JP2016123577A

JP2016123577A - 蛍光観察装置

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Publication number: JP2016123577A
Application number: JP2014266084A
Authority: JP
Inventors: 上原　靖弘; Yasuhiro Uehara; 靖弘上原
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-11

Abstract

【課題】励起光の強度を安定させて定量性の高い蛍光画像を安定的に取得する。
【解決手段】可視域における広帯域の波長を有する照明光を被写体に照射する照明光源と、広帯域の内の一部の波長を有し、照明光の一部を構成する励起光を被写体に照射する励起光源と、照明光源から被写体に照射された照明光の被写体からの反射光を露光して反射光画像情報を取得する第１の撮像素子と、励起光源から被写体に照射された励起光によって被写体において発生する蛍光を露光して蛍光画像情報を取得する第２の撮像素子と、第１の撮像素子による反射光の露光期間中に照明光源を点灯させ、第２の撮像素子による蛍光の露光期間中に励起光源を点灯させるとともに、第１の撮像素子による露光期間の内、少なくとも一部の期間において励起光源を点灯させるように、照明光源および励起光源を制御する制御部とを備える蛍光観察装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蛍光観察装置に関するものである。

従来、白色光と励起光とを交互に被写体に対して照射し、白色光用のＣＣＤと蛍光用のＣＣＤとによる撮影を交互に実行することによって、白色光画像と蛍光画像とを交互に取得する内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−１５７５５９号公報

光源装置の出力強度は装置温度の変動に伴って変動し易く、特に光源の点灯と消灯とを繰り返した場合には温度変動が大きくなるため、出力強度が不安定となる。したがって、特許文献１のように、白色光源および励起光源の点灯と消灯とを繰り返すことによって被写体に照射する光を切り替える場合、白色光および励起光の強度が不安定となり、一定の強度の白色光および励起光を用いて白色光画像および蛍光画像を取得することができない。

特に、白色光に比べて微弱な蛍光においては、励起光強度の不安定性が画質に与える影響が大きく、定量性の高い蛍光画像を安定的に取得できないという問題がある。診断においては、蛍光画像内の蛍光の明るさが判断基準となるため、正確な診断のためには定量性の高い蛍光画像が要求される。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、励起光の強度を安定させて定量性の高い蛍光画像を安定的に取得することが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。
本発明は、可視域における広帯域の波長を有する照明光を被写体に照射する照明光源と、前記広帯域の内の一部の波長を有し、前記照明光の一部を構成する励起光を前記被写体に照射する励起光源と、前記照明光源から前記被写体に照射された前記照明光の前記被写体からの反射光を露光して反射光画像情報を取得する第１の撮像素子と、前記励起光源から前記被写体に照射された前記励起光によって前記被写体において発生する蛍光を露光して蛍光画像情報を取得する第２の撮像素子と、前記第１の撮像素子による前記反射光の露光と前記第２の撮像素子による前記蛍光の露光とを交互に実行するように、前記照明光源、前記励起光源、前記第１の撮像素子および前記第２の撮像素子を制御する制御部とを備え、該制御部が、前記第１の撮像素子による前記反射光の露光期間の内、少なくとも一部の期間において前記励起光源を点灯させる蛍光観察装置を提供する。

本発明によれば、第１の撮像素子による照明光の反射光の露光と、第２の撮像素子による蛍光の露光とが交互に実行されて反射光画像情報と蛍光画像情報とが交互に取得されることにより、反射光画像情報から生成される被写体の可視光画像と、蛍光画像情報から生成される蛍光画像とを並行して観察することができる。

この場合に、励起光源は、第２の撮像素子による蛍光の露光期間中のみでなく、第１の撮像素子による照明光の反射光の露光期間中にも点灯するように制御部によって制御される。すなわち、励起光源は、蛍光撮影用のみではなく反射光撮影用としても機能し、励起光は、第１の撮像素子による露光時に照明光の一部として被写体に照射される。したがって、第２の撮像素子による蛍光の露光時には、温度が安定した励起光源から強度の安定した励起光が被写体に照射される。これにより、定量性の高い蛍光画像を安定的に取得することができる。なお、蛍光は照明光の反射光に比べて微弱であるため、蛍光が照明光の反射光と一緒に第１の撮像素子によって露光されたとしても、蛍光が可視光画像の色に大きく影響することはない。

上記発明においては、前記制御部が、少なくとも、前記第１の撮像素子による露光期間の終了時から、該露光期間の直後の前記第２の撮像素子による露光期間の終了時まで、前記励起光源を点灯させ続けてもよい。
このようにすることで、第２の撮像素子による露光の開始前から終了時まで励起光源の点灯状態が継続されるので、第２の撮像素子による蛍光の露光時の励起光の強度をより安定させることができる。

上記発明においては、前記制御部が、一定の強度の前記励起光を前記励起光源から出力させ続けることが好ましい。
このようにすることで、第２の撮像素子による蛍光の露光時の励起光の強度をさらに安定させることができる。

上記発明においては、前記制御部が、前記第１の撮像素子による露光期間中に前記励起光源から出力される前記励起光の積算光量と、前記第２の撮像素子による露光期間中に前記励起光源から出力される前記励起光の積算光量とが互いに異なるように、前記励起光源を制御してもよい。
このようにすることで、反射光画像および蛍光画像の色および明るさがそれぞれ適切となるように、各露光期間中の励起光の積算光量を互いに独立に調整することができる。

上記発明においては、前記制御部は、前記第２の撮像素子による露光期間中の前記励起光の積算光量が、前記第１の撮像素子による露光期間中の前記励起光の積算光量よりも多くなるように、前記励起光源を制御することが好ましい。
このようにすることで、蛍光の露光期間中は強い励起光を被写体に照射してＳＮ比の高い蛍光画像を得ることができる。一方、照明光の反射光の露光期間中は、第１の撮像素子によって露光される照明光の反射光の積算光量と励起光の反射光の積算光量とのバランスが良好となるように、被写体に照射される励起光の光量を低減し、ホワイトバランスの良好な可視光画像を得ることができ、また、蛍光の退色を抑制することができる。

上記発明においては、前記制御部が、前記第１の撮像素子による露光期間中に、前記第２の撮像素子による露光期間中よりも高くかつ一定の強度の前記励起光を前記励起光源から出力させてもよい。あるいは、前記制御部が、前記制御部が、前記第１の撮像素子による露光期間の内、一部の期間において前記励起光源を消灯させてもよい。
このようにすることで、第１の撮像素子による露光期間と第２の撮像素子による露光期間とにおける励起光の強度または照射時間を異ならせることによって、各露光期間中の励起光の積算光量を簡単な制御で調整することができる。

上記発明においては、前記制御部は、前記第１の撮像素子による露光期間中に、前記励起光の強度が、前記第２の撮像素子による露光期間に使用する前記励起光の強度まで漸次増大するように、前記励起光源を制御してもよい。
このようにすることで、第２の撮像素子による露光の開始前に、励起光の強度が、蛍光の撮影に使用する強度となっているので、第２の撮像素子による蛍光の露光時の励起光の強度をより安定させることができる。

上記発明においては、異なる波長を有する前記励起光を前記被写体に照射する複数の前記励起光源を備えていてもよい。
このようにすることで、励起波長が互いに異なる複数の蛍光を撮影することができる。
上記発明においては、前記照明光源が、前記複数の前記励起光源からなっていてもよい。

上記発明においては、前記第２の撮像素子の前段に設けられ、透過させる波長を変更可能であり、前記被写体において発生した互いに異なる波長を有する複数の蛍光を択一的に前記第２の撮像素子へ透過させる可変分光素子を備えていてもよい。
このようにすることで、被写体において発生した複数の蛍光を可変分光素子によって順番に第２の撮像素子へ透過させて露光することによって、複数の蛍光を単一の第２の撮像素子を用いて別々に撮影することができる。

上記発明においては、前記可変分光素子が、前記第２の撮像素子へ透過させる蛍光を、前記第２の撮像素子による露光間で波長が短い方から順番に変更し、前記制御部が、前記第２の撮像素子による露光期間中に、前記可変分光素子によって選択されている蛍光よりも短波長の蛍光を励起する励起光源を消灯させてもよい。
このようにすることで、露光対象の蛍光よりも短波長の蛍光が混入してしまうことを防止することができる。

上記発明においては、前記制御部が、前記第１の撮像素子による１回の露光と前記第２の撮像素子による１回の露光とを交互に実行させ、前記第２の撮像素子による露光間で点灯させる前記励起光源を変更してもよい。
このようにすることで、複数の蛍光を１つずつ順番に撮影することができる。

本発明によれば、励起光の強度を安定させて定量性の高い蛍光画像を安定的に取得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全体構成図である。図１の蛍光観察装置の動作を示すタイミングチャートである。図１の蛍光観察装置の動作の変形例を示すタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置の動作を示すタイミングチャートである。図４の蛍光観察装置の動作の第１の変形例を示すタイミングチャートである。図４の蛍光観察装置の動作の第２の変形例を示すタイミングチャートである。図４の蛍光観察装置の動作の第３の変形例を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。図８の蛍光観察装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第４の実施形態に係る蛍光観察装置の全体構成図である。図１０の蛍光観察装置の動作を示すタイミングチャートである。図１０の蛍光観察装置の動作の変形例を示すタイミングチャートである。図１０の蛍光観察装置の動作のもう１つの変形例を示すタイミングチャートである。図１０の蛍光観察装置の動作のもう１つの変形例を示すタイミングチャートである。図１０の蛍光観察装置の動作のもう１つの変形例を示すタイミングチャートである。本発明の第５の実施形態に係る蛍光観察装置の動作を示すタイミングチャートである。図１６の蛍光観察装置の動作の変形例を示すタイミングチャートである。図１６の蛍光観察装置の動作の変形例を示すタイミングチャートである。

（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、蛍光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３と、該光源ユニット３からの白色光および励起光を挿入部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Ｓ１，Ｓ２を取得する撮像ユニット５と、光源ユニット３および撮像ユニット５を制御するプロセッサ６と、該プロセッサ６に接続された撮影条件設定部７と、プロセッサ６によって画像情報Ｓ１，Ｓ２から生成された画像Ｐ，Ｑを表示する表示部８とを備えている。

光源ユニット３は、広帯域光源（照明光源）３１と、励起光源（照明光源）３２と、カップリングレンズ３３とを備えている。広帯域光源３１は、緑色から赤色まで広帯域のスペクトルを有する広帯域光を出力する。このような広帯域光源３１は、例えば、赤色の単色光を出力するＬＥＤと、緑色の単色光を出力するＬＥＤとの組み合わせから構成される。励起光源３２は、例えば、ＬＤやＬＥＤ等の半導体光源であり、青色の狭帯域の励起光を出力する。２つの光源３１，３２から出力された広帯域光および青色の励起光は、図示しない光学系によって単一の光路に合成されることによって白色光（照明光）を形成し、カップリングレンズ３３によって収束されるようになっている。すなわち、励起光源３２は、広帯域光源３１と共に照明光源を構成し、広帯域光および励起光はそれぞれ、生体組織Ｘの白色光画像Ｐ（後述）を得るための白色光の一部を構成している。

照明ユニット４は、挿入部２の長手方向のほぼ全長にわたって配置されたライトガイドファイバ４１と、挿入部２の先端２ａに設けられた照明光学系４２とを備えている。ライトガイドファイバ４１は、カップリングレンズ３３によって収束された光をその基端から先端まで導光する。照明光学系４２は、ライトガイドファイバ４１の先端から出射された白色光および励起光を拡散させ、挿入部２の先端２ａに対向する生体組織Ｘに照射する。

撮像ユニット５は、生体組織Ｘからの光を集める対物レンズ５１と、該対物レンズ５１によって集められた光を２つに分割するビームスプリッタ５２と、該ビームスプリッタ５２によって分割された光をそれぞれ収束させる２つの収束レンズ５３，５４と、収束レンズ５３，５４によって収束された光をそれぞれ撮影する第１の撮像素子５５および第２の撮像素子５６と、ビームスプリッタ５２と第２の撮像素子５６との間に配置され、蛍光のみを選択的に透過させる励起光カットフィルタ５７とを備えている。

ビームスプリッタ５２は、対物レンズ５１によって集められた光を２つに分割し、一方を第１の撮像素子５５へ向かって透過させ、他方を第２の撮像素子５６へ向かって反射させる。
第１の撮像素子５５は、例えば、カラーＣＣＤまたはカラーＣＭＯＳであり、ビームスプリッタ５２を透過した白色光をカラー撮影して白色光画像情報Ｓ１を生成する。
第２の撮像素子５６は、例えば、高感度モノクロＣＣＤであり、生体組織Ｘから発せられて励起光カットフィルタ５７を透過した蛍光を撮影して蛍光画像情報Ｓ２を生成する。

プロセッサ６は、第１の撮像素子５５によって取得された白色光画像情報Ｓ１から白色光画像Ｐを生成する白色光画像生成部６１と、第２の撮像素子５６によって取得された蛍光画像情報Ｓ２から蛍光画像Ｑを生成する蛍光画像生成部６２と、光源３１，３２および撮像素子５５，５６を制御する制御部６３とを備えている。

制御部６３は、図２に示されるように、第１の撮像素子５５による白色光の１回の露光と、第２の撮像素子５６による蛍光の１回の露光とを交互に実行させる。ここで、制御部６３は、第１の撮像素子５５による露光期間中にのみ広帯域光が出力されるように、第１の撮像素子５５による露光の開始および終了に同期して広帯域光源３１を点灯および消灯させるようになっている。また、制御部６３は、撮像素子５５，５６の作動期間中ずっと一定の強度の励起光が出力されるように、撮像素子５５，５６による最初の露光の開始に同期して励起光源３２を点灯させた後はずっと励起光源３２を一定の状態で点灯させ続けるようになっている。したがって、光源ユニット３からは、白色光と励起光とが交互に出力される。

なお、ＬＤやＬＥＤ等の固体光源の駆動には、直流電流を用いたアナログ方式、または、高周波のパルス電流を用いて点灯と消灯と極めて短い時間周期で繰り返すＰＷＭ（パルス幅変調）方式が、一般に用いられている。本明細書において、「点灯」とは、アナログ方式の場合には、直流電流が固体光源に供給されて定常光が出力されている状態を意味し、ＰＷＭ方式の場合には、パルス電流が、高い周波数で固体光源に供給されて、ヒトに点滅として認識されない程度の極めて短い時間周期で点灯と消灯とを繰り返し、見掛け上、定常光が出力されている状態を意味する。すなわち、ＰＷＭ方式において、パルス電流の１周期内における消灯も、「点灯」に含まれる。

撮影条件設定部７は、第１の撮像素子５５による白色光の撮影条件および第２の撮像素子５６による蛍光の撮影条件を、ユーザが図示しない入力手段を使用して入力可能となっている。撮影条件とは、例えば、露光時間、ゲイン、黒レベル等である。制御部６３は、撮影条件設定部７から受信した撮影条件に基づいて各撮像素子５５，５６の撮影条件を決定するようになっている。

次に、このように構成された蛍光観察装置１００の作用について説明する。
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Ｙに集積する蛍光物質を生体組織Ｘに投与しておく。
光源ユニット３および撮像ユニット５が作動を開始すると、広帯域光源３１は、第１の撮像素子５５の露光に同期して点灯および消灯を繰り返し、励起光源３２は、点灯し続けることによって、生体組織Ｘには、白色光と励起光とが時分割で照射される。

生体組織Ｘに白色光が照射されると、生体組織Ｘの表面において白色光が反射され、反射された白色光（反射光）が対物レンズ５１によって集められる。対物レンズ５１によって集められた白色光は、ビームスプリッタ５２を介して収束レンズ５３に入射し、該収束レンズ５３によって第１の撮像素子５５の撮像面に収束され、第１の撮像素子５５によって白色光画像情報Ｓ１として取得される。

一方、生体組織Ｘに励起光が照射されると、病変部Ｙに含まれる蛍光物質が励起光によって励起されて蛍光が発生し、蛍光および励起光の一部が対物レンズ５１によって集められる。対物レンズ５１によって集められた蛍光および励起光は、ビームスプリッタ５２を介して励起光カットフィルタ５７に入射し、該励起光カットフィルタ５７において蛍光のみが抽出される。抽出された蛍光は、収束レンズ５４によって第２の撮像素子５６の撮像面に収束されて、第２の撮像素子５６によって蛍光画像情報Ｓ２として取得される。

各撮像素子５５，５６によって取得された画像情報Ｓ１，Ｓ２は、プロセッサ６に送信される。プロセッサ６においては、白色光画像生成部６１によって白色光画像情報Ｓ１から白色光画像Ｐが生成され、蛍光画像生成部６２によって蛍光画像情報Ｓ２から蛍光画像Ｑが生成される。表示部８においては、白色光画像Ｐおよび蛍光画像Ｑがそれぞれ、生成されたものから順番に連続的にライブ動画として表示される。

このように、本実施形態によれば、生体組織Ｘの観察開始後、励起光源３２は、消灯することなく点灯し続けるので、励起光の強度が安定する。したがって、生体組織Ｘにおいて発生する蛍光の強度も安定し、ＳＮ比および定量性の高い蛍光画像Ｑが安定的に取得される。これにより、蛍光画像Ｑ内の蛍光の明るさに基づいて正確に診断することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、第１の撮像素子５５による１回の撮影と、第２の撮像素子５６による１回の撮影とを交互に実行することとしたが、これに代えて、図３に示されるように、第１の撮像素子５５による１回の撮影と、第２の撮像素子５６による２回の撮影とを交互に実行してもよい。この場合には、１フレームの白色光画像Ｐと２フレームの蛍光画像Ｑとが交互に取得されるので、単位時間当たりの蛍光画像Ｑのフレームレートを高めることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置１００について図４から図７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、装置構成は第１の実施形態と同一であるが、制御部６３による励起光源３２の制御方法において第１の実施形態と異なっている。

本実施形態において、制御部６３は、図４に示されるように、第１の撮像素子５５による露光期間中と、第２の撮像素子５６による露光期間中とで、励起光源３２からの励起光の出力強度を２段階で変化させる。具体的には、励起光の強度は、第１の撮像素子５５による露光期間中には一定の第１の強度に制御され、第２の撮像素子５６による露光期間中には第１の強度よりも高い一定の第２の強度に制御される。
制御部６３によるその他の制御は、第１の実施形態と同様である。

白色光に比べて蛍光は微弱であるため、ＳＮ比の高い蛍光画像Ｑを取得するためには、第２の撮像素子５６の露光期間中の励起光の強度はより高いことが好ましい。したがって、第２の強度は、励起光源３２の出力強度の最大値または該最大値近傍に設定される。

一方、ホワイトバランスの良好な白色光画像Ｐを取得するためには、励起光源３２からの青色の励起光と、広帯域光源３１からの広帯域光との強度のバランスが重要となる。したがって、第１の強度は、第２の強度に対して所定の割合、例えば７０％に設定される。仮に、白色光の露光時に、蛍光の露光時と同一の高い強度の励起光を使用すると、広帯域光に対して青色の励起光が強過ぎて、白色光が青白くなる。

このように、本実施形態によれば、第１の撮像素子５５による白色光の露光期間中には、励起光の強度を適切な強度まで低下させることによって、ホワイトバランスの良好な白色光画像Ｐを得ることができるという利点がある。さらに、蛍光の退色を低減することができるという利点がある。また、励起光源３２から出力する励起光の強度を、ずっと一定ではなく７０％と１００％との間で変化させることによっても、０％と１００％との間で変化させる場合と比べて、励起光の強度の安定性を向上することができる。本実施形態のその他の効果は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

なお、本実施形態においては、第１の撮像素子５５の露光期間中における励起光の強度を一律に低下させることによって、ホワイトバランスの良好な白色光画像Ｐを取得することとしたが、ホワイトバランスの良好な白色光画像Ｐを取得するためには、第１の撮像素子５５の露光期間中に生体組織Ｘに照射される、広帯域光の積算光量（強度と照射時間との積）と青色の励起光の積算光量との比を調整すればよい。したがって、図５から図７のように励起光の強度または照射時間を制御した場合にも、図４の制御を用いたときと同等の白色光画像Ｐを取得することができる。

図５の変形例においては、第１の撮像素子５５による露光期間中における励起光の強度の平均が、第２の強度に対して所定の割合（例えば、７０％）となるように、励起光の強度を漸次増大させている。
本変形例においては、第１の撮像素子５５の露光期間の終了時において、励起光の強度が第２の強度であることが好ましい。このようにすることで、その後の第２の撮像素子５６による露光時の励起光の強度を第２の強度に安定させることができる。

図６および図７の変形例においては、第１の撮像素子５５の露光期間において、第２の強度の励起光を用いている。ただし、第１の撮像素子５５の露光期間の内、一部の期間において励起光源３２を消灯することによって、励起光の積算光量を低減している。励起光源３２の消灯期間は、第１の撮像素子５５の露光期間の内、いずれのタイミングであってもよいが、その後の第２の撮像素子５６による露光時の励起光の強度を第２の強度に安定させるためには、図６のように、第１の撮像素子５５の露光期間の内、最初の期間であることが好ましい。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る蛍光観察装置２００について図８および図９を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置２００は、同一の励起光によって同時に励起され、互いに異なる波長を有する第１の蛍光および第２の蛍光を観察する点で、第１の実施形態と異なっている。

具体的には、蛍光観察装置２００は、図８に示されるように、励起光カットフィルタ５７と第２の撮像素子５６との間に、エタロン（可変分光素子）５８を備えている。励起光カットフィルタ５７を透過した蛍光は、エタロン５８に入射し、エタロン５８を透過した蛍光は、収束レンズ５９によって第２の撮像素子５６の撮像面に収束されるようになっている。

エタロン５８は、間隔を空けて互いに平行に配置され、対向面に反射膜を有する２つの光学基板と、該２つの光学基板の間隔を調整するアクチュエータとを備えている。エタロン５８は、アクチュエータによって２つの光学基板の間隔を変更することによって、第１の波長を有する第１の蛍光と、第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の蛍光とを択一的に透過させるようになっている。

本実施形態において、制御部６３は、図９に示されるように、第１の撮像素子５５による１回の露光と、第２の撮像素子５６による２回の露光とを交互に実行させる。また、制御部６３は、第２の撮像素子５６による１回目の露光期間中にエタロン５８が第１の蛍光を透過させ、第２の撮像素子５６による２回目の露光期間中にエタロン５８が第２の蛍光を透過させるように、エタロン５８の透過波長を第１の波長と第２の波長との間で切り替えるようになっている。したがって、本実施形態においては、白色光画像Ｐと、第１の蛍光を撮影した第１の蛍光画像Ｑ１と、第２の蛍光を撮影した第２の蛍光画像Ｑ２とが、１フレームずつ順番に取得される。
蛍光観察装置２００のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。

このように、本実施形態によれば、エタロン５８を備えることによって、同一の励起光によって同時に発生する２種類の蛍光を、単一の撮像素子５６を用いて交互に撮影することができるという利点がある。本実施形態のその他の効果は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る蛍光観察装置３００について図１０から図１５を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置３００は、図１０に示されるように、緑色の励起光を出力するもう１つの励起光源３５を備えている点で、第２の実施形態と異なっている。

具体的には、光源ユニット３は、広帯域光源３１に代えて、赤色の単色光（以下、「Ｒ光」という。）を出力するＲ光源（照明光源）３４と、緑色の狭帯域の励起光（以下、「Ｇ励起光」という。）を出力する励起光源（照明光源。以下、「Ｇ光源」という。）３５とを備えている。励起光源３２（以下、「Ｂ光源３２」という。）から出力された青色の励起光（以下、「Ｂ励起光」という。）は、第１の波長を有する第１の蛍光を励起し、Ｇ光源３５から出力されたＧ励起光は、第２の波長を有する第２の蛍光を励起する。３個の光源３２，３４，３５から出力された３色の光は、第１の実施形態と同様に、白色光を形成する。すなわち、Ｒ光源３４は、Ｂ光源３２およびＧ光源３５と共に照明光源を構成し、Ｒ光、Ｂ励起光およびＧ励起光はそれぞれ、白色光画像Ｐを得るための白色光の一部を構成している。

本実施形態において、制御部６３は、図１１に示されるように、第１の撮像素子５５による露光期間中にのみＲ光が出力されるように、第１の撮像素子５５による露光の開始および終了に同期してＲ光源３４を点灯および消灯させるようになっている。また、制御部６３は、撮像素子５５，５６の作動期間中ずっと一定の強度のＢ励起光およびＧ励起光が出力されるように、撮像素子５５，５６による最初の露光の開始に同期してＢ光源３２およびＧ光源３５を点灯させた後はずっと該励起光源３２，３５を一定の状態で点灯させ続けるようになっている。したがって、光源ユニット３からは、白色光と、２色の励起光とが、交互に出力される。
制御部６３によるその他の制御、および、本実施形態の効果は、第３の実施形態と同様であるので説明を省略する。

なお、本実施形態においては、撮像素子５５，５６の作動期間中、Ｂ光源３２およびＧ光源３５の両方がずっと点灯し続けることとしたが、これに代えて、図１２に示されるように、Ｇ励起光による第２の蛍光の露光期間中は、Ｂ光源３２を消灯してもよい。

Ｂ励起光およびＧ励起光が同時に生体組織Ｘに照射されると、第１の蛍光および第２の蛍光の両方が同時に発生する。このときに、波長が短い方の第１の蛍光の長波長領域が、第２の蛍光の波長域と重複し、第２の蛍光の露光時に第１の蛍光の一部も露光されてしまう、いわゆるクロストークが生じる。そこで、第２の撮像素子５６による１回目の露光においては、両方の励起光源３２，３５を点灯させた状態で波長が短い方の第１の蛍光を露光し、２回目の露光においては、Ｇ光源３５のみを点灯させた状態で波長が長い方の第２の蛍光を露光することによって、第１の蛍光のみを撮影した蛍光画像Ｑ１と、第２の蛍光のみを撮影した蛍光画像Ｑ２とを得ることができる。

また、本実施形態においては、Ｒ光源３４を照明光源としてのみ使用することとしたが、これに代えて、Ｒ光源３４、Ｇ光源３５およびＢ光源３２の全てを、励起光源および照明光源の両方として使用してもよい。このようにすることで、励起波長が互いに異なる３種類の蛍光を観察することができる。
図１３から図１５は、３つの光源３２，３４，３５の全てを照明光源および励起光源として使用する場合の、蛍光観察装置３００の動作の例を示している。

３つの光源３２，３４，３５は、図１３に示されるように、光源ユニット３および撮像ユニット５の作動開始から点灯し続けてもよい。この場合、エタロン５８は、Ｒ光によって励起され、第２の波長よりも長波長の第３の波長を有する第３の蛍光をさらに透過させることができるようになっている。また、制御部６３は、第１の撮像素子５５による１回の露光と、第２の撮像素子５６による３回の露光とを交互に実行させ、第２の撮像素子５６による３回目の露光期間中にエタロン５８が第３の蛍光を透過させるように、エタロン５８を制御する。

３つの光源３２，３４，３５は、図１４に示されるように、クロストークを防止するために、蛍光の露光時には、露光対象の蛍光よりも短波長の蛍光の励起用の光源３２，３５を消灯するように、制御されてもよい。このときに、Ｒ光源３４は、図１４に示されるように、ずっと点灯し続けてもよいが、図１５に示されるように、Ｒ光源３４の強度の安定性に影響を与えない第２の撮像素子５６による１回目の撮影期間中は、消灯していてもよい。このようにすることで、蛍光の退色を抑制することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る蛍光観察装置４００について図１６から図１８を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置４００は、３色の光源３２，３４，３５を備える点で第４の実施形態と共通しているが、第１の撮像素子５５による１回の撮影と、第２の撮像素子５６による１回の撮影とを交互に実行し、白色光画像Ｐ、第１の蛍光画像Ｑ１、白色光画像Ｐおよび第２の蛍光画像Ｑ２を順番に取得する点で、第４の実施形態と異なっている。

本実施形態において、２フレームの白色光画像Ｐと２フレームの蛍光画像Ｑ１，Ｑ２との取得期間を１サイクルとしている。制御部６３は、図１７に示されるように、第１の撮像素子５５による露光期間中にのみＲ光が出力されるように、第１の撮像素子５５による露光の開始および終了に同期してＲ光源３４を点灯および消灯させるようになっている。また、制御部６３は、第２の撮像素子５６による１回目の露光期間中にはＧ光源３５を消灯させ、それ以外の期間の間は一定の強度のＧ励起光が出力されるように、Ｇ光源３５を一定の状態で点灯させ続けるようになっている。また、制御部６３は、第２の撮像素子５６による２回目の露光期間中にはＢ光源３２を消灯させ、それ以外の期間の間は一定の強度のＢ励起光が出力されるように、Ｂ光源３２を一定の状態で点灯させ続けるようになっている。したがって、光源ユニット３からは、白色光、Ｂ励起光、白色光およびＧ励起光が順番に出力される。
蛍光観察装置４００のその他の構成は、図１６に示されるように、エタロン５８および収束レンズ５９を備えていない点を除いて第３の実施形態と同様である。

本実施形態によれば、エタロン５８を使用せずとも、２種類の蛍光を、単一の撮像素子５６を用いて交互に撮影し、第１の蛍光のみを撮影した蛍光画像Ｑ１と、第２の蛍光のみを撮影した蛍光画像Ｑ２とを得ることができるという利点がある。本実施形態の効果は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

なお、本実施形態においては、Ｒ光源３４を照明光源としてのみ使用することとしたが、これに代えて、図１８に示されるように、Ｒ光源３４、Ｇ光源３５およびＢ光源３２の全てを、励起光源および照明光源の両方として使用し、白色光、Ｂ励起光、白色光、Ｇ励起光、白色光およびＲ光を順番に出力するようにしてもよい。

また、上述した第３および第４の実施形態においては、可変分光素子としてエタロン５８を用いることとしたが、可変分光素子はこれに限定されるものではなく、例えば液晶チューナブルフィルタやカラーフィルタ切替方式など、他の形態のものを用いてもよい。

１００，２００，３００，４００蛍光観察装置
３１広帯域光源（照明光源）
３２励起光源（照明光源）
３４Ｒ光源（照明光源、励起光源）
３５励起光源（照明光源）
５５，５６撮像素子
５８エタロン（可変分光素子）
６３制御部

Claims

可視域における広帯域の波長を有する照明光を被写体に照射する照明光源と、
前記広帯域の内の一部の波長を有し、前記照明光の一部を構成する励起光を前記被写体に照射する励起光源と、
前記照明光源から前記被写体に照射された前記照明光の前記被写体からの反射光を露光して反射光画像情報を取得する第１の撮像素子と、
前記励起光源から前記被写体に照射された前記励起光によって前記被写体において発生する蛍光を露光して蛍光画像情報を取得する第２の撮像素子と、
前記第１の撮像素子による前記反射光の露光と前記第２の撮像素子による前記蛍光の露光とを交互に実行するように、前記照明光源、前記励起光源、前記第１の撮像素子および前記第２の撮像素子を制御する制御部とを備え、
該制御部が、前記第１の撮像素子による前記反射光の露光期間の内、少なくとも一部の期間において前記励起光源を点灯させる蛍光観察装置。
前記制御部が、少なくとも、前記第１の撮像素子による露光期間の終了時から、該露光期間の直後の前記第２の撮像素子による露光期間の終了時まで、前記励起光源を点灯させ続ける請求項１に記載の蛍光観察装置。
前記制御部が、一定の強度の前記励起光を前記励起光源から出力させ続ける請求項２に記載の蛍光観察装置。
前記制御部が、前記第１の撮像素子による露光期間中に前記励起光源から出力される前記励起光の積算光量と、前記第２の撮像素子による露光期間中に前記励起光源から出力される前記励起光の積算光量とが互いに異なるように、前記励起光源を制御する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
前記制御部は、前記第２の撮像素子による露光期間中の前記励起光の積算光量が、前記第１の撮像素子による露光期間中の前記励起光の積算光量よりも多くなるように、前記励起光源を制御する請求項４に記載の蛍光観察装置。
前記制御部が、前記第１の撮像素子による露光期間中に、前記第２の撮像素子による露光期間中よりも高くかつ一定の強度の前記励起光を前記励起光源から出力させる請求項５に記載の蛍光観察装置。
前記制御部が、前記第１の撮像素子による露光期間の内、一部の期間において前記励起光源を消灯させる請求項５に記載の蛍光観察装置。
前記制御部は、前記第１の撮像素子による露光期間中に、前記励起光の強度が、前記第２の撮像素子による露光期間に使用する前記励起光の強度まで漸次増大するように、前記励起光源を制御する請求項５に記載の蛍光観察装置。
異なる波長を有する前記励起光を前記被写体に照射する複数の前記励起光源を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光観察装置。
前記照明光源が、前記複数の前記励起光源からなる請求項９に記載の蛍光観察装置。
前記第２の撮像素子の前段に設けられ、透過させる波長を変更可能であり、前記被写体において発生した互いに異なる波長を有する複数の蛍光を択一的に前記第２の撮像素子へ透過させる可変分光素子を備える請求項１から請求項１０のいずれかに記載の蛍光観察装置
前記可変分光素子が、前記第２の撮像素子へ透過させる蛍光を、前記第２の撮像素子による露光間で波長が短い方から順番に変更し、
前記制御部が、前記第２の撮像素子による露光期間中に、前記可変分光素子によって選択されている蛍光よりも短波長の蛍光を励起する励起光源を消灯させる請求項１１に記載の蛍光観察装置。
前記制御部が、前記第１の撮像素子による１回の露光と前記第２の撮像素子による１回の露光とを交互に実行させ、前記第２の撮像素子による露光間で点灯させる前記励起光源を変更する請求項１０に記載の蛍光観察装置。