JP2008129504A

JP2008129504A - 光学ユニット

Info

Publication number: JP2008129504A
Application number: JP2006316959A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Uzawa; 邦彦鵜澤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】所望の波長領域の分光透過率特性を変化させた際に、その他の波長領域の分光透過率特性は一致させた状態を維持して、所望の波長帯域の光のみを高精度に取り出すことができる光学ユニットを提供すること。
【解決手段】エタロン型光学素子１６が、その空気層の厚さにより、エタロン型光学素子１６に入射する光に対して、第一波長帯域２７における第一分光透過率特性２８Ａ、２８Ｂと、第一波長帯域２７より短波長側の第二波長帯域３０における第二分光透過率特性３１Ａ、３１Ｂとを備え、エタロン型光学素子１６の空気層の厚さが、７２０ｎｍ（第一間隙距離）と５２０ｎｍ（第二間隙距離）との間で変化した場合に、第一分光透過特性２８Ａ、２８Ｂが変化する一方、前記第二分光透過率特性３１Ａ、３１Ｂが略一致している。
【選択図】図５

Description

本発明は、分光機能を有する光学ユニット、特に、蛍光を分光する光学ユニットに関する。

生体内に発生した病変の診断を行うための内視鏡装置が広く知られている。内視鏡装置の一つとして、例えば、蛍光内視鏡装置がある。この蛍光内視鏡装置は、取得した蛍光画像に含まれる情報に基づいて生体組織に発生した病変の診断を行うための装置である。蛍光内視鏡装置は、被照射体である生体組織表面に励起光を照射して、生体組織に含まれる蛍光物質を励起する。そして、生体組織から発した蛍光を撮像することで、蛍光画像を取得する。

生体組織表面に励起光を照射して生体組織表面からの自家蛍光を検出する場合、正常組織と病変組織とでは自家蛍光の強度が異なることが知られている。図１１（非特許文献１から引用）は、その一例を示したものである。各波長での正常組織の自家蛍光強度１００Ａと病変組織の自家蛍光強度１００Ｂとを示している。そこで、生体組織の自家蛍光画像から得られる蛍光強度分布を解析することにより、病変組織の領域と正常組織の領域とを区分けすることができる。生体組織は層構造を呈しており、粘膜下層と、この粘膜下層よりも上層に位置する粘膜層を含んでいる。このうち粘膜下層には、自家蛍光を発するコラーゲンやエラスチンが多く含まれている。

ここで、粘膜層の組織に病変による構造変化が生じると、コラーゲンやエラスチンの自家蛍光は、粘膜表層に到達するまでにその影響を強く受けて減衰する。このため、コラーゲンやエラスチンの主要な自家蛍光波長、例えば、５００ｎｍ〜５５０ｎｍを含む波長帯域の蛍光を検出することにより、粘膜層に発生した病変組織の領域を識別するための情報を取得することができる。

一方、生体内に存在する有機化合物であるポルフィリンは、腫瘍に蓄積される傾向があることが知られている。ポルフィリンは、コラーゲンやエラスチンと同様に、青色から緑色の波長帯域の励起光によって、６３０ｎｍ付近にピーク波長を持つ蛍光を発する。そこで、この蛍光強度を検出することにより、生体組織に腫瘍が発生していることを示す情報を取得することができる。この検出には、所定の分光透過率特性を有する光学ユニットを用いる。所定の分光透過率特性とは、例えば、６３０ｎｍを含む狭い波長帯域の蛍光を透過させる分光透過率特性である。このように、生体組織からの自家蛍光スペクトルには、波長帯域ごとに、生体組織に関する異なる情報が含まれている。

図１１に示した例では、正常組織の自家蛍光強度１００Ａと病変組織の自家蛍光強度１００Ｂとは、波長６３０ｎｍ付近の波長帯域では差がほとんどないのに対して、波長５００〜５５０ｎｍの波長帯域ではその差が大きいという特徴を有している。このような波長帯域ごとの強度の変化は、病変の進行具合や部位などによっても様々に変化するものと考えられる。したがって、自家蛍光スペクトルの異なる波長帯域ごとの蛍光強度を取得して比較することは、病変の診断に役立つと考えられる。

波長帯域ごとの光を取得する光学ユニットとして、エタロン型分光素子を備えた光学ユニットが知られている。エタロン型分光素子は、基板面に多層膜が積層された一対の光学素子を備え、一対の光学素子が空気層を挟んで互いに対向して配されている光学素子である。このエタロン型分光素子は、空気層の厚さを変化させることで、所望の波長帯域の分光透過率特性を変化させる光学特性を有する。このような性能が発揮できるように、基板面に蒸着される多層半透過膜の分光透過特性が適宜設定されている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなエタロン型分光素子は、例えば、石英からなる基板と、所定の光学的膜厚を有する多層膜とから構成されている。ここで、表４（設計波長λは７００ｎｍ）に示すように、多層膜は、基板側から順にＡｌ_２Ｏ_３層、ＳｉＯ_２層、Ｔａ_２Ｏ_５層、ＳｉＯ_２層、Ｔａ_２Ｏ_５層というように、全体で５層からなる。
特開２００６−０２５８０２号公報田村守、「シリーズ光が拓く生命科学（第６巻）光による医学診断」、共立出版、２００１年３月３０日、ｐ９１

しかしながら、上記従来のエタロン型分光素子では、空気層の厚さを変えて、所望の波長帯域の分光透過率特性を変化させると、その他の波長帯域の分光透過率特性も変化してしまう。例えば、図１２に示すように、４００ｎｍから６００ｎｍの波長帯域における分光透過率特性、透過光量は、空気層の厚さを変える前と変えた後で何れも一致しない。そのため、それぞれの分光透過率特性又は透過光量に基づいて正確な蛍光量の測定（演算）を行おうとすると、この変化が測定誤差となってしまう。その結果、所望波長帯域における情報を、正確に取り出すことができない可能性がある。なお、透過光量は、所定の波長帯域の各波長での透過率を積算した値である。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、所望の波長帯域の分光透過率特性を変化させても、所望の波長帯域の光のみに対する測定が正確に行える光学ユニットを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る光学ユニットは、多層膜を有し、間隙を挟んで互いに対向して配された一対の光学素子と、該一対の光学素子の間隙距離を変化させる可変機構とを備えた光学ユニ記第一波長帯域より短波長側の第二波長帯域における第二分光透過率特性と、を備え、前記一対の光学素子の間隙距離が、第一間隙距離と該第一間隙距離とは異なる第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第一分光透過特性が変化する一方、前記第二分光透過率特性が略一致していることを特徴とする。

この発明では、一対の光学素子の間隙距離が第一間隙距離と第二間隙距離の場合とで、第二分光透過率特性が略一致している。そこで、一対の光学素子の間隙距離が第二間隙距離のときに測定を行うと、測定結果は自家蛍光の第一波長帯域および第二波長帯域両方の情報を含むことになる。次に、第一間隙距離のときに測定を行うと、測定結果は第二波長帯域のみの情報を含むことになる。そこで、二つの測定結果の差を算出する演算処理を行うことで、第二波長帯域の情報を相殺することができるので、自家蛍光のうち、第一波長帯域の情報のみを取り出すことができる。このように第二波長帯域の情報と、第一波長帯域の情報を個別に取得することができる。

また、本発明に係る光学ユニットは、多層膜を有し、間隙を挟んで互いに対向して配された一対の光学素子と、該一対の光学素子の間隙距離を変化させる可変機構とを備える光学ユニットであって、前記一対の光学素子が、第一波長帯域における第一分光透過率特性と、前記第一波長帯域より短波長側の第二波長帯域における第二分光透過率特性と、を備え、前記一対の光学素子の間隙距離が、第一間隙距離と該第一間隙距離とは異なる第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第一分光透過特性が変化する一方、前記第二波長帯域における透過光量が略一致していることを特徴とする。

この発明は、一対の光学素子の間隙距離が第一間隙距離と第二間隙距離の場合とで、第二波長帯域の透過光量が略一致しているので、一対の光学素子の間隙距離が第一間隙距離のときと第二間隙距離のときの、それぞれにおける一対の光学素子の透過光量の差を算出する場合、第二波長帯域の透過光量を消去して、第一波長帯域の透過光量の変化のみを取り出すことができる。

また、本発明に係る光学ユニットは、前記光学ユニットであって、前記一対の光学素子が、前記第一波長帯域と前記第二波長帯域との間の第三波長帯域における第三分光透過率特性を備え、前記一対の光学素子の間隙距離が、前記第一間隙距離と前記第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第三分光透過率特性が略一致していることを特徴とする。

この発明は、一対の光学素子が第三分光透過率特性を備えていても、第三分光透過率特性が略一致しているので、上記演算を行う際に、第三波長帯域における透過光がノイズとなるのを好適に抑えることができる。

また、本発明に係る光学ユニットは、前記光学ユニットであって、前記一対の光学素子が、前記第一波長帯域と前記第二波長帯域との間に第三波長帯域を備え、前記一対の光学素子の間隙距離が、前記第一間隙距離と前記第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第三波長帯域における透過光量が略一致していることを特徴とする。

この発明は、一対の光学素子が第三分光透過率特性を備えていても、第三波長帯域における透過光量が略一致しているので、上記演算を行う際に、第三波長帯域における透過光がノイズとなるのを好適に抑えることができる。

また、本発明に係る光学ユニットは、前記光学ユニットであって、前記一対の光学素子とは別の光学フィルタを備え、前記一対の光学素子が、前記第一波長帯域と前記第二波長帯域との間の第三波長帯域における第三分光透過率特性を備え、前記光学フィルタは、前記第三波長帯域の光を反射或いは吸収する分光特性を備えていることを特徴とする。

この発明は、第三波長帯域における第三分光透過率特性又は透過光量が異なっていても、光学フィルタによって好適に排除することができる。従って、上述した演算を行う際に、第三波長帯域における透過光がノイズとなるのを好適に抑えることができる。

また、本発明に係る光学ユニットは、前記光学ユニットであって、前記第一間隙距離における前記第二分光透過率特性と、前記第二間隙距離における前記第二分光透過率特性とを、前記第二波長帯域内の各波長において比較したときに、透過率の差が２５％以下であることを特徴とする。

この発明は、透過率の差が２５％以下なので、より好適に第二波長帯域の透過光を消去して、第一分光透過率特性のみを取り出すことができる。なお、本発明において、透過率の差とは、各波長における透過率の高い方の値から低い方の値を差し引いた値をいう。

また、本発明に係る光学ユニットは、前記光学ユニットであって、前記第一間隙距離において前記第二波長帯域を透過した光の光量と、前記第二間隙距離において前記第二波長帯域を透過した光の光量とを、前記第二波長帯域内の各波長において比較したときに、透過光量の比が、０．９以上１．１以下であることを特徴とする。

この発明は、透過光量の比が、０．９以上１．１以下なので、より好適に第二波長帯域の透過光量を消去して、第一波長帯域の透過光量のみを取り出すことができる。

本発明によれば、所望の波長領域の分光透過率特性を変化させた際に、その他の波長領域の分光透過率特性あるいは透過光量を一致させた状態を維持することができる。その結果、所望の波長帯域の光のみに対する測定が正確に行える。

本発明に係る第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る光学ユニット１は、図１に示すような、蛍光内視鏡装置２の撮像部３内に配されている。この蛍光内視鏡装置２は、その他に、光源部５と、照明部６と、各部３，５，６を制御する制御部７と、画像処理部８とを備えている。

撮像部３と照明部６とは、蛍光内視鏡装置２の挿入部１０の先端側に配されている。照明部６は、図示しないライトガイドなどの光学的な伝送手段により光源部５と接続されている。光源部５から供給される照明光は、照明部６を介して生体組織表面Ｓに照射される。

撮像部３と光源部５とは、制御部７に接続されている。制御部７は、２つの制御を行っている。１つの制御は、光源部５が生成した励起光を照明部６に供給するタイミングの制御である。もう１つの制御は、生体組織表面Ｓの蛍光像を撮像部３が撮像するタイミングの制御である。撮像部３から出力される画像信号は、画像処理部８によって蛍光画像に加工される。

画像処理部８は、メモリ回路８ａと、演算回路８ｂとを備えている。メモリ回路８ａは、画像信号をデータとして一時的に格納する。演算回路８ｂは、メモリ回路８ａに格納されたデータをもとにして画像処理に必要な演算を行う。また、画像処理部８には、ＤＶＤ、ＨＤＤなどの外部記録装置１１が接続されている。この外部記録装置１１は、各種の画像データを恒久的に保存することができるようになっている。画像データとしては、撮像部３が取得した画像信号データや、画像処理部８が処理を行った画像データなどがある。外部記録装置１１に記録された画像信号データは、適宜、画像処理部８に読み出されてデータの加工が行われる。画像処理部８により加工された蛍光画像は、ＴＶモニター１２の表示画面上に表示される。

光学ユニット１は、生体組織からの蛍光を分離して検出する機能を有する。そのために、図２に示すように、光学ユニット１は、エタロン型分光素子（一対の光学素子）１６と可変機構１７とを備えている。ここで、エタロン型分光素子１６は、対物光学系１３と受光素子１５の受光面１５ａとの間に配置されている。可変機構１７は、エタロン型分光素子１６における空気層（間隙）を変化させる機能を有している。

また、励起光カットフィルタ１８が、対物光学系１３とエタロン型分光素子１６との間に配置されている。本実施形態では、この励起光カットフィルタ１８は、図３に示すように、３９５〜４１５ｎｍの範囲でＯＤ値４以上（透過率にして１×１０^−４以下）、４３０〜７５０ｎｍの範囲で透過率８０％以上の特性を有している。

エタロン型分光素子１６は、図４に示すように、一対の光学素子で構成されている。この一対の光学素子は、空気層２６を挟んで多層膜２５側が互いに対向するように配置されている。各々の光学素子は、例えば、石英からなる基板２０と、全体で５層からなる多層膜２５とをそれぞれ備えている。多層膜２５は、表１に示すように、基板２０側からＡｌ_２Ｏ_３層２１、ＳｉＯ_２層２２、Ｔａ_２Ｏ_５層２３、ＳｉＯ_２層２２、Ｔａ_２Ｏ_５層２３という順で積層されている。なお、多層膜２５の設計波長λは７００ｎｍである。

このエタロン型分光素子１６の分光透過率特性を図５に示す。ここで、図５の縦軸は透過率、横軸は波長を示している。図５において、６００ｎｍから７５０ｎｍの波長帯域を第一波長帯域２７、４３０ｎｍから６００ｎｍまでの波長帯域を第二波長帯域３０とする。また、空気層２６の間隔が７２０ｎｍ（第一間隙距離）の場合の分光透過率特性を実線で、空気層２６の間隔が５２０ｎｍ（第二間隙距離）の場合の分光透過率特性を点線で示す。各間隙距離に対する第一波長帯域２７における第一分光透過率特性は、それぞれ実線２８Ａ、点線２８Ｂで示したようなものとなっている。また、各間隙距離に対する第二波長帯域３０における第二分光透過率特性は、それぞれ実線３１Ａ、点線３１Ｂで示したようなものとなっている。

また、エタロン型分光素子１６において、空気層２６の間隔が、７２０ｎｍから５２０ｎｍに変化した場合、第一波長帯域２７において、第一分光透過率特性２８Ａのピーク波長３２Ａ（７３０ｎｍ）は、第一分光透過率特性２８Ｂのピーク波長３２Ｂ（６３０ｎｍ）に変化する。一方、第二波長帯域３０における第二分光透過率特性３１Ａと３１Ｂは略一致している。

なお、第二波長帯域３０における第二分光透過率特性３１Aと３１Bとの各波長において比較したときに透過率の差は、２５％以下であるのが望ましい。本実施形態でのエタロン型分光素子では、透過率の差の最大値は５７５ｎｍにおける２０％である。一方、従来のエタロン型分光素子では、第二波長帯域３０における透過率の差は、図１２に示す様に、５６０ｎｍにて７２％となっている。

光源部５には、ピーク波長４０５±５ｎｍの半導体レーザーを用いている。光源部５が射出する励起光（狭帯域光）３３の波長帯域と、第一波長帯域２７および第二波長帯域３０の波長帯域の関係を図６に例示する。

次に、本実施形態に係る光学ユニット１を有する蛍光内視鏡装置２により、生体組織の自家蛍光画像を取得する場合における作用について説明する。

まず、図６に示すように、励起光３３を一定時間、生体に照射する。励起光３３は、自家蛍光物質を励起するための波長を含んでいる。これにより、コラーゲンやエラスチンを含む生体組織から、第二波長帯域３０に位置する主に５００ｎｍ〜５５０ｎｍを含む波長帯域の蛍光を発生させると同時に、ポルフィリンを含む生体組織から、第一波長帯域２７に位置する６３０ｎｍ付近にピーク波長を持つ蛍光を発生させる。

ここで、蛍光内視鏡装置２の光源部５が励起光３３を射出している期間に、可変機構１７が作動して、エタロン型分光素子１６は、蛍光内視鏡装置２の制御部７から送信される制御信号により、空気層２６の厚さが７２０ｎｍとなる（第一間隙距離）。このとき、第一波長帯域２７では、ピーク波長３２Ａ（７３０ｎｍ）を含む狭帯域の透過帯が出現する。また、可変機構１７によって、空気層２６の厚さを７２０ｎｍから５２０ｎｍとする（第二間隙距離）。このとき、第一波長帯域２７では、ピーク波長３２Ｂ（６３０ｎｍ）を含む狭帯域の透過帯が出現する。

この際、空気層２６の厚さが第一間隙距離に設定されているとき（状態Ａ１）には、図５に示すように、撮像部３の撮像面では第一ピーク３２Ａと第二波長帯域３０とにおける蛍光が受光される。また、空気層２６の厚さが第二間隙距離に設定されているとき（状態Ａ２）には、撮像部３の撮像面では第二ピーク３２Ｂと第二波長帯域３０とにおける蛍光が受光される。状態Ａ１における蛍光は、状態Ａ１の間に画像信号Ｄ１としてメモリ回路８ａに蓄積され、状態Ａ２における蛍光は、状態Ａ２の間に画像信号Ｄ２としてメモリ回路８ａに蓄積される。

そして、蛍光内視鏡装置２では、上記の２つの状態を１サイクルとして、励起光３３の励起光を生体に対して繰り返し照射し、１サイクル中に２種類の画像信号を取得する。

得られた画像信号（Ｄ１，Ｄ２）は、画像処理部８の演算回路８ｂにより処理される。図１１から分かるように、生体からの自家蛍光スペクトルは、第一ピーク３２Ａ（７３０ｎｍ）の近傍ではほとんど強度を有していない。そのため、状態Ａ１で取得される蛍光強度（画像信号Ｄ１）は実質的に第二波長帯域３０の情報のみを反映している。一方、生体からの自家蛍光のうち、ポルフィリンによるスペクトル成分は、エタロン型分光素子の第二ピーク３２Ｂ（６３０ｎｍ）近傍で極大になる。そのため、状態Ａ２で取得される蛍光強度（画像信号Ｄ２）は、第二波長帯域３０の情報に加え、第一波長帯域２７の第二ピーク３２Ｂ近傍の情報が加算されたものになる。したがって、画像信号Ｄ２から画像信号Ｄ１を差し引く演算を行うことにより、第二ピーク３２Ｂの蛍光成分のみを有する新たな画像信号Ｅ１を生成することができる。

この光学ユニット１によれば、エタロン型分光素子１６における第二分光透過率特性３１Ａ，３１Ｂが略一致している。よって、上記演算を行うことで、第一波長帯域２７と第二波長帯域３０の両方の情報を含んだデータから、第二波長帯域３０の情報を除去することができる。その結果、第一波長帯域２７のみにおける蛍光に関するデータを取り出すことができる。これは、所望の波長帯域（第一波長帯域２７）の光（蛍光）のみに対する測定を行うことができることを意味している。なお、状態Ａ１において、生体からの自家蛍光スペクトルが第一ピーク３２Ａ近傍で有する強度が誤差要因となるが、実用上問題ないと考えられる。
従って、第二波長帯域３０の情報と第一波長帯域２７との情報を個別に取得することができる。上述したように、生体組織からの自家蛍光スペクトルには、波長帯域ごとに生体組織に関する異なる情報が含まれているので、異なる波長帯域の情報を個別に取得できることは診断に役立つものと考えられる。

得られた３つの画像信号（画像信号Ｄ１、画像信号Ｄ２、画像信号Ｅ１）にそれぞれ異なる色信号を割り当てて、それらをＴＶモニター１２の表示画面上に合成表示させることで、それらの画像により組織の識別を行う。

次に、第２の実施形態について図７を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る光学ユニット４０では、エタロン型分光素子４１における空気層の厚さが、７４０ｎｍ（第一間隙距離）と５６０ｎｍ（第二間隙距離）との間で変化する点である。本実施形態において、第一波長帯域２７における第一分光透過率特性４２Ａのピーク波長４３Ａは７３０ｎｍで，第一分光透過率特性４２Ｂのピーク波長４３Ｂは６３０ｎｍである。また、第二波長帯域３０における分光透過率特性や透過光量は、空気層の厚さの変化の前後で略一致している。この点も、第１実施形態と同じである。

このエタロン型分光素子４１は、例えば、表２（設計波長λは７００ｎｍ）に示すように、基板側からＴａ_２Ｏ_５層とＳｉＯ_２層とが交互に積層されて全体で７層からなる多層膜を備えており、空気層を挟んで多層膜側が互いに対向するようにして配されている。なお、第二波長帯域３０における第二分光透過率特性４５Ａと４５Ｂとの透過光量の比は、１．０７以下であり、従って１．１以下となっている。
一方、従来の分光特性の透過光量の比は、図１２に示す様に、１．１５となっている。

この光学ユニット４０によれば、第二波長帯域３０における第二分光透過率特性４５Ａ，４５Ｂが、第二波長帯域３０における各波長では異なるものの、第二波長帯域３０全体での透過光量が略一致しているので、第１の実施形態と同様の作用により、図示しない蛍光内視鏡装置による測定を行うことができる。

この際、第一波長帯域２７における第一ピーク４３Ａと第二ピーク４３Ｂとの半値幅がより狭くなるので、分解能を向上させることができる。

次に、第３の実施形態について図８及び図９を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と上記実施形態との異なる点は、本実施形態に係る光学ユニット５０がエタロン型分光素子５１の他に、第１の実施形態に係る励起光カットフィルタ１８とは別の光学フィルタ５７をさらに備えている点である。

本実施形態では、第一波長帯域５２は６１０ｎｍから７５０ｎｍまでの帯域、第二波長帯域５３は４３０ｎｍから５５０ｎｍまでの帯域、第三波長帯域５５は５５０ｎｍから６１０ｎｍまでの帯域となっている。この第三波長帯域５５に光学フィルタ５７が配置されている。なお、第三波長帯域５５における分光透過率特性を、第三分光透過率特性５６Ａ，５６Ｂで示す。第三波長帯域５５における第三分光透過率特性５６Ａと５６Ｂとが大きく異なっている点も、上記実施形態と異なる。

本実施形態では、エタロン型分光素子５１は、空気層２６の厚さが、７５０ｎｍ（第一間隙距離）と５６０ｎｍ（第二間隙距離）との間で変化する。この場合に、図８に示すように、第一波長帯域５２における第一分光透過率特性５８Ａのピーク波長６０Ａは７３０ｎｍで、第一分光透過率特性５８Ｂのピーク波長６０Ｂは６３０ｎｍである。また、第二波長帯域５３における第二分光透過率特性６１Ａ，６１Ｂは、空気層の厚さの変化の前後で略一致している。しかし、上述のように、第三波長帯域５５における第三分光透過率特性５６Ａと５６Ｂは大きく異なっている。

このエタロン型分光素子５１は、例えば、基板と、表３（設計波長λは７００ｎｍ）に示すように、基板上及び最上層に配されたＡｌ_２Ｏ_３層と、Ｔａ_２Ｏ_５層とＳｉＯ_２層とがＡｌ_２Ｏ_３層間に交互に積層されて全体で９層からなる多層膜とを備えており、空気層を挟んで多層膜側が互いに対向するようにして配されている。

光学フィルタ５７は、エタロン型分光素子５１と励起光カットフィルタとの間に配置されている。そして、図９に示すように、４００ｎｍから５４５ｎｍ及び６１５ｎｍから７５０ｎｍにて透過率が９８％となっている。これは、５４５ｎｍから６１５ｎｍｍでの波長帯域では、光を反射するということである。この波長帯域（５４５ｎｍから６１５ｎｍまで）は、第三波長帯域５５と略一致している。
なお、光学フィルタ５７は、第三波長帯域５５の光を吸収させるものでも構わない。

上述のように、本実施形態におけるエタロン型分光素子５１は、第三波長帯域５５において第三分光透過率特性５６Ａ，５６Ｂを備えている。すなわち、第三波長帯域５５における第三分光透過率特性５６Ａと５６Ｂが大きく異なっている。このような分光透過率特性であっても、この光学ユニット５０によれば、光学フィルタ５７を備えているので、この光学フィルタ５７によって、第三分光透過率特性５６Ａと５６Ｂの影響を排除することができる。従って、上述した演算を行う際に、第三波長帯域５５における透過光量の差異が誤差となるのを排除できる。従って、第１の実施形態と同様の作用により、図示しない蛍光内視鏡装置による測定を行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第３の実施形態では、エタロン型分光素子５１が、第三分光透過率特性５６Ａ，５６Ｂを備えているとしているが、例えば、空気層の厚さを第一間隙距離が７５０ｎｍから第二間隙距離４６０ｎｍに変化した場合、図１０に示すように、第一波長帯域５２における第一分光透過率特性６５Ａの第一ピーク６６Ａが，第一分光透過率特性６５Ｂの第二ピーク６６Ｂに変化しても、第三分光透過率特性６７Ａ，６７Ｂが略一致している場合には、光学フィルタ５７を設けなくても構わない。

また、エタロン型分光素子の空気層の厚さが、第一間隙距離と第二間隙距離との間で変化した場合に、第一波長帯域における第一分光透過率特性の第一ピークが、第一分光透過率特性の第二ピークに変化した際、第二波長帯域の第二透過光量が略一致していても構わない。又は、第三分光透過率特性が略一致していても構わない。

本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットが配された蛍光内視鏡装置の基本構成を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットを示す概略構成図である。本発明の第１の実施形態に係る励起光カットフィルタの光学特性を示すグラフである。本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットが有するエタロン型分光素子を示す構成図である。本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットが有するエタロン型分光素子の光学特性を示すグラフである。本発明の第１の実施形態に係る光学ユニットが配された蛍光内視鏡装置による励起光の波長範囲と、第一波長帯域および第二波長帯域の波長範囲の関係を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る光学ユニットが有するエタロン型分光素子の光学特性を示すグラフである。本発明の第３の実施形態に係る光学ユニットが有するエタロン型分光素子の光学特性を示すグラフである。本発明の第３の実施形態に係る光学ユニットが有する光学フィルタの光学特性を示すグラフである。本発明の第３の実施形態に係る光学ユニットが有するエタロン型分光素子の第三分光透過率特性が概略一致している光学特性を示すグラフである。正常組織と病変組織との自家蛍光スペクトルの一例を示すグラフである。従来の光学ユニットが有するエタロン型分光素子の光学特性を示すグラフである。

符号の説明

１，４０，５０光学ユニット
１６，４１，５１エタロン型分光素子（一対の光学素子）
１７可変機構
２５多層膜
２６空気層（間隙）
２７，５２第一波長帯域
２８Ａ，２８Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，５８Ａ，５８Ｂ第一分光透過率特性
３０，５３第二波長帯域
３１Ａ，３１Ｂ，４５Ａ，４５Ｂ，６１Ａ，６１Ｂ第二分光透過率特性
５５第三波長帯域
５６Ａ，５６Ｂ第三分光透過率特性
５７光学フィルタ

Claims

多層膜を有し、間隙を挟んで互いに対向して配された一対の光学素子と、該一対の光学素子の間隙距離を変化させる可変機構とを備えた光学ユニットであって、
前記一対の光学素子が、第一波長帯域における第一分光透過率特性と、前記第一波長帯域より短波長側の第二波長帯域における第二分光透過率特性と、を備え、
前記一対の光学素子の間隙距離が、第一間隙距離と該第一間隙距離とは異なる第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第一分光透過特性が変化する一方、前記第二分光透過率特性が略一致していることを特徴とする光学ユニット。
多層膜を有し、間隙を挟んで互いに対向して配された一対の光学素子と、該一対の光学素子の間隙距離を変化させる可変機構とを備える光学ユニットであって、
前記一対の光学素子が、第一波長帯域における第一分光透過率特性と、前記第一波長帯域より短波長側の第二波長帯域における第二分光透過率特性と、を備え、
前記一対の光学素子の間隙距離が、第一間隙距離と該第一間隙距離とは異なる第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第一分光透過特性が変化する一方、前記第二波長帯域における透過光量が略一致していることを特徴とする光学ユニット。
前記一対の光学素子が、前記第一波長帯域と前記第二波長帯域との間の第三波長帯域における第三分光透過率特性を備え、
前記一対の光学素子の間隙距離が、前記第一間隙距離と前記第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第三分光透過率特性が略一致していることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
前記一対の光学素子が、前記第一波長帯域と前記第二波長帯域との間に第三波長帯域を備え、
前記一対の光学素子の間隙距離が、前記第一間隙距離と前記第二間隙距離との間で変化した場合に、該間隙距離の変化の前後で前記第三波長帯域における透過光量が略一致していることを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。
前記一対の光学素子とは別の光学フィルタを備え、
前記一対の光学素子が、前記第一波長帯域と前記第二波長帯域との間の第三波長帯域における第三分光透過率特性を備え、
前記光学フィルタは、前記第三波長帯域の光を反射或いは吸収する分光特性を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ユニット。
前記第一間隙距離における前記第二分光透過率特性と、前記第二間隙距離における前記第二分光透過率特性とを、前記第二波長帯域内の各波長において比較したときに、透過率の差が２５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
前記第一間隙距離において前記第二波長帯域を透過した光の光量と、前記第二間隙距離において前記第二波長帯域を透過した光の光量とを、前記第二波長帯域内の各波長において比較したときに、透過光量の比が、０．９以上１．１以下であることを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。