(57)【要約】【課題】複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長の励起光を適切にカットし、いずれの蛍光物質を蛍光発光させる場合でも被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制して蛍光発光した画像の視認性を向上する。【解決手段】内視鏡システムは、被写体に対して、非可視光帯域の第１所定範囲の波長を有する第１励起光と、非可視光帯域の第２所定範囲の波長を有する第２励起光とを出射する光源と、第１所定範囲および第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断する光学フィルタと、光学フィルタの出射側に配置され、第１励起光および第２励起光のそれぞれにより励起されて蛍光発光した被写体の撮像画像を生成するセンサ部と、被写体の撮像画像をモニタに出力する出力部と、を備える、【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して、非可視光帯域の第１所定範囲の波長を有する第１励起光と、前記第１所定範囲の波長と異なる非可視光帯域の第２所定範囲の波長を有する第２励起光とを出射する光源と、
前記第１所定範囲および前記第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断する光学フィルタと、
前記光学フィルタの出射側に配置され、前記第１励起光および第２励起光のそれぞれにより励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像を生成するセンサ部と、
前記被写体の撮像画像をモニタに出力する出力部と、を備える、
内視鏡システム。
【請求項２】
前記光源は、可視光をさらに出射し、
前記センサ部は、前記光学フィルタを通過した波長帯域の可視光に基づいて、前記被写体の撮像画像を生成する、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記第１所定範囲は、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍであり、
前記第２所定範囲は、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍである、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記光学フィルタは、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長において透過率が０．１％以下となる特性を有する、
請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記光源は、狭帯域のＬＥＤまたはレーザダイオードを用いて構成される、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記光学フィルタは、前記被写体に予め投与された５−アミノレブリン酸の前記第１励起光に基づく蛍光を入射する、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記光学フィルタは、前記被写体に予め投与されたインドシアニングリーンの前記第２励起光に基づく蛍光を入射する、
請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記センサ部は、内視鏡の先端部に配置された、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記センサ部に含まれるイメージセンサの対角の径は１０ｍｍ以下である、
請求項８に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記光源は、切替信号に応じて、前記第１励起光、前記第２励起光および前記可視光のうちいずれかを選択的に切り替えて出射する、
請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
内視鏡システムにおける蛍光画像出力方法であって、
光源により、被写体に対して、非可視光帯域の第１所定範囲の波長を有する第１励起光、または前記第１所定範囲の波長と異なる非可視光帯域の第２所定範囲の波長を有する第２励起光とを出射するステップと、
光学フィルタにより、前記第１所定範囲または前記第２所定範囲の波長を有する光を遮断するステップと、
前記光学フィルタの出射側に配置されたセンサ部により、前記第１励起光または第２励起光により励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像を生成するステップと、
前記被写体の撮像画像をモニタに出力するステップと、を有する、
蛍光画像出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内視鏡システムおよび蛍光画像出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体（例えば人体の患部）による蛍光発光の光強度を増大し、蛍光観察の精度を向上する内視鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この内視鏡システムでは、ＩＲ（Infrared Ray）励起光源は、被写体に対して７８０ｎｍの波長を有するレーザ光と８０８ｎｍの波長を有するレーザ光を出射する。内視鏡を用いる手術の患者には、蛍光物質（例えば、インドシアニングリーン）が予め投与される。イメージセンサは、７８０ｎｍの波長を有するレーザ光および８０８ｎｍの波長を有するレーザ光の少なくとも一方に励起されて蛍光物質が蛍光発光した被写体の画像を生成する。モニタは、生成された画像を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−０４２６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、蛍光物質の一例としてのインドシアニングリーンに７８０ｎｍおよび８０８ｎｍの波長を有するＩＲ励起光をそれぞれ照射しより長波長で蛍光発光した画像を出力する例が開示されている。インドシアニングリーンが投与された被写体に７８０ｎｍまたは８０８ｎｍのＩＲ励起光が照射されると、蛍光発光した画像により、被写体である患部のリンパ節付近の鮮明な状況が判明する。内視鏡を用いる手術においては、リンパ節付近の鮮明な状況が判明することで、医者等の判断を適切にサポートできる。
【０００５】
しかし、例えばガン細胞等の腫瘍部分が患者の体内に存在する場合、腫瘍部分を的確に判別可能に蛍光発光した画像を得るために、蛍光物質（蛍光試薬）として５−ＡＬＡ（アミノレブリン酸）を使用することがある。光感受性物質である５−ＡＬＡは、腫瘍細胞に選択的に集積され、ミトコンドリア内で生合成される蛍光物質であるプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）となり、赤色蛍光を発する。この５−ＡＬＡを蛍光発光させるための励起光の波長は、インドシアニングリーンを蛍光発光させるための励起光の波長（つまり、７８０ｎｍまたは８０８ｎｍ）とは異なって、例えば３８０ｎｍ〜４２０ｎｍであり、蛍光発光する波長（６００ｎｍ〜７４０ｎｍ）も同様に異なる。従って、手術中に５−ＡＬＡを蛍光発光させた画像を出力したり、インドシアニングリーンを蛍光発光させた画像を出力したりする場合があり、出力画像の視認性の劣化を抑えるために、複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれの励起光を適切にカット（遮断）することが求められる。特許文献１に記載された内視鏡システムでは、複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長の励起光を適切にカットすることは考慮されていない。
【０００６】
本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長の励起光を適切にカットし、いずれの蛍光物質を蛍光発光させる場合でも被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制して蛍光発光した画像の視認性を向上する内視鏡システムおよび蛍光画像出力方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、被写体に対して、非可視光帯域の第１所定範囲の波長を有する第１励起光と、前記第１所定範囲の波長と異なる非可視光帯域の第２所定範囲の波長を有する第２励起光とを出射する光源と、前記第１所定範囲および前記第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断する光学フィルタと、前記光学フィルタの出射側に配置され、前記第１励起光および第２励起光のそれぞれにより励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像を生成するセンサ部と、前記被写体の撮像画像をモニタに出力する出力部と、を備える、内視鏡システムを提供する。
【０００８】
また、本開示は、内視鏡システムにおける蛍光画像出力方法であって、光源により、被写体に対して、非可視光帯域の第１所定範囲の波長を有する第１励起光、または前記第１所定範囲の波長と異なる非可視光帯域の第２所定範囲の波長を有する第２励起光とを出射するステップと、光学フィルタにより、前記第１所定範囲または前記第２所定範囲の波長を有する光を遮断するステップと、前記光学フィルタの出射側に配置されたセンサ部により、前記第１励起光または第２励起光により励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像を生成するステップと、前記被写体の撮像画像をモニタに出力するステップと、を有する、蛍光画像出力方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長の励起光を適切にカットでき、いずれの蛍光物質を蛍光発光させる場合でも被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制できて蛍光発光した画像の視認性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る内視鏡システムの外観例を示す斜視図
【図２】スコープの先端に設けられた硬性部の内部構造を示す模式図
【図３】イメージセンサの構造を説明する模式図
【図４】実施の形態１に係る内視鏡システムのハードウェア構成例を示すブロック図
【図５】実施の形態１および比較例に係るそれぞれの励起光カットフィルタの特性例を示す図
【図６】光源ユニットの構造概略の第１例を示す図
【図７】光源ユニットの構造概略の第２例を示す図
【図８】実施の形態１に係る内視鏡システムの動作概要例を示す説明図
【図９】５−ＡＬＡ用励起光と５−ＡＬＡ用蛍光との特性例を示す図
【図１０】図５に示すそれぞれの励起光カットフィルタを用いた場合の５−ＡＬＡ用蛍光の特性例を示す図
【図１１】実施の形態１に係る内視鏡システムの動作手順の一例を詳細に説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る内視鏡システムおよび蛍光画像出力方法を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１２】
（実施の形態１の概要）
以下の実施の形態１に係る内視鏡システムでは、光源は、被写体に対して、非可視光帯域の第１所定範囲（例えば、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ）の波長を有する第１励起光（例えば、Ｖｉｏｌｅｔ光）と、非可視光帯域の第２所定範囲（例えば、６９０ｎｍ〜８１０ｎｍ）の波長を有する第２励起光（例えば、ＩＲ光）とを出射する。光学フィルタは、第１所定範囲および第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光（つまり、第１励起光および第２励起光）を遮断する。センサ部は、光学フィルタの出射側に配置され、第１励起光および第２励起光のそれぞれにより励起されて蛍光発光した被写体の撮像画像を生成する。第１励起光に基づく蛍光、および第２励起光に基づく蛍光のそれぞれの波長域は対応する励起光の波長より長波長側にシフトし、光学フィルタにより遮断されない。出力部は、被写体の撮像画像をモニタに出力する。
【００１３】
（実施の形態１に係る内視鏡システムの構成）
図１は、実施の形態１に係る内視鏡システム５の外観例を示す斜視図である。以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」は、図１に示すそれぞれの方向に従う。例えば、水平面に置かれたビデオプロセッサ３０の上方向，下方向をそれぞれ「上」，「下」と称し、内視鏡１０が観察対象を撮像する側を「前」と称し、内視鏡１０がビデオプロセッサ３０に接続される側を「後」と称する。
【００１４】
内視鏡システム５は、内視鏡１０と、ビデオプロセッサ３０と、モニタ４０とを含む構成である。内視鏡１０は、例えば医療用の軟性鏡である。ビデオプロセッサ３０は、観察対象（例えば、人体の内部。以下同様。）に挿入された内視鏡１０により撮像されて得られた撮像画像（例えば、静止画もしくは動画）に対して所定の画像処理を施してモニタ４０に出力する。モニタ４０は、ビデオプロセッサ３０から出力された画像処理後の撮像画像のデータを表示する。画像処理は、例えば、色補正、階調補正、ゲイン調整であるが、これらの処理に限定されない。
【００１５】
内視鏡１０は、例えば人体内に挿入され、観察対象の様子を被写体として撮像する。内視鏡１０は、観察対象の内部に挿入されるスコープ１３と、スコープ１３の後端部が接続されるプラグ部１６とを含む。スコープ１３は、比較的長い可撓性を有する軟性部１１と、軟性部１１の先端に設けられた剛性を有する硬性部１２とを含む。スコープ１３の構造については後述する。
【００１６】
ビデオプロセッサ３０は、筐体３０ｚを有し、内視鏡１０により撮像された撮像画像に対して画像処理を施し、画像処理後の撮像画像のデータを表示データとしてモニタ４０に出力する。筐体３０ｚの前面には、プラグ部１６の基端部１６ｚが挿入されるソケット部３０ｙが配置される。プラグ部１６の基端部１６ｚがソケット部３０ｙに挿入され、内視鏡１０とビデオプロセッサ３０とが電気的に接続されることで、内視鏡１０とビデオプロセッサ３０との間で電力および各種のデータもしくは情報（例えば、撮像映像のデータもしくは各種の制御情報）の送受信が可能となる。これらの電力および各種のデータ若しくは情報は、スコープ１３の内部に挿通された伝送ケーブル（図示略）を介して、プラグ部１６から軟性部１１側に伝送される。また、硬性部１２の内側に設けられたイメージセンサ２２（言い換えると、固体撮像素子、図２参照）から出力される撮像画像のデータは、伝送ケーブルを介して、プラグ部１６からビデオプロセッサ３０に伝送される。また、軟性部１１は、内視鏡１０の操作部（図示略）への入力操作に応じて、可動（例えば屈曲）する。内視鏡１０の操作部（図示略）は、例えばビデオプロセッサ３０に近い内視鏡１０の基端側に配置される。
【００１７】
ビデオプロセッサ３０は、伝送ケーブルを介して伝送された撮像画像のデータに対し、所定の画像処理（上述参照）を施し、画像処理後の撮像画像のデータを表示データとして生成変換して、モニタ４０に出力する。
【００１８】
モニタ４０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）もしくは有機ＥＬ（Electroluminescence）等の表示デバイスを用いて構成される。モニタ４０は、ビデオプロセッサ３０により画像処理が施された後の撮像画像（つまり、内視鏡１０によって撮像された被写体の撮像画像）のデータを表示する。モニタ４０に表示された撮像画像は、例えば内視鏡を用いた手術中に医者等によって視認される。
【００１９】
図２は、スコープ１３の先端に設けられた硬性部１２の内部構造を示す模式図である。硬性部１２の先端面には、撮像窓１２ｚが配置される。撮像窓１２ｚは、例えば光学ガラスもしくは光学プラスチック等の光学材料を含んで形成され、被写体からの光を入射する。
【００２０】
硬性部１２の先端面には、第１励起光光源ユニット３３２（図４参照）からのＩＲ（Infrared Ray）励起光を伝送するための光ファイバ２７Ｂの先端が露出する照射窓２８ｙが配置される。硬性部１２の先端面には、第２励起光光源ユニット３３３（図４参照）からのＶｉｏｌｅｔ励起光を伝送するための光ファイバ２７Ｃの先端が露出する照射窓２７ｚが配置される。光ファイバ２７Ｂから、後述するように、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）の蛍光試薬を蛍光発光させるために適した波長（後述参照）を有するＩＲ励起光（レーザ光）が出射される。また、光ファイバ２７Ｃから、後述するように、５−ＡＬＡの蛍光試薬を蛍光発光させるために適した波長（後述参照）を有するＶｉｏｌｅｔ励起光（レーザ光）が出射される。
【００２１】
硬性部１２の先端面には、可視光光源ユニット３３１（図４参照）からの可視光を伝送するための光ファイバ２７Ａの先端が露出する照射窓２８ｚが配置される。なお、図２では可視光用の照射窓２８ｚとＶｉｏｌｅｔ励起光用の照射窓２７ｚとＩＲ励起光用の照射窓２８ｙとが別々に構成されているが、一つの照射窓に纏めて構成されてもよい。この場合、それぞれの光ファイバ２７Ａ，２８Ｂ，２７Ｃは一つの照射窓に纏めて導出される。
【００２２】
なお、ＩＲ励起光に対応する光ファイバ２７ＢおよびＶｉｏｌｅｔ励起光に対応する光ファイバ２７Ｃの配置数は、１つに限らず、それぞれの光ファイバがスコープ１３内に収容可能であれば複数設けられてもよい。
【００２３】
硬性部１２の内側には、撮像窓１２ｚ側からレンズ等の光学系２４、励起光カットフィルタ２３、イメージセンサ２２が配置される。イメージセンサ２２は、センサユニットＳＵを構成する。具体的には、センサユニットＳＵは、第１駆動回路２１と、露光制御部ＥＰと、イメージセンサ２２とを含む構成である（図４参照）。光学系２４は、単一のレンズで構成されてもよいし、複数枚のレンズを用いて構成されてもよい。
【００２４】
撮像窓１２ｚから入射した光（具体的には、可視光、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づいて蛍光発光した光、または、ＩＲ励起光に基づいて蛍光発光した光）は、光学系２４に入射して光学系２４により集光され、励起光カットフィルタ２３を透過した後、第１駆動回路２１の制御の下で動作する露光制御部ＥＰを介して、イメージセンサ２２の撮像面に結像する。スコープ１３の硬性部１２の内側に配置されるイメージセンサ２２の大きさ（つまり、径方向の長さ）は１０ｍｍ以下であるので、イメージセンサ２２を内視鏡に適用可能である。
【００２５】
図３は、イメージセンサ２２の構造を説明する模式図である。イメージセンサ２２は、例えば、イメージセンサ２２の前面に、非可視光（ＩＲもしくはＶｉｏｌｅｔ）、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）の波長の光をそれぞれ透過させる色フィルタ２２ｚがベイヤ配列で配置されている。図３では、非可視光用画素をＩＲ励起光に対する蛍光（つまり、Ｖｉｏｌｅｔ励起光から発生する蛍光は６００ｎｍ〜７４０ｎｍで、可視光領域のＲ画素またはＧ画素でセンシング）を透過させることを示すために、便宜的に「ＩＲ／Ｇ」と示されている。なお、図３では、「ＩＲ／Ｇ」と示されているが、「ＩＲ／Ｇ」の代わりに「ＩＲ／Ｒ」と示されてもよい。イメージセンサ２２は、例えば、各波長の光を受光する非可視光用画素、赤色用画素、青色用画素、および緑色用画素が複数配列された構造を有する撮像素子である。
【００２６】
イメージセンサ２２は、例えば、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）もしくはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を用いて構成される。イメージセンサ２２は、例えば四角形状に構成され、非可視光（例えば、ＩＲ光およびＶｉｏｌｅｔ光）、赤色光、青色光および緑色光を同時に受光可能な単板式カメラとして用いられる。
【００２７】
図４は、実施の形態１に係る内視鏡システム５のハードウェア構成例を示すブロック図である。内視鏡１０は、前述したように、スコープ１３の硬性部１２の内側に設けられた、光学系２４、励起光カットフィルタ２３、イメージセンサ２２、露光制御部ＥＰおよび第１駆動回路２１を備える。内視鏡１０は、スコープ１３の内側に挿通され、プラグ部１６の基端部１６ｚから硬性部１２の先端面まで延びた光ファイバ２７（図６参照、具体的には、光ファイバ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ）を備える。
【００２８】
第１駆動回路２１、露光制御部ＥＰおよびイメージセンサ２２により、センサ部の一例としてのセンサユニットＳＵが構成される。
【００２９】
第１駆動回路２１は、内視鏡１０内の駆動部として動作し、露光制御部ＥＰによる電子シャッタのオンオフを切り替えることで、イメージセンサ２２における撮像のオンオフを切り替える。
【００３０】
露光制御部ＥＰは、第１駆動回路２１の制御の下で、イメージセンサ２２の撮像面への光の入射のオン（つまり、電子シャッタのオン）と、イメージセンサ２２の撮像面への光の入射のオフ（つまり、電子シャッタのオフ）とを切り替える。
【００３１】
イメージセンサ２２は、第１駆動回路２１によって露光制御部ＥＰにより電子シャッタがオンされた場合、撮像面に結像された光学像を光電変換し、撮像画像の信号（データ）を、伝送ケーブルを介してビデオプロセッサ３０内のイメージプロセッサ３５に出力する。なお、イメージセンサ２２による光電変換では、例えば光学像の露光および撮像画像の信号（データ）の生成や読み出しが行われる。
【００３２】
光学フィルタの一例としての励起光カットフィルタ２３は、イメージセンサ２２の前側（言い換えると、受光側）に配置され、可視光を透過させる。また、励起光カットフィルタ２３は、光学系２４を透過する光のうち、被写体により反射された励起光（具体的には、Ｖｉｏｌｅｔ励起光、ＩＲ励起光）の透過を遮断し、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光ならびにＩＲ励起光に基づく蛍光をそれぞれ透過させる。つまり、実施の形態１に係る励起光カットフィルタ２３は、特許文献１に記載のＩＲ励起光カットフィルタとは異なり、複数の異なる波長帯域を有するＶｉｏｌｅｔ励起光ならびにＩＲ励起光の透過を遮断する特性を有する（図５参照）。
【００３３】
励起光カットフィルタ２３は、実施の形態１では、イメージセンサ２２の前面に配置されているが、光学系２４の光線の入射光路上に配置されていれば良く、光学要素上に直接配置することも出来る。また、励起光カットフィルタ２３は入射光に対し角度依存性を有するので、光線の入射角度が小さい部分に配置することが望ましく、その角度は概ね２５°以下であることが望ましい。
【００３４】
図５は、実施の形態１および比較例に係るそれぞれの励起光カットフィルタの特性例を示す図である。図５の符号ａ２は、比較例（具体的には、特許文献１参照）に係るＩＲ励起光カットフィルタの特性を示す。比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタは、符号ａ２に示されるように、６６０ｎｍ〜８５０ｎｍの波長を有する光に対し、透過率０．１％以下（例えば０．０１％以下）となる特性を有する。
【００３５】
内視鏡を用いた手術では、医者等が患部のリンパ節の状況を判別するために、観察対象である人体内に蛍光物質（蛍光試薬）であるＩＣＧ（インドシアニングリーン）がＩＲ励起光の照射前に予め投与されると、被写体である患部にＩＣＧ（インドシアニングリーン）が集積する。ＩＣＧ（インドシアニングリーン）は、ＩＲ励起光に基づいて励起されると、より高波長側（例えば８６０ｎｍ）の光で蛍光発光する。ＩＲ励起光の波長は例えば７８０ｎｍもしくは８０８ｎｍである。これにより、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタは、７８０ｎｍもしくは８０８ｎｍの波長を有するＩＲ励起光の透過を遮断できる。
【００３６】
従って、符号ａ２に示されるように、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタでは、８６０ｎｍ付近の波長を有するＩＣＧ（インドシアニングリーン）の蛍光の透過率が高く、７８０ｎｍもしくは８０８ｎｍの波長を有するＩＲ励起光の透過率がほぼ０％であり、透過率が低い。このように、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタは、ＩＲ励起光のうち、蛍光発光に寄与しないＩＲ励起光の透過を遮断するので、良好なＳＮ比（コントラスト）を得ることが出来る。また、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタでは、例えば４１０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長を有する可視光の透過率が高い。つまり、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタでは、例えば４１０ｎｍを超える４１０ｎｍ近傍の波長を有する光の透過率が高い。
【００３７】
しかし、上述したように、医者等が患者の体内にガン細胞等の腫瘍が存在する場合、その腫瘍部分を的確に判別するために蛍光物質（蛍光試薬）である５−ＡＬＡがＶｉｏｌｅｔ励起光の照射前に予め投与され、生合成された蛍光物質であるプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）が腫瘍部分に集積される。ここでいうＶｉｏｌｅｔ励起光は、蛍光物質（蛍光試薬）であるプロトポルフィリンIXを蛍光発光させるために適する波長（例えば、４０４ｎｍ）を有する光であり、例えば３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の波長帯域を有する。この場合、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタ（符号ａ２参照）によると、Ｖｉｏｌｅｔ励起光の波長（例えば４０４ｎｍ）の光は透過してしまうため、プロトポルフィリンIXの蛍光（例えば６２０ｎｍ〜６８０ｎｍ）だけでなくＶｉｏｌｅｔ励起光自体もイメージセンサ２２に結像されてしまう。このため、プロトポルフィリンIXの蛍光による撮像画像の画質が劣化して撮像画像の視認性が悪くなり、手術に支障をきたす可能性がある。
【００３８】
そこで、実施の形態１に係る励起光カットフィルタ２３（符号ａ１参照）は、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタが１つの透過禁止帯域（つまり、６６０ｎｍ〜８５０ｎｍの波長帯域）を有するのに対し、２つの透過禁止帯域を有する。具体的に、符号ａ１に示されるように、２つの透過禁止帯域は、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長帯域と、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長帯域である。前者の波長帯域は、例えばＶｉｏｌｅｔ励起光の透過を遮断するための帯域に対応する。後者の波長帯域は、例えばＩＲ励起光の透過を遮断するための帯域に対応する。言い換えると、実施の形態１に係る励起光カットフィルタ２３は、被写体により反射されたＶｉｏｌｅｔ励起光だけでなくＩＲ励起光の透過を遮断することができる。
【００３９】
また、図４に示すように、ビデオプロセッサ３０は、コントローラ３１、第２駆動回路３２、光源ユニット３３、イメージプロセッサ３５、およびディスプレイプロセッサ３６を備える。
【００４０】
コントローラ３１は、内視鏡１０による撮像処理を統括的に制御する。コントローラ３１は、切替信号に基づいて、第２駆動回路３２に対して可視光、ＩＲ励起光およびＶｉｏｌｅｔ励起光の両方、またはいずれかを照射するように発光を制御するための制御信号を生成して出力する。また、コントローラ３１は、第２駆動回路３２に対するいずれかの光の発光制御と同期して、発光させる光に対応して内視鏡１０内の第１駆動回路２１の動作を制御する。切替信号は、ビデオプロセッサ３０と接続されたフットスイッチ（図示略）に対する医者等の操作に基づいて生成されてよい。また、切替信号は、医者等が可視光、ＩＲ励起光およびＶｉｏｌｅｔ励起光のうちどの光を照射するかを音声で発した時に、その音声を解析した音声認識アプリケーション（図示略）の出力（つまり、音声認識結果）でもよい。
【００４１】
第２駆動回路３２は、例えば光源駆動回路であり、コントローラ３１からの制御信号に応じて、光源ユニット３３（具体的には、可視光光源ユニット３３１、第１励起光光源ユニット３３２、第２励起光光源ユニット３３３）のそれぞれを駆動し、対応する光（具体的には、可視光、ＩＲ励起光、Ｖｉｏｌｅｔ励起光）を連続的に発光（照射）させる。それぞれの対応する光源ユニット（つまり、可視光光源ユニット３３１、第１励起光光源ユニット３３２、第２励起光光源ユニット３３３）は、撮像期間において、継続して点灯（連続点灯）し、対応する光（具体的には、可視光、ＩＲ励起光、Ｖｉｏｌｅｔ励起光）を被写体に連続して照射する。
【００４２】
この撮像期間は、観察部位を内視鏡１０で撮像する期間を示す。撮像期間は、例えば、内視鏡システム５が、内視鏡１０またはビデオプロセッサ３０に設けられたスイッチ（図示略、例えばフットスイッチ）をオンにするユーザ操作を受け付けてから、オフにするユーザ操作を受け付けるまでの期間である。なお、スイッチはフットスイッチに限定されない。
【００４３】
また、第２駆動回路３２は、それぞれの対応する光源ユニット（つまり、可視光光源ユニット３３１、第１励起光光源ユニット３３２、第２励起光光源ユニット３３３）を駆動し、対応する光（具体的には、可視光、ＩＲ励起光、Ｖｉｏｌｅｔ励起光）を所定間隔でパルス発光させてもよい。この場合、それぞれの対応する光源ユニット（つまり、可視光光源ユニット３３１、第１励起光光源ユニット３３２、第２励起光光源ユニット３３３）は、撮像期間において、断続的に点灯（パルス点灯）し、対応する光（具体的には、可視光、ＩＲ励起光、Ｖｉｏｌｅｔ励起光）を被写体にパルス照射する。なお、撮像期間において、例えばＩＲ励起光もしくはＶｉｏｌｅｔ励起光が発光され、可視光が発光されないタイミングが、蛍光発光画像（つまり、ＩＲ励起光もしくはＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光が撮像された画像）を撮像するタイミングとなる。
【００４４】
光源の一例としての光源ユニット３３は、可視光光源ユニット３３１、第１励起光光源ユニット３３２、第２励起光光源ユニット３３３を有する。
【００４５】
第２駆動回路３２は、可視光光源ユニット３３１を駆動し、可視光（つまり、白色光、４００ｎｍ〜７００ｎｍ、図８参照）をパルス発光させる。可視光光源ユニット３３１は、レーザダイオード２５Ａ（図６および図７参照）を有し、撮像期間中の可視光画像を撮像するタイミング中に、可視光を被写体に向けてレーザダイオード２５Ａからパルス照射する。なお、蛍光発光の光は微弱な明るさである。一方、可視光は短いパルスでも強い光が得られる。
【００４６】
第２駆動回路３２は、第１励起光光源ユニット３３２を駆動し、ＩＲ励起光（７３０ｎｍ〜８０５ｎｍ、図８参照）をパルス発光させる。第１励起光光源ユニット３３２は、レーザダイオード２５Ｂ（図６および図７参照）を有し、撮像期間中のＩＲ励起光に基づく蛍光発光画像を撮像するタイミング中に、ＩＲ励起光を被写体に向けてレーザダイオード２５Ｂからパルス照射する。
【００４７】
第２駆動回路３２は、第２励起光光源ユニット３３３を駆動し、Ｖｉｏｌｅｔ励起光（３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ、図８参照）をパルス発光させる。第２励起光光源ユニット３３３は、レーザダイオード２５Ｃ（図６および図７参照）を有し、撮像期間中のＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光発光画像を撮像するタイミング中に、Ｖｉｏｌｅｔ励起光を被写体に向けてレーザダイオード２５Ｃからパルス照射する。
【００４８】
イメージプロセッサ３５は、イメージセンサ２２から交互に出力される蛍光発光画像と可視光画像とに対して所定の画像処理を施し、所定の画像処理後の撮像画像のデータを表示データとしてディスプレイプロセッサ３６に出力する。
【００４９】
例えば、イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像の輝度が可視光画像の輝度と比べて低い場合、蛍光発光画像のゲインを上げるようにゲイン調整する。イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像のゲインを上げる代わりに、可視光画像のゲインを下げることで、ゲイン調整してもよい。イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像のゲインを上げ、かつ、可視光画像のゲインを下げることで、ゲイン調整してもよい。イメージプロセッサ３５は、蛍光発光画像のゲインを可視光画像よりも大きく上げ、かつ、可視光画像のゲインを上げることで、ゲイン調整してもよい。
【００５０】
出力部の一例としてのディスプレイプロセッサ３６は、イメージプロセッサ３５から出力される表示データ（つまり、所定の画像処理後の撮像画像のデータ）を、モニタ４０における映像表示に適したデータ形式（例えば、ＮＴＳＣ（National Television System Committee））信号等の表示信号に生成変換してモニタ４０に出力する。
【００５１】
モニタ４０は、ディスプレイプロセッサ３６から出力される表示信号に従い、蛍光発光画像と可視光画像とを、例えば同一の領域、または左右もしくは上下で対比的に表示する。これにより、医者等のユーザは、モニタ４０に表示された蛍光発光画像と可視光画像とを見比べながら、観察対象の患部の詳細を的確に把握できる。
【００５２】
図６は、光源ユニット３３の構造概略の第１例を示す図である。図７は、光源ユニット３３ａの構造概略の第２例を示す図である。図７に示す光源ユニット３３ａの説明において、図６に示す光源ユニット３３の説明と重複する内容については同一の符号を付与して簡略化または省略し、異なる内容について説明する。光源ユニット３３は、上述したように、可視光光源ユニット３３１、第１励起光光源ユニット３３２、第２励起光光源ユニット３３３を有する。
【００５３】
図６に示すように、光源ユニット３３では、可視光光源ユニット３３１と第１励起光光源ユニット３３２と第２励起光光源ユニット３３３とが放熱筐体２９に対して略平行となるように嵌入されて固定されている。放熱筐体２９は、例えばアルミニウム、銅、または窒化アルミニウムを含んで形成され、以下同様である。
【００５４】
具体的には、可視光光源ユニット３３１は、放熱筐体２９に設けられた貫通孔２９ｚに嵌入され、レーザダイオード２５ＡとレンズＯＰ１とを用いて構成される。貫通孔２９ｚの一方は光ファイバ２７Ａが挿通され、貫通孔２９ｚの他方はレーザダイオード２５Ａが係合される。貫通孔２９ｚでは、レーザダイオード２５Ａから出射されたレーザ光（つまり、可視光）が光ファイバ２７Ａの入射面に入射し、光ファイバ２７Ａを通って内視鏡１０の出射面としての照射窓２８ｚに導かれる。また、レーザダイオード２５Ａは、貫通孔２９ｚの開口部近傍で熱的に放熱筐体２９と接触している。レーザダイオード２５Ａが発光時に発する熱は、放熱筐体２９に伝わり、効率良く放熱される。これにより、レーザダイオード２５Ａの温度変化が少なくなり、レーザ光の波長ずれや発光量の変動を抑制できる。従って、内視鏡システム５は、安定したレーザ光による可視光（つまり、白色光）を得ることができる。
【００５５】
第１励起光光源ユニット３３２は、放熱筐体２９に設けられた貫通孔２９ｚに嵌入され、レーザダイオード２５ＢとレンズＯＰ２とを用いて構成される。貫通孔２９ｚの一方は光ファイバ２７Ｂが挿通され、貫通孔２９ｚの他方はレーザダイオード２５Ｂが係合される。貫通孔２９ｚでは、レーザダイオード２５Ｂから出射されたレーザ光（つまり、ＩＲ励起光）が光ファイバ２７Ｂの入射面に入射し、光ファイバ２７Ｂを通って内視鏡１０の出射面としての照射窓２８ｙに導かれる。また、レーザダイオード２５Ｂは、貫通孔２９ｚの開口部近傍で熱的に放熱筐体２９と接触している。レーザダイオード２５Ｂが発光時に発する熱は、放熱筐体２９に伝わり、効率良く放熱される。これにより、レーザダイオード２５Ｂの温度変化が少なくなり、レーザ光の波長ずれや発光量の変動を抑制できる。従って、内視鏡システム５は、安定したレーザ光によるＩＲ励起光を得ることができる。
【００５６】
第２励起光光源ユニット３３３は、放熱筐体２９に設けられた貫通孔２９ｚに嵌入され、レーザダイオード２５ＣとレンズＯＰ３とを用いて構成される。貫通孔２９ｚの一方は光ファイバ２７Ｃが挿通され、貫通孔２９ｚの他方はレーザダイオード２５Ｃが係合される。貫通孔２９ｚでは、レーザダイオード２５Ｃから出射されたレーザ光（つまり、Ｖｉｏｌｅｔ励起光）が光ファイバ２７Ｃの入射面に入射し、光ファイバ２７Ｃを通って内視鏡１０の出射面としての照射窓２７ｚに導かれる。また、レーザダイオード２５Ｃは、貫通孔２９ｚの開口部近傍で熱的に放熱筐体２９と接触している。レーザダイオード２５Ｃが発光時に発する熱は、放熱筐体２９に伝わり、効率良く放熱される。これにより、レーザダイオード２５Ｃの温度変化が少なくなり、レーザ光の波長ずれや発光量の変動を抑制できる。従って、内視鏡システム５は、安定したレーザ光によるＶｉｏｌｅｔ励起光を得ることができる。
【００５７】
また、図７に示す光源ユニット３３ａの例では、可視光光源ユニット３３１と第１励起光光源ユニット３３２と第２励起光光源ユニット３３３とが放熱筐体２９に嵌入されて固定されている。図７では、図６と異なり、可視光光源ユニット３３１と第２励起光光源ユニット３３３とは、第１励起光光源ユニット３３２に対して傾斜して嵌入されて固定されている。つまり、図７では、可視光光源ユニット３３１用の貫通孔２９ｚと第２励起光光源ユニット３３３用の貫通孔２９ｚとは、放熱筐体２９内において、第１励起光光源ユニット３３２用の貫通孔２９ｚに対して傾斜して設けられる。また、可視光光源ユニット３３１から照射される可視光、第１励起光光源ユニット３３２から照射されるＩＲ励起機構、第２励起光光源ユニット３３３から照射されるＶｉｏｌｅｔ励起光は、それぞれ放熱筐体２９ａに嵌入されて固定された単一の光ファイバ２７Ｄの入射面に入射し、光ファイバ２７Ｄを通って内視鏡１０の出射面としての照射窓（例えば照射窓２７ｚ）に導かれる。
【００５８】
さらに、光ファイバ２７Ｄの一端側は放熱筐体２９ａに嵌入されて固定されるので、光ファイバ２７Ｄに入射する光による熱が放熱筐体２９ａを介して効率的に放熱され、光ファイバ２７Ｄが過度に熱くなることを抑制できる。
【００５９】
（実施の形態１に係る内視鏡システムの動作例）
図８は、実施の形態１に係る内視鏡システム５の動作概要例を示す説明図である。
【００６０】
実施の形態１では、第２駆動回路３２により、可視光光源ユニット３３１から光ファイバ２７Ａを通って可視光、第１励起光光源ユニット３３２から光ファイバ２７Ｂを通ってＩＲ励起光、第２励起光光源ユニット３３３から光ファイバ２７Ｃを通ってＶｉｏｌｅｔ励起光のうちいずれかが、蛍光物質を含有する被写体に向けて照射される。可視光は、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を有するＲＧＢ光または白色光である。ＩＲ励起光は、例えば７３０ｎｍ〜８０５ｎｍの波長を有する励起光である。Ｖｉｏｌｅｔ励起光は、例えば３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長を有する励起光である。
【００６１】
可視光は、被写体により反射されて、光学系２４および励起光カットフィルタ２３を透過してイメージセンサ２２にて受光される。励起光カットフィルタ２３は、前述したように、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長帯域の光の透過を遮断する。従って、被写体で反射された可視光は、例えば６９０ｎｍ〜７００ｎｍの帯域の光がカットされるだけで、多くの可視光（具体的には、４２０ｎｍ〜６９０ｎｍの波長を有する可視光）がイメージセンサ２２で受光される。イメージセンサ２２で撮像された可視光による撮像画像は、イメージプロセッサ３５およびディスプレイプロセッサ３６の各処理を経て、モニタ４０に出力される。
【００６２】
次に、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を含有する被写体に対してＩＲ励起光が照射されると、ＩＲ励起光に基づいてＩＣＧ（インドシアニングリーン）が蛍光発光する。具体的には、８２０ｎｍ〜９００ｎｍの波長の光で蛍光発光する。被写体により反射されたＩＲ励起光の波長帯域（つまり、７３０ｎｍ〜８０５ｎｍ）は、励起光カットフィルタ２３の透過禁止帯域の一つ（具体的には、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍ）に含まれるため、ＩＲ励起光は励起光カットフィルタ２３により透過が遮断される。しかし、ＩＲ励起光に基づく蛍光の波長帯域（つまり、８２０ｎｍ〜９００ｎｍ）は、励起光カットフィルタ２３の透過禁止帯域に含まれないため、ＩＲ励起光に基づく蛍光は励起光カットフィルタ２３を透過してセンサユニットＳＵ内のイメージセンサ２２で受光される。イメージセンサ２２で撮像されたＩＣＧ（インドシアニングリーン）の蛍光発光画像は、イメージプロセッサ３５およびディスプレイプロセッサ３６の各処理を経て、モニタ４０に出力される。
【００６３】
また、体内で生合成され集積された蛍光物質であるプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）を含有する被写体に対してＶｉｏｌｅｔ励起光が照射されると、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づいてプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）が蛍光発光する。具体的には、６２０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長の光で蛍光発光する。被写体により反射されたＶｉｏｌｅｔ励起光の波長帯域（つまり、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ）は、励起光カットフィルタ２３の透過禁止帯域の一つ（具体的には、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ）に含まれるため、Ｖｉｏｌｅｔ励起光は励起光カットフィルタ２３により透過が遮断される。しかし、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光の波長帯域（つまり、６２０ｎｍ〜６８０ｎｍ）は、励起光カットフィルタ２３の透過禁止帯域に含まれないため、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光は励起光カットフィルタ２３を透過してセンサユニットＳＵ内のイメージセンサ２２で受光される。イメージセンサ２２で撮像されたプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）の蛍光発光画像は、イメージプロセッサ３５およびディスプレイプロセッサ３６の各処理を経て、モニタ４０に出力される。
【００６４】
図９は、５−ＡＬＡ用励起光と５−ＡＬＡ用蛍光との特性例を示す図である。図１０は、図５に示すそれぞれの励起光カットフィルタを用いた場合の５−ＡＬＡ用蛍光の特性例を示す図である。図９および図１０の説明において、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づくプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）の蛍光を、「５−ＡＬＡ用蛍光」と称している。
【００６５】
図９および図１０の横軸は波長（ｎｍ：ナノメートル）を示し、図９および図１０の縦軸はカウント数（つまり、光の強度を示す光量であるフォトンのカウント数）を示す。図１０の説明において、図９の説明と重複する内容については同一の符号を付与して簡略化または省略し、異なる内容について説明する。
【００６６】
図９に示すように、符号ｅ１は、第２励起光光源ユニット３３３から照射されるレーザ光であるＶｉｏｌｅｔ励起光（例えば、４０４ｎｍ）の波長特性を示す。一方、符号ｅ２は、比較例として、試作されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源として使用した場合のＶｉｏｌｅｔ励起光（例えば、４１６ｎｍ）の波長特性を示す。符号ｆ１は、符号ｅ１で示されるレーザ光であるＶｉｏｌｅｔ励起光に基づいてプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）が蛍光発光した際の蛍光の波長特性を示す。図９に示すように、Ｖｉｏｌｅｔ励起光の波長帯域内であっても、第２励起光光源ユニット３３３から照射される光がＬＥＤ光でなくレーザ光が照射される方が、プロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）は正常に蛍光発光することが分かった。
【００６７】
図１０において、符号ｆ２は、符号ｅ１で示されるレーザ光であるＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく５−ＡＬＡ用蛍光が実施の形態１に係る励起光カットフィルタ２３（図５の符号ａ１参照）に入射した際の透過光の波長特性を示す。同様に、符号ｆ３は、符号ｅ１で示されるレーザ光であるＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく５−ＡＬＡ用蛍光が比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタ（図５の符号ａ２参照）に入射した際の透過光の波長特性を示す。
【００６８】
図１０に示すように、符号ｆ３に示す特性の方が符号ｆ２に示す特性に比べて、例えば６６０ｎｍ以上の波長帯域における光量が低くなっている。これは、比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタの透過禁止帯域が６６０ｎｍから開始し、一方で、実施の形態１に係る励起光カットフィルタ２３の透過禁止帯域が６９０ｎｍから開始されているためと考えられる。従って、実施の形態１に係る内視鏡システム５では、５−ＡＬＡ用蛍光の光量は比較例に係るＩＲ励起光カットフィルタを用いた場合に比べて相対的に多くイメージセンサ２２において受光されるため、プロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）の蛍光発光画像の視認性が良好となり、医者等に対してガン細胞等の腫瘍の所在をより鮮明に認識させることが可能となる。
【００６９】
（実施の形態１に係る内視鏡システム５の動作）
次に、実施の形態１に係る内視鏡システム５の動作について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態１に係る内視鏡システム５の動作手順の一例を詳細に説明するフローチャートである。図１１では、例えば可視光が最初に照射され、その後に励起光が照射される例を説明しているが、この例に限定されることはなく、可視光、ＩＲ励起光およびＶｉｏｌｅｔ励起光のうちどの光が照射されるかは医者等の操作または音声に基づく切替信号に依存して決定されてよい。
【００７０】
図１１において、内視鏡システム５は、内視鏡１０またはビデオプロセッサ３０に設けられたスイッチ（図示略）をオンにする医者等の操作を受け付けると、図１１に示す処理を開始する（ＳＴＡＲＴ参照）。
【００７１】
コントローラ３１は、図１１に示す処理が開始されると、先ず可視光を照射するように第２駆動回路３２を駆動する。第２駆動回路３２は、可視光光源ユニット３３１をオン（ＯＮ）にし（Ｓｔ１）、可視光を照射する（Ｓｔ２）。可視光光源ユニット３３１が可視光を照射すると、可視光は、スコープ１３内の光ファイバ２７Ａを通って、照射窓２８ｚから被写体に向けて照射され、患部を含む周囲の部位を照明する。患部等の被写体からの光は、撮像窓１２ｚを通ると、光学系２４によって集光される。患部等の被写体により反射された可視光は、励起光カットフィルタ２３により一部の波長帯域（具体的には６９０ｎｍ〜７００ｎｍの波長）が遮断されるが、殆どの波長帯域（具体的には４２０ｎｍ〜６９０ｎｍ）の可視光は励起光カットフィルタ２３を透過してイメージセンサ２２の撮像面に結像する。
【００７２】
コントローラ３１は、第１駆動回路２１に対し、イメージセンサ２２による光電変換を開始させる信号を出力する（イメージセンサＯＮ、Ｓｔ３）。第１駆動回路２１は、コントローラ３１からの信号を受け取ると、イメージセンサ２２にセンサリセット信号を出力して、イメージセンサ２２を露光開始前の状態に戻す（センサリセット、Ｓｔ４）。ここでは、例えばイメージセンサ２２がＣＣＤで構成される場合、第１駆動回路２１は、露光によって蓄積された電荷をクリアする。
【００７３】
センサリセット後、第１駆動回路２１は、イメージセンサ２２に受光される光の露光時間を設定するように制御し（Ｓｔ５）、イメージセンサ２２の電子シャッタをオンにする（Ｓｔ６）。これにより、被写体により反射された可視光のイメージセンサ２２への露光が開始される。
【００７４】
第１駆動回路２１は、ステップＳｔ５で設定された露光時間が終了すると、イメージセンサ２２の電子シャッタをオフにし（Ｓｔ７）、被写体からの可視光による露光を終了する。露光終了と同時に、イメージプロセッサ３５は、イメージセンサ２２からの可視光信号の読み出しを開始する（Ｓｔ８）。ここでいう可視光信号は、可視光の露光により得られる撮像画像の信号である。可視光信号の読み出しは、画素数に応じた読み出し時間の経過後、終了する。イメージプロセッサ３５による可視光信号の読み出しが終了すると、ディスプレイプロセッサ３６は、可視光信号から得られる可視光画像（つまり、可視光の撮像に基づく被写体の撮像画像）の表示データを、モニタ４０に出力する。モニタ４０は、可視光画像を表示する。
【００７５】
ステップＳｔ８の後、蛍光（例えばＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光）の撮像が行われる場合（Ｓｔ９、ＹＥＳ）、内視鏡システム５の処理はステップＳｔ１０に進む。一方、蛍光の撮像が行われない場合（Ｓｔ９、ＮＯ）、内視鏡システム５の処理はステップＳｔ１７に進む。
【００７６】
コントローラ３１は、次に励起光（例えばＶｉｏｌｅｔ励起光）を照射するように第２駆動回路３２を駆動する。第２駆動回路３２は、第２励起光光源ユニット３３３をオン（ＯＮ）にし（Ｓｔ１０）、Ｖｉｏｌｅｔ励起光を照射する（Ｓｔ１１）。第２励起光光源ユニット３３３がＶｉｏｌｅｔ励起光を照射すると、Ｖｉｏｌｅｔ励起光は、スコープ１３内の光ファイバ２７Ｃを通って、照射窓２７ｚから被写体に向けて照射され、患部を含む周囲の部位を照明する。このＶｉｏｌｅｔ励起光によって、体内で生合成され集積されたプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）を含有する被写体内において蛍光発光が生じる。患部等の被写体からの光（つまり、Ｖｉｏｌｅｔ励起光およびＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光）は、撮像窓１２ｚを通ると、光学系２４によって集光される。患部等の被写体により反射されたＶｉｏｌｅｔ励起光は励起光カットフィルタ２３により遮断されるとともに、患部等の被写体により反射されたＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光は励起光カットフィルタ２３を透過してイメージセンサ２２の撮像面に結像する。
【００７７】
コントローラ３１は、第１駆動回路２１に対し、イメージセンサ２２による光電変換を開始させる信号を出力する。第１駆動回路２１は、コントローラ３１からの信号を受け取ると、イメージセンサ２２にセンサリセット信号を出力して、イメージセンサ２２を露光開始前の状態に戻す（センサリセット、Ｓｔ１２）。ここでは、例えばイメージセンサ２２がＣＣＤで構成される場合、第１駆動回路２１は、露光によって蓄積された電荷をクリアする。
【００７８】
センサリセット後、第１駆動回路２１は、イメージセンサ２２に受光される光の露光時間を設定するように制御し（Ｓｔ１３）、イメージセンサ２２の電子シャッタをオンにする（Ｓｔ１４）。これにより、被写体により反射されたＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光のイメージセンサ２２への露光が開始される。
【００７９】
第１駆動回路２１は、ステップＳｔ１３で設定された露光時間が終了すると、イメージセンサ２２の電子シャッタをオフにし（Ｓｔ１５）、被写体からのＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光による露光を終了する。露光終了と同時に、イメージプロセッサ３５は、イメージセンサ２２からの蛍光信号の読み出しを開始する（Ｓｔ１６）。ここでいう蛍光信号は、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光の露光により得られる撮像画像の信号である。蛍光信号の読み出しは、画素数に応じた読み出し時間の経過後、終了する。イメージプロセッサ３５による蛍光信号の読み出しが終了すると、ディスプレイプロセッサ３６は、蛍光信号から得られる蛍光発光画像（つまり、Ｖｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光の撮像に基づく被写体の撮像画像）の表示データを、モニタ４０に出力する。モニタ４０は、蛍光画像を表示する。
【００８０】
ステップＳｔ１６の後、蛍光（例えばＩＲ励起光に基づく蛍光）の撮像が行われる場合（Ｓｔ９、ＹＥＳ）、内視鏡システム５の処理はステップＳｔ１０に進む。一方、蛍光の撮像が行われない場合（Ｓｔ９、ＮＯ）、内視鏡システム５の処理はステップＳｔ１７に進む。
【００８１】
内視鏡システム５による撮像が終了する場合（Ｓｔ１７、ＹＥＳ）、コントローラ３１は、内視鏡システム５による撮像が終了することを示す切替信号に応じて、可視光の照射をオフするように第２駆動回路３２を駆動する。第２駆動回路３２は、可視光光源ユニット３３１をオフ（ＯＦＦ）にし（Ｓｔ１９）、可視光の照射をオフする。
【００８２】
一方で、内視鏡システム５による撮像（例えば可視光信号の撮像）が継続される場合（Ｓｔ１７、ＮＯ）、コントローラ３１は、励起光光源（例えば第１励起光光源ユニット３３２または第２励起光光源ユニット３３３）をオフ（ＯＦＦ）にする（Ｓｔ１８）。ステップＳｔ１８の後、内視鏡システム５の処理はステップＳｔ４に進む。
【００８３】
以上により、実施の形態１に係る内視鏡システム５では、光源ユニット３３は、被写体に対して、非可視光領域の第１所定範囲（例えば３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ）の波長を有する第１励起光（例えばＶｉｏｌｅｔ励起光）と、第１所定範囲の波長と異なる非可視光帯域の第２所定範囲（例えば７３０ｎｍ〜８０５ｎｍ）の波長を有する第２励起光（例えばＩＲ励起光）とを出射する。励起光カットフィルタ２３は、第１所定範囲および第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断する。センサユニットＳＵは、励起光カットフィルタ２３の出射側に配置され、ＩＲ励起光およびＶｉｏｌｅｔ励起光のそれぞれにより励起されて蛍光発光した被写体の撮像画像（つまり、蛍光発光画像）を生成する。ディスプレイプロセッサ３６は、被写体の撮像画像をモニタ４０に出力する。
【００８４】
これにより、内視鏡システム５は、内視鏡１０による撮像時に、複数の蛍光物質（例えば、ＩＣＧおよびプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX））を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長を有する励起光を適切にカットできる。従って、内視鏡システム５は、ＩＣＧもしくはプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）のいずれの蛍光物質を蛍光発光させる場合でも、ＩＲ励起光もしくはＶｉｏｌｅｔ励起光の影響を排除して、被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制でき、蛍光発光画像の視認性を的確に向上でき、医者等の正確な判断に資することができる。言い換えると、内視鏡システム５は、ＩＲ励起光およびＶｉｏｌｅｔ励起光のそれぞれにより蛍光発光画像の観察が阻害されることを抑制できる。
【００８５】
また、光源ユニット３３は、可視光をさらに出射する。センサユニットＳＵは、励起光カットフィルタ２３を通過（透過）した波長帯域の可視光に基づいて、被写体の可視光に基づく撮像画像を生成する。これにより、内視鏡システム５は、蛍光発光画像だけでなく、通常の可視光（いわゆる、白色光またはＲＧＢ光）を照射できるので、患部等の詳細がカラーで鮮明に表わされる可視光画像をモニタ４０に表示できるので、医者等に患部の詳細を把握させることができる。
【００８６】
また、励起光カットフィルタ２３の有する透過禁止帯域である第１所定範囲は３８０ｎｍ〜４２０ｎｍであり、第２所定範囲は６９０ｎｍ〜８２０ｎｍである。これにより、励起光カットフィルタ２３は、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長帯域を有するＶｉｏｌｅｔ励起光が被写体により反射された場合に透過を遮断できるとともに、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長帯域を有するＩＲ励起光が被写体により反射された場合に透過を遮断できる。従って、内視鏡システム５は、プロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）の蛍光発光画像におけるＶｉｏｌｅｔ励起光の影響を排除した視認性の高い蛍光発光画像を得られるとともに、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）の蛍光発光画像におけるＩＲ励起光の影響を排除した視認性の高い蛍光発光画像を得られる。
【００８７】
また、励起光カットフィルタ２３は、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長において透過率が０．１％以下となる特性を有する。これにより、励起光カットフィルタ２３は、ＩＣＧ（インドシアニングリーン）を蛍光発光させるためのＩＲ励起光を的確に遮断できる。
【００８８】
また、光源ユニット３３は、狭帯域のＬＥＤまたはレーザダイオードを用いて構成される。これにより、内視鏡システム５は、可視光および各種の励起光の光強度を大きくでき、被写体により反射される可視光および蛍光発光の光強度を増大できる。従って、被写体の患部等の周囲を含む詳細な様子の観察が可能となる。また、内視鏡システム５は、励起光の光強度を大きくできるので、イメージセンサ２２の大きさを小さくでき、内視鏡１０の先端部のサイズを小さくできる。従って、内視鏡システム５は、被写体である患者への侵襲を低減できる。
【００８９】
また、励起光カットフィルタ２３は、被写体に予め投与された５−ＡＬＡ（５−アミノレブリン酸）が体内で生合成したプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）のＶｉｏｌｅｔ励起光に基づく蛍光を入射する。これにより、内視鏡システム５は、例えばガン細胞等の腫瘍の所在を鮮明に示すことが可能な、集積されたプロトポルフィリンIX（Protoporphyrin IX）がＶｉｏｌｅｔ励起光によって蛍光発光した際の蛍光発光画像を、Ｖｉｏｌｅｔ励起光を遮断した上で撮像できるので、視認性の高い蛍光発光画像をモニタ４０に表示できる。
【００９０】
また、励起光カットフィルタ２３は、被写体に予め投与されたＩＣＧ（インドシアニングリーン）のＩＲ励起光に基づく蛍光を入射する。これにより、内視鏡システム５は、例えばリンパ節の所在を鮮明に示すことが可能なＩＣＧ（インドシアニングリーン）がＩＲ励起光によって蛍光発光した際の蛍光発光画像を、ＩＲ励起光を遮断した上で撮像できるので、視認性の高い蛍光発光画像をモニタ４０に表示できる。従って、医者等は、例えば５−ＡＬＡ（５−アミノレブリン酸）の蛍光発光画像によってガン細胞等の腫瘍の所在を判別し、その後にＩＣＧ（インドシアニングリーン）の蛍光発光画像によって腫瘍の周囲に切除してはいけないリンパ節が存在しないか否かを的確に判別できるので、より安全な内視鏡を用いた手術を行える。
【００９１】
また、イメージセンサ２２は、内視鏡１０の先端部（例えば、スコープ１３の先端部）に配置される。これにより、内視鏡システム５は、従来の内視鏡システムでの、リレーレンズや光ファイバにより手元のカメラまで光を導く方法に比べ、イメージセンサ２２に入射する蛍光発光の光強度の低減を抑制し、蛍光の受光量が多くできるので、同じ受光量を得るためのイメージセンサ２２のサイズを小さくすることもできる。この場合、内視鏡システム５は、蛍光観察の精度を一層向上できる。
【００９２】
また、リレーレンズを用いると、蛍光観察装置に柔軟性を持たせる事ができないと言う課題に対し、イメージセンサ２２の配置箇所より後段側に軟性部１１を設けることができる。これにより、内視鏡１０に内蔵されたセンサユニットＳＵを、より観察部位に近接した箇所あるいは所望の方向に向けることもできる。
【００９３】
また、センサユニットＳＵに含まれる四角形状のイメージセンサ２２の対角の径の長さは１０ｍｍ以下である。これにより、内視鏡システム５は、イメージセンサ２２を内視鏡１０に適用できる。また、イメージセンサ２２の大きさを１０ｍｍ以下としても、内視鏡システム５は、レーザ光等の強度の大きい光により励起される蛍光発光を観察することで、蛍光観察の精度を確保できる。
【００９４】
光源ユニット３３は、コントローラ３１に入力される切替信号に応じて、Ｖｉｏｌｅｔ励起光、ＩＲ励起光および可視光のうちいずれかを選択的に切り替えて出射する。これにより、医者等は、内視鏡を用いた手術中に、手指を用いずに足もしくは自ら発声した音声等に基づいて、患部に照射させるべき光（つまり、Ｖｉｏｌｅｔ励起光、ＩＲ励起光および可視光のうちいずれか）を任意に選択できるので、内視鏡システム５の利便性を向上できる。
【００９５】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【００９６】
上述した実施の形態１では、出力デバイスとして、蛍光発光画像および可視光画像を画面に表示可能なモニタを示したが、モニタに限らない。出力デバイスは、蛍光発光画像および可視光画像を印刷可能なプリンタ、蛍光発光画像および可視光画像の各画像信号を出力可能な信号出力装置、蛍光発光画像および可視光画像の各画像データを記録媒体に記憶可能な記憶装置、等であってもよい。
【００９７】
上述した実施の形態１では、モニタ４０は、図９および図１０に示す各グラフを表示可能であってもよい。この場合、縦軸の光量（フォトン数）は、通常表示でもよいが、ＬＯＧ表示としてもよい。ＬＯＧ表示とした場合、ピーク光量の少ないＬＥＤ光と、ピーク光量の多いレーザ光を同一のグラフ上でダイナミックに表示可能である。また、各グラフの光量は、相対値（例えば複数のレーザ光のピーク値のうち、最大のものを相対値１００とする）で示されてもよい。
【００９８】
上述した実施の形態１では、コントローラ３１、イメージプロセッサ３５、ディスプレイプロセッサ３６等のプロセッサは、物理的にどのように構成してもよい。また、プログラム可能なプロセッサを用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサの設計の自由度を高めることができる。プロセッサは、１つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、実施の形態１に係る各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで１つのプロセッサを構成すると考えることができる。また、プロセッサは、半導体チップと別の機能を有する部材（コンデンサ等）で構成してもよい。また、プロセッサが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、１つの半導体チップを構成してもよい。複数のプロセッサが１つのプロセッサで構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本開示は、複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長の励起光を適切にカットし、いずれの蛍光物質を蛍光発光させる場合でも被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制して蛍光発光した画像の視認性を向上する内視鏡システムおよび蛍光画像出力方法として有用である。
【符号の説明】
【０１００】
５  内視鏡システム
１０  内視鏡
１１  軟性部
１２  硬性部
１３  スコープ
１６  プラグ部
２１  第１駆動回路
２２  イメージセンサ
２３  励起光カットフィルタ
２４  光学系
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ  レーザダイオード
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  光ファイバ
２９  放熱筐体
３０  ビデオプロセッサ
３１  コントローラ
３２  第２駆動回路
３３  光源ユニット
３４  可視光源
３５  イメージプロセッサ
３６  ディスプレイプロセッサ
４０  モニタ
３３１  可視光光源ユニット
３３２  第１励起光光源ユニット
３３３  第２励起光光源ユニット
【図１】
2019187618.tif 000003
【図２】
2019187618.tif 000004
【図３】
2019187618.tif 000005
【図４】
2019187618.tif 000006
【図５】
2019187618.tif 000007
【図６】
2019187618.tif 000008
【図７】
2019187618.tif 000009
【図８】
2019187618.tif 000010
【図９】
2019187618.tif 000011
【図１０】
2019187618.tif 000012
【図１１】
2019187618.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月5日(2018.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に対して、紫外領域を含む第１所定範囲の波長を有する第１励起光と、赤外領域を含む第２所定範囲の波長を有する第２励起光とを出射する光源と、
前記第１所定範囲および前記第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断する光学フィルタと、
前記光学フィルタの出射側に配置され、前記第１励起光および第２励起光のそれぞれにより励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像を生成するセンサ部と、
前記被写体の撮像画像をモニタに出力する出力部と、を備え、
前記光源は、可視光をさらに出射し、
前記光源は、前記第１励起光と前記第２励起光と前記可視光とを同時に出射し、
前記センサ部は、さらに前記光学フィルタを通過した波長帯域の可視光に基づいて、前記被写体の撮像画像を生成する、
内視鏡システム。
【請求項２】
前記第１所定範囲は、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍであり、
前記第２所定範囲は、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍである、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記光学フィルタは、６９０ｎｍ〜８２０ｎｍの波長において透過率が０．１％以下となる特性を有する、
請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記光源は、狭帯域のＬＥＤまたはレーザダイオードを用いて構成される、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記光学フィルタは、前記被写体に予め投与された５−アミノレブリン酸の前記第１励起光に基づく蛍光を入射する、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記光学フィルタは、前記被写体に予め投与されたインドシアニングリーンの前記第２励起光に基づく蛍光を入射する、
請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記センサ部は、内視鏡の先端部に配置された、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記センサ部に含まれるイメージセンサの対角の径は１０ｍｍ以下である、
請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記光源は、切替信号に応じて、前記第１励起光、前記第２励起光および前記可視光のうちいずれかを選択的に切り替えて出射する、
請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
内視鏡システムの作動方法であって、
光源が、紫外領域を含む第１所定範囲の波長を有する第１励起光と、赤外領域を含む第２所定範囲の波長を有する第２励起光と、可視光とを同時に出射するステップと、
光学フィルタにより、前記第１所定範囲および前記第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断するステップと、
前記光学フィルタの出射側に配置されたセンサ部が、前記第１励起光により励起されて蛍光発光した被写体の撮像画像と前記第２励起光により励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像と前記光学フィルタを通過した波長帯域の可視光に基づく前記被写体の撮像画像とを生成するステップと、
モニタが、前記被写体の撮像画像を出力するステップと、を有する、
内視鏡システムの作動方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本開示は、内視鏡システムおよび内視鏡システムの作動方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長の励起光を適切にカットし、いずれの蛍光物質を蛍光発光させる場合でも被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制して蛍光発光した画像の視認性を向上する内視鏡システムおよび内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本開示は、被写体に対して、紫外領域を含む第１所定範囲の波長を有する第１励起光と、赤外領域を含む第２所定範囲の波長を有する第２励起光とを出射する光源と、前記第１所定範囲および前記第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断する光学フィルタと、前記光学フィルタの出射側に配置され、前記第１励起光および第２励起光のそれぞれにより励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像を生成するセンサ部と、前記被写体の撮像画像をモニタに出力する出力部と、を備え、前記光源は、可視光をさらに出射し、前記光源は、前記第１励起光と前記第２励起光と前記可視光とを同時に出射し、前記センサ部は、さらに前記光学フィルタを通過した波長帯域の可視光に基づいて、前記被写体の撮像画像を生成する、内視鏡システムを提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本開示は、内視鏡システムの作動方法であって、光源が、紫外領域を含む第１所定範囲の波長を有する第１励起光と、赤外領域を含む第２所定範囲の波長を有する第２励起光と、可視光とを同時に出射するステップと、光学フィルタにより、前記第１所定範囲および前記第２所定範囲の波長のそれぞれを有する光を遮断するステップと、前記光学フィルタの出射側に配置されたセンサ部が、前記第１励起光により励起されて蛍光発光した被写体の撮像画像と前記第２励起光により励起されて蛍光発光した前記被写体の撮像画像と前記光学フィルタを通過した波長帯域の可視光に基づく前記被写体の撮像画像とを生成するステップと、モニタが、前記被写体の撮像画像を出力するステップと、を有する、内視鏡システムの作動方法を提供する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
本開示は、複数の蛍光物質を蛍光発光させるためのそれぞれ異なる波長の励起光を適切にカットし、いずれの蛍光物質を蛍光発光させる場合でも被写体による蛍光発光の光強度の低減を抑制して蛍光発光した画像の視認性を向上する内視鏡システムおよび内視鏡システムの作動方法として有用である。