視鏡２に装着され、撮像手段を内蔵した外付けテレビジョンカメラ（以下、ＴＶカメラと略記）３と、内視鏡２に照明光を供給する光源装置４と、ＴＶカメラ３に対して制御を行うことにより、撮像手段による撮像信号から映像信号を生成するカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと略記）５と、ＣＣＵ５からの映像信号が入力されるように接続され、表示手段としてのモニタ６とから構成される。
【００１７】
内視鏡２は、例えば可撓性を有する細長の挿入部７と、その後端に設けられた操作部８と、その操作部８の後端に設けられた接眼部９と、操作部８の側部から延出されたライトガイドケーブル１０とを有し、ライトガイドケーブル１０の端部にはライトガイドコネクタ１１が設けられており、光源装置４に着脱自在で接続することができる。
【００１８】
この内視鏡３における挿入部７、操作部８、ライトガイドケーブル１０内には、通常観察用の白色光と、蛍光観察に用いる励起光を伝送する機能を備えたライトガイド１２が挿通され、ライトガイドコネクタ１１を光源装置４に接続することにより、光源装置４から白色光或いは励起光が供給される。
【００１９】
光源装置４内には、通常観察用照明光源及び励起光源として、例えば超高圧水銀ランプ１３が設けてあり、このランプ１３の光はステップモータ１４により回転可能に支持されている第１の回転フィルタ１５を透過し、さらに集光レンズ１６を介してライトガイド１２の光入射端面に供給される。
【００２０】
図２に示すように第１の回転フィルタ１５は、円板状のフィルタ枠に半円形の２つの開口が設けられ、その２つの開口には透明ガラス１７（又は開口のままでも良い）、青フィルタ１８とがそれぞれ取り付けられている。
【００２１】
そして、透明ガラス１７が照明光軸上にある場合には、ライトガイド１２には通常観察用照明光として白色光が供給され、一方青フィルタ１８が光軸上にある場合にはライトガイド１２には蛍光観察用励起光が供給される。
【００２２】
ライトガイド１２により伝送された光は、挿入部７の先端部１９の照明窓に取り付けられた照明レンズ２１を介して被検対象２２側に照射される。先端部１９には、この照明窓に隣接して観察窓が設けてあり、この観察窓には対物レンズ２３が取り付けられている。
【００２３】
照明された被検対象２２からの反射光或いは励起光により励起されて放射される蛍光は対物レンズ２３により、その結像位置に像を結ぶ。この結像位置には、イメージガイド２４の先端面が配置され、この先端面に結像された像はこのイメージガイド２４によって、その後端面に伝送される。このイメージガイド２４は挿入部７の先端部１９付近から接眼部９付近にまで挿通されている。
接眼部９には、イメージガイド２４の後端面に対向して接眼レンズ２５が取り付けてあり、可視領域の像の場合には肉眼で拡大観察することができる。
【００２４】
この接続部９に着脱自在で接続されるＴＶカメラ３内には、接眼部９の接眼レンズ２５の光軸Ｏ上に結像レンズ２６と、白色光撮像手段及び蛍光撮像手段を兼ねる撮像素子として、例えば電荷結合素子（ＣＣＤと略記）２７とが配置されており、イメージガイド２４の後端面に伝送された像を接眼レンズ２５、結像レンズ２６により、ＣＣＤ２７に結像するようにしている。
なお、ＣＣＤ２７の前面には光学的に色分離するモザイクフィルタ等の色分離フィルタが配置されている。
【００２５】
結像レンズ２６とＣＣＤ２７の間には、第２のステップモータ２８により回転可能に支持されている第２の回転フィルタ２９と、第３のステップモータ３０により回転可能に支持されている第３の回転フィルタ３１が設けられ、イメージガイド２４の後端面からの光は、第２の回転フィルタ２９と第３の回転フィルタ３１を透過して、ＣＣＤ２７に結像される。
【００２６】
図３に示すように第２の回転フィルタ２９は円板状の遮光部材における２箇所設けた円形の開口に、通常観察光を透過するフィルタ３２ａ（または孔でもよい）と４００ｎｍ以上、あるいは４５０ｎｍ以上の波長帯域の光を透過する帯域制限フィルタ３２ｂとがそれぞれ取り付けられている。この帯域制限フィルタ３２ｂは、励起に用いられる励起光の帯域一部の波長からそれより長波長側を透過する。
【００２７】
また、図４に示すように、第３の回転フィルタ３１は、円板状の遮光部材における２箇所設けた円形の開口に、通常観察光を透過するフィルタ３３ａ（または孔でもよい）と５５０ｎｍ以下、あるいは６００ｎｍ以下の波長帯域の光を透過する帯域制限フィルタ３３ｂとがそれぞれ取り付けられている。この帯域制限フィルタ３３ｂは長波長側の蛍光の波長帯域と短波長側の励起光の波長帯域の中間の波長からそれより短波長側を通す特性に設定されている。
【００２８】
また、図１に示すようにＴＶカメラ３にはモード切替を行うモード切替スイッチ３４が設けられ、前記第２、第３のステップモータ２８、３０、モード切替スイッチ３４はＣＣＵ５内に配設される制御回路３５と電気的に接続される。
【００２９】
ＣＣＵ５内には、前記制御回路３５の他、ＣＣＤ２７からの撮像信号が入力され、その撮像信号における白色観察像と蛍光観察像を切り替えて出力する画像切替回路３６、この画像切替回路３６からの出力信号により、光の強度を測定する強度測定回路３７、この強度測定回路３７の出力信号に応じて（画像処理回路３９による色分離の際における）色マトリックスを変更する色マトリックス制御回路３８、画像切替回路３６の出力信号が入力され、白色観察像と蛍光観察像を合成、あるいはモニタ６上に分割表示する画像処理を行う画像処理回路３９とが配設されている。
【００３０】
画像切替回路３６は、制御回路３５、強度測定回路３７、画像処理回路３９と電気的に接続されている。また、色マトリックス制御回路３８は、強度測定回路３７および画像処理回路３９と電気的に接続されている。また、画像処理回路３９はモニタ６と電気的に接続されている。
【００３１】
なお、制御回路３５はモード切替スイッチ３４の操作に応じて、光源装置５内の第１のステップモータ１５、ＴＶカメラ３内の第２のステップモータ２８、第３のステップモータ３０の動作を制御する。
【００３２】
本実施の形態では以下に説明するように、蛍光観察を行う場合に、励起光の一部をバックグランド光として蛍光と共に撮像し、さらにその撮像状態から第３の回転フィルタ３１を回転させることにより、バックグランド光のみを撮像する状態にして、そのバックグランド光の強度を検出するようにしている。
【００３３】
そして、この強度検出により、バックグランド光の強度が所定範囲となるように色マトリックス制御回路３８を介して、画像処理回路３９で蛍光画像成分と（励起光による輪郭画像成分）とを色分離により調整する際に、その色分離の重み付けを制御して、診断し易い画像を得られるようにする。
【００３４】
次に本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置１Ａにおける術中、あるいは診断中の通常観察（白色光の照明下での観察）時のフィルタ配置について説明する。
光源装置４内のランプ１３とライトガイドコネクタ１１とを結ぶ照明光の光軸上には第１の回転フィルタ１５に設けられた透明ガラス１７が挿入される。これにより、ライトガイド１２を介して被検対象２２側には通常観察用の白色光が照射されるようになる。
【００３５】
この時、ＴＶカメラ３内の光軸Ｏ上には第２の回転フィルタ２９に配設されたフィルタ３２ａ、第３の回転フィルタ３１に配設されたフィルタ３３ａが配置される。
【００３６】
そして、被検対象２２からの白色光の反射光は、フィルタ３２ａ、３３ａを通過してＣＣＤ２７に結像される。ＣＣＤ２７からの撮像信号は画像切替回路３６に入力され、画像切替回路３６は通常観察の場合はその撮像信号を画像処理回路３９へ出力する。
【００３７】
一方、画像切替回路３６は後述する蛍光観察の場合は強度測定回路３７、色マトリックス制御回路３８を介して、画像処理回路３９へ出力する。画像処理回路３９は、白色観察時の画像と蛍光観察時の画像を合成、あるいは分割表示等の画像処理を行い、モニタ６へ表示させる。
【００３８】
次に本実施の形態における蛍光観察時のフィルタ配置について説明する。
光源装置４内のランプ１３とライトガイドコネクタ１１を結ぶ照明光の光軸上には第１の回転フィルタ１５に設けられた青フィルタ１８が挿入される。これにより、ライトガイド１２を介して被検対象２２側には蛍光観察用の励起光が照射される。
【００３９】
この時、ＴＶカメラ３内の光軸Ｏ上には第２の回転フィルタ２９に配設されたフィルタ３２ｂ、第３の回転フィルタ３１に配設されたフィルタ３３ａが配置される。
【００４０】
被検対象２２からの反射光は、フィルタ３２ｂ、３３ａを通過してＣＣＤ２７に結像される。このときＣＣＤ２７に入射される励起光の反射光、および蛍光は図５（Ａ）または（Ｄ）のようになる。
【００４１】
青フィルタ１８を透過した励起光は、フィルタ３２ｂにより４００ｎｍ以下の波長側がカットされて、フィルタ３３ａを透過しＣＣＤ２７に入射される（図５中の斜線で示す符号Ｈ部分）。
【００４２】
励起光により励起されて放射される蛍光（図５中のクロスハッチングで示す符号Ｉ部分）はフィルタ３２ｂ、３３ａを透過し、ＣＣＤ２７に入射される。蛍光観察は励起光の一部（符号Ｈ部分）をバックグランド光とし、腫瘍に蓄積された光感受性物質が励起光によって放射する蛍光（図５中の符号Ｉ部分）を観察する。
【００４３】
この時、青フィルタ１８およびフィルタ３２ｂの透過特性のバラツキによりＣＣＤ２７に入射されるバックグランド光と蛍光は図５（Ａ）または（Ｄ）のように（例えば青フィルタ１８のフィルタ特性、帯域制限フィルタ３２ｂのフィルタ特性等により）レベルがバラツクようになる場合がある。
【００４４】
図５（Ａ）の場合には、バックグランド光が強すぎて蛍光が埋もれてしまい腫瘍の形状の特定に熟練を要する。図５（Ｄ）の場合には、バックグランド光が弱すぎて、正常組織部分等の輪郭が見にくくなり、正常組織と腫瘍部分の位置関係が分かり難くなる。
【００４５】
そこで、本実施の形態では以下のような補正処理を行う。
第３の回転フィルタ３１が回転し、一定時間（例えば、１／６０秒程度）フィルタ３３ｂが光軸Ｏ上に配置される。蛍光はフィルタ３３ｂによりカットされるため、ＣＣＤ２７に入射される励起光および蛍光は図５（Ｂ）または（Ｅ）のようになる。
【００４６】
すなわちバックグランド光のみがＣＣＤ２７に入射される。ＣＣＤ２７の撮像信号は画像切替回路３６を介して強度測定回路３７に入力され、このときのバックグランド光の強度を測定し、強度が所定の強度Ｋ１より強い（大きい）、あるいはＫ２より弱い（小さい）かを強度測定回路３７で判断し、Ｋ１を上回る、またはＫ２を下回る場合には、色マトリックス制御回路３８により画像処理回路３９による色分離の際のバックグランド光側の色成分の強度を補正し、図５（Ｃ）または（Ｆ）のようにＫ３レベルに調整する。つまり、図５（Ｃ）の場合には、青側の色成分を小さくなるように抑圧し、逆に図５（Ｅ）の場合には青側の色成分を大きくなるように制御する。
【００４７】
一定時間後、第３のフィルタ３１は回転し、光軸Ｏ上にフィルタ３３ａが配置され、入射される励起光および蛍光は図５（Ｇ）のようにバックグランド光の強度が調整され、適正な蛍光観察が可能となる。
【００４８】
次に、本装置１Ａにおける通常観察モード、蛍光観察モードとその切り替えについて説明する。
通常観察モードと蛍光観察モードの切り替えはＴＶカメラ３に配設されたモード切替スイッチ３４を押すことにより実施される。白色観察モードを選択しているとき、ＣＣＵ５内の制御回路３５は、光源装置４内の第１のステップモータ１５を制御して所定の時間に応じて白色光と励起光を交互に照射する。図６のタイミングチャートを用いてその作用を説明する。
【００４９】
白色光観察（通常観察）モードのとき、所定の時間に応じて白色光と励起光を交互に照射する。このとき、制御回路３５は第１、２のステップモータ１４、２８に、白色光の照射時間をＴ１の間隔で、励起光を照射する時間をＴ２にするよう、駆動信号を出力する。
【００５０】
同様に第３のステップモータ３０には、白色光から励起光に切り替わるのと同じタイミングで駆動が行われ、フィルタ３３ｂの光軸Ｏ上への挿入、挿入されてから退避するまでの時間をＴ３にするよう駆動信号が印加され、フィルタ３３ｂを退避させる。
【００５１】
時間Ｔ１、Ｔ２はユーザにより設定が可能である。蛍光強度が弱い場合、ＣＣＤ２７の露光時間を通常１／６０秒程度のところを１／３０〜１／１０秒にして観察するが、その露光時間に応じて時間Ｔ２を１／３０〜１／１０秒あるいはそれ以上の時間に設定できる。
【００５２】
また、腫瘍から放射される蛍光を時系列的に観察するために一定時間ごとに白色光と励起光を切り替えて観察しているが、症例によってはそれほど蛍光観察が必要でなかったり、あるいは逆に小刻みに切り替えて観察する必要があるので、その要望に応じて時間Ｔ１を設定できる。
【００５３】
モード切替スイッチ３４を押すと蛍光観察モードが選択され、制御回路３５へ図６中の時刻ｔ１にステップ信号が入力される。それを受けて制御回路３５は、第１、２のステップモータ１４、２８に同じタイミングで駆動信号を出力し、光軸上に青フィルタ１８、フィルタ３２ａを配置する。
【００５４】
このとき光源装置４からは励起光のみが出射される。第３のステップモータ３０への駆動も行われ、バックグランド光の調節が行われる。モード切替スイッチ３４を再度押すと図６中の時刻ｔ２にステップ信号が入力され、通常観察モードとなる。
【００５５】
そして、制御回路３５を介して第１、２のステップモータ１４、２８には駆動信号が入力され、光軸上には透明ガラス１７、フィルタ３２ｂが配置され、再び白色光と励起光を交互に照射するようになる。
【００５６】
本実施の形態は以下の効果を有する。
青フィルタ１８やフィルタ３２ｂの光学特性のバラツキによらず、安定した強度のバックグランド光が得られるため、腫瘍組織と正常組織のコントラストを十分に得ることができ、腫瘍組織を識別し易い状態に設定でき、診断が容易となる。また、青フィルタ１８とフィルタ３２ｂの光学特性としてバラツキの大きいものでも許容できるため、安価にフィルタを使用することができ、低コスト化できる。
【００５７】
高圧水銀ランプ１３のようにバックグランド光とする波長域に強い強度の輝度を持ち、従来はバックグランド光の強度の調整が難しかったランプでも、適正な強度のバックグランド光を得ることができる。
【００５８】
一般的に励起光により放射される蛍光は微弱なため、撮像手段であるＣＣＤ２７のシャッタ速度を長くすることにより観察するが、そのシャッタ速度に応じて、通常観察時に励起光が照射される時間Ｔ２が調節できるため、確実に蛍光観察像を撮像することができる。
白色光と励起光が切り替わる時間を術者の好みや症例に応じて設定ができる。
なお、内視鏡２は、イメージガイド２４をリレーレンズに置き変えた硬性内視鏡でも同等の効果が得られる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図７〜図９を参照して説明する。なお、以下に説明する第２実施の形態では、第１の実施の形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００６０】
図７は本実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置１Ｂの全体の概略構成を示す。この蛍光観察用内視鏡装置１Ｂは図１に示す蛍光観察用内視鏡装置１Ａにおいて、ＣＣＵ５にはさらに報知回路４０が設けられ、この報知回路４０は強度測定回路３７および画像処理回路３９と電気的に接続されている。
【００６１】
また、本実施の形態では、第３の回転フィルタ３１には図８に示すように（第１実施の形態において６００ｎｍ以下の波長帯域を透過する帯域制限フィルタ３３ｂの代わりに）５００ｎｍ以上、あるいは５５０ｎｍ以上の波長を透過させる帯域制限フィルタ３３ｂ′が設けられている。
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
次に本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置１Ｂにおける蛍光観察について説明する。蛍光観察モードのとき、光源装置４内のランプ１３とライトガイドコネクタ１１を結ぶ光軸上には第１の回転フィルタ１５に設けられた青フィルタ１８が挿入される。
【００６３】
これにより、ライトガイド１２を介して被検対象２２には蛍光観察用の励起光が照射される。この時、ＴＶカメラ３内の光軸Ｏ上には第２の回転フィルタ２９に配設されたフィルタ３２ｂ、第３の回転フィルタ３１に配設されたフィルタ３３ａが配置される。
【００６４】
そして、被検対象２２からの励起光の反射光は、フィルタ３２ｂ、３３ａを通過してＣＣＤ２７に結像される。このときＣＣＤ２７に入射される励起光の反射光、および蛍光は図９（Ａ）、または（Ｄ）のように符号Ｈで示すバックグランド光と、符号Ｉで示す蛍光とが混ざったものになる。
【００６５】
つまり、青フィルタ１８を透過した励起光は、フィルタ３２ｂにより４００ｎｍ以下の波長側がカットされて、フィルタ３３ａを透過しＣＣＤ２７に入射される（符号Ｈ部分）。
【００６６】
モードが切り替わった後、第３のステップモータ３０が回転し、一定時間フィルタ３３ｂ′が光路上に挿入される。バックグランド光（符号Ｈ部分）はフィルタ３３ｂ′によりカットされるため、ＣＣＤ２７に入射される光は図９（Ｂ）、または（Ｅ）のようになる。
【００６７】
すなわち蛍光のみがＣＣＤ２７に入射される。このときのＣＣＤ２７の撮像信号は画像切替回路３６を介して強度測定回路３７に入力され、蛍光の強度が強度測定回路３７により測定され、図９（Ｅ）のように所定の強度Ｋ６より強い蛍光が撮像された場合は、報知回路４０がＯＮになり、画像処理回路３９を介してモニタ６上に“Ｔｕｍｏｒ”等の表示をする、あるいは警告音や「腫瘍があります」といった音声による報知をし、術者にモード切り替えスイッチ３４を押すことを促す。
【００６８】
また、蛍光の強度が微弱であるが強度Ｋ４以上であると強度測定回路３７が判断したときには、色マトリックス制御回路３８により、蛍光をＫ５程度の強度まで強調する（図９（Ｃ）参照）。
【００６９】
一定時間後、第３の回転フィルタ３１は回転し、光軸Ｏ上にはフィルタ３３ａが配置され、入射される励起光および蛍光は図９（Ｆ）のようになり、微弱な蛍光も観察が可能となる。
【００７０】
本実施の形態は以下の効果を有する。
撮像手段であるＣＣＤ２７に光検出機能を兼ね備えることにより、ＴＶカメラ３を大型化することなく、蛍光を検知することができ、蛍光が観察されていることを術者に知らせることができる。
【００７１】
そしてまた、微弱な蛍光も検知し、強調して表示することができる。
【００７２】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施形態を図１０〜図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する第３の実施の形態では、第１、第２の実施の形態と同様な機能を果たす部分については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００７３】
図１０は第３の実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置１Ｃ全体の概略構成を示す。
【００７４】
この蛍光観察用内視鏡装置１Ｃは図１の蛍光観察用内視鏡装置１Ａにおいて、ＣＣＵ５にさらに表示切替回路４１が設けられ、この表示切替回路４１は、制御回路３５、強度測定回路３７、および画像処理回路３９と電気的に接続されている。
【００７５】
また、図１のＴＶカメラ３における第３の回転フィルタ３１の代わりに図１１に示すように３つのフィルタを備えた第３の回転フィルタ３１′を採用している。
【００７６】
図１１に示すようにこの第３の回転フィルタ３１′は、円板状の遮光性部材における周方向に３箇所の開口を設けて、通常観察光を透過するフィルタ３３ａ（または孔でもよい）と、５５０ｎｍ以下、あるいは６００ｎｍ以下の波長帯域を透過する帯域制限フィルタ３３ｂと、５００ｎｍ以上、あるいは５５０ｎｍ以上の波長を透過させる帯域制限フィルタ３３ｂ′とをそれぞれ設けている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００７７】
次に本実施の形態の作用を説明する。
第３実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置１Ｃにおける蛍光観察について説明する。蛍光観察モードのとき、まず、ＴＶカメラ３内の第３の回転フィルタ３１′のフィルタ３３ｂが光軸Ｏ上に配置される。被検対象２２からの白色光の反射光は、フィルタ３２ｂ、３３ａを通過してＣＣＤ２７に結像される。
【００７８】
この時ＣＣＤ２７に入射される励起光の反射光、および蛍光は第１実施の形態中の図５（Ａ）あるいは（Ｄ）のようになるが、モードが切り替わった後、第３の回転フィルタ３１′が回転し、一定時間フィルタ３３ｂが光路上に挿入される。
【００７９】
このときＣＣＤ２７に入射される光は第１の実施の形態の図５（Ｂ）或いは（Ｄ）のようになり、第１の実施の形態と同様な作用により、バックグランド光の強度を適正に調整する。次に第３の回転フィルタ３１′が回転し、一定時間フィルタ３３ｂ′が光路上に挿入される。このとき、ＣＣＤ２７に入射される光は、第２の実施の形態の図９（Ｂ）或いは（Ｅ）のようになる。図９（Ｂ）のような場合、第２の実施の形態と同様な作用により、蛍光の強度を適切な強度に調節する。
【００８０】
また、ＣＣＤ２７に入射される光は図９（Ｅ）のように蛍光の強度を強度測定回路３７により測定し、所定の強度Ｋ６より強い蛍光が撮像された場合は、表示切替回路４１を介して制御回路３５および画像処理回路３９に信号を出力し、自動的に蛍光観察モードに切り替えるとともに、モニタ６への表示も蛍光観察像を表示させる。
【００８１】
次に、本実施の形態における通常観察モードと蛍光観察モードの切り替えについて説明する。前記表示切替回路４１が作動した場合、通常観察モードから蛍光観察モードヘの切替えが行われる。図１２のタイミングチャートを用いて、その作用を説明する。
【００８２】
白色光観察（通常観察）モードのとき、第１の実施の形態と同様に、白色光の照射時間をＴ１の間隔で、励起光を照射する時間をＴ２にするよう、駆動信号を出力する。
【００８３】
第３のステップモータ３０には、白色光から励起光に切り替わるのと同じタイミングで駆動が行われ、フィルタ３３ｂの光軸Ｏ上への挿入、挿入されてから次にフィルタ３３ｂ′が光軸Ｏ上に挿入されるまでの時間をＴ４、フィルタ３３ｂ′が挿入されてから退避するまでの時間をＴ５にするよう、駆動信号が印加され、順番にフィルタ３３ｂ、３３ｂ′を光軸Ｏ上に挿入する。
【００８４】
表示切替回路４１が動作すると、図１２に示すように制御回路３５には表示切替回路４１からのステップ信号が入力される。それを受けて制御回路３５は、第１、２のステップモータ１４、２８に図１２に示す駆動信号を出力し、光軸上に青フィルタ１８、フィルタ３２ａを配置する。
【００８５】
この時、光源装置４からは励起光のみが出射される。また、第３のステップモータ３０も前記第１、２のステップモータ１４、２８に同期して、フィルタ３３ｂの光軸上への挿入、その挿入の後、時間Ｔ４の後フィルタ３３ｂを退避し、フィルタ３３ｂ′の光軸上への挿入、挿入後、時間Ｔ５の後フィルタ３３ｂ′を退避し、フィルタ３３ａが光軸上へ配置され、蛍光観察モードでの動作状態になる。
【００８６】
つまり、図１２のモード切替スイッチ３４により通常観察モードに設定した場合、表示切替回路４１の出力信号により、モード切替スイッチ３４を操作しない（図１２では点線で示している）でも自動的に蛍光観察モードに切替設定される。
【００８７】
従って、この状態（つまり自動的に蛍光観察モードに切替設定された状態）で、次にモード切替スイッチ３４を押す操作を行うと、通常観察モードとなり、制御回路３５を介して第１、２のステップモータ１４、２８には駆動信号が入力され、光路上には透明ガラス１７、フィルタ３２ｂが配置され、白色光と励起光を交互に照射するようになる。
【００８８】
本実施の形態は以下の効果を有する。
第１、２実施の形態に比して、バックグランド光と蛍光をより適切に調節できる。
所定以上の蛍光を検知すると自動的に蛍光観察モードに切り替わるので、術者はモードを切り替える手間が省け、術者の負担を軽減できる。
【００８９】
［付記］
１．蛍光物質を含有する被検対象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装置において、
前記励起光を供給する励起光供給光源と、
前記被検対象に供給される励起光により励起された蛍光、および前記励起光供給光源より供給される励起光の領域の一部をバックグランド光として受光して撮像する蛍光撮像手段と、
前記蛍光撮像手段からの撮像信号に基づき、前記バックグランド光もしくは前記蛍光のうちの少なくとも一方の強度のピーク値を検出するピーク値検出手段と、
前記ピーク値手段により求められた強度のピーク値が所定の設定値か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によりピーク値が設定値外であると判断した場合に、該ピーク値が設定値になるよう前記バックグランド光、もしくは前記蛍光のうち少なくとも一方のピーク値および強度を修正するピーク値修正手段と、
を有する蛍光観察用内視鏡装置。
【００９０】
（付記１の効果）バックグランド光あるいは蛍光の強度のピーク値を測定し、そのピーク値を適切な値に修正することができるため、光源および撮像装置に配設されるフィルタの特性のバラツキよらず、常にバックグランド光と蛍光の間に最適なコントラストを得られ、腫瘍の発する蛍光の視認性が向上する。
【００９１】
２．所定の白色光を前記被検対象に供給する白色光供給手段と、
前記白色光供給手段により前記被検対象に供給される白色光の反射光を撮像する白色光撮像手段と、
前記白色光供給手段による白色光の供給と前記励起光供給光源による励起光の供給とを設定された時間毎に切り替える照明光切り替え手段と、
前記照明光切り替え手段により被検対象に照射される白色光照射時間、および紫外光照射時間が設定可能な時間設定手段と、
前記時間設定手段による照射光の切り替えのタイミングに同期し、前記白色光撮像手段からの撮像信号と前記蛍光撮像手段からの撮像信号とを切り替えて出力する撮像信号切り替え手段と、
前記撮像信号切り替え手段から出力される撮像信号に基づき、画像の合成、あるいは同時に表示させる等の処理を行う画像処理手段と、
を有することを特徴とする付記１記載の蛍光観察用内視鏡装置。
【００９２】
（付記２の効果）通常観察モード時の白色光と励起光の照射時間が設定可能なため、強度の弱い蛍光も励起光の照射時間を長く設定することにより確実に撮像できる。また、通常光の照射時間を長めに設定することにより、白色光による外観像をよどみなく観察することもでき、術者の思い通りの観察が可能になる。
【００９３】
３．前記蛍光撮像手段からの撮像信号に基づき、蛍光を検知する蛍光検知手段と、前記蛍光検知手段により蛍光が検知されたときに、該蛍光が検知された旨を告知する蛍光告知手段と、を有することを特徴とする付記１、又は２記載の蛍光観察用内視鏡装置。
（付記３の効果）内視鏡、撮像装置を太径化、大型化することなく蛍光の検知ができ、術者へ報知できる。
【００９４】
４．前記ピーク値検出手段は、前記撮像手段に対して被検対象側に挿脱可能に配設され、前記バックグランド光または前記蛍光のいずれか一方を遮断するフィルタ手段と、光の強度測定手段とからなる付記１〜３記載の蛍光観察用内視鏡装置。
５．前記蛍光撮像手段と、前記白色光撮像手殿は共通の撮像手段である付記１〜４記載の蛍光観察用内視鏡装置。
６．前記蛍光検知手段は、前記ピーク値検出手段である付記３、４、５記載の蛍光観察用内視鏡装置。
７．前記ピーク値修正手段は、色マトリックス変更手段である付記１〜６記載の蛍光観察用内視鏡装置。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、請求項１によれば、常にバックグランド光と蛍光とを適切なコントラスト状態に設定でき、診断し易い蛍光画像を提供できる。
また、請求項２によれば、術式、あるいは術者の好みに応じて白色光と励起光の照明時間を自由に設定できる。
また、請求項３によれば、内視鏡や撮像装置を太径化、大型化をすることなく、蛍光が検知されたことを告知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の蛍光観察用内視鏡装置の全体構成を示す図。
【図２】第１のフィルタの構成を示す正面図。
【図３】第２のフィルタの構成を示す正面図。
【図４】第３のフィルタの構成を示す正面図。
【図５】第１の実施の形態における蛍光観察時に撮像手段に入力されるバックグランド光と蛍光の特性を示す特性図。
【図６】蛍光観察用内視鏡装置の動作を示すタイミングチャート図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置の全体構成を示す図。
【図８】第３のフィルタの構成を示す正面図。
【図９】蛍光観察時に撮像手段に入力されるバックグランド光と蛍光の特性を示す特性図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の蛍光観察用内視鏡装置の全体構成を示す図。
【図１１】第３のフィルタの構成を示す正面図。
【図１２】蛍光観察用内視鏡装置の動作を示すタイミングチャート図。
【符号の説明】
１…蛍光観察用内視鏡装置
２…内視鏡
３…ＴＶカメラ
５…カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
４…光源装置
６…モニタ
７…挿入部
８…操作部
９…接眼部
１０…ライトガイドケーブル
１１…ライトガイドコネクタ
１２…ライトガイド
１３…超高圧水銀ランプ
１４…第１のステップモータ
１５…第１の回転フィルタ
１６…集光レンズ
１７…透明ガラス
１８…青フィルタ
１９…先端部
２１…照明レンズ
２３…対物レンズ
２４…イメージガイド
２５…接眼レンズ
２７…ＣＣＤ
２８…第２のステップモータ
２９…第２の回転フィルタ
３０…第３のステップモータ
３１…第３の回転フィルタ
３２…フィルタ（または孔）
３２ｂ…帯域制限フィルタ
３３ａ…フィルタ（または孔）
３３ｂ…帯域制限フィルタ
３４…モード切替スイッチ
３５…制御回路
３６…画像切替回路
３７…強度測定回路
３８…色マトリックス制御回路
３９…画像処理回路

Claims

蛍光物質を含有する被検対象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装置において、
所定の白色光を前記被検対象に供給する白色光供給手段と、
前記白色光供給手段により前記被検対象に供給される白色光の反射光を撮像する白色光撮像手段と、
前記励起光を前記被検対象に供給する励起光供給光源と、
前記被検対象に供給される励起光により励起された蛍光と、前記励起光供給光源より供給される励起光が前記被検対象により反射された反射光のうち、所定の帯域制限フィルタにより帯域制限された波長帯域の光であるバックグランド光と、を受光して撮像する蛍光撮像手段と、
前記被検対象に前記所定の白色光と前記励起光とを設定された時間毎に交互に照射する通常観察モードと、
前記被検対象に前記励起光のみを照射する蛍光観察モードと、
前記通常観察モードと前記蛍光観察モードとのうちの一方の観察モードから他方の観察モードへのモード切替制御を行うモード切替制御手段と、
前記蛍光撮像手段からの撮像信号に基づき、前記バックグランド光もしくは前記蛍光のうちの少なくとも一方の強度を検出する強度検出手段と、
前記強度検出手段により求められた前記バックグランド光の強度が第１の所定の設定範囲内か否かを判定する、もしくは前記蛍光の強度が第２の所定の範囲内より大きいか否かを判定する判定手段と、
前記強度検出手段により検出された前記バックグランド光の強度が前記第１の所定の設定範囲外であると、前記判定手段により判定された場合に、前記バックグランド光の強度を前記第１の所定の設定範囲内となるように修正する強度修正手段と、
前記強度検出手段により検出された前記蛍光の強度が前記第２の所定の設定範囲内より大きいと、前記判定手段により判定された場合に、前記第２の所定の設定範囲内より大きい蛍光が検出されたことを告知する蛍光告知手段と、
を有し、
前記モード切替制御手段は、前記判定手段により前記蛍光の強度が前記第２の所定の設定範囲内より大きいと、前記通常観察モード中に判定された場合、前記通常観察モードから前記蛍光観察モードにモード切替制御を行うことを特徴とする蛍光観察用内視鏡装置。
前記白色光供給手段による白色光の供給と前記励起光供給光源による励起光の供給とを前記設定された時間毎に切り替える照明光切り替え手段と、
前記照明光切り替え手段により前記被検対象に照射される白色光照射時間、および励起光照射時間が設定可能な時間設定手段と、
前記時間設定手段による照射光の切り替えのタイミングに同期し、前記白色光撮像手段からの撮像信号と前記蛍光撮像手段からの撮像信号とを切り替えて出力する撮像信号切り替え手段と、
前記撮像信号切り替え手段から出力される撮像信号に基づき、前記白色光撮像手段からの撮像信号を画像処理して得られる白色観察画像と、前記蛍光撮像手段からの撮像信号を画像処理して得られる蛍光観察画像との合成、あるいは前記白色観察画像と前記蛍光観察画像とを同時に表示させる処理を行う画像処理手段とを有することを特徴とする請求項１記載の蛍光観察用内視鏡装置。