JPH10295633A - 内視鏡観察装置 - Google Patents

内視鏡観察装置

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JPH10295633A
JPH10295633A JP9109668A JP10966897A JPH10295633A JP H10295633 A JPH10295633 A JP H10295633A JP 9109668 A JP9109668 A JP 9109668A JP 10966897 A JP10966897 A JP 10966897A JP H10295633 A JPH10295633 A JP H10295633A
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observation
light
filter
endoscope
fluorescence
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JP9109668A
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Takayuki Suzuki
隆之 鈴木
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常像と蛍光像を重ねて見ることができると
共に、構成の簡単な内視鏡観察装置を提供すること。 【解決手段】 切り替え可能の２種類のフィルター４
ａ，４ｂを含む照明用光源１と、ライトガイドファイバ
ー束８と観察光学系９を含む内視鏡７と、内視鏡のライ
トガイドファイバー束８へフィルター４ａ又は４ｂを透
過した光源光を伝送するライトガイドファイバー束６と
観察側のフィルター１０と、ＴＶカメラヘッド１１と、
信号処理回路１２と、ＴＶモニター１３を備えている。
フィルター４ａ，４ｂとフィルター１０の透過波長域
が、４４０〜４６０nmの波長範囲で重なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体内の腫瘍等の
観察に適する内視鏡観察装置乃至内視鏡観察システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】腫瘍の観察には、癌細胞に集まり易く光
照射によって蛍光を発する性質の特定の薬剤が利用され
る。即ち、観察に際し、かかる性質の薬剤を注射又は散
布等の方法により観察対象物に含ませ、この観察対象物
に、光源からの光のうち比較的短波長の帯域成分を透過
する励起フィルターを介して励起光を照射して、観察対
象物の特定部位から蛍光を発生させる。そして、この蛍
光を、励起光を遮断するための蛍光波長を含む比較的長
波長の帯域成分を透過させる観察フィルターを介してＴ
Ｖカメラに導き、蛍光像を得るようにしている。
【０００３】ところで、この種従来のシステムにおいて
は、励起フィルターの透過波長域と観察フィルターの透
過波長域とが分かれていたため、蛍光による像は暗い背
景の中で観察される。これでは、肉眼で見た観察対象物
の像と蛍光像との対応関係が分からないため、適当な手
段を用いて観察対象物の可視光による像を得、その像
（通常像）と蛍光像とを１つのＴＶモニターに並列表示
する等の方法が採られていた。このため、実際上は非常
に見にくく、観察者に負担をかける結果となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、通常像と蛍光像を重ねて見る
ことができると共に、構成の簡単な、この種の内視鏡観
察装置又は内視鏡観察システムを提供しようとするもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による内視鏡観察装置は、照明用光源と、該
照明用光源からの光を観察対象物に照射するための照明
光学系と該照明光学系を介して照明された観察対象物の
像を得るための像形成光学系とを有する内視鏡と、を備
えた、観察対象物から発する蛍光による像を観察するた
めの内視鏡観察装置において、前記光源からの光を観察
対象物に照射するための光路中に配置された励起用フィ
ルター手段と、観察対象物の像を得るための光路中に配
置された観察用フィルター手段とを備え、前記励起用フ
ィルター手段は前記蛍光の波長より短波長側にカットオ
フを有していて且つ短波長側の光を透過させる分光透過
率を持つ第１のフィルターを含み、前記観察用フィルタ
ー手段は前記蛍光の波長より短波長側にカットオフを有
していて且つ長波長側の光を透過させる分光透過率を持
つ蛍光観察フィルターを含み、前記第１のフィルターと
前記蛍光観察フィルターの透過波長域が少なくとも４４
０〜４６０nmの波長範囲内の何れかの波長において重な
っていることを特徴としている。
【０００６】又、本発明によれば、前記励起フィルター
手段は前記第１のフィルターより短波長側にカットオフ
を有する第２のフィルターを含み、前記第１のフィルタ
ーと前記第２のフィルターが選択的に光路中に挿脱可能
なように配置されていることを特徴としている。
【０００７】又、本発明によれば、３５０〜７００nmの
範囲の波長λでの分光透過率の平均値をＴL(λ) とした
とき、前記第１のフィルターのＴL(λ) は下記（1)の値
をとり、前記第２のフィルターのＴL(λ) は下記（2)の
値をとるようにしたことを特徴としている。但し、この
場合、第１及び第２フィルターへ入射する各波長の光量
を１００％とする。
【０００８】又、上記目的を達成するために、本発明に
よる内視鏡観察システムは、内視鏡の照明光学系を介し
て可視波長域の青色成分とこれより短波長の成分とを含
む励起光を観察対象物に照射し、該観察対象物から発す
る前記励起光よりも波長の長い蛍光と前記観察対象物か
ら反射した励起光の青色成分の一部とを内視鏡の像形成
光学系を介して同時に撮像し、前記励起光の青色成分に
よる青みがかった観察対象物の像と前記蛍光による観察
対象物の像とを重ねてモニター手段に表示するようにし
たことを特徴としている。ここで、青色成分には少なく
とも４４０〜４６０nmの波長域の何れかの波長が含まれ
ていることが望ましい。
【０００９】又、上記目的を達成するために、本発明に
よる内視鏡蛍光観察システムは、内視鏡の照明光学系を
介して可視波長域の青色成分とこれよりも短波長の成分
とを含む第１励起光を観察対象物に照射し、該観察対象
物から発する前記第１励起光よりも波長の長い蛍光と前
記観察対象物から反射した前記第１励起光の青色成分と
を内視鏡の像形成光学系を介して同時に撮像し、前記第
１励起光の青色成分による青みがかった観察対象物の像
と前記蛍光による観察対象物の像とを重ねてモニター手
段に表示して、観察対象物の中での蛍光の発生位置が確
認できるようにする第１のモードと；前記第１励起光よ
りも可視波長域の青色成分の強度が弱い第２励起光を前
記観察対象物に照射し、該観察対象物から発する前記第
２励起光よりも波長の長い第２の蛍光と前記観察対象物
から反射した前記第２励起光の青色成分とを内視鏡の前
記像形成光学系を介して同時に撮像し、前記第２励起光
の青色成分による前記第１のモードにおけるよりも薄く
青みがかった観察対象物の像と前記第２の蛍光による観
察対象物の像とを重ねて前記モニター手段に表示して、
主として蛍光像を観察できるようにする第２のモード
と；を切り替え可能にしたことを特徴としている。ここ
で、青色成分には少なくとも４４０〜４６０nmの波長域
の何れかの波長が含まれていることが望ましく、その場
合は、第１励起光と第２励起光の青色成分の強度の大小
はこの波長域に含まれる光の波長の大小でみることにな
る。
【００１０】又、上記目的を達成するために、本発明に
よる内視鏡観察装置は、紫外域から青色までの光の波長
成分で構成される２種類の光と白色光を選択的に発する
光源と、該光源からの光を受けて硬性鏡まで導びくライ
トガイドケーブルと、前記硬性鏡の観察光学系に配置さ
れた蛍光観察用フィルターと、前記硬性鏡による観察像
をモニターに表示するためのＴＶカメラ装置と、前記光
源から発する光の種類を選択するための、好ましくは、
フットスイッチとして構成された切り替えスイッチを備
えたことを特徴としている。
【００１１】又、上記目的を達成するために、本発明に
よる内視鏡装置は、３５０〜７００nmの範囲の波長λ
で、前記励起フィルター手段の分光透過率の平均値ＴL(
λ) と、前記蛍光観察フィルターの分光透過率の平均値
ＴS(λ) を掛け合わせたとき、下記の値をとるようにし
たことを特徴としている。但し、励起フィルター手段及
び蛍光観察フィルターへ入射する各波長の光量を１００
％とする。 λ＝350 〜 440 nm のときＴL (350〜440)×ＴS(350 〜
440)≦０．３％ λ＝440 〜 460 nm のとき０．５％≦ＴL(440 〜460)×
ＴS(440 〜460)≦１０％ λ＝460 〜 700 nm のときＴL (460〜700)×ＴS(460 〜
700)≦０．３％
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を図示
した実施例に基づき説明する。図１は本発明に係る内視
鏡観察装置の概略図、図２は図１に示す内視鏡観察装置
の光源側において切り替え使用される２種類のフィルタ
ーと観察側において使用されるフィルターの分光透過率
特性及び観察対象物から発する蛍光の分光特性を示す線
図、図３は図２に示した各フィルターを合成した分光透
過率特性である。
【００１３】図１において、１は、ハロゲンランプ，キ
セノンランプ，メタルハライドランプ等の光源ランプ２
と、光源ランプ２からの光を集めるための凹面鏡３と、
凹面鏡３からの光により形成される光束中に切り替え可
能に挿入される後述する２種類のフィルター４ａ，４ｂ
と、フィルター４ａ又は４ｂを透過した光束をライトガ
イドケーブルの中にあるライトガイドファイバー束６の
入射端面６ａに集光させるためのコンデンサレンズ５と
を含む照明用光源である。尚、通常、光源ランプ２とラ
イトガイドケーブルとの間には、赤外線カットフィルタ
ーなど良好な観察を行なわせるために種々のフィルター
類が配置されている。
【００１４】７は、ライトガイドファイバー束６の射出
端６ｂから出射した光束を入射端側で受光して観察対象
物Ｏへ向けて照明光を出射するライトガイドファイバー
束８と、照明された観察対象物Ｏの像を観察するための
観察光学系９とを含む内視鏡である。この内視鏡７は周
知の構造のものであるので詳細な説明は省略するが、ラ
イトガイドファイバー束８の先端には、必要に応じて、
照明光の広がり角度を変化させるための照明レンズが配
置されている。又、内視鏡７がファイバースコープであ
る場合には、観察光学系９は、対物レンズと、対物レン
ズにより形成された観察対象物Ｏの像を伝送するための
イメージガイドファイバー束と、このイメージガイドフ
ァイバー束の射出端面に現われた像を観察するための接
眼レンズとを少なくとも備えており、内視鏡７が硬性鏡
の場合には、観察光学系９は、イメージガイドファイバ
ー束の代わりにリレーレンズ系が用いられている。尚、
ライトガイドファイバー束６の射出端６ｂとライトガイ
ドファイバー束８の入射端の間には、必要に応じレンズ
からなる連結光学系等が設けられている。
【００１５】更に、１０は観察光学系９の接眼部外側に
配置された後述するフィルター、１１はフィルター１０
の外側に配置されていて結像レンズとイメージセンサー
（ＣＣＤ）と必要最小限の電気回路を組み込んだＴＶカ
メラヘッド、１２はＴＶカメラヘッド１１からのＴＶ信
号を処理するための信号処理回路（カメラコントロール
ユニットＣＣＵと呼ばれるもので、単純なＴＶ信号処理
だけでなく、より複雑な画像処理を行うために各種のコ
ントロール回路も組み込まれている）、１３はＴＶモニ
ターである。尚、フィルター１０は観察光学系９又はＴ
Ｖカメラヘッド１１に設けられてもよく、又、ＴＶカメ
ラヘッド１１は内視鏡７に着脱可能に取付けられてい
る。
【００１６】フィルター４ａ，４ｂは、図２に示すよう
に、蛍光の波長（６３０±２０nm）よりも短波長側にカ
ットオフを有していて短波長側の光を透過させる分光透
過率を有し、蛍光観察のための励起用フィルターとして
作用するように、分光透過率特性が選定されている。
尚、フィルター４ｂは４６０nm付近で透過率がほぼ零に
なっているが、フィルター４ａは透過率が零になる波長
が若干長波長側にずらされている。又、フィルター１０
は、蛍光の波長よりも短波長側にカットオフを有し且つ
長波長側の黄色光（緑＋赤）を透過させる分光透過率を
有していて蛍光観察用フィルターとして役立ち、而もフ
ィルター４ａ，４ｂとの合成透過率が４５０nm付近にピ
ークを持つ山形となるように、分光透過率特性が選定さ
れている。尚、フィルター４ｂとフィルター１０との透
過波長域の重なりは、フィルター４ａとフィルター１０
との透過波長域の重なりよりも小さい。フィルター１０
としては、例えば、ショット社製吸収ガラスＧＧ４５５
を蛍光観察に適した透過率を有するように適当にガラス
の厚さを設定して用いるのが好ましい。
【００１７】次に、蛍光薬剤ＡＬＡ(5-aminolevulinic
acid) を用い、膀胱腫瘍の蛍光観察とこれを処置する場
合を例に挙げて、本発明装置の使用方法及び作用を説明
する。
【００１８】先ず観察を開始する２〜３時間前に、膀胱
内の腫瘍が疑われる患部に蛍光薬剤ＡＬＡを散布する。
そして、観察開始に当たり、照明用光源１の光源ランプ
２とコンデンサレンズ５の間の光路内にフィルター４ａ
を挿入し、４０９nmを中心波長とした青色光を励起光と
して患部に照射する。すると、腫瘍がある部分からは６
３０±２０nmの波長の蛍光（赤色光）が発生し、腫瘍の
ない部分からは照明光が乱反射して、これらの光は共に
観察光学系９によりとらえられる。この場合、観察系に
入れられているフィルター１０は図２に示すような波長
対分光透過率特性を有するため、蛍光光と４４０〜４６
０nmの波長範囲の青色光を同時に透過させ、これらの光
はＴＶカメラヘッド１１により撮像されて、信号処理回
路１２を介しＴＶモニター１３上に図示の如く比較的明
るい青色（図面では黒）の背景に患部即ち腫瘍部分が赤
く（図面では白）光って表示される。従って、術者はＴ
Ｖモニター１３を見ることにより、膀胱内での腫瘍の位
置を容易に判定することができる。
【００１９】次に、照明用光源１内のフィルター４ａを
フィルター４ｂに切り替えて観察を行う。この場合に
は、ＴＶモニター１３上での背景光である青色光の光量
はフィルター４ａによる場合よりも可成り少ないので、
非常に暗い背景（しかし完全に見えないわけではない）
の中で腫瘍部分をはっきり捕らえることができるように
なる。これは、腫瘍の範囲即ち腫瘍部分の境界線を確定
するのを容易にする。そして、その後の処置（腫瘍の除
去）は、フィルター４ｂを再びフィルター４ａに切り替
え、明るい背景の下で処置具と腫瘍やその他の部分との
位置関係を十分に把握しながら安全に行う。処置後は再
びフィルター４ａをフィルター４ｂに切り替えて、腫瘍
が完全に除去できているかどうかを確認する。若し、腫
瘍が少しでも残っていればその部分が赤く光るので、今
一度フィルター４ｂをフィルター４ａに切り替えて処置
すればよい。かくして、術者はＴＶモニター１３を見な
がら、腫瘍を完全且つ容易に取り除くことができる。
【００２０】この場合、１回の薬液散布で蛍光反応が現
われている時間は１０〜２０分であるため、迅速な観察
及び処置が要求される。そのため、フィルター４ａと４
ｂの切り替えは、術者の足下に置かれたフットスイッチ
や内視鏡把持部に設置された切り替えスイッチを用い
て、電気的に行うのが好ましい。
【００２１】図３は、照明光源１内に挿脱されるフィル
ター４ａ，４ｂと観察光学系に入れられるべきフィルタ
ー１０の分光透過率特性を重ねたときの透過率特性線図
（図２における波長４４０〜４６０nmにおける特性線図
に相当）であるが、この特性線図において、透過率が
（ａ）で示す範囲にあれば観察上背景色（青色）と蛍光
色（赤色）が適当な明るさで見え、（ａ）の上限を越え
ると背景色が強くなり過ぎて蛍光色が見えにくくなり、
（ａ）の下限以下では逆に背景が暗くなり過ぎてしまい
オリエンテーションが難しくなることが、実験上確認さ
れている。
【００２２】更に、透過率が（ｂ）で示す範囲にある場
合は、完全に背景が見えなくならない状態で蛍光像をよ
り鮮明に観察することができるため、患部の広がり具合
を把握する場合や患部の除去後に取り残しがないかどう
かを確認する場合に有効である。透過率が（ｂ）の上限
を越えてしまうと背景が明るくなり過ぎて蛍光像が不鮮
明となり、また（ｂ）の下限以下になると背景が真暗に
なってしまうため患部の位置が把握できなくなる。
【００２３】上述の実験結果から、フィルター４ａ，４
ｂへ入射する各波長の光量を１００％として、３５０〜
７００nmの範囲の波長λでの分光透過率をＴL(λ) とし
たとき、フィルター４ａのＴL(λ) は下記（1)の値をと
り、フィルター４ｂのＴL(λ ) は下記（2)の値をとるよ
うにすることが好ましい。
【００２４】又、３５０〜７００nmの範囲の波長λで、
フィルター４ａ，４ｂの分光透過率の平均値ＴL(λ
) と、フィルター１０の分光透過率の平均値ＴS(λ) を
掛け合わせたとき下記の値をとるようにすることが望ま
しい。但し、フィルター４ａ，４ｂ及びフィルター１０
へ入射する各波長の光量を１００％とする。 λ＝350 〜 440 nm のときＴL (350〜440)×ＴS(350 〜
440)≦０．３％ λ＝440 〜 460 nm のとき０．５％≦ＴL(440 〜460)×
ＴS(440 〜460)≦１０％ λ＝460 〜 700 nm のときＴL (460〜700)×ＴS(460 〜
700)≦０．３％
【００２５】以上実施例では、膀胱内の腫瘍を観察、処
置する場合を説明したが、これに限定されるものではな
く、本発明は、他の臓器の腫瘍の観察及び処置その他に
も適用できることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、観察対象物
の中での蛍光発生位置及び範囲を容易に確認することが
できるばかりか、観察対象物の像と蛍光像を同時且つリ
アルタイムで観察することができ、実用上極めて便利で
ある。又、既存の内視鏡ＴＶシステムにフィルターを導
入するだけで済むので、新たに画像合成などを行う必要
がなく、簡便に本装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内視鏡観察装置の概略図である。
【図２】図１に示す内視鏡観察装置の光源側で切り替え
使用される２種類のフィルターと観察側で使用されるフ
ィルターの分光透過率特性及び観察対象物からの蛍光の
分光特性を示す線図である。
【図３】光源側の２種類のフィルターと観察側のフィル
ターの分光透過率特性を重ねたときの透過率特性線図で
ある。
【符号の説明】
１ 照明用光源 ２ 光源ランプ ３ 凹面鏡 ４ａ，４ｂ，１０ フィルター ５ コンデンサレンズ ６，８ ライトガイドファイバー束 ６ａ 入射端 ６ｂ 出射端 ７ 内視鏡 ９ 観察光学系 １１ ＴＶカメラヘッド １２ 信号処理回路 １３ ＴＶモニター Ｏ 観察対象物

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明用光源と、該照明用光源からの光を
    観察対象物に照射するための照明光学系と該照明光学系
    を介して照明された観察対象物の像を得るための像形成
    光学系とを有する内視鏡と、を備えた、観察対象物から
    発する蛍光による像を観察するための内視鏡観察装置に
    おいて、前記光源からの光を観察対象物に照射するため
    の光路中に配置された励起用フィルター手段と、観察対
    象物の像を得るための光路中に配置された観察用フィル
    ター手段とを備え、前記励起用フィルター手段は前記蛍
    光の波長より短波長側にカットオフを有していて且つ短
    波長側の光を透過させる分光透過率を持つ第１のフィル
    ターを含み、前記観察用フィルター手段は前記蛍光の波
    長より短波長側にカットオフを有していて且つ長波長側
    の光を透過させる分光透過率を持つ蛍光観察フィルター
    を含み、前記第１のフィルターと前記蛍光観察フィルタ
    ーの透過波長域が少なくとも４４０〜４６０nmの波長範
    囲内の何れかの波長において重なっていることを特徴と
    する内視鏡観察装置。
  2. 【請求項２】 前記励起用フィルター手段は前記第１の
    フィルターより短波長側にカットオフを有する第２のフ
    ィルターを含み、前記第１のフィルターと前記第２のフ
    ィルターが選択的に光路中に挿脱可能なように配置され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡観察装
    置。
  3. 【請求項３】 ３５０〜７００nmの範囲の波長λでの分
    光透過率の平均値をＴL(λ) としたとき、前記第１のフ
    ィルターのＴL(λ) は下記（1)の値をとり、前記第２の
    フィルターのＴL(λ) は下記（2)の値をとるようにした
    ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡観察装置。 但し、第１及び第２のフィルターへ入射する各波長の光
    量を１００％とする。
  4. 【請求項４】 内視鏡の照明光学系を介して可視波長域
    の青色成分とこれより短波長の成分とを含む励起光を観
    察対象物に照射し、該観察対象物から発する前記励起光
    よりも波長の長い蛍光と前記観察対象物から反射した励
    起光の青色成分の一部とを内視鏡の像形成光学系を介し
    て同時に撮像し、前記励起光の青色成分による青みがか
    った観察対象物の像と前記蛍光による観察対象物の像と
    を重ねてモニター手段に表示するようにした内視鏡蛍光
    観察システム。
  5. 【請求項５】 内視鏡の照明光学系を介して可視波長域
    の青色成分とこれよりも短波長の成分とを含む第１励起
    光を観察対象物に照射し、該観察対象物から発する前記
    第１励起光よりも波長の長い蛍光と前記観察対象物から
    反射した前記第１励起光の青色成分とを内視鏡の像形成
    光学系を介して同時に撮像し、前記第１励起光の青色成
    分による青みがかった観察対象物の像と前記蛍光による
    観察対象物の像とを重ねてモニター手段に表示して、観
    察対象物の中での蛍光の発生位置が確認できるようにす
    る第１のモードと、前記第１励起光よりも可視波長域の
    青色成分の強度が弱い第２励起光を前記観察対象物に照
    射し、該観察対象物から発する前記第２励起光よりも波
    長の長い第２の蛍光と前記観察対象物から反射した前記
    第２励起光の青色成分とを内視鏡の前記像形成光学系を
    介して同時に撮像し、前記第２励起光の青色成分による
    前記第１のモードにおけるよりも薄く青みがかった観察
    対象物の像と前記第２の蛍光による観察対象物の像とを
    重ねて前記モニター手段に表示して、主として蛍光像を
    観察できるようにする第２のモードと、を切り替え可能
    にした内視鏡蛍光観察システム。
  6. 【請求項６】 紫外域から青色までの光の波長成分で構
    成される２種類の光と白色光を選択的に発する光源と、
    該光源からの光を受けて硬性鏡まで導びくライトガイド
    ケーブルと、前記硬性鏡の観察光学系に配置された蛍光
    観察用フィルターと、前記硬性鏡による観察像をモニタ
    ーに表示するためのＴＶカメラ装置と、前記光源から発
    する光の種類を選択するための切り替えスイッチとを備
    えた内視鏡観察装置。
  7. 【請求項７】 前記切り替えスイッチがフットスイッチ
    である請求項６に記載の内視鏡観察装置。
  8. 【請求項８】 ３５０nm〜７００nmの範囲の波長λで、
    前記励起フィルター手段の分光透過率の平均値ＴL(λ)
    と前記蛍光観察フィルターの分光透過率の平均値ＴS(λ
    ) を掛け合わせたとき、下記の値をとるようにしたこと
    を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内視鏡観
    察装置。 λ＝350 〜 440 nm のときＴL (350〜440)×ＴS(350 〜
    440)≦０．３％ λ＝440 〜 460 nm のとき０．５％≦ＴL(440 〜460)×
    ＴS(440 〜460)≦１０％ λ＝460 〜 700 nm のときＴL (460〜700)×ＴS(460 〜
    700)≦０．３％ 但し、励起用フィルター手段及び蛍光観察フィルターへ
    入射する各波長の光量を１００％とする。
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