JP2002010969A - 蛍光内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光内視鏡装置において、生体組織から発生
した自家蛍光を伝播する光学要素から生じるノイズとな
る蛍光を減少させ正常組織と病変組織とを正確に識別す
る。 【解決手段】 生体組織１に励起光Ｌｅを照射する励起
光照射部１００と、該励起光の照射を受けて生体組織１
から発生した自家蛍光Ｌｊを伝播する光学要素２０およ
びこの光学要素２０によって伝播された自家蛍光Ｌｊを
撮像する撮像素子３１から構成される撮像部２００とを
備えた蛍光内視鏡装置８００において、光学要素２０を
正常組織蛍光強度Ｋ≧光学要素蛍光強度Ｂ×１０^４の条
件を満足するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、励起光の照射を受
けた生体組織から発生する生体の組織性状を表す自家蛍
光を画像として撮像する蛍光内視鏡装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、励起光の照射により生体組織
から発生する極微弱な蛍光を検出し、この蛍光を分析す
ることにより各種疾患に伴う組織性状の変化を識別する
蛍光内視鏡装置が研究されている。

【０００３】例えば、自家蛍光を利用した癌診断のｉｎ
―ｖｉｔｒｏにおける研究では、３３０〜４５０ｎｍに
亘る広い波長領域中の特定のいくつかの波長を持つ光を
励起光として用いることにより正常組織と癌組織との識
別を行うことが可能であることが示されている。

【０００４】このように紫外から可視光に亘る短波長領
域の波長を持つ光を励起光として用いると、励起光を射
出する励起光照射部を構成する光学要素中を励起光が伝
播するときにこの光学要素から蛍光が発生する。そし
て、励起光の波長が短くなるほどこの光学要素から発生
する蛍光の強度は高くなる。このため、励起光照射部を
構成する光学要素には励起光を伝播させるときに蛍光の
発生が少ない石英等の無蛍光材料が使用される場合があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、励起光
照射部を構成する光学要素の材料として石英等の無蛍光
材料を用い、発生する蛍光を減少させる対策が施される
ようになると、励起光の照射により生体組織から発生す
る自家蛍光による像（以後自家蛍光像Ｚｊと呼ぶ）を撮
像する撮像部からも自家蛍光と同じ波長領域を含む蛍光
が発生することが解ってきた。すなわち、生体組織に照
射された励起光の反射光が撮像部に入射し、この撮像部
に入射した反射励起光によって、撮像部に含まれる自家
蛍光を伝播する光学要素を形成する成分（例えば多成分
硝子に含まれる成分や色フィルタに含まれる有機材料成
分）が励起され蛍光が発生していることが検出されるよ
うになってきた。そして、この光学要素から発生する蛍
光が、撮像部に入射した生体の組織性状を表す自家蛍光
にノイズとして混入しノイズを多く含んだ自家蛍光像と
して撮像されることがある。

【０００６】例えばイメージファイバによって自家蛍光
像を伝播するファイバ内視鏡においては対物レンズおよ
びイメージファイバから発生する蛍光の強度が生体の正
常組織から発生する自家蛍光の強度の０．８〜０．９倍
の値として検出されることもあり、さらに同じ強度の励
起光の照射を受けた正常組織の約１／１０の強度で発光
する病変組織を表す自家蛍光は、上記対物レンズおよび
イメージファイバから発生するノイズとなる蛍光に埋も
れてしまい病変組織であるはずの観察部位が疑陰性とし
て診断されることがある。

【０００７】また、蛍光内視鏡装置による通常の観察範
囲は、内視鏡先端部から５ｍｍ離れた近点から５０ｍｍ
離れた遠点までの範囲であり、内視鏡先端部から５０ｍ
ｍ離れた遠点に位置する生体組織が内視鏡先端部からの
励起光Ｌｅの照射を受け、この励起光Ｌｅの照射を受け
て前記生体組織から発生した自家蛍光を光学要素を通し
て撮像素子によって受光するときに、前記励起光Ｌｅが
前記内視鏡先端部から５ｍｍ離れた近点に位置する生体
組織によって反射され、この反射励起光Ｌｈが光学要素
中を伝播するときにこの光学要素から発生するノイズと
なる蛍光が前記自家蛍光と共に撮像素子によって受光さ
れ、Ｓ／Ｎが最も低くなる観察条件となっても（すなわ
ち、限界観察条件となっても）、生体組織の組織性状を
正確に識別できることが望まれる。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、生体組織から発生した自家蛍光を伝播する光学要
素から生じるノイズとなる蛍光を減少させ正常組織と病
変組織との差異を正確に識別することができる蛍光内視
鏡装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の蛍光内視鏡装置
は、生体組織に励起光を照射する励起光照射手段と、該
励起光の照射を受けて前記生体組織から発生した自家蛍
光を伝播する光学要素および該光学要素によって伝播さ
れた前記自家蛍光を撮像する撮像素子から構成される撮
像手段とを備えた蛍光内視鏡装置において、前記光学要
素が、前記生体組織の正常組織から発生した前記自家蛍
光を該光学要素を通して前記撮像素子によって受光した
正常組織蛍光強度Ｋと、前記励起光の照射を受けた前記
生体組織によって反射された反射励起光が前記光学要素
中を伝播するときに該光学要素から発生した蛍光を前記
撮像素子によって受光した光学要素蛍光強度ＢとがＫ≧
Ｂ×１０^４を満足するように構成されたものであること
を特徴とする。

【００１０】なお、正常組織蛍光強度Ｋおよび光学要素
蛍光強度Ｂは以下のようにして測定される値である。

【００１１】図１（ａ）に示すように、全ての領域が正
常な生体組織１に励起光Ｌｅを照射することによりこの
生体組織１から発生した自家蛍光Ｌｊは、励起光を略１
００％カットする励起光カットフィルタ２ａと結像光学
系２ｂとから構成される光学要素２を透過し撮像素子３
によって受光される。一方、上記励起光Ｌｅの照射を受
けた生体組織１によって反射された反射励起光Ｌｈは、
結像光学系２ｂに入射する前に励起光カットフィルタ２
ａによって略１００％遮断される。このとき撮像素子３
によって受光された自家蛍光Ｌｊの単位面積当たりの強
度が正常組織蛍光強度Ｋとなる。

【００１２】上記光学要素２を構成する励起光カットフ
ィルタ２ａと結像光学系２ｂとの位置を交換し、図１
（ｂ）に示すように励起光カットフィルタ２ａを撮像素
子３と結像光学系２ｂとの間に配置し、上記生体組織１
に励起光Ｌｅを照射すると、この励起光Ｌｅの照射を受
けた生体組織１から発生した自家蛍光Ｌｊは光学要素２
を透過し撮像素子３によって受光され、一方上記励起光
Ｌｅの照射を受けた生体組織１によって反射された反射
励起光Ｌｈが結像光学系２ｂに入射すると、結像光学系
２ｂを形成する成分が反射励起光Ｌｈによって励起され
蛍光Ｌｋを発生する。その後、反射励起光Ｌｈは結像光
学系２ｂを透過し、撮像素子３に入射する前に励起光カ
ットフィルタ２ａによって略１００％遮断されるが、上
記結像光学系２ｂから発生した蛍光Ｌｋは自家蛍光Ｌｊ
と同じ波長領域の光を含むので励起光カットフィルタ２
ａを透過し撮像素子３によって受光される。

【００１３】このとき撮像素子３によって受光された自
家蛍光Ｌｊと蛍光Ｌｋとの積算値の単位面積当たりの強
度を積算蛍光強度Ｘとすると、積算蛍光強度Ｘ−正常組
織蛍光強度Ｋによって算出される値が、光学要素２から
発生し撮像素子３によって受光された蛍光Ｌｋの単位面
積当たりの強度を表す光学要素蛍光強度Ｂとなる。

【００１４】前記光学要素は前記励起光を選択的に遮断
する励起光カットフィルタを備え、この励起光カットフ
ィルタは、光学ガラス板とこの光学ガラス板上に形成さ
れた誘電体多層膜とを備えたものとすることができる。

【００１５】前記誘電体多層膜と前記生体組織との間に
配置された前記自家蛍光を透過させる光学要素のうち少
なくとも１つは、下記条件式を満足する性能を有するも
のとすることが好ましい。

【００１６】 λ_ｅｘ＞λ_８０＋（８／１５）×（λ_８０−λ_０５） ただし、 λ_ｅｘ ：励起光の波長 λ_８０ ：光学要素の分光透過率を測定したときに透過
率８０％を示す波長 λ_０５ ：光学要素の分光透過率を測定したときに透過
率５％を示す波長 前記励起光の波長は４４５ｎｍ以下であることであるこ
とが好ましい。

【００１７】前記励起光の光源は、ＧａＮ半導体レー
ザ、水銀ランプ、キセノンランプまたはメタルハライド
ランプとすることができる。

【００１８】なお、前記光学要素とは、励起光が透過さ
れたり、反射されたりする可能性のある要素を全て含む
ものであり、レンズやプリズムや光ファイバのみなら
ず、これらの部品等を支持する鏡筒等の支持部材、ある
いは上記部品や支持部材等の固定や貼り合わせに用いら
れる接着剤等をも含むものを意味するものである。

【００１９】

【発明の効果】本発明の蛍光内視鏡装置によれば、励起
光の照射を受けた生体組織から発生した自家蛍光を撮像
するにあたり、正常組織蛍光強度Ｋと、光学要素蛍光強
度ＢとがＫ≧Ｂ×１０^４を満足するように光学要素を構
成するようにしたので、蛍光内視鏡装置において想定さ
れる観察条件の中で最もノイズを多く含む条件である前
記限界観察条件においても、正常組織と病変組織との差
異を正確に識別することができる。

【００２０】例えば、図２に示すように、内視鏡先端部
４０の端面４０ａから励起光Ｌｅを照射し、この端面４
０ａから５０ｍｍ離れた遠点Ｐ１に位置する生体組織１
の正常組織から発生する自家蛍光Ｌｊを光学要素２を通
して撮像素子３によって受光したときの単位面積あたり
の強度である遠点自家蛍光強度Ｆｊの値をＦｊ＝１００
とする。一方、前記励起光Ｌｅが前記端面４０ａから５
０ｍｍ離れた遠点Ｐ２に位置する生体組織１によって反
射された反射励起光Ｌｈが光学要素２を伝播するときに
光学要素２を形成する成分が励起されることにより発生
した蛍光Ｌｋを撮像素子３によって受光したときの単位
面積あたりの強度である遠点光学要素蛍光強度Ｆｋは、
遠点自家蛍光強度Ｆｊの１／１×１０^４以下となるの
で、Ｆｋ≦０．０１となる。そして、前記励起光Ｌｅが
前記端面４０ａから５ｍｍ離れた近点Ｐ３に位置する生
体組織によって反射された反射励起光Ｌｈが光学要素２
を伝播するときに光学要素２から発生した蛍光Ｌｋを撮
像素子３によって受光したときの単位面積あたりの強度
である近点光学要素蛍光強度Ｃｋは、前記遠点Ｐ２にお
いて励起光Ｌｅが反射された遠点光学要素蛍光強度Ｆｋ
の略１００倍となるので（端面４０ａから照射された励
起光Ｌｅが生体組織によって反射される位置までの距離
が１／１０となり反射励起光Ｌｈの強度が１００倍とな
るので）、近点光学要素蛍光強度Ｃｋの値は１以下とな
る。ただし、励起光Ｌｅの生体組織による反射率は略１
とする。

【００２１】従って、遠点に位置する観察対象となる生
体組織から発生した自家蛍光に、近点の生体組織によっ
て反射された反射励起光を入射した光学要素から発生す
るノイズとなる蛍光が混入する限界観察条件下におい
て、観察対象となる生体組織がが正常組織であった場合
には、この生体組織から発生する自家蛍光Ｌｊに対する
光学要素２から発生するノイズとなる蛍光Ｌｋの強度比
Ｃｋ／Ｆｊは１／１００以下となり、観察対象となる生
体組織が病変組織であった場合には、この生体組織から
発生する自家蛍光Ｌｊに対する光学要素２から発生する
ノイズとなる蛍光Ｌｋの強度比は１／１０以下となるの
で、生体の組織性状を表す自家蛍光が光学要素から発生
するノイズとなる蛍光に埋もれることなく観察を行うこ
とができ、正常組織と病変組織との差異を正確に識別す
ることができる。

【００２２】また、前記光学要素を、前記励起光を選択
的に遮断する励起光カットフィルタを備えたものとし、
この励起光カットフィルタを、光学ガラス板と該光学ガ
ラス板上に形成された誘電体多層膜とを備えたものとす
れば、装置をより容易な構成とすることができる。

【００２３】また、前記誘電体多層膜と前記生体組織と
の間に配置された前記自家蛍光を透過させる光学要素の
うち少なくとも１つを、下記条件式を満足する性能を有
するものとすれば、ノイズとなる光学要素からの蛍光の
発生をより確実に抑制することができる。

【００２４】 λ_ｅｘ＞λ_８０＋（８／１５）×（λ_８０−λ_０５） ただし、 λ_ｅｘ ：励起光の波長 λ_８０ ：光学要素の分光透過率を測定したときに透過
率８０％を示す波長 λ_０５ ：光学要素の分光透過率を測定したときに透過
率５％を示す波長 前記励起光の波長を４４５ｎｍ以下とすれば、生体組織
からより確実に自家蛍光を発生させることができる。

【００２５】前記励起光の光源を、ＧａＮ半導体レー
ザ、水銀ランプ、キセノンランプまたはメタルハライド
ランプとすれば４４５ｎｍ以下の波長の励起光をより容
易に得ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の蛍光内視鏡装置の
具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。
図３は本発明を適用したファイバー内視鏡装置８００の
第１の実施の形態の概略構成を示す図である。

【００２７】第１の実施の形態によるファイバー蛍光内
視鏡装置８００は、励起光Ｌｅを生体組織１に照射する
励起光照射部１００、励起光Ｌｅの照射を受けた生体組
織１から発生した自家蛍光Ｌｊを伝播する光学要素２０
と光学要素２０によって伝播された自家蛍光Ｌｊを撮像
する撮像素子３１とからなる撮像部２００から構成され
ている。

【００２８】励起光照射部１００には、励起光Ｌｅ（励
起光の波長λ_ｅｘ＝４１０ｎｍ）を発生するＧａＮ半導
体レーザ、水銀ランプ、キセノンランプまたはメタルハ
ライドランプ等を備えた励起光光源１１、励起光光源１
１から射出された励起光Ｌｅを集光する集光レンズ１
２、集光レンズ１２によって集光された励起光Ｌｅをそ
の入射端面１３ａから入射し射出端面１３ｂに伝播して
射出するライトガイド１３およびライトガイド１３の射
出端面１３ｂから射出された励起光Ｌｅを生体組織１に
照射する照射レンズ１４が配設されている。なお励起光
の波長λ_ｅｘは必ずしも４１０ｎｍでなくてもよいが、
４４５ｎｍ以下であることが好ましい。

【００２９】光学要素２０には、励起光Ｌｅの照射を受
けて生体組織１から発生した波長４３５ｎｍから７００
ｎｍに亘る自家蛍光Ｌｊを入射し、後述するイメージフ
ァイバ２２の入射端面２２ａに生体組織の組織性状を表
す自家蛍光像Ｚｊとして結像させる対物レンズ２１、入
射端面２２ａに結像された自家蛍光像Ｚｊをその射出端
面２２ｂに伝播するイメージファイバ２２、イメージフ
ァイバの射出端面２２ｂに伝播された自家蛍光像Ｚｊを
撮像素子３１の受光面に結像させるリレーレンズ２３ａ
とリレーレンズ２３ｂ、リレーレンズ２３ａとリレーレ
ンズ２３ｂとの間に配され特定の波長領域の光を透過お
よび反射し分光するダイクロイックミラー２４、リレー
レンズ２３ｂと撮像素子３１との間に配され４１０ｎｍ
の光、すなわち励起光Ｌｅを選択的に遮断する、光学ガ
ラス板とこの光学ガラス板上に形成された誘電体多層膜
等からなる励起光カットフィルタ２５、撮像素子３１上
にオンチップ実装され入射される光を撮像素子３１の各
受光画素上に集光させる有機材料によって形成されたマ
イクロレンズアレイ２６および撮像素子３１の各受光画
素によって受光される光を各画素ごとに特定の波長領域
に分光する有機材料によって形成されたモザイクフィル
タ２７が配設されている。

【００３０】そして、励起光Ｌｅの照射を受けた生体組
織１の正常組織から発生した自家蛍光Ｌｊが光学要素２
０を通して撮像素子３１によって受光される平均強度す
なわち正常組織蛍光強度Ｋと、上記励起光Ｌｅの照射を
受けた生体組織１によって反射された反射励起光Ｌｈが
光学要素２０中を伝播するときにこの光学要素２０から
発生した蛍光が撮像素子３１によって受光される平均強
度すなわち光学要素蛍光強度Ｂとが条件式Ｋ≧Ｂ×１０
^４を満足するように前記光学要素２０を構成する材料が
選択されている。

【００３１】なお、自家蛍光を透過させる光学要素は以
下のような性能を有する材料の中から選択して定めるこ
とができる。光学素子の部材（硝材）の性能を示す指標
として着色度があり、この着色度は光の吸収率が急激に
増大する波長領域を示すものである。この着色度に基づ
いて、励起光の照射により光学部材から発生する蛍光の
有無を推定することができる。自家蛍光を透過させる光
学系として複数の光学要素を有する光学系を用いる場合
には、少なくともこれら複数の光学要素の中で特に光学
系全体の透過特性への影響が大きい（すなわち、透過率
を大きく低下させる）光学要素について、励起光の照射
によって発生する蛍光の有無を着色度に基づいて確認し
ておくことが好ましい。

【００３２】上記着色度について以下に説明する。通常
の硝材においては、吸収端（紫外光から可視光にかけて
の波長領域）より長波長側の波長領域での光の吸収はほ
とんど認められず、硝材の分光透過率を測定したときに
透過率８０％を示す波長λ_{８ ０}と透過率５％を示す波長
λ_０５とを用いてその分光透過特性を簡便に示すことが
でき、この２つの波長λ_８０とλ_０５とを用いて着色度
が定められる。より具体的には、１０ｍｍ±０．１ｍｍ
の厚さに研磨された硝材を用いて、２８０ｎｍから７０
０ｎｍに亘る波長領域の分光透過率（反射損失を含む）
を測定し、透過率が８０％および５％となる波長を１０
ｎｍ単位で表示したものが着色度であり、例えば透過率
８０％を示す波長が３９８ｎｍで、透過率５％を示す波
長が３６２ｎｍの硝材の着色度は４０／３６として示さ
れる。

【００３３】次に、図６を参照し、この着色度で示され
るλ_８０とλ_０５との値を用いて光学素子の部材（硝
材）からの蛍光の発生の有無を推定する方法を示す。ま
ず、λ _８０とλ_０５とからこの硝材の透過率が１００％
となる波長λ_１００を以下のように計算して求める。

【００３４】 λ_１００＝（４／１５）×（λ_８０−λ_０５） このようにして求めたλ_１００の波長では若干の吸収が
あるのでマージンとして（４／１５）×（λ_８０−λ
_０５）をλ_１００に加算することにより、ほぼ光の吸収
がなくなる波長λ_２００が求められる。すなわち、 λ_２００＝λ_８０＋（４／１５）×（λ_８０−λ_０５）＋ （４／１５）×（λ_８０−λ_０５） ＝λ_８０＋（８／１５）×（λ_８０−λ_０５） この波長λ_２００が励起光の波長λ_ｅｘより小さくなる
ように（すなわちλ_{ｅ ｘ}＞λ_２００となるように）、光
学素子の部材（硝材）を選択することにより、波長λ
_ｅｘの励起光が照射された場合における上記光学要素か
らの蛍光の発生を抑制することができる。

【００３５】なお、ライトガイド１３の一部分、照射レ
ンズ１４、対物レンズ２１およびイメージファイバ２２
の一部分を含む、図３の中に破線で示される内視鏡先端
部４０は生体組織の診断を行うときに生体内に挿入され
る。

【００３６】次に、第１の実施の形態における作用につ
いて説明する。

【００３７】励起光光源１１から射出された励起光Ｌｅ
は集光レンズ１２、ライトガイド１３および照射レンズ
１４を通して生体組織１に照射される。この励起光Ｌｅ
の照射を受けて生体組織１から発生した自家蛍光Ｌｊは
対物レンズ２１によってイメージファイバの入射端面２
２ａに自家蛍光像Ｚｊとして結像されイメージファイバ
２２の他端の射出端面２２ｂに伝播される。イメージフ
ァイバの射出端面２２ｂに伝播された自家蛍光像Ｚｊは
リレーレンズ２３ａおよびリレーレンズ２３ｂによって
撮像素子３１の受光面に結像されるが、この光路中にお
いて、ダイクロイックミラー２４によって自家蛍光Ｌｊ
から特定の波長領域の光が抽出され、撮像素子３１の各
受光画素近傍に入射する自家蛍光Ｌｊはマイクロレンズ
アレイ２６によって各受光画素に集光され、モザイクフ
ィルタ２７によって各画素毎に分光される。また、自家
蛍光Ｌｊと共に光学要素２０に入射した反射励起光Ｌｈ
は励起光カットフィルタ２５によって遮断される。そし
て、撮像素子３１の受光面に結像された自家蛍光像Ｚｊ
は撮像素子３１によって撮像される。

【００３８】ここで、生体組織１から発生し撮像素子３
１の受光面に到達する自家蛍光Ｌｊの強度と、生体組織
１によって反射された反射励起光Ｌｈが光学要素２０中
を伝播するときに光学要素２０から発生し撮像素子３１
の受光面に到達する蛍光Ｌｋの強度との関係について説
明する。

【００３９】励起光Ｌｅの照射を受けた遠点に位置する
生体組織１の正常組織から発生し、光学要素２０中を伝
播して撮像素子３１の受光面に到達する自家蛍光Ｌｊの
受光面における単位面積あたりの強度値を１００とする
と、励起光Ｌｅの照射を受けた遠点に位置する生体組織
１の癌組織から発生し光学要素２０中を伝播して撮像素
子３１の受光面に到達する自家蛍光Ｌｊの受光面におけ
る単位面積あたりの強度値は１０となり、励起光Ｌｅの
照射を受けた近点に位置する生体組織１によって反射さ
れた反射励起光Ｌｈが光学要素２０中を伝播するときに
光学要素２０から発生し撮像素子３１の受光面に到達す
る蛍光Ｌｋの受光面における単位面積あたりの強度値は
１以下となるので、ノイズとして自家蛍光Ｌｊに混入す
る光学要素２０から発生する蛍光Ｌｋの強度を小さく抑
えることができ、前記限界観察条件下においても正常組
織と癌組織との相異を正確に識別することが可能な自家
蛍光像Ｚｊを撮像素子３１によって撮像することができ
る。

【００４０】つまり、光学要素２０を構成する部品の中
で励起光カットフィルタ２５より先に反射励起光Ｌｈが
入射される対物レンズ２１、イメージファイバ２２、リ
レーレンズ２３ａ、ダイクロイックミラー２４およびリ
レーレンズ２３ｂは反射励起光Ｌｈが伝播しても蛍光Ｌ
ｋの発生が少ない材料によって形成し、反射励起光Ｌｈ
の伝播によって蛍光Ｌｋが発生しやすい有機材料で形成
されたマイクロレンズアレイ２６やモザイクフィルタ２
７の前に励起光カットフィルタ２５を配置することによ
り撮像素子３１によって受光される蛍光Ｌｋの強度が低
減される。

【００４１】図４は、本発明の第２の実施の形態を示す
図であり、第１の実施の形態と共通の機能を有する構成
については第１の実施の形態と同一の符号を用いて示し
たものである。

【００４２】図４に示すように第２の実施の形態におけ
るファイバー内視鏡装置８００は、第１の実施の形態に
おいてイメージファイバの射出端面と撮像素子の間に配
設されていた励起光カットフィルタ２５を対物レンズ２
１の入射側、すなわち対物レンズ２１より先に自家蛍光
Ｌｊが入射する側に配置した光学要素２０を持つもので
あり、その他の部分は第１の実施の形態と同様な構成と
したものである。

【００４３】そして、励起光Ｌｅの照射を受けた生体組
織１の正常組織から発生した自家蛍光Ｌｊが光学要素２
０を通して撮像素子３１によって受光される平均強度、
すなわち正常組織蛍光強度Ｋと、上記励起光Ｌｅの照射
を受けた生体組織１によって反射された反射励起光Ｌｈ
が光学要素２０中を伝播するときにこの光学要素２０か
ら発生した蛍光が撮像素子３１によって受光される平均
強度、すなわち光学要素蛍光強度Ｂとが条件式Ｋ≧Ｂ×
１０^４を満足するように前記光学要素２０を構成する材
料が選択されている。

【００４４】次に、第２の実施の形態における作用につ
いて説明する。

【００４５】励起光光源１１から射出された励起光Ｌｅ
は集光レンズ１２、ライトガイド１３および照射レンズ
１４を通して生体組織１に照射される。励起光Ｌｅの照
射を受けて生体組織１から発生した自家蛍光Ｌｊは励起
光カットフィルタ２５を通して対物レンズ２１によって
イメージファイバの入射端面２２ａに自家蛍光像Ｚｊと
して結像され、イメージファイバ２２、リレーレンズ２
３ａ、ダイクロイックミラー２４、リレーレンズ２３
ｂ、マイクロレンズアレイ２６およびモザイクフィルタ
２７を通して撮像素子３１の受光面に結像される。そし
て、撮像素子３１の受光面に結像された自家蛍光像Ｚｊ
は撮像素子３１によって撮像される。

【００４６】ここで、生体組織１から発生し撮像素子３
１の受光面に到達する自家蛍光Ｌｊの強度と、生体組織
１によって反射された反射励起光Ｌｈが光学要素２０中
を伝播するときに光学要素２０から発生し撮像素子３１
の受光面に到達する蛍光Ｌｋの強度との関係について説
明する。

【００４７】第１の実施の形態と同様に、励起光Ｌｅの
照射を受けた遠点に位置する生体組織１の正常組織から
発生し光学要素２０中を伝播して撮像素子３１の受光面
に到達する自家蛍光Ｌｊの受光面における単位面積あた
りの強度値を１００とすると、励起光Ｌｅの照射を受け
た遠点に位置する生体組織１の癌組織から発生し光学要
素２０中を伝播して撮像素子３１の受光面に到達する自
家蛍光Ｌｊの受光面における単位面積あたりの強度値は
１０となり、励起光Ｌｅの照射を受けた近点に位置する
生体組織１によって反射された反射励起光Ｌｈが光学要
素２０中を伝播するときに光学要素２０から発生し撮像
素子３１の受光面に到達する蛍光Ｌｋの受光面における
単位面積あたりの強度値は１以下となるので、ノイズと
して自家蛍光Ｌｊに混入する光学要素２０から発生する
蛍光Ｌｋの強度を小さく抑えることができ、前記限界観
察条件下においても正常組織と癌組織との相異を正確に
識別することが可能な自家蛍光像Ｚｊを撮像素子３１に
よって撮像することができる。

【００４８】つまり、光学要素２０中の最初に自家蛍光
Ｌｊを入射させる位置に励起光カットフィルタ２５を配
置することにより、励起光カットフィルタ２５以後の光
学要素である対物レンズ２１、イメージファイバ２２、
リレーレンズ２３ａ、ダイクロイックミラー２４および
リレーレンズ２３ｂ、マイクロレンズアレイ２６および
モザイクフィルタ２７から発生し撮像素子３１によって
受光される蛍光Ｌｋの強度が低減される。

【００４９】図５は、本発明の第３の実施の形態を示す
図であり、第１の実施の形態と共通の機能を有する構成
については第１の実施の形態と同一の符号を用いて示し
たものである。

【００５０】図５に示すように第３の実施の形態におけ
る電子内視鏡装置８００は、第１の実施の形態において
用いられた対物レンズ２１およびイメージファイバ２２
を取り除き、リレーレンズ２３ａ、ダイクロイックミラ
ー２４、リレーレンズ２３ｂ、励起光カットフィルタ２
５、マイクロレンズアレイ２６、モザイクフィルタ２７
および撮像素子３１を内視鏡先端部４０内に実装したも
のであり、その他の部分は第１の実施の形態と同様な構
成としたものである。

【００５１】なお、前記光学要素２０を構成する材料
は、正常組織蛍光強度Ｋと光学要素蛍光強度Ｂとが条件
式Ｋ≧Ｂ×１０^４を満足するように選択されている。

【００５２】次に、第３の実施の形態における作用につ
いて説明する。

【００５３】励起光光源１１から射出された励起光Ｌｅ
は集光レンズ１２、ライトガイド１３および照射レンズ
１４を通して生体組織１に照射される。励起光Ｌｅの照
射を受けて生体組織１から発生した自家蛍光Ｌｊはリレ
ーレンズ２３ａ、ダイクロイックミラー２４、リレーレ
ンズ２３ｂ、励起光カットフィルタ２５、マイクロレン
ズアレイ２６およびモザイクフィルタ２７を通して撮像
素子３１の受光面に結像される。そして、撮像素子３１
の受光面に結像された自家蛍光像Ｚｊは撮像素子３１に
よって撮像される。

【００５４】ここで、生体組織１から発生し撮像素子３
１の受光面に到達する自家蛍光Ｌｊの強度と、生体組織
１によって反射された反射励起光Ｌｈが光学要素２０中
を伝播するときに光学要素２０から発生し撮像素子３１
の受光面に到達する蛍光Ｌｋの強度との関係について説
明する。

【００５５】前記第１の実施の形態と同様に、励起光Ｌ
ｅの照射を受けた遠点に位置する生体組織１の正常組織
から発生し、光学要素２０中を伝播して撮像素子３１の
受光面に到達する自家蛍光Ｌｊの受光面における単位面
積あたりの強度値を１００とすると、励起光Ｌｅの照射
を受けた遠点に位置する生体組織１の癌組織から発生し
光学要素２０中を伝播して撮像素子３１の受光面に到達
する自家蛍光Ｌｊの受光面における単位面積あたりの強
度値は１０となり、励起光Ｌｅの照射を受けた近点に位
置する生体組織１によって反射された反射励起光Ｌｈが
光学要素２０中を伝播するときに光学要素２０から発生
し撮像素子３１の受光面に到達する蛍光Ｌｋの受光面に
おける単位面積あたりの強度値は１以下となるので、ノ
イズとして自家蛍光Ｌｊに混入する光学要素２０から発
生する蛍光Ｌｋの強度を小さく抑えることができ、前記
限界観察条件下においても正常組織と癌組織との相異を
正確に識別することが可能な自家蛍光像Ｚｊを撮像素子
３１によって撮像することができる。

【００５６】つまり、光学要素２０を構成する要素の中
で励起光カットフィルタ２５より先に反射励起光Ｌｈを
入射させるリレーレンズ２３ａ、ダイクロイックミラー
２４およびリレーレンズ２３ｂは反射励起光Ｌｈが伝播
しても蛍光Ｌｋの発生が少ない材料によって形成し、反
射励起光Ｌｈの伝播によって蛍光Ｌｋが発生しやすい有
機材料で形成されたマイクロレンズアレイ２６やモザイ
クフィルタ２７の前に励起光カットフィルタ２５を配置
することにより撮像素子３１の受光面に入射する蛍光Ｌ
ｋの強度が低減される。

【００５７】なお、上記実施の形態においては、癌組織
を診断する例を主に説明したが、本発明による蛍光内視
鏡装置は癌組織以外の病変組織を識別する診断装置にも
応用することができる。

【００５８】上記のように、本発明によれば、生体組織
から発生した自家蛍光を伝播する光学要素から生じるノ
イズとなる蛍光の発生を低減することにより、正常組織
と病変組織との差異を正確に識別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】正常組織蛍光強度Ｋと光学要素蛍光強度Ｂとの
求め方を示す概略図

【図２】自家蛍光とノイズとして混入する蛍光との強度
比を示す概略図

【図３】本発明の第１実施の形態によるファイバー内視
鏡装置の概略構成を示す図

【図４】本発明の第２実施の形態によるファイバー内視
鏡装置の概略構成を示す図

【図５】本発明の第３実施の形態による電子内視鏡装置
の概略構成を示す図

【図６】蛍光の発生の有無を推定する方法を示す図

【符号の説明】

１ 生体組織 １１ 励起光光源 １２ 集光レンズ １３ ライトガイド １４ 照射レンズ ２０ 光学要素 ２１ 対物レンズ ２２ イメージファイバ ２３ａ，ｂ リレーレンズ ２４ ダイクロイックミラー ２５ 励起光カットフィルタ ２６ マイクロレンズアレイ ２７ モザイクフィルタ ３１ 撮像素子 １００ 励起光照射部 ２００ 撮像部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体組織に励起光を照射する励起光照射
   手段と、該励起光の照射を受けて前記生体組織から発生
   した自家蛍光を伝播する光学要素および該光学要素によ
   って伝播された前記自家蛍光を撮像する撮像素子から構
   成される撮像手段とを備えた蛍光内視鏡装置において、 前記光学要素が、前記生体組織の正常組織から発生した
   前記自家蛍光を該光学要素を通して前記撮像素子によっ
   て受光した正常組織蛍光強度Ｋと、前記励起光の照射を
   受けた前記生体組織によって反射された反射励起光が前
   記光学要素中を伝播するときに該光学要素から発生した
   蛍光を前記撮像素子によって受光した光学要素蛍光強度
   ＢとがＫ≧Ｂ×１０^４を満足するように構成されたもの
   であることを特徴とする蛍光内視鏡装置。
2. 【請求項２】 前記光学要素が前記励起光を選択的に遮
   断する励起光カットフィルタを備え、該励起光カットフ
   ィルタが、光学ガラス板と該光学ガラス板上に形成され
   た誘電体多層膜とを備えたものであることを特徴とする
   請求項１記載の蛍光内視鏡装置。
3. 【請求項３】 前記誘電体多層膜と前記生体組織との間
   に配置された前記自家蛍光を透過させる光学要素のうち
   少なくとも１つが下記条件式を満足する性能を有するも
   のであることを特徴とする請求項２記載の蛍光内視鏡装
   置。 λ_ｅｘ＞λ_８０＋（８／１５）×（λ_８０−λ_０５） ただし、 λ_ｅｘ ：励起光の波長 λ_８０ ：光学要素の分光透過率を測定したときに透過
   率８０％を示す波長 λ_０５ ：光学要素の分光透過率を測定したときに透過
   率５％を示す波長
4. 【請求項４】 前記励起光の波長が４４５ｎｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項３記載の蛍光内視鏡装置。
5. 【請求項５】 前記励起光の光源が、ＧａＮ半導体レー
   ザ、水銀ランプ、キセノンランプまたはメタルハライド
   ランプであることを特徴とする請求項４記載の蛍光内視
   鏡装置。