JP2007307279A - 分光画像観察用光学装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】間隔を空けて対向する第1および第2の光学部材11a,11bを有し、これら光学部材11a,11bの相対位置の変化により分光特性が変化する可変分光素子16と、第1の光学部材11aを固定する枠部材14と、該枠部材14と第2の光学部材11bとの間に配置され、入力される駆動信号に応じ、枠部材14に対して第2の光学部材11bを変位させる駆動手段と、可変分光素子16を通過する光束を偏向もしくは分光する光学素子10a,10bまたは光電変換を行う光電変換素子13とを備え、枠部材14に光学素子10a,10bまたは光電変換素子13が支持されている分光画像観察用光学装置1を提供する。
【選択図】 図1
Description
この特許文献1に開示された技術を用いることにより生体等の分光情報を取得することができる。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、隣接する光学部材の間隔を小さく維持しながら、駆動手段のストロークを大きく確保して、透過特性を精度よく調節することができる分光画像観察用光学装置を提供することを目的としている。
本発明は、間隔を空けて対向する第1および第2の光学部材を有し、これら光学部材の相対位置の変化により分光特性が変化する可変分光素子と、前記第1の光学部材を固定する枠部材と、該枠部材と前記第2の光学部材との間に配置され、入力される駆動信号に応じ、前記枠部材に対して前記第2の光学部材を変位させる駆動手段と、前記可変分光素子を通過する光束を偏向もしくは分光する光学素子または光電変換を行う光電変換素子とを備え、前記枠部材に前記光学素子または前記光電変換素子が支持されている分光画像観察用光学装置を提供する。
また、上記発明においては、前記駆動手段と前記光学素子または光電変換素子の少なくとも一部とが光軸方向に重なる位置に配置されていることが好ましい。
また、上記発明においては、前記光電変換素子が、入射された光を電気エネルギに変換する素子、または、入力された電気エネルギを光に変換する素子であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記駆動手段が、前記第2の光学部材を光軸方向に変位させることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第2の光学部材が、前記第1の光学部材と、前記枠部材による前記駆動手段の支持位置との間に配置されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記光電変換素子が光源であり、前記光学素子が、前記可変分光素子を通過する光束を観察対象に投光することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記可変分光素子を通過する光束が非コリメート光であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記枠部材が、筒状に形成され、前記可変分光素子、前記駆動手段、光学素子または光電変換素子をその内側に収容することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第1の光学部材と第2の光学部材との間隔寸法を検出する間隔検出手段を備えることとしてもよい。
本実施形態に係る分光画像観察用光学装置(以下、撮像ユニットという。)1は、図1に示されるように、内視鏡システム2に搭載されている。
前記光源ユニット4は、体腔内の観察対象を照明する照明光を発する光源8と、該光源8を制御する光源制御回路9とを備えている。
前記第1,第2の光学部材11a,11bの対向面には、光学有効径の範囲に反射コート(図示略)が施されている。反射コートは、例えば、金属膜や誘電体多層膜により構成されている。そして、第1、第2の光学部材11a,11bの面間隔は、極めて微小な値、例えば、ミクロンオーダになるように配置されている。
アクチュエータ12の一端は、第1の支持部材14bに固定され、他端には第2の光学部材11bが固定されている。第1の支持部材14bは、その半径方向の中央に、アクチュエータ12の内側に延びる筒状部14dを備え、該筒状部14dの先端に第1の光学部材11aが固定されている。
可変分光素子16の可変波長帯域は、図3に示されるように、制御ユニット5からの制御信号に応じて2つの状態に変化するようになっている。このとき、容量センサ15からの信号をもとに制御信号のフィードバック制御を実施することにより、制御精度を向上させることができる。
第2の状態は、可視光の赤の領域である波長帯域630〜660nmの光を透過させるようになっている。
具体的には、可変分光素子制御回路18が、可変分光素子16を第1の状態としたときに、撮像素子駆動回路17が撮像素子13からの画像情報を第1のフレームメモリ19aに出力させるようになっている。また、可変分光素子制御回路18が、可変分光素子16を第2の状態としたときに、撮像素子駆動回路17が撮像素子13からの画像情報を第2のフレームメモリ19bに出力させるようになっている。
本実施形態に係る撮像ユニット1を備えた内視鏡システム2を用いて、生体の体腔内の撮影対象Aを撮像するには、挿入部3を体腔内に挿入し、その先端3aを体腔内の撮影対象Aに対向させる。この状態で、光源ユニット4および制御ユニット5を作動させ、光源制御回路9の作動により、光源8から照明光を発生させる。
照明光は撮影対象Aの表面において反射され、第1のレンズ10aにより略平行光にされた後、可変分光素子16を透過して、第2のレンズ10bにより撮像素子13に結像される。これにより、反射光画像情報が取得される。
このように、本実施形態に係る撮像ユニット1を備える内視鏡システム2によれば、反射光の異なる波長域に対する画像情報を使用者に提供することができる。
例えば、筒状のアクチュエータ12を第1の支持部材14bと第2の光学部材11bとの間に配置したが、これに代えて、図4に示されるように、アクチュエータ12を第2の光学部材11bと第2の支持部材14cとの間に配置し、第1の光学部材11aおよび第1のレンズ10aをアクチュエータ12内に配置することとしてもよい。
これにより、第1のレンズ10aがアクチュエータ12内意配置され、アクチュエータ12のストロークを確保しながら全長を短縮することができる。
また、枠部材14やアクチュエータ12の固定方法としては、他の固定方法、例えば、止めネジによる固定方法や嵌合による固定方法を用いてもよい。また、アクチュエータ12としては、圧電素子の他、例えば、磁歪素子を採用してもよい。また、軟性鏡の他、硬性鏡に適用することとしてもよい。さらに、内視鏡システム2ではなく、生体内部観察用の対物レンズに適用することとしてもよい。
なお、本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る撮像ユニット1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
前記光源制御回路9は、後述するタイミングチャートに従う所定のタイミングで、照明光用光源32と励起光用光源33とを交互に点灯および消灯させるようになっている。
第2の状態は、可変透過帯域の波長域を第1の状態から変化させることによって、薬剤蛍光を遮断してもよい。
また、固定透過帯域は、照明光に対する反射光の波長を含む波長帯域に位置し、上記第1および第2の状態のいずれの場合においても反射光を撮像素子13に向けて透過させることができるようになっている。
本実施形態に係る内視鏡システム31を用いて、生体の体腔内の撮影対象Aを撮像するには、蛍光薬剤を体内に注入するとともに、挿入部3を体腔内に挿入し、その先端3aを体腔内の撮影対象Aに対向させる。この状態で、光源ユニット4および制御ユニット5を作動させ、光源制御回路9の作動により、照明光用光源32および励起光用光源33を交互に作動させて照明光および励起光をそれぞれ発生させる。
励起光が撮影対象Aに照射された場合には、撮影対象Aに浸透している蛍光薬剤が励起されて蛍光が発せられる。撮影対象Aから発せられた蛍光は、撮像ユニット30の撮像光学系10により集光され励起光カットフィルタ34を透過し可変分光素子16に入射される。
このように、本実施形態に係る撮像ユニット30を含む内視鏡システム31によれば、蛍光画像と反射光画像とを合成した画像を使用者に提供することができる。
また、アクチュエータ12としては、圧電素子に限られるものではなく、例えば、銅のように熱伝導率の高い物質からなる円筒部材の側面に、ヒータ素子を配置して、円筒部材の熱膨張を利用するようなアクチュエータ12を採用してもよい。このようにすることで、圧電素子に見られるようなヒステリシスの発生を抑えて、高精度の制御を容易にすることができるという利点がある。
なお、本実施形態の説明において、第1の実施形態において説明した内視鏡システム2と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
すなわち、光源ユニット42は、図14に示されるように、挿入部3の先端3aに配置された先端光源部(分光画像観察用光学装置)40と、体外に配置され該先端光源部40を制御する光源制御部43とを備えている。
また、第2の支持部材14cは、第1、第2の光学部材11a,11bを挟んで第1の支持部材14bとは反対側に配置され、第1の光学部材11aを支持している。
なお、本実施形態における撮像ユニット48は、挿入部3の先端3aに固定された第1,第2のレンズ10a,10bと、該第1,第2のレンズ10a,10bにより集光された観察対象Aからの反射光を撮像する撮像素子49とを備えている。
この場合において、本実施形態に係る先端光源部40によれば、白色LED44を円筒状のアクチュエータ12内に配置しているので、アクチュエータ12の長いストロークを確保しながら、白色LED44を第1の光学部材11aに近接して配置することができる。
また、白色LED44を複数配置した面光源の場合には、点光源の場合と比較して、レンズ45からの距離が離れたときにレンズ45に必要とされる外径寸法が増加する。したがって、このような場合に、本実施形態に係る先端光源部40によれば、レンズ45の大型化を防止しつつ、先端光源部40の全長の短縮を図ることができるという利点が大きい。
本実施形態に係る分光画像観察用光学装置50は、図11に示される第2の実施形態に係る分光画像観察用光学装置30と同様に撮像ユニットであるが、アクチュエータ12の構造において相違している。したがって、図11に示される第2の実施形態に係る分光画像観察用光学装置30と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
1 撮像ユニット(分光画像観察用光学装置)
10a 第1のレンズ(光学素子)
10b 第2のレンズ(光学素子)
11a 第1の光学部材
11b 第2の光学部材
12,51 アクチュエータ(駆動手段)
13 撮像素子(光電変換素子)
14 枠部材
15 容量センサ(間隔検出手段)
16 可変分光素子
34 励起光カットフィルタ(光学素子:フィルタ)
40 先端光源部(分光画像観察用光学装置)
44 白色LED(光電変換素子)
Claims (18)
- 間隔を空けて対向する第1および第2の光学部材を有し、これら光学部材の相対位置の変化により分光特性が変化する可変分光素子と、
前記第1の光学部材を固定する枠部材と、
該枠部材と前記第2の光学部材との間に配置され、入力される駆動信号に応じ、前記枠部材に対して前記第2の光学部材を変位させる駆動手段と、
前記可変分光素子を通過する光束を偏向もしくは分光する光学素子または光電変換を行う光電変換素子とを備え、
前記枠部材に前記光学素子または前記光電変換素子が支持されている分光画像観察用光学装置。 - 生体組織の分光画像を観察する請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 生体体腔内の組織の分光画像を観察する請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記駆動手段と前記光学素子または光電変換素子の少なくとも一部とが光軸方向に重なる位置に配置されている請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記光学素子が、レンズまたはフィルタである請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記光電変換素子が、入射された光を電気エネルギに変換する素子、または、入力された電気エネルギを光に変換する素子である請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記駆動手段が、光軸を挟んで両側に配置されている請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記駆動手段が、前記第2の光学部材を光軸方向に変位させる請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記第1の光学部材が、前記第2の光学部材と、前記枠部材による前記駆動手段の支持位置との間に配置されている請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記第2の光学部材が、前記第1の光学部材と、前記枠部材による前記駆動手段の支持位置との間に配置されている請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記光電変換素子が受光素子であり、
前記光学素子が、前記可変分光素子を通過する光束を受光素子上に結像させる請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。 - 前記光電変換素子が光源であり、
前記光学素子が、前記可変分光素子を通過する光束を観察対象に投光する請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。 - 前記光源が面光源である請求項12に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記可変分光素子を通過する光束が非コリメート光である請求項11から請求項13のいずれかに記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記光学素子が、前記可変分光素子を通過する光束に対して光学的パワーを有する請求項14に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記枠部材が、筒状に形成され、前記可変分光素子、前記駆動手段、光学素子または光電変換素子をその内側に収容する請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記駆動手段が、前記第1の光学部材と第2の光学部材との間隔寸法を変化させる請求項1に記載の分光画像観察用光学装置。
- 前記第1の光学部材と第2の光学部材との間隔寸法を検出する間隔検出手段を備える請求項17に記載の分光画像観察用光学装置。
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